特許 7014374 バッテリー管理装置、バッテリー管理方法及びバッテリーパック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-24

(45)【発行日】2022-02-01

(54)【発明の名称】バッテリー管理装置、バッテリー管理方法及びバッテリーパック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20220125BHJP

   G01R 31/3828 20190101ALI20220125BHJP

   G01R 31/387 20190101ALI20220125BHJP

   G01R 31/367 20190101ALI20220125BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20220125BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20220125BHJP

【ＦＩ】

H01M10/48 P

H01M10/48 301

G01R31/3828

G01R31/387

G01R31/367

H02J7/00 B

H02J7/04 D

H02J7/04 L

H02J7/00 M

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020564750

(86)(22)【出願日】2020-01-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-09-09

(86)【国際出願番号】 KR2020000480

(87)【国際公開番号】W WO2020153637

(87)【国際公開日】2020-07-30

【審査請求日】2020-11-24

(31)【優先権主張番号】10-2019-0008921

(32)【優先日】2019-01-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】リム、ボ－ミ

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５２９０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２２６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１０４２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｇ０１Ｒ ３１／３８２８

Ｇ０１Ｒ ３１／３８７

Ｇ０１Ｒ ３１／３６７

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリーの電流、電圧及び温度を検出するように構成されたセンシング部と、
前記検出された電流を示す第１電流値、前記検出された電圧を示す第１電圧値及び前記検出された温度を示す第１温度値を含む第１データセットを生成するように構成された制御部と、を含み、
前記制御部は、
エラー発生機を用いて、前記第１データセットから第２電流値、第２電圧値及び第２温度値を含む第２データセットを生成するように構成され、
前記第１温度値に基づいて、拡張カルマンフィルターの等価回路モデルの第１時定数を決定するように構成され、
前記第２温度値に基づいて、前記等価回路モデルの第２時定数を決定するように構成され、
アンペアカウンティングを用いて、前記第１電流値に基づいて前記バッテリーの充電状態に対する第１候補値を決定するように構成され、
前記拡張カルマンフィルターを用いて、前記第１データセット、前記第１時定数及び補正値に基づいて、前記充電状態に対する第２候補値を決定するように構成され、
前記拡張カルマンフィルターを用いて、前記第２データセット、前記第２時定数及び前記補正値に基づいて、前記充電状態に対する第３候補値を決定するように構成され、
前記第１候補値と前記第２候補値との第１差値を決定するように構成され、
前記第１候補値と前記第３候補値との第２差値を決定するように構成され、
前記第２差値が前記第１差値よりも小さい場合、前記補正値をアップデートするように構成され、
前記アップデートされた補正値が所定の初期値よりも大きい、バッテリー管理装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記第１温度値及び以前周期の充電状態に基づいて、前記拡張カルマンフィルターの等価回路モデルの前記第１時定数を決定し、
前記第２温度値及び前記以前周期の充電状態に基づいて、前記等価回路モデルの前記第２時定数を決定するように構成される、請求項１に記載のバッテリー管理装置。

【請求項3】

前記第１電流値と前記第２電流値の第１対、前記第１電圧値と前記第２電圧値の第２対及び前記第１温度値と前記第２温度値の第３対のうち少なくとも一つの対の各々に含まれた二つの値が相異なる、請求項１または２に記載のバッテリー管理装置。

【請求項4】

前記アップデートされた補正値と前記初期値との差が、前記第１差値に比例する、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。

【請求項5】

前記アップデートされた補正値と前記初期値との差が、前記第１差値と前記第２差値との差に比例する、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。

【請求項6】

前記制御部は、
下記の数式を用いて前記補正値をアップデートするように構成され、

【数11】

Ｄ_１は前記第１差値、Ｄ_２は前記第２差値、Ｍ_１は第１加重値、Ｍ_２は第２加重値、Ｅ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}は前記アップデートされた補正値を示す、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。

【請求項7】

前記制御部は、
前記第２差値が前記第１差値以上である場合、前記補正値を前記初期値と同一にアップデートするように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。

【請求項8】

前記制御部は、
前記第１差値が臨界値よりも大きい場合、前記第１候補値を前記充電状態として決定するように構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。

【請求項9】

前記制御部は、
前記第１差値が前記臨界値以下である場合、前記第２候補値を前記充電状態として決定するように構成される、請求項８に記載のバッテリー管理装置。

【請求項10】

前記制御部は、
前記バッテリーの電流経路に設けられたスイッチを制御するためのスイッチング信号を選択的に出力し、
前記第２差値が前記第１差値よりも小さい場合、前記スイッチング信号のデューティ比を基準デューティ比以下に制限するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置を含む、バッテリーパック。

【請求項12】

バッテリーの電流、電圧及び温度を検出する段階と、
前記検出された電流を示す第１電流値、前記検出された電圧を示す第１電圧値及び前記検出された温度を示す第１温度値を含む第１データセットを生成する段階と、
エラー発生機を用いて、前記第１データセットから第２電流値、第２電圧値及び第２温度値を含む第２データセットを生成する段階と、
前記第１温度値に基づいて、拡張カルマンフィルターの等価回路モデルの第１時定数を決定する段階と、
前記第２温度値に基づいて、前記等価回路モデルの第２時定数を決定する段階と、
アンペアカウンティングを用いて、前記第１電流値に基づいて前記バッテリーの充電状態に対する第１候補値を決定する段階と、
前記拡張カルマンフィルターを用いて、前記第１データセット、前記第１時定数及び補正値に基づいて、前記充電状態に対する第２候補値を決定する段階と、
前記拡張カルマンフィルターを用いて、前記第２データセット、前記第２時定数及び前記補正値に基づいて、前記充電状態に対する第３候補値を決定する段階と、
前記第１候補値と前記第２候補値との第１差値を決定する段階と、
前記第１候補値と前記第３候補値との第２差値を決定する段階と、
前記第２差値が前記第１差値よりも小さい場合、前記補正値をアップデートする段階と、を含み、
前記アップデートされた補正値が、所定の初期値よりも大きい、バッテリー管理方法。

【請求項13】

前記アップデートされた補正値と前記初期値との差が、前記第１差値または前記第１差値と前記第２差値との差に比例する、請求項１２に記載のバッテリー管理方法。

【請求項14】

前記第１差値が臨界値よりも大きい場合、前記第１候補値を前記充電状態として決定する段階と、
前記第１差値が前記臨界値以下である場合、前記第２候補値を前記充電状態として決定する段階と、をさらに含む、請求項１２または１３に記載のバッテリー管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリーの充電状態を推定する技術に関する。

【0002】

本出願は、２０１９年１月２３日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０００８９２１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、すべて本出願に組み込まれる。

【背景技術】

【0003】

最近、ノートブックＰＣ、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増し、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、反復的な充放電の可能な高性能二次電池についての研究が活発に進行しつつある。

【0004】

現在、商用化したバッテリーとしては、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があり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、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。

【0005】

バッテリーの充放電を制御するに際して重要なパラメーターの一つは、充電状態（ＳＯＣ：ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）である。充電状態は、バッテリーが完全に充電されたときにバッテリーに貯蔵された電気エネルギーを示す最大容量（ｍａｘｉｍｕｍ ｃａｐａｃｉｔｙ）に対する現在容量の相対的な割合を示すパラメーターであって、０～１または０％～１００％で示し得る。例えば、バッテリーの最大容量が１０００Ａｈ（ａｍｐｅｒｅ－ｈｏｕｒ）であり、現在バッテリーに残っている容量が７５０Ａｈである場合、バッテリーの充電状態は０．７５（または７５％）となる。

【0006】

バッテリーの充電状態の推定においては、アンペアカウンティングと等価回路モデルが代表的に用いられている。アンペアカウンティングは、バッテリーを通して流れる電流を時間に対して累積した電流積算値に基づいてバッテリーの充電状態を推定する。しかし、電流センサーの測定誤差及び／または外部からのノイズによって、アンペアカウンティングによって推定された充電状態と実際の充電状態との差が発生し得るという問題がある。等価回路モデルは、バッテリーの電気化学的な動作特性に倣うように設計されたものである。但し、バッテリーは、動作状態に応じて非線形的な特性を有し、バッテリーの非線形的な特性に完璧に倣うように等価回路モデルを設計することは非常に難しい。

【0007】

前述したアンペアカウンティング及び等価回路モデルの各々の短所を解決するために、拡張カルマンフィルターを用いてバッテリーの充電状態を推定する技術が存在する。拡張カルマンフィルターは、アンペアカウンティングと等価回路モデルとを組み合わせることで、アンペアカウンティング及び等価回路モデルのいずれか一つを用いる場合よりも充電状態を正確に推定することができる。

【0008】

拡張カルマンフィルターを用いてバッテリーの充電状態を推定するためには、等価回路モデルに含まれたＲＣペアの時定数を決定すると共に、少なくとも一つの状態変数（例えば、充電状態、オーバーポテンシャル）の各々に関わる二つのプロセスノイズも設定することが要求される。

【0009】

しかし、従来には、時定数がバッテリーの充電状態及び温度の少なくとも一つのみに依存し、各プロセスノイズに固定された値が割り当てられるため、バッテリーの動作状態や使用環境に合わせてアンペアカウンティング及び等価回路モデルの各々の信頼度が適切に調節できなかった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、毎周期ごとにバッテリーの充電状態に対する複数の候補値を決定した後、複数の候補値間の関係に基づいてバッテリーの充電状態を決定することができるバッテリー管理装置、バッテリー管理方法及びバッテリーパックを提供することを目的とする。

【0011】

また、本発明は、複数の候補値間の関係に応じて、拡張カルマンフィルター内におけるアンペアカウンティング及び等価回路モデルの各々の信頼度を調節することができるバッテリー管理装置、バッテリー管理方法及びバッテリーパックを提供することを他の目的とする。

【0012】

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。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一面によるバッテリー管理装置は、バッテリーの電流、電圧及び温度を検出するように構成されたセンシング部と、制御部と、を含む。前記制御部は、前記検出された電流を示す第１電流値、前記検出された電圧を示す第１電圧値及び前記検出された温度を示す第１温度値を含む第１データセットを生成するように構成される。前記制御部は、エラー発生機を用いて、前記第１データセットから第２電流値、第２電圧値及び第２温度値を含む第２データセットを生成するように構成される。前記制御部は、前記第１温度値及び以前周期の充電状態に基づいて、拡張カルマンフィルターの等価回路モデルの第１時定数を決定するように構成される。また、前記制御部は、前記第２温度値及び前記以前周期の充電状態基づいて、前記等価回路モデルの第２時定数を決定するように構成される。前記制御部は、アンペアカウンティングを用いて、前記第１電流値に基づいて前記バッテリーの充電状態に対する第１候補値を決定するように構成される。前記制御部は、前記拡張カルマンフィルターを用いて、前記第１データセット、前記第１時定数及び補正値に基づいて、前記充電状態に対する第２候補値を決定するように構成される。前記制御部は、前記拡張カルマンフィルターを用いて、前記第２データセット、前記第２時定数及び前記補正値に基づいて、前記充電状態に対する第３候補値を決定するように構成される。また、前記制御部は、前記第１候補値と前記第２候補値との第１差値を決定するように構成される。前記制御部は、前記第１候補値と前記第３候補値との第２差値を決定するように構成される。前記制御部は、前記第２差値が前記第１差値よりも小さい場合、前記補正値をアップデートするように構成される。前記アップデートされた補正値が所定の初期値よりも大きい。

【0014】

前記第１電流値と前記第２電流値の第１対、前記第１電圧値と前記第２電圧値の第２対及び前記第１温度値と前記第２温度値の第３対のうち少なくとも一つの対の各々に含まれた二つの値が相異なる。

【0015】

前記アップデートされた補正値と前記初期値との差が、前記第１差値に比例し得る。

【0016】

前記アップデートされた補正値と前記初期値との差が、前記第１差値と前記第２差値との差に比例し得る。

【0017】

前記制御部は、下記の数式を用いて前記補正値をアップデートするように構成され得る。

【数10】

【0018】

Ｄ_１は前記第１差値、Ｄ_２は前記第２差値、Ｍ_１は第１加重値、Ｍ_２は第２加重値、Ｅ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}は前記アップデートされた補正値を示し得る。

【0019】

前記制御部は、前記第２差値が前記第１差値以上である場合、前記補正値を前記初期値と同一にアップデートするように構成され得る。

【0020】

前記制御部は、前記第１差値が臨界値よりも大きい場合、前記第１候補値を前記充電状態として決定するように構成され得る。

【0021】

前記制御部は、前記第１差値が前記臨界値以下である場合、前記第２候補値を前記充電状態として決定するように構成され得る。

【0022】

前記制御部は、前記バッテリーの電流経路に設けられたスイッチを制御するためのスイッチング信号を選択的に出力するように構成され得る。前記制御部は、前記第２差値が前記第１差値よりも小さい場合、前記スイッチング信号のデューティ比を基準デューティ比以下に制限するように構成され得る。

【0023】

本発明の他面によるバッテリーパックは、前記バッテリー管理装置を含む。

【0024】

本発明のさらに他面によるバッテリー管理方法は、バッテリーの電流、電圧及び温度を検出する段階と、前記検出された電流を示す第１電流値、前記検出された電圧を示す第１電圧値及び前記検出された温度を示す第１温度値を含む第１データセットを生成する段階と、エラー発生機を用いて、前記第１データセットから第２電流値、第２電圧値及び第２温度値を含む第２データセットを生成する段階と、前記第１温度値及び以前周期の充電状態に基づいて、拡張カルマンフィルターの等価回路モデルの第１時定数を決定する段階と、前記第２温度値及び前記以前周期の充電状態に基づいて、前記等価回路モデルの第２時定数を決定する段階と、アンペアカウンティングを用いて、前記第１電流値に基づいて前記バッテリーの充電状態に対する第１候補値を決定する段階と、前記拡張カルマンフィルターを用いて、前記第１データセット、前記第１時定数及び補正値に基づいて、前記充電状態に対する第２候補値を決定する段階と、前記拡張カルマンフィルターを用いて、前記第２データセット、前記第１時定数及び前記補正値に基づいて、前記充電状態に対する第３候補値を決定する段階と、前記第１候補値と前記第２候補値との第１差値を決定する段階と、前記第１候補値と前記第３候補値との第２差値を決定する段階と、前記第２差値が前記第１差値よりも小さい場合、前記補正値をアップデートする段階と、を含む。前記アップデートされた補正値は、所定の初期値よりも大きい。

【0025】

前記アップデートされた補正値と前記初期値との差が、前記第１差値または前記第１差値と前記第２差値との差に比例し得る。

【0026】

前記バッテリー管理方法は、前記第１差値が臨界値よりも大きい場合、前記第１候補値を前記充電状態として決定する段階と、前記第１差値が前記臨界値以下である場合、前記第２候補値を前記充電状態として決定する段階と、をさらに含み得る。

【発明の効果】

【0027】

本発明の実施例の少なくとも一つによれば、毎周期ごとにバッテリーの充電状態に対する複数の候補値を決定した後、複数の候補値との関係に基づいてバッテリーの充電状態をより正確に決定することができる。

【0028】

また、本発明の実施例の少なくとも一つによれば、複数の候補値との関係によって、拡張カルマンフィルター内におけるアンペアカウンティング及び等価回路モデルの各々の信頼度を調節することができる。

【0029】

本発明の効果は以上で言及した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明によるバッテリーパックの構成を例示的に示した図である。

【図2】バッテリーの等価回路モデルの回路構成を例示的に示す図である。

【図3】バッテリーのＯＣＶ－ＳＯＣカーブを例示的に示す図である。

【図4】本発明の第１実施例によるバッテリー管理方法を例示的に示すフローチャートである。

【図5】本発明の第１実施例によるバッテリー管理方法を例示的に示すフローチャートである。

【図6】本発明の第２実施例によるバッテリー管理方法を例示的に示すフローチャートである。

【図7】本発明の第２実施例によるバッテリー管理方法を例示的に示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

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、本明細書及び特許請求の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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。

【0036】

図１は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの構成を例示的に示す図であり、図２は、バッテリーの等価回路モデルの回路構成を例示的に示す図である。図３は、バッテリーのＯＣＶ－ＳＯＣカーブを例示的に示す。

【0037】

図１を参照すれば、バッテリーパック１０は、電気車両１などのような電力駆動装置に要求される電気エネルギーを提供するためのものであって、バッテリー２０、スイッチ３０及びバッテリー管理装置１００を含む。

【0038】

バッテリー２０は、少なくとも一つのバッテリーセルを含む。各バッテリーセルは、例えば、リチウムイオンセルであり得る。勿論、バッテリーセルの種類がリチウムイオンセルに限定されることではなく、反復的な充放電が可能なものであれば、特に制限されない。バッテリー２０に含まれた各バッテリーセルは、他のバッテリーセルと直列または並列で電気的に接続する。

【0039】

スイッチ３０は、バッテリー２０の充放電のための電流経路に設けられる。スイッチ３０の制御端子は、制御部１２０に電気的に接続可能に提供される。スイッチ３０は、制御部１２０によって出力されるスイッチング信号ＳＳが制御端子に印加されることに応じて、スイッチング信号ＳＳのデューティ比によってオンオフ制御される。スイッチ３０は、スイッチング信号ＳＳがハイレベルである場合にターンオンされ、スイッチング信号ＳＳがローレベルである場合にターンオフされ得る。

【0040】

バッテリー管理装置１００は、バッテリー２０の充電状態を周期的に決定するために、バッテリー２０に電気的に接続可能に提供される。バッテリー管理装置１００は、センシング部１１０、制御部１２０、メモリ部１３０及び通信部１４０を含む。

【0041】

センシング部１１０は、バッテリー２０の電圧、電流及び温度を検出するように構成される。センシング部１１０は、電流センサー１１１、電圧センサー１１２及び温度センサー１１３を含む。

【0042】

電流センサー１１１は、バッテリー２０の充放電経路に電気的に接続可能に提供される。電流センサー１１１は、バッテリー２０を通して流れる電流を検出し、検出された電流を示す信号ＳＩを制御部１２０に出力するように構成される。

【0043】

電圧センサー１１２は、バッテリー２０の正極端子及び負極端子に電気的に接続可能に提供される。電圧センサー１１２は、バッテリー２０の正極端子と負極端子との間にかかる電圧を検出し、検出された電圧を示す信号ＳＶを制御部１２０に出力するように構成される。

【0044】

温度センサー１１３は、バッテリー２０から所定の距離内における領域の温度を検出し、検出された温度を示す信号ＳＴを制御部１２０に出力するように構成される。

【0045】

制御部１２０は、センシング部１１０、メモリ部１３０、通信部１４０及びスイッチ３０に動作可能に結合する。制御部１２０は、ハードウェア的に、ＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）、マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、その他の機能の遂行のための電気的ユニットの少なくとも一つを用いて具現され得る。

【0046】

制御部１２０は、センシング部１１０によって出力される信号ＳＩ、信号ＳＶ及び信号ＳＴを周期的に受信するように構成される。制御部１２０は、制御部１２０に含まれたＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を用いて、信号ＳＩ、信号ＳＶ及び信号ＳＴの各々から第１電流値、第１電圧値及び第１温度値を決定した後、第１電流値、第１電圧値及び第１温度値を含む第１データセットをメモリ部１３０に保存するように構成される。

【0047】

メモリ部１３０は、制御部１２０に動作可能に結合する。メモリ部１３０には、後述する段階を行うのに必要なプログラム及び各種データが保存され得る。メモリ部１３０は、例えば、 例えば、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ（登録商標） ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、ＳＳＤタイプ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ，ソリッドステートディスクタイプ）、ＳＤＤタイプ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ ｔｙｐｅ，シリコンディスクドライブタイプ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，ランダムアクセスメモリ）、ＳＲＡＭ（ｓｔａｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，スタティックランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，リードオンリメモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，エレクトリカリーイレーサブルリードオンリメモリ）、ＰＲＯＭ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，プログラマブルリードオンリメモリ）の少なくとも一つのタイプの保存媒体を含み得る。

【0048】

通信部１４０は、電気車両１のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）のような外部デバイス２と通信可能に結合し得る。通信部１４０は、外部デバイス２からの命令メッセージを受信し、受信された命令メッセージを制御部１２０に提供し得る。命令メッセージは、バッテリー管理装置１００の特定機能（例えば、充電状態の推定、スイッチ３０に対するオンオフ制御）の活性化を要求するメッセージであり得る。通信部１４０は、制御部１２０からの通知メッセージを外部デバイス２に伝達し得る。通知メッセージは、制御部１２０によって実行された機能の結果（例えば、推定充電状態）を外部デバイス２に知らせるためのメッセージであり得る。例えば、通信部１４０は、外部デバイス２とＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，ローカルエリア・ネットワーク）、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，コントローラー・エリア・ネットワーク）、デージチェーンのような有線ネットワーク及び／またはブルートゥース（登録商標）、ジグビー、Ｗｉ－Ｆｉなどの近距離無線ネットワークを介して通信し得る。

【0049】

制御部１２０は、バッテリー２０のＳＯＨ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｈｅａｌｔｈ）または最大容量を決定するように構成される。最大容量は、バッテリー２０に現在最大に保存可能な電荷量を示す用語であって、「完全充電容量」とも称し得る。即ち、最大容量は、充電状態が１（＝１００％）であるバッテリー２０を充電状態が０（＝０％）になるまで放電させる間に流れる電流の積算値と同じである。一例で、制御部１２０は、バッテリー２０の内部抵抗（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を演算した後、演算された内部抵抗と基準抵抗との差に基づいてバッテリー２０のＳＯＨまたは最大容量を決定し得る。他の例で、制御部１２０は、次の数式１を用いて、バッテリー２０が充放電される相異なる二つの時点の各々における充電状態及び二つの時点間の期間に積算された電流積算値に基づいてバッテリー２０のＳＯＨまたは最大容量を決定し得る。二つの時点のうち前の時点をｔ_１、後の時点をｔ_２とする。

【0050】

【数1】

【0051】

数式１において、Ｑ_ｒｅｆは基準容量、ＳＯＣ_１は時点ｔ_１で推定された充電状態、ＳＯＣ_２は時点ｔ_２で推定された充電状態、ΔＳＯＣはＳＯＣ_１とＳＯＣ_２との差、ｉ_ｔは時点ｔ_１と時点ｔ_２との間の時点ｔで検出された電流を示す電流値、ΔＣは時点ｔ_１から時点ｔ_２までの期間に積算された電流積算値、Ｑ_ｅｓｔは時点 ｔ_２における最大容量の推定値、ＳＯＨ_ｎｅｗは時点ｔ_２におけるＳＯＨの推定値を示す。Ｑ_ｒｅｆは、バッテリー２０のＳＯＨが１であったときの最大容量を示す予め決められた値であって、メモリ部１３０に予め保存され得る。

【0052】

数式１に関り、ΔＳＯＣが小さすぎる場合、Ｑ_ｅｓｔが実際とは大きい差を示し得る。したがって、制御部１２０は、ΔＳＯＣが所定値（例えば、０．５）以上である場合に限って、数式１を用いてバッテリー２０のＳＯＨまたは最大容量を決定するように構成され得る。

【0053】

以下、制御部１２０によって実行される、バッテリー２０のＳＯＣを推定するための動作をより詳しく説明する。

【0054】

制御部１２０は、アンペアカウンティングを用いて、第１電流値に基づいて第１候補値を決定する。第１候補値は、現周期のバッテリー２０の充電状態の推定値を示す。第１候補値を決定するには、下記の数式２を用いることができる。

【0055】

【数2】

【0056】

数式２に用いられた記号について説明すれば、次のようである。Δ_ｔは周期当たり時間の長さを示す。ｋはΔｔの時間が経過する度に１ずつ増加する時間インデックスであって、所定のイベントが発生した時点から現在まで経過した周期の数を示す。イベントは、例えば、バッテリー２０の電圧が安定化した状態でバッテリー２０の充放電が始まるイベントであり得る。バッテリー２０の電圧が安定化した状態とは、バッテリー２０を通して電流が流れることなくバッテリー２０の電圧が一定に維持される無負荷状態であり得る。この場合、ＳＯＣ_ｅ［０］は、イベントが発生した時点におけるバッテリー２０の開放電圧をインデックスとして用いて、バッテリー２０の開放電圧（ＯＣＶ：ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）と充電状態との対応関係を規定するＯＣＶ－ＳＯＣカーブから決定され得る。ＯＣＶ－ＳＯＣカーブは、メモリ部１３０に保存されている。

【0057】

数式２において、ｉ［ｋ＋１］は現周期で検出された電流、ＳＯＣ_ｅ［ｋ］はアンペアカウンティングまたは拡張カルマンフィルターによって以前周期で決定された充電状態を示す。ＳＯＣ［ｋ＋１］は第１候補値であって、数式２を用いて決定された充電状態である。数式２において、ｉ［ｋ＋１］はｉ［ｋ］に代替され得る。

【0058】

制御部１２０は、拡張カルマンフィルターを用いて、第２候補値及び第３候補値をさらに決定する。第２候補値は、現周期のバッテリー２０の充電状態の推定値を示す。第２候補値及び第３候補値について説明する前、拡張カルマンフィルターについて説明する。

【0059】

拡張カルマンフィルターとは、数式２で表されるアンペアカウンティングと共に、バッテリー２０の等価回路モデル２００を追加的に活用して、バッテリー２０の充電状態を周期的に更新するためのアルゴリズムである。

【0060】

図２を参照すれば、等価回路モデル２００は、開放電圧源２１０、オーム抵抗Ｒ_１及びＲＣペア２２０を含む。

【0061】

開放電圧源２１０は、電気化学的に長時間の間に安定化したバッテリー２０の正極と負極と間の電圧である開放電圧に倣うものである。開放電圧源２１０によって出力される開放電圧は、バッテリー２０の充電状態と非線形的な関数関係を有する。即ち、ＯＣＶ＝ｆ_１（ＳＯＣ）でり、ＳＯＣ＝ｆ_２（ＯＣＶ）であって、ｆ_１及びｆ_２は相互の逆関数である。例えば、図３を参照すれば、３．３Ｖ＝ｆ_１（０．５）であり、０．７＝ｆ_２（３．４７Ｖ）である。

【0062】

開放電圧源２１０によって出力される開放電圧ＯＣＶは、事前実験によって多様な充電状態と温度ごとに予め決められていてもよい。

【0063】

オーム抵抗Ｒ_１は、バッテリー２０のＩＲドロップＶ_１に関わる。ＩＲドロップとは、バッテリー２０が無負荷状態から充放電状態への転換時または充放電状態から無負荷状態への転換時に、バッテリー２０の両端にかかる電圧の瞬間的な変化を指す。例えば、無負荷状態のバッテリー２０に対する充電が開始される時点で測定されるバッテリー２０の電圧は開放電圧よりも大きい。他の例で、無負荷状態のバッテリー２０に対する放電が開始される時点で測定されるバッテリー２０の電圧は開放電圧よりも小さい。オーム抵抗Ｒ_１の抵抗値も、事前実験によって多様な充電状態と温度ごとに予め決められていてもよい。

【0064】

ＲＣペア２２０は、バッテリー２０の電気二重層（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｏｕｂｌｅ ｌａｙｅｒ）などによって誘導されるオーバーポテンシャルＶ_２（「分極電圧」と称することもある。）を出力するものであって、相互に並列接続した抵抗Ｒ_２とキャパシタＣ_２を含む。オーバーポテンシャルＶ_２は「分極電圧」とも称することがある。ＲＣペア２２０の時定数（ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ）は、抵抗Ｒ_２の抵抗値とキャパシタＣ_２のキャパシタンスとの積であり、事前実験によって多様な充電状態及び温度ごとに予め決められていてもよい。

【0065】

Ｖ_ｅｃｍは、等価回路モデル２００の出力電圧であって、開放電圧源２１０による開放電圧ＯＣＶ、オーム抵抗Ｒ_１によるＩＲドロップＶ_１及びＲＣペア２２０によるオーバーポテンシャルＶ_２の和と同一である。

【0066】

ＲＣペア２２０の時定数が小さいほど、バッテリー２０を通して流れる電流による等価回路モデル２００の電流敏感度は大きい。逆に、ＲＣペア２２０の時定数が大きいほど、バッテリー２０を通して流れる電流による等価回路モデル２００の電流敏感度は小さい。同じ条件において、等価回路モデル２００の電流敏感度が大きいほど、Ｖ_ｅｃｍは速く変化する。一方、等価回路モデル２００の電流敏感度が小さいほど、Ｖ_ｅｃｍは遅く変化する。

【0067】

等価回路モデル２００において、現周期のオーバーポテンシャルは、下記の数式３のように定義できる。

【0068】

【数3】

【0069】

数式３において、Ｒ_２［ｋ＋１］は現周期の抵抗Ｒ_２の抵抗値、τ［ｋ＋１］は現周期のＲＣペア２２０の時定数、Ｖ_２［ｋ］は以前周期のオーバーポテンシャル、Ｖ_２［ｋ＋１］は現周期のオーバーポテンシャルを示す。数式３において、 ｉ［ｋ＋１］はｉ［ｋ］に代替し得る。イベントが発生した時点におけるオーバーポテンシャルＶ_２［０］は、０Ｖ（ｖｏｌｔ）であり得る。

【0070】

下記の数式４は、拡張カルマンフィルターの時間アップデート過程に関わる第１状態方程式であって、数式２と数式３の組合せから誘導される。

【0071】

【数4】

【0072】

数式４及び下記の数式５～８から、上付き文字で表された記号「＾」は、時間アップデートによって予測された値であることを示す記号である。また、上付き文字で表された記号「－」は、後述する測定アップデートによって補正される前の値であることを示す記号である。

【0073】

下記の数式５は、拡張カルマンフィルターの時間アップデート過程に関わる第２状態方程式である。

【0074】

【数5】

【0075】

数式５において、Ｐ_ｋは以前周期で補正された誤差共分散行列（ｅｒｒｏｒ ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ ｍａｔｒｉｘ）、Ｑ_ｋは以前周期におけるプロセスノイズ共分散行列（ｐｒｏｃｅｓｓ ｎｏｉｓｅ ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ ｍａｔｒｉｘ）、Ｔは転置行列演算子、Ｐ^－ _ｋ＋１は現周期の誤差共分散行列を示す。ｋ＝０であり、Ｐ_０＝［ １ ０ ； ０ １ ］であり得る。Ｗ１_ｋは、以前周期で設定された第１プロセスノイズであって、アンペアカウンティングの信頼度に関わる。即ち、Ｗ１_ｋは、アンペアカウンティングを用いて演算された電流積算値の不正確度を示す正数である。Ｗ２_ｋは、以前周期で設定された第２プロセスノイズであって、等価回路モデル２００の信頼度に関わる。即ち、Ｗ２_ｋは、等価回路モデル２００に関わるパラメーターの不正確度を示す正数である。したがって、制御部１２０は、アンペアカウンティングの不正確度が高くなるほど、第１プロセスノイズを増加させ得る。制御部１２０は、等価回路モデル２００の不正確度が高くなるほど、第２プロセスノイズを増加させ得る。

【0076】

制御部１２０は、数式４及び数式５を用いた時間アップデート過程が完了すると、測定アップデート過程を行う。

【0077】

以下の数式６は、拡張カルマンフィルターの測定アップデート過程に関わる第１観測方程式である。

【0078】

【数6】

【0079】

数式６において、Ｋ_ｋ＋１は現周期のカルマンゲインを示す。また、Ｒは測定ノイズ共分散行列（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｎｏｉｓｅ ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ ｍａｔｒｉｘ）であり、予め決められた成分を有する。Ｈ_ｋ＋１はシステム行列であって、バッテリー２０の充電状態を推定するとき、ＯＣＶ－ＳＯＣカーブによるバッテリー２０の開放電圧の変化推移を反映するためのものである。ｎは、予め決められた正の整数（例えば、１）である。

【0080】

以下の数式７は、拡張カルマンフィルターの測定アップデート過程に関わる第２観測方程式である。

【0081】

【数7】

【0082】

数式７において、ｚ_ｋ＋１は、現周期で測定されたバッテリー２０の電圧であり、Ｖ_ｅｃｍ［ｋ＋１］は現周期における等価回路モデル２００の出力電圧を示す。ｆ_１（ＳＯＣ［ｋ＋１］）は、現周期の開放電圧を示す（図２についての説明参照）。Ｖ_１［ｋ＋１］は、現周期でオーム抵抗Ｒ_１にかかる電圧を示すものであって、ｉ［ｋ＋１］及びｉ［ｋ］のいずれか一つとＲ_１［ｋ＋１］との積と同一であり得る。Ｒ_１［ｋ＋１］は、現周期のオーム抵抗Ｒ_１の抵抗値である。制御部１２０は、第１温度値及び以前周期で決定された充電状態に基づいてＲ_１［ｋ＋１］を決定し得る。このために、メモリ部１３０には、充電状態、温度値及びオーム抵抗Ｒ_１の抵抗値の対応関係が定義された第１ルックアップテーブルが記録されている。制御部１２０は、特定の温度値（例えば、第１温度値）及び特定の充電状態をインデックスとして用いて、第１ルックアップテーブルから特定の温度値及び特定の充電状態にマッピングされた抵抗値を獲得し得る。数式４から得たＳＯＣ［ｋ＋１］及びＶ_２［ｋ＋１］は、数式７によって各々補正される。

【0083】

下記の数式８は、拡張カルマンフィルターの測定アップデート過程に関わる第３観測方程式である。

【0084】

【数8】

【0085】

数式８において、Ｅは単位行列を示す。数式５から得たＰ^－ _ｋ＋１は、数式８によってＰ_ｋ＋１に補正される。

【0086】

制御部１２０は、時間インデックスｋが１ずつ増加する度に、数式４～８による各演算段階を少なくとも一回ずつ行うことで、現周期のバッテリー２０の充電状態を周期的に更新する。

【0087】

以下、前述した拡張カルマンフィルターについての説明を参照し、第２候補値及び第３候補値を決定する動作について説明する。

【0088】

制御部１２０は、第１データセットに基づいて第２候補値を決定する。第１データセットは、第１電流値、第１電圧値及び第１温度値を含むということは前述した。制御部１２０は、第１温度値及び以前周期で決められた充電状態に基づいて、数式４のＲ_２［ｋ＋１］及びτ［ｋ＋１］を決定する。

【0089】

このために、メモリ部１３０には、充電状態、温度値及び抵抗Ｒ_２の抵抗値との対応関係が定義された第２ルックアップテーブルが記録され得る。制御部１２０は、第１温度値及び以前周期で決められた充電状態をインデックスとして用いて、第２ルックアップテーブルから、第１温度値及び以前周期で決められた充電状態にマッピングされた抵抗値を数式４のＲ_２［ｋ＋１］として獲得し得る。また、メモリ部１３０には、充電状態と温度値と時定数との対応関係が定義された第３ルックアップテーブルが記録され得る。制御部１２０は、第１温度値及び以前周期で決められた充電状態をインデックスとして用いて、第３ルックアップテーブルから、第１温度値及び以前周期で決められた充電状態にマッピングされた時定数を第１時定数として獲得し得る。制御部１２０は、第１時定数に以前周期で決定された補正値を足した値を数式４のτ［ｋ＋１］として設定し得る。ｋ＝０である場合、所定の初期値（例えば、０）が補正値として用いられ得る。補正値の決定については後述する。

【0090】

制御部１２０は、数式４のｉ［ｋ＋１］（またはｉ［ｋ］）を第１電流値と同一に設定し、数式７のｚ_ｋ＋１を第１電圧値と同一に設定する。これによって、制御部１２０は、数式７によって補正されたＳＯＣ［ｋ＋１］を第２候補値として決定し得る。

【0091】

制御部１２０は、第１データセットを第２データセットに変換した後、第２データセットに基づいて第３候補値を決定する。具体的に、制御部１２０は、エラー発生機を用いて、第１データセットから第２データセットを生成し得る。エラー発生機は、外部からのノイズやセンシング部１１０の検出正確度などを考慮して第１データセットに含まれた第１電流値、第１電圧値及び第１温度値の少なくとも一つを強制に変化させるために、制御部１２０によって実行される。第２データセットは、第２電流値、第２電圧値及び第２温度値を含む。即ち、エラー発生機は、第１電流値から第２電流値への変化、第１電圧値から第２電圧値への変化及び第１温度値から第２温度値への変化のうち少なくとも一つを選択的に行うようにコーディングされた所定の関数であり得る。例えば、第２電流値＝（第１電流値×Ｘ_１）＋Ｘ_２であり、第２電圧値＝（第１電圧値×Ｘ_３）＋Ｘ_４であり、第２温度値＝（第１温度値×Ｘ_５）＋Ｘ_６であり得る。Ｘ_１～Ｘ_６は、相互に同一であるか、または相違に予め決められた定数であり得る。

【0092】

第１電流値と第２電流値の第１対、第１電圧値と第２電圧値の第２対及び第１温度値と第２温度値の第３対のうち少なくとも一つの対の各々に含まれた二つの値は相異なる。例えば、第１電流値と第２電流値は相互に同一である一方、第１電圧値と第２電圧値は相異なり、第１温度値と第２温度値も相異なり得る。他の例で、第１電流値と第２電流値は相異なり、第１電圧値と第２電圧値は相異なり、第１温度値と第２温度値も相異なり得る。

【0093】

第２データセットが生成されると、制御部１２０は、第２温度値及び以前周期で決定された充電状態に基づき、数式４のＲ_２［ｋ＋１］及びτ［ｋ＋１］を決定し得る。

【0094】

具体的に、制御部１２０は、第２ルックアップテーブルから、第２温度値及び以前周期で決定された充電状態にマッピングされた抵抗値を数式４のＲ_２［ｋ＋１］として獲得し得る。制御部１２０は、第３ルックアップテーブルから、第２温度値及び以前周期で決定された充電状態にマッピングされた第２時定数を獲得し得る。制御部１２０は、第２時定数に補正値を足した値を数式４のτ［ｋ＋１］に設定し得る。

【0095】

制御部１２０は、数式４のｉ［ｋ＋１］（またはｉ［ｋ］）を第１電流値の代わりに第２電流値と同一に設定する。また、制御部１２０は、数式７のｚ_ｋ＋１を第１電圧値の代わりに第２電圧値と同一に設定する。これによって、制御部１２０は、数式７によって補正されたＳＯＣ［ｋ＋１］を第３候補値として決定し得る。

【0096】

現周期でバッテリー２０の充電状態に対する第１候補値、第２候補値及び第３候補値の決定が完了すると、制御部１２０は以下に説明する過程を経て、第１候補値及び第２候補値のいずれか一つを選択し、選択された候補値を現周期の充電状態として決定するように構成される。

【0097】

制御部１２０は、第１候補値と第２候補値との差の絶対値である第１差値を決定する。例えば、第１候補値が０．５１であり、第２候補値が０．５２である場合、第１差値は０．０１となる。他の例で、第１候補値が０．７７であり、第２候補値が０．７５である場合、第１差値は０．０２となる。

【0098】

制御部１２０は、第１候補値と第３候補値との差の絶対値である第２差値を決定する。例えば、第１候補値が０．６１であり、第３候補値が０．６４である場合、第２差値は０．０３となる。他の例で、第１候補値が０．３８であり、第２候補値が０．３６である場合、第２差値は０．０２となる。

【0099】

制御部１２０は、第１差値を所定の臨界値と比較し得る。臨界値は、メモリ部１３０に保存されたものであって、例えば、０．０３であり得る。

【0100】

制御部１２０は、第１差値が臨界値よりも大きい場合、第１候補値をバッテリー２０の充電状態として決定し得る。

【0101】

制御部１２０は、第１差値が臨界値以下である場合、第１候補値の代わりに第２候補値をバッテリー２０の充電状態として決定する。

【0102】

制御部１２０は、第１差値と第２差値とを比較し得る。制御部１２０は、第２差値が第１差値以上である場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を所定の基準割合（例えば、０．１）と同一に設定し得る。例えば、第１プロセスノイズは、所定の第１基準値（例えば、０．１）と同一に設定され、第２プロセスノイズは、所定の第２基準値（例えば、０．０１）と同一に設定され得る。即ち、基準割合は、第２基準値を第１基準値で割った値と同一であり得る。

【0103】

制御部１２０は、第２差値が第１差値以上である場合、補正値を初期値と同一に設定し得る。制御部１２０は、初期値と同一に設定された補正値をメモリ部１３０に保存し得る。

【0104】

一方、アンペアカウンティングに関わる数式２を参照すれば、第１候補値は、バッテリー２０の電流、電圧及び温度のうち電流のみに依存する。一方、拡張カルマンフィルターに関する数式３～８を参照すれば、第２候補値は、バッテリー２０の電流は勿論、バッテリー２０の電圧及び温度にも依存する。このような点を考慮するとき、等価回路モデル２００の不正確度が高くなるほど、第２差値が第１差値よりも小くなる可能性が高くなることが分かる。

【0105】

したがって、制御部１２０は、第２差値が第１差値よりも小さい場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を基準割合よりも増加させることができる。例えば、第１プロセスノイズは、第１基準値よりも小さい値（例えば、０．０７）に設定され、第２プロセスノイズは、第２基準値と同一に設定され得る。他の例で、第１プロセスノイズは、第１基準値と同一に設定され、第２プロセスノイズは第２基準値よりも大きい値（例えば、０．０２）に設定され得る。さらに他の例で、第１プロセスノイズは第１基準値よりも小さい値に設定され、第２プロセスノイズは第２基準値よりも大きい値に設定され得る。

【0106】

制御部１２０は、第２差値が第１差値よりも小さい場合、第１差値に比例するように第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を決定し得る。一例で、第１差値が０．０１である場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を０．１１に決定し、第１差値が０．０１３である場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を０．１１２に決定し、第１差値が０．００８である場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を０．１０３に決定し得る。

【0107】

または、制御部１２０は、第２差値が第１差値よりも小さい場合、第１差値と第２差値との差の絶対値に比例するように第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を決定し得る。

【0108】

前述したように設定された第１プロセスノイズ及び第２プロセスノイズは、次の周期の充電状態を推定する過程で数式５のＷ１_ｋ及びＷ２_ｋに各々割り当てられ得る。これによって、次の周期で拡張カルマンフィルターが実行される場合、等価回路モデル２００に対する信頼度（即ち、影響度）が一時的に低くなり、アンペアカウンティングに対する信頼度は一時的に高くなる効果がある。

【0109】

制御部１２０は、第２差値が第１差値よりも小さい場合、補正値を初期値よりも大きい値にアップデートし得る。制御部１２０は、アップデートされた補正値をメモリ部１３０に保存し得る。

【0110】

制御部１２０は、第２差値が第１差値よりも小さい場合、アップデートされた補正値と初期値との差が第１差値に比例するように、アップデートされた補正値を決定し得る。一例で、第１差値が０．０１である場合、アップデートされた補正値は初期値よりも５だけ大きく決定され、第１差値が０．０１３である場合、アップデートされた補正値は初期値よりも６だけ大きく決定され得る。

【0111】

または、制御部１２０は、第２差値が第１差値よりも小さい場合、アップデートされた補正値と初期値との差が第１差値と第２差値との差に比例するように、アップデートされた補正値を決定し得る。一例で、第１差値が第２差値よりも０．０１だけ大きい場合、アップデートされた補正値は初期値よりも４だけ大きく決定され、第１差値が第２差値よりも０．０１３だけ大きい場合、アップデートされた補正値は初期値よりも４．５だけ大きく決定され得る。

【0112】

または、制御部１２０は、第２差値が第１差値よりも小さい場合、下記の数式９を用いて、補正値をアップデートし得る。

【0113】

【数9】

【0114】

数式９において、Ｄ_１は第１差値、Ｄ_２は第２差値、Ｍ_１は第１加重値、Ｍ_２は第２加重値、Ｅ_{ｃｏｒｒｅｃｔ}はアップデートされた補正値を示す。Ｍ_１及びＭ_２各々は、予め決められた正数であり、相互に同一であるか、または相異なり得る。

【0115】

前述したようにアップデートされた補正値は、メモリ部１３０に保存され、次の周期の充電状態を推定する過程で次の周期で獲得される第１時定数及び第２時定数の各々に足され得る。

【0116】

具体的に、次の周期で第１データセットに基づいて第２候補値を決定する過程で、アップデートされた補正値と次の周期における第１時定数との和が、数式４のτ［ｋ＋１］に割り当てられ得る。また、次の周期で第２データセットに基づいて第３候補値を決定する過程で、アップデートされた補正値と次の周期における第２時定数との和が、数式４のτ［ｋ＋１］に割り当てられ得る。

【0117】

前述したように、ＲＣペア２２０の時定数が大きいほど、等価回路モデル２００の電流敏感度が低い。次の周期で拡張カルマンフィルターが実行される場合、アップデートされた補正値と初期値との差分だけ数式４のτ［ｋ＋１］も大きくなるので、等価回路モデル２００の信頼度（即ち、影響度）が一時的に低くなり、アンペアカウンティングの信頼度は相対的に高くなるという効果がある。

【0118】

制御部１２０は、スイッチ３０を制御するために、スイッチング信号ＳＳを選択的に出力し得る。制御部１２０は、第２差値が第１差値よりも小さい場合、スイッチング信号ＳＳのデューティ比を所定の基準デューティ比（例えば、０．２）以下に制限し得る。スイッチング信号ＳＳのデューティ比が基準デューティ比以下に制限される場合、バッテリー２０を通して流れ得る電流の最大値が減少することによって、バッテリー２０の電圧と温度の急激な変化が抑制できる。

【0119】

図４及び図５は、本発明の第１実施例によるバッテリー管理方法を例示的に示すフローチャートである。図４及び図５の方法は、イベントが発生した時点から周期的に実行され得る。図４及び図５の方法は、バッテリー２０の充放電が中断される場合に終了され得る。

【0120】

図１～図５を参照すれば、段階Ｓ４００で、制御部１２０は、バッテリー２０の最大容量（またはＳＯＨ）を決定する（数式１参照）。

【0121】

段階Ｓ４０５で、制御部１２０は、センシング部１１０を用いて、バッテリー２０の電流、電圧及び温度を検出する。センシング部１１０は、検出された電流を示す信号ＳＩ、検出された電圧を示す信号ＳＶ及び検出された温度を示す信号ＳＴを制御部１２０に出力する。

【0122】

段階Ｓ４１０で、制御部１２０は、信号ＳＩ、信号ＳＶ及び信号ＳＴを受信し、バッテリー２０の電流を示す第１電流値、バッテリー２０の電圧を示す第１電圧値及びバッテリー２０の温度を示す第１温度値を含む第１データセットを生成する。

【0123】

段階Ｓ４１２で、制御部１２０は、エラー発生機を用いて、第１データセットから第２データセットを生成する。第２データセットは、第２電流値、第２電圧値及び第２温度値を含む。

【0124】

段階Ｓ４２０で、制御部１２０は、アンペアカウンティングを用いて、第１電流値に基づいてバッテリー２０の充電状態に対する第１候補値を決定する（数式２参照）。

【0125】

段階Ｓ４３０で、制御部１２０は、拡張カルマンフィルターを用いて、第１データセットに基づいてバッテリー２０の充電状態に対する第２候補値を決定する（数式３～８参照）。

【0126】

段階Ｓ４４０で、制御部１２０は、拡張カルマンフィルターを用いて、第２データセットに基づいてバッテリー２０の充電状態に対する第３候補値を決定する（数式３～８参照）。図４に示したこととは異なり、段階Ｓ４２０、段階Ｓ４３０及び段階Ｓ４４０のうちいずれか二つまたは全ては、同時に実行され得る。段階Ｓ４２０、段階Ｓ４３０及び段階Ｓ４４０の先後関係は、必要に応じて変更可能である。

【0127】

段階Ｓ４５０で、制御部１２０は、第１候補値と第２候補値との第１差値を決定する。

【0128】

段階Ｓ４６０で、制御部１２０は、第１候補値と第３候補値との第２差値を決定する。図４に示したこととは異なり、段階Ｓ４５０及び段階Ｓ４６０は、同時に行われ得る。段階Ｓ４５０及び段階Ｓ４６０の先後関係は、必要に応じて変更可能である。

【0129】

段階Ｓ５００で、制御部１２０は、第１差値が臨界値よりも大きいか否かを判定する。段階Ｓ５００の値が「はい」である場合、段階Ｓ５１０へ進む。段階Ｓ５００の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ５２０へ進む。

【0130】

段階Ｓ５１０で、制御部１２０は、第１候補値をバッテリー２０の充電状態として決定する。

【0131】

段階Ｓ５２０で、制御部１２０は、第２候補値をバッテリー２０の充電状態として決定する。

【0132】

段階Ｓ５３０で、制御部１２０は、第２差値が第１差値よりも小さいか否かを判定する。段階Ｓ５３０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ５４０へ進む。段階Ｓ５３０の値が「はい」である場合、段階Ｓ５５０及び段階Ｓ５６０の少なくとも一つの段階へ進む。

【0133】

段階Ｓ５４０で、制御部１２０は、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を基準割合と同一に設定する。例えば、第１プロセスノイズは、第１基準値と同一に設定され、第２プロセスノイズを第２基準値と同一に設定され得る。基準割合は、第２基準値を第１基準値で割った値である。

【0134】

段階Ｓ５５０で、制御部１２０は、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を基準割合よりも増加させる。

【0135】

段階Ｓ５６０で、制御部１２０は、スイッチ３０に出力されるスイッチング信号ＳＳのデューティ比を基準デューティ比以下に制限する。制限されたデューティ比と基準デューティ比との差は、第１差値と第２差値との差に比例し得る。

【0136】

図６及び図７は、本発明の第２実施例によるバッテリー管理方法を例示的に示すフローチャートである。図６及び図７の方法は、イベントが発生した時点から周期的に行われ得る。図６及び図７の方法は、バッテリー２０の充放電が中断される場合に終了され得る。

【0137】

図１～図３、図６及び図７を参照すれば、段階Ｓ６００で、制御部１２０は、バッテリー２０の最大容量（またはＳＯＨ）を決定する（数式１参照）。

【0138】

段階Ｓ６０５で、制御部１２０は、センシング部１１０を用いて、バッテリー２０の電流、電圧及び温度を検出する。センシング部１１０は、検出された電流を示す信号ＳＩ、検出された電圧を示す信号ＳＶ及び検出された温度を示す信号ＳＴを制御部１２０に出力する。

【0139】

段階Ｓ６１０で、制御部１２０は、信号ＳＩ、信号ＳＶ及び信号ＳＴを受信し、バッテリー２０の電流を示す第１電流値、バッテリー２０の電圧を示す第１電圧値及びバッテリー２０の温度を示す第１温度値を含む第１データセットを生成する。

【0140】

段階Ｓ６１２で、制御部１２０は、エラー発生機を用いて、第１データセットから第２データセットを生成する。第２データセットは、第２電流値、第２電圧値及び第２温度値を含む。

【0141】

段階Ｓ６１４で、制御部１２０は、第１温度値及び以前周期の充電状態に基づいて等価回路モデル２００の第１時定数を決定する。

【0142】

段階Ｓ６１６で、制御部１２０は、第２温度値及び以前周期の充電状態に基づいて等価回路モデル２００の第２時定数を決定する。段階Ｓ６１４の第１時定数及び段階Ｓ６１６の第２時定数の各々は、第３ルックアップテーブルから獲得できることは前述した。図６に示したこととは異なり、段階Ｓ６１４及び段階Ｓ６１６は同時に行われるか、または段階Ｓ６１６が段階Ｓ６１４よりも先に行われ得る。

【0143】

段階Ｓ６２０で、制御部１２０は、アンペアカウンティングを用いて、第１電流値に基づいてバッテリー２０の充電状態に対する第１候補値を決定する（数式２参照）。

【0144】

段階Ｓ６３０で、制御部１２０は、拡張カルマンフィルターを用いて、第１データセット、第１時定数及び補正値に基づいてバッテリー２０の充電状態に対する第２候補値を決定する（数式３～数式８参照）。

【0145】

段階Ｓ６４０で、制御部１２０は、拡張カルマンフィルターを用いて、第２データセット、第２時定数及び補正値に基づいてバッテリー２０の充電状態に対する第３候補値を決定する（数式３～数式８参照）。図６に示したこととは異なり、段階Ｓ６２０、段階Ｓ６３０及び段階Ｓ６４０のいずれか二つまたは全ては、同時に行われ得る。段階Ｓ６２０、段階Ｓ６３０及び段階Ｓ６４０の先後関係は、必要に応じて変更してもよい。

【0146】

段階Ｓ６５０で、制御部１２０は、第１候補値と第２候補値との第１差値を決定する。

【0147】

段階Ｓ６６０で、制御部１２０は、第１候補値と第３候補値との第２差値を決定する。図６に示したこととは異なり、段階Ｓ６５０及び段階Ｓ６６０は、同時に行われるか、または段階Ｓ６６０が段階Ｓ６５０よりも先に行われ得る。

【0148】

段階Ｓ７００で、制御部１２０は、第１差値が臨界値よりも大きいか否かを判定する。段階Ｓ７００の値が「はい」である場合、段階Ｓ７１０へ進む。段階Ｓ７００の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ７２０へ進む。

【0149】

段階Ｓ７１０で、制御部１２０は、第１候補値をバッテリー２０の充電状態として決定する。

【0150】

段階Ｓ７２０で、制御部１２０は、第２候補値をバッテリー２０の充電状態として決定する。

【0151】

段階Ｓ７３０で、制御部１２０は、第２差値が第１差値よりも小さいか否かを判定する。段階Ｓ７３０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ７４０へ進む。段階Ｓ７３０の値が「はい」である場合、段階Ｓ７５０及び段階Ｓ７６０の少なくとも一つへ進む。

【0152】

段階Ｓ７４０で、制御部１２０は、補正値を初期値と同一に設定する。

【0153】

段階Ｓ７５０で、制御部１２０は、補正値を初期値よりも大きい値にアップデートする（数式９参照）。段階Ｓ７５０でアップデートされた補正値は、次の周期の段階Ｓ６３０及び段階Ｓ６４０が行われる場合、第２候補値と第３候補値を決定するのに用いられる。

【0154】

段階Ｓ７６０で、制御部１２０は、スイッチ３０に出力されるスイッチング信号ＳＳのデューティ比を基準デューティ比以下に制限する。制限されたデューティ比と基準デューティ比との差は、第１差値と第２差値との差に比例し得る。

【0155】

図４及び図５のバッテリー管理方法と図６及び図７のバッテリー管理方法とを区分して説明したが、二つのバッテリー管理方法のいずれか一つの特定段階が行われる場合、他のバッテリー管理方法の特定段階が共に行われ得る。一例で、段階Ｓ７４０が行われるときに段階Ｓ５４０が共に行われ得る。他の例で、段階Ｓ７５０が行われるときに段階Ｓ５５０が共に行われ得る。

【0156】

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。

【0157】

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。

【0158】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】