JP7457203B2 - 欠陥のあるバッテリーセルの検出方法およびその方法を提供するバッテリー管理システム - Google Patents

欠陥のあるバッテリーセルの検出方法およびその方法を提供する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２０２１年７月３０日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１００４３１号に基づ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含まれる。
本発明は、バッテリーを構成する複数のバッテリーセルのうちの欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法およびその方法を提供するバッテリー管理システムに関するものである。
電気車両は、所定の個数、例えば、２～４個のバッテリーパック（ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）から構成されるバッテリーから出力される電気エネルギーで動作する車両である。バッテリーは、充／放電の可能な複数のバッテリーセル（ｂａｔｔｅｒｙ ｃｅｌｌ）を含み、外部環境および自体特性によって状態変化を起こすことがある。よって、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＢＭＳ）は、バッテリーに含まれている複数のバッテリーセルをモニタリングし管理する。
複数のバッテリーセルそれぞれが既に設定されている範囲内の性能を有する場合（以下、正常範疇内にあるバッテリーセル）、充電サイクルでおよび放電サイクルで複数のバッテリーセルそれぞれのセル電圧は所定の範囲内で類似に変動する。したがって、ＢＭＳが、セル電圧が充電上限電圧（ｃｈａｒｇｅ ｆｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）に到達するバッテリーセルが最初発生する時に充電サイクルを終了しても、バッテリーは可用なバッテリー容量を全て使用することができる。
一方、バッテリーを長期間使用すると、バッテリーセルが退化（劣化）して既に設定されている範囲内の性能を逸脱したバッテリーセル（以下、欠陥のあるバッテリーセルと記載）が発生することがある。充電サイクルでまたは放電サイクルで、欠陥のあるバッテリーセルのセル電圧は他の正常範疇内にあるバッテリーセルのセル電圧より充電上限電圧（ｃｈａｒｇｅ ｆｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）または放電下限電圧（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｆｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）にはやく到達する特性を示すことがある。
欠陥のあるバッテリーセルのセル電圧が充電上限電圧に到達する時に充電サイクルが終了する場合、他の正常範疇内にあるバッテリーセルは十分に充電されていない状態で充電が終了することがある。これにより、バッテリーは可用なバッテリー容量を全て使用することができない問題が発生する。また、欠陥のあるバッテリーセルは可用な容量全区間を繰り返して使用するようになって、退化が加速化される問題がある。それだけでなく、バッテリーを構成する基本単位であるバッテリーセルに欠陥が発生する場合、バッテリーの全体電圧は下がり、頻繁なセルバランシング（Ｃｅｌｌ Ｂａｌａｎｃｉｎｇ）およびＵＶ（Ｕｎｄｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）診断を誘発してバッテリー全体の安定性を威嚇することがある。
本発明は、バッテリーの性能を低下させる欠陥のあるバッテリーセルを検出することができる欠陥のあるバッテリーセルの検出方法およびその方法を提供するバッテリー管理システムを提供する。
本発明の一特徴によるバッテリー管理システムは、複数のバッテリーセルを含むバッテリーで欠陥のあるバッテリーセルを検出するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）であって、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それぞれのセル電圧を測定するセルモニタリングＩＣ、そして前記バッテリーの充電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が充電上限電圧に一番目に到達した充電バッテリーセルを検出し、前記バッテリーの放電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が放電下限電圧に一番目に到達した放電バッテリーセルを検出し、前記充電サイクル回数および前記放電サイクル回数の合計が第１基準回数を満足すれば、前記充電バッテリーセルとして検出された第１回数および前記放電バッテリーセルとして検出された第２回数を足した総回数が第２基準回数以上に対応するバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出するメイン制御回路を含む。
前記メイン制御回路は、前記充電バッテリーセルが検出されると、前記充電サイクルを終了することができる。
前記メイン制御回路は、前記放電バッテリーセルが検出されると、前記放電サイクルを終了することができる。
本発明の他の特徴によるバッテリー管理システムは、複数のバッテリーセルを含むバッテリーで欠陥のあるバッテリーセルを検出するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）であって、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それぞれのセル電圧を測定するセルモニタリングＩＣ、そして前記バッテリーの充電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が充電上限電圧に一番目に到達した充電バッテリーセルを検出し、前記バッテリーの放電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が放電下限電圧に一番目に到達した放電バッテリーセルを検出し、前記充電サイクル回数および前記放電サイクル回数の合計が第１基準回数を満足すれば、Ｎ番目充電サイクルで前記充電バッテリーセルとして検出された後、Ｎ＋１番目放電サイクルで前記放電バッテリーセルとして検出されたバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出するメイン制御回路を含む。
前記メイン制御回路は、Ｎ番目放電サイクルで前記放電バッテリーセルとして検出された後、Ｎ＋１番目充電サイクルで前記充電バッテリーセルとして検出されたバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出することができる。
前記メイン制御回路は、前記充電バッテリーセルが検出されると、前記充電サイクルを終了することができる。
前記メイン制御回路は、前記放電バッテリーセルが検出されると、前記放電サイクルを終了することができる。
本発明のまた他の特徴による欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法は、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）が複数のバッテリーセルを含むバッテリーで欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法であって、前記バッテリーの充電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が充電上限電圧に一番目に到達した充電バッテリーセルを検出する段階、前記バッテリーの放電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が放電下限電圧に一番目に到達した放電バッテリーセルを検出する段階、前記充電サイクル回数および前記放電サイクル回数の合計が第１基準回数に到達したかどうかを判断する段階、そして前記判断の結果、到達したら、前記充電バッテリーセルとして検出された第１回数および前記放電バッテリーセルとして検出された第２回数を足した総回数が第２基準回数以上に対応するバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出する段階を含む。
前記充電バッテリーセルを検出する段階は、前記充電バッテリーセルが検出されると、前記充電サイクルを終了することができる。
前記放電バッテリーセルを検出する段階は、前記放電バッテリーセルが検出されると、前記放電サイクルを終了することができる。
本発明のまた他の特徴による欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法は、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）が複数のバッテリーセルを含むバッテリーで欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法であって、前記バッテリーの充電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が充電上限電圧に一番目に到達した充電バッテリーセルを検出する段階、前記バッテリーの放電サイクルごとに前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が放電下限電圧に一番目に到達した放電バッテリーセルを検出する段階、前記充電サイクル回数および前記放電サイクル回数の合計が第１基準回数に到達したかどうかを判断する段階、そして前記判断の結果、到達したら、Ｎ番目充電サイクルで前記充電バッテリーセルとして検出された後、Ｎ＋１番目放電サイクルで前記放電バッテリーセルとして検出されたバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出する段階を含む。
前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出する段階は、Ｎ番目放電サイクルで前記放電バッテリーセルとして検出された後、Ｎ＋１番目充電サイクルで前記充電バッテリーセルとして検出されたバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出することができる。
前記充電バッテリーセルを検出する段階は、前記充電バッテリーセルが検出されると、前記充電サイクルを終了することができる。
前記放電バッテリーセルを検出する段階は、前記放電バッテリーセルが検出されると、前記放電サイクルを終了することができる。
本発明は、欠陥のあるバッテリーセルを迅速且つ精密度高く検出してバッテリーの安定性を高め、バッテリーの性能が低下するのを防止することができる。
一実施形態によるバッテリーシステムを説明する図である。 一実施形態による欠陥のあるバッテリーセルの検出方法を説明するフローチャートである。 他の実施形態による欠陥のあるバッテリーセルの検出方法を説明するフローチャートである。
以下、添付された図面を参照して本明細書に開示された実施形態を詳しく説明し、同一であるか類似の構成要素には同一、類似の図面符号を付与し、これに関する重複する説明は省略する。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のみが考慮されて付与されるか混用されるものであって、それ自体に互いに区別される意味または役割を有するのではない。また、本明細書に開示された実施形態を説明することにおいて関連する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濁すことがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、添付され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、添付された図面によって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、均等物乃至代替物を含む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することができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。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"いるとか"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あるが、中間に他の構成要素が存在することもあ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"いるとか"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。
本出願で、"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のを指定しようとするものであって、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説明する図である。
図１を参照すれば、バッテリーシステム１は、バッテリー１０、電流センサー２０、リレー３０、そしてバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、以下、'ＢＭＳ'と記載する）４０を含む。
バッテリー１０は、電気的に直列および並列連結されている複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎを含むことができる。一実施形態で、バッテリーセルは充電可能な二次電池であってもよい。所定個数のバッテリーセルが直列連結されてバッテリーモジュール（ｂａｔｔｅｒｙ ｍｏｄｕｌｅ）を構成し、所定個数のバッテリーモジュールが直列連結されてバッテリーパック（ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）を構成し、所定個数のバッテリーパックが並列連結されてバッテリーバンク（ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｎｋ）を構成して、所望の電力を供給することができる。図１には、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎが直列連結されたバッテリー１０を示しているが、これに限定されず、バッテリー１０はバッテリーモジュール、バッテリーパック、またはバッテリーバンク単位で構成できる。
複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎそれぞれは、配線を通じてＢＭＳ４０に電気的に連結されている。ＢＭＳ４０は、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎに関する情報を含むバッテリーセルに関する多様な情報を取りまとめおよび分析してバッテリーセルの充電および放電、保護動作などを制御し、リレー３０の動作を制御することができる。
図１では、バッテリー１０は直列連結されている複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎを含み、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の正極と第１出力端ＯＵＴ１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の負極と第２出力端ＯＵＴ２の間に電流センサー２０が連結されている。図１に示された構成および構成間の連結関係は一例であって、発明がこれに限定されるのではない。
電流センサー２０は、バッテリー１０と外部装置間の電流経路に直列連結されている。電流センサー２０は、バッテリー１０に流れるバッテリー電流、即ち、充電電流および放電電流を測定し、測定結果を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がオンされれば、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がオフされれば、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。この時、外部装置は、バッテリー１０に電力を供給して充電する充電サイクルでは充電器であり、バッテリー１０が外部装置に電力を放電する放電サイクルでは負荷であってもよい。
ＢＭＳ４０は、セルモニタリングＩＣ４１およびメイン制御回路４３を含む。
セルモニタリングＩＣ４１は、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎそれぞれの正極および負極に電気的に連結されて、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎそれぞれのセル電圧を測定する。電流センサー２０によって測定されたバッテリー電流値はセルモニタリングＩＣ４１に伝達される。セルモニタリングＩＣ４１は、測定されたセル電圧およびバッテリー電流に関する情報をメイン制御回路４３に伝達する。具体的に、セルモニタリングＩＣ４１は、充電および放電が発生しない休息（ｒｅｓｔ）期間に複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎそれぞれのセル電圧を所定周期ごとに測定し、測定されたセル電圧に基づいてセル電流を計算することができる。セルモニタリングＩＣ４１は、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎそれぞれのセル電圧およびセル電流をメイン制御回路４３に伝達することができる。
メイン制御回路４３は、充／放電サイクル（ｃｈａｒｇｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃｙｃｌｅ）の回数が第１基準回数を満足すれば、充電バッテリーセルおよび放電バッテリーセルに基づいて欠陥のあるバッテリーセルを検出することができる。
充電バッテリーセルは、充電サイクルでセル電圧が充電上限電圧（ｃｈａｒｇｅ ｆｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）に一番目に到達したバッテリーセルを指し示すことができる。放電バッテリーセルは、放電サイクルでセル電圧が放電下限電圧（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｆｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ）に一番目に到達した放電バッテリーセルを指し示すことができる。例えば、メイン制御回路４３は、バッテリー１０でバッテリーセルの電気的位置をバッテリーセルの識別因子として使用することができる。
図２は、一実施形態による欠陥のあるバッテリーセルの検出方法を説明するフローチャートである。
以下、図１および図２を参照して、一実施形態による欠陥のあるバッテリーセルの検出方法およびその方法を提供するバッテリー管理システムを詳細に説明する。
まず、ＢＭＳ４０は、外部装置の電力でバッテリー１０を充電する充電サイクルごとに、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのうちでセル電圧が充電上限電圧（ｃｈａｒｇｅ ｆｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ、Ｖｍａｘ）に一番目に到達した充電バッテリーセルを検出する（Ｓ１１０）。
充電上限電圧（Ｖｍａｘ）は、バッテリー１０が危険でない範囲で充電可能な最大電圧（Ｍａｘ Ｖｏｌｔａｇｅ）であってもよい。充電上限電圧（Ｖｍａｘ）が高いほどバッテリー１０の容量は増加できるが、過充電はバッテリー１０を危険にすることがある。よって、充電上限電圧はバッテリー１０の容量と安定性を考慮して適切に設定することができる。
ＢＭＳ４０は、バッテリーセルの電気的位置をバッテリーセルの識別因子として使用することができる。例えば、Ｎ番目充電サイクルで、ＢＭＳ４０は、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのうちのセル電圧が充電上限電圧（Ｖｍａｘ）に一番目に到達したバッテリーセルの電気的位置を確認し、当該位置のバッテリーセルに対して検出回数を１回追加することができる。
ＢＭＳ４０は、充電バッテリーセルが検出されると、充電サイクルを終了することができる。そうすると、充電バッテリーセルを除いた残りのバッテリーセルのセル電圧が充電上限電圧（Ｖｍａｘ）に到達するまで充電バッテリーセルが継続して充電される過充電状態を遮断して、充電バッテリーセルの退化（劣化）が加速化されるのを予防することができる。
その次に、ＢＭＳ４０は、バッテリー１０の放電された電力を外部装置に供給する放電サイクルでセル電圧が放電下限電圧（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｆｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ、Ｖｍｉｎ）に一番目に到達した放電バッテリーセルを検出する（Ｓ１２０）。
放電下限電圧（Ｖｍｉｎ）は、バッテリー１０が危険でない範囲で放電可能な最小電圧（Ｍｉｎ Ｖｏｌｔａｇｅ）であってもよい。放電下限電圧（Ｖｍｉｎ）が低いほどバッテリー１０の容量は増加できるが、過放電はバッテリー１０を危険にすることがある。よって、放電下限電圧（Ｖｍｉｎ）はバッテリー１０の容量と安定性を考慮して適切に設定することがされる。例えば、放電下限電圧は、カットオフ電圧（ｃｕｔ－ｏｆｆ ｖｏｌｔａｇｅ）と称することができる。
ＢＭＳ４０は、バッテリー１０でバッテリーセルの電気的位置をバッテリーセルの識別因子として使用することができる。例えば、Ｎ番目放電サイクルで、ＢＭＳ４０は複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのうちのセル電圧が放電下限電圧（Ｖｍｉｎ）に一番目に到達したバッテリーセルの位置を確認し、当該位置のバッテリーセルに対して検出回数を１回追加することができる。
ＢＭＳ４０は、放電バッテリーセルが検出されると、放電サイクルを終了することができる。そうすると、放電バッテリーセルを除いた残りのバッテリーセルのセル電圧が放電下限電圧に到達するまで放電バッテリーセルが継続して放電される過放電状態を遮断して、放電バッテリーセルの退化（劣化）が加速化されるのを予防することができる。
その次に、ＢＭＳ４０は、充電サイクル回数および放電サイクル回数の合計が第１基準回数を満足するかどうかを判断する（Ｓ１３０）。
第１基準回数は、欠陥のあるバッテリーセルを検出するための最適の充放電サイクル回数に対応できる。例えば、第１基準回数は、所定の実験によって導出できる。
判断の結果、充放電サイクル回数の合計が第１基準回数を満足しなければ（Ｓ１３０、Ｎｏ）、ＢＭＳ４０はＳ１１０段階から繰り返す。
判断の結果、充放電サイクル回数の合計が第１基準回数を満足すれば（Ｓ１３０、Ｙｅｓ）、ＢＭＳ４０は充電バッテリーセルとして検出された第１回数および放電バッテリーセルとして検出された第２回数を足した総回数が第２基準回数以上に対応するバッテリーセルが存在するかどうかを判断する（Ｓ１４０）。
例えば、バッテリー１０が５個のバッテリーセルＣｅｌｌ１、Ｃｅｌｌ２、Ｃｅｌｌ３、Ｃｅｌｌ４、Ｃｅ１１５を含み、第１基準回数５００回および第２基準回数３００回の場合を仮定しよう。第３バッテリーセルは総４００回（例えば、充電バッテリーセルとして２００回検出および放電バッテリーセルとして２００回検出）、第１、２、４、５バッテリーセルそれぞれは総２５回（例えば、充電バッテリーセルとして１２回検出および放電バッテリーセルとして１３回検出）で検出された場合、ＢＭＳ４０は２基準回数以上に対応するバッテリーセルが存在すると判断することができる。
その次に、判断の結果、総回数が第２基準回数以上に対応するバッテリーセルが存在する場合（Ｓ１４０、Ｙｅｓ）、ＢＭＳ４０は複数のバッテリーセルのうちで欠陥のあるバッテリーセルが存在すると診断する（Ｓ１５０）。
例えば、ＢＭＳ４０は、総回数が第２基準回数以上に対応する第３バッテリーセルＣｅｌｌ３を欠陥のあるバッテリーセルとして検出することができる。実施形態によって、欠陥のあるバッテリーセルは、バッテリーセルが退化（劣化）されて既に設定されている範囲内の性能を逸脱したバッテリーセルであってもよい。
その次に、判断の結果、総回数が第２基準回数以上に対応するバッテリーセルが存在しない場合（Ｓ１４０、Ｎｏ）、ＢＭＳ４０は複数のバッテリーセルのうちで欠陥のあるバッテリーセルが存在しないと診断する（Ｓ１６０）。
図３は、他の実施形態による欠陥のあるバッテリーセルの検出方法を説明するフローチャートである。
以下、図１および図３を参照して、他の実施形態による欠陥のあるバッテリーセルの検出方法およびその方法を提供するバッテリー管理システムを詳細に説明する。
まず、ＢＭＳ４０は、外部装置の電力でバッテリー１０を充電する充電サイクルでセル電圧が充電上限電圧（ｃｈａｒｇｅ ｆｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ、Ｖｍａｘ）に一番目に到達した充電バッテリーセルを検出する（Ｓ２１０）。
充電上限電圧（Ｖｍａｘ）は、バッテリー１０が危険でない範囲で充電可能な最大電圧（Ｍａｘ Ｖｏｌｔａｇｅ）であってもよい。充電上限電圧（Ｖｍａｘ）が高いほどバッテリー１０の容量は増加できるが、過充電はバッテリー１０を危険にすることがある。よって、充電上限電圧はバッテリー１０の容量と安定性を考慮して適切に設定することができる。
ＢＭＳ４０は、バッテリーセルの電気的位置をバッテリーセルの識別因子として使用することができる。例えば、Ｎ番目充電サイクルで、ＢＭＳ４０は複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのうちのセル電圧が充電上限電圧（Ｖｍａｘ）に一番目に到達したバッテリーセルの電気的位置を確認し、当該位置のバッテリーセルに対して検出回数を１回追加することができる。
ＢＭＳ４０は、充電バッテリーセルが検出されると、充電サイクルを終了することができる。そうすると、充電バッテリーセルを除いた残りのバッテリーセルのセル電圧が充電上限電圧（Ｖｍａｘ）に到達するまで充電バッテリーセルが継続して充電される過充電状態を遮断して、充電バッテリーセルの退化（劣化）が加速化されるのを予防することができる。
その次に、ＢＭＳ４０は、バッテリー１０の放電された電力を外部装置に供給する放電サイクルでセル電圧が放電下限電圧（ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｆｉｎａｌ ｖｏｌｔａｇｅ、Ｖｍｉｎ）に一番目に到達した放電バッテリーセルを検出する（Ｓ２２０）。
放電下限電圧（Ｖｍｉｎ）は、バッテリー１０が危険でない範囲で放電可能な最小電圧（Ｍｉｎ Ｖｏｌｔａｇｅ）であってもよい。放電下限電圧（Ｖｍｉｎ）が低いほどバッテリー１０の容量は増加できるが、過放電はバッテリー１０を危険にすることがある。よって、放電下限電圧（Ｖｍｉｎ）は、バッテリー１０の容量と安定性を考慮して適切に設定することができる。例えば、放電下限電圧は、カットオフ電圧（ｃｕｔ－ｏｆｆ ｖｏｌｔａｇｅ）と称することができる。
ＢＭＳ４０は、バッテリー１０でバッテリーセルの電気的位置をバッテリーセルの識別因子として使用することができる。例えば、Ｎ番目放電サイクルで、ＢＭＳ４０は複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのうちのセル電圧が放電下限電圧（Ｖｍｉｎ）に一番目に到達したバッテリーセルの電気的位置を確認し、当該位置のバッテリーセルに対して検出回数を１回追加することができる。
ＢＭＳ４０は、放電バッテリーセルが検出されると、放電サイクルを終了することができる。そうすると、放電バッテリーセルを除いた残りのバッテリーセルのセル電圧が放電下限電圧に到達するまで放電バッテリーセルが継続して放電される過放電状態を遮断して、放電バッテリーセルの退化（劣化）が加速化されるのを予防することができる。
その次に、ＢＭＳ４０は、充電サイクル回数および放電サイクル回数の合計が第１基準回数を満足するかどうかを判断する（Ｓ２３０）。
第１基準回数は、欠陥のあるバッテリーセルを検出するための最適の充放電サイクル回数に対応できる。例えば、第１基準回数は、所定の実験によって導出できる。
判断の結果、充放電サイクル回数の合計が第１基準回数を満足しなければ（Ｓ２３０、Ｎｏ）、ＢＭＳ４０はＳ２１０段階から繰り返す。
判断の結果、充放電サイクル回数の合計が第１基準回数を満足すれば（Ｓ２３０、Ｙｅｓ）、ＢＭＳ４０は充電バッテリーセルおよび放電バッテリーセルが連続して同一なバッテリーセルに対応するかどうかを判断する（Ｓ２４０）。
一実施形態により、ＢＭＳ４０は、Ｎ番目充電サイクルで充電バッテリーセルとして検出された後、Ｎ＋１番目放電サイクルで放電バッテリーセルとして検出されたバッテリーセルが存在すれば、充電バッテリーセルおよび放電バッテリーセルが連続して同一なバッテリーセルに対応すると判断することができる。
他の実施形態により、ＢＭＳ４０は、Ｎ番目放電サイクルで放電バッテリーセルとして検出された後、Ｎ＋１番目充電サイクルで充電バッテリーセルが存在すれば、充電バッテリーセルおよび放電バッテリーセルが連続して同一なバッテリーセルに対応すると判断することができる。
バッテリー１０が５個のバッテリーセルＣｅｌｌ１、Ｃｅｌｌ２、Ｃｅｌｌ３、Ｃｅｌｌ４、Ｃｅ１１５を含み、第１基準回数が５００回である場合を仮定しよう。例えば、第４バッテリーセルＣｅｌｌ４が３５回目充電サイクルで充電バッテリーセルとして検出された以後、３６回目放電サイクルで放電バッテリーセルとして検出されると、ＢＭＳ４０は充電バッテリーセルおよび放電バッテリーセルが連続して同一なバッテリーセルに対応すると判断することができる。他の例を挙げれば、第５バッテリーセルＣｅｌｌ５が３７回目放電サイクルで放電バッテリーセルとして検出された以後、３８回目充電サイクルで充電バッテリーセルとして検出されると、ＢＭＳ４０は充電バッテリーセルおよび放電バッテリーセルが連続して同一なバッテリーセルに対応すると判断することができる。
その次に、判断の結果、充電バッテリーセルおよび放電バッテリーセルが連続して同一なバッテリーセルに対応する場合（Ｓ２４０、Ｙｅｓ）、ＢＭＳ４０は複数のバッテリーセルのうちで欠陥のあるバッテリーセルが存在すると診断する（Ｓ２５０）。
例えば、ＢＭＳ４０は、３５回目充電サイクルで充電バッテリーセルとして検出された以後、３６回目放電サイクルで放電バッテリーセルとして検出された第４バッテリーセルＣｅｌｌ４を欠陥のあるバッテリーセルとして検出することができる。他の例を挙げれば、ＢＭＳ４０は、３７回目放電サイクルで放電バッテリーセルとして検出された以後、３８回目充電サイクルで充電バッテリーセルとして検出された第５バッテリーセルＣｅｌｌ５を欠陥のあるバッテリーセルとして検出することができる。実施形態により、欠陥のあるバッテリーセルは、バッテリーセルが退化（劣化）されて既に設定されている性能以下に対応するバッテリーセルであってもよい。
その次に、判断の結果、充電バッテリーセルおよび放電バッテリーセルが連続して同一なバッテリーセルに対応しない場合（Ｓ２４０、Ｎｏ）、ＢＭＳ４０は複数のバッテリーセルのうちで欠陥のあるバッテリーセルが存在しないと診断する（Ｓ２６０）。
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。

Claims (14)

  1. 複数のバッテリーセルを含むバッテリーで欠陥のあるバッテリーセルを検出するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）であって、
    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それぞれのセル電圧を測定するセルモニタリングＩＣと、 前記バッテリーの充電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が充電上限電圧に一番目に到達した充電バッテリーセルを検出し、前記バッテリーの放電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が放電下限電圧に一番目に到達した放電バッテリーセルを検出し、充電サイクル回数および放電サイクル回数の合計が第１基準回数を満足する場合、前記充電バッテリーセルとして検出された第１回数および前記放電バッテリーセルとして検出された第２回数を足した総回数が第２基準回数以上に対応するバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出するメイン制御回路とを含む、バッテリー管理システム。
  2. 前記メイン制御回路は、
    前記充電バッテリーセルが検出されると、前記充電サイクルを終了する、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
  3. 前記メイン制御回路は、
    前記放電バッテリーセルが検出されると、前記放電サイクルを終了する、請求項１または２に記載のバッテリー管理システム。
  4. 複数のバッテリーセルを含むバッテリーで欠陥のあるバッテリーセルを検出するバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）であって、
    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それぞれのセル電圧を測定するセルモニタリングＩＣと、
    前記バッテリーの充電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が充電上限電圧に一番目に到達した充電バッテリーセルを検出し、前記バッテリーの放電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が放電下限電圧に一番目に到達した放電バッテリーセルを検出し、充電サイクル回数および放電サイクル回数の合計が第１基準回数を満足する場合、Ｎ番目充電サイクルで前記充電バッテリーセルとして検出された後、Ｎ＋１番目放電サイクルで前記放電バッテリーセルとして検出されたバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出するメイン制御回路とを含む、バッテリー管理システム。
  5. 前記メイン制御回路は、
    Ｎ番目放電サイクルで前記放電バッテリーセルとして検出された後、Ｎ＋１番目充電サイクルで前記充電バッテリーセルとして検出されたバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出する、請求項４に記載のバッテリー管理システム。
  6. 前記メイン制御回路は、
    前記充電バッテリーセルが検出されると、前記充電サイクルを終了する、請求項４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、
    前記放電バッテリーセルが検出されると、前記放電サイクルを終了する、請求項４から６のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
  8. バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）が複数のバッテリーセルを含むバッテリーで欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法であって、
    前記バッテリーの充電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が充電上限電圧に一番目に到達した充電バッテリーセルを検出する段階と、
    前記バッテリーの放電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が放電下限電圧に一番目に到達した放電バッテリーセルを検出する段階と、
    充電サイクル回数および放電サイクル回数の合計が第１基準回数に到達したかどうかを判断する段階と、
    前記第１基準回数に到達した場合、前記充電バッテリーセルとして検出された第１回数および前記放電バッテリーセルとして検出された第２回数を足した総回数が第２基準回数以上に対応するバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出する段階とを含む、欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法。
  9. 前記充電バッテリーセルを検出する段階は、
    前記充電バッテリーセルが検出されると、前記充電サイクルを終了する、請求項８に記載の欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法。
  10. 前記放電バッテリーセルを検出する段階は、
    前記放電バッテリーセルが検出されると、前記放電サイクルを終了する、請求項８または９に記載の欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法。
  11. バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）が複数のバッテリーセルを含むバッテリーで欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法であって、
    前記バッテリーの充電サイクルごとに、前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が充電上限電圧に一番目に到達した充電バッテリーセルを検出する段階と、
    前記バッテリーの放電サイクルごとに前記複数のバッテリーセルのうちのセル電圧が放電下限電圧に一番目に到達した放電バッテリーセルを検出する段階と、
    充電サイクル回数および放電サイクル回数の合計が第１基準回数に到達したかどうかを判断する段階と、
    前記第１基準回数に到達した場合、Ｎ番目充電サイクルで前記充電バッテリーセルとして検出された後、Ｎ＋１番目放電サイクルで前記放電バッテリーセルとして検出されたバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出する段階とを含む、欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法。
  12. 前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出する段階は、
    Ｎ番目放電サイクルで前記放電バッテリーセルとして検出された後、Ｎ＋１番目充電サイクルで前記充電バッテリーセルとして検出されたバッテリーセルを前記欠陥のあるバッテリーセルとして検出する、請求項１１に記載の欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法。
  13. 前記充電バッテリーセルを検出する段階は、
    前記充電バッテリーセルが検出されると、前記充電サイクルを終了する、請求項１１に記載の欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法。
  14. 前記放電バッテリーセルを検出する段階は、
    前記放電バッテリーセルが検出されると、前記放電サイクルを終了する、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の欠陥のあるバッテリーセルを検出する方法。
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