JP2022503510A - バッテリー状態推定装置 - Google Patents

Abstract

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置は、バッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧が基準充電電圧に到達する度にバッテリーセルの開放回路電圧を測定する電圧測定部と、電圧測定部によって測定された開放回路電圧を受信し、受信した開放回路電圧を予め保存された基準電圧と比較して電圧変動率を算出し、算出された電圧変動率及び予め保存された電圧変動率データに基づいて電圧増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターンに応じてバッテリーセルの退化加速程度を判断するように構成された制御部と、を含む。

Description

本発明は、バッテリー状態推定装置に関し、より詳しくは、バッテリーセルの退化加速如何及び退化加速程度を判断するバッテリー状態推定装置に関する。

本出願は、２０１９年３月１８日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－００３０７１０号に基づく優先権を主張し、当該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。

近年、ノートパソコン、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激に伸び、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て、繰り返して充放電可能な高性能バッテリーに対する研究が活発に行われている。

現在、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のバッテリーが商用化しているが、なかでもリチウムバッテリーは、ニッケル系列のバッテリーに比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であって、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。

二次電池の適用範囲はさらに拡がり、スマートフォンを含む小型携帯装置は勿論、ハイブリッド自動車を含む電気自動車や電力貯蔵装置のような中大型装置にも二次電池が広く用いられている。

このような二次電池の場合、使用期間が経過するにつれて初期よりも性能が退化する。そして、このような二次電池の性能退化の程度を推定することを二次電池のＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）推定と称し、二次電池のＳＯＨは二次電池の交替時期を決定する際に重要な要素である。

従来、バッテリーの開放回路電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ、ＯＣＶ）を測定し、バッテリーが完全充電される時点までバッテリーに流れ込む電流を積算し、積算された電流量と測定されたＯＣＶ値を通じてバッテリーに充電された完全充電容量を計算する装置及び方法が開示されている（特許文献１）。

ただし、特許文献１は、バッテリーの完全充電容量の損失を測定することで、事後的にバッテリーの退化程度を示す退化度を判断する構成を開示しているだけで、現在のバッテリー退化進行速度などバッテリー退化に関連するより具体的な情報を提供していない。すなわち、特許文献１は、バッテリーの現在または過去状態を判断可能な情報であるバッテリー退化度を提供しているだけで、例えば、バッテリーの予測退化速度または予測寿命などのように未来時点におけるバッテリーの状態を判断するための具体的な情報は全く提供しないという問題がある。

韓国特許公開１０－２０１６－００１１４４８号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーセルの退化についてより具体的な情報を提供することができるバッテリー状態推定装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。

本発明の一態様によるバッテリー状態推定装置は、バッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧が基準充電電圧に到達する度にバッテリーセルの開放回路電圧を測定する電圧測定部と、電圧測定部によって測定された開放回路電圧を受信し、受信した開放回路電圧を加工した結果に基づいて電圧変動率及び抵抗変動率のうち少なくとも一つを算出し、電圧変動率が算出された場合、算出された電圧変動率及び予め保存された電圧変動率データに基づいて電圧増減パターンを決定し、抵抗変動率が算出された場合、算出された抵抗変動率及び予め保存された抵抗変動率データに基づいて抵抗増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターン及び抵抗増減パターンのうち少なくとも一つに応じてバッテリーセルの退化加速程度を判断するように構成された制御部と、を含む。

制御部は、電圧増減パターン及び抵抗増減パターンが共に決定された場合、決定された電圧増減パターンに基づいてバッテリーセルの第１退化加速程度を判断し、第１退化加速程度と独立的なバッテリーセルの第２退化加速程度を決定された抵抗増減パターンに基づいて判断するように構成され得る。

制御部は、受信した開放回路電圧を予め保存された基準電圧と比較して電圧変動率を算出するように構成され得る。

予め保存された基準電圧は、所定のサイクル時点でバッテリーセルの電圧が基準充電電圧に到達したときの開放回路電圧を含むように構成され得る。

予め保存された電圧変動率データは、電圧測定部によって開放回路電圧が測定される度に制御部によって算出された過去の電圧変動率を含むように構成され得る。

制御部は、予め保存された電圧変動率データのうちバッテリーセルの現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の電圧変動率と算出された電圧変動率との間の電圧変化率を算出し、算出された電圧変化率に基づいて電圧増減パターンを決定するように構成され得る。

制御部は、電圧増減パターンが電圧増加パターンと決定された場合、算出された電圧変化率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を減速退化と判断するように構成され得る。

制御部は、電圧増減パターンが電圧減少パターンと決定された場合、バッテリーセルの退化加速程度を加速退化または線形退化と判断するように構成され得る。

制御部は、算出された電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率以上である場合、バッテリーセルの退化加速程度を線形退化と判断するように構成され得る。

制御部は、算出された電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率未満である場合、バッテリーセルの退化加速程度を加速退化と判断するように構成され得る。

制御部は、算出された電圧変動率が既に設定された電圧下限値を超え、且つ、既に設定された電圧上限値未満である場合、電圧増減パターンを決定するように構成され得る。

制御部は、受信した開放回路電圧に基づいて内部抵抗を算出し、算出された内部抵抗を予め保存された基準抵抗と比べて抵抗変動率を算出するように構成され得る。

予め保存された基準抵抗は、所定のサイクル時点でバッテリーセルの電圧が基準充電電圧に到達したときの開放回路電圧に基づいて算出された基準抵抗を含むように構成され得る。

予め保存された抵抗変動率データは、電圧測定部によって開放回路電圧が測定される度に制御部によって算出された過去の抵抗変動率を含むように構成され得る。

制御部は、予め保存された抵抗変動率データのうちバッテリーセルの現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の抵抗変動率と算出された抵抗変動率との間の抵抗変化率を算出し、算出された抵抗変化率に基づいて抵抗増減パターンを決定するように構成され得る。

制御部は、抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定された場合、算出された抵抗変化率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を加速退化または線形退化と判断するように構成され得る。

制御部は、抵抗増減パターンが抵抗減少パターンと決定された場合、バッテリーセルの退化加速程度を減速退化と判断するように構成され得る。

制御部は、算出された抵抗変化率が既に設定された基準抵抗変化率以上である場合、バッテリーセルの退化加速程度を加速退化と判断するように構成され得る。

制御部は、算出された抵抗変化率が既に設定された基準抵抗変化率未満である場合、バッテリーセルの退化加速程度を線形退化と判断するように構成され得る。

制御部は、算出された抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値を超過する場合のみに、抵抗増減パターンを決定するように構成され得る。

本発明の他の態様によるバッテリーパックは、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置を含む。

本発明のさらに他の態様による電気自動車は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置を含む。

本発明の一態様によれば、バッテリーセルの退化度のみならずバッテリーセルの退化加速程度が推定されるため、バッテリーセルの現在の退化状態をより正確に推定できるだけでなく、バッテリーセルの未来の退化状態をより正確に予測することができる。

また、本発明の一態様によれば、バッテリーセルの退化加速程度を、加速退化、減速退化または線形退化に細分化して判断するため、バッテリーセルの退化進行程度をより具体的に判断することができる。

また、本発明の一態様によれば、多様な指標を通じてバッテリーセルの退化加速程度が測定されるため、バッテリーの退化進行程度をより正確に判断または予測することができる。

また、本発明の一態様によれば、バッテリーセルの開放回路電圧に基づいた退化加速程度及び内部抵抗に基づいた退化加速程度に対する情報がそれぞれ提供されるため、バッテリーセルのより具体的な状態情報が提供される長所がある。

本発明の効果は以上の効果に制限されず、その他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

本明細書に添付される次の図面は、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ものであるため、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。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置を含むバッテリーパックを概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置を概略的に示したブロック図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの電圧変動率を示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの電圧変動率を示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの電圧変動率のうち一区間を拡大して示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの電圧変動率のうち他の一区間を拡大して示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの電圧変動率のうちさらに他の一区間を拡大して示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの電圧変動率のうち一区間を拡大して示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの抵抗変動率を示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの抵抗変動率を示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの抵抗変動率のうち一区間を拡大して示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置において、電圧変動率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を判断する過程をツリー構造で簡略に示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置において、抵抗変動率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を判断する過程をツリー構造で簡略に示した図である。

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形態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形態に過ぎず、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、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。

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ある一つをその他の要素と区別するために使われたものであり、これら用語によって構成要素が限定されることはない。

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載された「制御部」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意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで具現され得る。

さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されるとするとき、これは「直接的な連結（接続）」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結（接続）」も含む。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置を含むバッテリーパックを概略的に示した図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、複数のバッテリーセル１１が含まれたバッテリーモジュール１０と電気的に接続されて複数のバッテリーセル１１の状態をそれぞれ推定することができる。また、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーモジュール１０と共にバッテリーパック１０００に含まれ得る。図１は、バッテリーパック１０００に一つのバッテリーモジュール１０と一つのバッテリー状態推定装置１００が含まれた例を示したが、バッテリーパック１０００に含まれたバッテリーモジュール１０及びバッテリー状態推定装置１００の個数は図１に示された個数に限定されない。同様に、バッテリーモジュール１０に含まれたバッテリーセル１１の個数も図１に示された個数に限定されない。

図２を参照してバッテリー状態推定装置１００の具体的な構成を説明する。図２は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置を概略的に示したブロック図である。

図２を参照すると、バッテリー状態推定装置１００は、電圧測定部１０１及び制御部１０３を含むことができる。

電圧測定部１０１は、バッテリーモジュール１０に含まれたバッテリーセル１１の電圧を測定することができる。すなわち、電圧測定部１０１は、バッテリーモジュール１０に含まれたそれぞれのバッテリーセル１１の電圧を測定するように構成され得る。望ましくは、電圧測定部１０１はバッテリーセル１１の充電電圧を測定するように構成され得る。

例えば、図１に示された実施形態において、バッテリー状態推定装置１００はバッテリーモジュール１０に含まれた第１バッテリーセルＣ１、第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４の充電時の電圧をそれぞれ測定することができる。具体的には、電圧測定部１０１は、第１センシングラインＳＬ１及び第２センシングラインＳＬ２を通じて第１バッテリーセルＣ１の電圧を測定し、第２センシングラインＳＬ２及び第３センシングラインＳＬ３を通じて第２バッテリーセルＣ２の電圧を測定し得る。また、電圧測定部１０１は、第３センシングラインＳＬ３及び第４センシングラインＳＬ４を通じて第３バッテリーセルＣ３の電圧を測定し、第４センシングラインＳＬ４及び第５センシングラインＳＬ５を通じて第４バッテリーセルＣ４の電圧を測定し得る。

電圧測定部１０１は、バッテリーセル１１の開放回路電圧（ＯＣＶ）を測定することができる。すなわち、電圧測定部１０１は、バッテリーセル１１の電圧及び開放回路電圧を何れも測定することができる。特に、電圧測定部１０１は、測定した電圧が基準充電電圧に到達する度に各バッテリーセル１１の開放回路電圧を測定することができる。ここで、基準充電電圧は、電圧測定部１０１が開放回路電圧を測定できるようにユーザなどによって予め設定されて保存された電圧であり得る。すなわち、基準充電電圧は、電圧測定部１０１によってバッテリーセル１１の開放回路電圧を測定するための参照値であって、電圧測定部１０１がバッテリーセル１１の開放回路電圧を測定する時点を提供し得る。例えば、所定の電圧は４．２Ｖに設定され得る。電圧測定部１０１は、複数のバッテリーセル１１の電圧を測定し、各バッテリーセル１１の測定された電圧が所定の電圧に到達する度に該当バッテリーセル１１の開放回路電圧を測定することができる。

例えば、図１に示された実施形態において、バッテリーセル１１のそれぞれに対して、基準充電電圧がＶ１［Ｖ］に設定されていると仮定する。このとき、電圧測定部１０１は、充電によって第１バッテリーセルＣ１の電圧がＶ１［Ｖ］に到達すれば、第１バッテリーセルＣ１の開放回路電圧を測定し得る。同様に、電圧測定部１０１は、第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３または第４バッテリーセルＣ４の電圧がＶ１［Ｖ］に到達すれば、Ｖ１［Ｖ］に到達したバッテリーセル１１の開放回路電圧を測定し得る。

制御部１０３は、電圧測定部１０１によって測定された開放回路電圧を受信することができる。制御部１０３は、バッテリー状態推定装置１００の内部で電圧測定部１０１と電気的信号を送受信できるように構成され、電圧測定部１０１から測定された開放回路電圧を受信することができる。

制御部１０３は、受信した開放回路電圧を加工した結果に基づいて電圧変動率（ｖｏｌｔａｇｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｒａｔｅ）及び／または抵抗変動率（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｒａｔｅ）を算出することができる。すなわち、制御部１０３は、受信した開放回路電圧に基づいて電圧変動率または抵抗変動率を算出し得、電圧変動率及び抵抗変動率をすべて算出してもよい。

例えば、図１に示された実施形態において、制御部１０３は、電圧測定部１０１から第１バッテリーセルＣ１の開放回路電圧を受信し、受信した第１バッテリーセルＣ１の開放回路電圧に基づいて第１バッテリーセルＣ１の電圧変動率及び抵抗変動率のうち少なくとも一つを算出し得る。同様に、制御部１０３は、電圧測定部１０１から第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４のそれぞれの開放回路電圧を受信し、受信した開放回路電圧に基づいて第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４のそれぞれの電圧変動率及び抵抗変動率のうち少なくとも一つを算出し得る。

制御部１０３は、電圧変動率が算出された場合、算出された電圧変動率及び予め保存された電圧変動率データに基づいて電圧増減パターンを決定することができる。ここで、電圧変動率データは、算出された電圧変動率との比較のための参照データであって、予め保存され得る。制御部１０３は、算出した電圧変動率を予め保存された電圧変動率データに追加して、予め保存された電圧変動率データを更新することができる。そして、制御部１０３は、更新された電圧変動率データに基づいて電圧増減パターンを決定することができる。

例えば、予め保存された電圧変動率データは、制御部１０３によって過去算出された電圧変動率が保存されたデータであり得る。この場合、制御部１０３は、基準電圧が算出されたサイクル時点の以後に算出されたすべての電圧変動率に基づいてバッテリーセル１１の電圧増減パターンを決定し得る。

電圧増減パターンは、電圧増加パターン、電圧減少パターンまたは電圧一定パターンなどの多様なパターンを含み得る。以下では説明の便宜上、電圧増減パターンには電圧増加パターン及び電圧減少パターンが含まれ、電圧増加パターンには電圧減少パターンを除いた電圧一定パターンなどが含まれるとして説明する。

また、制御部１０３は、抵抗変動率が算出された場合、算出された抵抗変動率及び予め保存された抵抗変動率データに基づいて抵抗増減パターンを決定することができる。ここで、予め保存された抵抗変動率データは、算出された抵抗変動率との比較のための参照データであって、保存部１０５に予め保存され得る。制御部１０３は、算出した抵抗変動率を予め保存された抵抗変動率データに追加して、予め保存された抵抗変動率データを更新することができる。そして、制御部１０３は、更新された抵抗変動率データに基づいて抵抗増減パターンを決定することができる。

例えば、予め保存された抵抗変動率データは、制御部１０３によって過去算出された抵抗変動率が保存されたデータであり得る。この場合、制御部１０３は、基準抵抗が算出された所定のサイクル時点以後に算出されたすべての抵抗変動率に基づいてバッテリーセル１１の抵抗増減パターンを決定し得る。

抵抗増減パターンは、抵抗増加パターン、抵抗減少パターンまたは抵抗一定パターンなどの多様なパターンを含み得る。以下では説明の便宜上、抵抗増減パターンには抵抗増加パターン及び抵抗減少パターンが含まれ、抵抗増加パターンには抵抗減少パターンを除いた抵抗一定パターンなどが含まれるとして説明する。

制御部１０３は、決定された電圧増減パターン及び抵抗増減パターンのうち少なくとも一つに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断するように構成され得る。すなわち、電圧増減パターンが決定された場合、制御部１０３は、電圧増減パターンに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。そして、抵抗増減パターンが決定された場合、制御部１０３は、抵抗増減パターンに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。ここで、退化加速程度は、バッテリーセル１１の退化が次第に速まっているか、それとも、次第に遅くなっているかなどを示す情報であり得る。

例えば、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターンに応じて第１バッテリーセルＣ１の退化加速程度を判断し得る。また、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の抵抗増減パターンを決定し、決定された抵抗増減パターンに応じて第１バッテリーセルＣ１の退化加速程度を判断し得る。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の現在状態に基づいた退化度の判断だけでなく、過去の履歴を総合して現在のバッテリーセル１１が退化している速度を判断することができる。したがって、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、未来時点におけるバッテリーセル１１の状態を推定可能な情報を提供することで、バッテリーセル１１の寿命予測または未来状態の判断に役に立つ情報を提供することができる。

また、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の充電状況において、バッテリーセル１１の電圧増減パターンによる退化加速程度及びバッテリーセル１１の抵抗増減パターンによる退化加速程度をすべて提供することで、バッテリーセル１１に対するより具体的な状態情報を提供することができる。

特に、制御部１０３は、バッテリーセル１１のそれぞれに対して退化加速程度を独立的に判断することができる。例えば、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１、第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４に対してそれぞれ別々に電圧増減パターン及び抵抗増減パターンのうち少なくとも一つを決定し得る。そして、制御部１０３は、決定された電圧増減パターンに応じて第１バッテリーセルＣ１、第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４のそれぞれに対して別々に退化加速程度を判断することができる。また、制御部１０３は、決定された抵抗増減パターンに応じて第１バッテリーセルＣ１、第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４のそれぞれに対して別々に退化加速程度を判断することもできる。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、それぞれのバッテリーセル１１の退化加速程度を独立的に判断できるため、それぞれのバッテリーセル１１の退化度及び退化加速程度を判断し、ひいてはそれぞれのバッテリーセル１１の寿命を予測することができる。具体的には、バッテリー状態推定装置１００は、それぞれのバッテリーセル１１の開放回路電圧を測定することで損失容量を算出し、それぞれのバッテリーセル１１の退化程度を算出できるだけでなく、それぞれのバッテリーセル１１がどれくらい速く退化しているかについての退化加速程度を判断することができる。したがって、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の退化加速程度に基づいてそれぞれのバッテリーセル１１の今後の退化程度を推定でき、推定された退化程度に応じてそれぞれのバッテリーセル１１の制御条件を調整することができる。

例えば、同じ製品ラインのバッテリーセル１１であっても、初期抵抗または容量のバラツキなどの問題のため、全く同じ可用容量を有さないこともある。例えば、出荷時バッテリーセルの設定容量は１０００ｍＡｈであるが、第１バッテリーセルＣ１の初期容量が９００ｍＡｈ、第２バッテリーセルＣ２の初期容量が１０００ｍＡｈの状態で出荷されたと仮定する。同一期間の使用によって第１バッテリーセルＣ１及び第２バッテリーセルＣ２の現在可用容量が８００ｍＡｈに等しくなった場合、第１バッテリーセルＣ１と第２バッテリーセルＣ２とは同じ可用容量を有するが、初期容量の差のため、二つのバッテリーセル１１の退化度が同一であると判断することはバッテリーセル１１の正確な状態推定であると言えない。また、第１バッテリーセルＣ１の退化度が約１１％、第２バッテリーセルＣ２の退化度が２０％に算出されたとしても、このように算出された退化度は初期容量対比現在容量による第１バッテリーセルＣ１及び第２バッテリーセルＣ２それぞれの現在状態のみを示す指標として意味があるだけで、現在の第１バッテリーセルＣ１及び第２バッテリーセルＣ２の退化加速程度または退化加速程度に基づいた予想寿命などの未来状況に係る予測指標としては適さない。すなわち、バッテリーセル１１の初期容量などに対する現在容量の比率は、バッテリーセル１１の退化程度を事後的に判断する指標に過ぎず、バッテリーセル１１の退化加速程度、今後の退化程度または予想寿命などを判断する指標として使用するには適さないという問題がある。

一方、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、現在のバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することで、バッテリーセル１１の現在状態を正確に判断することができる。また、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の退化加速程度を判断して、バッテリーセル１１の寿命がより長く持続されるようにバッテリーセル１１の制御条件を変更するなどの措置を講じることができる。

ここで、制御部１０３は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００で行われる多様な制御ロジックを実行するため、当業界で知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスタ、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含むことができる。また、制御ロジックがソフトウェアとして具現されるとき、制御部１０３はプログラムモジュールの集合として具現され得る。このとき、プログラムモジュールはメモリに保存され、プロセッサによって実行され得る。メモリは、プロセッサの内部または外部に位置し得、周知の多様な手段でプロセッサと接続され得る。例えば、制御部１０３は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００に備えられたプロセッサであって、判断したバッテリーセル１１の退化加速程度をディスプレイ装置などの出力装置を通じてユーザに提供し得る。また、制御部１０３は、バッテリーセル１１の退化加速程度に基づいて、外部通知装置を通じてユーザにバッテリーセル１１の交替または警告通知も提供し得る。

また、図２を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、保存部１０５をさらに含むことができる。保存部１０５は電圧変動率データ及び抵抗変動率データを保存することができる。すなわち、保存部１０５には過去制御部１０３で算出された電圧変動率データ及び抵抗変動率データが保存され得る。制御部１０３は、保存部１０５に予め保存された電圧変動率データに基づいてバッテリーセル１１の電圧増減パターンを決定することができる。また、制御部１０３は、保存部１０５に予め保存された抵抗変動率データに基づいてバッテリーセル１１の抵抗増減パターンを決定することもできる。

すなわち、保存部１０５は、制御部１０３で算出した過去の電圧変動率データ及び抵抗変動率データなど、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００の各構成要素が動作及び機能を実行するのに必要なデータやプログラムなどを保存することができる。保存部１０５は、データを記録、消去、更新及び読出できると知られた公知の情報記録手段であれば、その種類に特に制限がない。一例として、情報記録手段にはＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタなどが含まれ得る。保存部１０５は、制御部１０３によって実行可能なプロセスが定義されたプログラムコードを保存することができる。

制御部１０３は、電圧増減パターン及び抵抗増減パターンがすべて決定された場合、決定された電圧増減パターンに基づいてバッテリーセル１１の第１退化加速程度を判断することができる。例えば、図１に示された実施形態において、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターンを決定し、決定した電圧増減パターンに基づいて第１バッテリーセルＣ１の第１退化加速程度を判断し得る。また、制御部１０３は、決定された抵抗増減パターンに基づいて、第１退化加速程度とは独立的なバッテリーセル１１の第２退化加速程度を判断するように構成され得る。上述した例示において、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の第１退化加速程度と独立的に第１バッテリーセルＣ１の抵抗増減パターンを決定し、決定した抵抗増減パターンに基づいて第１バッテリーセルＣ１の第２退化加速程度を判断することができる。すなわち、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターン及び抵抗増減パターンがすべて決定された場合、互いに独立的な第１バッテリーセルＣ１の第１退化加速程度及び第２退化加速程度を算出できる。

具体的には、バッテリーセル１１の放電状況では、抵抗の変化要因に開放回路電圧が影響を及ぼし得る。例えば、バッテリーセル１１を放電する場合は抵抗の増減に開放回路電圧の増減が影響を及ぼすため、開放回路電圧の増減と抵抗の増減とが反対に現れ得る。すなわち、放電状況では、バッテリーセル１１の抵抗変化要因に開放回路電圧が影響を及ぼす特殊性を考慮してバッテリーセル１１の退化加速程度を判断しなければならない。しかし、充電状況では、バッテリーセル１１の開放回路電圧の増減と抵抗の増減とが互いに影響を及ぼさない独立的な要因であるため、制御部１０３は電圧増減パターンに基づいて第１退化加速程度を判断でき、第１退化加速程度とは独立的に、抵抗増減パターンに基づいて第２退化加速程度を判断することもできる。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、開放回路電圧と抵抗とが互いに影響を及ぼさない充電状況の特殊性を考慮して、電圧増減パターンに基づいた退化加速程度及び抵抗増減パターンに基づいた退化加速程度をすべて判断することができる。したがって、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の状態についての多様な情報を提供することで、バッテリーセル１１の状態判断に役立つという長所がある。

以上、バッテリーセル１１の充電状況において、制御部１０３が電圧増減パターン及び抵抗増減パターンのそれぞれに基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断できることを説明した。以下、電圧増減パターンに基づいて第１退化加速程度を判断し、抵抗増減パターンに基づいて第２退化加速程度を判断する構成について具体的に説明する。

まず、電圧増減パターンに基づいた第１退化加速程度の判断について説明する。制御部１０３は、受信した開放回路電圧を予め保存された基準電圧と比較して電圧変動率を算出することができる。ここで、予め保存された基準電圧は、電圧測定部１０１によって測定された開放回路電圧との比較のための参照値であって、保存部１０５に予め保存された値であり得る。すなわち、保存部１０５には基準電圧が予め保存されており、制御部１０３は、保存部１０５に予め保存された基準電圧と電圧測定部１０１から受信した開放回路電圧とを比べて電圧変動率を算出できる。

例えば、予め保存された基準電圧は、所定のサイクル時点で測定されたバッテリーセル１１の開放回路電圧を含み得る。電圧変動率は、予め保存された基準電圧と制御部１０３が電圧測定部１０１から受信した開放回路電圧とを比べて得られる。特に、電圧変動率は、予め保存された基準電圧と開放回路電圧の測定値との比率または差として算出され得る。すなわち、制御部１０３は、所定のサイクル時点以後のサイクルで電圧測定部１０１から測定された開放回路電圧を受信し、予め保存された基準電圧に対する受信した開放回路電圧の比率を電圧変動率として算出し得る。

例えば、第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された基準電圧をＡ１［Ｖ］と仮定する。また、電圧測定部１０１が第１時点で測定した第１バッテリーセルＣ１の開放回路電圧をＢ１［Ｖ］と仮定する。制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の第１時点の電圧変動率をＡ１とＢ１との差として算出し得る。例えば、第１バッテリーセルＣ１の第１時点の電圧変動率は「Ｂ１－Ａ１」の計算式によって算出され得る。他の例として、第１バッテリーセルＣ１の第１時点の電圧変動率は「（Ｂ１÷Ａ１）×１００」の計算式によっても算出され得る。以下、説明の便宜上、電圧変動率が「Ｂ１－Ａ１」の計算式によって算出されたことに限定して説明する。

望ましくは、予め保存された基準電圧は、所定のサイクル時点でバッテリーセル１１が充電されてバッテリーセル１１の電圧が基準充電電圧に到達したときの開放回路電圧を含むことができる。ここで、所定のサイクル時点は、ＢＯＬ（Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｆｅ）から所定のサイクル数以内の時点であって、例えば、バッテリーセル１１の出荷後一回目の充電時点であり得る。

例えば、基準充電電圧が４．２Ｖに設定されたと仮定する。この場合、電圧測定部１０１は、第１バッテリーセルＣ１の最初充電過程（初期状態）における電圧を測定し、測定した電圧が４．２Ｖに到達したときの開放回路電圧を測定し得る。

望ましくは、予め保存された電圧変動率データは、電圧測定部１０１によって開放回路電圧が測定される度に制御部１０３によって算出された電圧変動率を含むように構成され得る。すなわち、所定のサイクル時点以後から現在時点以前までにおいて、電圧測定部１０１は充電によってバッテリーセル１１の電圧が基準充電電圧に到達すれば開放回路電圧を測定し、制御部１０３は電圧測定部１０１で測定された開放回路電圧に基づいて電圧変動率を算出し得る。そして、算出された電圧変動率は、保存部１０５に予め保存された電圧変動率データに含まれ得る。

例えば、図１に示された実施形態において、第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された電圧変動率データには第１時点～第Ｎ－１時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の電圧変動率が含まれ得る。ここで、Ｎは２以上の整数であって、Ｎが２であると、予め保存された電圧変動率データには第１時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の電圧変動率のみが含まれ得る。制御部１０３によって第Ｎ時点で第１バッテリーセルＣ１の電圧変動率が算出された場合、第Ｎ時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の電圧変動率は保存部１０５に予め保存された電圧変動率データに含まれ得る。この場合、保存部１０５に予め保存された電圧変動率データには第１～第Ｎ電圧変動率が含まれ得る。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、保存部１０５に過去時点から現在時点まで予め保存された電圧変動率データに基づいて現在のバッテリーセル１１の電圧増減パターンを決定することができる。すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、算出された電圧変動率を累積保存した予め保存された電圧変動率データに基づいて現在のバッテリーセル１１の電圧増減パターン及び退化加速程度を判断するため、特定時点での電圧変動率のみでバッテリーセル１１の退化度を判断する場合よりも、バッテリーセル１１の退化加速程度及び退化度などをより正確に判断することができる。また、このように判断された退化加速程度及び退化度は、バッテリーセル１１の未来状態を推定するための情報として活用できるため、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の過去及び現在の状態だけでなく、退化加速程度に基づいて未来の状態を推定可能な情報を提供することができる。

制御部１０３は、予め保存された電圧変動率データのうちバッテリーセル１１の現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の電圧変動率の電圧変化率（ｒａｔｅ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｈａｎｇｅ）を算出することができる。ここで、電圧変化率は、電圧変動率間の平均変化率（ａｖｅｒａｇｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｈａｎｇｅ）または瞬間変化率（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｈａｎｇｅ）を含むことができる。そして、現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の電圧変動率は、現在サイクルから予め設定されたサイクル数以内に含まれた複数の電圧変動率を含むことができる。例えば、制御部１０３は、現在サイクルから５０サイクル以内に含まれた複数の電圧変動率の電圧変化率を算出し得る。図３及び図４を参照して電圧変化率の算出について具体的に説明する。

図３は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの電圧変動率を示した図である。図４は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの電圧変動率を示した図である。図３及び図４を参照すると、保存部１０５は、サイクル毎に第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された電圧変動率データ及び第２バッテリーセルＣ２に対して予め保存された電圧変動率データをそれぞれ保存することができる。以下、図３に示されたように、第１バッテリーセルＣ１に対して予め設定されたサイクル数を含む区間をＩｎ区間として説明する。同様に、図４に示されたように、第２バッテリーセルＣ２に対して予め設定されたサイクル数を含む区間をＪｎ区間として説明する。ここで、ｎは正の整数である。例えば、予め設定されたサイクル数が５０である場合、Ｉ１区間には第１バッテリーセルＣ１の０～５０サイクルが含まれ、Ｉ２区間には第１バッテリーセルＣ１の５１～１００サイクルが含まれ得る。説明の便宜上、第１バッテリーセルＣ１の０サイクルはＩ１に含まれ、第２バッテリーセルＣ２の０サイクルはＪ１区間に含まれたとして説明する。

例えば、一区間に含まれるように予め設定されたサイクル数が５０であると仮定する。図３において、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルが３００サイクルであれば、制御部１０３は保存部１０５に第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存されている電圧変動率データのうち２５１～３００サイクルを含むＩ６区間に属したそれぞれのサイクルの電圧変動率を抽出する。すなわち、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１のＩ６区間に属したそれぞれのサイクルの電圧変動率を互いに比べ、Ｉ６区間の電圧変化率を算出することができる。同様に、図４において、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが１５０サイクルであれば、制御部１０３は保存部１０５に第２バッテリーセルＣ２に対して予め保存されている電圧変動率データのうち１０１～１５０サイクルを含むＪ３区間に属したそれぞれのサイクルの電圧変動率を抽出する。制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２のＪ３区間に属したそれぞれのサイクルの電圧変動率を互いに比べ、Ｊ３区間の電圧変化率を算出することができる。ここで、電圧変化率とは、変化率に対する特定の数値を意味する。

以下、説明の便宜上、電圧変化率が０以上であれば正の変化率、電圧変化率が０未満であれば負の変化率であると説明する。また、図５を参照して制御部１０３が電圧変化率を算出する例を具体的に説明する。

図５は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの電圧変動率のうち一区間を拡大して示した図である。すなわち、図５は、第１バッテリーセルＣ１に対して算出された電圧変動率のうちＩ２区間に含まれた電圧変動率を拡大して示した図である。

図５の実施形態を参照すると、制御部１０３は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間に含まれた電圧変動率の電圧変化率を算出することができる。このとき、制御部１０３は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間の電圧変化率に基づいて、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間を複数のサブ区間に区分することができる。具体的には、制御部１０３は、一区間内で算出した電圧変化率が正の変化率から負の変化率に、または、負の変化率から正の変化率に変わるサイクル地点を基準にして一つの区間を複数のサブ区間に区分することができる。例えば、図５の例において、制御部１０３は、Ｉ２区間に含まれた連続するサイクルに対する平均変化率またはＩ２区間に含まれた連続するサイクルに対する瞬間変化率を算出し得る。具体的には、８０サイクルを基準にして、Ｉ２１区間の電圧変化率は正の変化率で算出され、Ｉ２２電圧変化率は負の変化率で算出され得る。したがって、制御部１０３は、８０サイクルを基準にして第１バッテリーセルＣ１のＩ２区間をＩ２１区間とＩ２２区間とに区分できる。

すなわち、図５の実施形態において、制御部１０３は、Ｉ２区間をＩ２１とＩ２２区間とに区分し、Ｉ２１区間及びＩ２２区間のそれぞれに対して電圧変化率を算出することができる。このように、制御部１０３は、一つの区間をサブ区間に分け、サブ区間毎に電圧変化率を算出することができる。

図６は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの電圧変動率のうち他の一区間を拡大して示した図である。図７は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの電圧変動率のうちさらに他の一区間を拡大して示した図である。

図６及び７を参照すると、制御部１０３は、算出した電圧変化率に基づいてＩ４区間及びＩ６区間を複数のサブ区間を区分することができる。すなわち、制御部１０３は、Ｉ４区間をＩ４１、Ｉ４２、Ｉ４３及びＩ４４のサブ区間に区分し、Ｉ６区間をＩ６１及びＩ６２のサブ区間に区分できる。

図８は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの電圧変動率のうち一区間を拡大して示した図である。

図８を参照すると、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２に対して算出した電圧変化率に基づいてＪ１区間を複数のサブ区間を区分することができる。すなわち、制御部１０３は、Ｊ１区間をＪ１１及びＪ１２のサブ区間に区分できる。

制御部１０３は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間に含まれた電圧変動率間の変化率を算出するとき、現在サイクルが属した区間を一つのみにして変化率を算出しないこともあり得る。そして、制御部１０３は、正の変化率から負の変化率に、または、負の変化率から正の変化率に電圧変化率が変わるサイクル時点を判断し、判断したサイクル時点を基準にしてバッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間をサブ区間に区分することができる。

このように、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間を一律に一つの区間として判断することなく、場合によってサブ区間に分けて電圧変化率をより細かく算出するため、バッテリーセル１１の現在状態をより正確に判断することができる。

また、制御部１０３は、算出した電圧変化率に基づいて電圧増減パターンを決定することができる。ここで、電圧増減パターンは、電圧増加パターン及び電圧減少パターンを含むことができる。特に、制御部１０３は、算出した変化率が正の変化率である場合に対する電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定することができる。また、制御部１０３は、算出した変化率が負の変化率である場合に対する電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定することができる。

例えば、図３及び図５を参照すると、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ１区間に属する場合、制御部１０３は、Ｉ１区間に含まれた電圧変動率に基づいて第１バッテリーセルＣ１の電圧変化率を算出する。この場合、制御部１０３はＩ１区間の電圧変化率を０以上の値で算出し得る。すなわち、Ｉ１区間の電圧変化率が正の変化率で算出され得る。そして、制御部１０３は、このように電圧変化率が正の変化率で算出された結果に基づいて、現在の第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定し得る。また、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ２区間のうちＩ２２区間に属する場合、制御部１０３は、該当区間に含まれた電圧変動率に基づいて負の変化率を算出する。そして、制御部１０３は、算出した負の変化率に基づいて現在の第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定し得る。

例えば、図４及び図８を参照すると、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１区間に属する場合、制御部１０３は、Ｊ１区間に含まれた電圧変動率に基づいて電圧変化率を算出する。このとき、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１１区間に属すると、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の電圧変化率を０以上の値で算出し、電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定し得る。逆に、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１２区間に属すると、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の電圧変化率を０未満の値で算出し、電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定し得る。

そして、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ２～Ｊ６区間のうちいずれか一つに属する場合、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の電圧変化率を負の変化率で算出し、算出された負の変化率に基づいて現在の第２バッテリーセルＣ２の電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定し得る。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の現在状態だけでなく、過去の状態までも考慮してバッテリーセル１１の現在状態をより正確に推定することができる。また、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の電圧変化率を算出し、電圧変化率に基づいて電圧増減パターンを決定するため、バッテリーセル１１の未来状態を推定し易い情報を提供することができる。また、現在サイクルから所定のサイクル数以内であっても、電圧変化率が負から正に又は正から負に変動する区間をサブ区間に分けてバッテリーセル１１の電圧増減パターンをより具体的且つ細かく決定することで、バッテリーセル１１の現在状態をより正確に推定することができる。

制御部１０３は、バッテリーセル１１の電圧増減パターンに応じてバッテリーセル１１の第１退化加速程度を、加速退化、線形退化、または減速退化と判断することができる。ここで、加速退化は、バッテリーセル１１の退化が次第に加速化する状態であり、線形退化は、バッテリーセル１１の退化が加速退化のように次第に加速化しないが、線形的に一定に進行している状態である。逆に、減速退化は、バッテリーセル１１の退化が次第に遅く進行している状態である。以下、電圧増減パターンに応じて第１退化加速程度を判断する構成について説明する。

制御部１０３は、電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定した場合、バッテリーセル１１の第１退化加速程度を減速退化と判断するように構成され得る。

例えば、上述したように図３を参照すると、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ１区間に属する場合、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定する。制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の現在の第１退化加速程度を減速退化と判断し得る。すなわち、制御部１０３は、バッテリーセル１１の電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定した場合は、バッテリーセル１１の退化加速程度を専ら減速退化と判断することができる。

上述したように、図４を参照すると、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ２区間に属する場合、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定する。制御部１０３は、電圧減少パターンと決定されたＪ２区間の電圧変化率に基づいて第２バッテリーセルＣ２の第１退化加速程度を加速退化または線形退化と判断し得る。

すなわち、制御部１０３は、電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定した場合、バッテリーセル１１の電圧変化率に基づいて第１退化加速程度を加速退化または線形退化と判断することができる。逆に、制御部１０３は、電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定した場合、バッテリーセル１１の電圧変化率を算出する過程を省略して第１退化加速程度を専ら減速退化と判断するように構成され得る。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の電圧増減パターン及び電圧変化率に基づいてバッテリーセル１１の第１退化加速程度を加速退化、線形退化または減速退化に細分化して判断することで、バッテリーセル１１の現在状態をより正確に判断及び診断することができる。

また、バッテリー状態推定装置１００は、電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定した場合、別に電圧変化率を算出しなくてもよい。すなわち、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定した場合に限ってバッテリーセル１１の退化加速程度を減速退化と判断し、バッテリーセル１１の退化加速程度の判断にかかる時間を節減することができる。

バッテリーセル１１の退化加速程度のうち加速退化及び線形退化は、バッテリーセル１１の退化がどれくらい速く進行しているかによって区分可能である。以下、加速退化と線形退化との区分基準について説明する。

制御部１０３は、算出した電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率以上である場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を線形退化と判断するように構成され得る。

逆に、制御部１０３は、算出した電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率未満である場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化と判断するように構成され得る。

ここで、既に設定された基準電圧変化率は、バッテリーセル１１の電圧増減パターンが電圧減少パターンと決定された場合、退化加速程度を加速退化または線形退化として決定するための基準変化率である。

例えば、既に設定された基準電圧変化率は５０サイクル毎に電圧変動率が１ｍＶ減少するものとして既に設定され得る。図５、図６及び図７に示された実施形態において、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ２２、Ｉ４２、Ｉ４４またはＩ６２区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルが属する区間の電圧変化率を既に設定された基準電圧変化率と比較し得る。

制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルが属した区間の電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率以上であれば線形退化と判断し、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルが属した区間の電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率未満であれば加速退化と判断し得る。

同様に、図４及び図８に示された実施形態において、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１２、Ｊ２～Ｊ６区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属する区間の電圧変化率を既に設定された基準電圧変化率と比較し得る。望ましくは、図４及び図８を参照すると、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１２、Ｊ２～Ｊ６区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属する区間の電圧変化率を既に設定された基準電圧変化率と比較し得る。

ここで、制御部１０３は、Ｊ１区間の電圧変化率に基づいて、Ｊ１区間をＪ１１区間とＪ１２区間とに区分し得る。制御部１０３は、Ｊ１区間の電圧変化率を算出する過程において、電圧増減パターンが変わる地点を基準にしてＪ１区間をＪ１１区間とＪ１２区間とに区分し得る。ここで、Ｊ１１区間の電圧増減パターンが電圧増加パターンであり、Ｊ１２区間の電圧増減パターンが電圧減少パターンであるため、制御部１０３は、２５サイクルを基準にしてＪ１区間をＪ１１区間とＪ１２区間とに区分し得る。すなわち、Ｊ１１区間及びＪ１２区間はＪ１区間のサブ区間であり得る。

例えば、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１１区間に属すれば、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属した区間の電圧変化率に基づいて第２バッテリーセルＣ２の電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定し得る。そして、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の第１退化加速程度を減速退化と判断し得る。

他の例として、Ｊ１２、Ｊ２及びＪ３区間の電圧変化率が既に設定された電圧変化率未満であり、Ｊ４～Ｊ６区間の電圧変化率が既に設定された電圧変化率以上であると仮定する。制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１２、Ｊ２及びＪ３区間のうちいずれか一つに属すれば、第２バッテリーセルＣ２の第１退化加速程度を加速退化と判断し得る。逆に、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ４～Ｊ６区間のうちいずれか一つに属すれば、第２バッテリーセルＣ２の第１退化加速程度を線形退化と判断し得る。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、電圧増加パターンに対する退化加速程度を一律に判断せず、既に設定された基準電圧変化率とバッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間の電圧変化率とを比較することができる。そして、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化または線形退化に細分化して判断することができる。したがって、バッテリーセル１１の現在状態をより細分化して、具体的に診断することができる。

制御部１０３は、バッテリーセル１１に対して算出した電圧変動率が既に設定された電圧下限値を超え、且つ、既に設定された電圧上限値未満である場合に限って、バッテリーセル１１の電圧増減パターンを決定するように構成され得る。すなわち、制御部１０３は、バッテリーセル１１の電圧変動率が一定範囲以内である場合のみに電圧増減パターンを決定し得る。

例えば、バッテリーセル１１の電圧変動率が既に設定された上限値以上である場合は、バッテリーセル１１の開放回路電圧が基準値以上に増加した場合であって、バッテリーセル１１が異常退化して急落危険（ｓｕｄｄｅｎ ｄｒｏｐ ｒｉｓｋ）が存在する場合であり得る。また、バッテリーセル１１の電圧変動率が既に設定された下限値以下である場合は、短絡などによってバッテリーセル１１の開放回路電圧が基準値以下に減少した場合であって、バッテリーセル１１が異常退化した場合であり得る。

したがって、制御部１０３は、バッテリーセル１１が異常退化した場合を除いて、バッテリーセル１１が正常に退化した場合に対して電圧増減パターンを決定することができる。

バッテリーセル１１の正常状態または異常状態が事前に区分されないと、異常状態における電圧増減パターンに応じて退化加速程度が判断され、判断された退化加速程度に基づいてバッテリー制御条件が調整されて、バッテリーセル１１の状態をさらに悪化させるおそれがある。

したがって、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の状態を正常状態または異常状態に先に区分した後、バッテリーセル１１の状態が正常状態である場合に限って電圧増減パターン及び退化加速程度を判断することで、バッテリーセル１１の退化加速程度の判断にかかる時間を短縮し、バッテリーセル１１の状態判断の正確度を向上させることができる。

以上、バッテリーセル１１の充電状況において、制御部１０３が電圧増減パターンに応じてバッテリーセル１１の第１退化加速程度を判断する構成について説明した。以下、抵抗増減パターンに基づいて第２退化加速程度を判断する構成について具体的に説明する。

ここで、第２退化加速程度は、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンに応じて判断された退化加速程度であって、上述した第１退化加速程度と同様に、加速退化、線形退化及び減速退化のうちいずれか一つとして判断され得る。

まず、制御部１０３は、電圧測定部１０１によって測定されたバッテリーセル１１の開放回路電圧に基づいてバッテリーセル１１の内部抵抗を算出することができる。

例えば、制御部１０３は「（｜ＣＣＶ_ＥｏＣ－ＯＣＶ_ＥｏＣ｜）÷ｉ_ｔ１」の計算式によってバッテリーセル１１の現在抵抗を算出し得る。ここで、ＣＣＶ_ＥｏＣはバッテリーセル１１のＯＣＶ_ＥｏＣを測定した時点からｔ１時点以後に測定したバッテリーセル１１の充電または放電電圧であり、ＯＣＶ_ＥｏＣは充電状況でバッテリーセル１１の電圧が基準充電電圧に到達したときに測定されたバッテリーセル１１の開放回路電圧であり、ｉ_ｔ１はｔ１時間にわたって流れた充電または充電電流の量を意味する。

また、制御部１０３は、算出した内部抵抗を予め保存された基準抵抗と比べて抵抗変動率を算出するように構成され得る。ここで、予め保存された基準抵抗は、制御部１０３によって算出されたバッテリーセル１１の現在抵抗との比較のための参照値であって、保存部１０５に予め保存された値であり得る。

望ましくは、予め保存された基準抵抗は、所定のサイクル時点で測定されたバッテリーセル１１の抵抗であり得る。制御部１０３は、予め保存された基準抵抗に対する現在バッテリーセル１１の抵抗の比率または差を抵抗変動率として算出し得る。

例えば、図１に示された第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された基準抵抗をＡ２［Ω］と仮定する。また、第１時点で電圧測定部１０１が測定した第１バッテリーセルＣ１の開放回路電圧に基づいて、制御部１０３が算出した第１バッテリーセルＣ１の現在抵抗をＢ２［Ω］と仮定する。制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の第１時点の抵抗変動率をＡ２［Ω］に対するＢ２［Ω］の比率として算出し得る。例えば、第１バッテリーセルＣ１の第１時点の抵抗変動率は「（Ｂ２÷Ａ２）×１００」の計算式によって算出され得る。

望ましくは、予め保存された基準抵抗は、保存部１０５に予め保存された基準電圧に基づいて算出された基準抵抗を含むことができる。すなわち、予め保存された基準抵抗は予め保存された基準電圧に対応するものであって、所定のサイクル時点でバッテリーセル１１が充電されてバッテリーセル１１の電圧が基準充電電圧に到達したときの開放回路電圧に基づいて算出された抵抗であり得る。予め保存された基準抵抗は保存部１０５に保存され得る。

例えば、保存部１０５には基準電圧Ａ１［Ｖ］が予め保存され、基準電圧Ａ１に基づいて算出された基準抵抗Ａ２［Ω］が予め保存され得る。

望ましくは、予め保存された抵抗変動率データは、電圧測定部１０１によって開放回路電圧が測定される度に制御部１０３によって算出された抵抗変動率を含むように構成され得る。すなわち、所定のサイクル時点以後から現在以前までにおいて、電圧測定部１０１は充電によってバッテリーセル１１の電圧が基準充電電圧に到達すれば開放回路電圧を測定し得る。そして、制御部１０３は、電圧測定部１０１によって測定された開放回路電圧に基づいて現在抵抗を算出し、算出した現在抵抗と保存部１０５に予め保存された基準抵抗に基づいてバッテリーセル１１の抵抗変動率を算出し得る。そして、算出された抵抗変動率は、保存部１０５に予め保存された抵抗変動率データに含まれ得る。

例えば、図１に示された実施形態において、第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された抵抗変動率データには第１時点～第Ｎ－１時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の抵抗変動率が含まれ得る。ここで、Ｎは２以上の整数であって、Ｎが２であると、予め保存された抵抗変動率データには第１時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の抵抗変動率のみが含まれ得る。制御部１０３によって第Ｎ時点で第１バッテリーセルＣ１の抵抗変動率が算出された場合、第Ｎ時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の抵抗変動率は保存部１０５に予め保存された抵抗変動率データに含まれ得る。この場合、保存部１０５に予め保存された抵抗変動率データには第１～第Ｎ抵抗変動率が含まれ得る。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、保存部１０５に過去時点から現在時点まで予め保存された抵抗変動率データに基づいて現在のバッテリーセル１１の抵抗増減パターンを決定することができる。すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、過去算出された抵抗変動率を累積保存した予め保存された抵抗変動率データに基づいて現在のバッテリーセル１１の抵抗増減パターンを決定することができる。そして、バッテリー状態推定装置１００は、決定した抵抗増減パターン及び電圧増減パターンに基づいて現在のバッテリーセル１１の退化加速程度を判断するため、特定時点での抵抗変動率のみでバッテリーセル１１の退化度を判断する場合よりも、バッテリーセル１１の退化加速程度または退化度などをより正確に判断することができる。

また、このように判断された退化加速程度は、バッテリーセル１１の未来状態を推定するための情報として活用できるため、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の過去及び現在の状態だけでなく、退化加速程度に基づいて未来の状態を推定可能な情報を提供することができる。

制御部１０３は、予め保存された抵抗変動率データのうちバッテリーセル１１の現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の抵抗変動率の抵抗変化率を算出することができる。ここで、抵抗変化率は、抵抗変動率間の平均変化率または瞬間変化率を含むことができる。そして、現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の抵抗変動率は、現在サイクルから予め設定されたサイクル数以内に含まれた複数の抵抗変動率を含むことができる。

例えば、制御部１０３は、現在サイクルから５０サイクル以内に含まれた複数の抵抗変動率の抵抗変化率を算出し得る。図９及び図１０を参照して抵抗変化率の算出について具体的に説明する。

図９は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの抵抗変動率を示した図である。図１０は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの抵抗変動率を示した図である。

図９及び図１０を参照すると、保存部１０５は、サイクル毎に第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された抵抗変動率データ及び第２バッテリーセルＣ２に対して予め保存された抵抗変動率データをそれぞれ保存することができる。

以下、図９に示されたように、第１バッテリーセルＣ１に対して予め設定されたサイクル数を含む区間をＩｎ区間として説明する。同様に、図１０に示されたように、第２バッテリーセルＣ２に対して予め設定されたサイクル数を含む区間をＪｎ区間として説明する。ここで、図９に示されたＩｎ区間は図３に示されたＩｎ区間に対応し、図１０に示されたＪｎ区間は図４に示されたＪｎ区間に対応し得る。

例えば、一区間に含まれるように予め設定されたサイクル数が５０であると仮定する。図９において、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルが３００サイクルであれば、制御部１０３は保存部１０５に第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存されている抵抗変動率データのうち２５１～３００サイクルを含むＩ６区間に属したそれぞれのサイクルの抵抗変動率を抽出する。すなわち、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１のＩ６区間に属したそれぞれのサイクルの抵抗変動率を互いに比べ、Ｉ６区間の抵抗変化率を算出することができる。

同様に、図１０において、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが１５０サイクルであれば、制御部１０３は保存部１０５に第２バッテリーセルＣ２に対して予め保存されている抵抗変動率データのうち１０１～１５０サイクルを含むＪ３区間に属した抵抗変動率を抽出する。制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２のＪ３区間に属したそれぞれのサイクルの抵抗変動率を互いに比べ、Ｊ３区間の抵抗変化率を算出することができる。ここで、抵抗変化率とは、変化率に対する特定の数値を意味する。

以下、説明の便宜上、抵抗変化率が０以上であれば正の変化率、抵抗変化率が０未満であれば負の変化率であると説明する。

制御部１０３は、図５～図８を参照して上述した電圧変化率算出の例示と同様に、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間に含まれた抵抗変動率間の抵抗変化率を算出するとき、現在サイクルが属した区間を一つのみにして抵抗変化率を算出しないこともあり得る。そして、制御部１０３は、正から負に又は負から正に抵抗変化率が変わるサイクル時点を判断し、判断したサイクル時点を基準にしてバッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間をサブ区間に区分することができる。すなわち、制御部１０３は、一区間に属した抵抗変動率の抵抗変化率に基づいて一区間を複数のサブ区間に区分し、区分したサブ区間それぞれに対する抵抗変化率を算出することができる。

図１１は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの抵抗変動率のうち一区間を拡大して示した図である。

例えば、図１１の例において、制御部１０３は、Ｉ１区間に含まれた連続するサイクルに対する平均変化率またはＩ１区間に含まれた連続するサイクルに対する瞬間変化率を算出し得る。具体的には、１０サイクルを基準にして、Ｉ１１区間の抵抗変化率は負の変化率で算出され、Ｉ１２抵抗変化率は正の変化率で算出され得る。したがって、制御部１０３は、１０サイクルを基準にして第１バッテリーセルＣ１のＩ１区間をＩ１１区間とＩ１２区間とに区分できる。

すなわち、図１１の実施形態において、制御部１０３は、Ｉ１区間をＩ１１区間とＩ１２区間とに区分し、Ｉ１１区間及びＩ１２区間のそれぞれに対して抵抗変化率を算出することができる。このように、制御部１０３は、一つの区間をサブ区間に分け、サブ区間毎に抵抗変化率を算出することができる。

このように、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間を一律に一つの区間として判断することなく、場合によってサブ区間に分けて抵抗変化率をより細かく算出するため、バッテリーセル１１の現在状態をより正確に判断することができる。

また、制御部１０３は、算出した抵抗変化率に基づいて抵抗増減パターンを決定することができる。ここで、抵抗増減パターンは、抵抗増加パターン及び抵抗減少パターンを含むことができる。特に、制御部１０３は、算出した抵抗変化率が正の変化率である場合、抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定することができる。また、制御部１０３は、算出した抵抗変化率が負の変化率である場合、抵抗増減パターンを抵抗減少パターンと決定することができる。

例えば、図９及び図１１を参照すると、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ１区間に属する場合、制御部１０３は、Ｉ１区間に含まれた抵抗変動率に基づいて第１バッテリーセルＣ１の抵抗変化率を算出する。第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ１１区間に属する場合、制御部１０３は、Ｉ１１区間の抵抗変化率を０未満の値で算出し得る。すなわち、Ｉ１１区間の抵抗変化率が負の変化率で算出され得る。そして、制御部１０３は、抵抗変化率が負の変化率で算出された結果に基づいて現在の第１バッテリーセルＣ１の抵抗増減パターンを抵抗減少パターンと決定し得る。

逆に、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ１２区間に属する場合、制御部１０３は、Ｉ１２区間の抵抗変化率を０以上の値で算出し得る。すなわち、Ｉ１２区間の抵抗変化率が正の変化率で算出され得る。制御部１０３は、抵抗変化率が正の変化率で算出された結果に基づいて現在の第１バッテリーセルＣ１の抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定し得る。同様に、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ２～Ｉ６のいずれか一つに属する場合にも、制御部１０３は、該当区間に含まれた抵抗変動率に基づいて抵抗変化率を正の変化率で算出する。そして、制御部１０３は、正の変化率で算出された結果に基づいて現在の第１バッテリーセルＣ１の抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定し得る。

他の例として、図１０を参照すると、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１～Ｊ６区間のうちいずれか一つに属する場合、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属した区間の抵抗変化率を算出する。制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属した区間の抵抗変化率を０以上の値で算出し得る。すなわち、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属した区間の抵抗変化率が正の変化率で算出され得る。そして、制御部１０３は、算出した抵抗変化率に基づいて現在の第２バッテリーセルＣ２の抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定し得る。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、算出された現在サイクルの抵抗変動率及び予め保存された抵抗変動率データに保存された過去の抵抗変化率に基づいて現在のバッテリーセル１１の抵抗増減パターンを決定するため、バッテリーセル１１の現在状態だけでなく、過去の状態までも考慮してバッテリーセル１１の状態を推定することができる。

また、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の抵抗変化率を算出し、算出した抵抗変化率に基づいて抵抗増減パターンを決定するため、バッテリーセル１１の未来状態を推定し易い情報を提供することができる。

制御部１０３は、抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定した場合、算出した抵抗変化率に基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断するように構成され得る。すなわち、制御部１０３は、抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定した場合、第２退化加速程度を加速退化または線形退化と判断することができる。

また、制御部１０３は、抵抗増減パターンを抵抗減少パターンと決定した場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を減速退化と判断するように構成され得る。すなわち、制御部１０３は、抵抗増減パターンを抵抗減少パターンと決定した場合、第２退化加速程度を専ら減速退化と判断し得る。

例えば、図９及び図１１の実施形態において、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ１１区間に属すると、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の抵抗増減パターンを抵抗減少パターンと決定する。そして、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の第２退化加速程度を減速退化と判断し得る。

逆に、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ１２～Ｉ６区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定する。そして、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１が属した区間の抵抗変化率に基づいて、第１バッテリーセルＣ１の第２退化加速程度を加速退化または線形退化と判断し得る。

他の例として、図１０の実施形態において、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１～Ｊ６区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定する。そして、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２が属した区間の抵抗変化率に基づいて、第２バッテリーセルＣ２の第２退化加速程度を加速退化または線形退化と判断し得る。

すなわち、バッテリーセル１１の充電状況では、放電状況と異なって、開放回路電圧による抵抗の変化要因を考慮しないため、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンに基づいて第２退化加速程度を判断するとき、バッテリーセル１１の電圧増減パターンを考慮しなくてもよい。

したがって、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、充電状況と放電状況との相違に基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断するため、バッテリーセル１１の退化加速程度、退化度などに対する具体的な状態情報を判断し、判断した状態情報を提供することができる。

上述したように、バッテリーセル１１の退化加速程度のうち加速退化及び線形退化は、バッテリーセル１１の退化がどれくらい速く進行しているかによって区分可能である。制御部１０３は、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンが抵抗増加パターンであり、且つ、算出した抵抗変化率が既に設定された基準抵抗変化率以上である場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化と判断するように構成され得る。

また、制御部１０３は、抵抗増減パターンが抵抗増加パターンであり、且つ、算出した抵抗変化率が既に設定された基準抵抗変化率未満である場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を線形退化と判断するように構成され得る。

ここで、既に設定された基準抵抗変化率は、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定された場合、退化加速程度を加速退化または線形退化として決定するための基準変化率である。例えば、既に設定された基準抵抗変化率は、１００サイクル毎に抵抗変動率が１０％増加するものとして既に設定され得る。

例えば、図９及び図１１の実施形態において、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ１２～Ｉ６区間のうちいずれか一つに属し、Ｉ１２～Ｉ６区間の抵抗変化率は既に設定された基準抵抗変化率未満であると仮定する。Ｉ１２～Ｉ６区間の抵抗変化率が既に設定された基準抵抗変化率よりも小さいため、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の第２退化加速程度を線形退化と判断し得る。

他の例として、図１０の実施形態において、Ｊ１～Ｊ３区間の抵抗変化率は既に設定された基準抵抗変化率以上であり、Ｊ４～Ｊ６区間の抵抗変化率は既に設定された基準抵抗変化率未満であると仮定する。第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１～Ｊ３区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属する区間の抵抗変化率を既に設定された基準抵抗変化率と比べて、第２バッテリーセルＣ２の第２退化加速程度を加速退化と判断し得る。逆に、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ４～Ｊ６区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属する区間の抵抗変化率を既に設定された基準抵抗変化率と比べて、第２バッテリーセルＣ２の第２退化加速程度を線形退化と判断し得る。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、抵抗増加パターンに対する退化加速程度を一律に判断せず、既に設定された基準抵抗変化率と抵抗変化率とを比べて、退化加速程度を加速退化または線形退化に細分化して判断することができる。したがって、バッテリーセル１１の現在状態をより細分化して、具体的に診断することができる。

制御部１０３は、算出した抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値を超過する場合に限って、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンを決定するように構成され得る。すなわち、制御部１０３は、バッテリーセル１１の抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値を超過する場合のみに抵抗増減パターンを決定し、決定した抵抗増減パターンに応じてバッテリーセル１１の第２退化加速程度を判断することができる。例えば、バッテリーセル１１の抵抗変動率が既に設定された下限値以下である場合は、短絡などによってバッテリーセル１１の内部抵抗が基準値以下に減少した場合であって、バッテリーセル１１が異常退化した場合である。したがって、制御部１０３は、短絡などの外部要因によってバッテリーセル１１が異常退化した場合を除いて、バッテリーセル１１が正常に退化した場合に限って抵抗増減パターンを決定することができる。

バッテリーセル１１の正常退化または異常退化が事前に区分されないと、異常退化状態における抵抗増減パターンに応じて退化加速程度が判断され、判断された退化加速程度に基づいてバッテリー制御条件が調整されて、バッテリーセル１１の状態をさらに悪化させるおそれがある。

したがって、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の状態が正常退化状態である場合に限って抵抗増減パターン及び退化加速程度を判断することで、バッテリーセル１１の退化加速程度の判断にかかる時間を短縮し、バッテリーセル１１の状態判断の正確度を向上させることができる。

図１２は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置において、電圧変動率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を判断する過程をツリー構造で簡略に示した図である。

図１２を参照すると、制御部１０３によって決定されたバッテリーセル１１の電圧増減パターンに応じてバッテリーセル１１の第１退化加速程度を判断することができる。まず、制御部１０３によって算出されたバッテリーセル１１の電圧変動率が既に設定された電圧下限値以下であるか、または、既に設定された電圧上限値以上である場合は、異常退化と判断し得る。制御部１０３は、バッテリーセル１１を異常退化と判断すれば、電圧変動率に基づく電圧増減パターンの決定を行わなくてもよい。

すなわち、制御部１０３は、バッテリーセル１１の電圧変動率が正常範囲内に属する場合のみに電圧増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターンに応じてバッテリーセル１１の第１退化加速程度を判断するように構成され得る。

バッテリーセル１１の電圧変動率が既に設定された電圧下限値を超え、且つ、既に設定された電圧上限値未満である場合、制御部１０３は、算出した電圧変動率及び予め保存された電圧変動率データに基づいてバッテリーセル１１の電圧増減パターンを決定することができる。そして、制御部１０３は、決定した電圧増減パターンが電圧減少パターンであれば、バッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断し、決定した電圧増減パターンが電圧増加パターンであれば、バッテリーセル１１の退化加速程度を減速退化と判断することができる。

すなわち、制御部１０３は、決定した電圧増減パターンが電圧増加パターンであれば、バッテリーセル１１の退化加速程度を専ら減速退化と判断し得る。逆に、制御部１０３は、決定した電圧増減パターンが電圧減少パターンであれば、バッテリーセル１１の電圧変化率と既に設定された基準電圧変化率とを比べてバッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化または線形退化に細分化することができる。

図１３は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置において、抵抗変動率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を判断する過程をツリー構造で簡略に示した図である。

図１３を参照すると、制御部１０３は、決定されたバッテリーセル１１の電圧増減パターンとは関係なく、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンのみに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。すなわち、バッテリーセル１１の充電状況でバッテリーセル１１の退化加速程度を判断する場合は、バッテリーセル１１の電圧増減パターンと抵抗増減パターンとが互いに影響を及ぼさない。しかし、バッテリーセル１１の放電状況ではバッテリーセル１１の内部抵抗変化要因に開放回路電圧が影響を及ぼすため、抵抗増減パターンに応じて第２退化加速程度を判断するとき、電圧増減パターンが先に考慮され得る。

制御部１０３によって算出されたバッテリーセル１１の抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値以下である場合、制御部１０３は、バッテリーセル１１の退化状態を異常退化と判断し得る。制御部１０３は、バッテリーセル１１の退化状態が異常退化である場合はバッテリーセル１１の退化加速程度を判断せず、正常退化である場合に限ってバッテリーセル１１の退化加速程度を判断し得る。

制御部１０３によって算出されたバッテリーセル１１の抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値を超える場合、制御部１０３は、バッテリーセル１１の抵抗変動率に基づいて抵抗増減パターンを決定することができる。ここで、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンが抵抗減少パターンと決定された場合、制御部１０３は、バッテリーセル１１の第２退化加速程度を減速退化と判断できる。逆に、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定された場合、制御部１０３は抵抗変化率に基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断することができる。

すなわち、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定された場合に限って、制御部１０３は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間の抵抗変化率に基づいてバッテリーセル１１の現在の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断することができる。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の退化度、すなわち、抵抗変動率だけでなく、現在進行している退化加速程度及び過去の退化加速程度の履歴を判断することができる。したがって、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の現在状態をより正確に判断することができ、ひいてはバッテリーセル１１の寿命などの未来状況を予測可能な具体的な情報を提供することができる。

すなわち、ユーザは、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００からバッテリーセル１１の電圧増減パターンに応じた第１退化加速程度及び抵抗増減パターンに応じた第２退化加速程度をそれぞれ取得することで、それぞれのバッテリーセル１１の状態をより具体的に確認することができる。したがって、バッテリー状態推定装置１００は、電圧増減パターン及び抵抗増減パターンなど多様な指標を活用して多角的にバッテリーセル１１の退化加速程度を判断し、判断した情報を提供することで、バッテリーセル１１の状態についての具体的且つ多様な情報を提供することができる。

本発明によるバッテリーパック１０００は、上述した本発明によるバッテリー状態推定装置１００を含むことができる。また、本発明によるバッテリーパック１０００は、バッテリー状態推定装置１００の外に、バッテリーセル、各種の電装品（ＢＭＳ、リレー、ヒューズなど）及びパックケースなどをさらに含むことができる。

また、本発明の他の実施形態として、バッテリー状態推定装置１００は、電気自動車、エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）などのように電気エネルギーを使用する多様な装置に搭載され得る。特に、本発明によるバッテリー状態推定装置１００は、電気自動車に含まれ得る。

本発明による電気自動車は、本発明によるバッテリー状態推定装置１００を含むことができる。ここで、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーパック１０００に含まれた形態であり得るが、バッテリーパック１０００とは別途の装置としても具現され得る。例えば、バッテリー状態推定装置１００の少なくとも一部は、自動車のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）によって具現され得る。

また、本発明による自動車は、このようなバッテリー状態推定装置１００の外に、自動車に通常備えられる車体や電子装備などを含むことができる。例えば、本発明による自動車は、本発明によるバッテリー状態推定装置１００の外にも、コンタクタ、インバータ、モータ、一つ以上のＥＣＵなどを含み得る。

ただし、本発明は、バッテリー状態推定装置１００の外に、自動車の他の構成要素などについては特に限定しない。

上述した本発明の実施形態は、装置及び方法のみによって具現されるものではなく、本発明の実施形態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も具現され得、このような具現は上述した実施形態の記載から当業者であれば容易に具現できるであろう。

以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、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、上述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者により、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であって、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、多様な変形のため各実施形態の全部または一部が選択的に組み合わせられて構成され得る。

１０：バッテリーモジュール
１１：バッテリーセル
１００：バッテリー状態推定装置
１０００：バッテリーパック

Claims (14)

1. バッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧が基準充電電圧に到達する度に前記バッテリーセルの開放回路電圧を測定する電圧測定部と、
   前記電圧測定部によって測定された開放回路電圧を受信し、前記開放回路電圧に基づいて電圧変動率及び抵抗変動率のうち少なくとも一つを算出し、電圧変動率が算出された場合、算出された電圧変動率及び予め保存された電圧変動率データに基づいて電圧増減パターンを決定し、抵抗変動率が算出された場合、算出された抵抗変動率及び予め保存された抵抗変動率データに基づいて抵抗増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターン及び抵抗増減パターンのうち少なくとも一つに応じて前記バッテリーセルの退化加速程度を判断するように構成された制御部と、を含む、バッテリー状態推定装置。
2. 前記制御部は、
   前記電圧増減パターン及び前記抵抗増減パターンが共に決定された場合、前記決定された電圧増減パターンに基づいて前記バッテリーセルの第１退化加速程度を判断し、前記第１退化加速程度と独立的な前記バッテリーセルの第２退化加速程度を前記決定された抵抗増減パターンに基づいて判断するように構成された、請求項１に記載のバッテリー状態推定装置。
3. 前記制御部は、
   前記受信した開放回路電圧を予め保存された基準電圧と比較して前記電圧変動率を算出するように構成され、
   前記予め保存された基準電圧は、
   所定のサイクル時点で前記バッテリーセルの電圧が前記基準充電電圧に到達したときの開放回路電圧を含み、
   前記予め保存された電圧変動率データは、
   前記電圧測定部によって前記開放回路電圧が測定される度に前記制御部によって算出された過去の電圧変動率を含む、請求項１または２に記載のバッテリー状態推定装置。
4. 前記制御部は、
   前記予め保存された電圧変動率データのうち前記バッテリーセルの現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の電圧変動率と前記算出された電圧変動率との間の電圧変化率を算出し、前記算出された電圧変化率に基づいて前記電圧増減パターンを決定するように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置。
5. 前記制御部は、
   前記電圧増減パターンが電圧増加パターンと決定された場合、前記算出された電圧変化率に基づいて前記バッテリーセルの退化加速程度を減速退化と判断し、
   前記電圧増減パターンが電圧減少パターンと決定された場合、前記バッテリーセルの退化加速程度を加速退化または線形退化と判断するように構成された、請求項４に記載のバッテリー状態推定装置。
6. 前記制御部は、
   前記算出された電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率以上である場合、前記バッテリーセルの退化加速程度を線形退化と判断し、
   前記算出された電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率未満である場合、前記バッテリーセルの退化加速程度を加速退化と判断するように構成された、請求項５に記載のバッテリー状態推定装置。
7. 前記制御部は、
   前記算出された電圧変動率が既に設定された電圧下限値を超え、且つ、既に設定された電圧上限値未満である場合、前記電圧増減パターンを決定するように構成された、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置。
8. 前記制御部は、
   前記受信した開放回路電圧に基づいて内部抵抗を算出し、算出された内部抵抗を予め保存された基準抵抗と比べて抵抗変動率を算出するように構成され、
   前記予め保存された基準抵抗は、
   所定のサイクル時点で前記バッテリーセルの電圧が前記基準充電電圧に到達したときの開放回路電圧に基づいて算出された基準抵抗を含み、
   前記予め保存された抵抗変動率データは、
   前記電圧測定部によって前記開放回路電圧が測定される度に前記制御部によって算出された過去の抵抗変動率を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置。
9. 前記制御部は、
   前記予め保存された抵抗変動率データのうち前記バッテリーセルの現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の抵抗変動率と前記算出された抵抗変動率との間の抵抗変化率を算出し、前記算出された抵抗変化率に基づいて前記抵抗増減パターンを決定するように構成された、請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置。
10. 前記制御部は、
    前記抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定された場合、前記算出された抵抗変化率に基づいて前記バッテリーセルの退化加速程度を加速退化または線形退化と判断し、
    前記抵抗増減パターンが抵抗減少パターンと決定された場合、前記バッテリーセルの退化加速程度を減速退化と判断するように構成された、請求項９に記載のバッテリー状態推定装置。
11. 前記制御部は、
    前記算出された抵抗変化率が既に設定された基準抵抗変化率以上である場合、前記バッテリーセルの退化加速程度を加速退化と判断し、
    前記算出された抵抗変化率が既に設定された基準抵抗変化率未満である場合、前記バッテリーセルの退化加速程度を線形退化と判断するように構成された、請求項１０に記載のバッテリー状態推定装置。
12. 前記制御部は、
    前記算出された抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値を超過する場合のみに、前記抵抗増減パターンを決定するように構成された、請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置を含むバッテリーパック。
14. 請求項１から１２のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置を含む電気自動車。

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