JP2021500528A

JP2021500528A - バッテリー充電状態推定装置及び方法

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Publication number: JP2021500528A
Application number: JP2019561991A
Authority: JP
Inventors: リー、ボム−ジン
Original assignee: エルジー・ケム・リミテッド
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2018-08-29
Publication date: 2021-01-07
Anticipated expiration: 2038-08-29
Also published as: US11480615B2; KR102239365B1; EP3637120A4; WO2019078477A1; CN110651194A; EP3637120A1; JP6907449B2; KR20190044398A; US20210190865A1; CN110651194B

Abstract

本発明によるバッテリー充電状態推定装置は、バッテリーの電圧、電流及び温度を各々測定するように構成されたセンシング部と、前記センシング部と動作可能に結合したプロセッサと、を含み、前記プロセッサは、前記バッテリーの充放電サイクルごとに測定された前記バッテリーの電流から予め算出された前記バッテリーの電圧による第１充電状態に基づいて第１基準電圧を設定し、前記バッテリーに対応する等価回路モデルを用いて前記バッテリーの電圧による第２充電状態を算出し、前記第１基準電圧を基準にして前記バッテリーの電圧領域を第１電圧領域及び第２電圧領域に設定し、前記第１電圧領域及び前記第２電圧領域各々における前記バッテリーの充電状態を、前記第１充電状態及び前記第２充電状態のいずれか一つに推定するように構成できる。【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリー充電状態推定装置及び方法に関し、より詳しくは、バッテリーの充放電サイクルごとに算出された第１充電状態（ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ；ＳＯＣ）及び等価回路モデルを用いて算出された第２充電状態を用いたバッテリー充電状態推定装置及び方法に関する。

本出願は、２０１７年１０月２０日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１３６７８１号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。

現在、商用化したバッテリーとしては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリー効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。

バッテリーの使用及び管理に際して重要なパラメーターの一つは、充電状態である。充電状態は、バッテリーが完全に充電されたときにバッテリーに貯蔵された電気エネルギーを示す最大容量（ｍａｘｉｍｕｍｃａｐａｃｉｔｙ）に対する現在容量の相対的な割合を示すパラメーターであって、０〜１または０％〜１００％で示し得る。

バッテリーの充電状態の推定には、等価回路モデルが代表的に用いられる。

等価回路モデルは、バッテリーの電気的な動作特性に倣うように設計されたものである。但し、バッテリーは、動作状態に応じて非線形的な特性を有するが、バッテリーの非線形的な特性に完璧に倣うように等価回路モデルを設計することは非常に難しい。

これによって、等価回路モデルを用いてバッテリーの充電状態を推定する場合、充電状態を推定しようとする対象となるバッテリーの動作状態に応じて特定電圧の領域で非線形的な特性を有する充電状態が推定されることで、推定バッテリーの充電状態の正確性が低くなるという問題点がある。

本発明は、バッテリーの充放電サイクルごとに算出された第１充電状態同士の充電状態の偏差が最小となるバッテリー電圧を第１基準電圧に設定し、第１基準電圧以下のバッテリー電圧領域におけるバッテリーの充電状態は、第１充電状態に推定し、第１基準電圧を超過するバッテリー電圧領域におけるバッテリーの充電状態は、等価回路モデルを用いて算出された第２充電状態に推定する、バッテリー充電状態推定装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の目的は以上で言及した目的に制限されず、言及されていない本発明の他の目的及び長所は下記の説明によって理解され得、本発明の実施例によってより明らかに理解されるだろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組合せによって実現できる。

上記の課題を達成するため、本発明によるバッテリー充電状態推定装置は、バッテリーの電圧、電流及び温度を各々測定するように構成されたセンシング部と、前記センシング部と動作可能に結合したプロセッサと、を含み得る。

望ましくは、前記プロセッサは、前記バッテリーの充放電サイクルごとに測定された前記バッテリーの電流から予め算出された前記バッテリーの電圧による第１充電状態に基づいて第１基準電圧を設定し、前記バッテリーに対応する等価回路モデルを用いて前記バッテリーの電圧による第２充電状態を算出し、前記第１基準電圧を基準として前記バッテリーの電圧領域を第１電圧領域及び第２電圧領域に設定し、前記第１電圧領域及び前記第２電圧領域各々における前記バッテリーの充電状態を前記第１充電状態及び前記第２充電状態のいずれか一つに推定するように構成され得る。

望ましくは、前記プロセッサは、前記バッテリーの電圧ごとに前記充放電サイクル別に前記第１充電状態同士の充電状態の偏差を算出し、前記充電状態の偏差を用いて前記第１基準電圧を設定し得る。

望ましくは、前記プロセッサは、前記充電状態の偏差が最小である前記バッテリーの電圧を前記第１基準電圧に設定し得る。

望ましくは、前記プロセッサは、前記バッテリーの電圧領域のうち前記第１基準電圧以下である電圧領域を前記第１電圧領域に設定し、前記バッテリーの電圧領域のうち前記第１基準電圧を超過する電圧領域を前記第２電圧領域に設定し得る。

望ましくは、前記プロセッサは、前記第１電圧領域における前記バッテリーの充電状態を、前記第１充電状態のうち最初の充放電サイクルから算出された第１充電状態に推定し得る。

望ましくは、前記プロセッサは、前記第２電圧領域における前記バッテリーの充電状態を前記第２充電状態に推定し得る。

望ましくは、前記プロセッサは、前記第２充電状態による前記バッテリーの電圧変化率を算出し、前記電圧変化率の増減に基づいて第２基準電圧を設定し得る。

望ましくは、前記プロセッサは、前記電圧変化率が増加してから減少するか、または減少してから増加する前記バッテリーの電圧を第２基準電圧に設定し得る。

望ましくは、前記プロセッサは、前記バッテリーの電圧領域のうち前記第１基準電圧以下である電圧領域を前記第１電圧領域に設定し、前記第２基準電圧を超過する電圧領域を前記第２電圧領域に設定し、前記第１基準電圧超過かつ前記第２基準電圧以下の電圧領域を前記第１電圧領域にさらに設定し得る。

本発明によるバッテリーパックは、前記バッテリー充電状態推定装置を含み得る。

本発明によれば、等価回路モデルを用いて算出される第２充電状態が線形的に算出される電圧領域におけるバッテリーの充電状態は、第２充電状態に推定し、第２充電状態が非線形的に算出される電圧領域におけるバッテリーの充電状態は、充放電実験によって算出される第１充電状態に推定することで、バッテリーの充電状態を正確に推定することができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明の一実施例によるバッテリー充電状態推定装置の構成を示した図である。

図１に示したバッテリー充電状態推定装置が第１基準電圧の設定に用いる「充放電サイクル別開放電圧及び第１充電状態ルックアップテーブル」の一例を示した図である。

図１に示したバッテリー充電状態推定装置が、第２充電状態の算出に用いる「温度別開放電圧及び第１充電状態ルックアップテーブル」の一例を示した図である。

図２に示した「充放電サイクル別開放電圧及び第１充電状態ルックアップテーブル」を示したグラフである。

図１に示したバッテリー充電状態推定装置が算出した第２充電状態を電圧に応じて示したグラフである。

図１に示したバッテリー充電状態推定装置が第１基準電圧、第２基準電圧、第１電圧領域及び第２電圧領域を設定し、第１充電状態及び第２充電状態をバッテリーの充電状態に推定する過程に関わるグラフである。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。

第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。

なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御ユニット」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。

さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。

図１は、本発明の一実施例によるバッテリー充電状態推定装置の構成を示した図である。

図１を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリー充電状態推定装置１００は、バッテリーＢを含むバッテリーパック１に含まれ、バッテリーＢと接続してバッテリーＢの充電状態を推定できる。

このために、前記バッテリー充電状態推定装置１００は、センシング部１１０、メモリ部１２０及びプロセッサ１３０を含み得る。

前記バッテリーＢは、充電状態が推定される最小単位の電池であって、電気的に直列及び／または並列に接続した複数の単位セルを含む。勿論、前記バッテリーＢが一つの単位セルのみを含む場合も、本発明の範疇に含まれる。

前記単位セルは、反復的な充放電が可能であれば、その種類は特に制限されず、一例として、パウチタイプのリチウムポリマーバッテリーであり得る。

前記バッテリーＢは、外部端子を介して多様な外部装置に電気的に結合できる。前記外部装置は、一例として、電気自動車、ハイブリッド自動車、ドロンのような無人飛行体、電力グリッドに含まれた大容量の電力貯蔵装置（ＥＳＳ）、またはモバイルデバイスであり得る。この場合、前記バッテリーＢは、前記外部装置に搭載されたモジュール化した電池パックに含まれた単位セルの一部または全部を含み得る。

前記バッテリーＢの外部端子は、充電装置と選択的に結合できる。前記充電装置は、バッテリーＢが搭載される外部装置の制御によってバッテリーＢに選択的に結合し得る。

前記センシング部１１０は、プロセッサ１３０と動作可能に結合する。即ち、センシング部１１０は、プロセッサ１３０に電気的信号を送信するか、プロセッサ１３０から電気的信号を受信できるようにプロセッサ１３０に接続し得る。

前記センシング部１１０は、予め設定された周期ごとにバッテリーＢの正極と負極との間に印加される電圧と、バッテリーＢへの流入または流出電流と、を繰り返して測定し、測定された電圧及び電流を示す測定信号をプロセッサ１３０に提供できる。

前記センシング部１１０は、バッテリーＢの電流を測定するように構成された電流センサーを含む。また、センシング部１１０は、バッテリーＢの電圧を測定するように構成された電圧センサーをさらに含み得る。また、センシング部１１０は、バッテリーＢの温度を測定するように構成された温度センサーをさらに含み得る。

前記プロセッサ１３０は、センシング部１１０から測定信号が受信されれば、信号処理によってバッテリーＢの電圧、温度及び電流各々のデジタル値を決定してメモリ部１２０に保存し得る。

前記メモリ部１２０は、半導体メモリ素子であって、前記プロセッサ１３０によって生成されるデータを記録、消去、更新し、バッテリーＢの充電状態推定のために設けられた複数のプログラムコードを保存する。また、前記メモリ部１２０は、本発明を実施するときに使われる予め決められた各種パラメーターの事前設定値を保存し得る。

図２は、図１に示したバッテリー充電状態推定装置が第１基準電圧の設定に用いる「充放電サイクル別開放電圧及び第１充電状態ルックアップテーブル」の一例を示した図であり、図３は、図１に示したバッテリー充電状態推定装置が第２充電状態の算出に用いる「温度別開放電圧及び第１充電状態ルックアップテーブル」の一例を示した図である。

図２及び図３をさらに参照すれば、前記メモリー部１２０は、バッテリーＢの充放電サイクルごとに測定されたバッテリーＢの電流から予め算出されたバッテリーＢの電圧による第１充電状態を保存し得る。より具体的に、図２に示したように、前記メモリー部１２０は、バッテリーＢの充放電実験によって充放電サイクルごとに測定されるバッテリーＢの充放電電流及び充放電時間と、バッテリーＢの最大容量とを用いて予め算出された第１充電状態を保存し得る。この際、前記メモリー部１２０は、第１充電状態に対応するバッテリーＢの電圧が相互マッピングされた「充放電サイクル別開放電圧−第１充電状態ルックアップテーブル」を保存し得る。

また、前記メモリ部１２０は、図３に示したように、後述するプロセッサ１３０がバッテリーＢの第２充電状態を算出するのに使用される「温度別開放電圧−充電状態ルックアップテーブル」を保存できる。このような、「温度別開放電圧−充電状態ルックアップテーブル」は、バッテリーＢの温度別にバッテリーＢの充電状態に対応するバッテリーＢの電圧が相互マッピングされ得る。

前記メモリ部１２０は、データを記録、消去、更新できると知られた半導体メモリ素子であれば、その種類は特に制限されない。一例として、前記メモリ部１２０は、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスターなどであり得る。前記メモリ部１２０は、前記プロセッサ１３０の制御ロジッグを定義したプログラムコードを保存している保存媒体をさらに含み得る。前記保存媒体は、フラッシュメモリやハードディスクのような不揮発性記憶素子を含む。前記メモリ部１２０は、プロセッサ１３０と物理的に分離していてもよく、前記プロセッサ１３０と一体で統合していてもよい。

図１をさらに参照すれば、前記プロセッサ１３０は、前記センシング部１１０と動作可能に結合し得る。前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの充放電サイクルごとに測定されたバッテリーＢの電流から予め算出されたバッテリーＢの電圧による第１充電状態に基づいて第１基準電圧を設定し得る。また、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢに対応する等価回路モデルを用いてバッテリーＢの電圧による第２充電状態を算出し得る。また、前記プロセッサ１３０は、第１基準電圧を基準にしてバッテリーＢの電圧領域を第１電圧領域及び第２電圧領域に設定し、第１電圧領域及び第２電圧領域の各々におけるバッテリーＢの充電状態を、第１充電状態及び第２充電状態のいずれか一つに推定し得る。

前記プロセッサ１３０は、推定された充電状態を示すメッセージを通信端子ＣＯＭを介して外部装置へ伝送できる。

前記プロセッサ１３０は、多様な制御ロジッグを実行するために当業界に知られたＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。プロセッサ１３０によって実行可能な多様な制御ロジッグは、少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジッグは、コンピュータが読出可能なコード体系で作成され、コンピュータが読出可能な記録媒体に収録され得る。記録媒体は、コンピュータに含まれたプロセッサ１３０によってアクセス可能なものであれば、その種類は特に制限されない。一例として、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスター、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群より選択された少なくとも一つ以上を含む。また、コード体系は、キャリア信号に変調されて特定の時点で通信キャリアに含まれ得、ネットワークによって接続したコンピュータに分散して保存されて実行され得る。また、組み合わせられた制御ロジッグを具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野におけるプログラマーによって容易に推論できる。

以下、前記プロセッサ１３０がバッテリーＢの第１充電状態に基づいて第１基準電圧を設定し、設定された第１基準電圧を基準として第１電圧領域及び第２電圧領域を設定する過程について説明する。

図４は、図２に示した「充放電サイクル別開放電圧及び第１充電状態ルックアップテーブル」を示したグラフである。

図４をさらに参照すれば、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの第１充電状態に基づいて第１基準電圧を設定し得る。

ここで、バッテリーＢの第１充電状態は、バッテリーＢの充放電実験によって充放電サイクルごとに測定されるバッテリーＢの充放電電流及び充放電時間とバッテリーＢの最大容量とを用いて予め算出されて前記メモリー部１２０に保存され得る。また、上述したように、バッテリーＢの第１充電状態は、対応するバッテリーＢの電圧と相互マッピングされて前記メモリー部１２０に「充放電サイクル別開放電圧−第１充電状態ルックアップテーブル」として保存され得る。

このような、「充放電サイクル別開放電圧−第１充電状態ルックアップテーブル」のデータは、図４に示したように、充放電サイクル別にＸ軸が第１充電状態（ＳＯＣ）であり、Ｙ軸が開放電圧（ＯＣＶ）であるＯＣＶ−ＳＯＣグラフで示され得る

この際、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの電圧ごとに充放電サイクル別に第１充電状態同士の充電状態の偏差を算出し、充電状態の偏差を用いて第１基準電圧を設定し得る。

例えば、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの電圧「３Ｖ」に対して充放電サイクル別に第１充電状態同士の充電状態の偏差を算出する場合、１番目〜ｎ番目の充放電サイクル各々でバッテリーＢの電圧「３Ｖ」に対応するバッテリーＢの第１充電状態各々を前記メモリー部１２０から読み出し得る。

その後、前記プロセッサ１３０は、１番目の充放電サイクルにおいてバッテリーＢの電圧「３Ｖ」に対応するバッテリーＢの第１充電状態を基準にして残りの２番目〜ｎ番目の充放電サイクルにおいてバッテリーＢの電圧「３Ｖ」に対応するバッテリーＢの第１充電状態との偏差を充電状態の偏差として算出し得る。

この際、前記プロセッサ１３０は、下記の数学式１を用いて充電状態の偏差を算出できる。

ここで、Ｄ_Ｖは、バッテリーＢの電圧「Ｖ」に対する前記充電状態の偏差であり、ＳＯＣ１_ｎＶは、ｎ番目の充放電サイクルにおいてバッテリーＢの電圧「Ｖ」に対応するバッテリーＢの第１充電状態であり、ｎは、充放電サイクルの最終回数である。

このように、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの全ての電圧領域に対してバッテリーＢの電圧ごとに充放電サイクル別に第１充電状態同士の充電状態の偏差を算出できる。

その後、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの電圧ごとに算出された充電状態の偏差のうち最小値が算出されたバッテリーＢの電圧を第１基準電圧に設定し得る。

一方、前記プロセッサ１３０は、設定された第１基準電圧を基準にしてバッテリーＢの電圧領域を第１電圧領域及び第２電圧領域に設定し得る。より具体的に、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの電圧領域のうち第１基準電圧以下である電圧領域を第１電圧領域に設定し、第１基準電圧を超過する電圧領域を第２電圧領域に設定し得る。

例えば、図４に示したように、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの電圧ごとに算出された充電状態の偏差のうち最小値がバッテリーＢの電圧「３．６Ｖ」として算出されると、バッテリーＢの電圧「３．６Ｖ」を第１基準電圧に設定し得る。

その後、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの電圧領域のうち第１基準電圧「３．６Ｖ」以下である電圧領域を第１電圧領域に設定し、第１基準電圧「３．６Ｖ」を超過する電圧領域を第２電圧領域に設定し得る。

以下、前記プロセッサ１３０がバッテリーＢの第２充電状態を算出し、第２基準電圧を設定する過程について説明する。

図５は、図１に示したバッテリー充電状態推定装置が算出した第２充電状態を電圧によって示したグラフである。

図５をさらに参照すれば、前記プロセッサ１３０は、等価回路モデルを用いてバッテリーＢの電圧による第２充電状態を算出できる。より具体的に、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの電圧挙動を、開放電圧（ｏｐｅｎｃｉｒｃｕｉｔｖｏｌｔａｇｅ）、内部抵抗及び抵抗−キャパシタ並列回路が直列接続した等価回路にモデリングし、このような等価回路モデルの因子を変数とする線形または非線形関数及び電流積算方法を用いて第２充電状態を算出できる。

勿論、バッテリーＢの第２充電状態は、電流積算法の外に他の方法によっても算出可能である。一例で、前記プロセッサ１３０は、カルマンフィルター（ＫａｌｍａｎＦｉｌｔｅｒ）または拡張カルマンフィルター（ＥｘｔｅｎｄｅｄＫａｌｍａｎＦｉｌｔｅｒ）を基盤にして前記センシング部１１０から受信されるバッテリーＢの電圧、電流及び温度の測定信号を用いてバッテリーＢの第２充電状態を算出し得る。他の例で、前記プロセッサ１３０は、状態帰還フィルター及び観測帰還フィルターを用いてバッテリーＢの第２充電状態を算出し得る。

ここで、バッテリーＢの第１充電状態は、充放電実験によって算出されて前記メモリー部１２０に予め保存されたデータであり、これに対し、バッテリーＢの第２充電状態は、現在のバッテリーＢに対する測定信号及びバッテリーＢに電気的に倣った等価回路モデルを用いて算出されたデータであり得る。

一方、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの電圧領域全体に対して第２充電状態を算出できる。このような、バッテリーＢの充電状態は、図５に示したように、バッテリーＢの電圧領域全体にかけてＸ軸が第２充電状態（ＳＯＣ）であり、Ｙ軸が開放電圧（ＯＣＶ）であるＯＣＶ−ＳＯＣグラフで示され得る。

以下、前記プロセッサ１３０が第１電圧領域及び第２電圧領域各々でバッテリーＢの充電状態を推定する過程について説明する。

図６及び図７は、図１に示したバッテリー充電状態推定装置が、第１基準電圧、第２基準電圧、第１電圧領域及び第２電圧領域を設定し、第１充電状態及び第２充電状態をバッテリーの充電状態に推定する過程に関わるグラフである。

図６及び図７をさらに参照すれば、前記プロセッサ１３０は、第１電圧領域におけるバッテリーＢの充電状態をバッテリーＢの第１充電状態に推定し、第２電圧領域におけるバッテリーＢの充電状態をバッテリーＢの第２充電状態に推定し得る。

言い換えれば、図６に示したように、前記プロセッサ１３０は、第１電圧領域においてバッテリーＢの充電状態を充放電実験によって充放電サイクル別に算出されたバッテリーＢの第１充電状態のうち最初、即ち、１番目の充放電サイクルから算出されたバッテリーＢの第１充電状態に推定し得る。

また、前記プロセッサ１３０は、第２電圧領域においてバッテリーＢの充電状態を等価回路モデルを用いてリアルタイムで算出されたバッテリーＢの第２充電状態に推定し得る。

一方、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの第２充電状態によるバッテリーＢの電圧変化率を算出し、算出された変化率の増減に基づいて第２基準電圧を設定し得る。

より具体的に、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの第２充電状態に対応して変化するバッテリーＢの電圧変化率を算出し、算出された電圧変化率が正の値から負の値に変更されるか、負の値から正の値に変化するバッテリーＢの電圧を第２基準電圧に設定し得る。

例えば、前記プロセッサ１３０は、図５に示したように、バッテリーＢの電圧変化率が負の値から正の値に変化するバッテリーＢの電圧「３．８Ｖ」を第２基準電圧に設定し得る。

前記プロセッサ１３０は、第２基準電圧が設定されると、第１基準電圧及び第２基準電圧を用いて第１電圧領域及び第２電圧領域を設定できる。より具体的に、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの電圧領域のうち第１基準電圧以下である電圧領域を第１電圧領域に設定し、第１基準電圧を超過する電圧領域を第２電圧領域に設定した後、第２基準電圧以下かつ第１基準電圧超過の電圧領域を第１電圧領域に再設定し得る。

例えば、図７に示したように、前記プロセッサ１３０は、バッテリーＢの電圧「３．６Ｖ」と「３．８Ｖ」を各々第１基準電圧及び第２基準電圧に設定すると、バッテリーＢの電圧領域のうち第１基準電圧「３．６Ｖ」以下である電圧領域を第１電圧領域に設定し、第１基準電圧「３．６Ｖ」を超過する電圧領域を第２電圧領域に設定した後、第２基準電圧「３．８Ｖ」以下であり、かつ第１基準電圧「３．６Ｖ」超過である電圧領域を第１基準領域に再設定し得る。

その後、前記プロセッサ１３０は、第１電圧領域（０Ｖ〜３．８Ｖ）においては、バッテリーＢの充電状態を充放電実験によって充放電サイクル別に算出されたバッテリーＢの第１充電状態のうち最初、即ち、１番目の充放電サイクルから算出されたバッテリーＢの第１充電状態に推定できる。

また、前記プロセッサ１３０は、第２電圧領域（３．８Ｖ超過）においては、バッテリーＢの充電状態を等価回路モデルを用いてリアルタイムで算出されたバッテリーＢの第２充電状態に推定できる。

これによって、本発明によるバッテリー充電状態推定装置１００は、特定の電圧領域において充放電サイクル別に第１充電状態同士の差が微々たる第１充電状態の特性及び特定の電圧領域において非線形的に算出される第２充電状態の特性を用いて誤差が最小化した充電状態を推定できる。

言い換えれば、バッテリー充電状態推定装置１００は、充放電サイクル別に第１充電状態のうち１番目の充放電サイクルから算出された第１充電状態と、他の充放電サイクルから算出された第１充電状態との差が微々たる電圧領域を第１電圧領域に設定し、第１電圧領域におけるバッテリーＢの充電状態を第１充電状態に推定できる。また、バッテリー充電状態推定装置１００は、第２充電状態が非線形的に算出される電圧領域を除いて線形的に算出される電圧領域を第２電圧領域に設定し、第２電圧領域におけるバッテリーＢの充電状態を第２充電状態に推定できる。

以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。

Claims

バッテリーの電圧、電流及び温度を各々測定するように構成されたセンシング部と、
前記センシング部と動作可能に結合したプロセッサと、を含み、
前記プロセッサは、
前記バッテリーの充放電サイクルごとに測定された前記バッテリーの電流から予め算出された前記バッテリーの電圧による第１充電状態に基づいて第１基準電圧を設定し、
前記バッテリーに対応する等価回路モデルを用いて前記バッテリーの電圧による第２充電状態を算出し、
前記第１基準電圧を基準として前記バッテリーの電圧領域を第１電圧領域及び第２電圧領域に設定し、
前記第１電圧領域及び前記第２電圧領域の各々における前記バッテリーの充電状態を、前記第１充電状態及び前記第２充電状態のいずれか一つに推定するように構成される、バッテリー充電状態推定装置。
前記プロセッサは、
前記バッテリーの電圧ごとに前記充放電サイクル別に前記第１充電状態同士の充電状態の偏差を算出し、
前記充電状態の偏差を用いて前記第１基準電圧を設定する、請求項１に記載のバッテリー充電状態推定装置。
前記プロセッサは、
前記充電状態の偏差が最小である前記バッテリーの電圧を前記第１基準電圧に設定する、請求項２に記載のバッテリー充電状態推定装置。
前記プロセッサは、
前記バッテリーの電圧領域のうち前記第１基準電圧以下である電圧領域を前記第１電圧領域に設定し、
前記バッテリーの電圧領域のうち前記第１基準電圧を超過する電圧領域を前記第２電圧領域に設定する、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー充電状態推定装置。
前記プロセッサは、
前記第１電圧領域における前記バッテリーの充電状態を、前記第１充電状態のうち最初の充放電サイクルから算出された第１充電状態に推定する、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリー充電状態推定装置。
前記プロセッサは、
前記第２電圧領域における前記バッテリーの充電状態を前記第２充電状態に推定する、請求項５に記載のバッテリー充電状態推定装置。
前記プロセッサは、
前記第２充電状態による前記バッテリーの電圧変化率を算出し、
前記電圧変化率の増減に基づいて第２基準電圧を設定する、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリー充電状態推定装置。
前記プロセッサは、
前記電圧変化率が増加してから減少するか、または減少してから増加する前記バッテリーの電圧を第２基準電圧に設定する、請求項７に記載のバッテリー充電状態推定装置。
前記プロセッサは、
前記バッテリーの電圧領域のうち前記第１基準電圧以下である電圧領域を前記第１電圧領域に設定し、
前記第２基準電圧を超過する電圧領域を前記第２電圧領域に設定し、
前記第１基準電圧超過かつ前記第２基準電圧以下の電圧領域を前記第１電圧領域にさらに設定する、請求項７に記載のバッテリー充電状態推定装置。
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のバッテリー充電状態推定装置を含む、バッテリーパック。