JP7048001B2 - バッテリー状態推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリー状態推定装置に関し、より詳しくは、バッテリーセルの退化加速如何及び退化加速程度を判断するバッテリー状態推定装置に関する。

本出願は、２０１９年３月１８日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－００３０７０８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。

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、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、なかでもリチウムバッテリーは、ニッケル系列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。

二次電池の適用範囲はさらに拡がり、スマートフォンを含む小型携帯装置は勿論、ハイブリッド自動車を含む電気自動車や電力貯蔵装置のような中大型装置にも二次電池が広く用いられている。

このような二次電池の場合、使用期間が経過するにつれて初期よりも性能が退化する。そして、このような二次電池の性能退化の程度を推定することを二次電池のＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）推定と称し、二次電池のＳＯＨは二次電池の交替時期を決定する際に重要な要素である。

従来、バッテリーの開放回路電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ、ＯＣＶ）を測定し、バッテリーが完全充電される時点までバッテリーに流れ込む電流を積算し、積算された電流量と測定されたＯＣＶ値を通じてバッテリーに充電された完全充電容量を計算する装置及び方法が開示されている（特許文献１）。

ただし、特許文献１は、バッテリーの完全充電容量の損失を測定することで、事後的にバッテリーの退化程度を示す退化度を判断する構成を開示しているだけで、現在のバッテリー退化進行速度などバッテリー退化に関連するより具体的な情報を提供していない。すなわち、特許文献１は、バッテリーの現在または過去状態を判断可能な情報であるバッテリー退化度を提供しているだけで、例えば、バッテリーの予測退化速度または予測寿命などのように未来時点におけるバッテリーの状態を判断するための具体的な情報は全く提供しないという問題がある。

韓国特許公開１０－２０１６－００１１４４８号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーセルの退化についてより具体的な情報を提供することができるバッテリー状態推定装置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合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状態推定装置は、バッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧が基準放電電圧に到達する度にバッテリーセルの開放回路電圧を測定するように構成された電圧測定部と、電圧測定部によって測定された開放回路電圧を受信し、受信した開放回路電圧を予め保存された基準電圧と比較して電圧変動率を算出し、算出された電圧変動率及び予め保存された電圧変動率データに基づいて電圧増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターンに応じてバッテリーセルの退化加速程度を判断するように構成された制御部と、を含む。

予め保存された基準電圧は、所定のサイクル時点でバッテリーセルが放電してバッテリーセルの電圧が基準放電電圧に到達したときの開放回路電圧を含むように構成され得る。

予め保存された電圧変動率データは、電圧測定部によって開放回路電圧が測定される度に制御部によって算出された過去の電圧変動率を含むように構成され得る。

制御部は、予め保存された電圧変動率データのうちバッテリーセルの現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の電圧変動率と算出された電圧変動率との間の電圧変化率を算出し、算出された電圧変化率に基づいて電圧増減パターンを決定するように構成され得る。

制御部は、電圧増減パターンが電圧増加パターンと決定された場合、算出された電圧変化率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を加速退化または線形退化と判断するように構成され得る。

制御部は、電圧増減パターンが電圧減少パターンと決定された場合、バッテリーセルの退化加速程度を減速退化と判断するように構成され得る。

制御部は、算出された電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率以上である場合、バッテリーセルの退化加速程度を加速退化と判断し、算出された電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率未満である場合、バッテリーセルの退化加速程度を線形退化と判断するように構成され得る。

制御部は、算出された電圧変動率が既に設定された電圧下限値を超え、且つ、既に設定された電圧上限値未満である場合、電圧増減パターンを決定するように構成され得る。

制御部は、開放回路電圧及び予め保存された基準抵抗に基づいて抵抗変動率を算出し、算出された抵抗変動率及び予め保存された抵抗変動率データに基づいて抵抗増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターン及び抵抗増減パターンに応じてバッテリーセルの退化加速程度を判断するように構成され得る。

予め保存された基準抵抗は、予め保存された基準電圧に基づいて算出された基準抵抗を含むように構成され得る。

予め保存された抵抗変動率データは、電圧測定部によって開放回路電圧が測定される度に制御部によって算出された過去の抵抗変動率を含むように構成され得る。

制御部は、予め保存された抵抗変動率データのうちバッテリーセルの現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の抵抗変動率と算出された抵抗変動率との間の抵抗変化率を算出し、算出された抵抗変化率に基づいて抵抗増減パターンを決定するように構成され得る。

制御部は、電圧増減パターンが電圧増加パターンと決定され、且つ、抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定された場合、算出された抵抗変化率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を加速退化または線形退化と判断するように構成され得る。

制御部は、電圧増減パターンが電圧増加パターンと決定され、且つ、算出された抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値を超える場合、抵抗増減パターンを決定するように構成され得る。

本発明の他の態様によるバッテリーパックは、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置を含む。

本発明のさらに他の態様による電気自動車は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置を含む。

本発明の一態様によれば、バッテリーセルの退化度のみならずバッテリーセルの退化加速程度が推定されるため、バッテリーセルの現在の退化状態をより正確に推定できるだけでなく、バッテリーセルの未来の退化状態をより正確に予測することができる。

また、本発明の一態様によれば、バッテリーセルの退化加速程度を、加速退化、減速退化または線形退化に細分化して判断するため、バッテリーセルの退化進行程度をより具体的に判断することができる。

また、本発明の一態様によれば、多様な指標を通じてバッテリーセルの退化加速程度が測定されるため、バッテリーの退化進行程度をより正確に判断または予測することができる。

本発明の効果は以上の効果に制限されず、その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状態推定装置を含むバッテリーパックを概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置を概略的に示したブロック図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの電圧変動率を示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの電圧変動率を示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの電圧変動率のうち一区間を拡大して示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの電圧変動率のうち他の一区間を拡大して示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの抵抗変動率を示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの抵抗変動率を示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置において、電圧変動率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を判断する過程をツリー構造で簡略に示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置において、抵抗変動率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を判断する過程をツリー構造で簡略に示した図である。

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形態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、関連公知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、その詳細な説明は省略する。

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。また、明細書に記載された「制御部」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意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで具現され得る。

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）」だけではなく、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状態推定装置を含むバッテリーパック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状態推定装置１００は、一つ以上のバッテリーセル１１が含まれたバッテリーモジュール１０と電気的に接続されてそれぞれのバッテリーセル１１の状態を推定することができる。また、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーモジュール１０と共にバッテリーパック１０００に含まれ得る。図１は、バッテリーパック１０００に一つのバッテリーモジュール１０と一つのバッテリー状態推定装置１００が含まれた例を示したが、バッテリーパック１０００に含まれたバッテリーモジュール１０及びバッテリー状態推定装置１００の個数は図１に示された個数に限定されない。同様に、バッテリーモジュール１０に含まれたバッテリーセル１１の個数も図１に示された個数に限定されない。

図２を参照してバッテリー状態推定装置１００の具体的な構成を説明する。図２は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置を概略的に示したブロック図である。

図２を参照すると、バッテリー状態推定装置１００は、電圧測定部１０１及び制御部１０３を含むことができる。電圧測定部１０１は、バッテリーモジュール１０に含まれたバッテリーセル１１の電圧を測定することができる。すなわち、電圧測定部１０１は、バッテリーモジュール１０に含まれたそれぞれのバッテリーセル１１の電圧を測定するように構成され得る。

例えば、図１に示された実施形態において、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーモジュール１０に含まれた第１バッテリーセルＣ１、第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４が放電するときの電圧をそれぞれ測定し得る。具体的には、電圧測定部１０１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を通じて第１バッテリーセルＣ１の電圧を測定し、第２センシングラインＳＬ２及び第３センシングラインＳＬ３を通じて第２バッテリーセルＣ２の電圧を測定し得る。また、電圧測定部１０１は、第３センシングラインＳＬ３及び第４センシングラインＳＬ４を通じて第３バッテリーセルＣ３の電圧を測定し、第４センシングラインＳＬ４及び第５センシングラインＳＬ５を通じて第４バッテリーセルＣ４の電圧を測定し得る。

電圧測定部１０１は、バッテリーセル１１の開放回路電圧（ＯＣＶ）を測定することができる。すなわち、電圧測定部１０１は、バッテリーセル１１の電圧及び開放回路電圧を何れも測定することができる。特に、電圧測定部１０１は、測定した電圧が基準放電電圧に到達する度に各バッテリーセル１１の開放回路電圧を測定することができる。ここで、基準放電電圧は、電圧測定部１０１が開放回路電圧を測定できるようにユーザなどによって予め設定されて保存された電圧であり得る。すなわち、基準放電電圧は、電圧測定部１０１によってバッテリーセル１１の開放回路電圧を測定するための参照値であって、電圧測定部１０１がバッテリーセル１１の開放回路電圧を測定する時点を提供し得る。例えば、所定の電圧は２．８Ｖに設定され得る。電圧測定部１０１は、複数のバッテリーセル１１の電圧を測定し、各バッテリーセル１１の測定された電圧が所定の電圧に到達する度に該当バッテリーセル１１の開放回路電圧を測定することができる。

例えば、図１に示された実施形態において、バッテリーセル１１のそれぞれに対して、基準放電電圧がＶ１［Ｖ］に設定されていると仮定する。このとき、電圧測定部１０１は、放電によって第１バッテリーセルＣ１の電圧がＶ１［Ｖ］に到達すれば、第１バッテリーセルＣ１の開放回路電圧を測定し得る。同様に、電圧測定部１０１は、第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４のうち少なくとも一つの電圧がＶ１［Ｖ］に到達すれば、電圧がＶ１［Ｖ］に到達したバッテリーセル１１の開放回路電圧を測定し得る。

制御部１０３は、電圧測定部１０１によって測定された開放回路電圧を受信することができる。制御部１０３は、バッテリー状態推定装置１００の内部で電圧測定部１０１と電気的信号を送受信できるように構成され、電圧測定部１０１から測定された開放回路電圧を受信することができる。

制御部１０３は、電圧測定部１０１から受信した開放回路電圧を予め保存された基準電圧と比較して電圧変動率（ｖｏｌｔａｇｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｒａｔｅ）を算出することができる。ここで、予め保存された基準電圧は、電圧測定部１０１によって測定された開放回路電圧との比較のための参照値であって、予め保存された値であり得る。例えば、予め保存された基準電圧は、所定のサイクル時点で測定されたバッテリーセル１１の開放回路電圧を含み得る。電圧変動率は、予め保存された基準電圧と制御部１０３が電圧測定部１０１から受信した開放回路電圧とを比べて得られる。特に、電圧変動率は、予め保存された基準電圧と開放回路電圧の測定値との比率または差として算出され得る。すなわち、制御部１０３は、所定のサイクル時点以後のサイクルで電圧測定部１０１から測定された開放回路電圧を受信し、予め保存された基準電圧に対する受信した開放回路電圧の比率を電圧変動率として算出し得る。

例えば、第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された基準電圧をＡ１［Ｖ］と仮定する。また、電圧測定部１０１が第１時点で測定した第１バッテリーセルＣ１の開放回路電圧をＢ１［Ｖ］と仮定する。制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の第１時点の電圧変動率を、Ａ１に対するＢ１の比率として算出し得る。例えば、第１バッテリーセルＣ１の第１時点の電圧変動率は、「（Ｂ１÷Ａ１）×１００」の計算式によって算出され得る。

制御部１０３は、算出した電圧変動率及び予め保存された電圧変動率データに基づいて電圧増減パターンを決定することができる。ここで、電圧変動率データは、算出された電圧変動率との比較のための参照データであって、予め保存され得る。制御部１０３は、算出した電圧変動率を予め保存された電圧変動率データに追加して、予め保存された電圧変動率データを更新することができる。そして、制御部１０３は、更新された電圧変動率データに基づいて電圧増減パターンを決定することができる。

例えば、予め保存された電圧変動率データは、制御部１０３によって過去算出された電圧変動率が保存されたデータであり得る。この場合、制御部１０３は、基準電圧が算出されたサイクル時点の以後に算出されたすべての電圧変動率に基づいてバッテリーセル１１の電圧増減パターンを決定し得る。電圧増減パターンは、電圧増加パターン、電圧減少パターンまたは電圧一定パターンなどの多様なパターンを含み得る。以下では説明の便宜上、電圧増減パターンには電圧増加パターン及び電圧減少パターンが含まれ、電圧増加パターンには電圧減少パターンを除いた電圧一定パターンなどのパターンが含まれるとする。

また、制御部１０３は、決定した電圧増減パターンに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断するように構成され得る。ここで、退化加速程度とは、バッテリーセル１１の退化が次第に速まっているか、それとも、次第に遅くなっているかなどを示す情報であり得る。すなわち、制御部１０３は、バッテリーセル１１に対する電圧増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターンに基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。

例えば、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターンに応じて第１バッテリーセルＣ１の退化加速程度を判断し得る。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の現在状態に基づいた退化度の判断だけでなく、過去の履歴を総合して現在のバッテリーセル１１が退化している速度を判断することができる。したがって、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、未来時点におけるバッテリーセル１１の状態を推定可能な情報を提供することで、バッテリーセル１１の寿命予測または未来状態の判断に役に立つ情報を提供することができる。

特に、制御部１０３は、バッテリーセル１１のそれぞれに対して退化加速程度を独立的に判断することができる。例えば、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１、第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４のそれぞれに対して別々に電圧増減パターンを決定し得る。そして、制御部１０３は、決定された電圧増減パターンに応じて第１バッテリーセルＣ１、第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４のそれぞれに対して別々に退化加速程度を判断し得る。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、それぞれのバッテリーセル１１の退化加速程度を独立的に判断可能であるため、それぞれのバッテリーセル１１の退化度及び退化加速程度を判断し、ひいてはそれぞれのバッテリーセル１１の寿命を予測することができる。具体的には、バッテリー状態推定装置１００は、それぞれのバッテリーセル１１の開放回路電圧を測定することで損失容量を算出し、それぞれのバッテリーセル１１の退化程度を算出できるだけでなく、それぞれのバッテリーセル１１がどれくらい速く退化しているかについての退化加速程度を判断することができる。したがって、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の退化加速程度に基づいてそれぞれのバッテリーセル１１の今後の退化程度を推定でき、推定された退化程度に応じてそれぞれのバッテリーセル１１の制御条件を調整及び設定することができる。

例えば、同じ製品ラインのバッテリーセル１１であっても、初期抵抗または容量のバラツキなどの問題のため、全く同じ可用容量を有さないこともある。例えば、出荷時バッテリーセルの設定容量は１０００ｍＡｈであるが、第１バッテリーセルＣ１の初期容量が９００ｍＡｈ、第２バッテリーセルＣ２の初期容量が１０００ｍＡｈの状態で出荷されたと仮定する。同一期間の使用によって第１バッテリーセルＣ１及び第２バッテリーセルＣ２の現在可用容量が８００ｍＡｈに等しくなった場合、第１バッテリーセルＣ１と第２バッテリーセルＣ２とは同じ可用容量を有するが、初期容量の差のため、二つのバッテリーセル１１の退化度が同一であると判断することはバッテリーセル１１の正確な状態推定であると言えない。また、第１バッテリーセルＣ１の退化度が約１１％、第２バッテリーセルＣ２の退化度が２０％に算出されたとしても、このように算出された退化度は初期容量対比現在容量による第１バッテリーセルＣ１及び第２バッテリーセルＣ２それぞれの現在状態のみを示す指標として意味があるだけで、現在の第１バッテリーセルＣ１及び第２バッテリーセルＣ２の退化加速程度または退化加速程度に基づいた予想寿命などの未来状況に係る予測指標としては適さない。すなわち、バッテリーセル１１の初期容量などに対する現在容量の比率は、バッテリーセル１１の退化程度を事後的に判断する指標に過ぎず、バッテリーセル１１の退化加速程度、今後の退化程度または予想寿命などを判断する指標として使用するには適さないという問題がある。

一方、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、現在のバッテリーセル１１の開放回路電圧を測定し、退化加速程度を判断することで、バッテリーセル１１の現在状態を正確に判断することができる。また、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の退化加速程度を判断し、バッテリーセル１１の寿命がより長く持続されるようにバッテリーセル１１の制御条件を変更するなどの措置を講じることができる。

ここで、制御部１０３は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００で行われる多様な制御ロジックを実行するため、当業界で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、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含むことができる。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、制御部１０３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、プロセッサによって実行され得る。メモリは、プロセッサの内部または外部に位置し得、周知の多様な手段でプロセッサと接続され得る。例えば、制御部１０３は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００に備えられたプロセッサであって、判断したバッテリーセル１１の退化加速程度をディスプレイ装置などの出力装置を通じてユーザに提供し得る。また、制御部１０３は、バッテリーセル１１の退化加速程度に基づいて、外部通知装置を通じてユーザにバッテリーセル１１の交替または警告通知も提供し得る。

また、図２を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、保存部１０５をさらに含むことができる。保存部１０５は基準電圧を保存することができる。すなわち、保存部１０５には基準電圧が予め保存されており、制御部１０３は保存部１０５に予め保存された基準電圧と電圧測定部１０１から受信した開放回路電圧とを比べて電圧変動率を算出することができる。また、保存部１０５は電圧変動率データを保存することができる。すなわち、保存部１０５には制御部１０３で算出された電圧変動率データが保存されており、制御部１０３は保存部１０５に予め保存された電圧変動率データに基づいてバッテリーセル１１の電圧増減パターンを決定することができる。

すなわち、保存部１０５は、電圧測定部１０１で測定した基準電圧及び制御部１０３で算出した過去の電圧変動率データなど、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００の各構成要素が動作及び機能を実行するのに必要なデータやプログラムなどを保存することができる。保存部１０５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、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタなどが含まれ得る。保存部１０５は、制御部１０３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することができる。

望ましくは、予め保存された基準電圧は、所定のサイクル時点でバッテリーセル１１が放電してバッテリーセル１１の電圧が基準放電電圧に到達したときの開放回路電圧を含むことができる。ここで、所定のサイクル時点は、ＢＯＬ（Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｆｅ）から所定のサイクル数以内の時点であって、例えば、バッテリーセル１１の出荷後一回目の放電時点であり得る。

例えば、基準放電電圧が２．８Ｖに設定されたと仮定する。この場合、電圧測定部１０１は、第１バッテリーセルＣ１の最初放電過程（初期状態）における電圧を測定し、測定した電圧が２．８Ｖに到達したときの開放回路電圧を測定し得る。

望ましくは、予め保存された電圧変動率データは、電圧測定部１０１によって開放回路電圧が測定される度に制御部１０３によって算出された電圧変動率を含むように構成され得る。すなわち、所定のサイクル時点以後から現在時点以前までにおいて、電圧測定部１０１は放電によってバッテリーセル１１の電圧が基準放電電圧に到達すれば開放回路電圧を測定し、制御部１０３は電圧測定部１０１で測定された開放回路電圧に基づいて電圧変動率を算出し得る。そして、算出された電圧変動率は、保存部１０５に予め保存された電圧変動率データに含まれ得る。

例えば、図１に示された実施形態において、第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された電圧変動率データには第１時点～第Ｎ－１時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の電圧変動率が含まれ得る。ここで、Ｎは２以上の整数であって、Ｎが２であると、予め保存された電圧変動率データには第１時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の電圧変動率のみが含まれ得る。制御部１０３によって第Ｎ時点で第１バッテリーセルＣ１の電圧変動率が算出された場合、第Ｎ時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の電圧変動率は保存部１０５に予め保存された電圧変動率データに含まれ得る。この場合、保存部１０５に予め保存された電圧変動率データには第１～第Ｎ電圧変動率が含まれ得る。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、保存部１０５に過去時点から現在時点まで予め保存された電圧変動率データに基づいて現在のバッテリーセル１１の電圧増減パターンを決定することができる。すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、算出された電圧変動率を累積保存した予め保存された電圧変動率データに基づいて現在のバッテリーセル１１の電圧増減パターン及び退化加速程度を判断するため、特定時点での電圧変動率のみでバッテリーセル１１の退化度を判断する場合よりも、バッテリーセル１１の退化加速程度及び退化度などをより正確に判断することができる。また、このように判断された退化加速程度及び退化度は、バッテリーセル１１の未来状態を推定するための情報として活用できるため、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の過去及び現在の状態だけでなく、退化加速程度に基づいて未来の状態を推定可能な情報を提供することができる。

制御部１０３は、予め保存された電圧変動率データのうちバッテリーセル１１の現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の電圧変動率の電圧変化率（ｒａｔｅ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｈａｎｇｅ）を算出することができる。ここで、電圧変化率は、電圧変動率間の平均変化率（ａｖｅｒａｇｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｈａｎｇｅ）または瞬間変化率（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｈａｎｇｅ）を含むことができる。そして、現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の電圧変動率は、現在サイクルから予め設定されたサイクル数以内に含まれた複数の電圧変動率を含むことができる。例えば、制御部１０３は、現在サイクルから５０サイクル以内に含まれた複数の電圧変動率の電圧変化率を算出し得る。図３及び図４を参照して電圧変化率の算出について具体的に説明する。

図３は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００によって算出された第１バッテリーセルＣ１の電圧変動率を示した図である。図４は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００によって算出された第２バッテリーセルＣ２の電圧変動率を示した図である。図３及び図４を参照すると、保存部１０５は、サイクル毎に第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された電圧変動率データ及び第２バッテリーセルＣ２に対して予め保存された電圧変動率データをそれぞれ保存することができる。以下、図３に示されたように、第１バッテリーセルＣ１に対して予め設定されたサイクル数を含む区間をＩｎ区間として説明する。同様に、図４に示されたように、第２バッテリーセルＣ２に対して予め設定されたサイクル数を含む区間をＪｎ区間として説明する。ここで、ｎは正の整数である。例えば、予め設定されたサイクル数が５０である場合、Ｉ１区間には第１バッテリーセルＣ１の０～５０サイクルが含まれ、Ｉ２区間には第１バッテリーセルＣ１の５１～１００サイクルが含まれ得る。説明の便宜のため、第１バッテリーセルＣ１の０サイクルはＩ１に含まれ、第２バッテリーセルＣ２の０サイクルはＪ１区間に含まれたとして説明する。

例えば、一区間に含まれるように予め設定されたサイクル数が５０であると仮定する。図３において、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルが３００サイクルであれば、制御部１０３は保存部１０５に第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存されている電圧変動率データのうち２５１～３００サイクルを含むＩ６区間に属したそれぞれのサイクルの電圧変動率を抽出する。すなわち、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１のＩ６区間に属したそれぞれのサイクルの電圧変動率を互いに比べ、Ｉ６区間の電圧変化率を算出することができる。同様に、図４において、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが１５０サイクルであれば、制御部１０３は保存部１０５に第２バッテリーセルＣ２に対して予め保存されている電圧変動率データのうち１０１～１５０サイクルを含むＪ３区間に属したそれぞれのサイクルの電圧変動率を抽出する。制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２のＪ３区間に属したそれぞれのサイクルの電圧変動率を互いに比べ、Ｊ３区間の電圧変化率を算出することができる。ここで、電圧変化率とは、変化率に対する特定の数値を意味する。

以下、説明の便宜上、電圧変化率が０以上であれば正の変化率、電圧変化率が０未満であれば負の変化率であると説明する。また、図５を参照して制御部１０３が電圧変化率を算出する例を具体的に説明する。

図５は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの電圧変動率のうち一区間を拡大して示した図である。すなわち、図５は、第２バッテリーセルＣ２に対して算出された電圧変動率のうちＪ３区間に含まれた電圧変動率を拡大して示した図である。

図５の実施形態を参照すると、制御部１０３は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間に含まれた電圧変動率の電圧変化率を算出することができる。このとき、制御部１０３は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間の電圧変化率に基づいて、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間を複数のサブ区間に区分することができる。具体的には、制御部１０３は、一区間内で算出した電圧変化率が正の変化率から負の変化率に、または、負の変化率から正の変化率に変わるサイクル地点を基準にして一つの区間を複数のサブ区間に区分することができる。例えば、図５の例において、制御部１０３は、Ｊ３区間に含まれた連続するサイクルに対する平均変化率またはＪ３区間に含まれた連続するサイクルに対する瞬間変化率を算出し得る。具体的には、１３０サイクルを基準にして、Ｊ３１区間の電圧変化率は正の変化率で算出され、Ｊ３２の電圧変化率は負の変化率で算出され得る。したがって、制御部１０３は、１３０サイクルを基準にして第２バッテリーセルＣ２のＪ３区間をＪ３１区間とＪ３２区間とに区分できる。

すなわち、図５の実施形態において、制御部１０３は、Ｊ３区間をＪ３１とＪ３２区間とに区分し、Ｊ３１区間及びＪ３２区間のそれぞれに対して電圧変化率を算出することができる。このように、制御部１０３は、一つの区間をサブ区間に分け、サブ区間毎に電圧変化率を算出することができる。

制御部１０３は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間に含まれた電圧変動率間の変化率を算出するとき、現在サイクルが属した区間を一つのみにして変化率を算出しないこともあり得る。そして、制御部１０３は、正から負に又は負から正に電圧変化率が変わるサイクル時点を判断し、判断したサイクル時点を基準にしてバッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間をサブ区間に区分することができる。

このように、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間を一律に一つの区間として判断することなく、場合によってサブ区間に分けて電圧変化率をより細かく算出するため、バッテリーセル１１の現在状態をより正確に判断することができる。

また、制御部１０３は、算出した電圧変化率に基づいて電圧増減パターンを決定することができる。ここで、電圧増減パターンは、電圧増加パターン及び電圧減少パターンを含むことができる。特に、制御部１０３は、算出した変化率が正の変化率である場合に対する電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定することができる。また、制御部１０３は、算出した変化率が負の変化率である場合に対する電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定することができる。

例えば、図３を参照すると、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ１区間に属する場合、制御部１０３は、Ｉ１区間に含まれた電圧変動率に基づいて第１バッテリーセルＣ１の電圧変化率を算出する。この場合、制御部１０３はＩ１区間の電圧変化率を０未満の値で算出し得る。すなわち、Ｉ１区間の電圧変化率が負の変化率で算出され得る。そして、制御部１０３は、このように電圧変化率が負の変化率で算出された結果に基づいて現在の第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定し得る。また、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ２～Ｉ６のいずれか一つに属する場合、制御部１０３は、該当区間に含まれた電圧変動率に基づいて正の変化率を算出する。そして、制御部１０３は、算出した正の変化率に基づいて現在の第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定し得る。

例えば、図４を参照すると、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ２区間に属する場合、制御部１０３は、Ｊ２区間に含まれた電圧変動率に基づいて電圧変化率を算出する。このとき、制御部１０３はＪ２区間の電圧変化率を０以上の値で算出し得る。すなわち、Ｊ２区間の電圧変化率が正の変化率で算出され得る。そして、制御部１０３は、算出したＪ２区間の電圧変化率に基づいて現在の第２バッテリーセルＣ２の電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定し得る。

もし、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ３区間に属する場合、図５に示されたように、制御部１０３は、Ｊ３区間をＪ３１区間とＪ３２区間とに分け、Ｊ３１区間及びＪ３２区間それぞれの電圧変化率を算出し得る。制御部１０３は、Ｊ３１区間の電圧変化率は０以上の値で算出し、Ｊ３２区間の電圧変化率は０未満の値で算出し得る。すなわち、Ｊ３１区間の電圧変化率は正の変化率で算出され、Ｊ３２区間の電圧変化率は負の変化率で算出され得る。そして、制御部１０３は、算出した電圧変化率に基づいて、Ｊ３１区間の電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定し、Ｊ３２区間の電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定し得る。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の現在状態だけでなく、過去の状態までも考慮してバッテリーセル１１の現在状態をより正確に推定することができる。また、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の電圧変化率を算出し、電圧変化率に基づいて電圧増減パターンを決定するため、バッテリーセル１１の未来状態を推定し易い情報を提供することができる。また、現在サイクルから所定のサイクル数以内であっても、電圧変化率が負から正に又は正から負に変動する区間をサブ区間に分けてバッテリーセル１１の電圧増減パターンをより具体的且つ細かく決定することで、バッテリーセル１１の現在状態をより正確に推定することができる。

制御部１０３は、バッテリーセル１１の電圧増減パターンに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を、加速退化、線形退化及び減速退化のうちいずれか一つとして判断することができる。ここで、加速退化は、バッテリーセル１１の退化が次第に加速化する状態であり、線形退化は、バッテリーセル１１の退化が加速退化のように次第に加速化しないが、線形的に一定に進行している状態である。逆に、減速退化は、バッテリーセル１１の退化が次第に遅く進行している状態である。以下、電圧増減パターンに応じて退化加速程度を判断する構成について説明する。

制御部１０３は、電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定した場合、決定した電圧増加パターンの変化率に基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断するように構成され得る。

例えば、上述したように図３を参照すると、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ２区間に属する場合、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定する。制御部１０３は、電圧増加パターンと決定されたＩ２区間の電圧変化率に基づいて第１バッテリーセルＣ１の現在の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断し得る。

同様に、上述したように図４を参照すると、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ２区間に属する場合、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定する。制御部１０３は、電圧増加パターンと決定されたＪ２区間の電圧変化率に基づいて第２バッテリーセルＣ２の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断し得る。また、制御部１０３は、電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定した場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を減速退化と判断するように構成され得る。

例えば、上述したように図３を参照すると、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ１区間に属する場合、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定する。制御部１０３は、電圧減少パターンと決定された第１バッテリーセルＣ１のＩ１区間の電圧変化率に基づいて第１バッテリーセルＣ１の退化加速程度を減速退化と判断し得る。

同様に、上述したように図４を参照すると、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ４区間に属する場合、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定する。制御部１０３は、電圧減少パターンと決定された第２バッテリーセルＣ２のＪ４区間の電圧変化率に基づいて第２バッテリーセルＣ２の退化加速程度を減速退化と判断し得る。本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の電圧増減パターン及び電圧変化率に基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化、線形退化または減速退化に細分化して判断することで、バッテリーセル１１の現在状態をより正確に判断及び診断することができる。

また、バッテリー状態推定装置１００は、電圧増減パターンを電圧減少パターンと決定した場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を専ら減速退化と判断し、退化加速程度の判断にかかる時間を節減することができる。

バッテリーセル１１の退化加速程度のうち加速退化及び線形退化は、バッテリーセル１１の退化がどれくらい速く進行しているかによって区分可能である。以下、加速退化と線形退化との区分基準について説明する。

制御部１０３は、算出した電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率以上である場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化と判断するように構成され得る。逆に、制御部１０３は、算出した電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率未満である場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を線形退化と判断するように構成され得る。ここで、既に設定された基準電圧変化率は、バッテリーセル１１の電圧増減パターンが電圧増加パターンと決定された場合、退化加速程度を加速退化または線形退化として決定するための基準変化率である。

例えば、図３及び図４に示された実施形態において、既に設定された基準電圧変化率は５０サイクル毎に電圧変動率が１％増加するものとして既に設定され得る。例えば、図３に示された実施形態において、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ２～Ｉ６区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルが属する区間の電圧変化率を既に設定された基準電圧変化率と比較し得る。Ｉ２～Ｉ６区間のそれぞれの電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率よりも小さいため、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の退化加速程度を線形退化と判断し得る。

同様に、図４に示された実施形態において、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１～Ｊ３区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属する区間の電圧変化率を既に設定された基準電圧変化率と比較し得る。望ましくは、図４及び図５を参照すると、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１～Ｊ３１区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属する区間の電圧変化率を既に設定された基準電圧変化率と比較し得る。

ここで、制御部１０３は、Ｊ１区間の電圧変化率に基づいて、Ｊ１区間をＪ１１区間とＪ１２区間とに区分し得る。図６は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの電圧変動率のうち他の一区間を拡大して示した図である。すなわち、図６は、第２バッテリーセルＣ２に対して算出された電圧変動率のうちＪ１区間に含まれた電圧変動率を拡大して示した図である。制御部１０３は、Ｊ１区間の電圧変化率を算出する過程において、電圧変化率が急激に変わる地点を基準にしてＪ１区間をＪ１１区間とＪ１２区間とに区分し得る。すなわち、制御部１０３は一つの区間を、算出された電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率以上であるサブ区間と、算出された電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率未満であるサブ区間とに区分し得る。ここで、Ｊ１１区間の電圧変化率は既に設定された基準電圧変化率より大きく、Ｊ１２区間の電圧変化率は既に設定された基準電圧変化率より小さいと仮定する。例えば、制御部１０３は、２０サイクルを基準でＪ１区間をＪ１１区間とＪ１２区間とに区分し得る。すなわち、Ｊ１１区間及びＪ１２区間はＪ１区間のサブ区間であり得る。

例えば、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１１区間に属すれば、制御部１０３は、Ｊ１１区間の電圧変化率を算出し、算出された電圧変化率を既に設定された基準電圧変化率と比べて、第２バッテリーセルＣ２の退化加速程度を加速退化と判断し得る。逆に、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１２区間に属すれば、制御部１０３は、Ｊ１２区間の電圧変化率を算出し、算出された電圧変化率を既に設定された基準電圧変化率と比べて、第２バッテリーセルＣ２の退化加速程度を線形退化と判断し得る。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、電圧増加パターンに対する退化加速程度を一律に判断せず、既に設定された基準電圧変化率とバッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間の電圧変化率とを比べて、退化加速程度を加速退化または線形退化に細分化して判断することができる。したがって、バッテリーセル１１の現在状態をより細分化して、具体的に診断することができる。

制御部１０３は、バッテリーセル１１に対して算出した電圧変動率が既に設定された電圧下限値を超え、且つ、既に設定された電圧上限値未満である場合に限って、バッテリーセル１１の電圧増減パターンを決定するように構成され得る。すなわち、制御部１０３は、バッテリーセル１１の電圧変動率が一定範囲以内である場合のみに電圧増減パターンを決定し得る。例えば、バッテリーセル１１の電圧変動率が既に設定された電圧上限値以上である場合は、バッテリーセル１１の開放回路電圧が基準値以上に増加した場合であって、バッテリーセル１１が異常退化して急落危険（ｓｕｄｄｅｎ ｄｒｏｐ ｒｉｓｋ）が存在する場合であり得る。また、バッテリーセル１１の電圧変動率が既に設定された電圧下限値以下である場合は、短絡などによってバッテリーセル１１の開放回路電圧が基準値以下に減少した場合であって、バッテリーセル１１が異常退化した場合であり得る。したがって、制御部１０３は、バッテリーセル１１が異常退化した場合を除いて、バッテリーセル１１が正常に退化した場合に対して電圧増減パターンを決定することができる。

バッテリーセル１１の正常状態または異常状態が事前に区分されないと、異常状態における電圧増減パターンに応じて退化加速程度が判断され、判断された退化加速程度に基づいてバッテリー制御条件が調整されて、バッテリーセル１１の状態をさらに悪化させるおそれがある。したがって、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の状態を正常状態または異常状態に先に区分した後、バッテリーセル１１の状態が正常状態である場合に限って電圧増減パターン及び退化加速程度を判断することで、バッテリーセル１１の退化加速程度の判断にかかる時間を短縮し、バッテリーセル１１の状態判断の正確度を向上させることができる。

制御部１０３は、バッテリーセル１１の退化加速程度をバッテリーセル１１の電圧変動率だけではなく、抵抗変動率（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｒａｔｅ）に基づいて判断することもできる。以下、抵抗変動率に基づいて判断された退化加速程度について具体的に説明する。

制御部１０３は、電圧測定部１０１によって測定されたバッテリーセル１１の開放回路電圧及び予め保存された基準抵抗に基づいて抵抗変動率を算出することができる。具体的には、制御部１０３は電圧測定部１０１から測定された開放回路電圧を受信し、受信した開放回路電圧からバッテリーセル１１の現在抵抗を算出できる。

例えば、制御部１０３は計算式「（｜ＣＣＶ_ＥｏＤ－ＯＣＶ_ＥｏＤ｜）÷ｉ_ｔ１」によってバッテリーセル１１の現在抵抗を算出し得る。ここで、ＣＣＶ_ＥｏＤはバッテリーセル１１のＯＣＶ_ＥｏＤを測定した時点からｔ１時点以後に測定したバッテリーセル１１の充電または放電電圧であり、ＯＣＶ_ＥｏＤは放電状況でバッテリーセル１１の電圧が基準放電電圧に到達したときに測定されたバッテリーセル１１の開放回路電圧であり、ｉ_ｔ１はｔ１時間にわたって流れた充電または放電電流の量を意味する。

予め保存された基準抵抗は、制御部１０３によって算出されたバッテリーセル１１の現在抵抗との比較のための参照値であって、保存部１０５に予め保存された値であり得る。例えば、予め保存された基準抵抗は、所定のサイクル時点で測定されたバッテリーセル１１の抵抗であり得る。制御部１０３は、予め保存された基準抵抗に対する現在のバッテリーセル１１の抵抗の比率または差を抵抗変動率として算出し得る。

例えば、図１に示された第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された基準抵抗をＡ２［Ω］と仮定する。また、第１時点で電圧測定部１０１が測定した第１バッテリーセルＣ１の開放回路電圧に基づいて、制御部１０３が算出した第１バッテリーセルＣ１の現在抵抗をＢ２［Ω］と仮定する。制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の第１時点の抵抗変動率をＡ２［Ω］に対するＢ２［Ω］の比率として算出し得る。例えば、第１バッテリーセルＣ１の第１時点の抵抗変動率は「（Ｂ２÷Ａ２）×１００」の計算式によって算出され得る。

制御部１０３は、算出した抵抗変動率及び予め保存された抵抗変動率データに基づいて抵抗増減パターンを決定することができる。ここで、予め保存された抵抗変動率データは、算出された抵抗変動率との比較のための参照データであって、保存部１０５に予め保存され得る。制御部１０３は、算出した抵抗変動率を予め保存された抵抗変動率データに追加して、予め保存された抵抗変動率データを更新することができる。そして、制御部１０３は、更新された抵抗変動率データに基づいて抵抗増減パターンを決定することができる。

例えば、予め保存された抵抗変動率データは、制御部１０３によって過去算出された抵抗変動率が保存されたデータであり得る。この場合、制御部１０３は、基準抵抗が算出された所定のサイクル時点以後に算出されたすべての抵抗変動率に基づいてバッテリーセル１１の抵抗増減パターンを決定し得る。抵抗増減パターンは、抵抗増加パターン、抵抗減少パターンまたは抵抗一定パターンなどの多様なパターンを含み得る。以下、説明の便宜上、抵抗増減パターンには抵抗増加パターン及び抵抗減少パターンが含まれ、抵抗増加パターンに抵抗減少パターンを除いた抵抗一定パターンなどのパターンが含まれるとして説明する。

また、制御部１０３は、決定した電圧増減パターン及び抵抗増減パターンに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断するように構成され得る。ここで、退化加速程度は、上述したように、バッテリーセル１１の退化が次第に速まっているか、それとも、次第に遅くなっているかなどを示す情報であり得る。すなわち、制御部１０３は、バッテリーモジュール１０に含まれたバッテリーセル１１のそれぞれに対する電圧増減パターン及び抵抗増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターン及び抵抗増減パターンに基づいてそれぞれのバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。

例えば、図１に示された実施形態において、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターン及び抵抗増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターン及び抵抗増減パターンに応じて第１バッテリーセルＣ１の退化加速程度を判断し得る。同様に、制御部１０３は第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４に対しても電圧増減パターン及び抵抗増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターン及び抵抗増減パターンに応じて退化加速程度を判断し得る。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、電圧変動率だけでなく、抵抗変動率にも基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。したがって、バッテリー状態推定装置１００は、多様な指標を通じてバッテリーセル１１の退化加速程度を含む状態を複合的に判断し、バッテリーセル１１の状態をより客観的且つ正確に判断することができる。また、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、多様な指標を通じてバッテリーセル１１の過去、現在及び未来の状態を判断または推定可能な情報を提供できるため、バッテリーセル１１をより効果的に管理可能な情報を提供することができる。

特に、制御部１０３は、バッテリーセル１１のそれぞれに対して退化加速程度を独立的に判断することができる。

例えば、図１に示された実施形態において、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１、第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４に対してそれぞれ別々に電圧増減パターン及び抵抗増減パターンを決定し得る。そして、制御部１０３は、決定された電圧増減パターン及び抵抗増減パターンに応じて第１バッテリーセルＣ１、第２バッテリーセルＣ２、第３バッテリーセルＣ３及び第４バッテリーセルＣ４のそれぞれに対して別々に退化加速程度を判断し得る。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、それぞれのバッテリーセル１１の退化加速程度を独立的に判断できるため、バッテリーセル１１の退化加速程度に基づいてそれぞれのバッテリーセル１１の今後の退化程度を推定でき、推定された退化程度に応じてそれぞれのバッテリーセル１１の制御条件を調整することができる。

望ましくは、予め保存された基準抵抗は、保存部１０５に予め保存された基準電圧に基づいて算出された基準抵抗を含むことができる。すなわち、予め保存された基準抵抗は予め保存された基準電圧に対応するものであって、所定のサイクル時点でバッテリーセル１１が放電してバッテリーセル１１の電圧が基準放電電圧に到達したときの開放回路電圧に基づいて算出された抵抗であり得る。予め保存された基準抵抗は保存部１０５に保存され得る。

例えば、保存部１０５には基準電圧Ａ１［Ｖ］が予め保存され、基準電圧Ａ１［Ｖ］に基づいて算出された基準抵抗Ａ２［Ω］が予め保存され得る。

望ましくは、予め保存された抵抗変動率データは、電圧測定部１０１によって開放回路電圧が測定される度に制御部１０３によって算出された抵抗変動率を含むように構成され得る。すなわち、所定のサイクル時点以後から現在以前までにおいて、電圧測定部１０１は放電によってバッテリーセル１１の電圧が基準放電電圧に到達すれば開放回路電圧を測定し得る。そして、制御部１０３は、電圧測定部１０１によって測定された開放回路電圧に基づいて現在抵抗を算出し、算出した現在抵抗と保存部１０５に予め保存された基準抵抗に基づいてバッテリーセル１１の抵抗変動率を算出し得る。そして、算出された抵抗変動率は、保存部１０５に予め保存された抵抗変動率データに含まれ得る。

例えば、図１に示された実施形態において、第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された抵抗変動率データには第１時点～第Ｎ－１時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の抵抗変動率が含まれ得る。ここで、Ｎは２以上の整数であって、Ｎが２であると、予め保存された抵抗変動率データには第１時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の抵抗変動率のみが含まれ得る。制御部１０３によって第Ｎ時点で第１バッテリーセルＣ１の抵抗変動率が算出された場合、第Ｎ時点で算出された第１バッテリーセルＣ１の抵抗変動率は保存部１０５に予め保存された抵抗変動率データに含まれ得る。この場合、保存部１０５に予め保存された抵抗変動率データには第１～第Ｎ抵抗変動率が含まれ得る。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、保存部１０５に過去時点から現在時点まで予め保存された抵抗変動率データに基づいて現在のバッテリーセル１１の抵抗増減パターンを決定することができる。すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、過去算出された抵抗変動率を累積保存した予め保存された抵抗変動率データに基づいて現在バッテリーセル１１の抵抗増減パターンを決定することができる。そして、バッテリー状態推定装置１００は、決定した抵抗増減パターン及び電圧増減パターンに基づいて現在バッテリーセル１１の退化加速程度を判断するため、特定時点での抵抗変動率のみでバッテリーセル１１の退化度を判断する場合よりも、バッテリーセル１１の退化加速程度または退化度などをより正確に判断することができる。

また、このように判断された退化加速程度及び退化度は、バッテリーセル１１の未来状態を推定するための情報として活用できるため、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の過去及び現在の状態だけでなく、退化加速程度に基づいて未来の状態を推定可能な情報を提供することができる。

制御部１０３は、予め保存された抵抗変動率データのうちバッテリーセル１１の現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の抵抗変動率の抵抗変化率を算出することができる。ここで、抵抗変化率は、抵抗変動率間の平均変化率または瞬間変化率を含むことができる。そして、現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の抵抗変動率は、現在サイクルから予め設定されたサイクル数以内に含まれた複数の抵抗変動率を含むことができる。例えば、制御部１０３は、現在サイクルから５０サイクル以内に含まれた複数の抵抗変動率の抵抗変化率を算出し得る。図７及び図８を参照して抵抗変化率の算出について具体的に説明する。

図７は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第１バッテリーセルの抵抗変動率を示した図である。図８は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置によって算出された第２バッテリーセルの抵抗変動率を示した図である。図７及び８を参照すると、保存部１０５は、サイクル毎に第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存された抵抗変動率データ及び第２バッテリーセルＣ２に対して予め保存された抵抗変動率データをそれぞれ保存することができる。以下、図７に示されたように、第１バッテリーセルＣ１に対して予め設定されたサイクル数を含む区間をＩｎ区間として説明する。同様に、図８に示されたように、第２バッテリーセルＣ２に対して予め設定されたサイクル数を含む区間をＪｎ区間として説明する。ここで、図７に示されたＩｎ区間は図３に示されたＩｎ区間に対応し、図８に示されたＪｎ区間は図４に示されたＪｎ区間に対応し得る。

例えば、一区間に含まれるように予め設定されたサイクル数が５０であると仮定する。図７において、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルが３００サイクルであれば、制御部１０３は保存部１０５に第１バッテリーセルＣ１に対して予め保存されている抵抗変動率データのうち２５１～３００サイクルを含むＩ６区間に属したそれぞれのサイクルの抵抗変動率を抽出する。すなわち、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１のＩ６区間に属したそれぞれのサイクルの抵抗変動率を互いに比べ、Ｉ６区間の抵抗変化率を算出することができる。

同様に、図８において、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが１５０サイクルであれば、制御部１０３は保存部１０５に第２バッテリーセルＣ２に対して予め保存されている抵抗変動率データのうち１０１～１５０サイクルを含むＪ３区間に属した抵抗変動率を抽出する。制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２のＪ３区間に属したそれぞれのサイクルの抵抗変動率を互いに比べ、Ｊ３区間の抵抗変化率を算出することができる。ここで、抵抗変化率とは、変化率に対する特定の数値を意味する。

以下、説明の便宜上、抵抗変化率が０以上であれば正の変化率、抵抗変化率が０未満であれば負の変化率であると説明する。

制御部１０３は、図５を参照して上述した電圧変化率算出の例示と同様に、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間に含まれた抵抗変動率間の変化率を算出するとき、現在サイクルが属した区間を一つのみにして抵抗変化率を算出しないこともあり得る。そして、制御部１０３は、正から負に又は負から正に抵抗変化率が変わるサイクル時点を判断し、判断したサイクル時点を基準にしてバッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間をサブ区間に区分することができる。すなわち、制御部１０３は、一区間に属した抵抗変動率の抵抗変化率に基づいて一区間を複数のサブ区間に区分し、区分したサブ区間それぞれに対する抵抗変化率を算出することができる。

このように、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間を一律に一つの区間として判断することなく、場合によってサブ区間に分けて抵抗変化率をより細かく算出するため、バッテリーセル１１の現在状態をより正確に判断することができる。

また、制御部１０３は、算出した抵抗変化率に基づいて抵抗増減パターンを決定することができる。ここで、抵抗増減パターンは、抵抗増加パターン及び抵抗減少パターンを含むことができる。特に、制御部１０３は、算出した変化率が正の変化率である場合に対する抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定することができる。また、制御部１０３は、算出した変化率が負の変化率である場合に対する抵抗増減パターンを抵抗減少パターンと決定することができる。

例えば、図７を参照すると、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ１区間に属する場合、制御部１０３は、Ｉ１区間に含まれた抵抗変動率に基づいて第１バッテリーセルＣ１の抵抗変化率を算出する。この場合、制御部１０３はＩ１区間の抵抗変化率を０以上の値で算出し得る。すなわち、Ｉ１区間の抵抗変化率が正の変化率で算出され得る。そして、制御部１０３は、このように抵抗変化率が正の変化率で算出された結果に基づいて現在の第１バッテリーセルＣ１の抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定し得る。同様に、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ２～Ｉ６のいずれか一つに属する場合にも、制御部１０３は、該当区間に含まれた抵抗変動率に基づいて抵抗変化率を正の変化率で算出する。そして、制御部１０３は、正の変化率で算出された結果に基づいて現在の第１バッテリーセルＣ１の抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定し得る。

他の例として、図８を参照すると、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１区間に属する場合、制御部１０３は、Ｊ１区間に含まれたサイクルそれぞれの抵抗変動率に基づいてＪ１区間の抵抗変化率を算出する。このとき、制御部１０３はＪ１区間の抵抗変化率を０以上の値で算出し得る。すなわち、Ｊ１区間の抵抗変化率が正の変化率で算出され得る。そして、制御部１０３は、算出したＪ１区間の抵抗変化率に基づいて現在の第２バッテリーセルＣ２の抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定し得る。同様に、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ２～Ｊ６のいずれか一つに属する場合にも、制御部１０３は、該当区間に含まれた抵抗変動率に基づいて抵抗変化率を正の変化率で算出する。そして、制御部１０３は、このように正の変化率で算出されたＪ２～Ｊ６区間に対しても、抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定し得る。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、算出された現在サイクルの抵抗変動率及び予め保存された抵抗変動率データに保存された過去の抵抗変化率に基づいて現在のバッテリーセル１１の抵抗増減パターンを決定するため、バッテリーセル１１の現在状態だけでなく、過去の状態までも考慮してバッテリーセル１１の状態を推定することができる。また、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の抵抗変化率を算出し、算出した抵抗変化率に基づいて抵抗増減パターンを決定するため、バッテリーセル１１の未来状態を推定し易い情報を提供することができる。

制御部１０３は、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化、線形退化及び減速退化のうちいずれか一つとして判断することができる。ここで、加速退化は、バッテリーセル１１の退化が次第に加速化する状態であり、線形退化は、バッテリーセル１１の退化が加速退化のように次第に加速化しないが、線形的に一定に進行している状態である。逆に、減速退化は、バッテリーセル１１の退化が次第に遅く進行している状態である。以下、抵抗増減パターンに応じて退化加速程度を判断する構成について説明する。

制御部１０３は、電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定し、且つ、抵抗増減パターンを抵抗増加パターンと決定した場合、算出した抵抗変化率に基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断するように構成され得る。また、制御部１０３は、電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定し、且つ、抵抗増減パターンを抵抗減少パターンと決定した場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を減速退化と判断するように構成され得る。具体的には、放電状況では抵抗の変化要因に開放回路電圧が影響を及ぼし得る。例えば、電圧減少パターンである場合、または、電圧増加パターンであって且つ抵抗減少パターンである場合は、抵抗の変化要因に開放回路電圧が影響を及ぼす場合であるといえる。したがって、制御部１０３は、抵抗の変化要因に開放回路電圧が影響を及ぼさない場合のみに、抵抗増減パターン及び抵抗変化率に基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断するように構成され得る。

例えば、図３及び図７の実施形態において、上述したように制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の電圧増減パターンに対してＩ１区間を電圧減少パターンと、Ｉ２～Ｉ６区間を電圧増加パターンと決定し得る。また、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の抵抗増減パターンに対してＩ１～Ｉ６区間をすべて抵抗増加パターンと決定し得る。このとき、制御部１０３は、電圧増減パターンが電圧増加パターンと決定され、抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定されたＩ２～Ｉ６区間のみに対して、算出した各区間の抵抗変化率に基づいて第１バッテリーセルＣ１の退化加速程度を判断し得る。すなわち、制御部１０３は、電圧増減パターン及び抵抗増減パターンを考慮して抵抗増減パターンのみでバッテリーセル１１の退化加速程度を判断できる区間を選択し、選択した区間のみに対して抵抗変化率に基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断し得る。本例示において、制御部１０３は、抵抗増減パターンのみで第１バッテリーセルＣ１の退化加速程度を判断できる区間としてＩ２～Ｉ６区間を選択し、選択したＩ２～Ｉ６区間それぞれの抵抗変化率に基づいて各区間に対する第１バッテリーセルＣ１の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断し得る。

他の例として、図４、図５及び図８を参照すると、上述したように制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の電圧増減パターンに対してＪ１～Ｊ３１区間を電圧増加パターンと、Ｊ３２～Ｊ６区間を電圧減少パターンと決定し得る。また、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の抵抗増減パターンに対してＪ１～Ｊ６区間をすべて抵抗増加パターンと決定し得る。このとき、制御部１０３は、電圧増減パターンが電圧増加パターンであり、抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定されたＪ１～Ｊ３１区間のみに対して、算出した各区間の抵抗変化率に基づいて第２バッテリーセルＣ２の退化加速程度を判断することができる。すなわち、制御部１０３は、抵抗増減パターンのみで第２バッテリーセルＣ２の退化加速程度を判断できる区間としてＪ１～Ｊ３１区間を選択し、選択したＪ１～Ｊ３１区間それぞれの抵抗変化率に基づいて各区間に対する第２バッテリーセルＣ２の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断し得る。

すなわち、バッテリーセル１１の放電状況では、充電状況と異なって、開放回路電圧による抵抗の変化要因を考慮しなければバッテリーセル１１の状態を正確に診断することができない。したがって、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、放電状況での抵抗の変化要因を考慮して抵抗変動率に基づいたバッテリーセル１１の退化加速程度を判断するため、放電状況におけるバッテリーセル１１の退化加速程度、退化度などに対する状態をより正確に判断することができる。

上述したように、バッテリーセル１１の退化加速程度のうち加速退化及び線形退化は、バッテリーセル１１の退化がどれくらい速く進行しているかによって区分可能である。制御部１０３は、電圧増減パターンが電圧増加パターンであり、抵抗増減パターンが抵抗増加パターンであり、且つ、算出した抵抗変化率が既に設定された基準抵抗変化率以上である場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化と判断するように構成され得る。また、制御部１０３は、電圧増減パターンが電圧増加パターンであり、抵抗増減パターンが抵抗増加パターンであり、且つ、算出した抵抗変化率が既に設定された基準抵抗変化率未満である場合、バッテリーセル１１の退化加速程度を線形退化と判断するように構成され得る。逆に、制御部１０３は、電圧増減パターンが電圧減少パターンである場合、または電圧増減パターンが電圧増加パターンであって抵抗増減パターンが抵抗減少パターンである場合は、抵抗増減パターンを考慮することなく、電圧増減パターンに基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断し得る。

ここで、既に設定された基準抵抗変化率は、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定された場合、退化加速程度を加速退化または線形退化として決定するための基準変化率である。例えば、既に設定された基準抵抗変化率は、１００サイクル毎に抵抗変動率が１０％増加するものとして既に設定され得る。

例えば、図３及び図７の実施形態において、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルがＩ２～Ｉ６区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルが属する区間の抵抗変化率を既に設定された基準抵抗変化率と比較し得る。すなわち、Ｉ２区間～Ｉ６区間は電圧増減パターンが電圧増加パターンであり、且つ、抵抗増減パターンが抵抗増加パターンである区間であるため、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の現在サイクルが属する区間の抵抗変化率を既に設定された基準抵抗変化率と比較し得る。Ｉ２～Ｉ６区間の抵抗変化率が既に設定された基準抵抗変化率よりも小さいため、制御部１０３は、第１バッテリーセルＣ１の退化加速程度を線形退化と判断し得る。

同様に、図４、図５及び図８の実施形態において、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルがＪ１～Ｊ３１区間のうちいずれか一つに属すれば、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属する区間の抵抗変化率を既に設定された基準抵抗変化率と比較し得る。すなわち、Ｊ１区間～Ｊ３１区間は電圧増減パターンが電圧増加パターンであり、且つ、抵抗増減パターンが抵抗増加パターンである区間であるため、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の現在サイクルが属する区間の抵抗変化率を既に設定された基準抵抗変化率と比較し得る。Ｊ１～Ｊ３１区間の抵抗変化率が既に設定された基準抵抗変化率よりも大きいため、制御部１０３は、第２バッテリーセルＣ２の退化加速程度を加速退化と判断し得る。

例えば、図３～図８の実施形態において、Ｉ１区間及びＪ３２～Ｊ６区間はバッテリーセル１１の電圧増減パターンが電圧減少パターンである区間である。したがって、制御部１０３は、Ｉ１区間及びＪ３２～Ｊ６区間に対しては、抵抗増減パターンに基づいて退化加速程度を判断せず、電圧増減パターンに基づいて退化加速程度を判断し得る。

すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、抵抗増加パターンに対する退化加速程度を一律に判断せず、既に設定された基準抵抗変化率と抵抗変化率とを比べて、退化加速程度を加速退化または線形退化に細分化して判断することができる。したがって、バッテリーセル１１の現在状態をより細分化して、具体的に診断することができる。

制御部１０３は、バッテリーセル１１の電圧増減パターンを電圧増加パターンと決定し、且つ、算出した抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値を超過する場合に限って、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンを決定するように構成され得る。すなわち、制御部１０３は、バッテリーセル１１の電圧増減パターンが電圧増加パターンであって、さらに抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値を超過する場合のみに抵抗増減パターンを決定し、決定した抵抗増減パターンに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。例えば、上述したように、放電状況において、バッテリーセル１１の電圧増減パターンが電圧減少パターンである場合は、バッテリーセル１１の抵抗変化要因に開放回路電圧が影響を及ぼす場合である。また、バッテリーセル１１の抵抗変動率が既に設定された下限値以下である場合は、短絡などによってバッテリーセル１１の開放回路電圧及び抵抗が基準値以下に減少した場合であって、バッテリーセル１１が異常退化した場合である。したがって、制御部１０３は、バッテリーセル１１の抵抗変化要因に開放回路電圧が影響を及ぼす場合及びバッテリーセル１１が異常退化した場合を除いて、バッテリーセル１１が正常に退化した場合に限って抵抗増減パターンを決定することができる。

バッテリーセル１１の正常退化または異常退化が事前に区分されないと、異常退化状態における抵抗増減パターンに応じて退化加速程度が判断され、判断された退化加速程度に基づいてバッテリー制御条件が調整されて、バッテリーセル１１の状態をさらに悪化させるおそれがある。したがって、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の状態が正常退化状態である場合に限って抵抗増減パターン及び退化加速程度を判断することで、バッテリーセル１１の退化加速程度の判断にかかる時間を短縮し、バッテリーセル１１の状態判断の正確度を向上させることができる。

図９は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置において、電圧変動率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を判断する過程をツリー構造で簡略に示した図である。

図９を参照すると、制御部１０３によって決定されたバッテリーセル１１の電圧増減パターンに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。

まず、制御部１０３によって算出されたバッテリーセル１１の電圧変動率が既に設定された電圧下限値以下であるか、または、既に設定された電圧上限値以上である場合は、異常退化と判断し得る。制御部１０３は、バッテリーセル１１を異常退化と判断すれば、電圧変動率に基づく電圧増減パターンの決定を行わなくてもよい。すなわち、制御部１０３は、バッテリーセル１１の電圧変動率が正常範囲内に属する場合のみに電圧増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターンに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断するように構成され得る。

バッテリーセル１１の電圧変動率が既に設定された電圧下限値を超え、且つ、既に設定された電圧上限値未満である場合、制御部１０３は、算出した電圧変動率及び予め保存された電圧変動率データに基づいてバッテリーセル１１の電圧増減パターンを決定することができる。

そして、制御部１０３は、決定した電圧増減パターンが電圧減少パターンであれば、バッテリーセル１１の退化加速程度を減速退化と判断し、決定した電圧増減パターンが電圧増加パターンであれば、バッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断することができる。すなわち、制御部１０３は、決定した電圧増減パターンが電圧減少パターンであれば、バッテリーセル１１の退化加速程度を専ら減速退化と判断し得る。

逆に、制御部１０３は、決定した電圧増減パターンが電圧増加パターンであれば、バッテリーセル１１の電圧変化率と既に設定された基準電圧変化率とを比べてバッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化または線形退化に細分化することができる。

図１０は、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置において、抵抗変動率に基づいてバッテリーセルの退化加速程度を判断する過程をツリー構造で簡略に示した図である。

図１０を参照すると、制御部１０３は、決定されたバッテリーセル１１の電圧増減パターン及び抵抗増減パターンに応じてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。

まず、制御部１０３で決定されたバッテリーセル１１の電圧増減パターンによって、退化加速程度を判断する過程が区分され得る。

制御部１０３によって算出されたバッテリーセル１１の抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値以下である場合、制御部１０３は、バッテリーセル１１の退化状態を異常退化と判断し得る。制御部１０３は、バッテリーセル１１の退化状態が異常退化である場合はバッテリーセル１１の退化加速程度を判断せず、正常退化である場合に限ってバッテリーセル１１の退化加速程度を判断し得る。

制御部１０３によって算出されたバッテリーセル１１の抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値を超える場合、制御部１０３は、バッテリーセル１１の電圧増減パターンを先に考慮する。

バッテリーセル１１の電圧増減パターンが電圧増加パターンである場合、制御部１０３は、バッテリーセル１１の抵抗変動率に基づいて抵抗増減パターンを決定することができる。ここで、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンが抵抗減少パターンと決定された場合、制御部１０３は、図９に示されたように、電圧変動率に基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。

制御部１０３は、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンが抵抗減少パターンである場合、バッテリーセル１１の電圧変動率及び電圧増減パターンのみに基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。

逆に、バッテリーセル１１の抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定された場合、制御部１０３は、抵抗変化率に基づいてバッテリーセル１１の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断することができる。すなわち、バッテリーセル１１の電圧増減パターンが電圧増加パターンであり、且つ、抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定された場合に限って、制御部１０３は、バッテリーセル１１の現在サイクルが属した区間の抵抗変化率に基づいて、バッテリーセル１１の現在の退化加速程度を加速退化または線形退化と判断することができる。

本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の退化度、すなわち、電圧変動率または抵抗変動率だけでなく、現在進行している退化加速程度及び過去の退化加速程度の履歴を判断することができる。すなわち、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の現在状態をより正確に判断することができ、ひいてはバッテリーセル１１の寿命などの未来状況を予測可能な具体的な情報を提供することができる。

また、本発明の一実施形態によるバッテリー状態推定装置１００は、バッテリーセル１１の放電状況で抵抗変化要因に開放回路電圧が影響を及ぼす放電状況での特殊性を考慮してバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することができる。すなわち、バッテリー状態推定装置１００は、電圧増減パターンのみでバッテリーセル１１の退化加速程度を判断できることは勿論、電圧増減パターン及び抵抗増減パターンを複合的に考慮してバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することもできる。したがって、バッテリー状態推定装置１００は、電圧増減パターン及び抵抗増減パターンなど多様な指標を活用して多角的にバッテリーセル１１の退化加速程度を判断することで、バッテリーセル１１の状態をより具体的に判断することができる。

本発明によるバッテリーパック１０００は、上述した本発明によるバッテリー状態推定装置１００を含むことができる。また、本発明によるバッテリーパック１０００は、バッテリー状態推定装置１００の外に、一つ以上のバッテリーセル１１、各種の電装品（ＢＭＳ、リレー、ヒューズなど）及びパックケースなどをさらに含むことができる。

また、本発明の他の実施形態として、バッテリー状態推定装置１００は、電気自動車、エネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）などのように電気エネルギーを使用する多様な装置に搭載され得る。特に、本発明によるバッテリー状態推定装置１００は、電気自動車に含まれ得る。すなわち、本発明による電気自動車は、本発明によるバッテリー状態推定装置１００を含むことができる。ここで、バッテリー状態推定装置１００は、バッテリーパック１０００に含まれた形態であり得るが、バッテリーパック１０００とは別途の装置としても具現され得る。例えば、バッテリー状態推定装置１００の少なくとも一部は、自動車のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）によって具現され得る。また、本発明による自動車は、このようなバッテリー状態推定装置１００の外に、自動車に通常備えられる車体や電子装備などを含むことができる。例えば、本発明による自動車は、本発明によるバッテリー状態推定装置１００の外にも、コンタクタ、インバータ、モータ、一つ以上のＥＣＵなどを含み得る。ただし、本発明は、バッテリー状態推定装置１００の外に、自動車の他の構成要素などについては特に限定しない。

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：バッテリーモジュール
１１：バッテリーセル
１００：バッテリー状態推定装置
１０００：バッテリーパック

Claims (13)

1. バッテリーセルの電圧を測定し、測定された電圧が基準放電電圧に到達する度に前記バッテリーセルの開放回路電圧を測定するように構成された電圧測定部と、
   前記電圧測定部によって測定された開放回路電圧を受信し、前記開放回路電圧を予め保存された基準電圧と比較して電圧変動率を算出し、算出された電圧変動率及び予め保存された電圧変動率データに基づいて電圧増減パターンを決定し、決定された電圧増減パターンに応じて前記バッテリーセルの退化加速程度を判断するように構成された制御部と、を含む、バッテリー状態推定装置。
2. 前記予め保存された基準電圧は、
   所定のサイクル時点で前記バッテリーセルが放電して前記バッテリーセルの電圧が前記基準放電電圧に到達したときの開放回路電圧を含み、
   前記予め保存された電圧変動率データは、
   前記電圧測定部によって開放回路電圧が測定される度に前記制御部によって算出された過去の電圧変動率を含む、請求項１に記載のバッテリー状態推定装置。
3. 前記制御部は、
   前記予め保存された電圧変動率データのうち前記バッテリーセルの現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の電圧変動率と前記算出された電圧変動率との間の電圧変化率を算出し、前記算出された電圧変化率に基づいて前記電圧増減パターンを決定するように構成された、請求項１または２に記載のバッテリー状態推定装置。
4. 前記制御部は、
   前記電圧増減パターンが電圧増加パターンと決定された場合、前記算出された電圧変化率に基づいて前記バッテリーセルの退化加速程度を加速退化または線形退化と判断し、
   前記電圧増減パターンが電圧減少パターンと決定された場合、前記バッテリーセルの退化加速程度を減速退化と判断するように構成された、請求項３に記載のバッテリー状態推定装置。
5. 前記制御部は、
   前記算出された電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率以上である場合、前記バッテリーセルの退化加速程度を加速退化と判断し、
   前記算出された電圧変化率が既に設定された基準電圧変化率未満である場合、前記バッテリーセルの退化加速程度を線形退化と判断するように構成された、請求項４に記載のバッテリー状態推定装置。
6. 前記制御部は、
   前記算出された電圧変動率が既に設定された電圧下限値を超え、且つ、既に設定された電圧上限値未満である場合、前記電圧増減パターンを決定するように構成された、請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置。
7. 前記制御部は、
   前記開放回路電圧及び予め保存された基準抵抗に基づいて抵抗変動率を算出し、前記算出された抵抗変動率及び予め保存された抵抗変動率データに基づいて抵抗増減パターンを決定し、前記決定された電圧増減パターン及び抵抗増減パターンに応じて前記バッテリーセルの退化加速程度を判断するように構成された、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置。
8. 前記予め保存された基準抵抗は、
   前記予め保存された基準電圧に基づいて算出された基準抵抗を含み、
   前記予め保存された抵抗変動率データは、
   前記電圧測定部によって開放回路電圧が測定される度に前記制御部によって算出された過去の抵抗変動率を含む、請求項７に記載のバッテリー状態推定装置。
9. 前記制御部は、
   前記予め保存された抵抗変動率データのうち前記バッテリーセルの現在サイクルから所定のサイクル数以内に含まれた複数の抵抗変動率と前記算出された抵抗変動率との間の抵抗変化率を算出し、前記算出された抵抗変化率に基づいて前記抵抗増減パターンを決定するように構成された、請求項７または８に記載のバッテリー状態推定装置。
10. 前記制御部は、
    前記電圧増減パターンが電圧増加パターンと決定され、且つ、前記抵抗増減パターンが抵抗増加パターンと決定された場合、前記算出された抵抗変化率に基づいて前記バッテリーセルの退化加速程度を加速退化または線形退化と判断するように構成された、請求項９に記載のバッテリー状態推定装置。
11. 前記制御部は、
    前記電圧増減パターンが電圧増加パターンと決定され、且つ、前記算出された抵抗変動率が既に設定された抵抗下限値を超える場合、前記抵抗増減パターンを決定するように構成された、請求項７から１０のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置を含むバッテリーパック。
13. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリー状態推定装置を含む電気自動車。

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