JP2022508148A - バッテリーパックの状態診断装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、バッテリーパックの状態診断装置及び方法に関し、より詳しくは、バッテリーパックに備えられたバッテリーモジュールの充電状態に基づいてバッテリーパックの状態を診断する装置及び方法に関する。本発明によれば、誘導された異常状況に対応するバッテリーモジュールの充電状態が推定され、推定された充電状態に基づいてバッテリーモジュールそれぞれの状態が診断されるため、バッテリーモジュールに発生し得る危険要素を事前に診断することができる。

Description

本発明は、バッテリーパックの状態診断装置及び方法に関し、より詳しくは、バッテリーパックに備えられたバッテリーモジュールの充電状態に基づいてバッテリーパックの状態を診断する装置及び方法に関する。
本出願は、２０１９年７月１０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０１９－００８３３６１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、中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。
一方、電気自動車やハイブリッド電気自動車または電力貯蔵装置に使用される大容量バッテリーは、直列及び／または並列で接続された多数の単位セル集合体を含む。多数の単位セルの接続されたバッテリーは、充放電が繰り返されるにつれて各単位セル同士で充電容量がばらつくようになる。このような充電容量のばらつきを放置したまま充電または放電を継続すると、性能が低下し、一部の単位セルが過充電状態または過放電状態になり得る。過充電または過放電状態は単位セルの安全性を阻害する要因として作用し、場合によっては爆発のような予期せぬ事故を引き起こすおそれがある。
このような問題を解決するため、バッテリーパックの状態を診断するための技術が提案されている。例えば、特許文献１は、バッテリーモジュール毎に充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）を推定し、バッテリーモジュール毎に推定された充電状態のばらつきが限界偏差以上である場合、バッテリーモジュールに異常があると判断するバッテリー管理装置及びそれを用いたバッテリー管理方法に関する。
具体的には、特許文献１では、バッテリーモジュールそれぞれの充電状態を推定し、推定された充電状態のばらつきに基づいてバッテリーモジュールまたはバッテリー管理装置自体の異常を判断している。
しかし、特許文献１は、バッテリーモジュールの充電状態を推定し、推定された充電状態のばらつきのみに基づいてバッテリーモジュールまたはバッテリー管理装置自体の異常を判断しているだけで、バッテリーモジュール内のバッテリーセルの遮断などの異常状況を誘導し、誘導された異常状況でのバッテリーモジュールの状態を診断する構成は全く開示していない。
韓国特許第１０－１６４２３２９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、バッテリーパックの内部に備えられたバッテリーモジュールに含まれたバッテリーセルのうち一部の接続を遮断し、バッテリーモジュールの充電状態に基づいてバッテリーモジュール及びバッテリーパックの状態を診断するバッテリーパックの状態診断装置及び方法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パックの状態診断装置は、サイクル毎に、互いに接続された複数のバッテリーセルが備えられた複数のバッテリーモジュールを放電及び充電するように構成された充放電部と、サイクル毎に、充電が完了した複数のバッテリーモジュールの電圧または電流を測定するように構成されたモニタリング部と、サイクル毎に、複数のバッテリーモジュールに備えられて互いに接続されたバッテリーセルの個数を変更し、モニタリング部から測定された複数のバッテリーモジュールの電圧または電流に対する測定値を受信し、受信した測定値に基づいて複数のバッテリーモジュールそれぞれの充電状態を推定し、複数のバッテリーモジュールそれぞれに対して推定された充電状態と予め設定された基準値とを比較して充電状態変化量を算出し、算出された充電状態変化量と変更されたバッテリーセルの個数に基づいて複数のバッテリーモジュールの状態を診断するように構成された制御部と、を含む。
制御部は、サイクル毎に、複数のバッテリーモジュールからターゲットモジュールを選択し、選択されたターゲットモジュールに備えられた複数のバッテリーセルからターゲットセルを選択し、選択されたターゲットモジュール内でターゲットセルとその他のセルとの間の接続を遮断するように構成され得る。
制御部は、サイクル毎に選択されるターゲットモジュールを以前のサイクルで選択されたターゲットモジュールと重ならないように選択するように構成され得る。
制御部は、サイクル毎に、ターゲットモジュールから選択するターゲットセルの個数を変更するように構成され得る。
充放電部は、バッテリーモジュールに備えられた複数のバッテリーセルのうち互いに接続されたバッテリーセルを放電及び充電するように構成され得る。
制御部は、算出された充電状態変化量がバッテリーモジュールに備えられたバッテリーセルの総個数に基づいて設定された複数の基準範囲のうちどの範囲に属するかに応じてバッテリーモジュールの状態を正常状態または警告状態と診断し、診断結果を出力するように構成され得る。
制御部は、状態が警告状態と診断されたバッテリーモジュールとバッテリーパックとの間の接続を遮断し、所定の時間が経過した後バッテリーパックとの接続が遮断されたバッテリーモジュールの充電状態を再推定し、再推定された充電状態を予め決められた基準値と比較し、比較結果に基づいて診断コードを出力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、本発明の一態様によるバッテリーパックの状態診断装置を含む。
本発明のさらに他の態様によるバッテリーパックの状態診断方法は、サイクル毎に、互いに接続された複数のバッテリーセルが備えられた複数のバッテリーモジュールを放電及び充電する充放電段階と、充電が完了したバッテリーモジュールの電圧または電流を測定するモニタリング段階と、モニタリング段階で測定された電圧または電流に基づいてバッテリーモジュールそれぞれの充電状態を推定する充電状態推定段階と、バッテリーモジュールそれぞれに対して推定された充電状態と既に設定された基準値とを比較した充電状態変化量を算出する充電状態変化量算出段階と、算出した充電状態変化量に基づいてバッテリーモジュールの状態を診断する診断段階と、を含む。
本発明のさらに他の態様によるバッテリーパックの状態診断方法は、充放電段階の前に、複数のバッテリーモジュールからターゲットモジュールを選択するターゲットモジュール選択段階と、選択されたターゲットモジュールに備えられた複数のバッテリーセルからターゲットセルを選択するターゲットセル選択段階と、選択されたターゲットモジュール内でターゲットセルとその他のセルとの間の接続を遮断する接続遮断段階と、をさらに含み得る。
診断段階は、算出された充電状態変化量がバッテリーモジュールに備えられたバッテリーセルの総個数に基づいて設定された複数の基準範囲のうちどの範囲に属するかに応じて、バッテリーモジュールの状態を正常状態または警告状態と判断するバッテリーモジュール状態判断段階と、バッテリーモジュール状態判断段階での判断の結果、警告状態と判断されたバッテリーモジュールとバッテリーパックとの間の接続を遮断するバッテリーモジュール接続遮断段階と、バッテリーモジュール接続遮断段階から所定の時間が経過した後、バッテリーパックとの接続が遮断されたバッテリーモジュールの充電状態を再推定する充電状態再推定段階と、再推定された充電状態を予め決められた基準値と比較し、比較結果に基づいて診断コードを出力する診断コード出力段階と、を含み得る。
本発明の一態様によれば、誘導された異常状況に対応するバッテリーモジュールの充電状態が推定され、推定された充電状態に基づいてバッテリーモジュールそれぞれの状態が診断されるため、バッテリーモジュールに発生し得る危険要素を事前に診断することができる。
また、本発明の一態様によれば、バッテリーモジュール毎に状態が診断されるため、バッテリーセルをそれぞれモニタリングする場合より、時間及びコストを節約することができる。
また、本発明の一態様によれば、それぞれのバッテリーモジュールに対して多様な異常状況が誘導され、誘導された異常状況によるバッテリーモジュールそれぞれの状態を診断できるため、バッテリーモジュールに対して多様な面から状態診断が可能である。
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パックの状態診断装置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パックの状態診断装置の動作過程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パックの状態診断装置の動作過程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パックの状態診断装置の動作過程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パックの状態診断装置の動作過程を概略的に示した図である。 本発明の他の実施形態によるバッテリーパックの状態診断方法を概略的に示した図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックの状態診断方法を概略的に示した図である。 本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパックの状態診断方法において、診断段階をより具体的に示した図である。
本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や事前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表すものではないため、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合せで具現され得る。
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パックの状態診断装置１０を概略的に示した図である。
ここで、バッテリーパック１は、複数のバッテリーモジュール及びバッテリーパックの状態診断装置１０を含む構成である。以下、説明の便宜上、図１に示された実施形態を参照して、バッテリーパック１内に４個のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４が含まれることにして説明する。
また、バッテリーモジュールは、一つまたは複数のバッテリーセルを含むバッテリーバンク（ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｎｋ）であり得る。バッテリーモジュールに複数のバッテリーセルが含まれる場合、複数のバッテリーセルはバッテリーモジュール内で直列及び／または並列で接続され得る。望ましくは、それぞれのバッテリーモジュールは互いに並列で接続された複数のバッテリーセルを含み得る。
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パックの状態診断装置１０は、充放電部１００、モニタリング部２００及び制御部３００を含むことができる。
充放電部１００は、複数のサイクルで、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４を放電及び充電するように構成され得る。具体的には、充放電部１００による充放電サイクルは、１回以上、特に複数回行われ得る。ここで、充放電サイクルとは、バッテリーモジュールに対してＳＯＣの所定下限値まで放電が行われてからＳＯＣの所定上限値まで充電が行われる１回の過程を意味し得る。すなわち、１回のサイクルは、バッテリーモジュールに対してＳＯＣの下限値まで放電してから再度ＳＯＣの上限値まで充電される過程を意味し得る。
または、充放電サイクルとは、バッテリーモジュールに対してＳＯＣの所定上限値まで充電が行われてからＳＯＣの所定下限値まで放電が行われる１回の過程を意味し得る。すなわち、１回のサイクルは、バッテリーモジュールに対してＳＯＣの上限値まで充電されてから再度ＳＯＣの下限値まで放電する過程を意味し得る。
一方、それぞれのバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４には、互いに接続された複数のバッテリーセルが備えられ得る。そして、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４は互いに電気的に接続され得る。例えば、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４は、図示されたように互いに直列で接続され得る。充放電部１００は、このように電気的に接続された複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４を全体的に充電及び放電させるように構成され得る。
例えば、充放電部１００の一端はバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋側に接続され、他端はバッテリーパック１の負極端子Ｐ－側に接続され得る。したがって、充放電部１００は、制御部３００の制御命令に従って複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４を充電または放電させることができる。
モニタリング部２００は、サイクル毎に、充電が完了した複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４の電圧及び／または電流を測定するように構成され得る。
例えば、モニタリング部２００は、複数のセンシングラインＳＬ１～ＳＬ５を通じてバッテリーモジュールそれぞれの電圧を測定するように構成され得る。
他の例として、モニタリング部２００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれに印加される電流または複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれから出力される電流を測定するように構成され得る。この場合、図示されていないが、モニタリング部２００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４と直列で接続されたシャント抵抗の両端電圧を測定し得る。そして、モニタリング部２００は、測定したシャント抵抗の両端の電位差に基づいて複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４に印加される電流または複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４から出力される電流を測定し得る。
例えば、図１に示された実施形態のように、モニタリング部２００は、複数のセンシングラインＳＬ１～ＳＬ５と接続され、複数センシングラインＳＬ１～ＳＬ５は、対応する複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４の正極端子側または負極端子側に接続され得る。
具体的には、モニタリング部２００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バッテリーモジュールＢＭ１の電圧を測定し得る。また、モニタリング部２００は、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バッテリーモジュールＢＭ２の電圧を測定し得る。また、モニタリング部２００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バッテリーモジュールＢＭ３の電圧を測定し得る。また、モニタリング部２００は、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バッテリーモジュールＢＭ４の電圧を測定し得る。
一方、モニタリング部２００は、複数のセンシングラインＳＬ１～ＳＬ５を通じて、バッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４のそれぞれの電圧だけでなく、互いに接続された複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４の電圧を測定することもできる。
例えば、モニタリング部２００は、第１センシングラインＳＬ１及び第３センシングラインＳＬ３を通じて第１バッテリーモジュールＢＭ１及び第２バッテリーモジュールＢＭ２の電圧を測定し得る。すなわち、複数のセンシングラインＳＬ１～ＳＬ５から選択された２本のセンシングラインを通じて、モニタリング部２００は、それぞれのバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４の電圧だけでなく、２個以上のバッテリーモジュールに対する電圧を測定することができる。
制御部３００は、サイクル毎に、複数のバッテリーモジュールに備えられて互いに接続されたバッテリーセルの個数を変更するように構成され得る。
例えば、制御部３００は、サイクル毎に一つのバッテリーモジュールを選択し、選択されたバッテリーモジュールに備えられて互いに接続されたバッテリーセルの個数を変更することができる。または、制御部３００は、サイクル毎に複数のバッテリーモジュールを選択し、選択された複数のバッテリーモジュールに備えられて互いに接続されたバッテリーセルの個数を変更することもできる。
制御部３００は、モニタリング部２００から測定された複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４の電圧及び／または電流に対する測定値を受信することができる。
望ましくは、充放電部１００、モニタリング部２００及び制御部３００は、無線及び／または有線で接続され得る。すなわち、制御部３００は、充放電部１００及びモニタリング部２００を制御して充放電部１００及びモニタリング部２００を動作させることができ、モニタリング部２００から測定された測定値を受信することができる。
また、制御部３００は、受信した測定値に基づいて複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれの充電状態を推定することができる。
例えば、制御部３００は、モニタリング部２００から測定された複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれの電圧に対する電圧値を受信し、受信した電圧値に基づいて複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれに対する充電状態（ＳＯＣ）を推定し得る。この場合、制御部３００は、電圧値と充電状態とがマッピングされたルックアップテーブルを用いて、バッテリーモジュールの充電状態を推定し得る。ここで、ルックアップテーブルは、制御部３００のメモリまたは別途の保存部（図示せず）に保存され得る。そして、制御部３００は、ルックアップテーブルを用いて複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれの充電状態を推定し得る。
他の例として、制御部３００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４が充電または放電する過程でモニタリング部２００によって測定された電流量を積算して複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれに対する充電状態を推定することもできる。
一般に、バッテリーモジュールが充電または放電する過程では開放電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ、ＯＣＶ）を測定できず、電圧または開放電圧に基づいて充電状態を推定する場合は温度の影響を受けるため、制御部３００は、バッテリーモジュールが充電または放電する過程では、電流に基づいてバッテリーモジュールそれぞれの充電状態を推定するように構成され得る。
望ましくは、制御部３００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４が充電または放電する過程でモニタリング部２００によって測定された電流量を積算し、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれの充電状態を推定し得る。
また、制御部３００は、バッテリーモジュールそれぞれに対して推定された充電状態と予め設定された基準値とを比較して充電状態変化量を算出することができる。
ここで、予め設定された基準値は、初期状態のバッテリーモジュールが完全充電されたときに推定された充電状態として設定され得る。例えば、予め設定された基準値は、初期状態のバッテリーモジュールに備えられたすべてのバッテリーセルが正常状態であり、すべてのバッテリーセルが完全充電されたときに推定された充電状態であり得る。したがって、予め設定された基準値は、１００％に設定され、以後推定されるバッテリーモジュールの充電状態に対する比較基準になる参照値として用いられ得る。
制御部３００は、予め設定された基準値とバッテリーモジュールそれぞれに対して推定された充電状態との差を計算して充電状態変化量を算出する。例えば、図１に示された実施形態において、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態が１００％と推定されたと仮定すれば、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態（１００％）と予め設定された基準値（１００％）との差を計算し得る。この場合、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１に対する充電状態変化量として０％を算出し得る。
また、制御部３００は、算出された充電状態変化量と変更されたバッテリーセルの個数に基づいてバッテリーモジュールの状態を診断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、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１、第２バッテリーモジュールＢＭ２、第３バッテリーモジュールＢＭ３及び第４バッテリーモジュールＢＭ４それぞれの充電状態変化量を算出し、算出した充電状態変化量を基準範囲と比較することで、第１バッテリーモジュールＢＭ１、第２バッテリーモジュールＢＭ２、第３バッテリーモジュールＢＭ３及び第４バッテリーモジュールＢＭ４それぞれの状態を診断することができる。
ここで、基準範囲は、複数の区間の集合であり得る。そして、複数の区間それぞれには、バッテリーセルの予想個数に対するインデックスまたはレファレンスが設定され得る。すなわち、制御部３００は、算出した充電状態変化量と基準範囲とを比較した結果に基づいて、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれに備えられて互いに接続されていると予想されるバッテリーセルの予想個数に対する予測結果を取得することができる。
そして、制御部３００は、バッテリーセルの予想個数に対する予測結果と変更したバッテリーセルの個数とを比べることで、複数のバッテリーモジュールそれぞれの状態を診断することができる。制御部３００が算出した充電状態変化量と変更されたバッテリーセルの個数に基づいてバッテリーモジュールの状態を診断する構成について具体的には後述する。
すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０は、バッテリーモジュールそれぞれに対する充電状態変化量に基づいて複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれの状態を診断することで、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４を含むバッテリーパック１の状態を診断することができる。
また、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０は、バッテリーモジュールが遊休状態（ｉｄｌｅ ｓｔａｔｅ）または無負荷状態ではなくても、充電状態変化量に基づいてバッテリーモジュール及びバッテリーパック１の状態を診断するため、バッテリーモジュール及びバッテリーパック１の状態をより迅速に診断することができる。
制御部３００は、それぞれの充放電サイクル毎に、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４からターゲットモジュールを選択するように構成され得る。ここで、制御部３００は、それぞれの充放電サイクルが始まる前またはそれぞれの充放電サイクルが終わった後、ターゲットモジュールを選択することができる。望ましくは、制御部３００は、充放電サイクルが始まる前の時点でターゲットモジュールを選択し得る。
例えば、制御部３００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４に割り当てられた識別番号に基づいてターゲットモジュールを選択し得る。すなわち、制御部３００は、第１サイクルでは識別情報が１に設定されたバッテリーモジュールをターゲットモジュールとして選択し、第２サイクルでは識別情報が２に設定されたバッテリーモジュールをターゲットモジュールとして選択し得る。
他の例として、制御部３００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４からターゲットモジュールをランダムに選択し得る。この場合、バッテリーモジュールが重複して選択されることを防止するため、制御部３００は以前のサイクルで選択されたバッテリーモジュールに対するフラグを設定し得る。例えば、制御部３００は、既に選択されたバッテリーモジュールに対するフラグを１に設定し、まだ選択されていないバッテリーモジュールに対するフラグを０に設定し得る。制御部３００は、フラグが０に設定されたバッテリーモジュールからターゲットモジュールをランダムに選択し得る。
以下、説明の便宜上、制御部３００がサイクル回数に対応する識別情報を有するバッテリーモジュールを選択することに限定して説明する。すなわち、制御部３００は、第１サイクルで第１バッテリーモジュールＢＭ１をターゲットモジュールとして選択し、第２サイクルでは第２バッテリーモジュールＢＭ２をターゲットモジュールとして選択し得る。
また、制御部３００は、選択されたターゲットモジュールに備えられた複数のバッテリーセルからターゲットセルを選択するように構成され得る。
ターゲットセルを選択する方式は、制御部３００がターゲットモジュールを選択する方式と同様であり得る。すなわち、制御部３００は、バッテリーセルに割り当てられた識別番号に基づいてターゲットセルを選択してもよく、バッテリーセルに設定されたフラグに基づいてターゲットセルを選択してもよい。
また、制御部３００がターゲットセルを選択する時点はターゲットモジュールを選択した直後であり得る。すなわち、制御部３００は、充放電サイクルが始まる直前の時点でターゲットモジュールを選択し、ターゲットセルを選択し得る。
例えば、第１サイクルで第１バッテリーモジュールＢＭ１がターゲットモジュールとして選択された場合、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１に備えられた複数のバッテリーセルからターゲットセルを選択し得る。
また、制御部３００は、選択されたターゲットモジュール内でターゲットセルとその他のセルとの間の接続を遮断するように構成され得る。具体的には図２～図５を参照して説明する。
図２～図５は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０の動作過程を概略的に示した図である。
具体的には、図２は初期時点での複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４を概略的に示した図であり、図３は第１サイクルでの複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４を概略的に示した図である。図４は第２サイクルでの複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４を概略的に示した図であり、図５は第３サイクルでの複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４を概略的に示した図である。
以下、説明の便宜上、図２に示されたようにバッテリーパック１には４個のバッテリーモジュールが含まれ、それぞれのバッテリーモジュールには４個のバッテリーセルが含まれていることにして説明する。
まず、図２を参照すると、バッテリーパック１には第１バッテリーモジュールＢＭ１、第２バッテリーモジュールＢＭ２、第３バッテリーモジュールＢＭ３及び第４バッテリーモジュールＢＭ４が含まれ、それぞれのバッテリーモジュールには４個のバッテリーセルが含まれ得る。
複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれに含まれた複数のバッテリーセルは、バッテリーモジュール内で互いに並列で接続され得る。また、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４は互いに直列で接続され得る。
図３を参照すると、制御部３００は、第１サイクルでターゲットモジュールとして第１バッテリーモジュールＢＭ１を選択し得る。上述したように、制御部３００は、バッテリーモジュールの識別番号に基づいて第１バッテリーモジュールＢＭ１を選択するか、または、バッテリーモジュールに設定されたフラグに基づいてランダムに第１バッテリーモジュールＢＭ１を選択し得る。
また、制御部３００は、第１サイクルでターゲットモジュールとして選択された第１バッテリーモジュールＢＭ１に含まれたバッテリーセルのうち、第１バッテリーセルＢＣ１１をターゲットセルとして選択し得る。そして、制御部３００は、ターゲットセルとして選択された第１バッテリーセルＢＣ１１と第２バッテリーセルＢＣ１２～第４バッテリーセルＢＣ１４との接続を遮断し得る。このようなターゲットセルの電気的接続遮断には、スイッチ（図示せず）のオンオフ制御など、本発明の出願時点で公知された多様なセル接続制御構成が採用され得る。この場合、第１バッテリーモジュールＢＭ１では３個のバッテリーセルのみが並列で接続され、第２バッテリーモジュールＢＭ２～第４バッテリーモジュールＢＭ４ではそれぞれ４個のバッテリーセルが並列で接続され得る。
第１サイクルにおいて、制御部３００は、充放電部１００を制御して第１バッテリーモジュールＢＭ１～第４バッテリーモジュールＢＭ４に含まれて互いに接続されたバッテリーセルを放電及び充電することができる。望ましくは、充放電部１００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれを放電させた後、再度充電し得る。
第１サイクルにおいて、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれが充電される過程で、モニタリング部２００は複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれに印加される電流を測定し、制御部３００はモニタリング部２００で測定した測定値に基づいて複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれの充電状態を推定することができる。
例えば、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４に含まれた複数のバッテリーセルがすべて正常状態であり、劣化が生じていない初期状態であると仮定する。この場合、第１サイクルにおいて、第２バッテリーモジュールＢＭ２、第３バッテリーモジュールＢＭ３及び第４バッテリーモジュールＢＭ４に含まれた４個のバッテリーセルはすべて並列で接続されているため、第２バッテリーモジュールＢＭ２、第３バッテリーモジュールＢＭ３及び第４バッテリーモジュールＢＭ４の充電状態はそれぞれ１００％と推定され得る。一方、第１サイクルにおいて、第１バッテリーモジュールＢＭ１には３個のバッテリーセルのみが並列で接続されているため、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態は第１バッテリーセルＢＣ１１の容量だけ減少し得る。例えば、第１サイクルにおいて、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態は７５％と推定され得る。ここで、７５％は、予め設定された基準値（例えば、初期時点における第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態）と対比した値であり得る。
制御部３００は、推定された第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態と予め設定された基準値とを比較することができる。
例えば、上述した実施形態のように、第１サイクルで第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態は７５％と推定され、予め設定された基準値は１００％に設定され得る。ここで、予め設定された基準値は、バッテリーモジュールが初期状態であるとき、完全充電後に測定された充電状態値で設定され得る。そして、制御部３００は、予め設定された基準値と第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態との差を計算し、第１バッテリーモジュールＢＭ１に対する充電状態変化量を２５％と算出し得る。そして、制御部３００は、算出した第１バッテリーモジュールＢＭ１に対する充電状態変化量（２５％）に基づいて、第１バッテリーモジュールＢＭ１の状態を診断できる。
図４を参照すると、制御部３００は、第２サイクルでターゲットモジュールとして第２バッテリーモジュールＢＭ２を選択し得る。
第１サイクルで複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれに対する充電状態が推定された後、充放電部１００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４をすべて放電させ得る。そして、制御部３００は、第２サイクルにおけるターゲットモジュールとして第２バッテリーモジュールＢＭ２を選択し得る。制御部３００は、選択した第２バッテリーモジュールＢＭ２に含まれたバッテリーセルのうち、第１バッテリーセルＢＣ２１及び第２バッテリーセルＢＣ２２をターゲットセルとして選択し得る。制御部３００は、第２サイクルでターゲットセルとして選択された第１バッテリーセルＢＣ２１及び第２バッテリーセルＢＣ２２と第３バッテリーセルＢＣ２３及び第４バッテリーセルＢＣ２４との間の接続を遮断し得る。この場合、第２サイクルにおける第１バッテリーモジュールＢＭ１では３個のバッテリーセルのみが並列で接続され、第２バッテリーモジュールＢＭ２では２個のバッテリーセルのみが並列で接続され、第３バッテリーモジュールＢＭ３及び第４バッテリーモジュールＢＭ４ではそれぞれ４個のバッテリーセルが並列で接続され得る。その後、充放電部１００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４をすべて充電し、制御部３００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれの充電状態を推定することができる。
例えば、上述した実施形態のように、第１サイクルで第１バッテリーモジュールＢＭ１の第１バッテリーセルＢＣ１１の接続が遮断されたため、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態は第１サイクルと同様に７５％と推定され得る。そして、第２サイクルで第２バッテリーモジュールＢＭ２の第１バッテリーセルＢＣ２１及び第２バッテリーセルＢＣ２２の接続が遮断されたため、第２バッテリーモジュールＢＭ２の充電状態は５０％と推定され得る。また、第３バッテリーモジュールＢＭ３及び第４バッテリーモジュールＢＭ４の充電状態はそれぞれ１００％と推定され得る。
制御部３００は、推定された第２バッテリーモジュールＢＭ２の充電状態と予め設定された基準値とを比較することができる。例えば、上述した実施形態のように、第２サイクルで第２バッテリーモジュールＢＭ２の充電状態は５０％と推定され、予め設定された基準値は１００％に設定され得る。制御部３００は、予め設定された基準値と第２バッテリーモジュールＢＭ２の充電状態との差を計算し、第２バッテリーモジュールＢＭ２に対する充電状態変化量を５０％と算出し得る。そして、制御部３００は、算出した第２バッテリーモジュールＢＭ２に対する充電状態変化量（５０％）に基づいて、第２バッテリーモジュールＢＭ２の状態を診断できる。
図５を参照すると、制御部３００は、第３サイクルでターゲットモジュールとして第３バッテリーモジュールＢＭ３を選択し得る。
第２サイクルで複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれの充電状態が推定された後、充放電部１００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４をすべて放電させ得る。そして、制御部３００は、第３サイクルにおけるターゲットモジュールとして第３バッテリーモジュールＢＭ３を選択し得る。制御部３００は、選択した第３バッテリーモジュールＢＭ３に含まれたバッテリーセルのうち、第１バッテリーセルＢＣ３１、第２バッテリーセルＢＣ３２及び第３バッテリーセルＢＣ３３をターゲットセルとして選択し得る。制御部３００は、第３サイクルでターゲットセルとして選択された第１バッテリーセルＢＣ３１～第３バッテリーセルＢＣ３３と第４バッテリーセルＢＣ３４との間の接続を遮断し得る。この場合、第３サイクルにおける第１バッテリーモジュールＢＭ１では３個のバッテリーセルのみが並列で接続され、第２バッテリーモジュールＢＭ２では２個のバッテリーセルのみが並列で接続され、第３バッテリーモジュールＢＭ３では１個のバッテリーセルのみが接続され、第４バッテリーモジュールＢＭ４では４個のバッテリーセルが並列で接続され得る。その後、充放電部１００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４をすべて充電し、制御部３００は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれの充電状態を推定することができる。
例えば、上述した実施形態のように、第１サイクルで第１バッテリーモジュールＢＭ１の第１バッテリーセルＢＣ１１の接続が遮断されたため、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態は第１サイクルと同様に７５％と推定され得る。そして、第２サイクルで第２バッテリーモジュールＢＭ２の第１バッテリーセルＢＣ２１及び第２バッテリーセルＢＣ２２の接続が遮断されたため、第２バッテリーモジュールＢＭ２の充電状態は５０％と推定され得る。また、第３サイクルで第３バッテリーモジュールＢＭ３の第１バッテリーセルＢＣ３１～第３バッテリーセルＢＣ３３の接続が遮断されたため、第３バッテリーモジュールＢＭ３の充電状態は２５％と推定され得る。そして、第４バッテリーモジュールＢＭ４の充電状態は１００％と推定され得る。
制御部３００は、推定された第３バッテリーモジュールＢＭ３の充電状態と予め設定された基準値とを比較することができる。例えば、上述した実施形態のように、第３サイクルで第３バッテリーモジュールＢＭ３の充電状態は２５％と推定され、予め設定された基準値は１００％に設定され得る。制御部３００は、予め設定された基準値と第３バッテリーモジュールＢＭ３の充電状態との差を計算し、第３バッテリーモジュールＢＭ３に対する充電状態変化量を７５％と算出し得る。そして、制御部３００は、算出した第３バッテリーモジュールＢＭ３に対する充電状態変化量（７５％）に基づいて、第３バッテリーモジュールＢＭ３の状態を診断できる。
このように、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０は、バッテリーモジュールに含まれた複数のバッテリーセルの接続を強制的に遮断することで、バッテリーモジュールに異常状況を誘導することができる。そして、バッテリーパックの状態診断装置１０は、誘導された異常状況に基づいてバッテリーモジュール及びバッテリーパック１の状態を診断するため、実際にバッテリーモジュールに問題が発生する以前であってもバッテリーモジュール及びバッテリーパック１の状態が欠陥状態であるか否かを診断することができる。したがって、バッテリーモジュールの性能低下を予め防止し、バッテリーセルの過充電または過放電などの問題を予め防止することができる。
一方、図２及び図５に示された実施形態を参照すると、制御部３００は、図３及び図４に示された実施形態を省略して、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４に含まれたバッテリーセルのうち一部の接続を一括的に遮断することもできる。
すなわち、図５に示された実施形態が第１サイクルにおけるバッテリーモジュールの状態であり得る。この場合、第１サイクルにおいて、第１バッテリーモジュールＢＭ１では第１バッテリーセルＢＣ１１が遮断され、第２バッテリーモジュールＢＭ２では第１バッテリーセルＢＣ２１及び第２バッテリーセルＢＣ２２が遮断され、第３バッテリーモジュールＢＭ３では第１バッテリーセルＢＣ３１、第２バッテリーセルＢＣ３２及び第３バッテリーセルＢＣ３３が遮断され得る。
制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１、第２バッテリーモジュールＢＭ２、第３バッテリーモジュールＢＭ３及び第４バッテリーモジュールＢＭ４それぞれの充電状態に基づいてそれぞれの状態を診断できる。
このように、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０は、サイクル毎にターゲットモジュールを変更しながら、バッテリーパック１の状態を精密に診断することができる。また、バッテリーパックの状態診断装置１０は、一括的に複数のターゲットモジュールを選択し、ターゲットモジュールに含まれた一部バッテリーセルの接続を遮断して迅速にバッテリーパック１の状態を診断することもできる。
制御部３００は、後述す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、特定用途向け集積回路）、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み得る。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３００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て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備えられ得、周知の多様な手段でプロセッサと接続され得る。また、メモリは、デバイスの種類に関係なく情報が保存されるデバイスを総称するものであって、特定のメモリデバイスを指称しない。
制御部３００は、二次電池と電気的に結合可能なバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）であるか、または、バッテリー管理システムに含まれる制御要素であり得る。バッテリー管理システムは、本出願が属する技術分野でＢＭＳと呼ばれるシステムを意味し得るが、機能的観点で本出願に記載の少なくとも一つの機能を実行するシステムであれば、如何なるものであってもバッテリー管理システムの範疇に含まれ得る。
制御部３００は、サイクル毎に選択されるターゲットモジュールを以前のサイクルで選択されたターゲットモジュールと重ならないように選択するように構成され得る。
すなわち、制御部３００は、バッテリーモジュールの状態を迅速に診断するため、異なるサイクルではターゲットモジュールを重複して選択しない。
例えば、図３～図５を参照すると、第１サイクルでターゲットモジュールとして選択された第１バッテリーモジュールＢＭ１は第２サイクル及び第３サイクルではターゲットモジュールとして選択されない。そのため、上述したように、制御部３００は、バッテリーモジュールの識別番号またはバッテリーモジュールに設定されたフラグを用いることで、サイクル毎にターゲットモジュールを選択することができる。
本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０は、ターゲットモジュールの重複選択を防止することで、バッテリーモジュール全部に対して多様な異常状況を誘導することができる。したがって、複数のバッテリーモジュールそれぞれに誘導された異常状況に基づいて、バッテリーパック１の状態を多様な面から迅速に診断することができる。
制御部３００は、サイクル毎に、ターゲットモジュールから選択するターゲットセルの個数を変更するように構成され得る。例えば、制御部３００は、サイクル毎にターゲットモジュールから選択するターゲットセルの個数を増加または減少させるように構成され得る。以下、説明の便宜上、サイクルが増加する度に、制御部３００がターゲットモジュールから選択するターゲットセルの個数を一つずつ増加させる場合について説明する。
図３～図５を参照すると、制御部３００は、第１サイクルで１個のターゲットセルを選択し、第２サイクルで２個のターゲットセルを選択し、第３サイクルで３個のターゲットセルを選択し得る。選択されるターゲットセルの最大個数は複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれに含まれたバッテリーセルの個数よりも少なくし得る。望ましくは、選択されるターゲットセルの最大個数は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４それぞれに含まれたバッテリーセルの個数よりも一つ少ない個数になり得る。
例えば、図５に示された実施形態のように、第３サイクルにおいて第１バッテリーモジュールＢＭ１では第１バッテリーセルＢＣ１１の接続が遮断され、第２バッテリーモジュールＢＭ２では第１バッテリーセルＢＣ２１及び第２バッテリーセルＢＣ２２の接続が遮断され、第３バッテリーモジュールＢＭ３では第１バッテリーセルＢＣ３１～第３バッテリーセルＢＣ３３の接続が遮断され得る。
一般に、相異なる内部容量を有する複数のバッテリーセルを直列で接続する場合、直列で接続されたバッテリーモジュールの総内部容量は最も少ない内部容量を有するバッテリーセルに合わせられ得る。バッテリーセルＡの内部容量が３５００ｍＡｈであり、バッテリーセルＢの内部容量が３６００ｍＡｈであり、バッテリーセルＣの内部容量が３６００ｍＡｈであると仮定する。このとき、バッテリーセルＡ、バッテリーセルＢ及びバッテリーセルＣを直列で接続すれば、直列で接続されたバッテリーモジュールの内部容量は３５００ｍＡｈであり得る。すなわち、相異なる内部容量を有する複数のバッテリーセルを直列で接続して使用すれば、バッテリーセルそれぞれの容量を最大に使用できないおそれがある。したがって、このような容量のロスを防止するため、一般にバッテリーモジュール及びバッテリーパック１に含まれるバッテリーセルは同じ生産ラインで同じ時期に製造されたバッテリーセルが用いられ得る。
したがって、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０は、バッテリーモジュール毎に接続が遮断されるバッテリーセルの個数を変更するため、多様に誘導された異常状況に対するバッテリーモジュールの状態診断結果を迅速に取得することができる。
充放電部１００は、バッテリーモジュールに備えられた複数のバッテリーセルのうち互いに接続されたバッテリーセルを放電及び充電するように構成され得る。
例えば、図２～図５に示された実施形態を参照すると、サイクルが進行するにつれてそれぞれのバッテリーモジュールに含まれた複数のバッテリーセルのうち一部バッテリーセルの接続が遮断され得る。具体的には、図３に示された実施形態を参照すると、第１サイクルにおいて、第１バッテリーモジュールＢＭ１に含まれた第１バッテリーセルＢＣ１１、第２バッテリーセルＢＣ１２、第３バッテリーセルＢＣ１３及び第４バッテリーセルＢＣ１４のうち第１バッテリーセルＢＣ１１の接続が遮断され得る。したがって、充放電部１００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１に備えられた複数のバッテリーセルＢＣ１１～ＢＣ１４のうち、互いに接続されたバッテリーセルＢＣ１２～ＢＣ１４のみを放電及び充電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パックの状態診断装置１０は、互いに接続されたバッテリーセルに対する充電及び放電を行って、充電及び放電時間を短縮させることができる。
制御部３００は、算出された充電状態変化量がバッテリーモジュールに備えられたバッテリーセルの総個数に基づいて設定された複数の基準範囲のうちどの範囲に属するかに応じてバッテリーモジュールの状態を正常状態または警告状態と診断することができる。
ここで、複数の基準範囲は、バッテリーモジュールに備えられたバッテリーセルの個数に応じて設定された複数の範囲であり得る。例えば、バッテリーモジュールが４個のバッテリーセルを含むとすれば、基準範囲は４個になり得る。例えば、図２に示された実施形態を参照すると、複数の基準範囲は第０基準範囲、第１基準範囲、第２基準範囲、第３基準範囲及び第４基準範囲を含み得る。
制御部３００は、算出されたバッテリーモジュールの充電状態変化量が複数の基準範囲のうちどの範囲に属するかに応じて、バッテリーモジュール内で接続されたバッテリーセルの個数を予測することができる。すなわち、複数の基準範囲それぞれにはインデックスまたはレファレンスが設定され、該インデックスまたはレファレンスには接続が遮断されたバッテリーセルの予測個数が設定できる。
例えば、算出されたバッテリーモジュールの充電状態変化量が第０基準範囲に属すれば、制御部３００は、バッテリーモジュール内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を０個と予測し得る。算出されたバッテリーモジュールの充電状態変化量が第１基準範囲に属すれば、制御部３００は、バッテリーモジュール内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を１個と予測し得る。算出されたバッテリーモジュールの充電状態変化量が第２基準範囲に属すれば、制御部３００は、バッテリーモジュール内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を２個と予測し得る。算出されたバッテリーモジュールの充電状態変化量が第３基準範囲に属すれば、制御部３００は、バッテリーモジュール内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を３個と予測し得る。算出されたバッテリーモジュールの充電状態変化量が第４基準範囲に属すれば、制御部３００は、バッテリーモジュール内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を４個と予測し得る。
バッテリーモジュールに含まれたバッテリーセルの個数がＮであれば、バッテリーセルの接続が遮断される場合の総数はＮ＋１個であり得る。例えば、バッテリーセルがすべて接続された場合及び１個～Ｎ個のバッテリーセルの接続が遮断された場合があり得、このような場合の総数はＮ＋１個である。
したがって、図２に示された実施形態のように、バッテリーモジュール内に４個のバッテリーセルが含まれる場合、複数の基準範囲には第０基準範囲、第１基準範囲、第２基準範囲、第３基準範囲及び第４基準範囲が含まれ得る。
そして、制御部３００によってバッテリーモジュール内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数と予測結果とが同一であれば、制御部３００は、バッテリーモジュールの状態を正常状態と診断することができる。逆に、制御部３００によってバッテリーモジュール内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数と予測結果とが相違すれば、制御部３００は、バッテリーモジュールの状態を警告状態と診断することができる。
例えば、図３～図５に示された実施形態において、第０基準範囲は０％以上５％未満に、第１基準範囲は２０％以上３０％未満に設定され得る。そして、第２基準範囲は４５％以上５５％未満に、第３基準範囲は７０％以上８０％未満に設定され得る。最後に、第４基準範囲は９５％以上１００％以下に設定され得る。
第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量が２５％と算出された場合、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量（２５％）と複数の基準範囲とを比較して、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量（２５％）が第１基準範囲に属すると判断し得る。そして、制御部３００は、第１基準範囲に設定されたインデックスまたはレファレンスを参照して、第１バッテリーモジュールＢＭ１内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を１個と予測し得る。制御部３００によって第１バッテリーモジュールＢＭ１内で接続が遮断されたバッテリーセルは第１バッテリーセルＢＣ１１だけであり、予測結果も１個であるため、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１の状態を正常状態と診断できる。
例えば、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量が４５％と算出された場合を仮定して説明する。充電状態変化量が理論的な変化量よりも高く算出される場合は、制御部３００によって接続が遮断されたバッテリーセルの外に、外部の要因によって接続が遮断された他のバッテリーセルが存在する場合であり得る。制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量（４５％）を複数の基準範囲と比較して、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量（４５％）が第２基準範囲に属すると判断し得る。そして、制御部３００は、第２基準範囲に設定されたインデックスまたはレファレンスを参照して、第１バッテリーモジュールＢＭ１内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を２個と予測し得る。制御部３００によって第１バッテリーモジュールＢＭ１内で接続が遮断されたバッテリーセルは第１バッテリーセルＢＣ１１だけであるが、予測結果は２個であるため、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１の状態を警告状態と診断できる。
また、上述した実施形態のように、バッテリーモジュールに含まれたバッテリーセルの個数によって、複数の基準範囲の間には如何なる基準範囲にも属しない区間が存在し得る。例えば、第１基準範囲が２０％以上３０％未満であり、第２基準範囲が４５％以上５５％未満である場合、３０％以上４５％未満の区間は如何なる基準範囲にも属しない。制御部３００は、バッテリーモジュールの充電状態変化量が如何なる基準範囲にも属しない場合も、バッテリーモジュールの状態を警告状態と診断できる。
また、制御部３００は、診断結果を出力するように構成され得る。
例えば、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０は、ディスプレイ部をさらに含み、診断結果を出力することでユーザに提供し得る。他の例として、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０は、外部ネットワークまたは通信網と接続される通信部をさらに含んで、診断結果を外部に送信し得る。この場合、ユーザは、携帯電話などのユーザ端末機を通じて診断結果を受信し、バッテリーセルに対する診断結果を確認し得る。
すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０は、制御部３００によって接続が遮断されたバッテリーセルの個数と実際に接続が遮断されたバッテリーセルの個数に対する予測結果とを比較することで、バッテリーモジュールの状態を早期に診断することができる。また、バッテリーパックの状態診断装置１０は、バッテリーモジュール毎に接続が遮断されたバッテリーセルの個数を変更することで、多様な異常状況を誘導し、誘導された異常状況によるバッテリーモジュールの状態を診断することができる。
一方、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０は、診断結果を保存する保存部をさらに含むことができる。保存部は、診断結果を保存して、バッテリーパック１に対する診断詳細結果をユーザに総合的に提供し得る。また、制御部３００は、バッテリーモジュールに対する診断結果をディスプレイ部または通信部を通じて出力する前に、保存部に保存された、バッテリーモジュールの状態が警告状態と診断された警告状態診断回数を算出し得る。そして、制御部３００は、算出した警告状態診断回数が所定の臨界値以上であれば、バッテリーモジュールに対する最新診断結果を出力するように構成され得る。ここで、所定の臨界値は、基本的にバッテリーパックの状態診断装置１０によって設定され、ユーザによって変更され得る。
例えば、第１バッテリーモジュールＢＭ１に対する警告状態診断回数が３回以上であれば、制御部３００は、保存部に保存された第１バッテリーモジュールＢＭ１に対する診断結果を出力するように構成され得る。
制御部３００は、警告状態と診断されたバッテリーモジュールとバッテリーパック１との間の接続を遮断することができる。
ここで、警告状態と診断されたバッテリーモジュールは、制御部３００によって接続が遮断されたバッテリーセルの個数と予測結果とが相異なるバッテリーモジュールであり得る。例えば、バッテリーモジュールの状態が警告状態と診断される場合は、バッテリーモジュールの充電状態変化量と複数の基準範囲とを比較した結果に基づいて接続が遮断されたバッテリーセルの個数を予測した予測結果は２個であるが、制御部３００によって接続が遮断されたバッテリーセルの個数は１個である場合であり得る。
制御部３００は、警告状態と診断されたバッテリーモジュールとバッテリーパック１との間の接続を遮断し、正常状態ではないバッテリーモジュールがバッテリーパック１との接続を維持することを直ちに遮断することができる。
そして、制御部３００は、バッテリーパック１との接続が遮断されたバッテリーモジュールを予備放電ライン（図示せず）に連結することができる。ここで、予備放電ラインは、バッテリーパック１との接続が遮断されたバッテリーモジュールを放電させるためのラインであって、放電コンタクタ（放電接触器）及び放電抵抗器が備えられ得る。望ましくは、制御部３００は、バッテリーモジュールとバッテリーパック１との接続が遮断されてから、バッテリーモジュールが遊休状態または無負荷状態に進入するまで所定の時間が経過した後、バッテリーモジュールと予備放電ラインとを連結し得る。
また、制御部３００は、所定の時間が経過した後、バッテリーパック１との接続が遮断されたバッテリーモジュールの充電状態を再推定することができる。
ここで、所定の時間とは、バッテリーパック１との接続が遮断されたバッテリーモジュールが遊休状態または無負荷状態であって、開放電圧を測定可能な時点を意味する。
望ましくは、モニタリング部２００は、バッテリーモジュールが遊休状態または無負荷状態であるときの開放電圧を測定することができる。すなわち、バッテリーパック１との接続が遮断されたバッテリーモジュールは制御部３００によって予備放電ラインに接続されるため、モニタリング部２００は、バッテリーパック１との接続が遮断されたバッテリーモジュールの開放電圧を測定できる。
そして、制御部３００は、モニタリング部２００で測定した開放電圧に基づいてバッテリーモジュールの充電状態を推定することができる。開放電圧と充電状態とは１対１の対応関係を有するため、制御部３００は、開放電圧と充電状態に対するルックアップテーブルを用いてバッテリーモジュールの充電状態を推定できる。この場合、開放電圧と充電状態に対するルックアップテーブルは、制御部３００のメモリに保存されるか又は保存部に保存され得る。
制御部３００は、再推定された充電状態を予め設定された基準値と再度比べて充電状態変化量を再算出することができる。そして、上述した実施形態のように、制御部３００は、再算出された充電状態変化量を複数の基準範囲と比べた結果に応じて、警告状態と診断されたバッテリーモジュールの状態を再度診断することができる。
このような構成によれば、バッテリーモジュールが充電または放電する過程で推定された充電状態に基づいてバッテリーモジュールの状態を迅速に診断でき、追加的に警告状態と診断されたバッテリーモジュールの状態を開放電圧に基づいて再診断することができる。したがって、二つの段階を経てバッテリーモジュールの状態を精密に診断するため、バッテリーモジュールの状態診断の正確度を信頼度高く向上させることができる。
制御部３００は、比較結果に基づいて診断コードを出力するように構成され得る。ここで、診断コードは、上述した診断結果をコード化したものであり得る。上述した実施形態と同様に、制御部３００はディスプレイ部または通信部を通じて診断コードを出力し得る。
バッテリーモジュールが充電または放電する過程で推定された充電状態は、開放電圧に基づいて推定された充電状態よりも不正確であり得る。したがって、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０は、警告状態と診断されたバッテリーモジュールに限って、開放電圧に基づいて状態を再度診断することで、診断結果に対する信頼度及び正確度を向上させることができる。
本発明の一実施形態によるバッテリーパック１は、上述した本発明によるバッテリーパックの状態診断装置１０を含むことができる。例えば、図１に示されたように、バッテリーパック１は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４及びバッテリーパックの状態診断装置１０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１は、バッテリーパックの状態診断装置１０の他に、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み得る。
以下、図面を参照して、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１の状態診断方法について説明する。
図６は、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１の状態診断方法を概略的に示した図である。本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１の状態診断方法は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの状態診断装置１０によって実行できる。
図６を参照すると、本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１の状態診断方法は、充放電段階Ｓ１００、モニタリング段階Ｓ２００、充電状態推定段階Ｓ３００、充電状態変化量算出段階Ｓ４００及び診断段階Ｓ５００を含むことができる。
充放電段階Ｓ１００は、サイクル毎に、互いに接続された複数のバッテリーセルが備えられた複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４を放電及び充電する段階であって、充放電部１００によって実行できる。
充放電部１００は、サイクル毎に、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４を放電及び充電することができる。この場合、充放電部１００は、バッテリーモジュールに含まれた複数のバッテリーセルのうちバッテリーモジュールと接続されたバッテリーセルのみを放電及び充電できる。
モニタリング段階Ｓ２００は、充電が完了したバッテリーモジュールの電圧または電流を測定する段階であって、モニタリング部２００によって実行できる。
充電状態推定段階Ｓ３００は、モニタリング段階Ｓ２００で測定された電圧または電流に基づいてバッテリーモジュールそれぞれの充電状態を推定する段階であって、制御部３００によって実行できる。
制御部３００は、電圧と充電状態に対するルックアップテーブルに基づいてバッテリーモジュールの充電状態を推定でき、バッテリーモジュールの充電または放電時に流れる電流量を積算してバッテリーモジュールの充電状態を推定することもできる。
充電状態変化量算出段階Ｓ４００は、バッテリーモジュールそれぞれに対して推定された充電状態と予め設定された基準値とを比較した充電状態変化量を算出する段階であって、制御部３００によって実行できる。
制御部３００は、バッテリーモジュールそれぞれに対して推定された充電状態を予め設定された基準値と比較することができる。
例えば、予め設定された基準値は１００％に設定され得る。図３に示された実施形態において、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態が７５％と推定されたと仮定すれば、制御部３００は、予め設定された基準値と推定された第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態との差を計算し、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量を２５％と算出できる。
診断段階Ｓ５００は、算出した充電状態変化量に基づいてバッテリーモジュールの状態を診断する段階であって、制御部３００によって実行できる。
制御部３００は、算出された充電状態変化量がバッテリーモジュールに備えられたバッテリーセルの総個数に基づいて設定された複数の基準範囲のうちどの範囲に属するかに応じてバッテリーモジュールの状態を正常状態または警告状態と診断することができる。
例えば、上述した実施形態のように、図３～図５を参照すると、バッテリーモジュールに４個のバッテリーセルが含まれた場合、複数の基準範囲は第１基準範囲～第３基準範囲を含み得る。この場合、第１基準範囲は２０％以上３０％未満に、第２基準範囲は４５％以上５５％未満に設定され得る。第３基準範囲は７０％以上８０％未満に設定され得る。
第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量が２５％と算出された場合、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量（２５％）と複数の基準範囲とを比較して、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量（２５％）が第１基準範囲に属すると判断し得る。そして、制御部３００は、実際に第１バッテリーモジュールＢＭ１内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を１個と予測し得る。制御部３００によって第１バッテリーモジュールＢＭ１内で接続が遮断されたバッテリーセルは第１バッテリーセルＢＣ１１のみであって、予測結果も１個であるため、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１の状態を正常状態と診断できる。
すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１の状態診断方法は、バッテリーモジュールそれぞれに対する充電状態変化量に基づいてバッテリーモジュールそれぞれの状態を診断することで、バッテリーモジュールを含むバッテリーパック１の状態を診断することができる。
図７は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック１の状態診断方法を概略的に示した図である。
図７を参照すると、充放電段階Ｓ１００の前に、ターゲットモジュール選択段階Ｓ１０、ターゲットセル選択段階Ｓ２０及び接続遮断段階Ｓ３０をさらに含むことができる。
ターゲットモジュール選択段階Ｓ１０は、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４からターゲットモジュールを選択する段階であって、制御部３００によって実行できる。
制御部３００は、サイクル毎に、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４に割り当てられた識別番号に基づいてターゲットモジュールを選択するか、または、複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４に設定されたフラグに基づいてランダムにターゲットモジュールを選択することができる。すなわち、制御部３００は、サイクル毎に重複しないバッテリーモジュールをターゲットモジュールとして選択できる。
例えば、図３～図５を参照すると、制御部３００は、第１サイクルで第１バッテリーモジュールＢＭ１をターゲットモジュールとして選択し、第２サイクルで第２バッテリーモジュールＢＭ２をターゲットモジュールとして選択し、第３サイクルで第３バッテリーモジュールＢＭ３をターゲットモジュールとして選択し得る。
ターゲットセル選択段階Ｓ２０は、選択されたターゲットモジュールに備えられた複数のバッテリーセルからターゲットセルを選択する段階であって、制御部３００によって実行できる。
ターゲットセルとして選択されたバッテリーセルは、該当バッテリーモジュールに含まれたその他のバッテリーセルとの接続が遮断される。制御部３００は、ターゲットモジュールを選択する方式と同様にターゲットセルを選択することができる。例えば、制御部３００は、バッテリーセルに割り当てられた識別番号に基づいてターゲットセルを選択するか、または、バッテリーセルに設定されたフラグに基づいてランダムにターゲットセルを選択できる。
また、選択されるターゲットセルの個数はサイクルが進行される度に変更され得る。望ましくは、選択されるターゲットセルの個数はサイクルが進行される度に増加し得る。
例えば、図３～図５を参照すると、第１サイクルでは１個のターゲットセルＢＣ１１が選択され、第２サイクルでは２個のターゲットセルＢＣ２１、ＢＣ２２が選択され、第３サイクルでは３個のターゲットセルＢＣ３１～ＢＣ３３が選択され得る。
接続遮断段階Ｓ３０は、選択されたターゲットモジュール内でターゲットセルとその他のセルとの間の接続を遮断する段階であって、制御部３００によって実行できる。
また、診断段階Ｓ５００の後、サイクル比較段階Ｓ６００を行うことができる。
サイクル比較段階Ｓ６００は、現在サイクルが既に設定されたサイクルと同一であるかを比較する段階であって、制御部３００によって実行できる。ここで、既に設定されたサイクルは、バッテリーパック１の状態診断方法が繰り返される回数に関連し得る。望ましくは、既に設定されたサイクルは、バッテリーパック１に含まれたバッテリーモジュールの個数よりも少なく設定され得る。例えば、バッテリーパック１に４個のバッテリーモジュールが直列で接続されていると仮定すれば、既に設定されたサイクルは３に設定され得る。各サイクルにおいて、ターゲットモジュールは以前のサイクルで選択されていないバッテリーモジュールが選択されるため、既に設定されたサイクルはバッテリーパック１に含まれたバッテリーモジュールの数よりも少なく設定され得る。
制御部３００は、現在サイクルと既に設定されたサイクルとが同一であれば、バッテリーパック１の状態診断方法を終了するように構成され得る。
本発明の他の実施形態によるバッテリーパック１の状態診断方法は、ターゲットモジュール選択段階Ｓ１０、ターゲットセル選択段階Ｓ２０及び接続遮断段階Ｓ３０を通じて、互いに接続されたバッテリーセルの個数が相違する複数のバッテリーモジュールＢＭ１～ＢＭ４を構成するように異常状況を誘導することができる。したがって、バッテリーパック１の状態診断方法は、誘導された異常状況におけるバッテリーモジュールそれぞれの状態を診断することで、多様な面からバッテリーモジュール及びバッテリーパック１の状態を診断することができる。
図８は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーパック１の状態診断方法において、診断段階Ｓ５００をより具体的に示した図である。
図８を参照すると、診断段階Ｓ５００は、バッテリーモジュール状態判断段階Ｓ５１０、バッテリーモジュール接続遮断段階Ｓ５２０、充電状態再推定段階Ｓ５３０及び診断コード出力段階Ｓ５４０を含むことができる。すなわち、図６及び図７に示された実施形態において、充電状態変化量算出段階Ｓ４００の後にバッテリーモジュール状態判断段階Ｓ５１０、バッテリーモジュール接続遮断段階Ｓ５２０、充電状態再推定段階Ｓ５３０及び診断コード出力段階Ｓ５４０が行われ得る。
バッテリーモジュール状態判断段階Ｓ５１０は、算出された充電状態変化量がバッテリーモジュールに備えられたバッテリーセルの総個数に基づいて設定された複数の基準範囲のうちどの範囲に属するかに応じて、バッテリーモジュールの状態を正常状態または警告状態と判断する段階であって、制御部３００によって実行できる。
例えば、複数の基準範囲に第１基準範囲、第２基準範囲及び第３基準範囲が含まれたと仮定する。算出されたバッテリーモジュールの充電状態変化量が第１基準範囲に属すれば、制御部３００は、バッテリーモジュール内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を１個と予測し得る。算出されたバッテリーモジュールの充電状態変化量が第２基準範囲に属すれば、制御部３００は、バッテリーモジュール内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を２個と予測し得る。算出されたバッテリーモジュールの充電状態変化量が第３基準範囲に属すれば、制御部３００は、バッテリーモジュール内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を３個と予測し得る。
そして、制御部３００によって接続が遮断されたバッテリーセルの個数と予測結果とが同一であれば、該当バッテリーモジュールの状態を正常状態と判断することができる。逆に、制御部３００によって接続が遮断されたバッテリーセルの個数と予測結果とが異なれば、該当バッテリーモジュールの状態を警告状態と判断することができる。
例えば、上述した実施形態のように、図３～図５を参照すると、バッテリーモジュールに４個のバッテリーセルが含まれた場合、複数の基準範囲は第１～第３基準範囲を含み得る。この場合、第１基準範囲は２０％以上３０％未満に、第２基準範囲は４５％以上５５％未満に設定され得る。第３基準範囲は７０％以上８０％未満に設定され得る。
第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量が２５％と算出された場合、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量（２５％）と複数の基準範囲とを比較して、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量（２５％）が第１基準範囲に属すると判断し得る。そして、制御部３００は、実際に第１バッテリーモジュールＢＭ１内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を１個と予測し得る。制御部３００によって第１バッテリーモジュールＢＭ１内で接続が遮断されたバッテリーセルは第１バッテリーセルＢＣ１１のみであって、予測結果も１個であるため、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１の状態を正常状態と判断することができる。
例えば、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量が４５％と算出された場合を仮定して説明する。充電状態変化量が理論的な変化量よりも高く算出される場合は、制御部３００によって接続が遮断されたバッテリーセルの外に、外部の要因によって接続が遮断された他のバッテリーセルが存在する場合であり得る。制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量（４５％）を複数の基準範囲と比較して、第１バッテリーモジュールＢＭ１の充電状態変化量（４５％）が第２基準範囲に属すると判断し得る。そして、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１内で接続が遮断されたバッテリーセルの個数を２個と予測し得る。制御部３００によって第１バッテリーモジュールＢＭ１内で接続が遮断されたバッテリーセルは第１バッテリーセルＢＣ１１だけであるが、予測結果は２個であるため、制御部３００は、第１バッテリーモジュールＢＭ１の状態を警告状態と判断できる。
バッテリーモジュール接続遮断段階Ｓ５２０は、バッテリーモジュール状態判断段階Ｓ５１０の判断の結果、警告状態と判断されたバッテリーモジュールとバッテリーパック１との間の接続を遮断する段階であって、制御部３００によって実行できる。
制御部３００は、警告状態と判断されたバッテリーモジュールとバッテリーパック１との間の接続を遮断することができる。すなわち、警告状態であるバッテリーモジュールがバッテリーパック１と継続的に接続されて充電または放電することを防止することができる。したがって、このような構成によれば、警告状態であるバッテリーモジュールの充放電が遮断されるため、警告状態であるバッテリーモジュールで生じ得る過放電または過充電によるスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）、発火、爆発などの事故を予め防止することができる。
また、制御部３００は、接続が遮断されたバッテリーモジュールを予備放電ライン（図示せず）に連結することができる。
充電状態再推定段階Ｓ５３０は、バッテリーモジュール接続遮断段階Ｓ５２０から所定の時間が経過した後、バッテリーパック１との接続が遮断されたバッテリーモジュールの充電状態を再推定する段階であって、モニタリング部２００及び制御部３００によって実行できる。
ここで、所定の時間が経過した時点は、バッテリーパック１との接続が遮断されたバッテリーモジュールが遊休状態または無負荷状態に進入した時点であって、開放電圧を測定できる時点を意味する。
所定の時間が経過した後、モニタリング部２００は、バッテリーパック１との接続が遮断されたバッテリーモジュールに対する開放電圧を測定することができる。すなわち、バッテリーパック１との接続が遮断されたバッテリーモジュールは予備放電ラインに接続されているため、バッテリーパック１との接続が切れてもモニタリング部２００によって開放電圧を測定できる。望ましくは、制御部３００は、バッテリーモジュールとバッテリーパック１との接続が切れてから、バッテリーモジュールが遊休状態または無負荷状態に進入するまで所定の時間が経過した後、バッテリーモジュールと予備放電ラインを連結し得る。そして、モニタリング部２００は、バッテリーモジュールと予備放電ラインとが接続された直後の開放電圧を測定できる。
制御部３００は、モニタリング部２００によって測定された開放電圧に基づいて該当バッテリーモジュールの充電状態を再推定することができる。
診断コード出力段階Ｓ５４０は、再推定された充電状態を予め決められた基準値と比較し、比較結果に基づいて診断コードを出力する段階であって、制御部３００によって実行できる。
望ましくは、診断コード出力段階Ｓ５４０において、充電状態変化量算出段階Ｓ４００を再度実行できる。すなわち、制御部３００は、再推定された充電状態を予め決められた基準値と比べて充電状態変化量を算出し、算出された充電状態変化量を複数の基準範囲と比較することができる。そして、制御部３００は、比較結果に基づいてバッテリーモジュールの状態を正常状態または警告状態と診断し、診断コードを出力することができる。
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。
１：バッテリーパック
１０：バッテリーパックの状態診断装置
１００：充放電部
２００：モニタリング部
３００：制御部
ＢＭ１～ＢＭ４：第１バッテリーモジュール～第４バッテリーモジュール
ＢＣ１１～ＢＣ１４：第１バッテリーモジュールに含まれた第１バッテリーセル～第４バッテリーセル
ＢＣ２１～ＢＣ２４：第２バッテリーモジュールに含まれた第１バッテリーセル～第４バッテリーセル
ＢＣ３１～ＢＣ３４：第３バッテリーモジュールに含まれた第１バッテリーセル～第４バッテリーセル
ＢＣ４１～ＢＣ４４：第４バッテリーモジュールに含まれた第１バッテリーセル～第４バッテリーセル

Claims (11)

  1. 複数のサイクル毎に、互いに接続された複数のバッテリーセルが備えられた複数のバッテリーモジュールを放電及び充電するように構成された充放電部と、
    前記サイクル毎に、充電が完了した複数のバッテリーモジュールの電圧または電流を測定するように構成されたモニタリング部と、
    前記サイクル毎に、前記複数のバッテリーモジュールに備えられて互いに接続されたバッテリーセルの個数を変更し、前記モニタリング部から測定された前記複数のバッテリーモジュールの電圧または電流に対する測定値を受信し、受信した測定値に基づいて前記複数のバッテリーモジュールそれぞれの充電状態を推定し、前記複数のバッテリーモジュールそれぞれに対して推定された充電状態と予め設定された基準値とを比較して充電状態変化量を算出し、算出された前記充電状態変化量及び変更された前記バッテリーセルの個数に基づいて前記複数のバッテリーモジュールの状態を診断するように構成された制御部と、を含む、バッテリーパックの状態診断装置。
  2. 前記制御部は、前記サイクル毎に、前記複数のバッテリーモジュールからターゲットモジュールを選択し、選択されたターゲットモジュールに備えられた複数のバッテリーセルからターゲットセルを選択し、選択された前記ターゲットモジュール内で前記ターゲットセルとその他のセルとの間の接続を遮断するように構成されている、請求項１に記載のバッテリーパックの状態診断装置。
  3. 前記制御部は、前記サイクル毎に選択されるターゲットモジュールを以前のサイクルで選択されたターゲットモジュールと重ならないように選択するように構成されている、請求項２に記載のバッテリーパックの状態診断装置。
  4. 前記制御部は、前記サイクル毎に、前記ターゲットモジュールから選択するターゲットセルの個数を変更するように構成されている、請求項２または３に記載のバッテリーパックの状態診断装置。
  5. 前記充放電部は、前記バッテリーモジュールに備えられた複数のバッテリーセルのうち互いに接続されたバッテリーセルを放電及び充電するように構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーパックの状態診断装置。
  6. 前記制御部は、算出された前記充電状態変化量が前記バッテリーモジュールに備えられたバッテリーセルの総個数に基づいて設定された複数の基準範囲のうちどの範囲に属するかに応じて前記バッテリーモジュールの状態を正常状態または警告状態と診断し、診断結果を出力するように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリーパックの状態診断装置。
  7. 前記制御部は、状態が警告状態と診断されたバッテリーモジュールと前記バッテリーパックとの間の接続を遮断し、所定の時間が経過した後に前記バッテリーパックとの接続が遮断されたバッテリーモジュールの充電状態を再推定し、再推定された充電状態を予め決められた基準値と比較し、比較結果に基づいて診断コードを出力するように構成されている、請求項６に記載のバッテリーパックの状態診断装置。
  8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリーパックの状態診断装置を含むバッテリーパック。
  9. サイクル毎に、互いに接続された複数のバッテリーセルが備えられた複数のバッテリーモジュールを放電及び充電する充放電段階と、
    充電が完了した前記バッテリーモジュールの電圧または電流を測定するモニタリング段階と、
    前記モニタリング段階で測定された電圧または電流に基づいて前記バッテリーモジュールそれぞれの充電状態を推定する充電状態推定段階と、
    前記バッテリーモジュールそれぞれに対して推定された充電状態と既に設定された基準値とを比較した充電状態変化量を算出する充電状態変化量算出段階と、
    算出された前記充電状態変化量に基づいて前記バッテリーモジュールの状態を診断する診断段階と、を含む、バッテリーパックの状態診断方法。
  10. 前記充放電段階の前に、
    前記複数のバッテリーモジュールからターゲットモジュールを選択するターゲットモジュール選択段階と、
    選択されたターゲットモジュールに備えられた複数のバッテリーセルからターゲットセルを選択するターゲットセル選択段階と、
    選択された前記ターゲットモジュール内で前記ターゲットセルとその他のセルとの間の接続を遮断する接続遮断段階と、をさらに含む、請求項９に記載のバッテリーパックの状態診断方法。
  11. 前記診断段階は、
    算出された前記充電状態変化量が前記バッテリーモジュールに備えられたバッテリーセルの総個数に基づいて設定された複数の基準範囲のうちどの範囲に属するかに応じて、前記バッテリーモジュールの状態を正常状態または警告状態と判断するバッテリーモジュール状態判断段階と、
    前記バッテリーモジュール状態判断段階での判断の結果として前記警告状態と判断されたバッテリーモジュールと前記バッテリーパックとの間の接続を遮断するバッテリーモジュール接続遮断段階と、
    前記バッテリーモジュール接続遮断段階から所定の時間が経過した後に前記バッテリーパックとの接続が遮断されたバッテリーモジュールの充電状態を再推定する充電状態再推定段階と、
    再推定された充電状態を予め決められた基準値と比較し、比較結果に基づいて診断コードを出力する診断コード出力段階と、を含む、請求項９または１０に記載のバッテリーパックの状態診断方法。
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