JP6881577B2 - 二次電池の容量維持率を推定する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の容量維持率（Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ Ｒａｔｅ；ＣＣＲ）を推定する装置及び方法に関し、より詳しくは、二次電池のサイクル退化度及びカレンダー退化度を総合的に考慮し、二次電池の容量維持率を推定する装置及び方法に関する。

本出願は、２０１７年７月６日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−００８５９９６号に基づく優先権を主張し、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。

二次電池は、電気化学的な酸化及び還元反応によって電気エネルギーを生成するものであって、広範囲で多様な用途に用いられる。通常、二次電池は、外装材内に電極組立体を電解質と共に密封し、極性が相異なる二つの電極端子を外部に露出させた構造を有する。前記電極組立体は、複数の単位セルを含み、単位セルは、少なくとも負極板と正極板との間に多孔性の分離膜が挟まれた構造を有する。前記負極板と正極板には、電気化学的反応に参加する活物質がコーティングされており、活物質と電解質との電気化学的反応によって二次電池が充電または放電される。

二次電池の最大容量は、最初の設計容量で続いて維持されず、カレンダー時間またはサイクル時間が経過するほど減少する。ここで、カレンダー時間とは、二次電池が充放電されない無負荷の状態を維持した累積時間を意味し、サイクル時間とは、二次電池の充放電が行われた累積時間を意味する。

二次電池の退化は、二次電池の充放電が行われる状態、即ち、サイクル状態でのみならず、充放電が行われない状態、即ち、カレンダー状態においても行われる。二次電池が無負荷の状態にあっても自己放電によって非常に徐々に放電されるためである。

二次電池の退化速度は、後者の場合よりも前者の場合の方がさらに速い。二次電池がサイクル状態にあれば、二次電池で発生する熱によって電解質が変性する速度と作動イオン（リチウム電池の場合、Ｌｉイオン）が電極板で吸蔵または放出される過程で電極板にコーティングされた活物質が変性する速度がさらに速いためである。

二次電池の退化度は、二次電池の最大容量を測定し、測定された最大容量が設計容量を基準でどのぐらいの差を有するかを計算することによって決定することができる。

参考までに、二次電池の実際の最大容量は、二次電池が完全放電されたときから完全充電するまでの二次電池の充電電流を積算して計算し得る。または、二次電池の実際の最大容量は、二次電池が完全充電したときから完全放電するまでの二次電池の放電電流を積算して計算し得る。

しかし、二次電池の実際の使用環境では、二次電池が完全充電または完全放電される場合が珍しいため、二次電池の最大容量を正確に決定しにくいという問題がある。

前記問題を解決するために、退化度推定モデルが開示されたことがある。退化度推定モデルは、図１に示したように、二次電池の動作状態（例えば、充電状態、温度、充放電率）などによって予め定義された複数の退化度プロファイル（△ｙ_１（ｔ）、△ｙ_２（ｔ）…，△ｙ_ｎ（ｔ））を含む。例えば、△ｙ_１（ｔ）、△ｙ_２（ｔ）、…、△ｙ_ｋ（ｔ）各々は、相異なるサイクル状態に対応する退化度プロファイルであり、△ｙ_ｋ＋１（ｔ）、△ｙ_ｋ＋２（ｔ）、…、△ｙ_ｎ（ｔ）各々は、相異なるカレンダー状態に対応する退化度プロファイルであり得る。

前記退化度推定モデルは、所定の周期ごとに、二次電池が動作する間に動作状態を識別し、識別された動作状態に対応する退化度プロファイルを選択し、前記選択された退化度プロファイルを用いて現在時点の退化度を決定する。

図１を参照すれば、設計容量と同一の最大容量を有する二次電池が△ｙ_ｎ−ｋ（ｔ）（ここで、１≦ｋ≦ｎ−１である。）にマッチされた第１動作状態（例えば、サイクル状態）で、初期時点からΔｔ_１という時間の間サイクル状態を維持すれば、二次電池の退化度は、点Ｐ_０に対応する退化度（０％）から点Ｐ_１に対応する退化度であるＧ_１％まで増加する。即ち、二次電池の退化度は、Δｔ_１時間の間Ｇ_１％だけ増加する。

初期時点からΔｔ_１が経過したとき、二次電池の動作状態が△ｙ_２（ｔ）にマッチされた第２動作状態に変更されれば、Δｔ_１からは△ｙ_２（ｔ）曲線に沿って二次電池の退化度が増加する。但し、退化度は、連続的に増加しなくてはならないため、△ｙ_２（ｔ）の上で退化度の計算が開始される時点はＧ_１％に対応する点Ｐ_２となる。以下、変更された退化度プロファイルにおいて、点Ｐ_２のように退化度増加の基準になる時点を「基準等価時点」とする。

もし、第２動作状態がΔｔ_２の間に維持されれば、二次電池の退化度は、点Ｐ_２に対応する退化度であるＧ_１％から点Ｐ_３に対応する退化度であるＧ_２％まで△ｙ_２（ｔ）曲線の実線表示部分に沿って増加する。即ち、二次電池の退化度は、Δｔ_２の間に（Ｇ_２−Ｇ_１）％だけ増加する。

また、初期時点からΔｔ_１＋Δｔ_２が経過したとき、二次電池の動作状態が△ｙ_１（ｔ）にマッチされた第３動作状態に変更されれば、Δｔ_１＋Δｔ_２からは△ｙ_１（ｔ）曲線に沿って二次電池の退化度が増加する。但し、退化度は、連続的に増加しなくてはならないため、△ｙ_１（ｔ）における基準等価時点は、点Ｐ_４に対応する時間に変更される。

もし、第３動作状態がΔｔ_３の間に維持されれば、二次電池の退化度は、点Ｐ_４に対応する退化度であるＧ_２％から点Ｐ_５に対応する退化度であるＧ_３％まで増加する。

このように二次電池の動作状態が変更される度に、変更された動作状態にマッチされる退化度プロファイルを選択し、選択された退化度プロファイル上ですぐ直前まで累積した退化度に対応する基準等価時点を決定し、変更された動作状態が維持される間、前記選択された退化度プロファイルを用いて二次電池の退化度を更新する過程は続いて繰り返される。

図１に示したような、退化度推定モデルは、二次電池がサイクル状態にあるときとカレンダー状態にあるときとを区分せず退化度を推定するため、推定退化度と実際退化度とが大きい差を有し得るという問題がある。その原因は、二次電池の動作状態が特定時点を基準で急激に変更されれば、前記特定時点直前の動作状態にマッチされた退化度プロファイルの勾配と前記特定時点直後の動作状態にマッチされた退化度プロファイルの勾配との差が非常に大きくなるためである。

例えば、図１を参照すれば、任意の時点（例えば、Δｔ_１）で二次電池の動作状態がΔｙ_１（ｔ）にマッチされる動作状態からΔｙ_ｎ（ｔ）にマッチされる動作状態に変更され得るが、この場合、前記任意の時点でΔｙ_１（ｔ）とΔｙ_ｎ（ｔ）と勾配差が非常に大きくなる。もし、特定時点の直前と直後各々の動作状態にマッチされる二つの退化度プロファイルの勾配が臨界値を超過する場合、特定時点直前の動作状態（例えば、サイクル状態）による電気化学的な特性（例えば、分極現象）が特定時点で完全に消えず、特定時点直後の動作状態（例えば、カレンダー状態）に影響を及ぼす。

ところが、前記退化度推定モデルは、二次電池の動作状態が急激に変化する状況を考慮せず、退化度の推定誤差が無視できない程度の大きさを有し得、結果的に、二次電池の容量維持率や残余寿命を正確に推定するのに障害になっている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次電池のサイクル退化度及びカレンダー退化度を総合的に考慮し、二次電池の容量維持率を推定する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、下記する説明によって理解でき、本発明の実施例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。

上記の課題を達成するための本発明の多様な実施例は、以下のようである。

本発明の一面による容量維持率推定装置は、バッテリーパックに含まれた二次電池のカレンダー退化度及びサイクル退化度から前記二次電池の容量維持率を推定する。前記容量維持率推定装置は、予め決められた時間の長さを有する周期ごとに、前記バッテリーパックに設けられたセンシング部から前記二次電池の電流情報及び温度情報を受信し、第１メインプロセス及び第２メインプロセスを順次実行するように構成された制御部と、予め決められた加重ファクターを保存し、前記第１メインプロセスの実行によって前記周期ごとに更新される前記二次電池の充電状態、サイクル退化度及びカレンダー退化度をさらに保存するメモリーと、を含む。前記第１メインプロセスは、前記電流情報に基づき、前記メモリーに保存されている前記充電状態を更新する第１サブプロセスと、前記電流情報に基づき、前記二次電池の動作状態をサイクル状態及びカレンダー状態のうちいずれか一つに設定する第２サブプロセスと、前記第２サブプロセスによって前記二次電池の動作状態が前記サイクル状態に設定された場合、前記更新された充電状態、前記電流情報及び前記温度情報に基づき、前記メモリーに保存されたサイクル退化度を更新する第３サブプロセスと、を含む。前記第２メインプロセスは、前記加重ファクター、前記更新されたサイクル退化度及び前記メモリーに既に保存されたカレンダー退化度に基づき、前記二次電池の容量維持率を推定する。

また、前記第１サブプロセスは、前記電流情報が示す電流を前記時間の長さに対して積算し、前記積算された電流量及び前記メモリーに既に保存された最大容量に基づき、前記メモリーに保存されている前記充電状態を更新し得る。

また、前記第２サブプロセスは、前記電流情報に対応する充放電率が臨界充放電率と同一またはより大きい場合、前記二次電池の動作状態を前記サイクル状態に設定し得る。

また、前記メモリーには、複数のサイクル退化度プロファイルがさらに保存され、前記第３サブプロセスは、前記複数のサイクル退化度プロファイルのうち、前記更新された充電状態、前記電流情報及び前記温度情報にマッチされるいずれか一つのサイクル退化度プロファイルを選択する第１ルーチンと、前記選択されたサイクル退化度プロファイルに関わる第１基準等価時点を決定する第２ルーチンと、前記第１基準等価時点に基づき、前記選択されたサイクル退化度プロファイルを用いて、前記メモリーに既に保存されたサイクル退化度を更新する第３ルーチンと、を含み得る。

また、前記第２サブプロセスは、前記電流情報に対応する充放電率が臨界充放電率よりも小さい場合、前記二次電池の動作状態を前記カレンダー状態に設定し得る。

また、前記第１メインプロセスは、前記第２サブプロセスによって前記二次電池の動作状態が前記カレンダー状態に設定された場合、前記更新された充電状態、前記電流情報及び前記温度情報に基づき、前記メモリーに保存されたカレンダー退化度を更新する第４サブプロセスをさらに含み得る。

また、前記メモリーには、複数のカレンダー退化度プロファイルがさらに保存され、前記第４サブプロセスは、前記複数のカレンダー退化度プロファイルのうち、前記更新された充電状態及び前記温度情報にマッチされるいずれか一つのカレンダー退化度プロファイルを選択する第４ルーチンと、前記選択されたカレンダー退化度プロファイルに関わる第２基準等価時点を決定する第５ルーチンと、前記第２基準等価時点に基づき、前記選択されたサイクル退化度プロファイルを用いて、前記メモリーに既に保存されたカレンダー退化度を更新する第６ルーチンと、を含み得る。

また、前記第２メインプロセスは、前記加重ファクターに基づき、前記サイクル退化度を補正する第７ルーチンと、前記カレンダー退化度及び前記補正されたサイクル退化度に基づき、前記二次電池の容量維持率を推定する第８ルーチンと、を含み得る。

また、前記加重ファクターは、事前実験によって決定された０以上２以下の範囲内の定数であり得る。

本発明の他面によるバッテリーパックは、前記容量維持率推定装置を含む。

本発明のさらなる他面による容量維持率推定方法は、予め決定された時間の長さを有する周期ごとに、前記バッテリーパックに設けられたセンシング部から前記二次電池の電流情報及び温度情報を受信する段階と、第１メインプロセスを活性化する段階と、第２メインプロセスを活性化する段階と、を含む。前記第１メインプロセスは、前記電流情報に基づき、既に保存されている前記二次電池の充電状態を更新する第１サブプロセスと、前記電流情報に基づき、前記二次電池の動作状態をサイクル状態及びカレンダー状態のうちいずれか一つに設定する第２サブプロセスと、前記第２サブプロセスによって前記二次電池の動作状態が前記サイクル状態に設定された場合、前記更新された充電状態、前記電流情報及び前記温度情報に基づき、既に保存されたサイクル退化度を更新する第３サブプロセスと、前記第２サブプロセスによって前記二次電池の動作状態が前記カレンダー状態に設定された場合、前記更新された充電状態、前記電流情報及び前記温度情報に基づき、既に保存されたカレンダー退化度を更新する第４サブプロセスと、を含む。前記第２メインプロセスでは、予め決められた加重ファクター、前記更新された前記サイクル退化度及びカレンダー退化度に基づき、前記二次電池の容量維持率が推定される。

本発明の実施例のうち少なくとも一つによれば、二次電池のサイクル退化度及びカレンダー退化度を相互独立的に演算し、演算されたサイクル退化度とカレンダー退化度とを組み合わせて二次電池の容量維持率を推定することで、実際の容量維持率と推定された容量維持率との差を低減させることができる。

また、本発明の実施例のうち少なくとも一つによれば、加重ファクターに基づき、所定の周期ごとに更新されるサイクル退化度を補正し、補正されたサイクル退化度を容量維持率の推定に用いることで、容量維持率の推定正確度を向上させることができる。

本発明の効果は上述の効果に制限されず、言及されていないさらに他の効果は、請求範囲の記載から当業者にとって明確に理解されるであろう。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、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。

従来技術による退化度推定モデルが、二次電池の退化度の推定に用いる複数の退化度プロファイルを示すグラフである。 本発明の一実施例によるバッテリーパック及び前記バッテリーパックに含まれる容量維持率推定装置の構成を概略的に示したブロック図である。 本発明の一実施例によって二次電池のサイクル退化度、カレンダー退化度及び容量維持率を推定する方法を示したフローチャートである。 本発明の一実施例によって各々推定されるサイクル退化度とカレンダー退化度との関係を示すグラフである。 本発明の一実施例によるサイクル退化度の補正に用いられる加重ファクターの決定方法を説明するために参照されるグラフである。 本発明の一実施例によるサイクル退化度の補正に用いられる加重ファクターの決定方法を説明するために参照されるグラフである。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や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例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例に過ぎず、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、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。

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いずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。

なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御ユニット」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示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。

さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に（接続）」されている場合も含む。

本発明において、「サイクル退化度」とは、二次電池の充放電が行われる状態であるサイクル状態にある間、二次電池に累積した退化の程度を数値で示した値を意味する。

本発明において、「カレンダー退化度」とは、二次電池の充放電が行われないカレンダー状態にある間、二次電池に累積した退化の程度を数値で示した値を意味する。

本発明において、「容量維持率（ＣＣＲ）」とは、二次電池の設計容量に対する最大容量の割合を示す値である。容量維持率は、サイクル退化度の増加またはカレンダー退化度の増加につれ減少する。

図２は、本発明の一実施例によるバッテリーパック１０及び前記バッテリーパック１０に含まれる容量維持率推定装置１００の構成を概略的に示したブロック図である。

図２を参照すれば、バッテリーパック１０は、少なくとも一つの二次電池２０、センシング部及び容量維持率推定装置１００を含む。容量維持率推定装置１００は、制御部１１０及びメモリー１２０を含み、選択的に通信部１３０をさらに含み得る。

二次電池２０は、容量維持率推定装置１００を用いて退化度を推定しようとする対象として、一つまたは二つ以上のバッテリーセルを含む。ここで、バッテリーセルとは、電気エネルギーの保存と抽出が可能な構成、即ち、反復的に充電及び放電が可能な最小単位を指称する。例えば、バッテリーセルは、パウチタイプのリチウムイオンバッテリーであってもよい。

二次電池２０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、相互電気的に直列及び／または並列に接続し得る。

二次電池２０は、バッテリーパック１０に設けられた外部端子を介して多様な負荷装置に電気的に結合し得る。例えば、負荷装置は、電気自動車などのような車両、ドロンのような飛行体、電力グリッドに含まれた大容量の電力貯蔵装置（ＥＳＳ）またはモバイルデバイスであり得る。

バッテリーパック１０に設けられた外部端子は、充電装置と電気的に接続し得る。充電装置は、二次電池２０から電源の供給を受ける負荷装置の制御によって二次電池２０に電気的に接続し得る。

センシング部は、電流測定部３１及び温度測定部３２を含み、選択的に電圧測定部３３をさらに含む。

電流測定部３１は、バッテリー分野において通常使用される電流センサーを含む。例えば、電流測定部３１は、二次電池２０を通して流れる電流の方向と大きさを示す電流情報を出力し得る。電流測定部３１によって出力された電流情報は、容量維持率推定装置１００によって受信され得る。

温度測定部３２は、バッテリー分野において通常使用される温度センサーを含む。例えば、温度測定部３２は、二次電池２０に直接付着されるか、近接して設けられ、二次電池２０の温度を示す温度情報を出力し得る。温度測定部３２によって出力された温度情報は、容量維持率推定装置１００によって受信され得る。

電圧測定部３３は、バッテリー分野において通常使用される電圧センサーを含む。例えば、前記電圧測定部３３は、二次電池２０の正極端子及び負極端子との電位差を示す電圧情報を出力し得る。電圧測定部３３によって出力された電圧情報は、容量維持率推定装置１００によって受信され得る。

電流測定部３１、温度測定部３２及び／または電圧測定部３３は、二次電池２０の電流、温度及び電圧を所定周期ごとに測定し、測定結果である電流情報、温度情報及び／または電圧情報を制御部１１０へ伝送し得る。測定結果は、アナログ信号またはデジタル信号の形態を有して制御部１１０に提供され得る。電流情報、温度情報及び／または電圧情報がアナログ信号の形態を有する場合、制御部１１０は、Ａ／Ｄ信号変換処理によって、電流情報、温度情報及び／または電圧情報をデジタル信号へ変換し、変換されたデジタル信号に基づき、二次電池２０の現在電流、温度及び電圧を決定できる。

容量維持率推定装置１００は、二次電池２０のサイクル退化度及びカレンダー退化度を個別的に推定できる装置であって、ケーブルなどのような有線手段またはブルートゥース（登録商標）などのような無線手段によってセンシング部に動作可能に接続し得る。

メモリー１２０は、制御部１１０が二次電池２０のサイクル退化度、カレンダー退化度及び／または容量維持率を推定するのに用いられる各種データ及びプログラムを保存する。

また、メモリー１２０は、制御部１１０が二次電池２０のサイクル退化度、カレンダー退化度及び／または容量維持率（Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ Ｒａｔｅ； ＣＣＲ）を推定する間、制御部１１０の要請に応じてメモリー１２０に既に保存されている各種データを削除及び／または更新し、新しいデータを追加的に保存する。また、メモリー１２０は、二次電池２０のサイクル退化度、カレンダー退化度及び／または容量維持率を周期的に推定するのに使用される各種パラメーターの初期値を保存している。例えば、メモリー１２０には、二次電池２０の充電状態の初期値、サイクル退化度の初期値、カレンダー退化度の初期値、容量維持率の初期値、基準等価時点の初期値、臨界充放電率、加重ファクター、複数のサイクル退化度プロファイルまたは複数のカレンダー退化度プロファイルなどが予め保存されていてもよい。

また、メモリー１２０には、二次電池２０の開放電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ；ＯＣＶ）と充電状態（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ；ＳＯＣ）との関係である、ＯＣＶ−ＳＯＣカーブを定義するルックアップテーブルが予め保存され得る。制御部１１０は、ルックアップテーブルを参照して開放電圧から充電状態を獲得するか、逆に、充電状態から開放電圧を獲得し得る。

メモリー１２０は、データを、記録、消去、更新及び読出し可能であると知られた公知の情報保存手段であれば、その種類は特に制限されない。一例示として、メモリー１２０は、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、フラッシュメモリー、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスターなどであり得る。メモリー１２０は、制御部１１０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。

一方、メモリー１２０は、制御部１１０と物理的に分離していてもよく、チップなどに制御部１１０と一体で集積化していてもよい。

容量維持率推定装置１００は、選択的に通信部１３０をさらに含み得る。この場合、制御部１１０は、通信部１３０と公知の有線手段または無線手段によって動作可能に結合し得る。容量維持率推定装置１００は、二次電池２０のサイクル退化度、カレンダー退化度及び／または容量維持率を示す通知情報を、通信部１３０を介して外部（例えば、使用者のＰＣ）へ出力し得る。

通信部１３０から出力された通知情報は、二次電池２０が搭載された負荷装置の制御コンピューターや二次電池２０の診断デバイスによって受信され得る。制御コンピューターまたは診断デバイスは、容量維持率推定装置１００から受信された通知情報に基づき、二次電池２０の交替要否を判別し得る。また、制御コンピューターまたは診断デバイスは、通知情報を人によって認識可能な視覚的形態（例えば、イメージ）や聴覚的形態（例えば、音響）に変換して出力し得る。また、制御コンピューターまたは診断デバイスは、通知情報に含まれたサイクル退化度、カレンダー退化度及び／または容量維持率が臨界値を超過する場合、警告メッセージを出力し得る。

制御部１１０は、前述のように、二次電池２０のサイクル退化度、カレンダー退化度及び／または容量維持率を推定する。前述の制御ロジッグを実行するために、当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスター、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、前記制御ロジッグがソフトウェアとして具現されるとき、制御部１１０は、プログラムモジュールの集合により具現できる。この際、各プログラムモジュールは、メモリ１２０に保存され、プロセッサによって実行可能である。メモリ１２０は、プロセッサの内部または外部に存在し得、よく知られている多様なコンピューター部品でプロセッサと連結され得る。また、前記メモリ１２０は、デバイスの種類を問わず情報が保存されるデバイスを総称し、特定のメモリデバイスを指称することではない。

制御部１１０の多様な制御ロジッグは、少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジッグはコンピューターが判読可能なコード体系で作成され、コンピューターが判読可能な記録媒体に収録され得る。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、その種類は特に制限されない。一例として、前記記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスター、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群より選択された少なくとも一つ以上を含む。また、前記コード体系は、ネットワークで連結されたコンピューターに分散して保存し実行され得る。また、前記組み合わせられた制御ロジッグ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は、本発明が属する技術分野のプログラマーによって容易に推論できる。

制御部１１０は、二次電池２０と電気的に結合可能な電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）であるか、または、電池管理システムに含まれる制御要素であり得る。

説明の便宜のために、以下では、サイクル退化度は「ＤＯＡ_ｃｙｃ」とし、カレンダー退化度は「ＤＯＡ_ｃａｌ」とする。本定義において、ＤＯＡは「退化度（Ｄｅｇｒｅｅ Ｏｆ Ａｇｉｎｇ）」の略語である。

図３は、本発明の一実施例によって二次電池２０のサイクル退化度、カレンダー退化度及び容量維持率を推定する方法を示したフローチャートであり、図４は、本発明の一実施例によって各々推定されるサイクル退化度とカレンダー退化度との関係を示すグラフである。図３の段階は、所定の周期ごとに反復的に行われる。この際、各周期は予め決められた時間の長さ△ｔを有する。

図３を参照すれば、段階Ｓ３１０で、制御部１１０は、ｋ（ｋ＝１，２，３，…）番目の周期において、センシング部から二次電池２０の電流情報及び温度情報を受信する。ｋは、現在の周期を示すカウンティングナンバーであって、△ｔが経過する度に１ずつ増加する。

即ち、制御部１１０は、現在のｋ番目の周期の電流Ｉ_ｋ及び温度Ｔ_ｋを示す電流情報及び温度情報を受信する。選択的に、制御部１１０は、センシング部から二次電池２０の電圧情報をさらに受信し得る。

段階Ｓ３１０が完了すれば、制御部１１０は、第１メインプロセスを活性化する。第１メインプロセスは、段階Ｓ３１０で受信された電流情報及び温度情報に基づき、制御部１１０によって活性化されるのである。第１メインプロセスは、複数のサブプロセスを含む。具体的に、第１メインプロセスは、基本的に第１サブプロセス〜第３サブプロセスを含む。

第１サブプロセス及び第２サブプロセスは、このうちいずれか一つが完了した後に残りの一つが実行されるか、または、このうちいずれか一つが実行される中に残りの一つが実行されるか、または、両者が同時に実行され得る。

図３の段階Ｓ３１５、Ｓ３２０、Ｓ３２２、Ｓ３２４、Ｓ３２５、Ｓ３３０、Ｓ３３５、Ｓ３４０、Ｓ３４５、Ｓ３５０は、第１メインプロセスが活性化することで実行され得る段階である。

段階Ｓ３１５において、制御部１１０は第１サブプロセスを実行する。第１サブプロセスの実行時、制御部１１０は、電流情報に基づき、メモリー１２０に保存されている充電状態を更新する。詳しくは、制御部１１０は、電流情報から決められた電流Ｉ_ｋを△ｔの間に積算する。その次、積算された電流量Ｉ_ｋ×△ｔ、以前の充電状態ＳＯＣ_ｋ−１、最大容量Ｑ_ｍａｘに基づき、ＳＯＣ_ｋ−１をＳＯＣ_ｋに更新する。例えば、ＳＯＣ_ｋ＝ＳＯＣ_ｋ−１＋（Ｉ_ｋ×△ｔ）／Ｑ_ｍａｘであり得る。もし、ｋ＝１である場合、ＳＯＣ_０は、メモリー１２０に既に保存された充電状態の初期値である。

現周期で二次電池２０が充電される場合、積算された電流Ｉ_ｋ×△ｔは正の値を有するため、更新後の充電状態ＳＯＣ_ｋは更新前の充電状態ＳＯＣ_ｋ−１よりも大きい。逆に、現周期で二次電池２０が放電する場合、積算された電流Ｉ_ｋ×△ｔは負の値を有するため、更新後の充電状態ＳＯＣ_ｋは、更新前の充電状態ＳＯＣ_ｋ−１よりも小さい。

制御部１１０は、第２サブプロセスを実行する。第２サブプロセスの実行時、制御部１１０は、電流情報に基づき、二次電池２０の動作状態をサイクル状態及びカレンダー状態のいずれか一つに設定する。

具体的に、第２サブプロセスは、段階Ｓ３２０、Ｓ３２２及びＳ３２４を含む。段階Ｓ３２０で、制御部１１０は、電流情報に対応する充放電率（ｃｕｒｒｅｎｔ ｒａｔｅ）が臨界充放電率と同一であるか、またはより大きいかを判定する。

制御部１１０は、電流情報に対応する充放電率が臨界充放電率と同一またより大きい場合、段階Ｓ３２２で、二次電池２０の動作状態を前記サイクル状態に設定する。充放電率が臨界充放電率と同一またはより大きいというのは、二次電池２０が現在充放電中であることを示す指標となるためである。ここで、充放電率とは、電流情報が示す充放電電流を二次電池２０の設計容量の単位を除いた値で割った値を意味する。充放電率は「Ｃ−ｒａｔｅ」と称することもあり、単位は「Ｃ」を用いる。例えば、充放電電流が１Ａ（ａｍｐｅｒｅ）であり、設計容量が４Ａｈ（ａｍｐｅｒｅ ｈｏｕｒ）である場合、充放電率は２．５Ｃとなる。

一方、電流情報に対応する充放電率が臨界充放電率よりも小さい場合、段階Ｓ３２４で二次電池２０の動作状態をカレンダー状態に設定する。充放電率が臨界充放電率よりも小さいというのは、二次電池２０が現在充放電されず放置中であることを示す指標となるためである。

第１及び第２サブプロセスが完了すれば、制御部１１０は、第３サブプロセスを実行し得る。第３サブプロセスは、第２サブプロセスで二次電池２０の動作状態がサイクル状態に設定された場合、制御部１１０によって実行される。

第３サブプロセスの実行時、制御部１１０は、電流情報、温度情報及び第１サブプロセスで更新された充電状態ＳＯＣ_ｋに基づき、メモリー１２０に既に保存されたサイクル退化度を更新する。もし、第３サブプロセスが最初に実行される場合（即ち、ｋ＝１である場合）、制御部１１０は、メモリー１２０に既に保存されたサイクル退化度の初期値であるＤＯＡ _ｃｙｃ ［０］をさらに大きい値に更新する。ＤＯＡ _ｃｙｃ ［０］＝０であり得る。

具体的に、第３サブプロセスは、第１〜第３ルーチンを含む。

段階Ｓ３２５において、制御部１１０は、第１ルーチンを実行する。第１ルーチンの実行時、制御部１１０は、複数のサイクル退化度プロファイルのうち、更新された充電状態ＳＯＣ_ｋ、電流情報及び温度情報にマッチされるいずれか一つのサイクル退化度プロファイルを選択する。

一実施例で、ｋ番目の周期から選択されたサイクル退化度プロファイルＤＯＡ_{ｃｙｃ＿ｋ}（ｔ）は、次の数式１のような関数で表すことができる。
［数式１］

数式１において、パラメーターβ_ｋとγ_ｋ各々は、現在選択されたサイクル退化度プロファイルの概形を決定するファクターであって、正数である。数式１で表されるサイクル退化度プロファイルは、図１に示した従来の退化度プロファイルのように時間の経過につれ、１に徐々に収斂する概形を有する。サイクル退化度プロファイルが１に収斂する速度は、パラメーターβ_ｋとγ_ｋによって変わる。

第１ルーチンにおいて、複数のサイクル退化度プロファイルのうちいずれか一つが選択されるというのは、数式１のパラメーターβ_ｋとγ_ｋ各々の値が固有に選択されるという意味である。パラメーターβ_ｋと、二次電池２０の充電状態、温度及び充放電率との相互関係は、実験によってルックアップテーブルや関数の形態で予め定義され得る。類似に、パラメーターγ_ｋと、二次電池２０の充電状態、温度及び充放電率との相互関係は、実験によってルックアップテーブルや関数の形態で予め定義され得る。

段階Ｓ３３０において、制御部１１０は第２ルーチンを実行する。第２ルーチンの実行時、制御部１１０は、第１基準等価時点ｔ_ｋを演算する。第１基準等価時点ｔ_ｋは、ｋ番目の周期から選択されたサイクル退化度プロファイルＤＯＡ_{ｃｙｃ＿ｋ}上でサイクル退化度の推定が始まる時点である。一実施例で、制御部１１０は、下記の数式２を用いて、第１基準等価時点ｔ_ｋを演算することができる。
［数式２］

数式２において、ｔ_ｋ−１は、以前周期であるｋ−１番目の周期で既に使用された以前の第１基準等価時点である。第２ルーチンが最初に実行される場合（即ち、ｋ＝１である場合）、制御部１１０は、数式２のｔ_ｋ−１に第１基準等価時点の初期値である０を代入する。即ち、メモリー１２０には、ｔ_０＝０として既に保存されている。

段階Ｓ３３５で、制御部１１０は第３ルーチンを実行する。第３ルーチンの実行時、制御部１１０は、ｔ_ｋ及び／または△ｔに基づき、第１ルーチンから選択されたサイクル退化度プロファイルＤＯＡ_{ｃｙｃ＿ｋ}（ｔ）を用いて、以前周期であるｋ−１番目の周期で演算されてメモリー１２０に既に保存されたサイクル退化度ＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ−１］を更新する。もし、ｋ＝１である場合、制御部１１０は、メモリー１２０に０として既に保存されたサイクル退化度の初期値であるＤＯＡ_ｃｙｃ［０］を０よりも大きい値に更新する。

一実施例で、制御部１１０は、次の数式３を用いて、サイクル退化度を更新することができる。
［数式３］

数３において、ＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ］は、ｋ番目の周期までの累積したサイクル退化度であって、メモリー１２０に既に保存されたｋ−１番目の周期まで累積したサイクル退化度であるＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ−１］を代替する値である。即ち、ＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ−１］は、ＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ］に更新される。

制御部１１０は、もし、ＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ−１］とＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ］との差が、第１臨界値よりも大きいか、または、ＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ］がＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ−１］よりも小さい場合、第１エラー信号を通信部１３０に出力し得る。

第１メインプロセスは、第４サブプロセスをさらに含み得る。第４サブプロセスは、第２サブプロセスで二次電池２０の動作状態がカレンダー状態に設定される場合、第３サブプロセスの代りに制御部１１０によって実行される。

第４サブプロセスの実行時、制御部１１０は、電流情報、温度情報及び第１サブプロセスで更新された充電状態に基づき、メモリー１２０に既に保存されたカレンダー退化度を更新する。もし、第４サブプロセスが最初に実行される場合、制御部１１０は、メモリー１２０に０として既に保存されたカレンダー退化度の初期値であるＤＯＡ_ｃａｌ［０］を０よりも大きい値に更新する。

具体的に、第４サブプロセスは、第４〜第６ルーチンを含む。

段階Ｓ３４０において、制御部１１０は第４ルーチンを実行する。第４ルーチンの実行時、制御部１１０は、複数のカレンダー退化度プロファイルのうち、更新された充電状態ＳＯＣ_ｋ及び温度情報にマッチされるいずれか一つのカレンダー退化度プロファイルを選択する。カレンダー退化度は、二次電池２０の充放電が行われない間の退化に関するため、サイクル退化度とは異なり、電流情報を考慮しない。

一実施例で、ｋ番目の周期から選択されたカレンダー退化度プロファイルＤＯＡ_{ｃａｌ＿ｋ}（ｔ）は、次の数式４のような関数で表すことができる。
［数式４］

数式４において、パラメーターβ^＊ _ｋとγ^＊ _ｋ各々は、現在選択されたカレンダー退化度プロファイルの概形を決定するファクターであって、正数である。数式４で表されるカレンダー退化度プロファイルは、図１に示した従来の退化度プロファイルのように時間の経過につれ、１に徐々に収斂する概形を有する。カレンダー退化度プロファイルが１に収斂する速度は、パラメーターβ^＊ _ｋとγ^＊ _ｋによって変わる。

第４ルーチンにおいて、複数のカレンダー退化度プロファイルのうちいずれか一つが選択されるというのは、数式４のパラメーターβ^＊ _ｋとγ^＊ _ｋ各々の値が固有に選択されるという意味である。パラメーターβ^＊ _ｋと、二次電池２０の充電状態及び温度との相互関係は、実験によってルックアップテーブルや関数の形態で予め定義され得る。類似に、パラメーターγ_ｋと、二次電池２０の充電状態及び温度との相互関係は、実験によってルックアップテーブルや関数の形態に予め定義され得る。

段階Ｓ３４５において、制御部１１０は第５ルーチンを実行する。第５ルーチンの実行時、制御部１１０は、第２基準等価時点ｔ^＊ _ｋを演算する。第２基準等価時点ｔ^＊ _ｋは、ｋ番目の周期から選択されたカレンダー退化度プロファイルＤＯＡ_{ｃａｌ＿ｋ}上でカレンダー退化度の推定が始まる時点である。一実施例で、制御部１１０は、下記の数式５を用いて、第２基準等価時点ｔ^＊ _ｋを演算することができる。
［数式５］

数式５において、ｔ^＊ _ｋ−１は、以前周期のｋ−１番目の周期で既に使用された以前の第２基準等価時点である。第５ルーチンが最初に実行される場合（即ち、ｋ＝１である場合）、制御部１１０は、数式５のｔ^＊ _ｋ−１に基準等価時点の初期値である０を代入する。即ち、メモリー１２０には、ｔ^＊ _０＝０として既に保存されている。

段階Ｓ３５０において、制御部１１０は第６ルーチンを実行する。第６ルーチンの実行時、制御部１１０は、ｔ^＊ _ｋ及び／または△ｔに基づき、第４ルーチンから選択されたカレンダー退化度プロファイルＤＯＡ_{ｃａｌ＿ｋ}（ｔ）を用いて、以前周期のｋ−１番目の周期で演算されてメモリー１２０に既に保存されたカレンダー退化度ＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ−１］を更新する。一実施例で、制御部１１０は、次の数式６を用いて、カレンダー退化度を更新し得る。

一実施例で、制御部１１０は、次の数式６を用いて、サイクル退化度を更新することができる。
［数式６］

数式６において、ＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ］は、ｋ番目の周期までの累積したカレンダー退化度であって、メモリー１２０に既に保存されたｋ−１番目の周期まで累積したカレンダー退化度であるＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ−１］を代替する値である。即ち、ＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ−１］は、ＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ］に更新される。

制御部１１０は、もしＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ−１］とＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ］との差が、第２臨界差値よりも大きいか、またはＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ］がＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ−１］よりも小さい場合、第２エラー信号を通信部１３０に出力し得る。

一方、各周期で第３サブプロセス及び第４サブプロセスは、択一的に実行される。例えば、ｋ番目の周期で、第３サブプロセスが実行されれば、第４サブプロセスは非活性化し、逆に、第４サブプロセスが実行されれば、第３サブプロセスは非活性する。

ｋ番目の周期で第３サブプロセスが実行されれば、制御部１１０は、ｋ番目の周期のカレンダー退化度を以前の値に維持する。即ち、ｋ番目の周期で第３サブプロセスが実行されれば、制御部１１０は、ＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ］をＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ−１］と同一に設定し得る。例えば、図４を参照すれば、最初からＬ番目の周期まで二次電池２０の動作状態がサイクル状態に設定されれば、二次電池２０のサイクル退化度はＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ］＝０からＤＯＡ_ｃｙｃ［Ｌ］まで次第に増加する一方、カレンダー退化度は、Ｌ番目の周期まで初期値ＤＯＡ_ｃａｌ［０］＝０として一定に維持される。

逆に、ｋ番目の周期において、第４サブプロセスが実行されれば、制御部１１０は、ｋ番目の周期のサイクル退化度を以前の値に維持する。即ち、ｋ番目の周期で第４サブプロセスが実行されれば、制御部１１０は、ＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ］をＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ−１］と同一に設定し得る。例えば、図４を参照すれば、Ｌ番目の周期後からＭ番目の周期まで二次電池２０の動作状態がカレンダー状態に設定されれば、二次電池２０の二次電池２０のカレンダー退化度はＤＯＡ_ｃａｌ［Ｌ］＝０からＤＯＡ_ｃａｌ［Ｍ］まで次第に増加する一方、サイクル退化度は Ｌ番目の周期後からＭ番目の周期までＤＯＡ_ｃｙｃ［Ｌ］に一定に維持される。

制御部１１０は、第１メインプロセスに含まれた段階が全て完了した場合、第２メインプロセスを活性化する。第２メインプロセスは、複数のルーチンを含む。図３の段階Ｓ３５５、Ｓ３６０、Ｓ３６５は、第２メインプロセスが活性化することで実行される段階である。

具体的に、第２メインプロセスは、基本的に第７ルーチン及び第８ルーチンを含み、選択的に第９ルーチンをさらに含み得る。

段階Ｓ３５５において、制御部１１０は第７ルーチンを実行する。第７ルーチンの実行時、制御部１１０は、メモリー１２０に既に保存された加重ファクターに基づき、第３ルーチンで更新されたサイクル退化度ＤＯＡ_ｃｙｃ［ｋ］を補正する。一実施例で、制御部１１０は、次の数式７を用いて、サイクル退化度を補正することができる。
［数式７］

数式７において、ωは、メモリー１２０に既に保存された加重ファクターを示す値である。ωは、所定の範囲（例えば、０以上２以下）内の定数であり得、事前実験または制御部１１０によって予め決められたものであり得る。また、ＤＯＡ_{ｃｙｃ＿ｃｏｒｒｅｃｔ}［ｋ］は、補正されたサイクル退化度を示す値である。

段階Ｓ３６０において、制御部１１０は第８ルーチンを実行する。第８ルーチンの実行時、制御部１１０は、カレンダー退化度（数式６参照）及び補正されたサイクル退化度（数式７参照）に基づき、二次電池２０の容量維持率ＣＲＲ_ｍｉｘ［ｋ］を推定する。一実施例で、制御部１１０は、次の数式８を用いて、ｋ番目の周期における二次電池２０に最大に貯蔵可能な電荷量を示すＣＲＲ_ｍｉｘ［ｋ］を演算することができる。
［数式８］

二次電池２０の退化が進行されるほど容量維持率が低くなることは、当業者にとって自明である。例えば、数式８を参照すれば、時間の経過につれ二次電池２０がサイクル状態を有した期間と、カレンダー状態を有した期間とが増えるほど、ＤＯＡ_{ｃｙｃ＿ｃｏｒｒｅｃｔ}［ｋ］及びＤＯＡ_ｃａｌ［ｋ］は、各々増加する。したがって、ｋが増加するほど、ＣＲＲ_ｍｉｘ［ｋ］は、１よりも小さい値を有しながら０に向けて減少する。

段階Ｓ３６５において、制御部１１０は第９ルーチンを実行する。第９ルーチンの実行時、制御部１１０は、ＣＲＲ_ｍｉｘ［ｋ］と予め決められた設計容量 Ｑ_{ｄｅｇｉｓｎ}に基づき、二次電池２０の最大容量Ｑ_ｍａｘを更新できる。例えば、Ｑ_ｍａｘ＝Ｑ_{ｄｅｇｉｓｎ}×ＣＲＲ_ｍｉｘ［ｋ］であり得る。ＣＲＲ_ｍｉｘ［ｋ］は、１よりも小さい正数であるため、Ｑ_ｍａｘはＱ_{ｄｅｇｉｓｎ}よりも小さい。更新された最大容量Ｑ_ｍａｘは、次の周期で実行される段階Ｓ３１５で充電状態を更新するのに用いられ得る。

図５及び図６は、本発明の一実施例によるサイクル退化度の補正に用いられる加重ファクターを決定する方法を説明するのに参照されるグラフである。

制御部１１０は、テスト電池に対して、予め決められた少なくとも一つの退化誘導テストを行う。各テスト電池は、二次電池２０と同じ条件を有するように製造されたものであって、前記各退化誘導テストを行う前には、容量維持率が１である。

前記各退化誘導テストを行う場合、図２のバッテリーパック１０には、二次電池２０の代わりにテスト電池が電気的に順次接続する。また、いずれか一つの退化誘導テストが終了する場合、既に使用されたテスト電池を新しいものに交替すれば、残りの退化誘導テストを行うことができる。

各退化誘導テストの開始時点から終了時点までの相異なる複数の時点で実際の容量維持率を計算する。

これと共に、制御部１１０は、各退化誘導テストの開始時点から終了時点までの前記複数の時点で容量維持率を推定する。この際、制御部１１０は、予め決められた二つ以上の相異なる候補値を数式７のωに代入し、複数の容量維持率変化曲線を得ることができる。複数の容量維持率変化曲線と候補値とは、一対一に対応する。即ち、各容量維持率変化曲線は、候補値のうちいずれか一つが数式７のωに代入されたとき、前記複数の時点で推定される容量維持率によって定義される。

制御部１１０は、複数の容量維持率変化曲線各々を複数の時点で計算された実際の容量維持率と比較する。それから、制御部１１０は、容量維持率変化曲線のうち実際の容量維持率との差が最も少ないいずれか一つの容量維持率変化曲線に関わるいずれか一つの候補値を前記加重ファクターとして決定する。

図５は、二次電池２０と同じ条件を有し、容量維持率が１である第１テスト電池及び第２テスト電池に対して行われた第１退化誘導テストの結果を示すグラフであり、図６は、二次電池２０と同じ条件を有し、容量維持率が１である第３テスト電池及び第４テスト電池に対して行われた第２退化誘導テストの結果を示すグラフである。第１及び第２退化誘導テストの各々からは、相異なる第１及び第２候補値を数式７のωに代入し、二つの容量維持率変化曲線を得た。

図５を参照すれば、第１退化誘導テストは、第１テスト期間△Ｐ_Ｃ１及び第２テスト期間△Ｐ_Ｃ２が各々９回ずつ交互に繰り返されるテストである。第１テスト期間△Ｐ_Ｃ１は、第１及び第２テスト電池各々の充電状態と温度が各々６０％と３０℃であるカレンダー状態を、４週間維持する期間である。第２テスト期間△Ｐ_Ｃ２は、温度が４５℃である第１及び第２テスト電池各々を充電状態３０％〜６０％で９Ｃ（Ｃ−ｒａｔｅ）で充電してから６Ｃで放電するサイクル状態を２週間維持する期間である。

図５において、推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ１＿Ａ}及び推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ１＿Ｂ}を得るために、第１テスト電池に対する第１退化誘導テストを行い、実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ１を得るために、第２テスト電池に対する第１退化誘導テストを行う。

図５に示したグラフから確認される第１退化誘導テストにおいては、第１候補値を数式７のωに代入して第１容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ１＿Ａ}を得、第１候補値とは相違した第２候補値を数式７のωに代入して第２容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ１＿Ｂ}を得た。

第１容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ１＿Ａ}は、第１テスト期間△Ｐ_Ｃ１及び第２テスト期間△Ｐ_Ｃ２のうちいずれか一つから他の一つに転換される複数の時点ｔ_１〜ｔ_１８で推定された容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ１＿Ａ}によって定義される曲線である。また、第２容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ１＿Ｂ}は、第１テスト期間△Ｐ_Ｃ１及び第２テスト期間△Ｐ_Ｃ２のうちいずれか一つから他の一つに転換される複数の時点ｔ_１〜ｔ_１８で推定された容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ１＿Ｂ}によって定義される曲線である。また、実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ１は、複数の時点ｔ_１〜ｔ_１８で計算された。これによって、推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ１＿Ａ}は、推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ１＿Ｂ}及び実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ１の各々と複数の時点ｔ_１〜ｔ_１８を基準で一対一に対応できる。

制御部１１０は、第１容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ１＿Ａ}を定義する推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ１＿Ａ}を実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ１と比較し、第２容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ１＿Ｂ}を定義する推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ１＿Ｂ}を実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ１と比較する。

例えば、制御部１１０は、推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ１＿Ａ}と実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ１との残差和（または残差平方和）を第１結果値に設定し、推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ１＿Ｂ}と実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ１との残差和（または残差平方和）を第２結果値に設定し得る。

図６を参照すれば、第２退化誘導テストは、第３テスト期間△Ｐ_Ｃ３及び第４ テスト期間△Ｐ_Ｃ４が各々９回ずつ交互に繰り返されるテストである。第３テスト期間△Ｐ_Ｃ３は、第３及び第４テスト電池各々の充電状態と温度が各々５０％と４５℃であるカレンダー状態を４週間維持する期間である。第４テスト期間△Ｐ_Ｃ４は、温度が３０℃である第３及び第４テスト電池各々を、充電状態３０％〜６０％で９Ｃ（Ｃ−ｒａｔｅ）で充電してから６Ｃで放電するサイクル状態を２週間維持する期間である。

図６において、推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ２＿Ａ}及び推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ２＿Ｂ}を得るために第３テスト電池に対する第２退化誘導テストを行い、実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ２を得るために第４テスト電池に対する第２退化誘導テストを行う。

図６に示したグラフから確認される第２退化誘導テストでは、第１候補値を数式７のωに代入して第３容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ２＿Ａ}を得、第２候補値を数式７のωに代入して第４容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ２＿Ｂ}を得た。

第３容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ２＿Ａ}は、第３テスト期間△Ｐ_Ｃ３及び第４テスト期間△Ｐ_Ｃ４のうちいずれか一つから他の一つに転換される複数の時点ｔ'_１〜ｔ'_１８で推定された容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ２＿Ａ}によって定義される曲線である。また、第４容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ２＿Ｂ}は、第３テスト期間△Ｐ_Ｃ３及び第４テスト期間△Ｐ_Ｃ４のうちいずれか一つから他の一つに転換される複数の時点 ｔ'_１〜ｔ'_１８で推定された容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ２＿Ｂ}によって定義される曲線である。また、実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ２は、複数の時点ｔ'_１〜ｔ'_１８で計算された。これによって、推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ２＿Ａ}は、推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ２＿Ｂ}及び実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ２の各々と複数の時点ｔ'_１〜ｔ'_１８を基準で一対一に対応できる。

制御部１１０は、第３容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ２＿Ａ}を定義する推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ２＿Ａ}を実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ２と比較し、第４容量維持率変化曲線Ｃ_{ｓｉｍ２＿Ｂ}を定義する推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ２＿Ｂ}を実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ２と比較する。

例えば、制御部１１０は、推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ２＿Ａ}と実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ２との残差和（または残差平方和）を第３結果値に設定し、推定容量維持率Ｐ_{ｓｉｍ２＿Ｂ}と実際容量維持率Ｐ_ｅｘｐ２との残差和（または残差平方和）を第４結果値に設定し得る。

制御部１１０は、候補値の個数と同じ個数の比較値を演算する。各比較値は、候補値のいずれか一つに関わる全ての結果値を合算した値である。例えば、図５及び図６を参照すれば、制御部は、第１候補値に関わる第１比較値を演算し、第２候補値に関わる第２比較値を演算する。ここで、第１比較値は、第１結果値と第３結果値との和であり、第２比較値は、第２結果値と第４結果値との和である。

制御部１１０は、演算された比較値のうち最も小さいものに関わる一つの候補値を加重ファクターに設定し、メモリー１２０に保存し得る。例えば、第１比較値が第２比較値よりも小さい場合、制御部１１０は、加重ファクターを第１候補値と同一の値としてメモリー１２０に保存し得る。逆に、第２比較値が第１比較値よりも小さい場合、制御部１１０は、加重ファクターを第２候補値と同一の値としてメモリー１２０に保存し得る。

以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例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具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、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、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。

１０ バッテリーパック
２０ 二次電池
３１ 電流測定部
３２ 温度測定部
３３ 電圧測定部
１００ 容量維持率推定装置
１１０ 制御部
１２０ メモリー
１３０ 通信部

Claims (10)

1. バッテリーパックに含まれた二次電池のカレンダー退化度及びサイクル退化度から前記二次電池の容量維持率を推定する装置であって、
   予め決められた時間の長さを有する周期ごとに、前記バッテリーパックに設けられたセンシング部から前記二次電池の電流情報及び温度情報を受信し、第１メインプロセス及び第２メインプロセスを順次実行するように構成された制御部と、
   予め決められた加重ファクターを保存し、前記第１メインプロセスの実行によって前記周期ごとに更新される前記二次電池の充電状態、サイクル退化度及びカレンダー退化度をさらに保存するメモリーと、
   前記制御部に動作可能に接続した通信部と、を含み、
   前記第１メインプロセスが、
   前記電流情報に基づき、前記メモリーに保存されている前記充電状態を更新する第１サブプロセスと、
   前記電流情報に基づき、前記二次電池の動作状態をサイクル状態及びカレンダー状態のうちいずれか一つに設定する第２サブプロセスと、
   前記第２サブプロセスによって前記二次電池の動作状態が前記サイクル状態に設定された場合、前記更新された充電状態、前記電流情報及び前記温度情報に基づき、前記メモリーに保存されたサイクル退化度を更新する第３サブプロセスと、
   前記第２サブプロセスによって前記二次電池の動作状態が前記カレンダー状態に設定された場合、前記更新された充電状態、前記電流情報及び前記温度情報に基づき、前記メモリーに保存されたカレンダー退化度を更新する第４サブプロセスと、
   を含み、
   前記第２メインプロセスが、
   前記加重ファクター、前記更新されたサイクル退化度及び前記メモリーに既に保存されたカレンダー退化度に基づき、前記二次電池の容量維持率を推定し、
   前記制御部は、
   前記第３サブプロセスによって更新される前のサイクル退化度と前記第３サブプロセスによって更新されたサイクル退化度との差が、第１臨界差値よりも大きいか、または前記第３サブプロセスによって更新されたサイクル退化度が前記第３サブプロセスによって更新される前のサイクル退化度よりも小さい場合、第１エラー信号を前記通信部に出力し、
   前記制御部は、
   前記第４サブプロセスによって更新される前のカレンダー退化度と前記第４サブプロセスによって更新されたカレンダー退化度との差が、第２臨界差値よりも大きいか、または前記第４サブプロセスによって更新されたカレンダー退化度が前記第４サブプロセスによって更新される前のサイクル退化度よりも小さい場合、第２エラー信号を前記通信部に出力し、
   前記加重ファクターは、複数の容量維持率変化曲線と一対一に対応する候補値のうち、容量維持率変化曲線が実際の容量維持率との差が最も少なくなるよう選択した候補値として予め決定された値である、
   二次電池の容量維持率推定装置。
2. 前記第１サブプロセスは、
   前記電流情報が示す電流を前記時間の長さに対して積算し、
   前記積算された電流量及び前記メモリーに既に保存された最大容量に基づき、前記メモリーに保存されている前記充電状態を更新する、請求項１に記載の二次電池の容量維持率推定装置。
3. 前記第２サブプロセスは、
   前記電流情報に対応する充放電率が臨界充放電率と同一またはより大きい場合、前記二次電池の動作状態を前記サイクル状態に設定する、請求項１または２に記載の二次電池の容量維持率推定装置。
4. 前記メモリーには、複数のサイクル退化度プロファイルがさらに保存され、
   前記第３サブプロセスは、
   前記複数のサイクル退化度プロファイルのうち、前記更新された充電状態、前記電流情報及び前記温度情報にマッチされるいずれか一つのサイクル退化度プロファイルを選択する第１ルーチンと、
   前記選択されたサイクル退化度プロファイルに関わる第１基準等価時点を決定する第２ルーチンと、
   前記第１基準等価時点に基づき、前記選択されたサイクル退化度プロファイルを用いて、前記メモリーに既に保存されたサイクル退化度を更新する第３ルーチンと、を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池の容量維持率推定装置。
5. 前記第２サブプロセスが、
   前記電流情報に対応する充放電率が臨界充放電率よりも小さい場合、前記二次電池の動作状態を前記カレンダー状態に設定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の二次電池の容量維持率推定装置。
6. 前記メモリーには、複数のカレンダー退化度プロファイルがさらに保存され、
   前記第４サブプロセスは、
   前記複数のカレンダー退化度プロファイルのうち、前記更新された充電状態及び前記温度情報にマッチされるいずれか一つのカレンダー退化度プロファイルを選択する第４ルーチンと、
   前記選択されたカレンダー退化度プロファイルに関わる第２基準等価時点を決定する第５ルーチンと、
   前記第２基準等価時点に基づき、前記選択されたサイクル退化度プロファイルを用いて、前記メモリーに既に保存されたカレンダー退化度を更新する第６ルーチンと、を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池の容量維持率推定装置。
7. 前記第２メインプロセスは、
   前記加重ファクターに基づき、前記サイクル退化度を補正する第７ルーチンと、
   前記カレンダー退化度及び前記補正されたサイクル退化度に基づき、前記二次電池の容量維持率を推定する第８ルーチンと、を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の二次電池の容量維持率推定装置。
8. 前記加重ファクターが、事前実験によって決定された０以上２以下の範囲内の定数である、請求項１から７のいずれか一項に記載の二次電池の容量維持率推定装置。
9. 請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の二次電池の容量維持率推定装置を含む、バッテリーパック。
10. バッテリーパックに含まれた二次電池のカレンダー退化度及びサイクル退化度から前記二次電池の容量維持率を推定する方法であって、
    予め決定された時間の長さを有する周期ごとに、前記バッテリーパックに設けられたセンシング部から前記二次電池の電流情報及び温度情報を受信する段階と、
    第１メインプロセスを活性化する段階と、
    第２メインプロセスを活性化する段階と、を含み、
    前記第１メインプロセスが、
    前記電流情報に基づき、既に保存されている前記二次電池の充電状態を更新する第１サブプロセスと、
    前記電流情報に基づき、前記二次電池の動作状態をサイクル状態及びカレンダー状態のうちいずれか一つに設定する第２サブプロセスと、
    前記第２サブプロセスによって前記二次電池の動作状態が前記サイクル状態に設定された場合、前記更新された充電状態、前記電流情報及び前記温度情報に基づき、既に保存されたサイクル退化度を更新する第３サブプロセスと、
    前記第２サブプロセスによって前記二次電池の動作状態が前記カレンダー状態に設定された場合、前記更新された充電状態、前記電流情報及び前記温度情報に基づき、既に保存されたカレンダー退化度を更新する第４サブプロセスと、を含み、
    前記第２メインプロセスが、
    予め決められた加重ファクター、前記更新された前記サイクル退化度及びカレンダー退化度に基づき、前記二次電池の容量維持率を推定し、
    前記二次電池の容量維持率の推定方法は、
    前記第３サブプロセスによって更新される前のサイクル退化度と前記第３サブプロセスによって更新されたサイクル退化度との差が、第１臨界差値よりも大きいか、または前記第３サブプロセスによって更新されたサイクル退化度が前記第３サブプロセスによって更新される前のサイクル退化度よりも小さい場合、第１エラー信号を出力する段階と、
    前記第４サブプロセスによって更新される前のカレンダー退化度と前記第４サブプロセスによって更新されたカレンダー退化度との差が第２臨界差値よりも大きいか、または前記第４サブプロセスによって更新されたカレンダー退化度が前記第４サブプロセスによって更新される前のカレンダー退化度よりも小さい場合、第２エラー信号を出力する段階と、を含み、
    前記加重ファクターは、複数の容量維持率変化曲線と一対一に対応する候補値のうち、容量維持率変化曲線が実際の容量維持率との差が最も少なくなるよう選択した候補値として予め決定された値である、
    二次電池の容量維持率推定方法。

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