特許 7509360 バッテリー管理方法およびその方法を提供するバッテリーシステム

(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】2024-06-24

(45)【発行日】2024-07-02

(54)【発明の名称】バッテリー管理方法およびその方法を提供するバッテリーシステム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240625BHJP

   B60L 58/13 20190101ALI20240625BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20240625BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240625BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 B

H02J7/00 P

B60L58/13

B60L3/00 H

H01M10/48 P

H01M10/44 Q

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022520021

(86)(22)【出願日】2021-07-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-07

(86)【国際出願番号】 KR2021008740

(87)【国際公開番号】W WO2022014953

(87)【国際公開日】2022-01-20

【審査請求日】2022-03-30

(31)【優先権主張番号】10-2020-0087773

(32)【優先日】2020-07-15

(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】リー、サンキ

(72)【発明者】

【氏名】クォン、ボン クン

(72)【発明者】

【氏名】リー、ジョン チョル

(72)【発明者】

【氏名】リム、ジェファン

(72)【発明者】

【氏名】キム、ジャンディ

【審査官】右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０４２９７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－２０１９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１０１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１３４７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３１２２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７１３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２００２５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０２９４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４７１９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｂ６０Ｌ ５８／１３

Ｂ６０Ｌ ３／００

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０１Ｍ １０／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリー、そして
前記バッテリーのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が第１下限ＳＯＣと第１上限ＳＯＣの間の第１バッテリー容量となるように、前記バッテリーの充電を制御するノーマルモード、または前記バッテリーのＳＯＣが第２下限ＳＯＣと第２上限ＳＯＣの間の第２バッテリー容量となるように、前記バッテリーの充電を制御するエコモードにより、前記バッテリーの充電を制御するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含み、
前記第１下限ＳＯＣは、前記第２下限ＳＯＣより小さく、
前記第１上限ＳＯＣは、前記第２上限ＳＯＣより大きく、
前記ＢＭＳは、
前記バッテリーのＳＯＣを所定周期毎に推定して現在ＳＯＣを算出し、
前記エコモードのオン状態で、
所定の基準時間を超えた後に前記現在ＳＯＣが前記第２上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する緩速充電方法で前記バッテリーの充電を制御し、
前記ノーマルモードのオン状態で、
前記所定の基準時間内に前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する急速充電方法または
前記所定の基準時間を超えた後に前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する緩速充電方法で前記バッテリーの充電を制御する、
バッテリーシステム。

【請求項2】

前記ＢＭＳは、
前記エコモードのオン状態で、
前記現在ＳＯＣが前記第２下限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を開始し、前記現在ＳＯＣが前記第２上限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を終了する、請求項１に記載のバッテリーシステム。

【請求項3】

前記ＢＭＳは、
前記ノーマルモードのオン状態で、
前記バッテリーのＳＯＣを所定周期毎に推定して現在ＳＯＣを算出し、
前記現在ＳＯＣが前記第１下限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を開始し、前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を終了する、請求項１または２に記載のバッテリーシステム。

【請求項4】

前記ＢＭＳは、
前記ノーマルモードのオン状態で、
運転者の選択に応じた前記急速充電方法または前記緩速充電方法で前記バッテリーの充電を制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーシステム。

【請求項5】

前記ＢＭＳは、
運転者の選択に応じた前記エコモードのキーオン信号を受信すれば前記エコモードのオン状態に判断し、
前記運転者の選択に応じた前記エコモードのキーオフ信号を受信すれば前記ノーマルモードのオン状態に判断する、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリーシステム。

【請求項6】

ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が、バッテリーのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が第１下限ＳＯＣと第１上限ＳＯＣの間の第１バッテリー容量となるように、前記バッテリーの充電を制御するノーマルモード、または前記バッテリーのＳＯＣが第２下限ＳＯＣと第２上限ＳＯＣの間の第２バッテリー容量となるように、前記バッテリーの充電を制御するエコモードにより前記バッテリーの充電を制御して前記バッテリーを管理するバッテリー管理方法であって、
前記エコモードがオン状態であるか否か判断する段階と、
前記判断の結果により、所定周期毎に推定される現在ＳＯＣが前記第１下限ＳＯＣまたは前記第２下限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を開始して制御する段階と、
前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣまたは前記第２上限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を終了する段階とを含み、
前記第１下限ＳＯＣは前記第２下限ＳＯＣより小さく、前記第１上限ＳＯＣは前記第２上限ＳＯＣより大きく
前記バッテリーの充電を開始して制御する段階は
前記判断の結果、エコモードのオン状態であれば、所定の基準時間を超えた後に前記現在ＳＯＣが前記第２上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する緩速充電方法で前記バッテリーの充電を開始する段階と、
前記判断の結果、ノーマルモードのオン状態であれば、前記所定の基準時間内に前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する急速充電方法または
前記所定の基準時間を超えた後に前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する緩速充電方法で前記バッテリーの充電を開始する段階とを含む、バッテリー管理方法。

【請求項7】

前記バッテリーの充電を開始して制御する段階は、
前記判断の結果、エコモードのオン状態であれば、前記現在ＳＯＣが前記第２下限ＳＯＣに到達するか否かを診断する段階と、
前記診断の結果、到達すれば、前記バッテリーの充電を開始する段階と、
前記現在ＳＯＣが前記第２上限ＳＯＣに到達するか否かを診断する段階とを含む、請求項６に記載のバッテリー管理方法。

【請求項8】

前記バッテリーの充電を開始して制御する段階は、
前記判断の結果、ノーマルモードのオン状態であれば、前記現在ＳＯＣが前記第１下限ＳＯＣに到達するか否かを診断する段階と、
前記診断の結果、到達すれば、前記バッテリーの充電を開始する段階と、
前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達するか否かを診断する段階とを含む、請求項６から７のいずれか一項に記載のバッテリー管理方法。

【請求項9】

前記バッテリーの充電を開始する段階は、
運転者の選択に応じた前記急速充電方法または前記緩速充電方法で前記バッテリーの充電を制御する、請求項６から８のいずれか一項に記載のバッテリー管理方法。

【請求項10】

前記エコモードがオン状態であるか否か判断する段階は、
運転者の選択に応じた前記エコモードのキーオン信号を受信すれば前記エコモードのオン状態に判断し、前記運転者の選択に応じた前記エコモードのキーオフ信号を受信すれば前記ノーマルモードのオン状態に判断する、請求項６から９のいずれか一項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】

［関連出願（ら）との相互引用］
本出願は、２０２０年７月１５日付韓国特許出願第１０－２０２０－００８７７７３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組み含まれる。

【0002】

本発明は、バッテリーの寿命を延長することができるバッテリー管理方法およびこれを提供するバッテリーシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、石油燃料とエンジンを使用せず、電気バッテリーと電気モータを使用する自動車である。電気自動車は、バッテリーと電気モータのみで走行する純粋電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ、Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などを含む。

【0004】

電気自動車は、バッテリーとしてリチウムイオンバッテリーを多く使用し、４００Ｖの駆動バッテリーと１２Ｖの補助バッテリーを装着することができる。最近量産して市場に普及される電気自動車の場合、１回完全充電時に最大３５０ｋｍ走行が可能である（例えば、シボレーのボルトＥＶの場合）が、これは車両の種類により大きく差がある。電気自動車内における使用者の便宜のための多様なモジュール／装置は駆動時に電力を消耗するため、電気自動車の走行距離に影響を与え得る。

【0005】

バッテリーの充電方法として緩速充電および急速充電方法が選択的に使用されている。充電時間の場合、緩速充電は４から９時間、急速充電は３０分から１時間がかかると知られており、バッテリー技術の発展に伴い緩速充電または急速充電の速度が改善されている。充電器は、充電ケーブルを電気自動車の充電端子に連結して電気エネルギーを充電し、通常高速または低速充電タイプを支援する。

【0006】

一方、充放電が可能なバッテリーは、所定期間が経過すれば、例えば、既設定された充放電サイクルに到達すれば性能が急激に落ちて交換が必要である。特に、バッテリーの交換時期は使用者の使用パターンにより短くなることも、長くなることもできる。例えば、１００％充放電の回数が多くなるか、または緩速充電より急速充電方法で充電する回数が多くなるほどバッテリーの寿命を短縮するという多くの研究結果がある。

【0007】

電気自動車（ＥＶ）の原価でバッテリーが占める比率は４０％程度に非常に大きい。バッテリーの過充電または過放電の反復により老化が促進されてバッテリーの寿命が短くなれば、バッテリーの交換費用が増加するという問題が発生する。これは、使用者が電気自動車（ＥＶ）を購入時に負担として作用することがあり、結局、電気自動車の拡大を通じた環境保護という各国の政策に障害物になることがある。

【0008】

そこで、電気自動車が利用される環境および使用者の性向などによりバッテリーの寿命を延長することができる方法が要求されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、使用者の選択でエコモード（ｅｃｏ－ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｍｏｄｅ；ＥＣＯ ＭＯＤＥ）がオンされると、使用可能なバッテリー容量を縮小し、緩速充電方法でバッテリーを充電するバッテリー管理方法およびその方法を提供するバッテリーシステムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一特徴によるバッテリーシステムは、バッテリー、そして第１下限ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）と第１上限ＳＯＣの間の第１バッテリー容量を使用するノーマルモードまたは第２下限ＳＯＣと第２上限ＳＯＣの間の第２バッテリー容量を使用するエコモードにより前記バッテリーの充電を制御するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含み、前記第１下限ＳＯＣは、前記第２下限ＳＯＣより小さく、前記第１上限ＳＯＣは、前記第２上限ＳＯＣより大きい。

【0011】

前記ＢＭＳは、前記バッテリーのＳＯＣを所定周期毎に推定して現在ＳＯＣを算出し、前記エコモードのオン状態で、前記現在ＳＯＣが前記第２下限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を開始し、前記現在ＳＯＣが前記第２上限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を終了することができる。

【0012】

前記ＢＭＳは、前記エコモードのオン状態で、所定の基準時間内に前記現在ＳＯＣが前記第２上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する急速充電方法をディスエーブルさせ、前記所定の基準時間を超えた後に前記現在ＳＯＣが前記第２上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する緩速充電方法で前記バッテリーの充電を制御することができる。

【0013】

前記ＢＭＳは、前記ノーマルモードのオン状態で、前記バッテリーのＳＯＣを所定周期毎に推定して現在ＳＯＣを算出し、前記現在ＳＯＣが前記第１下限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を開始し、前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を終了することができる。

【0014】

前記ＢＭＳは、前記ノーマルモードのオン状態で、所定の基準時間内に前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する急速充電方法または前記所定の基準時間を超えた後に前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する緩速充電方法で前記バッテリーの充電を制御することができる。

【0015】

前記ＢＭＳは、前記ノーマルモードのオン状態で、運転者の選択に応じた前記急速充電方法または前記緩速充電方法で前記バッテリーの充電を制御することができる。

【0016】

前記ＢＭＳは、運転者の選択に応じた前記エコモードのキーオン信号を受信すれば前記エコモードのオン状態に判断し、前記運転者の選択に応じた前記エコモードのキーオフ信号を受信すれば前記ノーマルモードのオン状態に判断することができる。

【0017】

本発明の他の特徴によるバッテリー管理方法は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が第１下限ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）と第１上限ＳＯＣの間の第１バッテリー容量を使用するノーマルモードまたは第２下限ＳＯＣと第２上限ＳＯＣの間の第２バッテリー容量を使用するエコモードによりバッテリーの充電を制御して前記バッテリーを管理する方法であって、前記エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）がオン状態であるか否か判断する段階、前記判断結果により、所定周期毎に推定される現在ＳＯＣが前記第１下限ＳＯＣまたは前記第２下限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を開始して制御する段階、そして前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣまたは前記第２上限ＳＯＣに到達すれば前記バッテリーの充電を終了する段階を含み、前記第１下限ＳＯＣは前記第２下限ＳＯＣより小さく、前記第１上限ＳＯＣは前記第２上限ＳＯＣより大きい。

【0018】

前記バッテリーの充電を開始して制御する段階は、前記判断結果、エコモードのオン状態であれば、前記現在ＳＯＣが前記第２下限ＳＯＣに到達するか否かを診断する段階、前記診断結果、到達すれば、所定の基準時間を超えた後に前記現在ＳＯＣが前記第２上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する緩速充電方法で前記バッテリーの充電を開始する段階、そして前記現在ＳＯＣが前記第２上限ＳＯＣに到達するか否かを診断する段階を含むことができる。

【0019】

前記バッテリーの充電を開始して制御する段階は、前記判断結果、ノーマルモードのオン状態であれば、前記現在ＳＯＣが前記第１下限ＳＯＣに到達するか否かを診断する段階、前記診断結果、到達すれば、所定の基準時間内に前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する急速充電方法、または前記所定の基準時間を超えた後に前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達するように前記バッテリーを充電する緩速充電方法で前記バッテリーの充電を開始する段階、そして前記現在ＳＯＣが前記第１上限ＳＯＣに到達するか否かを診断する段階を含むことができる。

【0020】

前記バッテリーの充電を開始する段階は、運転者の選択に応じた前記急速充電方法または前記緩速充電方法で前記バッテリーの充電を制御することができる。

【0021】

前記エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）がオン状態であるか否か判断する段階は、運転者の選択に応じた前記エコモードのキーオン信号を受信すれば前記エコモードのオン状態に判断し、前記運転者の選択に応じた前記エコモードのキーオフ信号を受信すれば前記ノーマルモードのオン状態に判断することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明は、バッテリーの老化を促進する、使用可能なバッテリー容量の上限および下限ＳＯＣの使用および急速充電方法の回数を減らしてバッテリーの寿命を延長することができる。

【0023】

本発明は、使用可能なバッテリー容量を最大限に使用して充電回数を減らし、充電時間が短くてバッテリーの利用に便宜性を提供するノーマルモード、そしてバッテリーの寿命を延長するエコモードを使用者が状況に応じて選択することができるように構成することによって、使用者の満足度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】一実施形態によるバッテリーシステムを説明する図面である。

【図2】一実施形態によるノーマルモードを説明する図面である。

【図3】一実施形態によるエコモードを説明する図面である。

【図4】一実施形態により使用者の選択に応じたノーマルモードまたはエコモードでバッテリーを充電してバッテリーの寿命を延長する方法を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0025】

一実施形態において、電気自動車は、バッテリーを備え、バッテリーに充電された電気を利用してホイールを駆動させる電気モータを備えた全ての車両（Ｖｅｈｉｃｌｅ）を意味する。電気自動車は、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）だけでなく、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を含む。電気自動車は、電気自動車充電設備（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｕｐｐｌｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）である充電装置から供給を受けた電力でバッテリーを充電することができる。充電装置は、急速充電器（Ｑｕｉｃｋ Ｃｈａｒｇｅｒ、またはＦａｓｔ Ｃｈａｒｇｅｒ）と公共場所で交流電力を供給する緩速充電スタンド（Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｓｔａｎｄ）、家庭または職場などで簡単に設置し、交流電力を供給するホーム充電器などを含むことができる。

【0026】

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を考慮して付与されたり混用されたりするものであって、それ自体で互いに区別される意味または役割を有するものではない。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、均等物または代替物を含むものと理解されなければならない。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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面である。

【0031】

図１を参照すると、バッテリーシステム１は、バッテリー１０、リレー２０、電流センサー３０、およびバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）４０を含む。

【0032】

バッテリー１０は、電気的に連結されている複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎを含む。ある実施形態において、バッテリーセルは、充電可能な二次電池であり得る。所定個数のバッテリーセルが直列に連結されてバッテリーモジュールを構成し、所定個数のバッテリーモジュールが直列および並列に連結されてバッテリー１０を構成して所望の電力を供給することができる。複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれは配線を通じてＢＭＳ４０に電気的に連結されている。

【0033】

図１において、バッテリー１０は、直列に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の間に連結されている。バッテリー１０の正極と出力端ＯＵＴ１の間にリレー２０が連結されており、バッテリー１０の負極と出力端ＯＵＴ２の間に電流センサー３０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り、発明がこれに限定されるのではない。

【0034】

リレー２０は、バッテリーシステム１と外部装置の間の電気的連結を制御する。リレー２０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２０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。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モードで充電器、バッテリー１０に貯蔵された電力が放電される放電モードで負荷であり得る。

【0035】

電流センサー３０は、バッテリー１０と外部装置の間の電流経路に直列に連結されている。電流センサー３０は、バッテリー１０に流れる電流、つまり、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。

【0036】

ＢＭＳ４０は、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎに対する多様な情報を収集および分析してバッテリーセルの充電および放電、セルバランシング、保護動作などを制御し、リレー２０の動作を制御することができる。例えば、ＢＭＳ４０は、使用者の選択に応じたノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）またはエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）でバッテリー１０の充電を制御することができる。

【0037】

ノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）は、バッテリー１０が設計された範囲で使用可能なバッテリーの最大容量（Ｕｓａｂｌｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ）（以下、第１バッテリー容量）を使用し、緩速充電方法または急速充電方法のうち使用者が選択した充電方法でバッテリー１０を充電する。例えば、ノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）は、バッテリー１０を最初設計された状態で使用および管理する方法である。

【0038】

エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）は、バッテリー１０が設計された範囲で使用可能なバッテリーの最大容量より狭いバッテリー容量（以下、第２バッテリー容量）を使用し、緩速充電方法でバッテリー１０を充電する。例えば、エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）はバッテリー１０の寿命を延長するためのバッテリー管理方法であり、使用者の選択により設定され得る。つまり、エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）は、バッテリー容量の過度な使用および急速充電方法を制限してバッテリー１０の老化速度を遅延させるバッテリー管理方法である。

【0039】

充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）は、現在バッテリー１０に貯蔵されたエネルギーの量であり、単位はパーセント（％）である。バッテリー１０が完全充電されると、充電状態（ＳＯＣ）は１００％である。バッテリー１０が完全放電されると、充電状態（ＳＯＣ）は０％である。完全充電されたバッテリー１０が放電され始めると、充電状態（ＳＯＣ）は時間経過により１００％、８０％、６０％などに減少する。一方、充電状態（ＳＯＣ）は直接測定が不可能であり、ＢＭＳ４０は従来知られた電流積算法、電圧測定法など間接的な方法で充電状態（ＳＯＣ）を推定することができる。ＢＭＳ４０は、所定周期またはリアルタイムで充電状態（ＳＯＣ）を推定することができる。

【0040】

バッテリー容量（Ｃａｐａｃｉｔｙ）は、バッテリー１０が貯蔵できるエネルギーの総量であり、単位はアンペア時（Ａｈ）で、一定の電流が流れることができる時間を示す。例えば、１Ａの電流が１時間流れるとバッテリー容量は１ＡＨであり、２時間流れるとバッテリー容量は２ＡＨである。

【0041】

一実施形態により、第１バッテリー容量は、バッテリー１０の設計および生産過程で提供される第１下限ＳＯＣおよび第１上限ＳＯＣの間の範囲を有するバッテリー容量を含むことができる。例えば、第１バッテリー容量は、０％から１００％、または設計マージン、抵抗、計算誤差などを反映して実質的に２％から９６％の間の範囲で定義されるバッテリー容量を含むことができる。第２バッテリー容量は、バッテリー１０の老化速度を遅延させるために第１バッテリー容量より狭い領域のバッテリー容量を含むことができる。具体的に、第２バッテリー容量は、第１下限ＳＯＣより所定のサイズが大きい第２下限ＳＯＣおよび第１上限ＳＯＣより所定のサイズが小さい第２上限ＳＯＣの間に範囲を有するバッテリー容量を含むことができる。例えば、第２バッテリー容量は、３０％から８０％の間の範囲で定義されるバッテリー容量を含むことができる。

【0042】

ノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）で、ＢＭＳ４０は、充電状態（ＳＯＣ）が第１下限ＳＯＣ（例えば、２％）に到達すれば、バッテリー１０に電力を供給する充電モードに進入する。バッテリー１０に電力を供給してリアルタイム充電状態（ＳＯＣ）が第１上限ＳＯＣ（例えば、９６％）に到達すれば、ＢＭＳ４０は、充電モードを終了することができる。また、エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）で、ＢＭＳ４０は、充電状態（ＳＯＣ）が第２下限ＳＯＣ（例えば、３０％）に到達すれば、バッテリー１０に電力を供給する充電モードに進入する。バッテリー１０に電力を供給してリアルタイム充電状態（ＳＯＣ）が第２上限ＳＯＣ（例えば、８０％）に到達すれば、ＢＭＳ４０は、充電モードを終了することができる。

【0043】

緩速充電および急速充電は充電速度により区分するバッテリー充電方法である。緩速充電は所定の基準時間を超えた後にバッテリー１０の充電を完了する低速充電方法である。急速充電は所定の基準時間内にバッテリー１０の充電を完了する高速充電方法である。

【0044】

一方、バッテリー容量を最大値に使用する場合、例えば、第１下限ＳＯＣ（例えば、２％）と第１上限ＳＯＣ（例えば、９６％）を反復して使用するか、または、バッテリー容量を拡張（１％～９７％または０％～９９％）して使用する場合、バッテリー１０の老化が促進され得る。また、バッテリー１０を急速充電方法で充電する場合、緩速充電方法で充電する場合に比べてバッテリー１０の老化が促進され得る。

【0045】

バッテリー１０は、製造された後、使用により老化し、貯蔵できるエネルギーの総量（バッテリー容量）も減少する。バッテリー健康状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ；ＳＯＨ）は理想的なバッテリー状態と現在バッテリー状態を比較して示す性能指数である。例えば、バッテリー１０が最初１０００ｍＡＨのバッテリー容量を有していたが、所定期間の使用後、バッテリー容量が８５０ｍＡＨに低下することがある。そうすると、バッテリー健康状態（ＳＯＨ）は８５％になる。

【0046】

参考として、バッテリー健康状態（ＳＯＨ）が１００％である時、バッテリー１０の完全充電および完全放電時の充電状態（ＳＯＣ）は、それぞれ１００％および０％である。また、バッテリー健康状態（ＳＯＨ）が８５％である時、バッテリー１０の完全充電および完全放電時の充電状態（ＳＯＣ）は、それぞれ１００％および０％である。つまり、充電状態（ＳＯＣ）はバッテリー健康状態（ＳＯＨ）と関係なくバッテリー１０に満たすことができるエネルギーが全部満たされると１００％であり、エネルギーが全部放電されると０％である。しかし、バッテリー健康状態（ＳＯＨ）が１００％であるバッテリー１０が完全充電された後、総１０００ｍＡＨエネルギーを供給することができる反面、バッテリー健康状態（ＳＯＨ）が８５％であるバッテリー１０は、完全充電後、総８５０ｍＡＨエネルギーのみを供給することができる。

【0047】

つまり、バッテリー容量はバッテリー健康状態（ＳＯＨ）に対応して減少する。例えば、バッテリー健康状態（ＳＯＨ）が所定の基準値、例えば８０％に低下される時点をバッテリー交換時点とみることができる。バッテリー健康状態（ＳＯＨ）が８０％下に落ちれば、バッテリー容量が急激に低下してバッテリー１０は本来の役割を果たすことができなくなる。

【0048】

図２は一実施形態によるノーマルモードを説明する図面であり、図３は一実施形態によるエコモードを説明する図面である。

【0049】

一実施形態により、ユーザインターフェース（図示せず）にエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）を実行する第１キー（Ｋｅｙ＿１）が備えられ得る。使用者がエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）を実行する第１キー（Ｋｅｙ＿１）を選択（ＯＮ）または非選択（ＯＦＦ）すれば、ＢＭＳ４０は使用者の選択（ＯＮ）に応じたエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）または非選択（ＯＦＦ）に応じたノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）でバッテリー１０の充電を制御することができる。例えば、ＢＭＳ４０は電子制御ユニット（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ；ＥＣＵ）から第１キー（Ｋｅｙ＿１）を選択する第１キーオン（ＯＮ）信号または第１キー（Ｋｅｙ＿１）を選択しない第１キーオフ（ＯＦＦ）信号を受信することができる。

【0050】

他の実施形態により、使用者が操作できるエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）を実行する第１キー（Ｋｅｙ＿１）およびノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）を実行する第２キー（Ｋｅｙ＿２）がユーザインターフェース（図示せず）にそれぞれ備えられ得る。使用者がエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）を実行する第１キー（Ｋｅｙ＿１）を選択（ＯＮ）すれば、ＢＭＳ４０はエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）でバッテリー１０の充電を制御することができる。使用者がノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）を実行する第２キー（Ｋｅｙ＿２）を選択（ＯＮ）すれば、ＢＭＳ４０はノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）でバッテリー１０の充電を制御することができる。例えば、ＢＭＳ４０は電子制御ユニット（ＥＣＵ）から第１キー（Ｋｅｙ＿１）を選択する第１キーオン信号またはノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）の第２キー（Ｋｅｙ＿２）を選択する第２キーオン信号を受信することができる。

【0051】

図２の（Ａ）を参照すると、ノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）のオン状態で、第１バッテリー容量が使用可能なバッテリー容量（以下、可用バッテリー容量）で設定され、急速充電がイネーブル（ｅｎａｂｌｅ）される。したがって、ＢＭＳ４０は使用者の選択により急速充電または緩速充電方法を用いて第１バッテリー容量範囲でバッテリー１０の充電を制御することができる。

【0052】

図２の（Ｂ）を参照すると、バッテリー１０がノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）で使用および管理される場合、バッテリー１０の交換時点（Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｆｅ；ＥＯＬ）は可用バッテリー容量が最初（１００％）に比べて所定の基準値（８０％）に到達する時点に決定され得る。つまり、バッテリー健康状態（ＳＯＨ）が８０％になると、バッテリー１０を廃棄しなければならない。この時、交換時点（ＥＯＬ）は充放電サイクル回数で決定され得る。例えば、リチウムイオンバッテリーは３００～５００回の充放電サイクルが経過すれば交換時点（ＥＯＬ）に到達したと判断される。

【0053】

図３の（Ａ）を参照すると、エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）のオン状態で、第２バッテリー容量が可用バッテリー容量に設定され、急速充電方法がディスエーブル（ｄｉｓａｂｌｅ）される。したがって、ＢＭＳ４０は緩速充電方法によって第２バッテリー容量範囲でバッテリー１０の充電を制御することができる。この時、第２バッテリー容量は第１バッテリー容量より少ない範囲のバッテリー容量に設定され得る。

【0054】

図３の（Ｂ）を参照すると、バッテリー１０がエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）で使用および管理される場合、バッテリー１０の交換時点（ＥＯＬ＋α）、つまり、寿命がノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）でバッテリー１０が使用および管理される場合より所定期間（α）が延長され得る。

【0055】

図４は一実施形態により使用者の選択に応じたノーマルモードまたはエコモードでバッテリーを充電してバッテリーの寿命を延長する方法を説明するフローチャートである。

【0056】

以下、図１から図４を参照して、バッテリー管理方法およびその方法を提供するバッテリーシステムを説明する。

【0057】

図４を参照すると、ＢＭＳ４０は使用者の選択に応じてエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）がオン状態であるか否か判断する（Ｓ１０）。

【0058】

一実施形態により、ユーザインターフェース（図示せず）にエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）を実行する第１キー（Ｋｅｙ＿１）が備えられ得る。ＢＭＳ４０は使用者が第１キー（Ｋｅｙ＿１）を選択するとエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）に判断し、使用者が第１キー（Ｋｅｙ＿１）を選択しなければノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）に判断することができる。つまり、ＢＭＳ４０は使用者がいかなるアクションを取らなければ、ノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）に判断することができる。例えば、ＢＭＳ４０は電子制御ユニット（ＥＣＵ）から第１キー（Ｋｅｙ＿１）の選択を指示する第１キーオン（ＯＮ）信号または第１キー（Ｋｅｙ＿１）の非選択を指示する第１キーオフ（ＯＦＦ）信号を受信することができる。

【0059】

他の実施形態により、エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）を実行する第１キー（Ｋｅｙ＿１）およびノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）を実行する第２キー（Ｋｅｙ＿２）がユーザインターフェース（図示せず）にそれぞれ備えられ得る。ＢＭＳ４０は使用者が第１キー（Ｋｅｙ＿１）を選択するとエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）に判断し、第２キー（Ｋｅｙ＿２）を選択するとノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）に判断することができる。例えば、ＢＭＳ４０は電子制御ユニット（ＥＣＵ）から第１キー（Ｋｅｙ＿１）を選択する第１キーオン信号またはノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）の第２キー（Ｋｅｙ＿２）を選択する第２キーオン信号を受信することができる。

【0060】

次に、エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）がオフ状態であれば（Ｓ１０、Ｎｏ）、ＢＭＳ４０はノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）でバッテリー１０の充電を制御する（Ｓ２０）。

【0061】

段階Ｓ２０で、まずＢＭＳ４０は現在充電状態（ＳＯＣ）が第１バッテリー容量の第１下限ＳＯＣに到達するか否かを診断する（Ｓ２１）。

【0062】

ノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）は、バッテリー１０を設計されたとおり管理する方法である。ノーマルモード（ＮＯＲＭＡＬ ＭＯＤＥ）は、設計された範囲で使用可能なバッテリーの最大容量である、第１バッテリー容量を使用する。この時、第１バッテリー容量は、バッテリー１０の設計および生産過程で提供される第１下限ＳＯＣおよび第１上限ＳＯＣの間の範囲を有するバッテリー容量であり得る。理想的な状態を前提に、第１バッテリー容量は０％から１００％の間の範囲で定義されるバッテリー容量を含むことができる。ＢＭＳ４０は所定周期またはリアルタイムで充電状態（ＳＯＣ）を推定して現在充電状態（ＳＯＣ）を算出することができる。

【0063】

段階Ｓ２０で、充電状態（ＳＯＣ）が第１下限ＳＯＣに到達すれば（Ｓ２１、Ｙｅｓ）、ＢＭＳ４０はバッテリー１０に電力を供給する充電モードに進入する（Ｓ２２）。

【0064】

ＢＭＳ４０は使用者の選択により急速充電または緩速充電方法を用いて第１バッテリー容量範囲でバッテリー１０の充電を制御することができる。例えば、使用者が急速充電を選択すると、ＢＭＳ４０は急速充電でバッテリー１０に電力が供給されるように制御することができる。

【0065】

実施形態により、ＢＭＳ４０は充電方法に対する使用者の選択がなければ、電子制御ユニット（ＥＣＵ）を通じて使用者に充電方法に対する選択を要請することができる。電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、急速充電または緩速充電のうちの一つの充電方法に対する選択を要請するメッセージがユーザインターフェースに表示されるように制御することができる。

【0066】

段階Ｓ２０で、ＢＭＳ４０は現在充電状態（ＳＯＣ）が第１バッテリー容量の第１上限ＳＯＣに到達するか否かを診断する（Ｓ２３）。

【0067】

充電モードでバッテリー１０は外部装置から電力の供給を受け、充電状態（ＳＯＣ）は時間経過により増加する。例えば、充電状態（ＳＯＣ）が０％である時点で充電が始まると、充電状態（ＳＯＣ）は時間経過により１０％、３０％、５０％に次第に増加することができる。

【0068】

次に、エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）がオン状態であれば（Ｓ１０、Ｙｅｓ）、ＢＭＳ４０はエコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）でバッテリー１０の充電を制御する（Ｓ３０）。

【0069】

段階Ｓ３０で、まずＢＭＳ４０は充電状態（ＳＯＣ）が第２バッテリー容量の第２下限ＳＯＣに到達するか否かを診断する（Ｓ３１）。

【0070】

エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）は、バッテリー１０の寿命を延長するためのバッテリー管理方法であり、使用者の選択により設定され得る。エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）は、第１バッテリー容量より狭い領域のバッテリー容量である第２バッテリー容量を使用する。この時、第２バッテリー容量は、第１下限ＳＯＣより所定のサイズが大きい第２下限ＳＯＣおよび第１上限ＳＯＣより所定のサイズが小さい第２上限ＳＯＣの間に範囲を有するバッテリー容量を含むことができる。例えば、第２バッテリー容量は３０％から８０％の間の範囲で定義されるバッテリー容量を含むことができる。

【0071】

図３の（Ａ）を参照すると、第１バッテリー容量の第１下限ＳＯＣは、第２バッテリー容量の第２下限ＳＯＣより小さく、第１上限ＳＯＣは、第２バッテリー容量の第２上限ＳＯＣより大きい。

【0072】

段階Ｓ３０で、充電状態（ＳＯＣ）が第２下限ＳＯＣに到達すれば（Ｓ３１、Ｙｅｓ）、ＢＭＳ４０はバッテリー１０に電力を供給する充電モードに進入する（Ｓ３２）。

【0073】

エコモード（ＥＣＯ ＭＯＤＥ）では急速充電方法がディスエーブル（ｄｉｓａｂｌｅ）されるため、ＢＭＳ４０は緩速充電方法によって第２バッテリー容量範囲でバッテリー１０の充電を制御することができる。充電状態（ＳＯＣ）が第２下限ＳＯＣ、例えば、３０％に到達すれば、ＢＭＳ４０はバッテリー１０がそれ以上放電されずに充電され得るように制御することができる。

【0074】

段階Ｓ３０で、ＢＭＳ４０は充電状態（ＳＯＣ）が第２バッテリー容量の第２上限ＳＯＣに到達するか否かを診断する（Ｓ３３）。

【0075】

次に、現在充電状態（ＳＯＣ）が第１上限ＳＯＣまたは第２上限ＳＯＣに到達すれば（Ｓ２３、Ｙｅｓ）、ＢＭＳ４０は、充電モードを終了することができる（Ｓ４０）。

【0076】

バッテリー１０が第１上限ＳＯＣまで完全充電されると、ＢＭＳ４０は、バッテリー１０の充電を終了することができる。例えば、ＢＭＳ４０は、充電状態（ＳＯＣ）が１００％になればバッテリー１０の充電を終了することができる。

【0077】

バッテリー１０が第２上限ＳＯＣまで完全充電されると、ＢＭＳ４０は、バッテリー１０の充電を終了することができる。例えば、充電状態（ＳＯＣ）が３０％である時点で充電が始まると、充電状態（ＳＯＣ）は時間経過により５０％、７０％に次第に増加することができる。充電状態（ＳＯＣ）が第２上限ＳＯＣ、例えば、８０％に到達すれば、ＢＭＳ４０はバッテリー１０がそれ以上充電されないように充電モードを終了することができる。

【0078】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】