JP6238325B2 - ハイブリッド二次電池の電圧推定装置及びその方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2013年10月14日出願の韓国特許出願第10−2013−0122272号及び2014年10月13日出願の韓国特許出願第10−2014−0137724号に基づく優先権を主張するものであり、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
二次電池としては、鉛‐酸電池、ニッケル‐カドミウム電池、ニッケル‐亜鉛電池、ニッケル‐鉄電池、銀酸化物電池、ニッケル金属水素化物(hydride)電池、亜鉛‐マンガン酸化物電池、亜鉛‐臭化物電池、金属‐空気電池、リチウム二次電池などが知られている。
そのうち、リチウム二次電池は、他の二次電池に比べてエネルギー密度及び電池電圧が高く、保存寿命が長いという点で商業的に多大な関心を集めている。
しかしながら、あらゆる面で優れた性能を有する正極材と負極材を開発することは容易ではないため、相異なる種類の正極材と負極材を含む二次電池を並列に接続することでそれぞれの二次電池が有する短所を補おうとする試みが最近行われている。
以下、相異なる種類の二次電池を並列接続させた形態の二次電池をハイブリッド二次電池と称する。
なお、ハイブリッド二次電池の電圧プロファイルに変曲点が存在すれば、変曲点の付近では充電状態に比べて電圧の変化量が相対的に少ない。すなわち、充電状態がかなり変わっても電圧は殆ど変化しない。ところで、センサーで測定した電圧には、センサーの誤差や動的に変化する分極電圧などによって誤差が生じる。したがって、変曲点の付近で測定電圧をそのまま用いてハイブリッド二次電池を制御する場合は、その正確度を保障し難い。通常の電池制御システムでは、変曲点の付近で測定電圧が少し変わっただけでも電池の電気化学的状態が相当変化したと推定するためである。
したがって、ハイブリッド二次電池に対しては、電圧を直接測定せず、測定可能な他のパラメータを用いて電圧を間接的に推定できる方法が求められている。
後者の場合、前記第1二次電池及び前記第2二次電池は、正極板、負極板、及び正極板と負極板との間に介在する分離膜を含む単位セルから構成される。そして、前記第1二次電池及び前記第2二次電池は、正極板及び/または負極板に電気化学的特性の異なる活物質のコーティング層を含むことができる。
別の態様によれば、前記第1二次電池及び前記第2二次電池は、それぞれ直列及び/または並列に接続された複数の単位セルまたは複数の電池モジュールを含むことができる。
望ましくは、前記第1開放電圧要素によって形成される第1開放電圧は、前記第1二次電池の第1充電状態と第1開放電圧との間の予め定義された相関関係から決定することができる。
同様に、前記第2開放電圧要素によって形成される第2開放電圧は、前記第2二次電池の第2充電状態と第2開放電圧との間の予め定義された相関関係から決定することができる。
一態様によれば、前記予め定義された相関関係は、充電状態毎に対応する開放電圧をマッピングできるルックアップテーブルであり得る。
前記ルックアップテーブルは、第1及び第2二次電池に対して充電状態毎に測定した開放電圧データを用いて得られる。前記開放電圧データは実験を通じて得られる。
別の態様によれば、前記予め定義された相関関係は、充電状態及び開放電圧をそれぞれ入力変数及び出力変数として含んでいるルックアップ関数であり得る。
前記ルックアップ関数は、第1及び第2二次電池に対して充電状態毎に測定した開放電圧プロファイルを構成する座標データを数値解析(numerical analysis)して得られる。
ここで、IR電圧は、二次電池が充電または放電するとき二次電池の内部抵抗によって生ずる電圧を意味する。
IR電圧のため、二次電池が充電される間は二次電池の電圧が開放電圧より高く、二次電池が放電する間はその逆である。
別の態様によれば、前記第1及び/または第2インピーダンス要素は、抵抗とキャパシタとが並列接続されたRC回路、及びそれに直列に接続された抵抗を含むことができる。
さらに別の態様によれば、前記第1及び/または第2インピーダンス要素は、抵抗とキャパシタとが並列接続された複数のRC回路を含み、前記複数のRC回路は直列及び/または並列に接続され得る。
望ましくは、前記第1開放電圧成分と前記第1インピーダンス要素とは直列に接続され得る。同様に、前記第2開放電圧成分と前記第2インピーダンス要素とは直列に接続され得る。
同様に、前記制御ユニットは、前記第2インピーダンス要素に含まれた回路要素の接続関係及び電気的特性値から誘導された第2インピーダンス電圧算式を使用して、前記第2インピーダンス要素によって形成される第2インピーダンス電圧を決定することができる。
ここで、各回路要素の電気的特性値は、該当回路要素の種類によって決定されるが、抵抗値、キャパシタンス値、またはインダクタンス値のうちいずれか1つであり得る。
望ましくは、前記制御ユニットは、前記回路モデルから誘導される第1電流分配方程式及び第2電流分配方程式を用いて、前記第1電流及び前記第2電流をそれぞれ決定することができる。
望ましくは、前記第1電流方程式は、入力変数として、前記第1及び第2開放電圧、前記第1及び第2インピーダンス電圧、並びに前記動作電流を含むことができる。同様に、前記第2電流方程式は、入力変数として、前記第1及び第2開放電圧、前記第1及び第2インピーダンス電圧、並びに前記動作電流を含むことができる。
同様に、前記第2インピーダンス要素が直列抵抗を含むとき、前記第2インピーダンス電圧は、前記直列抵抗を除いた他の回路要素によって形成された電圧によって決定することができる。
望ましくは、前記制御ユニットは、前記第1電流を時間毎に積算して第1充電状態を時間更新することができる。同様に、前記制御ユニットは、前記第2電流を時間毎に積算して前記第2充電状態を時間更新することができる。
前記電池管理システムは、本発明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、機能的観点から、本発明で説明する少なくとも1つの機能を果たすシステムであれば如何なるものでも前記電池管理システムの範疇に含まれ得る。
一態様によれば、前記ハイブリッド二次電池の電圧推定方法は、相異なる電気化学的特性を有して相互に並列に接続された第1二次電池及び第2二次電池を含むハイブリッド二次電池の電圧を推定する方法であって、ハイブリッド二次電池の動作電流を測定する段階と、前記回路モデルから誘導された第1及び第2電流分配方程式から前記第1回路ユニット及び前記第2回路ユニットにそれぞれ流れる第1電流及び第2電流を決定する段階と、前記第1電流及び前記第2電流を積算して前記第1二次電池の第1充電状態及び前記第2二次電池の第2充電状態を時間更新する段階と、前記第1充電状態及び前記第2充電状態にそれぞれ対応する第1開放電圧及び第2開放電圧を決定する段階と、前記第1回路ユニットに含まれた第1インピーダンス要素によって形成される第1インピーダンス電圧を前記第1電流を用いて時間更新し、前記第2回路ユニットに含まれた第2インピーダンス要素によって形成される第2インピーダンス電圧を前記第2電流を用いて時間更新する段階と、決定された前記第1及び第2開放電圧、時間更新された前記第1及び第2インピーダンス電圧、並びに前記動作電流を用いてハイブリッド二次電池の電圧を推定する段階とを含む。
本発明の別の態様によれば、変曲点が含まれた電圧プロファイルを有するハイブリッド二次電池の電圧を、特に変曲点付近の充電状態区間でも正確に推定することができる。
本発明のさらに別の態様によれば、ハイブリッド二次電池の電圧を高い信頼性で推定できるため、二次電池の使用目的に合わせて最適化した組合せのハイブリッド二次電池を提供することができる。
本発明のさらに別の態様によれば、電気自動車や電力貯蔵装置のように新たな応用分野で求められる多様な仕様に対応できる二次電池を提供することができる。
図示されたように、前記電圧推定装置100は、センサーユニット120及び制御ユニット130を含み、ハイブリッド二次電池110に電気的に接続されてハイブリッド二次電池110の電圧を推定する。
前記電気化学的特性は、電池の容量、電池の使用電圧帯域、充電状態による電池の最大/最小充電率または最大/最小放電率、低率放電特性、高率放電特性、温度毎の最大/最小充電率または最大/最小放電率、充電または放電プロファイル、充電状態の変化に従う抵抗プロファイル、充電状態の変化に従う開放電圧プロファイル、及び電圧に対する電池の容量特性を示したdQ/dV分布のうち選択された少なくとも1つを意味する。
望ましくは、前記第1及び第2二次電池は、リチウムイオンによって電気化学的反応が起きるリチウム二次電池であり得る。このような場合、前記第1及び第2二次電池は、正極材の種類、負極材の種類、及び電解質の種類のうち少なくとも1つが異なり得る。
また、前記第1二次電池と前記第2二次電池は、単位セル、複数の単位セルを含むモジュール、複数のモジュールを含むパックなどのように多数の電池要素からなるアセンブリも含む概念で理解せねばならない。
一例として、前記第1及び第2二次電池は、軟性のパウチ包装材内に個別的に包装された相異なる種類のリチウム二次電池であり得る。または、前記第1及び第2二次電池は、1つのパウチ包装材内に一緒に包装された相異なる種類のリチウム二次電池であり得る。
前記第1単位セルと前記第2単位セルは、少なくとも、正極板、負極板、及び正極板と負極板との間に介在する分離膜を含む。前記第1単位セルと前記第2単位セルとは電気化学的特性が相異なるため、前記第1単位セルと前記第2単位セルの正極板及び/または負極板は、相異なる活物質コーティング層を含むことができる。
さらに別の態様によれば、前記第1二次電池は、個別的に包装された第1電気化学的特性を有する複数の二次電池を直列及び/または並列に接続した二次電池モジュールを含むことができる。同様に、前記第2二次電池は、個別的に包装された第2電気化学的特性を有する複数の二次電池を直列及び/または並列に接続した二次電池モジュールを含むことができる。
前記電気駆動装置は、非制限的な例として、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)、または電気自転車(E−bike)のような電気駆動移動装置;携帯電話、スマートフォン、またはスマートパッドのような持ち運び可能な装置;ラップトップパソコンのようなモバイルコンピューター;カムコーダまたはデジタルカメラのような手持ち式の映像撮影装置;電力グリッドや無停電電源装置で使用される大容量の電力貯蔵装置(ESS)などであり得る。
前記負荷は、非制限的な例として、モーターのような回転動力装置、インバーターのような電力変換装置などが挙げられるが、本発明が負荷の種類によって限定されることはない。
選択的に、前記センサーユニット120は、前記制御ユニット130の統制の下、ハイブリッド二次電池110の電圧を測定し、前記測定された電圧を制御ユニット130に出力することができる。このような電圧測定は回路モデルで用いられる一部変数の初期条件を設定するためのものであって、詳しくは後述する。
前記電圧測定部と前記電流測定部は、1つのセンサーユニット120内に含まれて良く、物理的に互いに分離されても良い。このような場合、前記センサーユニット120は、互いに分離されている電圧測定部と電流測定部を含む概念として理解せねばならない。
望ましい実施形態として、前記回路モデルは、ハイブリッド二次電池110の電圧変化をシミュレートするため、直列及び/または並列に接続された少なくとも1つの回路ユニットを含むことができる。
図4を参照すれば、前記回路モデル200は、ハイブリッド二次電池110の電圧変化をモデリングするため、並列に接続された第1回路ユニット210及び第2回路ユニット220を含む。
前記第1回路ユニット210は、前記第1二次電池の電圧変化をシミュレートするためのものであって、直列に接続された第1開放電圧要素210a、及び選択的に第1インピーダンス要素210bを含む。
同様に、前記第2回路ユニット220は、前記第2二次電池の電圧変化をシミュレートするためのものであって、直列に接続された第2開放電圧要素220a、及び選択的に第2インピーダンス要素220bを含む。
望ましくは、前記第1開放電圧OCVc1(zc1)は、前記第1充電状態zc1とそれに対応する前記第1二次電池の開放電圧との間の予め定義された相関関係から決定することができる。
同様に、前記第2開放電圧OCVc2(zc2)は、前記第2充電状態zc2とそれに対応する前記第2二次電池の開放電圧との間の予め定義された相関関係から決定することができる。
一実施形態として、前記予め定義された相関関係は、充電状態毎に対応する開放電圧をマッピングできるルックアップテーブルであり得る。このようなルックアップテーブルは、第1及び第2二次電池に対して充電状態毎に測定した開放電圧データを活用して得られる。ここで、前記開放電圧データは実験を通じて得られる。
別の実施形態として、前記予め定義された相関関係は、充電状態と開放電圧をそれぞれ入力変数と出力変数として含んでいるルックアップ関数であり得る。このようなルックアップ関数は、第1及び第2二次電池に対して充電状態毎に測定した開放電圧プロファイルに含まれた座標データを数値解析して得られる。
ここで、IR電圧は、二次電池が充電または放電するとき二次電池の内部抵抗によって生じる電圧を意味する。
IR電圧のため、二次電池が充電される間は二次電池の電圧が開放電圧より高く、二次電池が放電する間はその逆である。
具体的な実施形態において、前記第1インピーダンス要素210bは抵抗とキャパシタとが並列に接続された少なくとも1つのRC回路RCn,c1と、それに直列に接続された抵抗R0,c1とを含むことができる。ここで、前記nはn番目のRC回路を示すインデックスである。
同様に、前記第2インピーダンス要素220bは、抵抗とキャパシタとが並列に接続された少なくとも1つのRC回路RCm,c2と、それに直列に接続された抵抗R0,c2とを含むことができる。ここで、前記mはm番目のRC回路を示すインデックスである。
前記直列抵抗R0,c1、R0,c2は、前記第1二次電池及び前記第2二次電池が動作するとき生じるIR電圧をシミュレートするための回路要素に該当する。前記直列抵抗R0,c1、R0,c2の電気的特性値はIR電圧特性によって変化し得る。また、前記直列抵抗R0,c1、R0,c2の数は必要に応じて2つ以上になり得る。もし、前記第1二次電池及び前記第2二次電池のIR電圧が無視できる程小さければ、前記直列抵抗R0,c1、R0,c2は省略できる。
望ましくは、前記第1インピーダンス要素210b及び前記第2インピーダンス要素220bが直列抵抗を含む場合、前記第1インピーダンス電圧Vi,c1及び前記第2インピーダンス電圧Vi,c2を決定するとき、前記直列抵抗によって形成された電圧を考慮しなくても良い。
前記第1インピーダンス要素210b及び/または前記第2インピーダンス要素220bが少なくとも1つのRC回路を含むとき、それぞれのRC回路によって形成される電圧は下記の数式(1)のような離散時間方程式によって決定することができる。下記離散時間方程式は、当業界で周知されているため、具体的な誘導過程は省略する。
一方、前記動作電流Iは、前記第1回路ユニット210に流れる第1電流Ic1と前記第2回路ユニット220に流れる第2電流Ic2との和と等しい。したがって、前記動作電流I、前記第1電流Ic1及び前記第2電流Ic2の関係は、下記の数式(2)のような離散時間方程式で表すことができる。
前記制御ユニット130は、前記回路モデル200から誘導される第1電流分配方程式と第2電流分配方程式を用いて前記第1電流Ic1[k]及び前記第2電流Ic2[k]をそれぞれ決定することができる。
前記第1電流分配方程式と前記第2電流分配方程式を離散時間方程式の形態で誘導する過程は次のようである。
まず、時間インデックスkにおいて、前記第1電流と前記第2電流は下記の数式(3)及び(4)のように表すことができる。
数式(3)及び(4)を数式(2)に代入して、ハイブリッド二次電池の電圧V[k]に対して整理すれば、下記の数式(5)のような電圧方程式が得られる。
また、数式(6)と(7)は、第1二次電池の充電状態zc1[k]と第2二次電池の充電状態zc2[k]を下記の数式(8)と(9)を用いてアンペアカウンティング法によって時間更新するとき使用することができる。
数式(6)及び(7)において、
一実施形態において、前記制御ユニット130は、下記の数式(10)のように、初期条件を設定できるが、本発明がこれによって限定されることはない。
まず、段階S10において、前記制御ユニット130は、センサーユニット120を用いてハイブリッド二次電池110を通じて流れる動作電流の方向と大きさをモニタリングし、二次電池の動作(充電または放電)が開始したか否かを判断する。
前記制御ユニット130は、二次電池110の動作が開始したと判断すれば、段階S20で時間インデックスkを0に初期化する。
前記制御ユニット130は、V[0]及びI[0]を測定及び保存した後、段階S40において、回路モデルから誘導された数式を用いてハイブリッド二次電池の電圧を推定するため、下記のように初期条件を設定する。
その後、前記制御ユニット130は、段階S90において、時間更新された入力変数と測定更新された動作電流を電圧方程式に該当する数式(5)に代入し、下記のようにハイブリッド二次電池の電圧を推定する。
数式(5)を用いた電圧推定が完了すれば、段階S100において、前記制御ユニット130は、入力変数に対する時間更新周期に該当するΔtが経過したか否かを判断する。
前記制御ユニット130は、二次電池の充電または放電が続いていると判断すれば、プロセスを段階S50に移行することで、第1電流及び第2電流の時間更新段階からハイブリッド二次電池の電圧推定段階までの過程を再度繰り返す。
このような再帰的アルゴリズムは、二次電池の充電または放電が続いている間、入力変数の時間更新週期(Δt)が経過する度に繰り返される。
ここで、十分な時間とは、ハイブリッド二次電池の電圧が開放電圧に該当する電圧レベルに安定化するまでに要する時間を意味する。
前記制御ユニット130は、充電または放電が終了した後、十分な時間が経過したと判断すれば、回路モデルを用いたハイブリッド二次電池の電圧推定プロセスを終了する。
代案的に、前記制御ユニット130は、前記推定されたハイブリッド二次電池の電圧を二次電池の制御を担当する制御ユニットに伝送することができる。例えば、ハイブリッド二次電池が電気自動車やハイブリッド自動車に搭載された場合、前記制御ユニット130は、前記推定されたハイブリッド二次電池の電圧を自動車の中央制御装置に伝送することができる。
また、前記制御ユニット130の多様な制御ロジックは少なくとも1つが組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジックはコンピューター可読のコード体系に作成されてコンピューター可読の記録媒体に書き込まれ得る。前記記録媒体は、コンピューターに含まれたプロセッサによってアクセス可能なものであれば、その種類に特に制限がない。一例として、前記記録媒体は、ROM、RAM、レジスタ、CD−ROM、磁気テープ、ハードディスク、フロッピー(登録商標)ディスク、及び光データ記録装置を含む群から選択された少なくとも1つを含む。また、前記コード体系は、キャリア信号に変調されて特定時点に通信キャリアに含まれ得、ネットワークで接続されたコンピューターに分散して保存されて実行され得る。また、本発明が属する技術分野のプログラマーは、前記組み合わせられた制御ロジックを具現するための機能的なプログラム、コード、及びコードセグメントを容易に推論することができる。
まず、Li[NixMnyCoz]O2及び炭素材をそれぞれ正極及び負極に含んでいる30Ah容量のパウチ型第1リチウム二次電池と、LiFePO4及び炭素材をそれぞれ正極及び負極に含んでいる5Ah容量のパウチ型第2リチウム二次電池とを製作した。
その後、第1リチウム二次電池と第2リチウム二次電池とを並列に接続してハイブリッド二次電池を製作し、充放電テスタの恒温チャンバにローディングした後、ハイブリッド二次電池の温度を25℃に維持しながら、開放電圧が3.7Vになるまで放電し、十分な時間の休止期を置いた。その後、200Aの高率放電条件で数十秒間短く放電するパルス放電実験を行った。
図6を参照すれば、ハイブリッド二次電池がパルス放電する間、推定された電圧の波形がパルス放電で観察される電圧波形と実質的に同じであることが確認できる。また、パルス放電が終了した直後に推定された電圧の変化パターンもハイブリッド二次電池の実際電圧が見せる変化パターンと実質的に同じく開放電圧に向かって収束することが確認できる。また、実験例で製作したハイブリッド二次電池の場合、実際の電圧変化を観察すればパルス放電の終了直後に変曲点が生じるが、推定された電圧のプロファイルでも変曲点が現れることが確認できる。このような実験結果から、本発明による回路モデルがハイブリッド二次電池の電圧を高い信頼性でシミュレートでき、特に電圧変化プロファイルで変曲点が現れる場合にも有効にハイブリッド二次電池の電圧を高い信頼性でシミュレートできることが分かる。
110 ハイブリッド二次電池
120 センサーユニット
130 制御ユニット
140 負荷
150 表示ユニット
160 記憶ユニット
Claims (15)
- 相異なる電気化学的特性を有して相互に並列に接続された第1二次電池及び第2二次電池を含むハイブリッド二次電池の電圧を推定する装置であって、
ハイブリッド二次電池の動作電流を測定するセンサーユニットと、
前記動作電流及び電圧方程式を用いて前記ハイブリッド二次電池の電圧を推定する制御ユニットと
を含み、
前記電圧方程式は、第1開放電圧要素及び選択的に第1インピーダンス要素によって前記第1二次電池の電圧変化をシミュレートする第1回路ユニットと、第2開放電圧要素及び選択的に第2インピーダンス要素によって前記第2二次電池の電圧変化をシミュレートする、前記第1回路ユニットに並列に接続された第2回路ユニットとを含む回路モデルから誘導され、
前記制御ユニットは、
前記回路モデルから、前記第1回路ユニット及び前記第2回路ユニットにそれぞれ流れる第1電流及び第2電流を決定し、
前記第1電流及び前記第2電流をそれぞれ積算して前記第1二次電池の第1充電状態及び前記第2二次電池の第2充電状態を時間更新し、
時間更新された前記第1充電状態及び前記第2充電状態、並びに前記第1電流及び前記第2電流を用いて、前記第1インピーダンス要素によって形成される第1インピーダンス電圧及び前記第2インピーダンス要素によって形成される第2インピーダンス電圧を時間更新し、
時間更新された前記第1充電状態及び前記第2充電状態に対応する前記第1二次電池の第1開放電圧及び前記第2二次電池の第2開放電圧を決定し、
決定された前記第1開放電圧及び前記第2開放電圧、時間更新された前記第1インピーダンス電圧及び前記第2インピーダンス電圧、並びに測定された前記動作電流を前記電圧方程式に代入して、前記ハイブリッド二次電池の電圧を推定する
ことを特徴とするハイブリッド二次電池の電圧推定装置。 - 前記第1二次電池及び前記第2二次電池は、独立的な電池として異なる包装材に包装されているものであるか、または、1つの包装材内に一緒に包装されているものであることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定装置。
- 前記第1二次電池及び前記第2二次電池のうち少なくとも1つは、複数の単位セルまたは複数の電池モジュールを含むことを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定装置。
- 前記制御ユニットは、
前記第1開放電圧要素によって形成される第1開放電圧を、前記第1二次電池の第1充電状態と前記第1開放電圧との間の予め定義された第1相関関係から決定し、
前記第2開放電圧要素によって形成される第2開放電圧を、前記第2二次電池の第2充電状態と前記第2開放電圧との間の予め定義された第2相関関係から決定することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定装置。 - 前記第1相関関係は、前記第1二次電池の充電状態の変化による開放電圧プロファイルから得たルックアップテーブルまたはルックアップ関数であり、
前記第2相関関係は、前記第2二次電池の充電状態の変化による開放電圧プロファイルから得たルックアップテーブルまたはルックアップ関数であることを特徴とする請求項4に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定装置。 - 前記第1インピーダンス要素及び前記第2インピーダンス要素は、少なくとも1つの抵抗、少なくとも1つのキャパシタ、少なくとも1つのインダクタ、またはこれらの組合せを含むことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定装置。
- 前記第1インピーダンス要素及び前記第2インピーダンス要素は、抵抗とキャパシタとが並列に接続された少なくとも1つのRC回路、及び前記RC回路に直列に接続された抵抗を含むことを特徴とする請求項6に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定装置。
- 前記第1開放電圧要素と前記第1インピーダンス要素とは、かつ前記第2開放電圧要素と前記第2インピーダンス要素とは、互いに直列に接続されることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定装置。
- 前記制御ユニットは、
前記第1インピーダンス要素に含まれた回路要素の接続関係及び電気的特性値から誘導された第1インピーダンス電圧計算式を使用して、前記第1インピーダンス要素によって形成される第1インピーダンス電圧を決定し、
前記第2インピーダンス要素に含まれた回路要素の接続関係及び電気的特性値から誘導された第2インピーダンス電圧計算式を使用して、前記第2インピーダンス要素によって形成される第2インピーダンス電圧を決定することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定装置。 - 相異なる電気化学的特性を有して相互に並列に接続された第1二次電池及び第2二次電池を含むハイブリッド二次電池の電圧を、第1開放電圧要素及び選択的に第1インピーダンス要素によって前記第1二次電池の電圧変化をシミュレートする第1回路ユニットと、第2開放電圧要素及び選択的に第2インピーダンス要素によって前記第2二次電池の電圧変化をシミュレートする、前記第1回路ユニットに並列に接続された第2回路ユニットとを含む回路モデルを用いて推定する方法であって、
ハイブリッド二次電池の動作電流を測定する段階と、
前記回路モデルから前記第1回路ユニット及び前記第2回路ユニットにそれぞれ流れる第1電流及び第2電流を決定する段階と、
決定された前記第1電流及び前記第2電流をそれぞれ積算して前記第1二次電池の第1充電状態及び前記第2二次電池の第2充電状態を時間更新する段階と、
時間更新された前記第1充電状態及び前記第2充電状態、並びに前記第1電流及び前記第2電流を用いて、前記第1インピーダンス要素によって形成される第1インピーダンス電圧及び前記第2インピーダンス要素によって形成される第2インピーダンス電圧を時間更新する段階と、
時間更新された前記第1充電状態及び前記第2充電状態に対応する前記第1二次電池の第1開放電圧及び前記第2二次電池の第2開放電圧を決定する段階と、
決定された前記第1開放電圧及び前記第2開放電圧、時間更新された前記第1インピーダンス電圧及び前記第2インピーダンス電圧、並びに測定された前記動作電流を、前記回路モデルから誘導された電圧方程式に代入して、前記ハイブリッド二次電池の電圧を推定する段階と
を含むことを特徴とするハイブリッド二次電池の電圧推定方法。 - 前記ハイブリッド二次電池の動作開始電圧を測定する段階と、
前記動作開始電圧に対応する前記第1二次電池の充電状態及び前記第2二次電池の充電状態を初期条件として決定する段階とをさらに含む
ことを特徴とする請求項10に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定方法。 - 前記第1インピーダンス電圧及び前記第2インピーダンス電圧に対する初期条件を決定する段階をさらに含む
ことを特徴とする請求項10に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定方法。 - 前記第1電流及び前記第2電流は、それぞれ、前記第1開放電圧及び前記第2開放電圧、前記第1インピーダンス電圧及び前記第2インピーダンス電圧、並びに前記動作電流を入力変数として含んでいる第1電流分配方程式及び第2電流分配方程式から決定される
ことを特徴とする請求項10に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定方法。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定装置を含む電気駆動装置。
- 請求項10乃至請求項13のいずれか一項に記載のハイブリッド二次電池の電圧推定方法をプログラム化して書き込んだコンピューター可読の記録媒体。
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