JP7244189B2 - バッテリー充電状態推定方法およびこれを適用したバッテリー管理システム - Google Patents

バッテリー充電状態推定方法およびこれを適用したバッテリー管理システム Download PDF

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Description

関連出願との相互引用
本出願は、２０１９年１０月３１日付韓国特許出願第１０－２０１９－０１３７５４８号に基いた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
本発明は、バッテリー充電状態推定方法およびこれを適用したバッテリー管理システムに関する。
最近、ＨＥＶ（ハイブリッド電気車両）およびＰＥＶ（純粋電気車両）のような電気車両が大きな関心を呼んでいる。電気車両は、電気モータを駆動し、車両を推進するのに使用されるバッテリーを含む。また、電気車両は、回生制動システムを含み、回生制動システムを通じて制動力はバッテリーを充電するための有用な電気エネルギーに変換され得る。したがって、このような電気車両に含まれるバッテリーは充電状態および放電状態の遷移が頻繁に起こり得る。
一方、バッテリーが負荷に連結されて放電が始まると端子電圧が漸次に減少し、端子電圧が終止電圧に達するようになると放電能力を喪失することがある。もし、端子電圧が終止電圧以下まで放電されるとバッテリー寿命が短縮したり機能を喪失することがある。
したがって、バッテリーを利用する電気車両の重要なパラメータは、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ；ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）である。バッテリーの充電状態（ＳＯＣ）を正確に分かってこそ走行中に電気車両が突然停止するなどの問題を未然に防止することができ、電気車両の走行モータに安定的に電源を供給することができる。
バッテリーセルのＳＯＣ算出方法として電流積算法とインピーダンス測定法が使用されている。電流積算法は、放電電流（負荷に流れる電流）量を積算し、積算された放電電流量を通じてバッテリーのＳＯＣを推定する方法である。しかし、電流積算法は、電流測定過程で発生される測定誤差が時間経過により累積してＳＯＣ推定の正確度が落ちるという問題がある。インピーダンス測定法は、バッテリーセルの開放回路電圧（ＯＣＶ；ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）を測定し、測定されたＯＣＶを参照テーブル（ｌｏｏｋｕｐ ｔａｂｌｅ）とマッピングしてバッテリーセルのＳＯＣを推定する方法である。
一方、複数のバッテリーセルを含むバッテリーシステムで全体ＳＯＣは、複数のバッテリーセルそれぞれのＳＯＣを統合して算出することができる。この場合、バッテリーセルの個数が多くなるほど全体ＳＯＣを算出することに多くの時間がかかり、消費されるメモリ容量が大きくなるという問題がある。
本発明は、複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを複数個含むバッテリーシステムでバッテリーの充電状態推定時間とメモリ空間を節減することができる方法と、この方法が適用されたバッテリー管理システムを提供することにその目的がある。
発明の一特徴による複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを複数個含むバッテリーモジュール組立体のＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）推定方法は、電流センサーからバッテリー電流を受信する段階；前記バッテリー電流と臨界電流（閾値）を比較し、比較結果により第１または第２充電状態推定方法を選択する段階；前記選択された充電状態推定方法により前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階；および前記推定された複数のバッテリーセルのＳＯＣを統合して前記バッテリーモジュール組立体のＳＯＣを推定する段階を含む。
前記第１または第２充電状態推定方法を選択する段階は、前記バッテリー電流が前記臨界電流より小さいかまたは同一であれば前記第１充電状態推定方法を選択し、前記バッテリー電流が前記臨界電流を超えれば前記第２充電状態推定方法を選択することができる。
前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階は、前記第１充電状態推定方法により前記バッテリーモジュール単位でＳＯＣを推定する段階；および前記第２充電状態推定方法により離散で区分される前記バッテリーモジュールの代表値のそれぞれに対応するＳＯＣ間のＳＯＣ偏差に基いて前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階を含むことができる。
前記第１充電状態推定方法でＳＯＣを推定する段階は、選択バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階；および非選択バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルの現在ＳＯＣは直前ＳＯＣに代替する段階を含むことができる。
前記第２充電状態推定方法でＳＯＣを推定する段階は、前記ＳＯＣ偏差を前記複数のバッテリーセルの直前ＳＯＣにそれぞれ合算して前記バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルの現在ＳＯＣを推定することができる。
前記ＳＯＣ偏差は、前記代表値に対応して推定された現在ＳＯＣと直前ＳＯＣ間の偏差であることを特徴とすることができる。
発明の他の特徴による複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを複数個含むバッテリーモジュール組立体のＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を推定するバッテリー管理システムは、前記複数のバッテリーセルそれぞれの両端に連結されて前記複数のバッテリーセルのセル電圧を測定するセルモニタリングＩＣ；および前記測定されたセル電圧に基いて前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定して統合して前記バッテリーモジュール組立体のＳＯＣを推定するメイン制御回路を含み、前記メイン制御回路は、電流センサーからバッテリー電流を受信して臨界電流と比較し、比較結果により第１または第２充電状態推定方法を選択し、選択された方法により前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する。
前記メイン制御回路は、前記バッテリー電流が前記臨界電流より小さいかまたは同一であれば前記バッテリーモジュール単位でＳＯＣを推定する前記第１充電状態推定方法を選択し、前記バッテリー電流が前記臨界電流を超えれば離散で区分される前記バッテリーモジュールの代表値のそれぞれに対応するＳＯＣ間のＳＯＣ偏差に基いて前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する前記第２充電状態推定方法を選択することができる。
前記メイン制御回路は、前記第１充電状態推定方法により選択バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定し、非選択バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルの現在ＳＯＣは直前ＳＯＣに代替することができる。
前記メイン制御回路は、前記第２充電状態推定方法により前記ＳＯＣ偏差を前記複数のバッテリーセルの直前ＳＯＣにそれぞれ合算して前記バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルの現在ＳＯＣを推定することができる
前記ＳＯＣ偏差は、前記代表値に対応して推定された現在ＳＯＣと直前ＳＯＣ間の偏差であることを特徴とする。
本発明は、複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを複数個含むバッテリーシステムでバッテリーの充電状態推定時間とメモリ空間を節減することができる。
本発明は、バッテリーシステムに備えられたバッテリーモジュールの個数が増加してもバッテリーモジュールに備えられた全てのバッテリーセルに対する充電状態を推定することができる。
一実施形態によるバッテリーシステムを示した図面である。
図１のメイン制御回路の機能を詳細に説明する図面である。
一実施形態によりバッテリー電流測定と測定されたバッテリー電流に基いて第１または第２充電状態推定方法を行うタイミングを説明する図面である。
一実施形態による第１充電状態推定方法を説明する概念図である。
一実施形態による第２充電状態推定方法を説明する概念図である。
一実施形態によるバッテリー充電状態推定方法を説明するフローチャートである。
以下、添付した図面を参照して本明細書に開示された実施形態を詳細に説明するが、同一または類似の構成要素には同一または類似の図面符号を付与し、これについての重複説明は省略する。以下の説明で使用される構成要素に対する接尾辞「モジュール」および／または「部」は、明細書作成の容易さだけが考慮されて付与されたり混用されるものであって、それ自体で互いに区別される意味または役割を果たすものではない。また、本明細書に開示された実施形態を説明するに当たり、関連した公知技術に対する具体的な説明が本明細書に開示された実施形態の要旨を不明確にし得ると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付した図面は、本明細書に開示された実施形態を容易に理解できるようにするためのものに過ぎず、添付した図面により本明細書に開示された技術的な思想が制限されず、本発明の思想および技術範囲に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を含むものと理解されなければならない。
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明することに使用され得るが、前記構成要素は前記用語により限定されない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使用される。
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか、または「接続されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されているか、または接続されていることもできるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか、または「直接接続されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないと理解されなければならない。
本発明で、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。
図１は一実施形態によるバッテリーシステムを示した図面であり、図２は図１のメイン制御回路の機能を詳細に説明する図面であり、図３は一実施形態によりバッテリー電流測定と測定されたバッテリー電流に基いて第１または第２充電状態推定方法を行うタイミングを説明する図面であり、図４は一実施形態による第１充電状態推定方法を説明する概念図であり、図５は一実施形態による第２充電状態推定方法を説明する概念図である。
図１に示されているように、バッテリーシステム１は、バッテリーモジュール組立体１０、電流センサー２０、リレー３０、そしてＢＭＳ４０を含む。
バッテリーモジュール組立体１０は、複数のバッテリーモジュール（Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍｍ）が直列／並列に連結されて外部装置に必要な電源を供給することができる。図１では、バッテリーモジュール組立体１０がバッテリーシステム１の二つの出力端（ＯＵＴ１、ＯＵＴ２）の間に連結されており、バッテリーシステム１の正極と出力端（ＯＵＴ１）との間にリレー３０が連結されており、バッテリーシステム１の負極と出力端（ＯＵＴ２）との間に電流センサー２０が連結されている。
例えば、バッテリーモジュール組立体１０は、直列に連結された複数のバッテリーモジュール（Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍｍ）を含むことができ、各バッテリーモジュール（Ｍｘ）は直列に連結された複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）を含むことができる。図１に示された構成および構成間の連結関係は一例として、本発明はこれに限定されない。Ｘは１からｍまでの自然数のうちの一つである。
電流センサー２０は、バッテリーモジュール組立体１０と外部装置間の電流経路に直列に連結されている。電流センサー２０は、バッテリーモジュール組立体１０に流れる電流、つまり、充電電流および放電電流（以下、バッテリー電流という）を測定し、測定結果をＢＭＳ４０に伝達することができる。具体的に、電流センサー２０は、所定周期（Ｔａ）毎にバッテリー電流を測定してＢＭＳ４０に伝達することができる。
リレー３０は、バッテリーシステム１と外部装置間の電気的連結を制御する。リレー３０がオンされると、バッテリーシステム１と外部装置が電気的に連結されて充電または放電が行われ、リレー３０がオフされると、バッテリーシステム１と外部装置が電気的に分離される。外部装置は、負荷または充電器であり得る。
ＢＭＳ４０は、セルモニタリングＩＣ４１、そしてメイン制御回路４３を含むことができる。
セルモニタリングＩＣ４１は、複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）それぞれの正極および負極に電気的に連結されて、開放回路電圧（ＯＣＶ；ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）（以下、セル電圧）を測定する。図１で、セルモニタリングＩＣ４１は、複数のバッテリーモジュール（Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍｍ）に対応する複数のセルモニタリングＩＣ（４１＿１、４１＿２、…、４１＿ｍ）を含んで複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のセル電圧を測定しているが、これに限定されず、複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のセル電圧を測定できる多様な形態で構成され得る。
セルモニタリングＩＣ４１は、複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のセル電圧をメイン制御回路４３に伝達する。例えば、セルモニタリングＩＣ４１は、所定周期（Ｔａ）毎に複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）それぞれのセル電圧を測定し、測定された複数のセル電圧をメイン制御回路４３に伝達する。
メイン制御回路４３は、図２を参照すれば、電流強さ比較部４３１、モジュール状態推定部４３３、代表値基準推定部４３５、そしてセル状態統合部４３７を含むことができる。
図１および図３（ａ）を参照すれば、メイン制御回路４３は、電流センサー２０で測定されたバッテリー電流（Ｉｂ）およびセルモニタリングＩＣ４１で測定された複数のセル電圧（以下、ＳＯＣパラメータ）を受信する。ＳＯＣパラメータの測定および受信は、所定周期（Ｔａ）の間隔で一定時間（Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎ）毎に繰り返して行われ得る。
電流強さ比較部４３１は、電流センサー２０から受信したバッテリー電流（Ｉｂ）と臨界電流（Ｉｔ）を比較し、その比較結果により第１充電状態推定方法または第２充電状態推定方法を選択することができる。
図３を参照すれば、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４推定時間には第１充電状態推定方法が、そしてＴｎ－２、Ｔｎ－１、Ｔｎ推定時間には第２充電状態推定方法が選択されたものと示されているが、これに限定されない。例えば、電流強さ比較部４３１は、所定周期（Ｔａ）の間隔で一定時間（Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎ）毎に繰り返して電流を比較し、その比較結果により第１充電状態推定方法または第２充電状態推定方法を選択することができる。
具体的に、バッテリー電流（Ｉｂ）が臨界電流（Ｉｔ）より小さい場合、電流強さ比較部４３１は、複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）全体の充電状態（ＳＯＣ；ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）の変化（△ＳＯＣ）が小さいと判断し、第１充電状態推定方法を選択することができる。比較結果、バッテリー電流（Ｉｂ）が臨界電流（Ｉｔ）を超える場合、電流強さ比較部４３１は、複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）全体の充電状態変化（△ＳＯＣ）が大きいと判断して第２充電状態推定方法を選択することができる。
モジュール状態推定部４３３は、第１充電状態推定方法により各バッテリーモジュール（Ｍｘ）別に複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のＳＯＣ推定および代替を行うことができる。以下、直前推定時間での推定されたＳＯＣは直前ＳＯＣ、そして現在推定時間で推定されたＳＯＣは現在ＳＯＣと定義する。
具体的に、モジュール状態推定部４３３は、複数のバッテリーモジュール（Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍｍ）のうちの任意のバッテリーモジュール（Ｍｘ）を選択し、選択されたバッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のセル電圧を参照テーブル（ｌｏｏｋｕｐ ｔａｂｌｅ）（図示せず）に基いてＳＯＣを推定することができる。モジュール状態推定部４３３は、選択されていないバッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）の現在ＳＯＣは直前ＳＯＣに代替して推定することによってＳＯＣ演算過程を減らすことができる。
図３（ｂ）および図４を参照すれば、モジュール状態推定部４３３は、所定周期（Ｔａ）の間隔でＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４でバッテリーモジュール（Ｍｘ）を選択し、選択されたバッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、Ｃｅｌｌ＿ｘ３）のＳＯＣをセル電圧に基いて推定することができる。モジュール状態推定部４３３は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４で選択されていないバッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、Ｃｅｌｌ＿ｘ３）の現在ＳＯＣは直前ＳＯＣに代替して推定することができる。
例えば、Ｔ１で、モジュール状態推定部４３３は、第１バッテリーモジュール（Ｍ１）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿１１、Ｃｅｌｌ＿１２、Ｃｅｌｌ＿１３）のセル電圧を参照テーブルに基いてＳＯＣ（７８％、８０％、７９％）を推定することができる。この時、モジュール状態推定部４３３は、残りの第２バッテリーモジュール（Ｍ２）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿２１、Ｃｅｌｌ＿２２、Ｃｅｌｌ＿２３）の直前ＳＯＣ（７８％、８０％、７８％）および第３バッテリーモジュール（Ｍ３）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿３１、Ｃｅｌｌ＿３２、Ｃｅｌｌ＿３３）の直前ＳＯＣ（８０％、８２％、８０％）をそれぞれ現在ＳＯＣ（７８％、８０％、７８％）および現在ＳＯＣ（８０％、８２％、８０％）に推定することができる。
代表値基準推定部４３５は、第２充電状態推定方法により複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）それぞれのＳＯＣを推定することができる。具体的に、代表値基準推定部４３５は、各バッテリーモジュール（Ｍｘ）に含まれている複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のセル電圧に基いた代表値を算出し、算出された代表値に対応するＳＯＣを推定し、推定された現在ＳＯＣと直前ＳＯＣ間のＳＯＣ偏差を算出する。
代表値基準推定部４３５は、各バッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）それぞれの直前ＳＯＣに算出されたＳＯＣ偏差を合算して複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）それぞれの現在ＳＯＣを推定することができる。代表値は、バッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のセル電圧のうち、中央値のセル電圧、複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のセル電圧の平均電圧（Ｖｍ）などに決定され得るが、これに限定されない。
図３（ｃ）を参照すれば、代表値基準推定部４３５は、所定周期（Ｔａ）の間隔でＴｎ－２、Ｔｎ－１、Ｔｎで複数のバッテリーモジュール（Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍｍ）それぞれの代表値を算出し、算出された代表値に対応するＳＯＣ偏差を算出した後、算出されたＳＯＣ偏差に基いて各バッテリーモジュール（Ｍｘ）に含まれている複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）の現在ＳＯＣを推定することができる。
図５を参照すれば、代表値基準推定部４３５は、現在Ｔｎで代表値に対応するＳＯＣ３４％と直前Ｔｎ－１で代表値に対応するＳＯＣ３５％のＳＯＣ偏差－１％を算出し、算出された－１％を複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）の直前ＳＯＣである３４％、３５％、３５％、３６％、…、３４％、３５％にそれぞれ合算して現在ＳＯＣ３３％、３４％、３４％、３５％、…、３３％、３４％）を推定することができる。
セル状態統合部４３７は、バッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）の推定および代替されたＳＯＣを統合してバッテリーモジュール組立体１０の全体ＳＯＣを推定することができる。例えば、図３および図４を参照すれば、セル状態統合部４３７は、所定周期（Ｔａ）の間隔で一定時間（Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎ）毎に繰り返して複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）の推定されたＳＯＣを統合してバッテリーモジュール組立体１０の全体ＳＯＣを推定することができる。
図６は一実施形態によるバッテリー充電状態推定方法を説明するフローチャートである。
まず、メイン制御回路４３は、電流センサー２０でバッテリー電流（Ｉｂ）、そしてセルモニタリングＩＣ４１で複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）の複数のセル電圧を受信する（Ｓ１０）。図３を参照すれば、メイン制御回路４３は、所定周期（Ｔａ）の間隔で一定時間（Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎ）毎に繰り返してバッテリー電流（Ｉｂ）および複数のセル電圧を受信することができる。
次に、メイン制御回路４３は、受信したバッテリー電流（Ｉｂ）と臨界電流（Ｉｔ）を比較し、その比較結果により第１充電状態推定方法または第２充電状態推定方法を選択する（Ｓ２０）。
例えば、メイン制御回路４３は、バッテリー電流（Ｉｂ）が臨界電流（Ｉｔ）より小さい場合、複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）全体の充電状態（ＳＯＣ；ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）変化（△ＳＯＣ）が小さいと判断し、第１充電状態推定方法を選択することができる。メイン制御回路４３は、バッテリー電流（Ｉｂ）が臨界電流（Ｉｔ）を超える場合、複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）全体の充電状態変化（△ＳＯＣ）が大きいと判断して第２充電状態推定方法を選択することができる。
次に、メイン制御回路４３は、選択された充電状態推定方法により複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のＳＯＣを推定する。具体的に、メイン制御回路４３は、第１充電状態推定方法によりバッテリーモジュール（Ｍｘ）単位でＳＯＣを推定および代替を行うか（Ｓ３０）、または第２充電状態推定方法により離散で区分される前記バッテリーモジュールの代表値のそれぞれに対応するＳＯＣ間のＳＯＣ偏差に基いてバッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のＳＯＣを推定することができる（Ｓ４０）。
Ｓ３０段階で、メイン制御回路４３は、複数のバッテリーモジュール（Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍｍ）のうちの任意のバッテリーモジュール（Ｍｘ）を選択し、選択されたバッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）は、セル電圧を参照テーブル（ｌｏｏｋｕｐ ｔａｂｌｅ）と比較してＳＯＣを推定することができる（Ｓ３１）。
Ｓ３０段階で、メイン制御回路４３は、選択されていないバッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）の現在ＳＯＣは直前ＳＯＣに代替して推定することによってＳＯＣ演算過程を減らすことができる（Ｓ３３）。
例えば、図３（ｂ）および図４を参照すれば、メイン制御回路４３は、所定周期（Ｔａ）の間隔でＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４でバッテリーモジュール（Ｍｘ）を選択し、選択されたバッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、Ｃｅｌｌ＿ｘ３）のＳＯＣをセル電圧に基いて演算することができる。メイン制御回路４３は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４で選択されていないバッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、Ｃｅｌｌ＿ｘ３）の現在ＳＯＣは直前ＳＯＣに代替して推定することができる。
例えば、Ｔ１で、メイン制御回路４３は、第１バッテリーモジュール（Ｍ１）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿１１、Ｃｅｌｌ＿１２、Ｃｅｌｌ＿１３）のセル電圧を参照テーブルに基いてＳＯＣ（７８％、８０％、７９％）を推定することができる。この時、メイン制御回路４３は、残りの第２バッテリーモジュール（Ｍ２）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿２１、Ｃｅｌｌ＿２２、Ｃｅｌｌ＿２３）の直前ＳＯＣ（７８％、８０％、７８％）および第３バッテリーモジュール（Ｍ３）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿３１、Ｃｅｌｌ＿３２、Ｃｅｌｌ＿３３）の直前ＳＯＣ（８０％、８２％、８０％）をそれぞれＴ１での現在ＳＯＣ（７８％、８０％、７８％）および現在ＳＯＣ（８０％、８２％、８０％）に推定することができる。
Ｓ４０段階で、メイン制御回路４３は、各バッテリーモジュール（Ｍｘ）に含まれている複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、Ｃｅｌｌ＿ｘ３）のセル電圧に基いた代表値を算出し、算出された代表値に対応するＳＯＣを推定し、推定された現在ＳＯＣと直前ＳＯＣ間のＳＯＣ偏差を算出することができる（Ｓ４１）。代表値は、バッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のセル電圧のうち、中央値のセル電圧、複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）のセル電圧の平均電圧（Ｖｍ）などに決定され得るが、これに限定されない。
Ｓ４０段階で、メイン制御回路４３は、算出されたＳＯＣ偏差を複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）の直前ＳＯＣにそれぞれ合算して現在ＳＯＣを推定することができる（Ｓ４３）。
例えば、図５を参照すれば、メイン制御回路４３は、現在Ｔｎで代表値に対応するＳＯＣ３４％と直前Ｔｎ－１で代表値に対応するＳＯＣ３５％のＳＯＣ偏差－１％を算出し、算出された－１％を複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）の直前ＳＯＣである３４％、３５％、３５％、３６％、…、３４％、３５％にそれぞれ合算して現在ＳＯＣ３３％、３４％、３４％、３５％、…、３３％、３４％）を推定することができる。
次に、メイン制御回路４３は、バッテリーモジュール（Ｍｘ）を構成する複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）の推定および代替されたＳＯＣを統合してバッテリーモジュール組立体１０の全体ＳＯＣを推定することができる（Ｓ５０）。
例えば、図３および図４を参照すれば、メイン制御回路４３は、所定周期（Ｔａ）の間隔で一定時間（Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎ）毎に繰り返して複数のバッテリーセル（Ｃｅｌｌ＿ｘ１、Ｃｅｌｌ＿ｘ２、…、Ｃｅｌｌ＿ｘｎ）の推定および代替されたＳＯＣを統合してバッテリーモジュール組立体１０の全体ＳＯＣを推定することができる。
以上で本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲がこれに限定されるのではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者が多様に変形および改良した形態も本発明の権利範囲に属する。
１：バッテリーシステム
１０：バッテリーモジュール組立体
２０：電流センサー
３０：リレー
４０：ＢＭＳ
４１：セルモニタリングＩＣ
４３：メイン制御回路

Claims (9)

  1. 複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを複数個含むバッテリーモジュール組立体のＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）推定方法において、
    電流センサーからバッテリー電流を受信する段階；
    前記バッテリー電流と閾値を比較し、比較結果により第１または第２充電状態推定方法を選択する段階；
    前記選択された充電状態推定方法により前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階；および
    前記推定された複数のバッテリーセルのＳＯＣに基づいて前記バッテリーモジュール組立体のＳＯＣを推定する段階を含み、
    前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階は、
    前記第１充電状態推定方法により前記バッテリーモジュール単位でＳＯＣを推定する段階；および
    前記第２充電状態推定方法により離散で区分される前記バッテリーモジュールの代表値のそれぞれに対応するＳＯＣ間のＳＯＣ偏差に基づいて前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階を含み、
    前記第１充電状態推定方法でＳＯＣを推定する段階は、
    選択バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階；および
    非選択バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルの現在ＳＯＣは直前ＳＯＣに代替して推定する段階を含む
    バッテリー充電状態推定方法。
  2. 前記第１または第２充電状態推定方法を選択する段階は、
    前記バッテリー電流が前記閾値より小さいかまたは同一であれば前記第１充電状態推定方法を選択し、前記バッテリー電流が前記閾値を超えれば前記第２充電状態推定方法を選択する段階を含む、請求項１に記載のバッテリー充電状態推定方法。
  3. 前記第２充電状態推定方法でＳＯＣを推定する段階は、
    前記ＳＯＣ偏差を前記複数のバッテリーセルの直前ＳＯＣにそれぞれ合算して前記バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルの現在ＳＯＣを推定する段階を含む、請求項１または２に記載のバッテリー充電状態推定方法。
  4. 前記ＳＯＣ偏差は、
    前記代表値に対応して推定された現在ＳＯＣと直前ＳＯＣ間の偏差である段階を含む、請求項３に記載のバッテリー充電状態推定方法。
  5. 複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを複数個含むバッテリーモジュール組立体のＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を推定するバッテリー管理システムにおいて、
    前記複数のバッテリーセルそれぞれの両端に連結されて前記複数のバッテリーセルのセル電圧を測定するセルモニタリングＩＣ；および
    前記測定されたセル電圧に基づいて前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定して統合して前記バッテリーモジュール組立体のＳＯＣを推定するメイン制御回路を含み、
    前記メイン制御回路は、電流センサーからバッテリー電流を受信して閾値と比較し、比較結果により第１または第２充電状態推定方法を選択し、選択された方法により前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定し、
    前記メイン制御回路は、
    前記第１充電状態推定方法において、
    選択バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定し、
    非選択バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルの現在ＳＯＣは直前ＳＯＣに代替して推定し、
    前記第２充電状態推定方法において、
    離散で区分される前記バッテリーモジュールの代表値のそれぞれに対応するＳＯＣ間のＳＯＣ偏差に基づいて前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する
    バッテリー管理システム。
  6. 前記メイン制御回路は、
    前記バッテリー電流が前記閾値より小さいかまたは同一であれば前記バッテリーモジュール単位でＳＯＣを推定する前記第１充電状態推定方法を選択し、前記バッテリー電流が前記閾値を超えれば前記第２充電状態推定方法を選択する、請求項５に記載のバッテリー管理システム。
  7. 前記メイン制御回路は、
    前記第２充電状態推定方法により前記ＳＯＣ偏差を前記複数のバッテリーセルの直前ＳＯＣにそれぞれ合算して前記バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルの現在ＳＯＣを推定する、請求項６に記載のバッテリー管理システム。
  8. 前記ＳＯＣ偏差は、
    前記代表値に対応して推定された現在ＳＯＣと直前ＳＯＣ間の偏差である、請求項７に記載のバッテリー管理システム。
  9. バッテリーモジュール組立体の複数のバッテリーモジュールの各々に含まれる複数のバッテリーセルのＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）推定方法において、
    電流センサーからバッテリー電流を受信する段階；
    前記バッテリー電流と閾値を比較し、比較結果により第１または第２充電状態推定方法を選択する段階；および
    前記選択された充電状態推定方法により前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階を含み、
    前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階は、
    前記第１充電状態推定方法により前記バッテリーモジュール単位でＳＯＣを推定する段階；および
    前記第２充電状態推定方法により離散で区分される前記バッテリーモジュールの代表値のそれぞれに対応するＳＯＣ間のＳＯＣ偏差に基づいて前記複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階を含み、
    前記第１充電状態推定方法でＳＯＣを推定する段階は、
    選択バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルのＳＯＣを推定する段階；および
    非選択バッテリーモジュールを構成する複数のバッテリーセルの現在ＳＯＣは直前ＳＯＣに代替して推定する段階を含む
    バッテリー充電状態推定方法。
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