JP2023547133A - バッテリー管理装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置は、バッテリーの電圧と容量との対応関係を示すバッテリープロファイルに対する微分プロファイルを生成するように構成されたプロファイル生成部と、前記プロファイル生成部から受信した微分プロファイルにおいて基準ピーク及びターゲットピークを決定し、前記基準ピークの微分値と前記ターゲットピークの微分値とを比較した結果に基づいて前記バッテリーの状態を診断するように構成された制御部と、を含む。

Description

本出願は、２０２１年８月２日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１０１５５１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。
本発明は、バッテリー管理装置及び方法に関し、より詳しくは、非破壊的な方式でバッテリーの状態を診断することができるバッテリー管理装置及び方法に関する。
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、人工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。
バッテリーは充電及び放電が繰り返されるにつれて退化が進む。例えば、バッテリーの状態は退化度に応じてＢＯＬ（Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｆｅ）、ＭＯＬ（Ｍｉｄｄｌｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ）及びＥＯＬ（Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｆｅ）に分けられ、ＥＯＬ状態のバッテリーは不用処理される。
従来は、バッテリーの容量または内部抵抗の変化に基づいてバッテリーのＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）を推定するか、または、ＶＯＬＣＡＮＯ分析（微分プロファイル（Ｖ－ｄＱｄＶプロファイルまたはＱ－ｄＶｄＱプロファイル）を分析する方法）を通じてバッテリーの状態を診断した。
特に、バッテリーがＥＯＬ状態である場合、該当バッテリーは不用処理されることが望ましい。しかし、バッテリーの状態診断に誤差があるかまたはバッテリーの状態診断が速かに行われない場合は、ＥＯＬ状態のバッテリーが使用され続け、予期せぬ事故が発生するおそれがある。
本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたものであって、微分プロファイル解析を通じて非破壊的な方式でバッテリーの状態を診断することができるバッテリー管理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み合わ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管理装置は、バッテリーの電圧と容量との対応関係を示すバッテリープロファイルに対する微分プロファイルを生成するように構成されたプロファイル生成部と、前記プロファイル生成部から受信した微分プロファイルにおいて基準ピーク及びターゲットピークを決定し、前記基準ピークの微分値と前記ターゲットピークの微分値とを比較した結果に基づいて前記バッテリーの状態を診断するように構成された制御部と、を含む。
前記プロファイル生成部は、前記微分プロファイルとして、前記容量に対する微分電圧と前記容量との対応関係を示す微分電圧プロファイル及び前記電圧に対する微分容量と前記電圧との対応関係を示す微分容量プロファイルの少なくとも一つを生成するように構成され得る。
前記制御部は、前記プロファイル生成部から受信した微分プロファイルの種類を決定し、決定された微分プロファイルの種類に対応して予め設定された規則に従って、前記受信した微分プロファイルから前記基準ピーク及び前記ターゲットピークを決定するように構成され得る。
前記制御部は、前記プロファイル生成部から前記微分電圧プロファイルを受信した場合、前記微分電圧プロファイルを前記容量に応じて基準区間とターゲット区間とに区分し、前記基準区間において前記微分電圧が最も小さいピークを前記基準ピークとして決定し、前記ターゲット区間において前記微分電圧が最も小さいピークを前記ターゲットピークとして決定するように構成され得る。
前記制御部は、前記基準ピークの微分電圧値が前記ターゲットピークの微分電圧値未満である場合、前記バッテリーの状態を不用状態と診断するように構成され得る。
前記制御部は、前記基準ピークの微分電圧値が前記ターゲットピークの微分電圧値以上である場合、前記バッテリーの状態を可用状態と診断するように構成され得る。
前記制御部は、前記プロファイル生成部から前記微分容量プロファイルを受信した場合、前記微分容量プロファイルを前記電圧に応じて基準区間とターゲット区間とに区分し、前記基準区間において前記微分容量が最も大きいピークを前記基準ピークとして決定し、前記ターゲット区間において前記微分容量が最も大きいピークを前記ターゲットピークとして決定するように構成され得る。
前記制御部は、前記基準ピークの微分容量値が前記ターゲットピークの微分容量値を超過した場合、前記バッテリーの状態を不用状態と診断するように構成され得る。
前記制御部は、前記基準ピークの微分容量値が前記ターゲットピークの微分容量値以下である場合、前記バッテリーの状態を可用状態と診断するように構成され得る。
前記ターゲットピークは、一定量以上のニッケルを含むハイニッケル系バッテリーに対する微分プロファイルで現れるように構成され得る。
本発明の他の一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管理装置を含む。
本発明のさらに他の一態様によるバッテリー管理方法は、バッテリーの電圧と容量との対応関係を示すバッテリープロファイルを取得するバッテリープロファイル取得段階と、前記バッテリープロファイルに対する微分プロファイルを生成する微分プロファイル生成段階と、前記微分プロファイル生成段階で生成された微分プロファイルから基準ピーク及びターゲットピークを決定するピーク決定段階と、前記基準ピークの微分値と前記ターゲットピークの微分値とを比較した結果に基づいて前記バッテリーの状態を診断するバッテリー状態診断段階と、を含む。
本発明の一態様によれば、微分プロファイル解析を通じて非破壊的な方式でバッテリーの状態を診断することができる。特に、バッテリーの状態が不用状態であるか否かを具体的に診断することができる。
本発明の効果は上記の効果に制限されず、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管理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微分電圧プロファイルを概略的に示した図である。 本発明の一実施形態による微分容量プロファイルを概略的に示した図である。 本発明の他の一実施形態によるバッテリーパックの例示的な構成を概略的に示した図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるバッテリー管理方法を概略的に示した図である。
本明細書及び特許請求の範囲において使われた用語や単語は通常的及び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、本発明の最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、関連する公知の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の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。
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管理装置１００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管理装置１００は、プロファイル生成部１１０及び制御部１２０を含む。
プロファイル生成部１１０は、バッテリーの電圧と容量との対応関係を示すバッテリープロファイルに対する微分プロファイルを生成するように構成され得る。
ここで、バッテリーは、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したセルを意味する。一例として、リチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池をバッテリーとしてよい。また、バッテリーは、複数のセルが直列及び／または並列に接続されて備えられたバッテリーモジュールであってもよい。以下、説明の便宜上、バッテリーが一つの独立したセルを意味するとして説明する。
具体的には、プロファイル生成部１１０は、外部からバッテリープロファイルを直接受信するかまたは外部からバッテリーの電圧及び容量を周期的に受信し、バッテリープロファイルを直接生成し得る。
例えば、バッテリープロファイルは、バッテリーの容量（Ｑ）と電圧（Ｖ）との対応関係を示し得る。ここで、容量の単位は［ｍＡｈ］であり、電圧の単位は［Ｖ］であり得る。また、バッテリープロファイルは、Ｘを容量に設定し、Ｙを電圧に設定した場合、Ｘ－Ｙ二次元グラフで表され得る。
そして、プロファイル生成部１１０は、バッテリープロファイルの一次導関数に該当する微分プロファイルを生成し得る。例えば、プロファイル生成部１１０は、電圧（Ｖ）と微分容量（ｄＱ／ｄＶ）との対応関係を示す微分容量プロファイル及び／または容量（Ｑ）と微分電圧（ｄＶ／ｄＱ）との対応関係を示す微分電圧プロファイルを生成し得る。
制御部１２０は、プロファイル生成部１１０から受信した微分プロファイルにおいて基準ピーク及びターゲットピークを決定するように構成され得る。
具体的には、制御部１２０は、微分プロファイルの区間を互いに重ならない基準区間ＲＲとターゲット区間ＴＲとに区分し得る。そして、制御部１２０は、基準区間ＲＲから基準ピークを決定し、ターゲット区間ＴＲからターゲットピークを決定し得る。
制御部１２０は、基準ピークの微分値とターゲットピークの微分値とを比較した結果に基づいてバッテリーの状態を診断するように構成され得る。
例えば、制御部１２０は、基準ピークの微分値とターゲットピークの微分値との大小を比較し、比較結果に応じてバッテリーの状態を不用状態または可用状態と診断し得る。ここで、不用状態とは、バッテリーがＥＯＬ状態であって、使用が不可能な状態を意味し得る。可用状態とは、バッテリーがＢＯＬまたはＭＯＬ状態であって、使用可能な状態を意味し得る。
一般に、ＥＯＬ状態のバッテリーは、退化がかなり進んだバッテリーであって、ＳＯＨ７０％以下のバッテリーを意味し得る。このようなＥＯＬ状態のバッテリーは、正極容量及び／または可用リチウムが損失された状態であり、場合によっては負極の表面に金属リチウムが析出されるリチウムメッキ（Ｌｉ－ｐｌａｔｉｎｇ）が発生している可能性もある。したがって、ＥＯＬ状態のバッテリーを継続的に使用すると、内部短絡によって爆発及び／または火災などの予期せぬ事故が発生するおそれがある。
制御部１２０は、バッテリーに対する一つの微分プロファイルを考慮して、基準値になり得る基準ピークの微分値及び比較値になり得るターゲットピークの微分値をすべて決定することで、バッテリーの状態を診断することができる。
すなわち、バッテリー管理装置１００は、一律的に予め設定された特定の値と微分プロファイルから決定されたピークの微分値とを比較するものではなく、微分プロファイルから決定可能な二つのピークの微分値を比較してバッテリーの状態を決定する。したがって、バッテリー管理装置１００は、バッテリーの現在状態を最もよく反映可能な診断方式を採択することで、バッテリーの現在状態をより正確に診断することができる。
一方、バッテリー管理装置１００に備えられたプロファイル生成部１１０及び制御部１２０は、本発明で行われる多様な制御ロジックを実行するため、当業界に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、プロファイル生成部１１０及び制御部１２０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、プロファイル生成部１１０及び制御部１２０によって実行され得る。メモリは、プロファイル生成部１１０及び制御部１２０それぞれ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ファイル生成部１１０及び制御部１２０に接続され得る。
また、バッテリー管理装置１００は、記録部１３０をさらに含み得る。記録部１３０は、バッテリー管理装置１００の各構成要素が動作及び機能を行うのに必要なデータ、若しくは、プログラムまたは動作及び機能が行われる過程で生成されるデータなどを保存し得る。記録部１３０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（登録商標）メモリ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタなどが含まれ得る。また、記録部１３０は、制御部１２０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し得る。
望ましくは、ターゲットピークは、一定量以上のニッケルを含むハイニッケル系バッテリーに対する微分プロファイルで現れるように構成され得る。
一般に、ハイニッケル系バッテリーは、正極材に含まれたニッケルの含有量が８０％以上であるバッテリーを意味し得る。反対に、ローニッケル系バッテリーは、正極材に含まれたニッケルの含有量が８０％未満であるバッテリーを意味し得る。例えば、ニッケル（Ｎ）とコバルト（Ｃ）とマンガン（Ｍ）との比率が８：１：１または９：１／２：１／２であるＮＣＭバッテリーがハイニッケル系バッテリーであり得る。
そして、制御部１２０によって決定されるターゲットピークは、ハイニッケル系バッテリーで現れるピークであり得る。
一般に、バッテリーが充電される過程では相平衡が発生し得る。そして、相平衡が発生するとき、バッテリーの微分プロファイルのピークが現れ得る。例えば、４回の相平衡が発生した場合、順次にＥｃ（１）、Ｅｃ（２）、Ｅｃ（３）及びＥｃ（４）ピークが微分プロファイルに含まれ得る。そして、Ｅｃ（４）ピークに対応する第４相平衡が発生した場合は、バッテリーの正極材に含まれたニッケルの含有量が８０％以上であり得る。例えば、第２相平衡に対応するＥｃ（２）ピークが基準ピークに対応し、第４相平衡に対応するＥｃ（４）ピークがターゲットピークに対応し得る。
一方、正極材に含まれたニッケルの含有量が８０％未満であれば、第４相平衡が発生しない場合があり、第４相平衡が発生しても対応するターゲットピークが現れない場合がある。
したがって、本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００は、正極材に含まれたニッケルの含有量が８０％以上であるバッテリーを用いるため、微分プロファイルからターゲットピークを明確に決定可能である。したがって、バッテリー管理装置１００は、バッテリーの状態をより具体的に診断することができる。
プロファイル生成部１１０は、微分プロファイルとして、容量に対する微分電圧と容量との対応関係を示す微分電圧プロファイル及び電圧に対する微分容量と電圧との対応関係を示す微分容量プロファイルの少なくとも一つを生成するように構成され得る。
図２は、本発明の一実施形態による微分電圧プロファイルを概略的に示した図である。具体的には、図２は、第１バッテリーに対する第１微分電圧プロファイルＰＶ１及び第２バッテリーに対する第２微分電圧プロファイルＰＶ２を示した図である。
図２を参照すると、微分電圧プロファイルは、容量（Ｑ）に対する微分電圧（ｄＶ／ｄＱ）と容量（Ｑ）との対応関係を示す。ここで、微分電圧（ｄＶ／ｄＱ）は、容量（Ｑ）に対する電圧（Ｖ）の瞬間変化率として算出され得る。
図３は、本発明の一実施形態による微分容量プロファイルを概略的に示した図である。具体的には、図３は、第１バッテリーに対する第１微分容量プロファイルＰＱ１及び第２バッテリーに対する第２微分容量プロファイルＰＱ２を示した図である。
図３を参照すると、微分容量プロファイルは、電圧（Ｖ）に対する微分容量（ｄＱ／ｄＶ）と電圧（Ｖ）との対応関係を示す。ここで、微分容量（ｄＱ／ｄＶ）は、電圧（Ｖ）に対する容量（Ｑ）の瞬間変化率として算出され得る。
制御部１２０は、プロファイル生成部１１０から受信した微分プロファイルの種類を決定するように構成され得る。
例えば、制御部１２０は、プロファイル生成部１１０から微分プロファイルを受信するとき、微分プロファイルの種類についての情報を一緒に受信し得る。したがって、制御部１２０は、プロファイル生成部１１０によって生成された微分プロファイルの種類を微分容量プロファイルまたは微分電圧プロファイルと明確に区分することができる。
他の例として、プロファイル生成部１１０は、一種類の微分プロファイルを生成するように予め構成され得る。そして、プロファイル生成部１１０は、制御部１２０の要請がある場合、他の種類の微分プロファイルを生成するように構成され得る。したがって、制御部１２０は、プロファイル生成部１１０から受信した微分プロファイルの種類を明確に区分することができる。
制御部１２０は、決定された微分プロファイルの種類に対応して予め設定された規則に従って、受信した微分プロファイルから基準ピーク及びターゲットピークを決定するように構成され得る。
具体的には、制御部１２０は、微分容量プロファイルと微分電圧プロファイルとで、基準ピーク及びターゲットピークを異なる方式で決定し得る。微分容量プロファイルと微分電圧プロファイルとは、相異なる因子の対応関係を示す微分プロファイルであるため、制御部１２０は、微分プロファイルの種類に対応する規則に従って基準ピーク及びターゲットピークをそれぞれ決定することができる。
制御部１２０は、プロファイル生成部１１０から微分電圧プロファイルを受信した場合、微分電圧プロファイルを容量に応じて基準区間ＲＲとターゲット区間ＴＲとに区分するように構成され得る。例えば、制御部１２０は、微分電圧プロファイルの容量区間を二等分して、低容量区間を基準区間ＲＲとして、高容量区間をターゲット区間ＴＲとして区分し得る。
図２の実施形態において、微分電圧プロファイルの容量（Ｑ）は０ｍＡｈ～１ｍＡｈの範囲に正規化されたものである。制御部１２０は、微分電圧プロファイルの容量区間を二等分して、０ｍＡｈ～０．５ｍＡｈの低容量区間は基準区間ＲＲに設定し、０．５ｍＡｈ～１ｍＡｈの高容量区間はターゲット区間ＴＲに設定し得る。
そして、制御部１２０は、基準区間ＲＲで微分電圧が最も小さいピークを基準ピークとして決定し、ターゲット区間ＴＲで微分電圧が最も小さいピークをターゲットピークとして決定するように構成され得る。
例えば、図２の実施形態において、第１微分電圧プロファイルＰＶ１の基準区間ＲＲには第１基準ピークＲＰ１が含まれ、第１基準ピークＲＰ１の微分電圧値はｄＶ＿ＲＰ１であり得る。そして、第１微分電圧プロファイルＰＶ１のターゲット区間ＴＲには第１ターゲットピークＴＰ１が含まれ、第１ターゲットピークＴＰ１の微分電圧値はｄＶ＿ＴＰ１であり得る。第２微分電圧プロファイルＰＶ２の基準区間ＲＲには第２基準ピークＲＰ２が含まれ、第２基準ピークＲＰ２の微分電圧値はｄＶ＿ＲＰ２であり得る。そして、第２微分電圧プロファイルＰＶ２のターゲット区間ＴＲには第２ターゲットピークＴＰ２が含まれ、第２ターゲットピークＴＰ２の微分電圧値はｄＶ＿ＴＰ２であり得る。
制御部１２０は、基準ピークの微分電圧値がターゲットピークの微分電圧値未満である場合、バッテリーの状態を不用状態と診断することができる。反対に、制御部１２０は、基準ピークの微分電圧値がターゲットピークの微分電圧値以上である場合、バッテリーの状態を可用状態と診断することができる。
一般に、微分電圧プロファイルでは、バッテリーが退化するほどターゲットピークに対応する容量値は低容量側にシフトし、ターゲットピークに対応する微分電圧値は増加し得る。すなわち、図２の実施形態において、第１微分電圧プロファイルＰＶ１に対応する第１バッテリーよりも第２微分電圧プロファイルＰＶ２に対応する第２バッテリーがさらに退化したものであり得る。
図２の実施形態において、第１微分電圧プロファイルＰＶ１に含まれた第１基準ピークＲＰ１の微分電圧値（ｄＶ＿ＲＰ１）が第１ターゲットピークＴＰ１の微分電圧値（ｄＶ＿ＴＰ１）以上であるため、制御部１２０は、第１微分電圧プロファイルＰＶ１に対応する第１バッテリーの状態を可用状態と診断することができる。反対に、第２微分電圧プロファイルＰＶ２に含まれた第２基準ピークＲＰ２の微分電圧値（ｄＶ＿ＲＰ２）が第２ターゲットピークＴＰ２の微分電圧値（ｄＶ＿ＴＰ２）未満であるため、制御部１２０は、第２微分電圧プロファイルＰＶ２に対応する第２バッテリーの状態を可用状態と診断することができる。
望ましくは、制御部１２０は、不用状態と診断された第２バッテリーが使用されないように、第２バッテリーの充電及び放電を遮断するように構成され得る。例えば、制御部１２０は、第２バッテリーの正極端子及び／または負極端子に接続されたリレーをターンオフ状態に制御することで、第２バッテリーの充放電を遮断し得る。他の例として、制御部１２０は、第２バッテリーが不用状態であることを示すため、第２バッテリーについてのバッテリー情報においてバッテリーの状態を不用状態とラベル付けし得る。
制御部１２０は、プロファイル生成部１１０から微分容量プロファイルを受信した場合、微分容量プロファイルを電圧に応じて基準区間ＲＲとターゲット区間ＴＲとに区分するように構成され得る。例えば、制御部１２０は、微分容量プロファイルの電圧区間を二等分して、低電圧区間を基準区間ＲＲとして、高電圧区間をターゲット区間ＴＲとして区分し得る。
図３の実施形態において、微分容量プロファイルの電圧区間は３．２［Ｖ］～４．２［Ｖ］である。制御部１２０は、微分容量プロファイルの電圧区間を二等分して、３．２Ｖ～３．７Ｖの低電圧区間は基準区間ＲＲに設定し、３．７Ｖ～４．２Ｖの高電圧区間はターゲット区間ＴＲに設定し得る。
制御部１２０は、基準区間ＲＲで微分容量が最も大きいピークを基準ピークとして決定し、ターゲット区間ＴＲで微分容量が最も大きいピークをターゲットピークとして決定するように構成され得る。
例えば、図３の実施形態において、第１微分容量プロファイルＰＱ１の基準区間ＲＲには第３基準ピークＲＰ３が含まれ、第３基準ピークＲＰ３の微分容量値はｄＱ＿ＲＰ３であり得る。そして、第１微分容量プロファイルＰＱ１のターゲット区間ＴＲには第３ターゲットピークＴＰ３が含まれ、第３ターゲットピークＴＰ３の微分容量値はｄＱ＿ＴＰ３であり得る。第２微分容量プロファイルＰＱ２の基準区間ＲＲには第４基準ピークＲＰ４が含まれ、第４基準ピークＲＰ４の微分容量値はｄＱ＿ＲＰ４であり得る。そして、第２微分容量プロファイルＰＱ２のターゲット区間ＴＲには第４ターゲットピークＴＰ４が含まれ、第４ターゲットピークＴＰ４の微分容量値はｄＱ＿ＴＰ４であり得る。
制御部１２０は、基準ピークの微分容量値がターゲットピークの微分容量値を超えた場合、バッテリーの状態を不用状態と診断し、基準ピークの微分容量値がターゲットピークの微分容量値以下である場合、バッテリーの状態を可用状態と診断するように構成され得る。
一般に、微分容量プロファイルでは、バッテリーが退化するほどターゲットピークに対応する微分容量値が減少し得る。すなわち、図３の実施形態において、第１微分容量プロファイルＰＱ１に対応する第１バッテリーよりも第２微分容量プロファイルＰＱ２に対応する第２バッテリーがさらに退化したものであり得る。
図３の実施形態において、第１微分容量プロファイルＰＱ１に含まれた第３基準ピークＲＰ３の微分容量値（ｄＱ＿ＲＰ３）が第３ターゲットピークＴＰ３の微分容量値（ｄＱ＿ＴＰ３）以下であるため、制御部１２０は、第１微分電圧プロファイルＰＶ１に対応する第１バッテリーの状態を可用状態と診断することができる。反対に、第２微分電圧プロファイルＰＶ２に含まれた第４基準ピークＲＰ４の微分容量値（ｄＱ＿ＲＰ４）が第４ターゲットピークＴＰ４の微分容量値（ｄＱ＿ＴＰ４）を超えるため、制御部１２０は、第２微分電圧プロファイルＰＶ２に対応する第２バッテリーの状態を可用状態と診断することができる。
望ましくは、制御部１２０は、不用状態と診断された第２バッテリーが使用されないように、第２バッテリーの充電及び放電を遮断するように構成され得る。例えば、制御部１２０は、第２バッテリーの正極端子及び／または負極端子に接続されたリレーをターンオフ状態に制御することで、第２バッテリーの充放電を遮断し得る。他の例として、制御部１２０は、第２バッテリーが不用状態であることを示すため、第２バッテリーについてのバッテリー情報においてバッテリーの状態を不用状態とラベル付けし得る。
本発明によるバッテリー管理装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、バッテリー管理システム）に適用され得る。すなわち、本発明によるＢＭＳは、上述したバッテリー管理装置１００を含み得る。このような構成において、バッテリー管理装置１００の各構成要素の少なくとも一部は、従来のＢＭＳに含まれた構成の機能を補完または追加することで具現され得る。例えば、バッテリー管理装置１００のプロファイル生成部１１０、制御部１２０及び記録部１３０は、ＢＭＳの構成要素として具現され得る。
また、本発明によるバッテリー管理装置１００は、バッテリーパックに備えられ得る。すなわち、本発明によるバッテリーパックは、上述したバッテリー管理装置１００及び一つ以上のバッテリーセルを含み得る。また、バッテリーパックは、電装品（リレー、ヒューズなど）及びケースなどをさらに含み得る。
図４は、本発明の他の一実施形態によるバッテリーパックの例示的構成を概略的に示した図である。
バッテリーＢの正極端子はバッテリーパック１０の正極端子Ｐ＋に接続され、バッテリーＢの負極端子はバッテリーパック１０の負極端子Ｐ－に接続され得る。
測定部２００は、第１センシングラインＳＬ１、第２センシングラインＳＬ２、及び第３センシングラインＳＬ３に接続され得る。具体的には、測定部２００は、第１センシングラインＳＬ１を通じてバッテリーＢの正極端子に接続され、第２センシングラインＳＬ２を通じてバッテリーＢの負極端子に接続され得る。測定部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のそれぞれで測定された電圧に基づいて、バッテリーＢの電圧を測定し得る。
また、測定部２００は、第３センシングラインＳＬ３を通じて電流測定ユニットＡに接続され得る。例えば、電流測定ユニットＡは、バッテリーＢの充電電流及び放電電流を測定可能な電流計またはシャント抵抗器であり得る。測定部２００は、第３センシングラインＳＬ３を通じてバッテリーＢの充電電流を測定して充電量を算出し得る。また、測定部２００は、第３センシングラインＳＬ３を通じてバッテリーＢの放電電流を測定して放電量を算出し得る。
充放電装置２０は、一端がバッテリーパック１０の正極端子Ｐ＋に接続され、他端がバッテリーパック１０の負極端子Ｐ－に接続され得る。したがって、バッテリーＢの正極端子とバッテリーパック１０の正極端子Ｐ＋と充放電装置２０とバッテリーパック１０の負極端子Ｐ－とバッテリーＢの負極端子とは電気的に接続され得る。
例えば、バッテリー管理装置１００は、再使用バッテリーの状態を診断する再使用バッテリー用状態診断装置にも適用され得る。
近年、環境に優しいエネルギーに対する関心が高まりなりながら、バッテリーの使用量が増加している。バッテリーは使用するほど退化する限界があるため、バッテリーの状態によって再使用可否が決定され得る。例えば、自動車で使用されたバッテリーは、エネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に再度使用され得る。
一般に、ＭＯＬ状態のバッテリーは２次使用先、３次使用先などで再使用可能であるが、ＥＯＬ状態のバッテリーは再使用が不可能である。したがって、バッテリー管理装置１００は、再使用可否の判断のため、収去されたバッテリーの状態を診断することで、収去されたバッテリーの再使用可否を決定し得る。
例えば、バッテリー管理装置１００は、収去されたバッテリーの微分プロファイルにおいて基準ピークの微分値とターゲットピークの微分値とを比較することで、収去されたバッテリーの状態が不用状態であるかそれとも可用状態であるかを診断可能である。
図５は、本発明のさらに他の一実施形態によるバッテリー管理方法を概略的に示した図である。
望ましくは、バッテリー管理方法の各段階はバッテリー管理装置１００によって実行される。以下では、上述した説明と重なる内容は省略するかまたは簡単に説明する。
微分プロファイル生成段階Ｓ１００は、バッテリーの電圧と容量との対応関係を示すバッテリープロファイルに対する微分プロファイルを生成する段階であって、プロファイル生成部１１０によって実行される。
例えば、プロファイル生成部１１０は、容量に対する微分電圧と容量との対応関係を示す微分電圧プロファイル及び電圧に対する微分容量と電圧との対応関係を示す微分容量プロファイルの少なくとも一つを生成するように構成され得る。
ピーク決定段階Ｓ２００は、微分プロファイル生成段階Ｓ１００で生成された微分プロファイルから基準ピーク及びターゲットピークを決定する段階であって、制御部１２０によって実行される。
例えば、制御部１２０は、プロファイル生成部１１０から微分電圧プロファイルを受信した場合、微分電圧プロファイルの容量区間を基準区間ＲＲとターゲット区間ＴＲとに区分し、基準区間ＲＲで基準ピークを決定し、ターゲット区間ＴＲでターゲットピークを決定し得る。
他の例として、制御部１２０は、プロファイル生成部１１０から微分容量プロファイルを受信した場合、微分容量プロファイルの電圧区間を基準区間ＲＲとターゲット区間ＴＲとに区分し、基準区間ＲＲで基準ピークを決定し、ターゲット区間ＴＲでターゲットピークを決定し得る。
バッテリー状態診断段階Ｓ３００は、基準ピークの微分値とターゲットピークの微分値とを比較した結果に基づいてバッテリーの状態を診断する段階であって、制御部１２０によって実行される。
例えば、プロファイル生成部１１０から微分電圧プロファイルを受信した場合、制御部１２０は、基準ピークの微分電圧値がターゲットピークの微分電圧値未満であると、バッテリーの状態を不用状態と診断し得る。反対に、基準ピークの微分電圧値がターゲットピークの微分電圧値以上であると、制御部１２０は、バッテリーの状態を可用状態と診断し得る。
他の例として、プロファイル生成部１１０から微分容量プロファイルを受信した場合、制御部１２０は、基準ピークの微分容量値がターゲットピークの微分容量値を超えると、バッテリーの状態を不用状態と診断し、基準ピークの微分容量値がターゲットピークの微分容量値以下であると、バッテリーの状態を可用状態と診断し得る。
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。
１０：バッテリーパック
２０：充放電装置
１００：バッテリー管理装置
１１０：プロファイル生成部
１２０：制御部
１３０：記録部
２００：測定部

Claims (10)

  1. バッテリーの電圧と容量との対応関係を示すバッテリープロファイルに対する微分プロファイルを生成するプロファイル生成部と、
    前記プロファイル生成部から受信した微分プロファイルにおいて基準ピーク及びターゲットピークを決定し、前記基準ピークの微分値と前記ターゲットピークの微分値とを比較した結果に基づいて前記バッテリーの状態を診断する制御部と、を含む、バッテリー管理装置。
  2. 前記プロファイル生成部は、
    前記微分プロファイルとして、前記容量に対する微分電圧と前記容量との対応関係を示す微分電圧プロファイル及び前記電圧に対する微分容量と前記電圧との対応関係を示す微分容量プロファイルの少なくとも一つを生成する、請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  3. 前記制御部は、
    前記プロファイル生成部から受信した微分プロファイルの種類を決定し、
    決定された微分プロファイルの種類に対応して予め設定された規則に従って、前記受信した微分プロファイルから前記基準ピーク及び前記ターゲットピークを決定する、請求項２に記載のバッテリー管理装置。
  4. 前記制御部は、
    前記プロファイル生成部から前記微分電圧プロファイルを受信した場合、前記微分電圧プロファイルを前記容量に応じて基準区間とターゲット区間とに区分し、
    前記基準区間において前記微分電圧が最も小さいピークを前記基準ピークとして決定し、
    前記ターゲット区間において前記微分電圧が最も小さいピークを前記ターゲットピークとして決定する、請求項３に記載のバッテリー管理装置。
  5. 前記制御部は、
    前記基準ピークの微分電圧値が前記ターゲットピークの微分電圧値未満である場合、前記バッテリーの状態を不用状態と診断し、
    前記基準ピークの微分電圧値が前記ターゲットピークの微分電圧値以上である場合、前記バッテリーの状態を可用状態と診断する、請求項４に記載のバッテリー管理装置。
  6. 前記制御部は、
    前記プロファイル生成部から前記微分容量プロファイルを受信した場合、前記微分容量プロファイルを前記電圧に応じて基準区間とターゲット区間とに区分し、
    前記基準区間において前記微分容量が最も大きいピークを前記基準ピークとして決定し、
    前記ターゲット区間において前記微分容量が最も大きいピークを前記ターゲットピークとして決定する、請求項３に記載のバッテリー管理装置。
  7. 前記制御部は、
    前記基準ピークの微分容量値が前記ターゲットピークの微分容量値を超過した場合、前記バッテリーの状態を不用状態と診断し、
    前記基準ピークの微分容量値が前記ターゲットピークの微分容量値以下である場合、前記バッテリーの状態を可用状態と診断する、請求項６に記載のバッテリー管理装置。
  8. 前記ターゲットピークは、
    一定量以上のニッケルを含むハイニッケル系バッテリーに対する微分プロファイルで現れる、請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置を含む、バッテリーパック。
  10. バッテリーの電圧と容量との対応関係を示すバッテリープロファイルに対する微分プロファイルを生成する微分プロファイル生成段階と、
    前記微分プロファイル生成段階で生成された微分プロファイルから基準ピーク及びターゲットピークを決定するピーク決定段階と、
    前記基準ピークの微分値と前記ターゲットピークの微分値とを比較した結果に基づいて前記バッテリーの状態を診断するバッテリー状態診断段階と、を含む、バッテリー管理方法。
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