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(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】2024-04-15
(45)【発行日】2024-04-23
(54)【発明の名称】バッテリー状態診断装置及び方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/48 20060101AFI20240416BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240416BHJP
G01R 31/392 20190101ALI20240416BHJP
G01R 31/382 20190101ALI20240416BHJP
G01R 31/385 20190101ALI20240416BHJP
G01R 31/387 20190101ALI20240416BHJP
G01R 31/388 20190101ALI20240416BHJP
B60L 3/00 20190101ALI20240416BHJP
B60L 50/60 20190101ALI20240416BHJP
B60L 58/12 20190101ALI20240416BHJP
B60L 58/16 20190101ALI20240416BHJP
【ＦＩ】
H01M10/48 P
H02J7/00 Q
G01R31/392
G01R31/382
G01R31/385
G01R31/387
G01R31/388
B60L3/00 S
B60L50/60
B60L58/12
B60L58/16
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2022549798
(86)(22)【出願日】2021-04-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-12
(86)【国際出願番号】 KR2021005339
(87)【国際公開番号】W WO2021230537
(87)【国際公開日】2021-11-18
【審査請求日】2022-08-22
(31)【優先権主張番号】10-2020-0058254
(32)【優先日】2020-05-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】521065355
【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】チョイ、ヒュン－ジュン
(72)【発明者】
【氏名】キム、デ－スー
(72)【発明者】
【氏名】キム、ヨン－デオク
(72)【発明者】
【氏名】リム、ボ－ミ
【審査官】赤穂 嘉紀
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０５３５６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第６９１８４３３（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】国際公開第２０２０／０３３３４３（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／４２－１０／４８
Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２
Ｈ０２Ｊ ７／３４－７／３６
Ｇ０１Ｒ ３１／３６－３１／３９６
Ｂ６０Ｌ １／００－３／１２
Ｂ６０Ｌ ７／００－１３／００
Ｂ６０Ｌ １５／００－５８／４０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
バッテリーの電圧と容量に対する前記バッテリーの電圧プロファイルを獲得するように構成されたプロファイル獲得部と、前記プロファイル獲得部によって獲得された電圧プロファイルから前記電圧と前記容量に対する微分プロファイルを獲得し、獲得された微分プロファイルにおいて負極に関わる第１ピーク及び正極に関わる第２ピークの少なくとも一つを決定し、決定した前記第１ピーク及び前記第２ピークの少なくとも一つを予め設定された基準プロファイルの第１基準ピーク及び第２基準ピークの少なくとも一つと比較し、前記第１基準ピークに対する前記第１ピークの変化及び前記第２基準ピークに対する前記第２ピークの変化の少なくとも一つを考慮して前記バッテリーの状態を診断するように構成された制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記基準プロファイルにおいて最も大きいピークを前記第１基準ピークに設定し、二番目で大きいピークを前記第２基準ピークに設定するように構成された
バッテリー状態診断装置。
【請求項2】
前記ピークは、前記基準プロファイル及び前記微分プロファイルにおいて傾きが０である地点であり、電圧による瞬間変化率が正から負へ変わる地点である、請求項１に記載のバッテリー状態診断装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記微分プロファイルにおいて前記第１基準ピークに対応するピークを前記第１ピークに決定し、前記微分プロファイルにおいて前記第２基準ピークに対応するピークを前記第２ピークに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診断装置。
【請求項4】
前記基準プロファイルは、前記バッテリーに対応する基準セルが所定のＣレート範囲内で充電される間に測定された前記基準セルの電圧と微分容量に対するプロファイルである、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー状態診断装置。
【請求項5】
前記微分プロファイルは、前記バッテリーが前記基準セルと同じＣレート範囲内で充電される間に測定された前記バッテリーの電圧と微分容量に対するプロファイルである、請求項４に記載のバッテリー状態診断装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記第２ピークと前記第２基準ピークを比較して第２ピーク変化値を算出し、前記第２ピーク変化値によって前記バッテリーの退化有無を診断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診断装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記バッテリーが退化したと診断された場合、前記第１ピークと前記第１基準ピークを比較して第１ピーク変化値を算出し、前記第１ピーク変化値及び前記第２ピーク変化値によって前記バッテリーの退化原因を診断するように構成された、請求項６に記載のバッテリー状態診断装置。
【請求項8】
前記制御部は、前記第１ピーク変化値と前記第２ピーク変化値が所定の大きさ以上である場合、前記バッテリーの退化原因を負極退化及び正極退化に診断するように構成された、請求項７に記載のバッテリー状態診断装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記第１ピーク変化値が所定の大きさ未満であり、前記第２ピーク変化値が前記所定の大きさ以上である場合、前記バッテリーの退化原因を正極退化に診断するように構成された、請求項７に記載のバッテリー状態診断装置。
【請求項10】
前記制御部は、前記バッテリーが退化したと診断された場合、前記バッテリーの充電状態の上限、充電状態の下限及び充放電Ｃレートの上限のうち少なくとも一つを調節するように構成された、請求項６に記載のバッテリー状態診断装置。
【請求項11】
前記バッテリーが充電される充電サイクル毎に前記プロファイル獲得部によって獲得された電圧プロファイルを保存するように構成された保存部をさらに含み、前記制御部は、
前記保存部に保存された複数の電圧プロファイルから複数の微分プロファイルを獲得し、前記複数の微分プロファイルにおいて複数の第１ピーク及び複数の第２ピークを決定し、決定された複数の第１ピークの変化及び複数の第２ピークの変化のうち少なくとも一つに基づいてバッテリーの退化進行の有無を診断するように構成された、請求項１に記載のバッテリー状態診断装置。
【請求項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診断装置を含む、バッテリーパック。
【請求項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診断装置を含む、自動車。
【請求項14】
バッテリーの電圧と容量に対する前記バッテリーの電圧プロファイルを獲得する電圧プロファイル獲得段階と、前記電圧プロファイル獲得段階で獲得した電圧プロファイルから前記電圧と前記容量に対する微分プロファイルを獲得する微分プロファイル獲得段階と、
前記微分プロファイル獲得段階で獲得した微分プロファイルにおいて負極に関わる第１ピーク及び正極に関わる第２ピークの少なくとも一つを決定するピーク決定段階と、
予め設定された基準プロファイルにおいて最も大きいピークを第１基準ピークに設定し、二番目で大きいピークを第２基準ピークに設定する段階と、
決定した前記第１ピーク及び前記第２ピークの少なくとも一つを前記予め設定された基準プロファイルの前記第１基準ピーク及び前記第２基準ピークの少なくとも一つと比較するピーク比較段階と、
前記第１基準ピークに対する前記第１ピークの変化及び前記第２基準ピークに対する前記第２ピークの変化の少なくとも一つを考慮して前記バッテリーの状態を診断するバッテリー状態診断段階と、を含む、
バッテリー状態診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バッテリー状態診断装置及び方法に関し、より詳しくは、リアルタイムサイクルデータを用いてバッテリーの退化を診断するバッテリー状態診断装置及び方法に関する。
【0002】
本出願は、２０２０年５月１５日出願の韓国特許出願第１０－２０２０－００５８２５４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バッテリー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ー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】
一方、バッテリーセルは、充電や放電の反復によって退化が進み得る。例えば、バッテリーセルの正極側では、電解液が酸化するかまたは結晶構造が破壊され、バッテリーが退化し得る。負極側では、金属リチウムが析出されてバッテリーセルが退化し得る。また、通常、リチウムイオン二次電池の製造条件によって、前記二次電池の容量劣化が早くなる場合がある。したがって、従来には、バッテリーセルの電圧と容量に対する微分プロファイルに基づいき、バッテリーセルの退化を診断する技術が用いられていた。
【0006】
図１は、従来技術による電圧プロファイル１０を概略的に示した図である。
【0007】
図１を参照すると、電圧プロファイル１０は、バッテリーセルに対する容量Ｑと電圧を示したプロファイルである。電圧プロファイル１０において、バッテリープロファイル１３は、正極プロファイル１１と負極プロファイル１２との差として示し得る。
【0008】
図２は、従来技術による微分プロファイル２０を概略的に示した図である。
【0009】
図２を参照すると、微分プロファイル２０は、バッテリーセルの容量を電圧で微分して示したプロファイルである。図２に示した電圧プロファイル１０において、第１ピーク２１、第２ピーク２２、第４ピーク２４、第５ピーク２５、及び第６ピーク２６のうち少なくとも一つを用いてバッテリーの退化を診断した。例えば、従来には、第１ピーク２１及び／または第２ピーク２２を用いてバッテリーの負極退化を診断し、第４ピーク２４、第５ピーク２５及び第６ピーク２６の少なくとも一つを用いてバッテリーの正極退化を診断した。
【0010】
一方、微分プロファイル２０の第３ピーク２３は、バッテリーセルの正極ピークと負極ピークが混在したピークである。即ち、従来には、正極ピークと負極ピークが混在した第３ピーク２３に基づいてバッテリーの正極退化または負極退化を具体的に診断できないという問題があった。そこで、従来には、微分プロファイル２０に含まれた複数のピークのうち第３ピーク２３を除いたピークを用いてバッテリーの正極退化及び負極退化を診断した。
【0011】
また、従来技術は、図２に示したように、複数のピークが区分される微分プロファイル２０を獲得するために、バッテリーセルを低率で充電及び／または放電しなければならないという不具合がある。例えば、図１の電圧プロファイル１０は、０．０５Ｃ（Ｃ－ｒａｔｅ）でバッテリーセルを充電しながら獲得されたものであり、図２の微分プロファイル２０は、図１の電圧プロファイル１０に基づいて獲得されたものであり得る。
【0012】
即ち、バッテリーセルが低率で充電または放電すればこそ微分プロファイル２０に含まれた各々のピークが明確に示される限界があるため、従来技術はバッテリーセルのテスト過程などの非常に限定的な状況でのみ適用可能な問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、高率充電または高率放電によって獲得された微分プロファイルに含まれた特定のピークを解釈してバッテリーの退化を診断できるバッテリー状態診断装置及び方法を提供することを目的とする。
【0014】
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、本発明の実施例によってより明らかに理解されるであろう。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】
【0015】
本発明の一面によるバッテリー状態診断装置は、バッテリーの電圧と容量に対する前記バッテリーの電圧プロファイルを獲得するように構成されたプロファイル獲得部と、前記プロファイル獲得部によって獲得された電圧プロファイルから前記電圧と前記容量に対する微分プロファイルを獲得し、獲得された微分プロファイルにおいて所定の電圧区間に含まれた複数のピークを選択し、選択された複数のピークのうち負極に関わる第１ピーク及び正極に関わる第２ピークを決定し、前記第１ピーク及び前記第２ピークを予め設定された基準プロファイルの第１基準ピーク及び第２基準ピークと各々比較し、前記第１基準ピークに対する前記第１ピークの挙動変化及び前記第２基準ピークに対する前記第２ピークの挙動変化の少なくとも一つを考慮して前記バッテリーの状態を診断するように構成された制御部と、を含み得る。
【0016】
前記制御部は、前記基準プロファイルにおいて最も大きいピークを第１基準ピークに設定し、二番目で大きいピークを第２基準ピークに設定するように構成され得る。
【0017】
前記ピークは、前記基準プロファイル及び前記微分プロファイルにおいて傾きが０である地点であり、電圧による瞬間変化率が正から負へ変わる地点であり得る。
【0018】
前記制御部は、前記微分プロファイルにおいて前記第１基準ピークに対応するピークを前記第１ピークに決定し、前記微分プロファイルにおいて前記第２基準ピークに対応するピークを前記第２ピークに決定するように構成され得る。
【0019】
前記基準プロファイルは、前記バッテリーに対応する基準セルが所定のＣレート範囲内で充電される間に測定された前記基準セルの電圧と微分容量に対するプロファイルであり得る。
【0020】
前記微分プロファイルは、前記バッテリーが前記基準セルと同じＣレート範囲内で充電される間に測定された前記バッテリーの電圧と微分容量に対するプロファイルであり得る。
【0021】
前記制御部は、前記第２ピークと前記第２基準ピークを比較して第２ピーク変化値を算出し、前記第２ピーク変化値によって前記バッテリーの退化有無を診断するように構成され得る。
【0022】
前記制御部は、前記バッテリーが退化したと診断された場合、前記第１ピークと前記第１基準ピークを比較して第１ピーク変化値を算出し、前記第１ピーク変化値及び前記第２ピーク変化値によって前記バッテリーの退化原因を診断するように構成され得る。
【0023】
前記制御部は、前記第１ピーク変化値と前記第２ピーク変化値が所定の大きさ以上である場合、前記バッテリーの退化原因を負極退化及び正極退化に診断するように構成され得る。
【0024】
前記制御部は、前記第１ピーク変化値が所定の大きさ未満であり、前記第２ピーク変化値が前記所定の大きさ以上である場合、前記バッテリーの退化原因を正極退化に診断するように構成され得る。
【0025】
前記制御部は、前記バッテリーが退化したと診断された場合、前記バッテリーの充電状態の上限、充電状態の下限及び充放電Ｃレートの上限のうち少なくとも一つを調節するように構成され得る。
【0026】
本発明の他面によるバッテリー診断装置は、前記バッテリーが充電される充電サイクル毎に前記プロファイル獲得部によって獲得された電圧プロファイルを保存するように構成された保存部をさらに含み得る。
【0027】
前記制御部は、前記保存部に保存された複数の電圧プロファイルから複数の微分プロファイルを獲得し、前記複数の微分プロファイルにおいて複数の第１ピーク及び複数の第２ピークを決定し、決定された複数の第１ピークの挙動変化及び複数の第２ピークの挙動変化のうち少なくとも一つに基づいてバッテリーの退化進行の有無を診断するように構成され得る。
【0028】
なお、本発明のさらに他面によるバッテリーパックは、本発明の一面によるバッテリー状態診断装置を含み得る。
【0029】
本発明のさらに他面による自動車は、本発明の一面によるバッテリー状態診断装置を含み得る。
【0030】
本発明のさらに他面によるバッテリー状態診断方法は、バッテリーの電圧と容量に対する前記バッテリーの電圧プロファイルを獲得する電圧プロファイル獲得段階と、前記電圧プロファイル獲得段階で獲得した電圧プロファイルから前記電圧と前記容量に対する微分プロファイルを獲得する微分プロファイル獲得段階と、前記微分プロファイル獲得段階で獲得した微分プロファイルにおいて所定の電圧区間に含まれた複数のピークを選択し、選択された複数のピークのうち負極に関わる第１ピーク及び正極に関わる第２ピークを決定するピーク決定段階と、前記第１ピーク及び前記第２ピークを予め設定された基準プロファイルの第１基準ピーク及び第２基準ピークと各々比較するピーク比較段階と、前記第１基準ピークに対する前記第１ピークの挙動変化及び前記第２基準ピークに対する前記第２ピークの挙動変化の少なくとも一つを考慮して前記バッテリーの状態を診断するバッテリー状態診断段階と、を含み得る。
【発明の効果】
【0031】
本発明の一面によると、バッテリーの微分プロファイルに含まれた第１ピーク及び第２ピークの挙動を考慮してバッテリーの退化有無を診断することができる。
【0032】
また、バッテリーの正極が退化したか、または負極が退化したかを具体的に診断することで、バッテリーの退化原因をより正確に診断することができる。
【0033】
また、本発明の一面によると、バッテリーが０．１Ｃ以上の高率で充電されても、微分プロファイルの解釈によってバッテリーの退化有無及び／または退化原因を診断することができる。
【0034】
本発明の効果は上述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。
【0035】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】従来技術による電圧プロファイルを概略的に示した図である。
【図2】技術技術による微分プロファイルを概略的に示した図である。
【図3】本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置を概略的に示した図である。
【図4】本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置の基準プロファイルを概略的に示した図である。
【図5】本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置の基準プロファイルと微分プロファイルの一例を概略的に示した図である。
【図6】本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置の基準プロファイルと微分プロファイルの他の例示を概略的に示した図である。
【図7】本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置で獲得した複数の微分プロファイルの一例を概略的に示した図である。
【図8】本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置で獲得した複数の微分プロファイルの他の例示を概略的に示した図である。
【図9】本発明の他の実施例によるバッテリー状態診断方法を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
【0038】
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。
【0039】
また、本発明に関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨をぼやかすと判断される場合、その説明を省略する。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
図３は、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００を概略的に示した図である。
【0046】
図３を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、プロファイル獲得部１１０及び制御部１２０を含み得る。
【0047】
プロファイル獲得部１１０は、バッテリーの電圧と容量に対する前記バッテリーの電圧プロファイルを獲得するように構成され得る。
【0048】
ここで、バッテリーは、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したバッテリーセルを意味し得る。一例で、パウチ型リチウムポリマーセル一つがバッテリーとして看做され得る。また、バッテリーは、一つ以上のバッテリーセルが直列及び／または並列で接続されて備えられたバッテリーモジュールを意味し得る。
【0049】
具体的には、プロファイル獲得部１１０は、バッテリーが充電及び／または放電される間に測定されたバッテリーの電圧及び容量に対する電圧プロファイルを獲得し得る。
【0050】
例えば、プロファイル獲得部１１０は、図１の電圧プロファイル１０のようなバッテリーの電圧プロファイルを獲得し得る。即ち、プロファイル獲得部１１０が獲得した電圧プロファイルは、バッテリーの容量に対するバッテリーの電圧を示し得る。
【0051】
制御部１２０は、前記プロファイル獲得部１１０によって獲得された電圧プロファイルから前記電圧と前記容量に対する微分プロファイル３００を獲得するように構成され得る。
【0052】
具体的には、制御部１２０は、プロファイル獲得部１１０と通信可能に接続され得る。例えば、プロファイル獲得部１１０は、獲得した電圧プロファイルを制御部１２０に送信し、制御部１２０が電圧プロファイルを受信し得る。他の例で、制御部１２０は、プロファイル獲得部１１０にアクセスして電圧プロファイルを獲得し得る。
【0053】
制御部１２０は、電圧プロファイルを獲得した後、電圧プロファイルに基づいて微分プロファイル３００を獲得し得る。
【0054】
具体的には、制御部１２０は、バッテリーの容量Ｑをバッテリーの電圧Ｖで微分してバッテリーの微分容量ｄＱ／ｄＶを算出し、バッテリーの電圧に対するバッテリーの微分容量を示す微分プロファイル３００を獲得し得る。
【0055】
また、制御部１２０は、獲得された微分プロファイル３００において所定の電圧区間に含まれた複数のピークを選択するように構成され得る。
【0056】
ここで、所定の電圧区間とは、予め設定された電圧区間であって、基準プロファイル２００の第１基準ピークＲ１と第２基準ピークＲ２が属する電圧区間であり得る。即ち、制御部１２０は、獲得した微分プロファイル３００において、基準プロファイル２００の第１基準ピークＲ１と第２基準ピークＲ２が属する電圧区間に含まれた複数のピークを選択し得る。
【0057】
ここで、基準プロファイル２００とは、基準セルに対する微分プロファイル３００であって、基準セルの電圧に対する基準セルの微分容量を示すプロファイルであり得る。そして、基準セルは、バッテリーに対応するセルであり得る。
【0058】
例えば、基準セルは、ＢＯＬ（Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｆｅ）状態のバッテリー自体であるか、または前記バッテリーと同じ仕様の別のバッテリーであり得る。そして、基準プロファイル２００は、基準セルから獲得された最初の微分プロファイル３００であり得る。他の例で、基準プロファイル２００は、以前の時点で予め獲得されたバッテリーの微分プロファイル３００であり得る。即ち、基準プロファイル２００は、バッテリーの微分プロファイル３００と比較されるための基準になるプロファイルであって、制御部１２０がバッテリーの状態を診断するために微分プロファイル３００を獲得する前に予め獲得されたプロファイルであれば、前記微分プロファイル３００に対する基準プロファイル２００とし得る。
【0059】
望ましくは、基準セルが対象バッテリーのＢＯＬ状態であり、基準プロファイル２００が基準セルに対する最初の微分プロファイル３００であり得る。このような基準プロファイル２００がバッテリーの状態を診断するために用いられる場合、制御部１２０は、ＢＯＬ状態と現在バッテリーの状態との差をより正確に診断できる。したがって、以下では、説明の便宜及びバッテリー状態診断の正確度の向上のために、基準セルがＢＯＬ状態の対象バッテリーを意味し、基準プロファイル２００が基準セルに対する最初の微分プロファイル３００であることに説明する。
【0060】
そして、制御部１２０は、選択された複数のピークのうち負極に関わる第１ピーク３１０及び正極に関わる第２ピーク３２０を決定するように構成され得る。
【0061】
望ましくは、微分プロファイル３００において所定の電圧区間に含まれた複数のピークは、負極に関わる第１ピーク３１０及び正極に関わる第２ピーク３２０を含み得る。
【0062】
例えば、所定の電圧区間には二つのピークが含まれ得る。この場合、制御部１２０は、所定の電圧区間に含まれた二つのピークのうち低電位側ピークを第１ピーク３１０と決定し、高電位側ピークを第２ピーク３２０と決定し得る。
【0063】
制御部１２０は、前記第１ピーク３１０及び前記第２ピーク３２０を、予め設定された基準プロファイル２００の第１基準ピークＲ１及び第２基準ピークＲ２と各々比較するように構成され得る。
【0064】
図４は、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００の基準プロファイル２００を概略的に示した図である。図５は、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００の基準プロファイル２００と微分プロファイル３００の一例を概略的に示した図である。
【0065】
図４及び図５を参照すると、３．６～３．８Ｖの電圧区間内に第１基準ピークＲ１及び第２基準ピークＲ２が含まれ得る。また、図５を参照すると、３．６～３．８Ｖの電圧区間内に第１ピーク３１０及び第２ピーク３２０が含まれ得る。
【0066】
ここで、ピークとは、前記基準プロファイル２００及び前記微分プロファイル３００において傾きが０である地点であり、電圧による瞬間変化率が正から負へ変わる地点を意味する。
【0067】
例えば、図５の実施例において、第１基準ピークＲ１、第２基準ピークＲ２、第１ピーク３１０及び第２ピーク３２０は、傾きが０であり得る。即ち、第１基準ピークＲ１、第２基準ピークＲ２、第１ピーク３１０及び第２ピーク３２０は、上方へ膨らんだ地点であり得る。
【0068】
望ましくは、第１ピーク３１０は、第１基準ピークＲ１に対応するピークであり、第２ピーク３２０は、第２基準ピークＲ２に対応するピークである。このために、制御部１２０は、前記微分プロファイル３００において前記第１基準ピークＲ１に対応するピークを前記第１ピーク３１０に決定し、前記微分プロファイル３００において前記第２基準ピークＲ２に対応するピークを前記第２ピーク３２０に決定するように構成され得る。
【0069】
制御部１２０は、前記第１基準ピークＲ１に対する前記第１ピーク３１０の挙動変化及び前記第２基準ピークＲ２に対する前記第２ピーク３２０の挙動変化のうち少なくとも一つを考慮して前記バッテリーの状態を診断するように構成され得る。
【0070】
ここで、挙動変化とは、基準ピークＲ１、Ｒ２の微分容量値からピーク３１０、３２０の微分容量値への変化を意味し得る。例えば、基準ピークＲ１、Ｒ２の微分容量値とピーク３１０、３２０の微分容量値との大小比較及び差の算出によってピーク３１０、３２０の挙動変化が決定され得る。図５の実施例において、第１基準ピークＲ１の微分容量値よりも第１ピーク３１０の微分容量値が小さいため、第１ピーク３１０の挙動変化は、微分容量値が減少したと決定し得る。また、第２基準ピークＲ２の微分容量値よりも第２ピーク３２０の微分容量値が小さいため、第２ピーク３２０の挙動変化は、微分容量値が減少した決定し得る。
【0071】
例えば、制御部１２０は、第１ピーク３１０の挙動変化及び第２ピーク３２０の挙動変化の少なくとも一つに基づいてバッテリーの退化有無を診断し得る。また、制御部１２０は、バッテリーの正極退化の有無及び／またはバッテリーの負極退化の有無を具体的に診断し得る。
【0072】
本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、バッテリーの微分プロファイル３００に含まれた第１ピーク３１０及び第２ピーク３２０の挙動を考慮してバッテリーの退化を診断し得る。特に、バッテリー状態診断装置１００は、バッテリーの正極が退化したか、または負極が退化したかを具体的に診断することで、バッテリーの退化原因をより正確に診断できる。
【0073】
一方、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００に備えられた制御部１２０は、本発明で行われる多様な制御ロジッグを実行するために当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、特定用途向け集積回路）、他のチップセット、論理回路、レジスター、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。また、制御ロジッグがソフトウェアとして具現されるとき、制御部１２０は、プログラムモジュールの集合として具現され得る。この際、プログラムモジュールはメモリーに保存され、制御部１２０によって実行され得る。メモリーは、制御部１２０の内部または外部にあってもよく、公知の多様な手段で制御部１２０と接続され得る。
【0074】
前記制御部１２０は、前記基準プロファイル２００において最も大きいピークを第１基準ピークＲ１に設定し、二番目で大きいピークを第２基準ピークＲ２に設定するように構成され得る。具体的には、制御部１２０は、前記基準プロファイル２００において微分容量値が最大であるピークを第１基準ピークＲ１に設定し、微分容量値が二番目で大きいピークを第２基準ピークＲ２に設定するように構成され得る。
【0075】
【0076】
そして、制御部１２０は、前記微分プロファイル３００において前記第１基準ピークＲ１に対応するピークを前記第１ピーク３１０に決定し、前記微分プロファイル３００において前記第２基準ピークＲ２に対応するピークを前記第２ピーク３２０に決定するように構成され得る。
【0077】
例えば、制御部１２０は、微分プロファイル３００において第１基準ピークＲ１の電圧値に最も近い電圧値のピークを第１ピーク３１０に決定し得る。同様に、制御部１２０は、微分プロファイル３００において第２基準ピークＲ２の電圧値に最も近い電圧値のピークを第２ピーク３２０に決定し得る。
【0078】
即ち、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、互いに対応する基準プロファイル２００の基準ピークＲ１、Ｒ２と微分プロファイル３００のピーク３１０、３２０との挙動変化に基づいてバッテリーの状態をより正確に診断できる。
【0079】
また、基準プロファイル２００は、前記バッテリーに対応する基準セルが所定のＣレート（Ｃ－ｒａｔｅ）範囲内で充電される間に測定された前記基準セルの電圧と微分容量に対するプロファイルであり得る。そして、前記微分プロファイル３００は、前記バッテリーが前記基準セルと同じＣレート範囲内で充電される間に測定された前記バッテリーの電圧と微分容量に対するプロファイルであり得る。
【0080】
ここで、所定のＣレート範囲とは、０．１Ｃ以上の範囲であり得る。即ち、基準プロファイル２００は、基準セルを０．１Ｃ以上のＣレート範囲で高率で充電する間に獲得されたプロファイルであり得る。望ましくは、基準プロファイル２００は、基準セルを０．２Ｃ以上１Ｃ以下のＣレートで充電する間に獲得されたプロファイルであり得る。より望ましくは、基準プロファイル２００は、基準セルを０．３３Ｃ以上１Ｃ以下のＣレートで充電する間に獲得されたプロファイルであり得る。以下では、説明の便宜のために、基準プロファイル２００及び微分プロファイル３００が０．３３ＣのＣレートで基準セル及びバッテリーを各々充電する間に獲得されたことに説明する。
【0081】
一方、図２の微分プロファイル２０は、バッテリーセルが０．０５ＣのＣレートで充電される間に獲得されたプロファイルであり得る。以下では、図２の微分プロファイル２０を、前記基準セルが０．０５ＣのＣレートで充電される間に獲得されたプロファイルとして説明する。
【0082】
即ち、図２の微分プロファイル２０は、第１ピークから第６ピーク２１、２２、２３、２４、２５、２６が鮮明に含まれるように、０．０５Ｃ程度のＣレートで基準セルを低率充電しながら獲得されたプロファイルである。これによって、図２の微分プロファイル２０には、第１ピークから第６ピーク２１、２２、２３、２４、２５、２６が明確に区分されて含まれ得る。
【0083】
これと異なり、図４の基準プロファイル２００は、０．３３ＣのＣレートで基準セルを高率充電する間に獲得されたものである。これによって、基準プロファイル２００において、図２の微分プロファイル２０に含まれた第１ピーク２１から第６ピーク２１、２２、２３、２４、２５、２６が明確に区分されない。具体的には、基準セルが０．３３ＣのＣレートで高率充電されると、図２の微分プロファイル２０に含まれた第３ピーク２３が第４の基準プロファイル２００に含まれた第１基準ピークＲ１と第２基準ピークＲ２に分けられ得る。これは、低率充電の場合には正極ピーク及び負極ピークが混在されて第３ピーク２３が形成されるが、高率充電の場合には正極及び負極の挙動が変わり、正極ピークと負極ピークが形成される電位が変わるためである。これによって、図２の微分プロファイル２０に含まれた第３ピーク２３は、基準セルが高率充電（例えば、０．３３ＣのＣレートで充電）される場合、図４の基準プロファイル２００に含まれた第１基準ピークＲ１と第２基準ピークＲ２に分けられ得る。
【0084】
そして、図５の実施例の微分プロファイル３００において、制御部１２０は、第１基準ピークＲ１に対応するピークを第１ピーク３１０に決定し、第２基準ピークＲ２に対応するピークを第２ピーク３２０に決定し得る。その後、制御部１２０は、第１ピーク３１０の挙動変化及び／または第２ピーク３２０の挙動変化に基づいてバッテリーの状態を診断し得る。
【0085】
したがって、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、低率充電によって獲得された微分プロファイル２０を用いてバッテリーの状態を診断する従来技術とは異なり、高率充電によって獲得された微分プロファイル３００を用いてバッテリーの状態を診断可能であるという長所がある。特に、バッテリーが高率充電される場合にもバッテリーの状態診断が可能になるため、バッテリーの状態診断がより迅速に行われるという長所がある。
【0086】
また、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、高率充電によって獲得された微分プロファイル３００に含まれた複数のピーク３１０、３２０の挙動からバッテリーの状態を診断できる新しいピーク解釈が提供可能であるという長所がある。
【0087】
即ち、バッテリー状態診断装置１００は、従来にはバッテリー状態診断に活用されなかった第１基準ピークＲ１及び第２基準ピークＲ２を用いてバッテリーの状態を診断できる。
【0088】
例えば、従来には、低率充電が求められたため、バッテリーのテスト段階などのように低率充電が可能な限定的な状況でのみバッテリーの状態を診断しなければならない制限があった。しかし、バッテリー状態診断装置１００は、高率充電においてもバッテリーの状態が診断可能であるため、バッテリーが電子装置（電子製品、自動車またはエネルギー貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ，ＥＳＳ）など）にて駆動されるなどの多様な状況においてもバッテリーの状態が診断可能であるという長所がある。
【0089】
前記制御部１２０は、前記第２ピーク３２０と前記第２基準ピークＲ２を比較して第２ピーク変化値を算出するように構成され得る。そして、制御部１２０は、前記第２ピーク変化値から前記バッテリーの退化有無を診断するように構成され得る。
【0090】
例えば、制御部１２０は、第２ピーク３２０の微分容量と第２基準ピークＲ２の微分容量との差に基づいて第２ピーク変化値を算出し得る。具体的には、制御部１２０は、第２基準ピークＲ２の微分容量値から第２ピーク３２０の微分容量値を引いた値を第２ピーク変化値として算出し得る。
【0091】
そして、算出された第２ピーク変化値が所定の大きさ以上であれば、制御部１２０は、バッテリーが退化したと診断し得る。逆に、算出された第２ピーク変化値が所定の大きさ未満であれば、制御部１２０は、バッテリーが退化していないと診断し得る。この場合、望ましくは、所定の大きさは、初期設定値に固定された値であり得る。
【0092】
具体的には、所定の大きさは、バッテリーの退化有無を診断するためにピーク変化値（基準ピークの微分容量値とピークの微分容量値との差）と比較される基準値であるため、バッテリーが退化した程度に関係なく固定設定された値であり得る。
【0093】
したがって、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、第２基準ピークＲ２と第２ピーク３２０とのピーク変化値のみを考慮して、バッテリーの退化有無を迅速に診断できるという長所がある。
【0094】
前記制御部１２０は、前記バッテリーが退化したと診断された場合、前記第１ピーク３１０と前記第１基準ピークＲ１を比較して第１ピーク変化値を算出するように構成され得る。具体的には、制御部１２０は、第１基準ピークＲ１の微分容量値から第１ピーク３１０の微分容量値を引いた値を第１ピーク変化値として算出し得る。
【0095】
そして、制御部１２０は、前記第１ピーク変化値及び前記第２ピーク変化値によって前記バッテリーの退化原因を診断するように構成され得る。
【0096】
具体的には、制御部１２０は、前記第１ピーク変化値及び前記第２ピーク変化値によって、前記バッテリーの退化原因を正極退化及び／または負極退化に診断し得る。ここで、負極退化とは、可溶リチウムが損失され、バッテリーの負極側で退化が進んだことを意味する。また、正極退化とは、正極反応面積が損失され、バッテリーの正極側で退化が進んだことを意味する。
【0097】
例えば、制御部１２０は、第２ピーク変化値に基づいてバッテリーの退化有無を診断した後、バッテリーの退化原因を診断するために第１ピーク３１０の微分容量値と第１基準ピークＲ１の微分容量値との差に基づいて第１ピーク変化値を算出し得る。そして、算出された第１ピーク変化値が所定の大きさ以上であれば、制御部１２０は、バッテリーの退化原因を負極退化及び正極退化に診断し得る。逆に、算出された第１ピーク変化値が所定の大きさ未満であれば、制御部１２０は、バッテリーの退化原因を正極退化に診断し得る。
【0098】
具体的には、算出された第１ピーク変化値が所定の大きさ以上である場合、制御部１２０は、第１ピーク変化値と第２ピーク変化値の大きさを比較してバッテリーの主な退化原因を診断し得る。例えば、第１ピーク変化値が第２ピーク変化値よりも大きい場合、制御部１２０は、バッテリーの主な退化原因を負極退化に診断し得る。逆に、第１ピーク変化値が第２ピーク変化値よりも小さい場合、制御部１２０は、バッテリーの主な退化原因を正極退化に診断し得る。
【0099】
図６は、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００の基準プロファイル２００と微分プロファイル３００の他の例を概略的に示した図である。
【0100】
【0101】
図５及び図６を参照すると、バッテリーの正極が退化した場合、第２基準ピークＲ２と第２ピーク３２０との間の第２ピーク変化値が所定の大きさ以上であり得る。即ち、バッテリーの正極が退化した場合、第２ピーク３２０の微分容量値は、第２基準ピークＲ２の微分容量値よりも所定の大きさ以上に小さくなり得る。
【0102】
そして、図５及び図６をさらに参照すると、バッテリーの負極が退化した場合には、第１基準ピークＲ１と第１ピーク３１０との間の第１ピーク変化値が所定の大きさ以上であり得る。即ち、バッテリーの負極が退化した場合、第１ピーク３１０の微分容量値は、第１基準ピークＲ１の微分容量値よりも所定の大きさ以上に小さくなり得る。
【0103】
即ち、前記制御部１２０は、前記第１ピーク変化値及び前記第２ピーク変化値が所定の大きさ以上である場合、前記バッテリーの負極及び正極が損失したと診断するように構成され得る。これと異なり、前記制御部１２０は、前記第１ピーク変化値が所定の大きさ未満であり、前記第２ピーク変化値が前記所定の大きさ以上である場合、前記バッテリーの正極が損失したと診断するように構成され得る。
【0104】
したがって、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、第２ピーク変化値に基づいてバッテリーの退化有無を迅速に診断し、第１ピーク変化値に基づいてバッテリーの退化原因を具体的に診断可能であるという長所がある。
【0105】
他の例で、バッテリーの第１ピーク変化値及び第２ピーク変化値に対して複数の基準範囲が予め設定され得る。例えば、複数の基準範囲は、第１基準範囲、第２基準範囲及び第３基準範囲を含み得る。但し、複数の基準範囲は、以下に説明するように、３つの範囲のみに区分されず、より細かく区分され得る。
【0106】
制御部１２０は、第１ピーク変化値及び第２ピーク変化値を複数の基準範囲と比較し、比較結果によってバッテリーの退化有無を診断し得る。
【0107】
制御部１２０は、第２ピーク変化値を算出した後、複数の基準範囲のうち第２ピーク変化値が属する第２ターゲット範囲を決定し得る。そして、制御部１２０は、第２ターゲット範囲に設定された内容に基づいて、バッテリーの退化有無を診断し得る。例えば、第２ターゲット範囲が第１基準範囲である場合、制御部１２０は、バッテリーが退化しなていないと診断し得る。逆に、第２ターゲット範囲が第２基準範囲または第３基準範囲である場合、制御部１２０は、バッテリーが退化したと診断し得る。
【0108】
もし、バッテリーが退化したと診断された場合、制御部１２０は、第１基準ピークＲ１と第１ピーク３１０との間の第１ピーク変化値を算出し得る。そして、制御部１２０は、複数の基準範囲のうち第１ピーク変化値が属する第１ターゲット範囲を決定し得る。そして、制御部１２０は、第１ターゲット範囲に設定された内容に基づいて、バッテリーの退化原因を診断し得る。
【0109】
例えば、第１ターゲット範囲が第１基準範囲である場合、制御部１２０は、バッテリーの退化原因を正極退化に診断し得る。逆に、第１ターゲット範囲が第２基準範囲または第３基準範囲である場合、制御部１２０は、バッテリーの退化原因を正極退化及び負極退化に診断し得る。第１ターゲット範囲及び第２ターゲット範囲の組合せによる制御部１２０の判断結果は、下記の表１に基づいて具体的に説明する。
【0110】
より具体的には、制御部１２０は、第１ピーク変化値及び第２ピーク変化値と複数の基準範囲を比較し、比較結果によってバッテリーの退化程度を診断し得る。
【0111】
前述したように、第１基準範囲は、許容される誤差範囲に設定され得る。即ち、第１基準範囲は、正常範囲を意味し得る。第２基準範囲は、バッテリーが退化してバッテリーの状態が警告状態であることを示す警告範囲を意味し得る。第３基準範囲は、バッテリーが退化してバッテリーの状態が危険状態であることを示す危険範囲を意味し得る。
【0112】
第１ピーク変化値と第２ピーク変化値が複数の基準範囲のうちどの範囲に属するかによる制御部１２０の診断結果は、下記の表１のようである。
【0113】
【表1】
【0114】
前述したように、第１ターゲット範囲は、複数の基準範囲のうち第１ピーク変化値が属する範囲を意味する。同様に、第２ターゲット範囲は、複数の基準範囲のうち第２ピーク変化値が属する範囲を意味する。そして、表１において、括弧内の内容は、前述した警告状態または危険状態を示す。
【0115】
具体的には、第２ターゲット範囲が第１基準範囲であれば、制御部１２０は、バッテリーが退化していないと診断し得る。
【0116】
そして、第１ターゲット範囲が第１基準範囲であれば、制御部１２０は、バッテリーの退化原因が負極退化ではないと診断し得る。即ち、制御部１２０は、バッテリーが退化していないか、またはバッテリーの正極が退化したと診断し得る。望ましくは、制御部１２０は、第２ターゲット範囲を先に決定した後に第１ターゲット範囲を決定するため、第１ターゲット範囲が第１基準範囲であれば、制御部１２０はバッテリーの退化原因を正極退化に診断し得る。
【0117】
第２ターゲット範囲が第２基準範囲であれば、制御部１２０は、バッテリーが退化しており、退化の原因を正極退化に診断し得る。また、制御部１２０は、バッテリーの正極退化の程度を警告状態に診断し得る。
【0118】
そして、第２ターゲット範囲が第３基準範囲であれば、制御部１２０は、バッテリーが退化しており、退化の原因を正極退化に診断し得る。また、制御部１２０は、バッテリーの正極退化の程度を危険状態と診断し得る。
【0119】
第２ターゲット範囲が第２基準範囲または第３基準範囲であり、第１ターゲット範囲が第２基準範囲であれば、制御部１２０は、バッテリーが退化しており、退化の原因を負極退化に診断し得る。また、制御部１２０は、バッテリーの負極退化の程度を警告状態に診断し得る。
【0120】
そして、第２ターゲット範囲が第２基準範囲または第３基準準範囲であり、第１ターゲット範囲が第３基準範囲であれば、制御部１２０は、バッテリーが退化しており、退化の原因を負極退化に診断し得る。また、制御部１２０は、バッテリーの負極退化の程度を危険状態に診断し得る。
【0121】
即ち、表１を参照すると、制御部１２０は、第１ターゲット範囲と第２ターゲット範囲の組合せによってバッテリーの退化有無、退化原因及び退化程度を診断できる。
【0122】
したがって、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、バッテリーの状態を多様な側面で詳細に診断可能である。また、バッテリーが高率充電される場合にもバッテリーの状態が診断できるため、バッテリーの状態をより迅速に診断できる。
【0123】
また、前述したように、複数の基準範囲は、表１の３つの範囲のみに分けられず、より細分化して設定可能である。この場合、制御部１２０は、バッテリーの退化程度をより具体的に診断できる。
【0124】
前記制御部１２０は、前記バッテリーが退化したと診断された場合、前記バッテリーの充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ，ＳＯＣ）の上限、充電状態の下限及び充放電Ｃレートの上限のうち少なくとも一つを調節するように構成され得る。
【0125】
制御部１２０は、バッテリーの退化が進む速度を遅延させるために、バッテリーが最大に充電され得る充電状態の上限、バッテリーが最大に放電され得る充電状態の下限、バッテリーの充電Ｃレートの上限及びバッテリーの放電Ｃレートの下限のうち少なくとも一つを調節するように構成され得る。
【0126】
具体的には、制御部１２０は、バッテリーの充電状態の上限を低め得る。制御部１２０は、バッテリーの充電状態の下限を高め得る。制御部１２０は、充電Ｃレートの上限を低め得る。制御部１２０は、放電Ｃレートの上限を低め得る。
【0127】
即ち、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、バッテリーの退化有無を診断した後、診断結果に応じてバッテリーの退化速度を遅延させる措置を取り得るという長所がある。
【0128】
本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、保存部１３０をさらに含み得る。
【0129】
ここで、保存部１３０は、制御部１２０がバッテリーの状態を診断するのに必要なプログラム及びデータなどを保存し得る。即ち、保存部１３０は、バッテリー状態診断装置１００の各構成要素が動作及び機能を行うのに必要なデータやプログラムまたは動作及び機能が行われる過程で生成されるデータなどを保存し得る。保存部１３０は、データを記録、消去、更新及び読出可能な公知の情報保存手段であれば、その種類は特に制限されない。一例として、情報保存手段には、ＲＡＭ、フラッシュメモリー（登録商標）、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスターなどが挙げられる。また、保存部１３０は、制御部１２０によって実行可能なプロセスが定義されたプログラムコードを保存し得る。
【0130】
保存部１３０は、前記バッテリーが充電される充電サイクル毎に前記プロファイル獲得部１１０によって獲得された電圧プロファイルを保存するように構成され得る。
【0131】
望ましくは、保存部１３０は、充電サイクル毎に電圧プロファイルを区分して保存し得る。例えば、保存部１３０は、保存される電圧プロファイルに充電サイクルに対するインデックスを設定し得る。
【0132】
前記制御部１２０は、前記保存部１３０に保存された複数の電圧プロファイルから複数の微分プロファイル３００を獲得するように構成され得る。即ち、制御部１２０と保存部１３０は、通信可能に接続され得る。制御部１２０は、保存部１３０にアクセスして、保存部１３０に保存された一つ以上の電圧プロファイルを獲得し得る。望ましくは、制御部１２０は、保存部１３０に保存された複数の電圧プロファイルを獲得し得る。
【0133】
また、制御部１２０は、保存部１３０に保存された複数の電圧プロファイルのうち一部を選択的に獲得し得る。この場合、制御部１２０は、獲得する電圧プロファイルを電圧プロファイルに設定されたインデックスを通じて選択し得る。
【0134】
図７は、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００から獲得した複数の微分プロファイル３００の一例を概略的に示した図である。図８は、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００から獲得した複数の微分プロファイル３００の他の例を概略的に示した図である。
【0135】
望ましくは、基準プロファイル２００、第１微分プロファイル３００ａ、第２微分プロファイル３００ｂ、第３微分プロファイル３００ｃ、第４微分プロファイル３００ｄ及び第５微分プロファイル３００ｅは、保存部１３０に保存され得る。
【0136】
例えば、図７の実施例において、制御部１２０は、保存部１３０から第１微分プロファイル３００ａ、第２微分プロファイル３００ｂ及び第３微分プロファイル３００ｃを選択的に獲得し得る。他の例で、図８の実施例において、制御部１２０は、保存部１３０から第４微分プロファイル３００ｄ及び第５微分プロファイル３００ｅを選択的に獲得し得る。
【0137】
以下では、説明の便宜のために、第１微分プロファイル３００ａ、第２微分プロファイル３００ｂ及び第３微分プロファイル３００ｃの順にバッテリーの充放電サイクル回数が増加したと仮定する。例えば、第１微分プロファイル３００ａは、充放電サイクル回数が１００であるバッテリーに対する微分プロファイル３００であり、第２微分プロファイル３００ｂは、充放電サイクル回数が ２００であるバッテリーに対する微分プロファイル３００であり、第３微分プロファイル３００ｃは、充放電サイクル回数が３００であるバッテリーに対する微分プロファイル３００であり得る。また、第４微分プロファイル３００ｄのバッテリーの充放電サイクル回数が、第５微分プロファイル３００ｅのバッテリーの充放電サイクル回数よりも少ないと仮定する。
【0138】
また、制御部１２０は、前記複数の微分プロファイル３００において複数の第１ピーク３１０及び複数の第２ピーク３２０を決定するように構成され得る。
【0139】
制御部１２０は、複数の微分プロファイル３００の各々において基準プロファイル２００の第１基準ピークＲ１に対応するピークを第１ピーク３１０に決定し、第２基準ピークＲ２に対応するピークを第２ピーク３２０に決定し得る。
【0140】
図７を参照すると、制御部１２０は、第１微分プロファイル３００ａ、第２微分プロファイル３００ｂ及び第３微分プロファイル３００ｃにおいて第１ピーク３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ及び第２ピーク３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃを決定し得る。また、図８を参照すると、制御部１２０は、第４微分プロファイル３００ｄ及び第５微分プロファイル３００ｅの各々において、第１ピーク３１０ｄ、３１０ｅ及び第２ピーク３２０ｄ、３２０ｅを決定し得る。
【0141】
即ち、第１微分プロファイル３００ａの第１ピーク３１０ａ、第２微分プロファイル３００ｂの第１ピーク３１０ｂ、第３微分プロファイル３００ｃの第１ピーク３１０ｃ、第４微分プロファイル３００ｄの第１ピーク３１０ｄ及び第５微分プロファイル３００ｅの第１ピーク３１０ｅは、いずれも基準プロファイル２００の第１基準ピークＲ１に対応するピークであり得る。
【0142】
同様に、第１微分プロファイル３００ａの第２ピーク３２０ａ、第２微分プロファイル３００ｂの第２ピーク３２０ｂ、第３微分プロファイル３００ｃの第２ピーク３２０ｃ、第４微分プロファイル３００ｄの第２ピーク３２０ｄ及び第５微分プロファイル３００ｅの第２ピーク３２０ｅは、いずれも基準プロファイル２００の第２基準ピークＲ２に対応するピークであり得る。
【0143】
制御部１２０は決定された複数の第１ピーク３１０の挙動変化及び複数の第２ピーク３２０の挙動変化のうち少なくとも一つに基づいてバッテリーの退化進行の有無を診断するように構成され得る。
【0144】
例えば、図７の実施例において、制御部１２０は、バッテリーの充放電サイクル回数に基づいて複数の第２ピーク３２０の微分容量別の差を算出し得る。具体的には、制御部１２０は、第１微分プロファイル３００ａの第２ピーク３２０ａの微分容量値と第２微分プロファイル３００ｂの第２ピーク３２０ｂの微分容量値との差に基づいてピーク変化値を算出し得る。また、制御部１２０は、第２微分プロファイル３００ｂの第２ピーク３２０ｂの微分容量値と第３微分プロファイル３００ｃの第２ピーク３２０ｃの微分容量値との差に基づいてピーク変化値を算出し得る。
【0145】
バッテリーの充放電サイクル回数が増加するほど複数の第２ピーク３２０の間のピーク変化値が増加する場合、制御部１２０はバッテリーの退化が加速していると診断し得る。逆に、バッテリーの充放電サイクル回数が増加するほど複数の第２ピーク３２０の間のピーク変化値が減少する場合、制御部１２０はバッテリーの退化が減速していると診断し得る。
【0146】
例えば、第２微分プロファイル３００ｂの第２ピーク３２０ｂと第３微分プロファイル３００ｃの第２ピーク３２０ｃとの間のピーク変化値が第１微分プロファイル３００ａの第２ピーク３２０ａと第２微分プロファイル３００ｂの第２ピーク３２０ｂとの間のピーク変化値よりも大きい場合、制御部１２０はバッテリーの退化が加速していると診断し得る。この場合、基準プロファイル２００の第２基準ピークＲ２と第１微分プロファイル３００ａの第２ピーク３２０ａとの間の第２ピーク変化値、第２基準ピークＲ２と第２微分プロファイル３００ｂの第２ピーク３２０ｂとの間の第２ピーク変化値、及び第２基準ピークＲ２と第３微分プロファイル３００ｃの第２ピーク３２０ｃとの間の第２ピーク変化値のうち少なくとも一つは、所定の大きさ以上であり得る。即ち、制御部１２０は、獲得した複数の微分プロファイル３００ａ、３００ｂ、３００ｃのうち少なくとも一つに基づいてバッテリーが退化したと診断した場合、バッテリーの退化進行の有無を診断し得る。
【0147】
以上、図７の実施例を参照して、第１微分プロファイル３００ａ、第２微分プロファイル３００ｂ及び第３微分プロファイル３００ｃに基づいて制御部１２０がバッテリーの退化進行の有無を診断する実施例を説明した。但し、制御部１２０は、図７の実施例と異なり、多数の微分プロファイル３００に基づいてバッテリーの退化進行の有無を診断できる。このような場合、バッテリーの退化進行の有無がより正確に診断可能である。
【0148】
以下では、制御部１２０が第１ピーク３１０の挙動変化及び複数の第２ピーク３２０の挙動変化のうち少なくとも一つに基づいてバッテリーの退化進行の原因を診断する実施例を説明する。但し、説明の便宜のために、前述した内容についての重複説明は省略されたことに留意する。また、以下に説明する複数の第１ピーク３１０の挙動変化は、前述した複数の第２ピーク３２０の挙動変化に基づいて説明され得る。
【0149】
制御部１２０は、決定された複数の第１ピーク３１０の挙動変化及び複数の第２ピーク３２０の挙動変化のうち少なくとも一つに基づいてバッテリーの退化進行の原因を診断するように構成され得る。
【0150】
例えば、制御部１２０が複数の第２ピーク３２０の挙動変化に基づいてバッテリーの退化が加速することに診断したと仮定する。即ち、バッテリーの充放電サイクルの回数が増加するほど、複数の第２ピーク３２０の間のピーク変化値が増加し、制御部１２０が、バッテリーの退化が加速していることに診断したと仮定する。図７の実施例のように、バッテリーの充放電サイクルの回数が増加するほど、複数の第１ピーク３１０の間のピーク変化値が増加する場合、制御部１２０は、バッテリーの退化が加速する原因をバッテリーの正極退化及び負極退化に診断し得る。逆に、図８の実施例のように、バッテリーの充放電サイクル回数が増加しても複数の第１ピーク３１０の間のピーク変化値が増加しない場合、制御部１２０は、バッテリーの退化が加速する原因をバッテリーの正極退化に診断し得る。
【0151】
本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、バッテリーの退化進行の有無のみならず、バッテリーの退化が進む原因を診断して、バッテリーの状態をより具体的に診断可能であるという長所がある。
【0152】
本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に適用可能である。即ち、本発明によるＢＭＳは、バッテリー状態診断装置１００を含み得る。このような構成において、バッテリー状態診断装置１００の各構成要素の少なくとも一部は、従来のＢＭＳに含まれた構成の機能を補完または追加することで具現され得る。例えば、プロファイル獲得部１１０、制御部１２０及び保存部１３０は、ＢＭＳの構成要素として具現され得る。
【0153】
また、本発明の一実施例によるバッテリー状態診断装置１００は、バッテリーパックに備えられ得る。即ち、本発明によるバッテリーパックは、バッテリー状態診断装置１００及び一つ以上のバッテリーセルを含み得る。また、バッテリーパックは、電装品（リレー、ヒューズなど）及びケースなどをさらに含み得る。
【0154】
図９は、本発明の他の実施例によるバッテリー状態診断方法を概略的に示した図である。バッテリー状態診断方法の各段階は、バッテリー状態診断装置１００によって行われ得る。
【0155】
図９を参照すると、バッテリー状態診断方法は、電圧プロファイル獲得段階Ｓ１００、微分プロファイル獲得段階Ｓ２００、ピーク決定段階Ｓ３００、ピーク比較段階Ｓ４００及びバッテリー状態診断段階Ｓ５００を含み得る。
【0156】
電圧プロファイル獲得段階Ｓ１００は、バッテリーの電圧と容量に対する前記バッテリーの電圧プロファイルを獲得する段階であり、プロファイル獲得部１１０によって行われ得る。例えば、バッテリーが０．３３ＣのＣレートで充電される間に、電圧プロファイルが獲得され得る。
【0157】
微分プロファイル獲得段階Ｓ２００は、前記電圧プロファイル獲得段階Ｓ１００で獲得された電圧プロファイルから前記電圧と前記容量に対する微分プロファイル３００を獲得する段階であり、制御部１２０によって行われ得る。
【0158】
ここで、電圧プロファイルは、容量Ｑと電圧Ｖに対するプロファイルであり、微分プロファイル３００は、電圧Ｖと微分容量ｄＱ／ｄＶに対するプロファイルである。
【0159】
ピーク決定段階Ｓ３００は、前記微分プロファイル獲得段階Ｓ２００で獲得された微分プロファイル３００において所定の電圧区間に含まれた複数のピークを選択し、選択された複数のピークのうち負極に関わる第１ピーク３１０及び正極に関わる第２ピーク３２０を決定する段階であり、制御部１２０によって行われ得る。
【0160】
所定の電圧区間とは、基準プロファイル２００の第１基準ピークＲ１及び第２基準ピークＲ２が属するように予め設定された電圧区間であり得る。例えば、図５及び図６の実施例において、制御部１２０は、基準プロファイル２００において第１基準ピークＲ１及び第２基準ピークＲ２を決定し得る。望ましくは、第１基準ピークＲ１は、基準プロファイル２００において最も大きい微分容量値を有するピークであり、第２基準ピークＲ２は、基準プロファイル２００において二番目で大きい微分容量値を有するピークである。そして、制御部１２０は、微分プロファイル３００において第１基準ピークＲ１に対応するピークを第１ピーク３１０に決定し、第２基準ピークＲ２に対応するピークを第２ピーク３２０に決定し得る。
【0161】
ピーク比較段階Ｓ４００は、前記第１ピーク３１０及び前記第２ピーク３２０を予め設定された基準プロファイル２００の第１基準ピークＲ１及び第２基準ピークＲ２と各々比較する段階であり、制御部１２０によって行われ得る。
【0162】
具体的には、制御部１２０は、微分容量値の変化を基準にして、第１基準ピークＲ１に対する第１ピーク３１０の挙動変化を決定し、第２基準ピークＲ２に対する第２ピーク３２０の挙動変化を決定し得る。
【0163】
バッテリー状態診断段階Ｓ５００は、前記第１基準ピークＲ１に対する前記第１ピーク３１０の挙動変化及び前記第２基準ピークＲ２に対する前記第２ピーク３２０の挙動変化のうち少なくとも一つを考慮して前記バッテリーの状態を診断する段階であり、制御部１２０によって行われ得る。
【0164】
例えば、制御部１２０は、第１ピーク３１０の挙動変化及び第２ピーク３２０の挙動変化のうち少なくとも一つに基づいてバッテリーの退化有無を診断し得る。また、制御部１２０は、バッテリーの正極退化の有無及び／またはバッテリーの負極退化の有無を具体的に診断し得る。
【0165】
本発明の一実施例によるバッテリー状態診断方法は、バッテリーの微分プロファイル３００に含まれた第１ピーク３１０及び第２ピーク３２０の挙動を考慮してバッテリーの退化を診断することができる。特に、バッテリー状態診断方法は、バッテリーの正極が退化したか、または負極が退化したかを具体的に診断することで、バッテリーの退化原因をより正確に診断することができる。
【0166】
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。
【0167】
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。
【0168】
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。
【符号の説明】
【0169】
１０ 電圧プロファイル
２０ 微分プロファイル
１００ バッテリー状態診断装置
１１０ プロファイル獲得部
１２０ 制御部
１３０ 保存部
２００ 基準プロファイル
３００ 微分プロファイル
３１０ 第１ピーク
３２０ 第２ピーク
Ｒ１、Ｒ２ 基準ピーク
２０ 微分プロファイル
１００ バッテリー状態診断装置
１１０ プロファイル獲得部
１２０ 制御部
１３０ 保存部
２００ 基準プロファイル
３００ 微分プロファイル
３１０ 第１ピーク
３２０ 第２ピーク
Ｒ１、Ｒ２ 基準ピーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】