JP2022540401A - 電池電力算出装置および方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置は、電池セルを使用する目標時間を設定する時間設定部と、前記電池セルの温度を測定する温度センサ部と、前記電池セルの抵抗を算出する抵抗算出部と、前記電池の温度および抵抗に基づいて、前記目標時間の間に前記電池セルの臨界温度を超過することなく使用できる最適電流値を算出する電力算出部と、を含むことができる。【選択図】図２

Description

本発明は、電池の発熱および冷却条件を考慮して、目標時間の間に限界温度に達することなく使用できる電池電力算出装置および方法に関する。
近年、二次電池に対する研究開発が活発に行われている。ここで、二次電池は、充放電が可能な電池であって、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などと、最近のリチウムイオン電池とを何れも含む意味である。二次電池の中でも、リチウムイオン電池は、従来のＮｉ／Ｃｄ電池、Ｎｉ／ＭＨ電池などに比べて、エネルギー密度が遥かに高いという長所がある。また、リチウムイオン電池は、小型、軽量に製作することができるため、移動機器の電源として用いられる。また、リチウムイオン電池は、電気自動車の電源にまでその使用範囲が拡張され、次世代エネルギー貯蔵媒体として注目を浴びている。
また、二次電池は、一般的に複数の電池セルが直列および／または並列に連結された電池モジュールを含む電池パックとして用いられる。そして、電池パックは、電池管理システムにより、状態および動作が管理および制御される。
かかる電池管理システムにおいては、一般的に電池の使用電力を現在のＳＯＣや温度などの条件を基準に計算する。この際、電池が最大電力を使用中に限界温度に達する場合、電力を一定値に一括制限することになる。しかし、電池の限界温度に達するまで電力を最大で使用中に急激に電力を制限する場合、車両においてエネルギー管理を効率的に行うことができないという問題がある。
本発明は、目標時間の間に限界温度に達することなく電池を使用できる最適電力値を計算することで、目標時間の間、電池を適正温度に維持し、車両のエネルギー管理を効率的に行うことができる電池電力算出装置および方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置は、電池セルを使用する目標時間を設定する時間設定部と、電池セルの温度を測定する温度センサ部と、電池セルの抵抗を算出する抵抗算出部と、電池セルの温度および抵抗に基づいて、目標時間の間に電池セルの臨界温度を超過することなく使用できる最適電流値を算出する電力算出部と、を含むことができる。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置は、電池セルの最適電流値を算出するためのパラメータを格納するメモリ部をさらに含むことができる。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置の抵抗算出部は、電池セルの温度に応じた抵抗変化を考慮して電池セルの抵抗を補正することができる。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置の抵抗算出部は、電池セルの現在温度での抵抗と電池セルの臨界温度での抵抗との比に応じて算出された補正係数に基づいて電池セルの抵抗を補正することができる。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置の抵抗算出部は、電池セルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に応じた抵抗変化を考慮して電池セルの抵抗を補正することができる。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置の抵抗算出部は、電池セルの現在ＳＯＣでの抵抗と電池セルの予め設定された時間以後のＳＯＣでの抵抗との比に応じて算出された補正係数に基づいて電池セルの抵抗を補正することができる。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置の臨界温度は、事前に決定された値であるか、または電池セルを含むシステムの運転モードに応じてリアルタイムで算出された値であってもよい。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置の電力算出部は、電池セルの現在温度から臨界温度に達するまでの総熱量と電池セルの充放電時に発生する発熱量および冷却熱量を考慮して最適電流値を算出することができる。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置の時間設定部は、ユーザの入力または外部システムからの入力を受信して目標時間を設定することができる。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出方法は、電池セルを使用する目標時間を設定するステップと、電池セルの温度を測定するステップと、電池セルの抵抗を算出するステップと、電池セルの温度および抵抗に基づいて、目標時間の間に電池セルの臨界温度を超過することなく使用できる最適電流値を算出するステップと、を含むことができる。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出方法は、電池セルの温度に応じた抵抗変化を考慮して電池セルの抵抗を補正するステップをさらに含むことができる。
本発明の一実施形態に係る電池電力算出方法は、電池セルのＳＯＣに応じた抵抗変化を考慮して電池セルの抵抗を補正するステップをさらに含むことができる。
本発明に係る電池電力算出装置および方法によると、目標時間の間に限界温度に達することなく電池を使用できる最適電力値を計算することで、目標時間の間、電池を適正温度に維持し、車両のエネルギー管理を効率的に行うことができる。
電池制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置の構成を示すブロック図である。 電池の最適電力値を計算するための熱モデルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置における最適電力値を算出する過程を概略的に示す図である。 温度に応じた電池抵抗の変化を示す図である。 電池の動作に応じたＳＯＣの変化およびＳＯＣに応じた電池抵抗の変化を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置による電池電流の変化を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電池電力算出方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置のハードウェア構成を示す図である。
以下、添付図面を参照して本発明の多様な実施形態について詳細に説明する。本文書において、図面上の同一の構成要素に対しては同一の参照符号を付し、同一の構成要素に対して重複した説明は省略する。
本文書に開示されている本発明の多様な実施形態に対して、特定の構造的または機能的説明は、単に本発明の実施形態を説明するための目的で例示されたものであり、本発明の多様な実施形態は、種々の形態で実施されてもよく、本文書に説明された実施形態に限定されるものと解釈されてはならない。
多様な実施形態で用いられた「第１」、「第２」、「１番目」、または「２番目」などの表現は、多様な構成要素を、順序および／または重要度に関係なく修飾してもよく、当該構成要素を限定しない。例えば、本発明の権利範囲から逸脱せずに、第１構成要素は第２構成要素と命名してもよく、それと同様に、第２構成要素も第１構成要素に変更して命名してもよい。
本文書で用いられた用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられたものであって、他の実施形態の範囲を限定しようとするものではない。単数の表現は、文脈上、明らかに他を意味しない限り、複数の表現を含んでもよい。
技術的または科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、本発明の技術分野における通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同一の意味を有し得る。一般的に用いられる辞書に定義された用語は、関連技術の文脈上有する意味と同一または類似した意味を有するものと解釈されてもよく、本文書で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈されない。場合によっては、本文書で定義された用語であるとしても、本発明の実施形態を排除するように解釈されてはならない。
図１は、電池制御システムの構成を示すブロック図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る電池パック１と上位システムに含まれている上位コントローラ２とを含む電池制御システムを概略的に示す。
図１に示されたように、電池パック１は、１つの以上の電池セルからなり、充放電可能な電池モジュール１０と、電池モジュール１０の＋端子側または－端子側に直列に連結され、電池モジュール１０の充放電電流の流れを制御するためのスイッチング部１４と、電池パック１の電圧、電流、温度などをモニターし、過充電および過放電などを防止するように制御管理する電池管理システム２０と、を含む。
ここで、スイッチング部１４は、電池モジュール１０の充電または放電に対する電流の流れを制御するための半導体スイッチング素子であり、例えば、少なくとも１つのＭＯＳＦＥＴを用いることができる。
また、ＢＭＳ２０は、電池パック１の電圧、電流、温度などをモニターするために、半導体スイッチング素子のゲート、ソース、およびドレインなどの電圧および電流を測定するかまたは計算することができ、また、半導体スイッチング素子１４に隣接して備えられたセンサ１２を用いて、電池パックの電流、電圧、温度などを測定することができる。ＢＭＳ２０は、上述した各種パラメータを測定した値の入力を受けるインターフェースであり、複数の端子、およびこれらの端子と連結され、入力を受けた値の処理を行う回路などを含むことができる。
また、ＢＭＳ２０は、スイッチング素子１４、例えば、ＭＯＳＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを制御することもでき、電池モジュール１０に連結され、電池モジュール１０の状態を監視することができる。
上位コントローラ２は、ＢＭＳ２０に電池モジュールに対する制御信号を伝送することができる。これにより、ＢＭＳ２０は、上位コントローラから印加される信号に基づいて動作が制御されることができる。本発明の電池セルがＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）または車両などに用いられる電池パックに含まれた構成であってもよい。但し、かかる用途に限定されるものではない。
かかる電池パック１の構成およびＢＭＳ２０の構成は公知の構成であるため、より具体的な説明は省略することにする。
図２は、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置の構成を示すブロック図である。
図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置２００は、時間設定部２１０、温度センサ部２２０、抵抗算出部２３０、電力算出部２４０、およびメモリ部２５０を含むことができる。
時間設定部２１０は、電池セルを使用する目標時間を設定することができる。ここで、目標時間とは、電池セルが限界温度に達することなく使用できる時間であって、ユーザが任意に設定することができる。この際、時間設定部２１０は、ユーザの入力または外部システムからの入力を受信して目標時間を設定することができる。
また、時間設定部２１０は、車両システムにおいて運転モードやナビゲーション連動情報などに応じてリアルタイムで算出された値を目標時間として受信することができる。例えば、目標時間は、秒（ｓｅｃ）単位に設定されてもよい。
温度センサ部２２０は、電池セルの温度を測定することができる。この際、温度センサ部２２０は、電池セルの温度をリアルタイムで測定するか、または予め設定された時間間隔で測定することができる。
抵抗算出部２３０は、電池セルの抵抗を算出することができる。例えば、抵抗算出部２３０は、電池セルに印加される電圧および電流に基づいて抵抗を算出することができる。
また、抵抗算出部２３０は、電池セルの温度に応じた抵抗変化を考慮して電池セルの抵抗を補正することができる。この場合、抵抗算出部２３０は、電池セルの現在温度での抵抗と電池セルの臨界温度（または他の高温条件）での抵抗との比に応じて算出された補正係数に基づいて電池セルの抵抗を補正することができる。これについては図５において後述する。
そして、抵抗算出部２３０は、電池セルのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に応じた抵抗変化を考慮して電池セルの抵抗を補正することができる。この場合、抵抗算出部２３０は、電池セルの現在ＳＯＣでの抵抗と電池セルの予め設定された時間以後のＳＯＣでの抵抗との比に応じて算出された補正係数に基づいて電池セルの抵抗を補正することができる。
例えば、電池セルの温度に応じた抵抗値およびＳＯＣに応じた抵抗値は、実験や計算により事前に求めておいた値であってもよい。かかる値は、メモリ部２５０に格納されていてもよい。
電力算出部２４０は、電池の温度および抵抗に基づいて、目標時間の間に電池セルの臨界温度を超過することなく使用できる最適電流値を算出することができる。しかし、これに制限されず、電力算出部２４０は、目標時間の間に電池セルの臨界温度を超過することなく使用できる最適電力の範囲での最適電圧値を算出することができる。ここで、臨界温度は、事前に決定された値であるか、または電池セルを含むシステムの運転モードに応じてリアルタイムで算出された値であってもよい。
電力算出部２４０は、電池セルの現在温度から臨界温度に達するまでの総熱量と電池セルの充放電時に発生する発熱量および冷却熱量を考慮して最適電流値を算出することができる。これについては図３および４において後述する。
メモリ部２５０は、電池セルの最適電流値を算出するためのパラメータを格納することができる。例えば、パラメータ値は、電池セルの質量、電池セルの熱容量、熱抵抗、前述した電池セルの温度およびＳＯＣに応じた抵抗変化を反映する補正係数、電池セルの発熱量を求めるための補正係数などを含むことができる。また、メモリ部２５０は、電池セルの温度、ＳＯＣ、および抵抗値を格納することができる。
このように、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置によると、目標時間の間に限界温度に達することなく電池を使用できる最適電力値を計算することで、目標時間の間、電池を適正温度に維持し、車両のエネルギー管理を効率的に行うことができる。
図３は、電池の最適電力値を計算するための熱モデルを示す図である。
図３を参照すると、複数の電池セルに冷却材（ｃｏｏｌａｎｔ）が備えられているものを示す。この際、電池セルが現在温度から臨界温度に達するまでの総熱量Ｑ＿ｔｏｔは、充放電時に発生する電池セルの発熱量Ｑ＿ｇｅｎから冷却熱量Ｑ＿ｃｏｏｌを引いた値と等しい。これに基づき、図４において電池セルの最適電力値を求める過程を説明する。
図４は、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置における最適電力値を算出する過程を概略的に示す図である。
図４を参照すると、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置における電池の最適電力を計算するためには、先ず、ユーザが電池を限界温度まで達することなく使用するための目標時間ｔｔａｒｇｅｔを入力する。
また、電池セルの温度Ｔｃｅｌｌ、ｎｏｗをリアルタイムで測定し、電池セルの抵抗値Ｒｃｅｌｌ、ｎｏｒｍを計算する。この際、前述したように、電池セルの温度およびＳＯＣを考慮して電池セルの抵抗を補正することができる。そして、電池の最適電力を算出するために、メモリに格納されている固定パラメータ（例えば、電池セルの熱容量、質量、各種補正係数など）を計算式に導入する。
かかる過程により、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置においては最適電力を算出することができ、最適電力で動作するための最適電流値Ｉｏｐｔ、ＲＭＳを出力して電池を駆動することができる。
具体的に、最適電流値を計算する式を誘導する過程は以下のとおりである。
電池セルが現在温度Ｔｃｅｌｌ、ｎｏｗから臨界温度Ｔｃｅｌｌ、ｌｉｍｉｔにまで達する際の総熱量Ｑｔｏｔは以下のように求めることができる。
Ｑｔｏｔ＝Ｃｃｅｌｌ×ｍｃｅｌｌ×（Ｔｃｅｌｌ、ｌｉｍｉｔ－Ｔｃｅｌｌ、ｎｏｗ） 数学式（１）
Ｃｃｅｌｌは、電池セルの熱容量を示し、ｍｃｅｌｌは、電池セルの質量を示し、これは、メモリに格納された値であってもよい。また、臨界温度Ｔｃｅｌｌ、ｌｉｍｉｔも、定められた値であって、メモリに格納された値であってもよく、現在温度Ｔｃｅｌｌ、ｎｏｗは、電池管理システム（ＢＭＳ）のセンサ（例えば、図２の温度センサ部２２０）による測定値であってもよい。しかし、前述したように、臨界温度Ｔｃｅｌｌ、ｌｉｍｉｔは、固定値ではなく、電池セルを含むシステムの運転モードに応じてリアルタイムで算出された値であってもよい。この場合、臨界温度Ｔｃｅｌｌ、ｌｉｍｉｔは、電池管理システム（ＢＭＳ）において別に算出されることができる。
一方、電池の総熱量Ｑｔｏｔは、充放電時に発生する電池セルの発熱量Ｑｇｅｎから冷却熱量Ｑｃｏｏｌを引いた値と等しい。
Ｑｔｏｔ＝Ｑｇｅｎ－Ｑｃｏｏｌ 数学式（２）
また、電池セルの発熱量Ｑｇｅｎは以下のように求めることができる。
Ｑｇｅｎ＝α×Ｉｏｐｔ、ＲＭＳ ２×Ｒｃｅｌｌ、ｎｏｒｍ×ｔｔａｒｇｅｔ 数学式（３）
αは、補正係数としてメモリに格納された値であってもよく、Ｉｏｐｔ、ＲＭＳは、求めようとする最適電流のＲＭＳ値であり（Ａ）、Ｒｃｅｌｌ、ｎｏｒｍは、電池セルの抵抗を示す。
発熱量Ｑｇｅｎを計算するために必要な電池セルの抵抗値Ｒｃｅｌｌ、ｎｏｒｍは、高温条件までの電池セルの抵抗を示せる値であって、電池管理システム（ＢＭＳ）においてリアルタイムで測定される抵抗値Ｒｃｅｌｌ、ｅｓｔから、高温条件に適するように以下のように補正して用いることができる。
Ｒｃｅｌｌ、ｎｏｒｍ＝ｋ×Ｒｃｅｌｌ、ｅｓｔ 数学式（４）
ここで、ｋは、高温条件に適した補正係数（ｋ＜１）であり、電池セルの抵抗が測定された現在温度条件に応じて異なり得る。
また、電池セルの抵抗値は、前述したように、温度条件に応じた補正係数ｋだけでなく、主要使用ＳＯＣ領域に応じた補正係数ｋ'を含むことができる。ここで、ｋ'は、後述するＣＳ（Ｃｈａｒｇｅ Ｓｕｓｔａｉｎ）モードでは１内外であり、ＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）モードでは１より大きくてもよい。この際、温度およびＳＯＣに応じた補正係数ｋ、ｋ'は、メモリに格納された値であってもよい。このように、ＳＯＣに応じた補正係数を適用する場合には、上記の数学式（４）は次のように表すことができる。
Ｒｃｅｌｌ、ｎｏｒｍ＝ｋ×ｋ'×Ｒｃｅｌｌ、ｅｓｔ 数学式（４'）
一方、電池セルの冷却熱量Ｑｃｏｏｌは以下のように求めることができる。
数学式（５）
Figure 2022540401000002
この際、電池セルの温度を平均的に使用するために（Ｔｃｅｌｌ，ｌｉｍｉｔ＋Ｔｃｅｌｌ，ｎｏｗ）／２を用い、Ｔｃｏｏｌａｎｔは、冷却材の温度を示す。また、Ｒｔｈは、熱抵抗を示し、ｔｔａｒｇｅｔは、臨界温度Ｔｃｅｌｌ、ｌｉｍｉｔを超えることなく電流を使用できる時間（目標時間）ｓである。この際、Ｒｔｈ、Ｔｃｏｏｌａｎｔ、Ｔｃｅｌｌ、ｌｉｍｉｔは、固定値としてメモリに格納されることができる。
前述した数学式（２）に数学式（１）、数学式（３）、および数学式（５）をそれぞれ代入すると以下のとおりである。
数学式（６）
Figure 2022540401000003
上記の数学式（６）をＩｏｐｔ、ＲＭＳに対して整理すると以下のとおりであり、これは、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置（またはＢＭＳ）に実現される最終的な数式である。
数学式（７）
Figure 2022540401000004
前述したメモリに格納された値は事前に定められた値であるため、Ｉｏｐｔ、ＲＭＳは次のような因子による関数と見ることができる。
数学式（８）
Figure 2022540401000005
このように、目標時間ｔｔａｒｇｅｔの間に臨界温度に達しない範囲での最適ＲＭＳ電流Ｉｏｐｔ、ＲＭＳは、目標時間ｔｔａｒｇｅｔを含め、計算する時点の電池セルの温度Ｔｃｅｌｌ、ｎｏｗおよび抵抗Ｒｃｅｌｌ、ｎｏｒｍを入力値にして求めることができる。
図５は、温度に応じた電池抵抗の変化を示す図である。
図５を参照すると、電池の抵抗は、温度が高くなるほど減少する傾向を示すことが分かる。すなわち、電池は、一般的に使用時間が長くなるほど温度が増加するため、電池の抵抗は、次第に小さくなり得る。よって、かかる電池の抵抗特性を反映し、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置においては、次のように補正係数を算出することができる。
数学式（９）
Figure 2022540401000006
ここで、ａは、現在温度の電池抵抗であり、ｂは、一定時間以後の高温である状態（例えば、臨界温度）での電池抵抗である。しかし、温度に応じた抵抗の補正係数は、上記の式に制限されず、多様な方式で算出されることができる。
図６は、電池の動作に応じたＳＯＣの変化およびＳＯＣに応じた電池抵抗の変化を示す図である。
図６の（ａ）を参照すると、電池セルのＳＯＣは、動作状態に応じて２つのモードに区分することができる。具体的に、初期のＳＯＣは、電池をより積極的に使用（放電）してＳＯＣが漸進的に下がり、それをＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）モードという。また、ＳＯＣが一定レベルに達すると（例えば、３０％）、回生ブレーキを介して電池の使用量（放電量）と充電量を等しくなるようにしてＳＯＣを維持するが、それをＣＳ（Ｃｈａｒｇｅ Ｓｕｓｔａｉｎ）モードという。
一方、図６の（ｂ）は、前述したＣＤモード（放電時）におけるＳＯＣに応じた電池抵抗の変化を示す。グラフから分かるように、電池の抵抗は、ＳＯＣが高くなるほど減少する傾向を示す。すなわち、電池は、一般的に使用時間が長くなるほどＳＯＣが減少するため、その逆に電池の抵抗は次第に増加し得る。よって、かかる電池の抵抗特性を反映し、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置においては、次のように補正係数を算出することができる。
数学式（１０）
Figure 2022540401000007
ここで、ａは、現在ＳＯＣでの電池抵抗であり、ｂは、一定時間以後のＳＯＣが減少した状態での電池抵抗である。一方、ＣＳモードである場合には、ＳＯＣが一定に維持されるため、抵抗の測定時点および以後の抵抗値の差がないので、ｋ'＝１となる。しかし、ＳＯＣに応じた抵抗の補正係数は、上記の式に制限されず、多様な方式で算出されることができる。
図７は、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置による電池電流の変化を示す図である。
図７を参照すると、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置によると、電池電流は、算出されたＲＭＳ電流の制限値の範囲で印加されることが分かる。すなわち、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置においては、臨界温度の到達時間ｔに対する適正ＲＭＳ電流値を車両の制御部（例えば、ＥＣＵ）に提供することで、車両で用いられる動的に変化する電流測定値を入力値にして電力を管理する場合に比べて、車両において静的に出力を管理することができる。
このように、すなわち、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置によると、ＲＭＳの電流値が基準値を維持する範囲内で最適に出力を管理することができるため、初期時間に電流を少なく使用した分だけ、以後に大きい電流を使用できる余裕を確保することができる。
図８は、本発明の一実施形態に係る電池電力算出方法を示すフローチャートである。
図８を参照すると、先ず、電池セルを使用する目標時間を設定することができる（Ｓ８１０）。目標時間は、ユーザが電池セルの臨界温度に達することなく電池を使用する時間であって、ユーザが任意に設定することができる。この際、目標時間は、車両システムにおいて運転モードやナビゲーション連動情報などに応じてリアルタイムで算出された値を受信することができる。
また、臨界温度は、事前に決定されてメモリに格納された値であるか、または電池セルを含むシステムの運転モードに応じてリアルタイムで算出された値であってもよい。
そして、電池セルの温度を測定し（Ｓ８２０）、電池セルの抵抗を算出することができる（Ｓ８３０）。しかし、図８に示されたものとは逆に、電池セルの抵抗を先に算出し、電池セルの温度を測定してもよい。
次に、電池の温度および抵抗に基づいて、目標時間の間に電池セルの臨界温度を超過することなく使用できる最適電流値を算出することができる（Ｓ８４０）。この際、電池セルの現在温度から臨界温度に達するまでの総熱量と電池セルの充放電時に発生する発熱量および冷却熱量を考慮して最適電流値を算出することができる。また、最適電流値を算出するのに必要な各種パラメータ（例えば、電池の熱容量、熱抵抗、各種補正係数など）は、別のメモリに格納されていてもよい。
一方、図８には示されていないが、本発明の一実施形態に係る電池電力算出方法は、電池セルの温度に応じた抵抗変化を考慮して電池セルの抵抗を補正するステップをさらに含むことができる。この際、前述したように、電池セルの現在温度での抵抗と電池セルの臨界温度での抵抗との比に応じて算出された補正係数に基づいて電池セルの抵抗を補正することができる。
また、本発明の一実施形態に係る電池電力算出方法は、電池セルのＳＯＣに応じた抵抗変化を考慮して電池セルの抵抗を補正するステップをさらに含むことができる。この場合、電池セルの現在ＳＯＣでの抵抗と電池セルの予め設定された時間以後のＳＯＣでの抵抗との比に応じて算出された補正係数に基づいて電池セルの抵抗を補正することができる。
このように、本発明の一実施形態に係る電池電力算出方法によると、目標時間の間に限界温度に達することなく電池を使用できる最適電力値を計算することで、目標時間の間、電池を適正温度に維持し、車両のエネルギー管理を効率的に行うことができる。
図９は、本発明の一実施形態に係る電池電力算出装置のハードウェア構成を示す図である。
図９を参照すると、電池管理システム９００は、各種処理および各構成を制御するマイクロコントローラ（ＭＣＵ）９１０と、オペレーティングシステムプログラムおよび各種プログラム（例えば、電池パックの電力算出プログラムあるいは電池パックの抵抗補正プログラム）などが記録されるメモリ９２０と、電池セルモジュールおよび／または半導体スイッチング素子との間で入力インターフェースおよび出力インターフェースを提供する入出力インターフェース９３０と、有無線通信網を介して外部と通信可能な通信インターフェース９４０と、を備えることができる。このように、本発明に係るコンピュータプログラムは、メモリ９２０に記録され、マイクロコントローラ９１０により処理されることで、例えば、図２および図４に示した各機能ブロックを行うモジュールとして実現されてもよい。
以上、本発明の実施形態を構成する全ての構成要素が１つに結合するかまたは結合して動作するものと説明されたからといって、本発明が必ずしもかかる実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の目的の範囲内であれば、その全ての構成要素が１つ以上に選択的に結合して動作してもよい。
また、以上に記載された「含む」、「構成する」、または「有する」などの用語は、特に反対の記載がない限り、当該構成要素が内在できることを意味するため、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいものと解釈されなければならない。技術的または科学的な用語を含む全ての用語は、別に定義しない限り、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同一の意味を有する。辞書に定義された用語のように一般的に用いられる用語は、関連技術の文脈上の意味と一致するものと解釈されなければならず、本発明で明らかに定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味に解釈されない。
以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものにすぎず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正および変形が可能であろう。よって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであって、かかる実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は後述の請求範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
１：電池パック
２：上位コントローラ
１０：電池モジュール
１２：センサ
１４：スイッチング部
２０：ＢＭＳ
２００、９００：電池電力算出装置
２１０：時間設定部
２２０：温度センサ部
２３０：抵抗算出部
２４０：電力算出部
２５０：メモリ部
９１０：ＭＣＵ
９２０：メモリ
９３０：入出力Ｉ／Ｆ
９４０：通信Ｉ／Ｆ

Claims (12)

  1. 電池セルを使用する目標時間を設定する時間設定部と、
    前記電池セルの温度を測定する温度センサ部と、
    前記電池セルの抵抗を算出する抵抗算出部と、
    前記電池セルの温度および抵抗に基づいて、前記目標時間の間に前記電池セルの臨界温度を超過することなく使用できる最適電流値を算出する電力算出部と、を含む、電池電力算出装置。
  2. 前記電池セルの最適電流値を算出するためのパラメータを格納するメモリ部をさらに含む、請求項１に記載の電池電力算出装置。
  3. 前記抵抗算出部は、前記電池セルの温度に応じた抵抗変化を考慮して前記電池セルの抵抗を補正する、請求項１または２に記載の電池電力算出装置。
  4. 前記抵抗算出部は、前記電池セルの現在温度での抵抗と前記電池セルの臨界温度での抵抗との比に応じて算出された補正係数に基づいて前記電池セルの抵抗を補正する、請求項３に記載の電池電力算出装置。
  5. 前記抵抗算出部は、前記電池セルのＳＯＣに応じた抵抗変化を考慮して前記電池セルの抵抗を補正する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電池電力算出装置。
  6. 前記抵抗算出部は、前記電池セルのＳＯＣに応じた抵抗の比で算出された補正係数に基づいて前記電池セルの抵抗を補正する、請求項５に記載の電池電力算出装置。
  7. 前記臨界温度は、事前に決定された値であるか、または前記電池セルを含むシステムの運転モードに応じてリアルタイムで算出された値である、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池電力算出装置。
  8. 前記電力算出部は、前記電池セルの現在温度から前記臨界温度に達するまでの総熱量と前記電池セルの充放電時に発生する発熱量および冷却熱量を考慮して前記最適電流値を算出する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電池電力算出装置。
  9. 前記時間設定部は、ユーザの入力または外部システムからの入力を受信して前記目標時間を設定する、請求項１から８のいずれか一項に記載の電池電力算出装置。
  10. 電池セルを使用する目標時間を設定するステップと、
    前記電池セルの温度を測定するステップと、
    前記電池セルの抵抗を算出するステップと、
    前記電池セルの温度および抵抗に基づいて、前記目標時間の間に前記電池セルの臨界温度を超過することなく使用できる最適電流値を算出するステップと、を含む、電池電力算出方法。
  11. 前記電池セルの温度に応じた抵抗変化を考慮して前記電池セルの抵抗を補正するステップをさらに含む、請求項１０に記載の電池電力算出方法。
  12. 前記電池セルのＳＯＣに応じた抵抗変化を考慮して前記電池セルの抵抗を補正するステップをさらに含む、請求項１０または１１に記載の電池電力算出方法。
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