特許 7592357 内部抵抗評価装置およびバッテリシステム

(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】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】内部抵抗評価装置およびバッテリシステム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/389 20190101AFI20241125BHJP

   G01R 31/396 20190101ALI20241125BHJP

   G01R 31/382 20190101ALI20241125BHJP

   G01R 31/385 20190101ALI20241125BHJP

   G01R 31/392 20190101ALI20241125BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241125BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20241125BHJP

【ＦＩ】

G01R31/389

G01R31/396

G01R31/382

G01R31/385

G01R31/392

H02J7/00 Y

H01M10/48 P

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023577773

(86)(22)【出願日】2023-02-08

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-09

(86)【国際出願番号】 KR2023001851

(87)【国際公開番号】W WO2023219233

(87)【国際公開日】2023-11-16

【審査請求日】2023-12-15

(31)【優先権主張番号】10-2022-0057069

(32)【優先日】2022-05-10

(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

(72)【発明者】

【氏名】ドン・ヒョン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ヒョ・ソン・アン

(72)【発明者】

【氏名】ゴン・チェ

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／１５１６５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－１６８９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１４３３５１６５（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２０１４－１１２０３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

Ｇ０１Ｒ ２７／０２

Ｇ０１Ｒ ３１／００

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバッテリバンクをそれぞれが含む複数のバッテリパックと、
前記複数のバッテリパックそれぞれにおける前記複数のバッテリバンクの複数の内部抵抗（ＤＣＩＲ）値を算出し、前記各バッテリパックにおける所定の第１位置のバッテリバンクについての第１内部抵抗値に対する補正を行い、前記補正された第１内部抵抗値に基づいて前記第１位置のバッテリバンクの異常の有無を診断する、バッテリ管理システムとを含み、
前記複数のバッテリバンクそれぞれは、並列接続された複数のバッテリセルを含み、前記第１位置は、前記複数のバッテリパックそれぞれにおいて同じ位置である、バッテリシステム。

【請求項2】

前記バッテリ管理システムは、
前記第１内部抵抗値に１未満の所定比率を乗じて前記第１内部抵抗値を補正する、請求項１に記載のバッテリシステム。

【請求項3】

前記所定比率は、
各バッテリパックにおける前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値を前記各バッテリパックを構成する前記複数のバッテリバンクの内部抵抗値の中間値で割った結果に基づいて決定される、請求項２に記載のバッテリシステム。

【請求項4】

前記複数のバッテリパックに接続されて、前記複数のバッテリバンクの複数のバッテリバンク電圧を測定する複数のモニタリングＩＣと、
前記複数のバッテリパックそれぞれに対して、前記複数のバッテリバンク電圧および前記各バッテリバンクに流れる電流に基づいて前記各バッテリバンクの前記複数のバッテリバンクの複数の内部抵抗値を算出し、前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値を所定比率に基づいて補正するメイン制御ＩＣとを含む、請求項１に記載のバッテリシステム。

【請求項5】

前記メイン制御ＩＣは、
前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値に前記所定比率を乗じて前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値を補正し、
前記所定比率は、１より小さい、請求項４に記載のバッテリシステム。

【請求項6】

前記所定比率は、
各バッテリパックにおける前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値を前記各バッテリパックを構成する複数のバッテリバンクの内部抵抗値の中間値で割った結果に基づいて決定される、請求項５に記載のバッテリシステム。

【請求項7】

各バッテリパックにおける前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値が前記各バッテリパックの他の位置のバッテリバンクに比べて機械抵抗の影響をさらに受ける、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリシステム。

【請求項8】

前記第１位置は、
前記複数のバッテリパック全てに対して、前記複数の内部抵抗値を前記複数のバッテリバンク位置別に分類して、前記複数の内部抵抗値のうち正常範囲を外れていると判断される複数の内部抵抗値に対応するバッテリバンクの位置として決定される、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリシステム。

【請求項9】

複数のバッテリパックに対して、各バッテリパックを構成する複数のバッテリバンクの複数の内部抵抗値に対して正規性を検証する正規性検証部と、
前記複数のバッテリパック全てに対して、前記複数の内部抵抗値を前記複数のバッテリバンク位置別に分類して、前記複数の内部抵抗値のうち正常範囲を外れていると判断される複数の内部抵抗値に対応するバッテリバンクの第１位置を決定する管理図分析部と、
前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値および前記各バッテリパックを構成する複数のバッテリバンクの内部抵抗値に基づいて補正の度合いを決定する内部抵抗分析部とを含む、内部抵抗評価装置。

【請求項10】

前記内部抵抗分析部は、
前記複数のバッテリパックそれぞれに対して、前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗を各バッテリパックを構成する複数のバッテリバンクの内部抵抗の中間値で割った第１値を算出し、前記複数のバッテリパック全てに対して、複数の第１値の平均に基づいて前記補正の度合いを決定する、請求項９に記載の内部抵抗評価装置。

【請求項11】

前記内部抵抗分析部は、
前記複数の第１値の平均から１を差し引いた値を前記補正の度合いとして決定する、請求項１０に記載の内部抵抗評価装置。

【請求項12】

前記正規性検証部は、
前記複数のバッテリパック全てに対して、バッテリバンクの位置別に、前記複数の内部抵抗値の正規性を検証する、請求項１０または１１に記載の内部抵抗評価装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願との相互参照
本出願は、２０２２年５月１０日付の韓国特許出願第１０－２０２２－００５７０６９号に基づく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すべての内容は本明細書の一部として含まれる。

【0002】

本開示は、内部抵抗評価装置および内部抵抗評価装置から導出された情報を用いたバッテリシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

バッテリパックを構成する複数のバッテリセルが電気的に、例えば、直列、並列、または直列および並列に接続可能である。この場合、複数のバッテリセル間の複数の接触抵抗および接続抵抗によりバッテリパックに電流が流れる時、複数のバッテリセルそれぞれのセル電圧よりも高い電圧が各バッテリセルのセル電圧として測定される。つまり、各バッテリセルのセル電圧測定において、各バッテリセルの内部抵抗だけでなく、複数のバッテリセルを接続するのに用いられた接続部材の機械抵抗が影響を与える。

【0004】

このように、セル電圧を正確に測定しにくい問題点がある。セル電圧は、バッテリセルの充電状態、過電圧、低電圧などバッテリセルの状態をモニタリングする上で重要なデータである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような従来技術の問題を解決するために、複数のバッテリバンクの内部抵抗値を正確に測定できるように実現された内部抵抗評価装置および内部抵抗評価装置から導出された情報を用いたバッテリシステムを提供しようとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

発明の一特徴によるバッテリシステムは、複数のバッテリバンクをそれぞれが含む複数のバッテリパックと、前記複数のバッテリパックそれぞれにおいて、前記複数のバッテリバンクの複数の内部抵抗（ＤＣＩＲ）値を算出し、前記各バッテリパックにおいて所定の第１位置のバッテリバンクについての第１内部抵抗値に対する補正を行い、前記補正された第１内部抵抗値に基づいて前記第１位置のバッテリバンクの異常の有無を診断する、バッテリ管理システムとを含むことができる。前記複数のバッテリバンクそれぞれは、並列接続された複数のバッテリセルを含み、前記第１位置は、前記複数のバッテリパックそれぞれにおいて同じ位置であってもよい。

【0007】

前記バッテリ管理システムは、前記第１内部抵抗値に１未満の所定比率を乗じて前記第１内部抵抗値を補正することができる。

【0008】

前記所定比率は、各バッテリパックにおいて、前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値を前記各バッテリパックを構成する複数のバッテリバンクの内部抵抗値の中間値で割った結果に基づいて決定される。

【0009】

前記バッテリシステムは、前記複数のバッテリパックに接続されて、前記複数のバッテリバンクの複数のバッテリバンク電圧を測定する複数のモニタリングＩＣと、前記複数のバッテリパックそれぞれに対して、前記複数のバッテリバンク電圧および前記各バッテリバンクに流れる電流に基づいて前記各バッテリバンクの前記複数のバッテリバンクの複数の内部抵抗値を算出し、前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値を所定比率に基づいて補正するメイン制御ＩＣとを含むことができる。

【0010】

前記メイン制御ＩＣは、前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値に前記所定比率を掛けて前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値を補正し、前記所定比率は、１より小さい。

【0011】

前記所定比率は、各バッテリパックにおいて、前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値を前記各バッテリパックを構成する複数のバッテリバンクの内部抵抗値の中間値で割った結果に基づいて決定される。

【0012】

各バッテリパックにおいて、前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値が前記各バッテリパックの他の位置のバッテリバンクに比べて機械抵抗の影響をさらに受けることができる。

【0013】

前記第１位置は、前記複数のバッテリパック全てに対して、前記複数の内部抵抗値を前記複数のバッテリバンク位置別に分類して、前記複数の内部抵抗値のうち正常範囲を外れていると判断される複数の内部抵抗値に対応するバッテリバンクの位置として決定される。

【0014】

発明の他の特徴による内部抵抗評価装置は、複数のバッテリパックに対して、各バッテリパックを構成する複数のバッテリバンクの複数の内部抵抗値に対して正規性を検証する正規性検証部と、前記複数のバッテリパック全てに対して、前記複数の内部抵抗値を前記複数のバッテリバンク位置別に正常範囲を外れていると判断されるバッテリバンクの第１位置を決定する管理図分析部と、前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値および前記各バッテリパックを構成する複数のバッテリバンクの内部抵抗値に基づいて補正の度合いを決定する内部抵抗分析部とを含むことができる。

【0015】

前記内部抵抗分析部は、前記複数のバッテリパックそれぞれに対して、前記第１位置のバッテリバンクの内部抵抗値を各バッテリパックを構成する複数のバッテリバンクの内部抵抗値の中間値で割った第１値を算出し、前記複数のバッテリパック全てに対して、複数の第１値の平均に基づいて前記補正の度合いを決定することができる。

【0016】

前記内部抵抗分析部は、前記複数の第１値の平均から１を差し引いた値を前記補正して決定することができる。

【0017】

前記正規性検証部は、前記複数のバッテリパック全てに対して、バッテリバンクの位置別に、前記複数の内部抵抗値の正規性を検証することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明は、複数のバッテリバンクの内部抵抗値を正確に測定できるように実現された内部抵抗評価装置および内部抵抗評価装置から導出された情報を用いたバッテリシステムを提供する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施例による内部抵抗評価装置を示す図である。

【図2】複数のバッテリパックの複数のバッテリバンクの内部抵抗の抵抗値分布を示す確率図である。

【図3】一実施例によるバッテリパックを示す回路図である。

【図4】内部抵抗値の平均値についてのＸｂａｒ－Ｓ管理図を示すグラフである。

【図5】２０７個のバッテリパックの複数のバッテリバンクについての標準偏差と標準偏差を中間値で割った結果（標準偏差／中間値）である。

【図6】内部抵抗値が高い第８位置のバッテリバンクの内部抵抗値を補正した時、２０７個のバッテリパックの複数のバッテリバンクについての標準偏差と標準偏差を中間値で割った結果である。

【図7】図５に示された標準偏差／中間値の結果に基づく工程能力分析結果である。

【図8】図６に示された標準偏差／中間値の結果に基づく工程能力分析結果である。

【図9】一実施例によるバッテリシステムを示す図である。

【図10】一実施例によるバッテリパックを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明は、複数のバッテリセルが電気的に接続された複数のバッテリパックを含むバッテリシステムに関する。各バッテリパックは、直列接続された複数のバッテリセルを含むか、並列接続された少なくとも２つのバッテリセルで構成された複数のバッテリバンクを含むことができる。

【0021】

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例を詳細に説明し、同一または類似の構成要素には同一、類似の図面符号を付し、これに関する重複した説明は省略する。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考慮されて付与または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ものではない。また、本明細書に開示された実施例を説明するにあたり、かかる公知の技術に関する具体的な説明が本明細書に開示された実施例の要旨をあいまいにしうると判断された場合、その詳細な説明を省略する。さらに、添付した図面は本明細書に開示された実施例を容易に理解できるようにするためのものに過ぎず、添付した図面によって本明細書に開示された技術的思想が制限されず、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むことが理解されなければならない。

【0022】

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のに使われるが、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１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使われる。

【0023】

本出願において、「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って、１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の可能性を予め排除しないことが理解されなければならない。

【0024】

一実施例による構成のうち特定の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インストールされる。制御構成はインストールされたプログラムにより入力データおよび格納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、プログラムを格納する不揮発性メモリおよびデータを格納するメモリを含むことができる。

【0025】

同一の構造を有する複数のバッテリパックにおいて、特定のバッテリセルや特定のバッテリバンクは、他のバッテリセルや他のバッテリバンクに比べてその内部抵抗が高い。各バッテリパックにおいて各バッテリセルまたはバンクの位置によって、各バッテリセルまたはバンクに接続されたバスバー、配線などのような接続部材の種類、個数、形状などが異なる。接続部材による接触抵抗、接続抵抗などが発生することがあり、以下、これを機械抵抗という。複数のバッテリバンクの複数の内部抵抗のうち機械抵抗の影響を相対的に多く受けた内部抵抗は、相対的に少なく受けた内部抵抗と比較してその抵抗値が大きい。

【0026】

一実施例による正規性検証方法は、複数のバッテリパックにおいて、位置別に複数のバッテリセルまたは複数のバッテリバンクの内部抵抗の分布を導出する段階と、導出された全ての位置についての内部抵抗の分布を比較する段階と、比較結果に基づいて、全ての位置のうち内部抵抗分布が他の内部抵抗分布に基づいて定義される正常範囲を外れた位置を決定する段階とを含むことができる。

【0027】

一実施例によるバッテリシステムは、正規性検証方法によって取得された位置に対応するバッテリセルまたはバッテリバンクについての内部抵抗を決定するとき、バッテリセル電圧および電流またはバッテリバンク電圧および電流を用いて算出した内部抵抗を補償することができる。

【0028】

以下、説明では、バッテリパックが直列接続された複数のバッテリバンクを含む構造において、複数のバッテリバンクの内部抵抗値を分析して、機械抵抗の影響を低減できる内部抵抗値の補正方法およびこれを適用したバッテリシステムを提供しようとする。

【0029】

図１は、一実施例による内部抵抗評価装置を示す図である。

【0030】

図１に示されているように、内部抵抗評価装置５００は、正規性検証部５１０と、管理図分析部５２０と、内部抵抗分析部５３０とを含む。

【0031】

図２は、複数のバッテリパックの複数のバッテリバンクの内部抵抗の抵抗値分布を示す確率図である。

【0032】

図３は、一実施例によるバッテリパックを示す回路図である。

【0033】

図３に示されているように、バッテリパック１は、直列接続された１４個のバッテリバンク１＿１～１＿１４を含むことができる。１４個のバッテリバンク１＿１～１＿１４それぞれは、並列接続された２つのバッテリセルＣＥＬＬ１、ＣＥＬＬ２を含む。バッテリパック１の正極端ＢＰ＋と負極端ＢＰ－との間に１４個のバッテリバンク１＿１～１＿１４が直列接続されている。図２には、バッテリパック１が１４個のバッテリバンクを含み、各バッテリバンクが２つのバッテリセルを含むことが示されているが、バッテリパックを構成するバッテリバンクの個数は１４個とは異なっていてもよく、各バッテリバンクは並列接続された３つ以上のバッテリセルを含むことができる。

【0034】

図２の確率図では、計２０７個のバッテリパックのそれぞれの１４個のバッテリバンクの内部抵抗値ＤＣＩＲ１－ＤＣＩＲ１４に対するデータ（以下、入力データ）が用いられた。入力データは、直接測定されてもよく、各バッテリバンクの電圧変化量を各バッテリバンクに流れる電流で割って算出されてもよい。１４個のバッテリバンクそれぞれは、対応する位置によって区別される。バッテリパック内において正極端と負極端との間に直列接続された複数のバッテリバンクそれぞれの位置は、その相対的な位置を意味する。例えば、バッテリパック１において正極端ＢＰ＋から負極端ＢＰ－に向かう方向に沿って第１～第１４位置が定義され、逆に、負極端ＢＰ－から正極端ＢＰ＋に向かう方向に沿って第１～第１４位置が定義されてもよい。

【0035】

図２の横軸は、内部抵抗値であり、縦軸は、２０７個のバッテリパックにおいて同じ位置のバッテリバンクの内部抵抗値を有するバッテリバンクの個数に基づく確率である。例えば、第１位置のバッテリバンク（例えば、１＿１）のＤＣＩＲ１が所定の特定値ＲＡ［Ω］の時、確率がＰＡ％であれば、計２０７個のバッテリパックの第１位置のバッテリバンク（図１の１＿１）のうち内部抵抗値がＲＡ［Ω］のバッテリバンクの個数は２０７＊ＰＡ／１００であってもよい。

【0036】

図２に示されているように、計２０７個のバッテリパックのそれぞれの１４個のバッテリバンクのうち１３個のバッテリバンクの内部抵抗値ＤＣＩＲ１～ＤＣＩＲ７、ＤＣＩＲ９～ＤＣＩＲ１４は、領域１内に分布している。ただし、バッテリバンク８の内部抵抗値ＤＣＩＲ８は、領域１と区別された領域２に分布している。

【0037】

正規性検証部５１０は、入力データの正規性を検証することができる。具体的には、正規性検証部５１０は、内部抵抗値ＤＣＩＲ１－ＤＣＩＲ１４に対するＰ値を算出し、各算出されたＰ値が所定の基準値以下であるかを判断した結果に基づいて正規性を検証することができる。一実施例による図３に示された２０７個のバッテリパックにおいて１４個のバッテリバンクの内部抵抗値ＤＣＩＲ１－ＤＣＩＲ１４に対するすべてのＰ値が０．０５以下である。したがって、２０７個のバッテリパックにおいて１４個のバッテリバンクの内部抵抗値は正規であることが分かる。正規性の検証が完了すれば、２０７個のバッテリパックにおいて１４個のバッテリバンクの内部抵抗値に対する管理図が分析されうる。正規性検証部５１０は、入力データに対する正規性検証を完了すれば、これを管理図分析部５２０に伝達することができる。

【0038】

管理図分析部５２０は、表１に示しているように、複数のバッテリパックに対して複数のバッテリバンクの内部抵抗値についての統計値を算出することができる。統計値は、平均値（Ａｖｇ）、中間値（ｍｅｄ）、最小値（ｍｉｎ）、最大値（ｍａｘ）、標準偏差（ｓｔｄ）、および標準偏差／中間値（ｓｔｄ／ｍｅｄ）を含む。

【0039】

【表1】

【0040】

管理図分析部５２０は、表１に示しているように、内部抵抗の抵抗値ＤＣＩＲ１－ＤＣＩＲ１４のうち、ＤＣＩＲ８の抵抗値が他のＤＣＩＲの抵抗値より高いことを導出することができる。例えば、２０７個のバッテリパックにおいて、第８位置のバッテリバンク（例えば、図３の１＿８）の内部抵抗値ＤＣＩＲ８の平均値（Ａｖｇ）、中間値（ｍｅｄ）、最小値（ｍｉｎ）、および最大値（ｍａｘ）は、他の位置のバッテリバンク（例えば、図２の１＿１～１＿７、１＿９～１＿１４）の内部抵抗値ＤＣＩＲ１－７およびＤＣＩＲ９－１４の平均値（Ａｖｇ）、中間値（ｍｅｄ）、最小値（ｍｉｎ）、および最大値（ｍａｘ）より高い。管理図分析部５２０は、第８位置のバッテリバンクが他のバッテリバンクに比べて統計値が高いということを内部抵抗分析部５３０に伝達することができる。

【0041】

図４は、内部抵抗値の平均値についてのＸｂａｒ－Ｓ管理図を示すグラフである。

【0042】

図４には、２０７個のバッテリパックに対して１４個のバッテリバンクの内部抵抗値についての平均が示されている。図４で、ｘ軸は、１４個のバッテリバンクそれぞれのバッテリバンクの位置を示すもので、ｘ軸の値は、第１位置から第１４位置までであり、ｙ軸は、１４個のバッテリバンクそれぞれの内部抵抗値ＤＣＩＲ１－１４についての平均を示すもので、ｙ軸の値は、内部抵抗の抵抗値である。管理図分析部５２０は、図４に示されているように、他のＤＣＩＲに比べてＤＣＩＲ８の平均が高く、管理図の上限（ＵＣＬ）を外れていることを導出することができる。

【0043】

内部抵抗分析部５３０は、表２のように、２０７個のバッテリパックにおける全てのバッテリバンクの内部抵抗値についての平均値（Ａｖｇ）、中間値（ｍｅｄ）、最小値（ｍｉｎ）、最大値（ｍａｘ）、標準偏差（ｓｔｄ）、および標準偏差／中間値（ｓｔｄ／ｍｅｄ）を算出することができる。

【0044】

【表2】

【0045】

内部抵抗分析部５３０は、表３のように、２０７個のバッテリパックそれぞれにおける１４個のバッテリバンクの内部抵抗値ついての平均値（Ａｖｇ）、中間値（ｍｅｄ）、最小値（ｍｉｎ）、および最大値（ｍａｘ）それぞれに対する平均値（Ａｖｇ）、中間値（ｍｅｄ）、最小値（ｍｉｎ）、および最大値（ｍａｘ）、標準偏差（ｓｔｄ）、および標準偏差／中間値（ｓｔｄ／ｍｅｄ）を算出することができる。

【0046】

【表3】

【0047】

内部抵抗分析部５３０は、１つのバッテリパックを構成する１４個のバッテリバンクの内部抵抗値についての平均値（以下、パック単位バンクの内部抵抗の平均値）を算出する動作を２０７個のバッテリパックに対してすべて行うことができる。すると、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の平均値が算出されるが、前記表３中、縦軸の「Ａｖｇ」によって定義される行は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の平均値についての統計値である。つまり、「３．８５６」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の平均値の平均値（Ａｖｇ）であり、「３．８４２」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の平均値の中間値（ｍｅｄ）であり、「３．７９８」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の平均値の最小値（ｍｉｎ）であり、「４．０７８」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の平均値の最大値（ｍａｘ）であり、「０．０６６」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の平均値の標準偏差（ｓｔｄ）であり、「０．０１７」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の平均値の標準偏差（ｓｔｄ）を中間値（ｍｅｄ）で割った値（ｓｔｄ／ｍｅｄ）である。

【0048】

内部抵抗分析部５３０は、１つのバッテリパックを構成する１４個のバッテリバンクの内部抵抗値についての中間値（以下、パック単位バンクの内部抵抗の中間値）を算出する動作を２０７個のバッテリパックに対してすべて行うことができる。すると、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の中間値が算出されるが、前記表３中、縦軸の「ｍｅｄ」によって定義される行は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の中間値についての統計値である。つまり、「３．８５９」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の中間値の平均値（Ａｖｇ）であり、「３．８４０」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の中間値の中間値（ｍｅｄ）であり、「３．８０５」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の平均値の最小値（ｍｉｎ）であり、「４．０８１」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の中間値の最大値（ｍａｘ）であり、「０．０６６」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の中間値の標準偏差（ｓｔｄ）であり、「０．０１７」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の中間値の標準偏差（ｓｔｄ）を中間値（ｍｅｄ）で割った値（ｓｔｄ／ｍｅｄ）である。

【0049】

内部抵抗分析部５３０は、１つのバッテリパックを構成する１４個のバッテリバンクの内部抵抗値についての最小値（以下、パック単位バンクの内部抵抗の最小値）を算出する動作を２０７個のバッテリパックに対してすべて行うことができる。すると、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最小値が算出されるが、前記表３中、縦軸の「ｍｉｎ」によって定義される行は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最小値についての統計値である。つまり、「３．５９０」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の中間値の平均値（Ａｖｇ）であり、「３．５８０」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最小値の中間値（ｍｅｄ）であり、「３．５４０」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の平均値の最小値（ｍｉｎ）であり、「３．７９３」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最小値の最大値（ｍａｘ）であり、「０．０４２」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最小値の標準偏差（ｓｔｄ）であり、「０．０１１」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最小値の標準偏差（ｓｔｄ）を中間値（ｍｅｄ）で割った値（ｓｔｄ／ｍｅｄ）である。

【0050】

内部抵抗分析部５３０は、１つのバッテリパックを構成する１４個のバッテリバンクの内部抵抗値についての最大値（以下、パック単位バンクの内部抵抗の最大値）を算出する動作を２０７個のバッテリパックに対してすべて行うことができる。すると、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最大値が算出されるが、前記表３中、縦軸の「ｍａｘ」によって定義される行は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最大値についての統計値である。つまり、「４．１２２」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最大値の平均値（Ａｖｇ）であり、「４．１１５」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最大値の中間値（ｍｅｄ）であり、「４．０２３」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の平均値の最小値（ｍｉｎ）であり、「４．３３４」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最大値の最大値（ｍａｘ）であり、「０．０８９」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最大値の標準偏差（ｓｔｄ）であり、「０．０２４」は、２０７個のパック単位バンクの内部抵抗の最大値の標準偏差（ｓｔｄ）を中間値（ｍｅｄ）で割った値（ｓｔｄ／ｍｅｄ）である。

【0051】

内部抵抗分析部５３０は、１つのバッテリパックの第８位置のバッテリバンクの内部抵抗値を当該バッテリパックを構成する１４個のバッテリバンクの内部抵抗値の中間値で割ってパック単位バンクの内部抵抗の中間値に対する第８位置のバッテリバンクの内部抵抗値の比率（以下、抵抗比値）を算出する動作を２０７個のバッテリパックに対してすべて行うことができる。すると、２０７個の抵抗比値が算出されるが、表４は、２０７個の抵抗比値についての平均値、中間値、最小値、最大値、標準偏差、標準偏差／中間値を示す表である。

【0052】

【表4】

【0053】

表４に示されているように、２０７個のバッテリパックにおいて第８位置のバッテリバンクの抵抗比値の平均値は１．０６２で、中間値に比べて６．２％高く測定された。表３中、パック単位バンクの内部抵抗平均の標準偏差／中間値（ｓｔｄ／ｍｅｄ）が１．７％であるので、２０７個のバッテリパックにおいてバッテリバンクの標準ばらつきの平均が１．７％であると解析できる。したがって、第８位置のバッテリバンクの内部抵抗値が他の位置のバッテリバンクの内部抵抗値に比べて高くなることが分かる。これは第８位置のバッテリバンクの内部抵抗が他の位置のバッテリバンクに比べて機械抵抗による影響がより大きいと解析できる。この場合、内部抵抗分析部５３０は、第８位置のバッテリバンクの内部抵抗値についての補正の度合いを６．２％に決定することができる。すると、第８位置のバッテリバンクの内部抵抗値を補正するために９３．８％（１００％－６．２％）が内部抵抗値に乗じられる。

【0054】

図５は、２０７個のバッテリパックの複数のバッテリバンクについての標準偏差と標準偏差を中間値で割った結果（標準偏差／中間値）である。

【0055】

図６は、内部抵抗値が高い第８位置のバッテリバンクの内部抵抗値を補正した時、２０７個のバッテリパックの複数のバッテリバンクについての標準偏差と標準偏差を中間値で割った結果である。

【0056】

図５および図６の比較により分かるように、２０７個のバッテリパックにおける複数のバッテリバンクについての標準偏差とばらつきの平均が既存に比べて６５％だけ減少することが分かる。

【0057】

図７は、図５に示された標準偏差／中間値の結果に基づく工程能力分析結果である。

【0058】

図８は、図６に示された標準偏差／中間値の結果に基づく工程能力分析結果である。

【0059】

図７には、２０７個のバッテリバンクについての標準偏差／中間値がほとんど規格上限の０．０１より高いことが示される。

【0060】

これとは異なり、図８には、２０７個のバッテリバンクについての標準偏差／中間値がほとんど規格上限の０．０１より低いことが示される。

【0061】

これとともに、図７および図８に示された工程能力分析結果から分かるように、工程能力も向上したと考えられる。

【0062】

このように、他のバッテリバンクより高い内部抵抗値を有するバッテリバンクを導出し、当該バッテリバンクの内部抵抗値を補正することによって、より正確な内部抵抗値を決定することができる。以下、これを用いたバッテリシステムに関して説明する。実施例によるバッテリシステムは、内部抵抗値が高い特定のバッテリバンクに関する情報を用いて特定位置のバッテリバンクの内部抵抗を決定するにあたり、算出された内部抵抗値から機械抵抗による影響を除去することができる。

【0063】

図９は、一実施例によるバッテリシステムを示す図である。

【0064】

図９では、バッテリシステム２は、複数のバッテリパック（１０＿１～１０＿ｎ、ｎは２以上の自然数）と、バッテリ管理システム２０とを含む。バッテリ管理システム２０は、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎの各バッテリパックに接続されている複数のモニタリングＩＣ３０＿１～３０＿ｎと、メイン制御ＩＣ４０とを含むことができる。バッテリシステム２は、出力端Ｐ＋とバッテリパック１０＿１の正極との間に接続されている第１メインリレー５１と、出力端Ｐ－とバッテリパック１０＿ｎの負極との間に接続されている第２メインリレー５２とをさらに含むことができる。

【0065】

第１メインリレー５１および第２メインリレー５２は、バッテリ管理システム２０の制御によってスイッチングすることができる。例えば、メイン制御ＩＣ４０は、第１および第２メインリレー５１、５２のスイッチング動作を制御するスイッチング信号ＳＣ１、ＳＣ２を生成して第１および第２メインリレー５１、５２に供給することができる。図１には、２つのメインリレーが示されているが、発明がこれに限定されるものではない。例えば、バッテリシステム１は、２つのメインリレーのうちの１つにプリチャージリレーおよびプリチャージ抵抗が並列接続可能である。あるいは、バッテリシステム１は、２つのメインリレーのうちの１のみを含むことができる。

【0066】

２つの出力端Ｐ＋および出力端Ｐ－の間には外部装置２が接続可能である。外部装置２は、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎの放電によって複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎから供給される電力を外部負荷（例えば、電気車に駆動力を提供するモータ）に提供したり、外部商用電源から複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎを充電するための電力を供給する充電器であってもよい。

【0067】

図１０は、一実施例によるバッテリパックを示す図である。

【0068】

図１０には、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎのうちの１つであるバッテリパック１０＿ｉが示されている。ｉは、１からｎまでの自然数のうちの１つであってもよい。

【0069】

複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎそれぞれは、直列接続された複数のバッテリバンク（１００＿１～１００＿ｍ、ｍは２以上の自然数）を含む。複数のバッテリバンク１００＿１～１００＿ｍそれぞれは、並列接続された２つのバッテリセル（例えば、１０１、１０２）を含む。図１には、複数のバッテリバンク１００＿１～１００＿ｍそれぞれを構成するバッテリセルの個数が２つであることが示されているが、発明がこれに限定されない。複数のバッテリバンク１００＿１～１００＿ｍそれぞれは、並列接続された３つ以上のバッテリセルを含むことができる。複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎのうち残りのバッテリパックも、図２に示されたバッテリパック１０＿ｉと同一に実現できる。

【0070】

バッテリ管理システム２０は、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎに接続されて、所定のモニタリング周期ごとに複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎそれぞれに対する複数のバッテリバンクそれぞれの電圧であるバンク電圧を測定することができる。

【0071】

複数のモニタリングＩＣ３０＿１～３０＿ｎそれぞれは、対応するバッテリパックの複数のバッテリバンクの各バッテリバンクの両端に接続されており、各バッテリバンクのバンク電圧を測定することができる。複数のモニタリングＩＣ３０＿１～３０＿ｎそれぞれは、測定した複数のバンク電圧をメイン制御ＩＣ４０に伝送することができる。例えば、図２に示されているように、モニタリングＩＣ３０＿ｉは、バッテリパック１０＿ｉの複数のバッテリバンク１００＿１～１００＿ｍそれぞれの両端に接続されている。複数のモニタリングＩＣ３０＿１～３０＿ｎそれぞれは、対応するバッテリパックの複数のバッテリバンクそれぞれの正極と負極それぞれの電圧を受信し、正極電圧および負極電圧の間の差に基づいて各バッテリバンクのバンク電圧を測定することができる。例えば、モニタリングＩＣ３０＿ｉは、複数のバッテリバンク１００＿１～１００＿ｍの複数のバンク電圧ＢＶ１～ＢＶｍをメイン制御ＩＣ４０に伝送することができる。

【0072】

バッテリ管理システム２０は、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎの電流（以下、バッテリパック電流）および温度（以下、バッテリパック温度）に関する情報を取得することができる。

【0073】

電流センサ６０は、バッテリパック電流ＩＢを測定し、測定したバッテリパック電流に関する情報ＩＳをメイン制御ＩＣ４０に伝送することができる。メイン制御ＩＣ４０は、各バンクを含んでいるバッテリパックの温度に基づいて各バンクの温度を決定することができる。

【0074】

複数の温度センサ７０＿１～７０＿ｎそれぞれは、各温度センサが位置するバッテリパックの温度を測定し、各バッテリパックの温度に関する情報ＴＳ１～ＴＳｎをメイン制御ＩＣ４０に伝送することができる。

【0075】

バッテリ管理システム２０は、複数のバンク電圧に基づいて複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎそれぞれの複数のバッテリバンクに対するセルバランシングを制御および実行することができる。バッテリ管理システム２０は、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎの複数のバンク電圧、測定された複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎそれぞれに関する情報（バッテリパック電流、バッテリパック温度など）に基づいて複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎそれぞれに対するＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）、ＳＯＰ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ）などを推定することができる。

【0076】

バッテリ管理システム２０は、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎそれぞれに対して、各バッテリパックの複数のバッテリバンクの内部抵抗ＤＣＩＲ値を算出し、特定のバッテリバンクの内部抵抗値については補正を行うことができる。

【0077】

例えば、メイン制御ＩＣ４０は、図２に示された複数のバッテリバンク１００＿１～１００＿ｍそれぞれのバンク電圧の電圧変化および各バンクに流れる電流を用いて各バンクの内部抵抗値を算出することができる。一実施例において、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎが直列接続されているので、各バンクに流れる電流は、バッテリパック電流ＩＢと同一であってもよい。各バンク電圧の電圧変化は、バッテリパック１０＿ｉに対する充電または放電による電圧変化であってもよい。メイン制御ＩＣ４０は、充電の開始時点から所定期間経過後のバッテリバンク電圧（以下、充電後のバッテリバンク電圧）を測定し、充電前のバッテリバンク電圧と充電後のバッテリバンク電圧との間の電圧差を充電期間のバッテリバンク電流で割った結果に基づいて内部抵抗値を算出することができる。あるいは、メイン制御ＩＣ４０は、放電が終了した後、所定期間経過後のバッテリバンク電圧（以下、放電後のバッテリバンク電圧）を測定し、放電中のバッテリバンク電圧の最低電圧と放電後のバッテリバンク電圧との間の電圧差を放電期間のバッテリバンク電流で割った結果に基づいて内部抵抗値を算出することができる。この時、充電および放電は、一定の充電電流および放電電流によって行われる。また、メイン制御ＩＣ４０は、各バッテリバンクの内部抵抗値を決定するにあたり、各バンクの温度または充放電時のＣ－ｒａｔｅによる影響を考慮することができる。

【0078】

複数のバッテリバンク１００＿１～１００＿ｍそれぞれの内部抵抗を算出する方法は、先に説明したものに限定されず、公知のバッテリセルの内部抵抗を算出する方式から導出できる。例えば、メイン制御ＩＣ４０は、複数のバッテリバンク１００＿１～１００＿ｍそれぞれを構成する各バッテリセル（例えば、１０１、１０２）の内部抵抗値を公知の方式で算出した後、算出された２つの内部抵抗に対する並列抵抗を算出して各バッテリバンクの内部抵抗を算出することができる。

【0079】

メイン制御ＩＣ４０は、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎに対して特定位置のバッテリバンクの内部抵抗値を補正する。特定位置のバッテリバンク（以下、高抵抗バッテリバンク）は、先に説明した方式により、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎにおいて内部抵抗値が機械抵抗の影響で他のバッテリバンクの内部抵抗値より高くなるバッテリバンクを意味する。複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎそれぞれにおいて高抵抗バッテリバンクの個数は１つ以上であってもよい。「高抵抗バッテリバンク」は、実際に当該バッテリバンクの内部抵抗が高いことを意味するのではなく、当該バッテリバンクの内部抵抗値が機械抵抗の影響によって実際の内部抵抗値より高く測定されることを意味することができる。

【0080】

メイン制御ＩＣ４０は、複数のバッテリバンク１００＿１～１００＿ｍに対する複数の内部抵抗値を算出し、高抵抗バッテリバンクの内部抵抗値については補正を行うことができる。メイン制御ＩＣ４０は、高抵抗バッテリバンクの内部抵抗値を補正するために必要なデータを格納し、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎに対して高抵抗バッテリバンクの内部抵抗値を算出し、算出した内部抵抗値に対する補正を行うことができる。高抵抗バッテリバンクの内部抵抗値を補正するために必要なデータは、算出した内部抵抗値を受信して内部抵抗値を補正する補正関数および補正関数を構成するパラメータに関するデータを含むことができる。パラメータは、高抵抗バッテリバンクの（内部抵抗値／中間値）に基づいて決定される。

【0081】

例えば、先に説明した２０７個のバッテリパックにおいて第８位置のバッテリバンクの抵抗比値の平均値は１．０６２で、中間値に比べて６．２％高く測定された。この場合、補正関数は、算出された内部抵抗値に所定の補正比率を乗ずるものであり、補正関数のパラメータの補正比率は、１００％から６．２％を差し引いた値（９３．８％）に決定される。メイン制御ＩＣ４０は、高抵抗バッテリバンクの内部抵抗値を算出し、算出された内部抵抗値に９３．８％を乗じて内部抵抗値を補償することができる。

【0082】

メイン制御ＩＣ４０は、複数のバッテリパック１０＿１～１０＿ｎそれぞれの複数のバッテリバンクについての内部抵抗値に基づいてバッテリバンクの異常の有無を診断することができる。例えば、メイン制御ＩＣ４０は、複数のバッテリバンクについての内部抵抗値のうち所定の閾値より高い抵抗値を有するバッテリバンクは異常があると診断することができる。

【0083】

以上、本発明の実施例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ものではなく、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。

【符号の説明】

【0084】

１ バッテリパック
１＿１～１＿１４ バッテリバンク
２ バッテリシステム
８ バッテリバンク
１０＿１～１０＿ｎ バッテリパック
２０ バッテリ管理システム
５１ 第１メインリレー
５２ 第２メインリレー
６０ 電流センサ
７０＿１～７０＿ｎ 温度センサ
１００＿１～１００＿ｍ バッテリバンク
５００ 内部抵抗評価装置
５１０ 正規性検証部
５２０ 管理図分析部
５３０ 内部抵抗分析部
Ａｖｇ 平均値
ＢＰ 正極端
ＢＰ－ 負極端
ＢＶ１～ＢＶｍ バンク電圧
ＣＥＬＬ１、ＣＥＬＬ２ バッテリセル
ＤＣＩＲ１～ＤＣＩＲ１４ 内部抵抗
ＩＢ バッテリパック電流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】