特許 7547004 バッテリー管理方法およびこれを適用した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】2024-08-30

(45)【発行日】2024-09-09

(54)【発明の名称】バッテリー管理方法およびこれを適用したバッテリーシステム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/396 20190101AFI20240902BHJP

   G01R 31/389 20190101ALI20240902BHJP

   G01R 31/3828 20190101ALI20240902BHJP

   G01R 31/392 20190101ALI20240902BHJP

   G01R 31/387 20190101ALI20240902BHJP

   G01R 31/367 20190101ALI20240902BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20240902BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

G01R31/396

G01R31/389

G01R31/3828

G01R31/392

G01R31/387

G01R31/367

H02J7/02 H

H01M10/48 P

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2023549934

(86)(22)【出願日】2022-10-12

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-26

(86)【国際出願番号】 KR2022015397

(87)【国際公開番号】W WO2023080466

(87)【国際公開日】2023-05-11

【審査請求日】2023-08-17

(31)【優先権主張番号】10-2021-0150560

(32)【優先日】2021-11-04

(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】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】スン・ジュ・ホン

【審査官】島田 保

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－６８７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－９６８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－８２６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２２－５２１９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１５４１１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００９１３６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００９８９９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１２６８４３４４（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０２３－５０７９６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／３６－３１／３９６

Ｈ０２Ｊ ７／０２

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリーバンクを管理する方法において、
ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が、前記複数のバッテリーバンクに対する複数のバンク電圧を導出する段階；
前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれについての内部抵抗成分である複数の第１接触抵抗を算出する段階；
前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれについての外部抵抗成分である複数の第２接触抵抗を算出する段階；
前記ＢＭＳが、前記複数の第１接触抵抗および前記複数の第２接触抵抗に基づいて前記複数のバッテリーバンクに対する複数の接触抵抗を算出する段階；
前記ＢＭＳが、前記複数のバンク電圧それぞれから前記複数の接触抵抗のうちの対応する接触抵抗による降下電圧成分を除去することによって得られる複数の補償バンク電圧を算出する段階；および
前記ＢＭＳが、前記複数のバンク電圧および前記複数の補償バンク電圧のうちの少なくとも一つに基づいて前記複数のバッテリーバンクを管理する段階を含む、バッテリー管理方法。

【請求項2】

前記複数の第１接触抵抗を算出する段階は、
前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、バッテリーバンクを構成する並列接続された複数のバッテリーセルのうちの一つのセル抵抗および前記複数のバッテリーセルが前記バッテリーバンクとして構成された後の前記バッテリーバンクの元バンク抵抗に基づいて前記バッテリーバンクの第１接触抵抗を算出する段階を含む、請求項１に記載のバッテリー管理方法。

【請求項3】

前記複数の第１接触抵抗を算出する段階は、
前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記バッテリーバンクの前記元バンク抵抗から前記一つのセル抵抗を前記並列接続された複数のバッテリーセルの個数で割った合成抵抗を差し引いて前記バッテリーバンクの第１接触抵抗を算出する段階をさらに含む、請求項２に記載のバッテリー管理方法。

【請求項4】

前記複数の第２接触抵抗を算出する段階は、
前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記バッテリーバンクが前記ＢＭＳに接続された状態で測定された前記バッテリーバンクのバンク電圧およびバンク電流に基づいてバンク抵抗を算出する段階；および
前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記算出されたバンク抵抗および前記元バンク抵抗に基づいて前記バッテリーバンクの第２接触抵抗を算出する段階を含む、請求項２または３に記載のバッテリー管理方法。

【請求項5】

前記複数の第２接触抵抗を算出する段階は、
前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記算出されたバンク抵抗から前記元バンク抵抗を差し引いて前記バッテリーバンクの第２接触抵抗を算出する段階をさらに含む、請求項４に記載のバッテリー管理方法。

【請求項6】

前記複数の接触抵抗を算出する段階は、
前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記第１接触抵抗および前記第２接触抵抗を合算して前記バッテリーバンクの接触抵抗を算出する段階を含む、請求項４に記載のバッテリー管理方法。

【請求項7】

前記複数のバッテリーバンクを管理する段階は、
前記ＢＭＳが、前記複数のバンク電圧に基づいて複数のバッテリーバンクそれぞれの異常を診断する段階；
前記ＢＭＳが、前記複数の補償バンク電圧に基づいて、前記複数のバッテリーバンクのうちの放電が必要なバッテリーバンクを決定し、前記決定されたバッテリーバンクを放電させる段階；および
前記ＢＭＳが、前記複数のバンク電圧および前記複数の補償バンク電圧のうちの少なくとも一つに基づいて前記複数のバッテリーバンクの性能を導出する段階を含む、請求項１に記載のバッテリー管理方法。

【請求項8】

前記複数のバッテリーバンクの性能を導出する段階は、
前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記複数の補償バンク電圧に基づいてＳＯＣを推定する段階；
前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記複数の補償バンク電圧に基づいてＳＯＨを推定する段階；および
前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記複数のバンク電圧に基づいてＳＯＰを推定する段階を含む、請求項７に記載のバッテリー管理方法。

【請求項9】

複数のバッテリーバンクを含むバッテリーパック；および
前記複数のバッテリーバンクに対する複数のバンク電圧を導出し、前記複数のバッテリーバンクそれぞれについての内部抵抗成分である複数の第１接触抵抗および前記複数のバッテリーバンクそれぞれについての外部抵抗成分である複数の第２接触抵抗をそれぞれ算出し、前記複数の第１接触抵抗および前記複数の第２接触抵抗に基づいて前記複数のバッテリーバンクに対する複数の接触抵抗を算出し、前記複数のバンク電圧それぞれから前記複数の接触抵抗のうちの対応する接触抵抗による降下電圧成分を除去することによって得られる複数の補償バンク電圧を算出し、前記複数のバンク電圧および前記複数の補償バンク電圧のうちの少なくとも一つに基づいて前記複数のバッテリーバンクを管理するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含む、バッテリーシステム。

【請求項10】

前記ＢＭＳは、
前記複数のバッテリーバンクに対する複数のバンク電圧を測定するバンク電圧測定部；
前記複数のバッテリーバンクそれぞれついての内部抵抗成分である複数の第１接触抵抗および前記複数のバッテリーバンクそれぞれについての外部抵抗成分である複数の第２接触抵抗をそれぞれ算出し、前記複数の第１接触抵抗および前記複数の第２接触抵抗に基づいて前記複数のバッテリーバンクに対する複数の接触抵抗を算出する接触抵抗算出部；および
前記複数のバンク電圧および前記バンク電圧から前記接触抵抗による降下電圧をそれぞれ除去した補償バンク電圧を算出する補償バンク電圧算出部を含む、請求項９に記載のバッテリーシステム。

【請求項11】

前記接触抵抗算出部は、
前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、バッテリーバンクを構成する複数のバッテリーセルのうちの一つのセル抵抗および前記複数のバッテリーセルが前記バッテリーバンクとして構成された後の前記バッテリーバンクの元バンク抵抗に基づいて前記バッテリーの第１接触抵抗を算出し、前記バッテリーバンクが前記ＢＭＳに接続された状態で測定された前記バッテリーバンクのバンク電圧およびバンク電流に基づいてバンク抵抗を算出し、前記バンク抵抗および前記元バンク抵抗に基づいて前記バッテリーの第２接触抵抗を算出し、前記第１接触抵抗および前記第２接触抵抗を合算して前記バッテリーバンクの接触抵抗を算出する、請求項１０に記載のバッテリーシステム。

【請求項12】

前記ＢＭＳは、
前記複数のバンク電圧に基づいて複数のバッテリーバンクそれぞれの異常を診断する異常診断部；
前記複数の補償バンク電圧に基づいて、前記複数のバッテリーバンクのうちの放電が必要なバッテリーバンクを決定し、前記決定されたバッテリーバンクを放電させるバランシング部；および
前記複数のバンク電圧および前記複数の補償バンク電圧のうちの少なくとも一つに基づいて前記複数のバッテリーバンクに対するＳＯＣ、ＳＯＨ、およびＳＯＰを推定するバッテリー性能導出部をさらに含む、請求項１０に記載のバッテリーシステム。

【請求項13】

前記バッテリー性能導出部は、
前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記複数の補償バンク電圧に基づいてＳＯＣを推定し、前記複数の補償バンク電圧に基づいてＳＯＨを推定し、前記複数のバンク電圧に基づいてＳＯＰを推定する、請求項１２に記載のバッテリーシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願との相互引用
本出願は２０２１年１１月４日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１５０５６０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書類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。

【0002】

本発明は、バッテリー管理方法およびこれを適用したバッテリーシステムに関するものである。

【背景技術】

【0003】

バッテリー内で複数のバッテリーセルが直列または並列に接続されている場合、複数のバッテリーセルの直列-並列接続または外部装置とバッテリー間の配線接続による抵抗成分が発生することがある。

【0004】

複数のバッテリーセルが並列接続されてバッテリーバンクが構成された場合、バッテリーバンクを診断するか、複数のバッテリーバンク間バランシング、またはバッテリーバンクの性能を導出するためにバンク電圧を測定しなければならない。測定されたバンク電圧は抵抗成分によって発生する電圧を含むことができる。

【0005】

抵抗成分が含まれているバンク電圧に基づいてバッテリーバンクを診断、バランシングを行うようになると正確でない結果が導出されるか、バッテリー性能に影響を与えることがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

複数のバッテリーバンクを含むバッテリーパックにおいて、複数のバッテリーバンクそれぞれのバンク電圧を算出し、バンク電圧に基づいて複数のバッテリーバンクを管理する方法を提供しようとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

発明の一特徴によるバッテリー管理方法は、複数のバッテリーバンクを管理する方法において、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が、前記複数のバッテリーバンクに対する複数のバンク電圧を導出する段階、前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれについての内部抵抗成分である複数の第１接触抵抗を算出する段階、前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれについての外部抵抗成分である複数の第２接触抵抗を算出する段階、前記ＢＭＳが、前記複数の第１接触抵抗および前記複数の第２接触抵抗に基づいて前記複数のバッテリーバンクに対する複数の接触抵抗を算出する段階、前記ＢＭＳが、前記複数のバンク電圧それぞれから前記複数の接触抵抗のうちの対応する接触抵抗による降下電圧成分を除去することによって得られる複数の補償バンク電圧を算出する段階、および前記ＢＭＳが、前記複数のバンク電圧および前記複数の補償バンク電圧のうちの少なくとも一つに基づいて前記複数のバッテリーバンクを管理する段階を含む。

【0008】

前記複数の第１接触抵抗を算出する段階は、前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、バッテリーバンクを構成する並列接続された複数のバッテリーセルのうちの一つのセル抵抗および前記複数のバッテリーセルが前記バッテリーバンクとして構成された後の前記バッテリーバンクの元バンク抵抗に基づいて前記バッテリーバンクの第１接触抵抗を算出する段階を含む。

【0009】

前記複数の第１接触抵抗を算出する段階は、前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記バッテリーバンクの前記元バンク抵抗から前記一つのセル抵抗を前記並列接続された複数のバッテリーセルの個数で割った合成抵抗を差し引いて前記バッテリーバンクの第１接触抵抗を算出する段階をさらに含む。

【0010】

前記複数の第２接触抵抗を算出する段階は、前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記バッテリーバンクが前記ＢＭＳに接続された状態で測定された前記バッテリーバンクのバンク電圧およびバンク電流に基づいてバンク抵抗を算出する段階、および前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記算出されたバンク抵抗および前記元バンク抵抗に基づいて前記バッテリーバンクの第２接触抵抗を算出する段階を含む。

【0011】

前記複数の第２接触抵抗を算出する段階は、前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記算出されたバンク抵抗から前記元バンク抵抗を差し引いて前記バッテリーバンクの第２接触抵抗を算出する段階をさらに含む。

【0012】

前記複数の接触抵抗を算出する段階は、前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記第１接触抵抗および前記第２接触抵抗を合算して前記バッテリーバンクの接触抵抗を算出する段階を含む。

【0013】

前記複数のバッテリーバンクを管理する段階は、前記ＢＭＳが、前記複数のバンク電圧に基づいて複数のバッテリーバンクそれぞれの異常を診断する段階、前記ＢＭＳが、前記複数の補償バンク電圧に基づいて、前記複数のバッテリーバンクのうちの放電が必要なバッテリーバンクを決定し、前記決定されたバッテリーバンクを放電させる段階、および前記ＢＭＳが、前記複数のバンク電圧および前記複数の補償バンク電圧のうちの少なくとも一つに基づいて前記複数のバッテリーバンクの性能を導出する段階を含む。

【0014】

前記複数のバッテリーバンクの性能を導出する段階は、前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記複数の補償バンク電圧に基づいてＳＯＣを推定する段階、前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記複数の補償バンク電圧に基づいてＳＯＨを推定する段階、および前記ＢＭＳが、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記複数のバンク電圧に基づいてＳＯＰを推定する段階を含む。

【0015】

発明の他の特徴によるバッテリーシステムは、複数のバッテリーバンクを含むバッテリーパック、および前記複数のバッテリーバンクに対する複数のバンク電圧を導出し、前記複数のバッテリーバンクそれぞれについての内部抵抗成分である複数の第１接触抵抗および前記複数のバッテリーバンクそれぞれについての外部抵抗成分である複数の第２接触抵抗をそれぞれ算出し、前記複数の第１接触抵抗および前記複数の第２接触抵抗に基づいて前記複数のバッテリーバンクに対する複数の接触抵抗を算出し、前記複数のバンク電圧それぞれから前記複数の接触抵抗のうちの対応する接触抵抗による降下電圧成分を除去することによって得られる複数の補償バンク電圧を算出し、前記複数のバンク電圧および前記複数の補償バンク電圧のうちの少なくとも一つに基づいて前記複数のバッテリーバンクを管理するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含む。

【0016】

前記ＢＭＳは、前記複数のバッテリーバンクに対する複数のバンク電圧を測定するバンク電圧測定部、前記複数のバッテリーバンクそれぞれについての内部抵抗成分である複数の第１接触抵抗および前記複数のバッテリーバンクそれぞれについての外部抵抗成分である複数の第２接触抵抗をそれぞれ算出し、前記複数の第１接触抵抗および前記複数の第２接触抵抗に基づいて前記複数のバッテリーバンクに対する複数の接触抵抗を算出する接触抵抗算出部、および前記複数のバンク電圧および前記バンク電圧から前記接触抵抗による降下電圧をそれぞれ除去した補償バンク電圧を算出する補償バンク電圧算出部を含む。

【0017】

前記接触抵抗算出部は、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、バッテリーバンクを構成する複数のバッテリーセルのうちの一つのセル抵抗および前記複数のバッテリーセルが前記バッテリーバンクとして構成された後の前記バッテリーバンクの元バンク抵抗に基づいて前記バッテリーの第１接触抵抗を算出し、前記バッテリーバンクが前記ＢＭＳに接続された状態で測定された前記バッテリーバンクのバンク電圧およびバンク電流に基づいてバンク抵抗を算出し、前記バンク抵抗および前記元バンク抵抗に基づいて前記バッテリーの第２接触抵抗を算出し、前記第１接触抵抗および前記第２接触抵抗を合算して前記バッテリーバンクの接触抵抗を算出する。

【0018】

前記ＢＭＳは、前記複数のバンク電圧に基づいて複数のバッテリーバンクそれぞれの異常を診断する異常診断部、前記複数の補償バンク電圧に基づいて、前記複数のバッテリーバンクのうちの放電が必要なバッテリーバンクを決定し、前記決定されたバッテリーバンクを放電させるバランシング部、および前記複数のバンク電圧および前記複数の補償バンク電圧のうちの少なくとも一つに基づいて前記複数のバッテリーバンクに対するＳＯＣ、ＳＯＨ、およびＳＯＰを推定するバッテリー性能導出部をさらに含む。

【0019】

前記バッテリー性能導出部は、前記複数のバッテリーバンクそれぞれに対して、前記複数の補償バンク電圧それぞれに基づいてＳＯＣを推定し、前記複数の補償バンク電圧それぞれに基づいてＳＯＨを推定し、前記複数のバンク電圧それぞれに基づいてＳＯＰを推定する。

【発明の効果】

【0020】

本開示を通じて、複数のバッテリーバンクを含むバッテリーパックにおいて、複数のバッテリーバンクそれぞれのバンク電圧を算出し、バンク電圧に基づいて複数のバッテリーバンクに対する異状感知、バランシング、バッテリー性能導出などバッテリーを管理することができるバッテリー管理方法およびこれを適用したバッテリーシステムを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】一実施形態によるバッテリーシステムを示した図である。

【図2】バッテリー管理システムの構成を図式的に示したブロック図である。

【図3】一実施形態によるバッテリー管理方法を示したフローチャートである。

【図4】接触抵抗を算出する段階を説明するための細部フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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、それ自体で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することが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。

【0023】

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。

【0024】

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と理解されなければならない。

【0025】

一実施形態による構成のうち、特定制御条件で他の構成を制御する構成には、他の構成を制御するために必要な制御アルゴリズムを具体化した命令語の集合で実現されたプログラムが設置できる。制御構成は、設置されたプログラムによって入力データおよび記憶されたデータを処理して出力データを生成することができる。制御構成は、プログラムを記憶する非揮発性メモリおよびデータを記憶するメモリを含むことができる。

【0026】

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である。

【0027】

バッテリーシステム１は、バッテリーパック１０、バッテリー管理システム２０、電流センサー３０、およびリレー４０、４１を含む。バッテリー管理システム２０を以下、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）という。図１ではバッテリーパック１０の個数が一つであると示されているが、発明がこれに限定されず、バッテリーシステム１は２つ以上のバッテリーパックを含むことができる。

【0028】

外部装置２は、インバータ、コンバータなどの負荷および充電装置を含むことができる。外部装置２が充電器である場合、バッテリーシステム１の両端は充電器に接続されて充電器から電力の供給を受けて充電できる。外部装置２が負荷である場合、バッテリーシステム１の両端は負荷に接続されてバッテリーパック１０が供給する電力が負荷を通じて放電できる。

【0029】

バッテリーパック１０は、直列接続された複数のバッテリーバンク１０１－１０３を含む。図１ではバッテリーバンクの個数が３つであると示されているが、発明がこれに限定されず、バッテリーパック１０は２つ以上のバッテリーバンクを含むことができる。

【0030】

複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれ（例えば、１０１）は、並列接続された複数のバッテリーセル（例えば、１１－１４）を含む。図１には各バッテリーバンク（例えば、１０１）が４つの並列接続されたバッテリーセル（例えば、１１－１４）を含むと示されているが、発明がこれに限定されず、各バッテリーバンクは２以上の並列接続されたバッテリーセルを含むことができる。

【0031】

ＢＭＳ２０は、複数のバッテリーセル１１－２２それぞれのセル抵抗、バッテリーパック１０がＢＭＳ２０に接続される前に測定された複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれの元バンク抵抗（ｏｒｉｇｉｎ ｂａｎｋ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）、およびバッテリーパック１００がＢＭＳ２０に接続された後の複数のバッテリーバンク１０１－１０３のそれぞれのバンク抵抗に基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれの接触抵抗を算出することができる。ＢＭＳ２０は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれのバンク電圧を測定し、測定されたバンク電圧から接触抵抗による降下電圧を差し引いた補償バンク電圧を導出することができる。ＢＭＳ２０は、バンク電圧および補償バンク電圧を用いて複数のバッテリーバンク１０１－１０３を管理することができる。管理は、バッテリーバンクに対する異常診断、バランシング、およびＳＯＣ、ＳＯＨ、およびＳＯＰ推定を含むことができる。

【0032】

ＢＭＳ２０は複数の配線１１１－１１６を通じて複数のバッテリーバンク１０１－１０３に接続されており、複数の端子Ｐ１－Ｐ６を通じて複数のバッテリーバンク１０１－１０３両端それぞれの電圧ＶＳ１－ＶＳ６を測定することができる。例えば、バッテリーバンク１０１の正極は配線１１１を通じて端子Ｐ１に接続されており、ＢＭＳ２０は端子Ｐ１を通じてバッテリーバンク１０１の正極電圧ＶＳ１を測定することができる。バッテリーバンク１０１の負極は配線１１２を通じて端子Ｐ２に接続されており、ＢＭＳ２０は端子Ｐ２を通じてバッテリーバンク１０１の負極電圧ＶＳ２を測定することができる。ＢＭＳ２０は電流センサー３０から電流測定信号ＣＳを獲得する。ＢＭＳ２０は電流測定信号ＣＳから複数のバッテリーバンク１０１－１０３に流れるバンク電流を導出することができる。

【0033】

電流センサー３０は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３に流れる電流を測定することができる。例えば、電流センサー３０はホールセンサーで実現でき、電流センサー３０は複数のバッテリーバンク１０１－１０３のバンク電流を感知することができるように配置できる。

【0034】

リレー４０、４１の一端はバッテリーパック１０の正極および負極に接続されており、リレー４０、４１の他端は外部装置２において少なくとも一つの構成と接続されている。リレー４０、４１の閉鎖および開放はＢＭＳ２０から供給されるリレー制御信号ＲＣＳ１、ＲＣＳ２によって制御される。

【0035】

図２は、バッテリー管理システムの構成を図式的に示したブロック図である。

【0036】

ＢＭＳ２０は、バンク電圧測定部２０１、接触抵抗算出部２０２、補償バンク電圧算出部２０３、異常診断部２０４、バランシング部２０５、およびバッテリー性能導出部２０６を含むことができる。

【0037】

以下、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれを管理するためのＢＭＳ２０の各構成の動作を図３に示されたフローチャートによって順次に説明する。

【0038】

図３は、一実施形態によるバッテリー管理方法を示したフローチャートである。

【0039】

バンク電圧測定部２０１は、複数の電圧ＶＳ１－ＶＳ６に基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対するバンク電圧を導出する（Ｓ１）。

【0040】

バンク電圧測定部２０１は、複数の電圧ＶＳ１－ＶＳ６から複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれのバンク電圧を導出することができる。例えば、バンク電圧測定部２０１は、電圧ＶＳ１と電圧ＶＳ２間の電圧差に基づいてバッテリーバンク１０１のバンク電圧を導出することができる。

【0041】

接触抵抗算出部２０２は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれの内部に対する接触抵抗である第１接触抵抗および複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれの外部に対する接触抵抗である第２接触抵抗をそれぞれ算出し、第１接触抵抗および第２接触抵抗を合算して複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対する接触抵抗を算出することができる（Ｓ２）。

【0042】

第１接触抵抗は、複数のバッテリーセル（例えば、１１－１４）が並列接続されてバッテリーバンク（例えば、１０１）を構成することにおいて、複数のバッテリーセル１１－１４を電気的に接続するために備えられる配線のような伝導性部材（以下、電気部材）などに対する抵抗であってもよい。第１接触抵抗は、主にバッテリーバンク内部から起因した抵抗成分を含むことができる。

【0043】

第２接触抵抗は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３がＢＭＳ２０に接続されるために複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれを電気的にＢＭＳ２０の複数の端子Ｐ１－Ｐ６に接続するために備えられる配線のような伝導性部材などに対する抵抗であってもよい。第２接触抵抗は、主にバッテリーバンク外部から起因した抵抗成分を含むことができる。

【0044】

接触抵抗算出部２０２は、複数のバッテリーセル１１－２２それぞれに対するセル抵抗および複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれがＢＭＳ２０に接続される前に測定された複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれの元バンク抵抗に基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対する第１接触抵抗を算出する。接触抵抗算出部２０２は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれがＢＭＳ２０に接続された状態で複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれのバンク電圧とバッテリーバンク電流に基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれのバンク抵抗を算出し、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対してバンク抵抗と元バンク抵抗に基づいて第２接触抵抗を算出する。接触抵抗算出部２０２は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれの第１接触抵抗と第２接触抵抗を合算して複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対する接触抵抗を算出することができる。

【0045】

セル抵抗は、複数のバッテリーセル１１－２２それぞれのバッテリーセル単位抵抗である。バッテリーセル単位抵抗は、バッテリーセルが他の構成と接続されなかった時、バッテリーセルの両端に印加された電圧およびバッテリーセルに流れる電流に基づいて測定できる。セル抵抗は、バッテリーパック１０に含まれている複数のバッテリーセル１１－２２それぞれが全て同一の値を有することができる。

【0046】

元バンク抵抗は、複数のバッテリーセル１１－１４が４個ずつ電気的に並列接続されて複数のバッテリーバンク１０１－１０３が構成された後、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対するバッテリーバンク単位抵抗である。バッテリーバンク単位抵抗は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３が他の装置と接続されなかった時、バッテリーバンクの両端に印加された電圧およびバッテリーバンクに流れる電流に基づいて測定できる。元バンク抵抗は、バッテリーパック１０に含まれている複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対して測定できる。

【0047】

バンク抵抗は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれがＢＭＳ２０に接続された状態で、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれのバンク電圧およびバッテリーバンク電流に基づいて算出できる。

【0048】

以下、図４を参照して、接触抵抗算出部２０２がセル抵抗、元バンク抵抗、およびバンク抵抗に基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対する接触抵抗を算出する過程を説明する。

【0049】

図４は、接触抵抗を算出する段階を説明するための細部フローチャートである。

【0050】

接触抵抗算出部２０２は、セル抵抗および複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれの元バンク抵抗から複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対する複数の第１接触抵抗を算出することができる（Ｓ２１）。

【0051】

［数式１］を参照すれば、複数の第１接触抵抗は、セル抵抗および複数の元バンク抵抗に基づいて算出できる。

【数1】

Ｒ_１．ｋは、ｋ番目バッテリーバンクの第１接触抵抗［Ω］である。ｋはバッテリーバンクそれぞれを示すインデックスであって、１以上、ｍ以下の自然数であってもよい。ｍはバッテリーパック１０に含まれている複数のバッテリーバンクの総個数であってもよい。ｎは、バッテリーバンク内で並列接続されたバッテリーセルの数である。Ｒ_{ｏ_ｂａｎｋ．ｋ}は、ｋ番目バッテリーバンクの元バンク抵抗［Ω］である。Ｒ_ｃｅｌｌは、セル抵抗［Ω］である。

【0052】

図１の例で、バッテリーバンクの総個数ｍは３であり、並列接続されたバッテリーセルの数ｎは４である。

【0053】

バッテリーバンク１０１それぞれには複数のバッテリーセル１１－１４が４個ずつ並列に接続されているので、接触抵抗算出部２０２はバッテリーバンク１０１の元バンク抵抗から並列接続された複数のバッテリーセル１１－１４の合成抵抗（Ｒ_ｃｅｌｌ／４）を差し引いてバッテリーバンク１０１の第１接触抵抗を算出することができる。バッテリーバンク１０２、１０３それぞれに対する第１接触抵抗も前述と同一の方式で算出できる。

【0054】

接触抵抗算出部２０２は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれの元バンク抵抗およびバンク抵抗から複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対する複数の第２接触抵抗を算出することができる（Ｓ２２）。

【0055】

［数式２］を参照すれば、複数の第２接触抵抗は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれの元バンク抵抗およびバンク抵抗に基づいて算出できる。

【数2】

Ｒ_２．ｋは、ｋ番目バッテリーバンクの第２接触抵抗［Ω］である。ｋはバッテリーバンクそれぞれを示すインデックスであって、１以上、ｍ以下の自然数であってもよい。ｍは、バッテリーパック１０に含まれている複数のバッテリーバンクの総個数であってもよい。ｎは、バッテリーバンク内で並列接続されたバッテリーセルの数である。Ｒ_{ｂａｎｋ．ｋ}は、ｋ番目バッテリーバンクのバンク抵抗［Ω］である。Ｒ_{ｏ_ｂａｎｋ．ｋ}は、ｋ番目バッテリーバンクの元バンク抵抗［Ω］である。

【0056】

接触抵抗算出部２０２は、複数の第１接触抵抗および複数の第２接触抵抗に基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対する複数の最終接触抵抗を算出することができる（Ｓ２３）。

【0057】

［数式３］を参照すれば、複数の最終接触抵抗は、複数の第１接触抵抗および複数の第２接触抵抗に基づいて算出することができる。

【数3】

Ｒ_{ｔｏｔａｌ．ｋ}は、ｋ番目バッテリーバンクの最終接触抵抗［Ω］である。ｋはバッテリーバンクそれぞれを示すインデックスであって、１以上、ｍ以下の自然数であってもよい。ｍは、バッテリーパック１０に含まれている複数のバッテリーバンクの総個数であってもよい。ｎは、バッテリーバンク内で並列接続されたバッテリーセルの数である。Ｒ_１．ｋは、ｋ番目バッテリーバンクの第１接触抵抗［Ω］である。Ｒ_２．ｋは、ｋ番目バッテリーバンクの第２接触抵抗［Ω］である。

【0058】

以下、Ｓ２３段階で導出された最終接触抵抗は、Ｓ２段階の接触抵抗であることと説明する。

【0059】

接触抵抗算出部２０２が複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対する複数の接触抵抗を算出すれば、補償バンク電圧算出部２０３は複数のバンク電圧および複数の接触抵抗に基づいて、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対する複数の補償バンク電圧を算出する（Ｓ３）。

【0060】

補償バンク電圧は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれのバンク電圧から接触抵抗による降下電圧成分を除去した電圧を示すことができる。

【0061】

［数式４］を参照すれば、複数の補償バンク電圧は、複数のバンク電圧および複数の接触抵抗に基づいて算出することができる。

【数4】

Ｖ_{ｃ．ｂａｎｋ．ｋ}は、ｋ番目バッテリーバンクの補償バンク電圧［Ｖ］である。ｋはバッテリーバンクそれぞれを示すインデックスであって、１以上、ｍ以下の自然数であってもよい。ｍは、バッテリーパック１０に含まれている複数のバッテリーバンクの総個数であってもよい。ｎは、バッテリーバンク内で並列接続されたバッテリーセルの数である。ＶＢ_ｋは、ｋ番目バッテリーバンクのバンク電圧［Ｖ］である。ＩＢは、複数のバッテリーバンク１０１－１０３のバンク電流［Ａ］である。Ｒ_{ｔｏｔａｌ．ｋ}は、ｋ番目バッテリーバンクの接触抵抗［Ω］である。

【0062】

以下、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対してバンク電圧測定部２０１が測定したバンク電圧および補償バンク電圧算出部２０３が算出した補償バンク電圧のうちの少なくとも一つに基づいて異常診断部２０４が複数のバッテリーバンク１０１－１０３に対する異常診断、バランシング、バッテリー性能（ＳＯＣ、ＳＯＨ、およびＳＯＰ）を導出して複数のバッテリーバンク１０１－１０３を管理する過程を説明する。

【0063】

異常診断部２０４は、バンク電圧に基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれの異常を診断する（Ｓ４）。

【0064】

例えば、異常診断部２０４は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれのバンク電圧と所定の基準電圧を比較して、バッテリーバンクに含まれている複数のバッテリーセルが過電圧状態または低電圧状態であるか診断することができる。

【0065】

バランシング部２０５は、補償バンク電圧に基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３のうちの放電が必要なバッテリーバンクを決定し、決定されたバッテリーバンクを放電させることができる（Ｓ５）。

【0066】

本明細書で説明されるバランシングは、バッテリーパック１０に含まれている複数のバッテリーバンク１０１－１０３のうちの補償バンク電圧が所定の基準値以上であるバッテリーバンクに対する電荷均等化動作を意味することができる。基準値は複数のバッテリーバンク１０１－１０３の補償バンク電圧に基づいて設定される値であって、複数の補償バンク電圧に対する代表値であってもよい。代表値は、平均値、中間値、最小値などであってもよい。

【0067】

バランシング部２０５は、決定されたバッテリーバンクを、バッテリーバンクと並列接続される放電負荷（図示せず）によって放電させることができる。

【0068】

以下、バッテリー性能導出部２０６が、導出された補償バンク電圧およびバンク電圧のうちの少なくとも一つに基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３に対するＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）、ＳＯＰ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｐｏｗｅｒ）などを推定してバッテリー性能を導出する段階を説明する。

【0069】

バッテリー性能導出部２０６が、補償バンク電圧およびバッテリーバンク電流に基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対するＳＯＣを推定する（Ｓ６）。

【0070】

バッテリーに対するＳＯＣは、バッテリーに充電された残存容量を示すことができ、バッテリーの性能を示す指標の一つとして活用できる。

【0071】

バッテリー性能導出部２０６は、バンクモデル回路に補償バンク電圧を適用してＳＯＣを推定するモデリング方式を用いるか、モデリング方式とバッテリーバンク電流を積算する電流積算方式を共に用いることができる。バンクモデル回路は、バッテリーバンクを等価回路モデリングして獲得できる。バッテリー性能導出部２０６がモデリング方式と電流積算方式を共に用いる場合、各方式によって推定されたＳＯＣに対する加重値をバッテリーバンクの現在状態を考慮して調節することができる。その他にも公知された多様な方法のうちの一つがＳＯＣ推定に使用できる。

【0072】

バッテリー性能導出部２０６が、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対するＳＯＨを推定する（Ｓ７）。

【0073】

バッテリーに対するＳＯＨは、バッテリーの劣化程度または残存寿命を示すことができ、バッテリーの性能を示す指標の一つとして活用できる。

【0074】

バッテリー性能導出部２０６は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれのＳＯＣに基づいてＳＯＨを推定するか、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれの内部抵抗に基づいてＳＯＨを推定することができる。バッテリー性能導出部２０６は、補償バンク電圧およびバッテリーバンク電流に基づいて内部抵抗を導出することができる。その他にも、ＳＯＨを推定する方法は公知された多様な方法のうちの一つが適用できる。

【0075】

バッテリー性能導出部２０６が、バンク電圧およびバッテリーバンク電流に基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対するＳＯＰを推定する（Ｓ８）。

【0076】

バッテリーに対するＳＯＰは、バッテリーに充電された可用出力を示すことができ、バッテリーの性能を示す指標の一つとして活用できる。バッテリーバンクに対するＳＯＰを推定する方法は、公知された多様な方法が使用できる。

【0077】

バッテリー性能導出部２０６は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対するＳＯＰに基づいてバッテリーパック１０に対するＳＯＰを導出することができる。

【0078】

バッテリー性能導出部２０６は、複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対してそれぞれ推定されたＳＯＣ、ＳＯＨ、およびＳＯＰに基づいて複数のバッテリーバンク１０１－１０３それぞれに対する性能を評価することができる。また、バッテリー性能導出部２０６は、バッテリーバンクそれぞれに対して評価された性能に基づいてバッテリーパック１０の性能を評価することもできる。

【0079】

先に言及した通り、ＳＯＣ、ＳＯＨ、およびＳＯＰを推定する方式は公知された多様な方法のうちの一つが適用できる。当該方式でバッテリーバンクの電圧が用いられる場合、ＳＯＣおよびＳＯＨ推定には補償バンク電圧が用いられ、ＳＯＰ推定にはバンク電圧が用いられる。

【0080】

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】