JP6777510B2 - バッテリ制御方法、バッテリ制御装置、及びバッテリパック - Google Patents

Description

下の実施形態は、バッテリの制御に関する。

バッテリを構成する複数のセルに充放電が繰り返し実行される場合、複数のセルの各々の化学的な違い又は経年劣化の違いなどが発生する可能性があり、化学的な違い又は経年劣化の違いなどによって複数のセル間には、電圧偏差又は容量偏差が発生する可能性がある。そのため、特定のセルが過充電されたり過放電したりすることがある。その結果、バッテリの容量が減少してバッテリが劣化し、バッテリの寿命が縮まることがある。

バッテリ制御方法を開示する。

本発明の一実施形態に係るバッテリ制御方法は、複数のバッテリの各々の第１状態差情報と複数の第１状態差情報に基づいて演算される第２状態差情報との間の比率を決定するステップと、前記各々の比率に基づいて前記複数のバッテリの各々に対応するコンバータの出力値を定義するステップとを含む。

前記第２状態差情報に基づいて前記複数のバッテリの状態情報のアンバランスの程度に対応するゲインを決定するステップをさらに含んでもよい。

前記ゲインを決定するステップは、前記第２状態差情報が属する範囲を確認するステップと、前記確認された範囲に基づいて前記ゲインを決定するステップとを含んでもよい。

前記コンバータの各々の出力値を定義するステップは、前記各々の比率、前記ゲイン、及び複数のコンバータの平均出力物理量を用いて前記コンバータの各々の出力値を定義するステップを含んでもよい。

前記コンバータの各々の出力値を前記複数のバッテリの各々に対応するサブコントローラに送信するステップをさらに含んでもよい。

前記出力値の各々に対応する電力又は電流が負荷に供給された場合、前記複数のバッテリの状態情報をアップデートするステップをさらに含んでもよい。

前記複数のバッテリの各々の物理量に基づいて前記複数のバッテリの各々の状態情報を決定し、前記複数のバッテリの各々の状態情報に基づいて平均状態情報を演算するステップと、前記複数のバッテリの各々の状態情報と前記平均状態情報との間の差を示す前記第１状態差情報を演算するステップと、前記第１状態差情報の絶対値を合わせて前記第２状態差情報を演算するステップとをさらに含んでもよい。

前記コンバータの個数に基づいて複数のコンバータが出力可能な物理量を確認するステップと、前記平均状態情報及び前記物理量に基づいて前記複数のコンバータの出力物理量を設定するステップとをさらに含んでもよい。

本発明の一実施形態に係るバッテリ制御装置は、複数のバッテリと通信するインターフェースと、前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報と複数の第１状態差情報に基づいて演算される第２状態差情報との間の比率を決定し、前記各々の比率に基づいて前記複数のバッテリの各々に対応するコンバータの出力値を定義するプロセッサとを含む。

前記プロセッサは、前記第２状態差情報に基づいて前記複数のバッテリの状態情報のアンバランスの程度に対応するゲイン（ｇａｉｎ）を決定してもよい。

前記プロセッサは、前記第２状態差情報が属する範囲を確認して、前記確認された範囲に基づいて前記ゲインを決定してもよい。

前記プロセッサは、前記各々の比率、前記ゲイン、及び複数のコンバータの平均出力物理量を用いて前記コンバータの各々の出力値を定義してもよい。

前記インターフェースは、前記コンバータの各々の出力値を前記複数のバッテリの各々に対応するサブコントローラに送信してもよい。

前記プロセッサは、前記出力値の各々に対応する電力又は電流が負荷に供給された場合、前記複数のバッテリの状態情報をアップデートしてもよい。

前記プロセッサは、前記複数のバッテリの各々の物理量に基づいて前記複数のバッテリの各々の状態情報を決定し、前記複数のバッテリの各々の状態情報に基づいて平均状態情報を演算し、前記複数のバッテリの各々の状態情報と前記平均状態情報との間の差を示す前記第１状態差情報を演算し、前記第１状態差情報の絶対値を合わせて前記第２状態差情報を演算してもよい。

前記プロセッサは、前記コンバータの個数に基づいて複数のコンバータが出力可能な物理量を確認して、前記平均状態情報及び前記物理量に基づいて前記複数のコンバータの出力物理量を設定してもよい。

本発明の一実施形態に係るバッテリパックは、複数のバッテリと、前記複数のバッテリの各々に対応するコンバータと、前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報と複数の第１状態差情報に基づいて演算される第２状態差情報との間の比率を決定し、前記比率に基づいて前記コンバータの各々の出力値を定義するメインコントローラとを含む。

前記メインコントローラは、前記第２状態差情報に基づいて前記複数のバッテリの状態情報のアンバランスの程度に対応するゲイン（ｇａｉｎ）を決定してもよい。

前記メインコントローラは、前記各々の比率、前記ゲイン、及び複数のコンバータの平均出力物理量を用いて前記コンバータの各々の出力値を定義してもよい。

前記メインコントローラは、前記コンバータの各々の出力値を前記複数のバッテリの各々に対応するサブコントローラに送信し、前記サブコントローラの各々は、前記出力値に対応する電力又は電流が負荷に供給されるように前記コンバータを制御してもよい。

本発明によると、バッテリ制御方法を提供することができる。

複数のバッテリのアンバランスを説明するための図である。 複数のバッテリのアンバランスを説明するための図である。 複数のバッテリのアンバランスを説明するための図である。 一実施形態に係るバッテリ制御方法を説明するためのフローチャートである。 一実施形態に係るバッテリ制御方法を説明するためのフローチャートである。 一実施形態に係るバッテリ制御装置の動作を説明するための図である。 一実施形態に係る電力供給を説明するための図である。 一実施形態に係るバッテリ制御装置を説明するためのブロック図である。 一実施形態に係るバッテリパックを説明するための図である。 一実施形態に係るバッテリ状態情報を提供するためのユーザインターフェースを説明するための図である。

以下、添付する図面を参照しながら実施形態を詳細に説明する。

以下で説明する実施形態は実施形態に対して限定しようとするものではなく、これに対する全ての変更、均等物ないし代替物を権利範囲に含むものとして理解しなければならない。

実施形態で用いる用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いるものであって、実施形態を限定しようとする意図はない。単数の表現は文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。

異なる定義がされない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含む。ここで用いる全ての用語は、実施形態が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈するべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。

また、図面を参照して説明する際に、図面符号に関係なく同一の構成要素には同一の参照符号を付与し、それに対する重複説明は省略することにする。本実施形態の説明において関連する公知技術に対する具体的な説明が実施形態の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

図１Ａ〜１Ｃは、複数のバッテリのアンバランスを説明するための図である。

図１Ａを参照すると、複数のバッテリの状態情報は、アンバランス又は不均等である。バッテリは、バッテリセル又はバッテリモジュールを含んでもよい。バッテリの状態情報は、例えば、充電状態（ＳＯＣ、Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、容量（Ｃａｐａｃｉｔｙ）、及び／又は寿命状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ、ＳＯＨ）のうち少なくとも１つを含んでもよい。複数のバッテリの各々の位置により、複数のバッテリの各々の温度はそれぞれ異なり得る。そのため、複数のバッテリの状態情報がアンバランス又は不均等になることがある。図１Ａに示した例において、バッテリ１及び２のＳＯＣは、バッテリ３から５のＳＯＣより高い。

複数のバッテリの状態情報がアンバランスな状態で複数のバッテリが放電すると、一部のバッテリは過放電する。図１Ｂに示した例のように、バッテリ３及び５は過放電する。この場合、バッテリ３及び５は劣化し得る。

複数のバッテリの状態情報がアンバランスな状態で複数のバッテリが充電される場合、一部のバッテリはフル充電されて、一部のバッテリはフル充電されない可能性がある。図１Ｃに示した例のように、バッテリ２及び５は、フル充電され、バッテリ１、３、及び４は、フル充電されない。一部のバッテリがフル充電されないことで、複数のバッテリのエネルギー利用率が低下し得る。

複数のバッテリの状態情報がアンバランスな状態で複数のバッテリの充放電サイクルが繰り返される場合、寿命の劣化が早く進み得るため、エネルギー利用率が減少する。

図２〜図３は、一実施形態に係るバッテリ制御方法を説明するためのフローチャートである。

一実施形態に係るバッテリ制御方法は、バッテリ制御装置によって実行してもよい。

図２を参照すると、バッテリ制御装置は、複数のＤＣＨ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｃｈａｒｇｅ Ｈａｎｄｌｅｒ）の出力可能な物理量を確認する（Ｓ２１０）。ここで、ＤＣＨは、ＤＣ／ＤＣコンバータを含んでもよい。バッテリ制御装置は、ＤＣＨの個数を確認することができ、確認されたＤＣＨの個数により複数のＤＣＨの出力可能な物理量を確認することができる。例えば、バッテリ制御装置は、ＤＣＨが１０個あることを確認することができ、１０個のＤＣＨが１０Ｗを出力する可能性があることを確認することができる。物理量は、例えば、電力及び／又は電流のうちのいずれか１つを含んでもよい。

バッテリ制御装置は、複数のバッテリの状態情報を決定する（Ｓ２２０）。バッテリ制御装置は、複数のバッテリの各々に対応するサブコントローラから複数のバッテリの各々の物理量を受信する。複数のバッテリの各々の物理量は、例えば、電圧、電流、温度、及び／又はインピーダンスのうちのいずれか１つを含んでもよい。バッテリ制御装置は、複数のバッテリの各々の物理量に基づいて複数のバッテリの各々の状態情報を決定する。また、バッテリ制御装置は、複数のバッテリの各々のＳＯＣ及びＳＯＨをかけた値を複数のバッテリの各々の状態情報に決定する。例えば、バッテリ制御装置は、第１バッテリのＳＯＣ及びＳＯＨをかけた値を第１バッテリの状態情報に決定してもよい。同様に、バッテリ制御装置は、第２バッテリのＳＯＣ及びＳＯＨをかけた値を第２バッテリの状態情報に決定してもよい。

以下、一例としてバッテリの状態情報は、ＳＯＣである場合を説明する。しかし、後述する説明によって、バッテリの状態情報がＳＯＣに制限されることはない。状態情報がＳＯＣ及びＳＯＨをかけた値又は容量である場合にも後述する説明が適用され得る。

バッテリ制御装置は、複数のバッテリの平均状態情報を演算する（Ｓ２３０）。バッテリ制御装置は、複数のバッテリの各々のＳＯＣを用いて下の式（１）のようにＳＯＣ_{Ａｖｅｒａｇｅ}を演算する。

ＳＯＣ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＝（ＳＯＣ_１＋ＳＯＣ_２＋…＋ＳＯＣ_Ｎ）／Ｎ （１）

式（１）において、Ｎは、複数のバッテリの個数を示す。

バッテリ制御装置は、複数のＤＣＨの出力物理量を設定する（Ｓ２４０）。設定された出力物理量は、個別ＤＣＨが出力する物理量の合計である。個別ＤＣＨが出力する物理量は、ステップＳ２５０のプロセスを介して定義される。バッテリ制御装置は、複数のＤＣＨの出力可能な物理量及び平均状態情報に基づいて出力物理量（Ｐ_ＤＣＨ又はＩ_ＤＣＨ）を設定する。バッテリ制御装置は、平均状態情報に基づいて、ステップＳ２１０で確認された出力可能な物理量を出力物理量に設定する。例えば、出力可能な物理量が１０Ｗと確認され、平均状態情報が予め決定した基準以上である場合、Ｐ_ＤＣＨは、１０Ｗと設定する。予め決定した基準は、例えば、複数のバッテリの最大ＳＯＣの半分であってもよい。また、出力可能な電流をＩ_ＤＣＨと設定してもよい。

バッテリ制御装置は、複数のＤＣＨの各々の出力値を定義するプロセスを開始する（Ｓ２５０）。プロセスを介して個別ＤＣＨが出力する物理量が定義される。以下、図３を参照しながら複数のＤＣＨの各々の出力値を定義するプロセスについて説明する。

図３を参照すると、バッテリ制御装置は、複数のバッテリの各々の第１状態差情報を演算する（Ｓ３１０）。第１状態差情報は、複数のバッテリの各々の状態情報と平均状態情報との間の差を示す。複数のバッテリの各々の第１状態差情報は、下の式（２）で示すことができる。

ΔＳＯＣ_ｎ＝ＳＯＣ_ｎ−ＳＯＣ_{Ａｖｅｒａｇｅ} （２）

バッテリ制御装置は、複数の第１状態差情報に基づいて第２状態差情報を演算する（Ｓ３２０）。第２状態差情報は、複数の第１状態差情報の各々の絶対値の合計を示す。第２状態差情報は、下の式（３）で示すことができる。

Σ｜ΔＳＯＣ_ｎ｜＝｜ΔＳＯＣ_１｜＋｜ΔＳＯＣ_２｜＋…＋｜ΔＳＯＣ_Ｎ｜ （３）

複数のバッテリの状態情報がアンバランスであるほど｜ΔＳＯＣ_ｎ｜は大きく、複数のバッテリの状態情報がバランス状態に近いほど｜ΔＳＯＣ_ｎ｜は小さい。そのため、第２状態差情報は、複数のバッテリのバランス状態を判断する基準になり得る。

バッテリ制御装置は、複数のＤＣＨの平均出力物理量を決定する。平均出力物理量は、複数のＤＣＨが低電圧負荷に供給する物理量の平均値を示す。例えば、バッテリ制御装置は、下の式（４）により平均出力物理量を決定する。

Ｐ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＝Ｐ_ＤＣＨ／Ｎ又はＩ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＝Ｉ_ＤＣＨ／Ｎ
Ｐ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＝Ｐ_ＬＤＣ／Ｎ又はＩ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＝Ｉ_ＬＤＣ／Ｎ （４）

バッテリ制御装置は、設定された出力物理量（Ｐ_ＤＣＨ又はＩ_ＤＣＨ）の平均値を平均出力物理量に決定する。また、バッテリ制御装置は、低電圧負荷の必要電力（Ｐ_ＬＤＣ）又は必要電流（Ｉ_ＬＤＣ）に関する情報を取得でき、Ｐ_ＬＤＣ又はＩ_ＬＤＣの平均値を平均出力物理量に決定する。

バッテリ制御装置は、第２状態差情報が予め決定した基準を満たすかを確認する（Ｓ３３０）。バッテリ制御装置は、第２状態差情報が予め決定した基準を満たす場合、及び満たさない場合、各々に対応する方式によって複数のＤＣＨの各々の出力値を定義する。第２状態差情報が０であるか、０に実質的に近い場合、予め決定した基準を満たすことができ、第２状態差情報が０より大きいか０に実質的に近い値より大きい場合、予め決定した基準を満たさない可能性がある。予め決定した基準を満たすか否かに対する説明は、一実施形態に係る例示的な事項に過ぎず、予め決定した基準を満たすか否かに対する説明は、上述した事項に限定されない。以下、第２状態差情報が予め決定した基準を満たす場合に対応する出力値の定義方式を説明する。

第２状態差情報が予め決定した基準を満たす場合、バッテリ制御装置は、複数のＤＣＨの各々の出力値を平均出力物理量で定義してもよい。例えば、Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿ｎ}＝Ｐ_{Ａｖｅｒａｇｅ}又はＩ_{Ｔａｒｇｅｔ＿ｎ}＝Ｉ_{Ａｖｅｒａｇｅ}である。ここで、Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿ｎ}又はＩ_{Ｔａｒｇｅｔ＿ｎ}は、複数のＤＣＨの各々の出力値を示す。

第２状態差情報が予め決定した基準を満たす場合、複数のバッテリ部の状態情報のバランスが保たれることを意味するため、複数のＤＣＨの各々の出力値は、それぞれ異なるように定義されないことがある。以下、第２状態差情報が予め決定した基準を満たさない場合に対応する出力値の定義方式を説明する。

第２状態差情報が予め決定した基準を満たさない場合、バッテリ制御装置は、第２状態差情報に基づいてゲイン（α）を決定する（Ｓ３４０）。バッテリ制御装置は、第２状態差情報が属する範囲を確認し、確認された範囲に基づいてゲインを決定する。例えば、バッテリ制御装置は、第２状態差情報が下の式（５）の範囲のうちのどこに属するのかを確認することができる。

０＜Σ｜ΔＳＯＣ_ｎ｜≦１
１＜Σ｜ΔＳＯＣ_ｎ｜＜１０
１０≦Σ｜ΔＳＯＣ_ｎ｜ （５）

各々の範囲に対応するゲインを予め設定してもよい。第１の範囲に対応するゲインは０．５であってもよく、第２の範囲に対応するゲインは１と５の間の任意の定数であってもよく、第３の範囲に対応するゲインは６から１０の間の任意の定数であってもよい。第２状態差情報が最初の範囲に属する場合、バッテリ制御装置は、ゲインを０．５と決定してもよく、第２状態差情報が第２の範囲に属する場合、バッテリ制御装置は、ゲインを３と決定してもよいし、第２状態差情報が第３の範囲に属する場合、バッテリ制御装置は、ゲインを６と決定してもよい。

複数のバッテリの状態情報がアンバランスの場合、ゲインは、相対的に大きく決定してもよく、複数のバッテリの状態情報がバランス状態に近い場合、ゲインは、相対的に小さく決定してもよいため、ゲインは、複数のバッテリの各々の状態情報がどれだけアンバランスであるかを示すアンバランスの程度に対応し得る。

上述したゲイン及び範囲は、例示的な事項に過ぎず、ゲイン及び範囲は、上述した事項に限定されない。

バッテリ制御装置は、複数の第１状態差情報と第２状態差情報との間の比率を決定する。より具体的には、バッテリ制御装置は、複数の第１状態差情報の各々が第２状態差情報で占める比率を決定する（Ｓ３５０）。バッテリ制御装置は、下の式（６）によって比率を決定することができる。

ε_ｎ＝ΔＳＯＣ_ｎ／（Σ｜ΔＳＯＣ_ｎ｜） （６）

ＳＯＣ_ｎがＳＯＣ_{Ａｖｅｒａｇｅ}より大きい場合、ΔＳＯＣ_ｎは、正数であり、ε_ｎもまた正数である。ＳＯＣ_ｎがＳＯＣ_{Ａｖｅｒａｇｅ}より小さい場合、ΔＳＯＣ_ｎは、負数であり、ε_ｎもまた負数である。ε_ｎは、正数又は負数になり得る。ε_ｎが正数である場合、バッテリがより多くの電力又は電流を負荷に供給することを意味することができ、ε_ｎが負数である場合、バッテリがより少ない電力又は電流を負荷に供給することを意味することができる。

バッテリ制御装置は、各々の比率に基づいて複数のＤＣＨの各々の出力値を定義する（Ｓ３６０）。一実施形態において、バッテリ制御装置は、ゲイン、各々の比率、及び複数のＤＣＨの平均出力物理量を用いて複数のＤＣＨの各々の出力値を定義することができる。例えば、バッテリ制御装置は、式（７）によって複数のＤＣＨの各々の出力値を定義することができる。

Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿ｎ}＝Ｐ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＋α＊Ｐ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＊ε_ｎ又はＩ_{Ｔａｒｇｅｔ＿ｎ}＝Ｉ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＋α＊Ｉ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＊ε_ｎ （７）

バッテリ制御装置は、平均出力物理量を特定値だけ加算又は減産して複数のＤＣＨの各々の出力値を定義する（Ｓ３７０）。ここで、特定値は、比率及びゲインが適用された値であり、上の式（７）において、α＊Ｐ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＊ε_ｎ又はα＊Ｉ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＊ε_ｎを示すことができる。ここまで、第２状態差情報が予め決定した基準を満たさない場合に対応する出力値の定義方式に対する説明である。

バッテリ制御装置は、複数のＤＣＨの各々の出力値を複数のバッテリの各々に対応するサブコントローラに送信する（Ｓ３８０）。サブコントローラの各々は、出力値に基づいてＤＣＨを制御する。そのため、出力値に対応する電力又は電流が低電圧負荷に供給される。

複数のバッテリの状態情報がアンバランスの場合、複数のバッテリの各々は、互いに異なる値を有する電力又は電流を低電圧負荷に出力する。特に、電力が多く貯蔵されたバッテリは、より多くの電力又は電流を低電圧負荷に供給し、電力が少なく貯蔵されたバッテリは、より少ない電力又は電流を低電圧負荷に供給する。そのため、複数のバッテリの状態情報がバランス状態に近づくか、又はバランスを保持することができる。また、複数のバッテリの充放電サイクルが増加するに従ってエネルギー利用率が大きく減少せずに、複数のバッテリの劣化速度が増加しないことがある。

出力値の各々に対応する電力又は電流が低電圧負荷に供給された場合、バッテリ制御装置は、複数のバッテリの状態情報をアップデートする（Ｓ３９０）。サブコントローラは、ＤＣＨが出力した物理量に関する情報をバッテリ制御装置に送信する。バッテリ制御装置は、複数のＤＣＨの各々が出力した物理量に関する情報を取得し、取得した情報に基づいて複数のバッテリの状態情報をアップデートする。

バッテリ制御装置は、予め決定した時間の間ステップＳ３１０〜ステップＳ３９０を繰り返す。予め決定した時間が経過した場合、バッテリ制御装置は、図２に示したステップＳ２１０から開始する。

図４は、一実施形態に係るバッテリ制御装置の動作を説明するための図である。図４の上に示した複数のバッテリ４１０を参照すると、複数のバッテリ４１０の状態情報は、アンバランスである。ここで、バッテリ１のＳｏＣは７、バッテリ２のＳｏＣは８、バッテリ３のＳｏＣは５、バッテリ４のＳｏＣは６、及びバッテリ５のＳｏＣは５とする。一実施形態に係るバッテリ制御装置は、複数のバッテリの各々に対応するＤＣＨの出力値を異なるように定義する。

より具体的には、バッテリ制御装置は、ＳＯＣ_{Ａｖｅｒａｇｅ}を演算する。図４の例において、ＳＯＣ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＝（７＋８＋５＋６＋５）／５＝６．２である。また、バッテリ制御装置は、複数のバッテリの出力物理量を設定する。ここで、出力物理量Ｐ_ＤＣＨを１０Ｗと仮定すると、平均出力物理量Ｐ_{Ａｖｅｒａｇｅ}＝２である。

バッテリ制御装置は、ΔＳＯＣ_ｎを演算する。図４の例において、ΔＳＯＣ_１＝０．８、ΔＳＯＣ_２＝１．８、ΔＳＯＣ_３＝−１．２、ΔＳＯＣ_４＝−０．２及びΔＳＯＣ_５＝−１．２である。バッテリ制御装置は、Σ｜ΔＳＯＣ_ｎ｜を演算する。図４の例において、Σ｜ΔＳＯＣ_ｎ｜＝５．２である。

バッテリ制御装置は、Σ｜ΔＳＯＣ_ｎ｜に基づいてゲインを決定する。上の式（５）を参照するとき、演算されたΣ｜ΔＳＯＣ_ｎ｜は１より大きいため、バッテリ制御装置は、ゲインを３と決定することができる。

バッテリ制御装置は、ΔＳＯＣ_ｎがΣ｜ΔＳＯＣ_ｎ｜の間の比率を決定することができる。図４の例において、バッテリ制御装置は、ε_１＝０．８／５．２、ε_２＝１．８／５．２、ε_３＝−１．２／５．２、ε_４＝−０．２／５．２、及びε_５＝−１．２／５．２と決定することができる。

バッテリ制御装置は、複数のバッテリの各々に対応するＤＣＨの出力値を定義する。図４の例において、バッテリ制御装置は、
Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿１}＝２＋３＊２＊０．８／５．２≒３Ｗ、
Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿２}＝２＋３＊２＊１．８／５．２≒４Ｗ、
Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿３}＝２＋３＊２＊（−１．２／５．２）≒０．６Ｗ、
Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿４}＝２＋３＊２＊（−０．２／５．２）≒１．８Ｗ、及び
Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿５}＝２＋３＊２＊（−１．２／５．２）≒０．６Ｗと定義することができる。

ここで、Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿１}及びＰ_{Ｔａｒｇｅｔ＿２}は、Ｐ_{Ａｖｅｒａｇｅ}より大きく、Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿３}〜Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿５}は、Ｐ_{Ａｖｅｒａｇｅ}より小さい。バッテリ制御装置は、Ｐ_{Ａｖｅｒａｇｅ}を調整してバッテリ１及び２の各々に対応するＤＣＨの出力値を定義するが、比率に基づいてＰ_{Ａｖｅｒａｇｅ}より大きく定義してもよい。また、バッテリ制御装置は、Ｐ_{Ａｖｅｒａｇｅ}を調整してバッテリ３〜５の各々に対応するＤＣＨの出力値を定義するが、比率に基づいてＰ_{Ａｖｅｒａｇｅ}より小さく定義してもよい。

下の表１は、バッテリ制御装置がＰ_{Ｔａｒｇｅｔ＿１}〜Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿５}を定義するのに必要な情報の一例を示す。

Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿１}からＰ_{Ｔａｒｇｅｔ＿５}の合計は１０Ｗであり、Ｐ_ＤＣＨは１０Ｗである。Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿１}からＰ_{Ｔａｒｇｅｔ＿５}がそれぞれ異なるように定義されたとしても、Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿１}からＰ_{Ｔａｒｇｅｔ＿５}の合計はＰ_ＤＣＨと同一である。Ｐ_ＤＣＨ＝ΣＰ_{Ｔａｒｇｅｔ＿ｎ}である。バッテリ制御装置は、複数のＤＣＨの各々の出力値をそれぞれ異なるように複数のＤＣＨの各々の出力値の合計を一定に保つことができる。そのため、複数のＤＣＨから一定の電力又は電流が低電圧負荷に供給され得る。

バッテリ制御装置は、Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿１}からＰ_{Ｔａｒｇｅｔ＿５}の各々を複数のバッテリの各々に対応するサブコントローラに送信する。Ｐ_{Ｔａｒｇｅｔ＿１}からＰ_{Ｔａｒｇｅｔ＿５}の各々に対応する電力が低電圧負荷に供給される。バッテリ１及び２がより多くの電力を低電圧負荷に供給し、バッテリ３から５は、より少ない電力を低電圧負荷に供給し、バッテリ１から５の状態情報は、バランス状態に近づくことができる。

図４の下に示した複数のバッテリ４２０を参照すると、複数のバッテリ４２０の状態情報は、バランスが保たれている。一実施形態に係るバッテリ制御装置は、複数のバッテリの状態情報及び／又は電荷が互いに均等になるように動作する。また、外部及び内部影響によって複数のバッテリの状態情報及び／又は電荷が不均等な場合、バッテリ制御装置は、上述したようにＤＣＨの出力値をそれぞれ異なるように定義して複数のバッテリの状態情報及び／又は電荷を均等にする。そのため、複数のバッテリのエネルギー利用率が増加することができ、複数のバッテリを効果的に用いることができる。

図５は、一実施形態に係る電力供給を説明するための図である。図５を参照すると、時間に係る低電圧負荷（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｏａｄ）の必要電力Ｐ_ＬＤＣ５１０と複数のＤＣＨの各々の出力値の合計５２０が示されている。Ｐ_ＬＤＣ５１０は時間に応じて変化し、合計５２０は上述したように一定である。

低電圧負荷は、例えば、前記移動体の温度制御システム又は姿勢制御システムなど低電圧１２Ｖで動作することのできるシステムを含んでもよい。

複数のＤＣＨは、Ｐ_ＬＤＣ５１０を満たすように電力を出力する。ここで、電力は、上述したＰ_{Ｔａｒｇｅｔ＿ｎ}の合計を示す。低電圧負荷のＰ_ＬＤＣ５１０が合計５２０を超過する場合、補助電力貯蔵部（例えば、１２Ｖ_ＤＣ補助バッテリ）が複数のＤＣＨと共に低電圧負荷に電力を供給する。低電圧負荷のＰ_ＬＤＣ５１０が合計５２０未満の場合、余分の電力は補助電力貯蔵部を充電する。

図６は、一実施形態に係るバッテリ制御装置を説明するためのブロック図である。図６を参照すると、一実施形態に係るバッテリ制御装置６００は、インターフェース６１０及びプロセッサ６２０を含む。

インターフェース６１０は、複数のバッテリと通信する。より具体的には、インターフェース６１０は、複数のバッテリの各々に対応するサブコントローラと通信する。例えば、インターフェース６１０は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）方式、単線方式、又は、複線方式によってサブコントローラと通信してもよい。上述した通信方式は、例示的な事項に過ぎず、通信方式は、上述した説明によって制限されない。

プロセッサ６２０は、複数のバッテリの各々の第１状態差情報と第２状態差情報との間の比率を決定する。

プロセッサ６２０は、各々の比率に基づいて複数のバッテリの各々に対応するコンバータの出力値を定義する。コンバータは、上述したＤＣＨに対応してもよい。

図１〜図５によって記述された事項は、図６によって記述された事項に適用することができるため、詳細な説明は省略する。

図７は、一実施形態に係るバッテリパックを説明するための図である。図７を参照すると、一実施形態に係るバッテリパックは、メインコントローラ７１０及び複数のバッテリ７２０，７３０，７４０を含む。メインコントローラ７１０は、上述したバッテリ制御装置に対応することができる。

メインコントローラ７１０は、マスタバッテリ管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＭＳ）７１１及びＳＯＣ／ＳＯＨプロセッサ７１２を含む。ＳＯＣ／ＳＯＨプロセッサ７１２は、複数のバッテリ７２０，７３０，７４０の状態情報を決定する。マスタＢＭＳ７１１は、上述したバッテリ制御装置の動作を行うが、ＳＯＣ／ＳＯＨプロセッサ７１２の動作を除く動作を行ってもよい。例えば、マスタＢＭＳ７１１は、複数のＤＣＨ７２１，７３１，７４１の各々の出力値を定義して複数のサブコントローラ７２２，７３２，７４２に送信する。

一実施形態によれば、マスタＢＭＳ７１１ではない複数のサブコントローラ７２２，７３２，７４２の各々が比率を決定し、複数のＤＣＨ７２１，７３１，７４１の各々の出力値を定義してもよい。この場合、マスタＢＭＳ７１１は、ゲインを決定し、決定されたゲインを複数のサブコントローラ７２２，７３２，７４２の各々に送信する。

ＳＯＣ／ＳＯＨプロセッサ７１２とマスタＢＭＳ７１１は、物理的に区別される装置であってもよい。また、実施によって、ＳＯＣ／ＳＯＨプロセッサ７１２とマスタＢＭＳ７１１は、１つの物理的装置内に論理的に区分されてもよい。

複数のバッテリ７２０，７３０，７４０の各々は、サブコントローラ及びＤＣＨを含んでもよい。複数のサブコントローラ７２２，７３２，７４２の各々は、複数のバッテリ７２０，７３０，７４０の各々の電圧、電流、温度、及び／又はインピーダンスを管理してもよい。

複数のバッテリ７２０，７３０，７４０は、直列に接続されてもよい。複数のバッテリ７２０，７３０，７４０は、ＯＵＴ端子を介して直列に接続されることができ、ライン７５０を介して複数のバッテリ７２０，７３０，７４０の各々に貯蔵された電力を高電圧負荷に供給することができる。ここで、高電圧負荷で電力を供給するライン７５０は、低電圧負荷及び／又は補助電力貯蔵部で電力を供給するラインと区分してもよい。複数のバッテリ７２０，７３０，７４０の各々は、貯蔵された電力を変換せずに、高電圧負荷で電力を供給してもよい。

複数のＤＣＨ７２１，７３１，７４１は、並列に接続されてもよい。そのため、Ｐ_{ｔａｒｇｅｔ＿１}からＰ_{ｔａｒｇｅｔ＿ｎ}の合計が低電圧負荷及び／又は補助電力貯蔵部に供給され得る。

複数のＤＣＨ７２１，７３１，７４１の各々は、複数のバッテリ７２０，７３０，７４０の各々に含まれた１つ以上のバッテリセルに貯蔵された電力を高電圧から低電圧に変換（例えば、ステップダウン）することができ、変換された電力を低電圧負荷及び／又は補助電力貯蔵部に供給することができる。

図８は、一実施形態に係るバッテリ状態情報を提供するためのユーザインターフェースを説明するための図である。図８を参照すると、前記移動体８１０のような物理的アプリケーションは、バッテリシステム８２０を含む。上述した物理的アプリケーションは、例示的な事項に過ぎず、物理的アプリケーションは、上述した例に制限されない。バッテリシステムは、前記移動体だけでなくバッテリを用いる全ての物理的アプリケーションに適用され得る。

バッテリシステム８２０は、複数のバッテリ８３０及びバッテリ制御装置８４０を含む。

バッテリ８３０は、バッテリモジュール又はバッテリセルを含んでもよい。

複数のバッテリ８３０の間の性能偏差（例えば、電圧差及び／又は容量差など）があるバッテリパックの充電／放電サイクルが繰り返されれば、過充電及び過放電が発生する可能性があり、過充電及び過放電によって複数のバッテリ８３０が劣化して複数のバッテリ８３０の寿命が短くなり得る。

バッテリ制御装置８４０は、複数のバッテリ８３０の電圧、電流、及び／又は温度などの情報に基づいて複数のバッテリ８３０が最適な状態で動作するようにする。例えば、バッテリ制御装置８４０は、複数のバッテリ８３０が最適温度で動作するようにしたり、複数のバッテリ８３０の状態情報を適切なレベルに保持するようにする。また、バッテリ制御装置８４０は、上述した複数のバッテリ８３０の各々に対応するＤＣＨの出力値をそれぞれ異なるように定義し、複数のバッテリ８３０の状態情報を均等にする。

また、バッテリ制御装置８４０は、バッテリシステム８２０の安全運用のための情報を生成し、安全運用のための情報を端末に送信する。例えば、バッテリ制御装置８４０は、複数のバッテリ８３０の寿命情報、性能情報、及び／又は交換時期などを端末８５０に送信する。

一実施形態では、バッテリ制御装置８４０は、無線インターフェースを介して端末８５０からトリガー信号を受信し、トリガー信号に基づいてバッテリ部８３０の状態情報（例えば、寿命情報）を決定する。バッテリ制御装置８４０は、状態情報を無線インターフェースを用いて端末８５０に送信する。端末８５０は、ユーザインターフェース８６０を用いて複数のバッテリ８３０の状態情報を表示する。

一実施形態によれば、バッテリ制御装置は、チップ形態で実現することができる。また、バッテリ制御装置は、前記自動車（又は、ハイブリッド自動車）又はエネルギー貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ；ＥＳＳ）などの大容量バッテリ管理システムに搭載することができる。また、バッテリ管理装置は、充電可能バッテリが搭載される電子機器又は機器管理システムに搭載することができる。

実施形態に係る方法は、様々なコンピュータ手段を介して実行することができるプログラム命令の形態で実現され、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録される。記録媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独又は組合せて含む。前記媒体に記録されるプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計して構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり、使用可能なものであってもよい。コンピュータ読取可能な記録媒体の例としては、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク及び磁気テープのような磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤのような光記録媒体、フロプティカルディスクのような磁気−光媒体、及びＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を保存して実行するように特別に構成されたハードウェア装置を含む。プログラム命令の例としては、コンパイラによって生成されるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いてコンピュータによって実行できる高級言語コードを含む。ハードウェア装置は、本発明の動作を実行するために１つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成してもよく、その逆も同様である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、前記の記載から様々な修正及び変形が可能である。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順序で実行される、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合又は組合わされる、他の構成要素又は均等物によって代替、置換されても適切な結果が達成されてもよい。

したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

４１０、４２０ バッテリ
６００ バッテリ制御装置
６１０ インターフェース
６２０ プロセッサ
７１０ メインコントローラ
７１１ マスタＢＭＳ
７１２ ＳＯＣ／ＳＯＨプロセッサ
７２０、７３０、７４０ バッテリ
７２１、７３１、７４１ ＤＣＨ
７２２、７３２、７４２ サブコントローラ
７５０ ライン
８１０ 移動体
８２０ バッテリシステム
８３０ バッテリ
８４０ バッテリ制御装置
８５０ 端末
８６０ ユーザインターフェース

Claims (20)

1. 複数のバッテリの各々の第１状態差情報を決定するステップであって、前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報は、前記複数のバッテリの各々の状態情報と前記複数のバッテリの平均状態情報との間の差を示す、と、
   前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報の絶対値の和に基づいて第２状態差情報を決定するステップと、
   前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報と前記第２状態差情報との間の比率を決定するステップと、
   前記各々の比率に基づいて前記複数のバッテリの各々に対応するコンバータの出力値を定義するステップと、
   を含む、
   バッテリ制御方法。
2. 前記第２状態差情報に基づいて前記複数のバッテリの状態情報のアンバランスの程度に対応するゲインを決定するステップをさらに含む、
   請求項１に記載のバッテリ制御方法。
3. 前記ゲインを決定するステップは、
   前記第２状態差情報が属する範囲を確認するステップと、
   前記確認された範囲に基づいて前記ゲインを決定するステップと、
   を含む、
   請求項２に記載のバッテリ制御方法。
4. 前記コンバータの各々の出力値を定義するステップは、
   前記各々の比率、前記ゲイン、及び複数のコンバータの平均出力物理量を用いて前記コンバータの各々の出力値を定義するステップを含む、
   請求項２又は３に記載のバッテリ制御方法。
5. 前記コンバータの各々の出力値を前記複数のバッテリの各々に対応するサブコントローラに送信するステップをさらに含む、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載のバッテリ制御方法。
6. 前記出力値の各々に対応する電力又は電流が負荷に供給された場合、前記複数のバッテリの状態情報をアップデートするステップをさらに含む、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のバッテリ制御方法。
7. 前記複数のバッテリの各々の物理量に基づいて前記複数のバッテリの各々の状態情報を決定し、前記複数のバッテリの各々の状態情報に基づいて前記平均状態情報を決定するステップと、
   をさらに含む、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載のバッテリ制御方法。
8. 前記コンバータの個数に基づいて複数のコンバータが出力可能な物理量を確認するステップと、
   前記平均状態情報及び前記物理量に基づいて前記複数のコンバータの出力物理量を設定するステップと、
   をさらに含む、
   請求項７に記載のバッテリ制御方法。
9. 複数のバッテリと通信するインターフェースと、
   前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報を決定し、前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報の絶対値の和に基づいて第２状態差情報を決定し、前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報と前記第２状態差情報との間の比率を決定し、前記各々の比率に基づいて前記複数のバッテリの各々に対応するコンバータの出力値を定義するプロセッサと、
   を含み、
   前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報は、前記複数のバッテリの各々の状態情報と前記複数のバッテリの平均状態情報との間の差を示すバッテリ制御装置。
10. 前記プロセッサは、
    前記第２状態差情報に基づいて前記複数のバッテリの状態情報のアンバランスの程度に対応するゲインを決定する、
    請求項９に記載のバッテリ制御装置。
11. 前記プロセッサは、
    前記第２状態差情報が属する範囲を確認して、前記確認された範囲に基づいて前記ゲインを決定する、
    請求項１０に記載のバッテリ制御装置。
12. 前記プロセッサは、
    前記各々の比率、前記ゲイン、及び複数のコンバータの平均出力物理量を用いて前記コンバータの各々の出力値を定義する、
    請求項１０又は１１に記載のバッテリ制御装置。
13. 前記インターフェースは、
    前記コンバータの各々の出力値を前記複数のバッテリの各々に対応するサブコントローラに送信する、
    請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のバッテリ制御装置。
14. 前記プロセッサは、
    前記出力値の各々に対応する電力又は電流が負荷に供給された場合、前記複数のバッテリの状態情報をアップデートする、
    請求項９乃至１３のいずれか一項に記載のバッテリ制御装置。
15. 前記プロセッサは、
    前記複数のバッテリの各々の物理量に基づいて前記複数のバッテリの各々の状態情報を決定し、前記複数のバッテリの各々の状態情報に基づいて平均状態情報を決定する、
    請求項９乃至１４のいずれか一項に記載のバッテリ制御装置。
16. 前記プロセッサは、
    前記コンバータの個数に基づいて複数のコンバータが出力可能な物理量を確認して、前記平均状態情報及び前記物理量に基づいて前記複数のコンバータの出力物理量を設定する、
    請求項１５に記載のバッテリ制御装置。
17. 複数のバッテリと、
    前記複数のバッテリの各々に対応するコンバータと、
    前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報を決定し、前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報の絶対値の和に基づいて第２状態差情報を決定し、前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報と前記第２状態差情報との間の比率を決定し、前記比率に基づいて前記コンバータの各々の出力値を定義するメインコントローラと、
    を含み、
    前記複数のバッテリの各々の第１状態差情報は、前記複数のバッテリの各々の状態情報と前記複数のバッテリの平均状態情報との間の差を示すバッテリパック。
18. 前記メインコントローラは、
    前記第２状態差情報に基づいて前記複数のバッテリの状態情報のアンバランスの程度に対応するゲインを決定する、
    請求項１７に記載のバッテリパック。
19. 前記メインコントローラは、
    前記各々の比率、前記ゲイン、及び複数のコンバータの平均出力物理量を用いて前記コンバータの各々の出力値を定義する、
    請求項１８に記載のバッテリパック。
20. 前記メインコントローラは、
    前記コンバータの各々の出力値を前記複数のバッテリの各々に対応するサブコントローラに送信して、
    前記サブコントローラの各々は、
    前記出力値に対応する電力又は電流が負荷に供給されるように前記コンバータを制御する、
    請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載のバッテリパック。

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