特許 7697191 バッテリー制御装置及びバッテリー制御方法

(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】2025-06-16

(45)【発行日】2025-06-24

(54)【発明の名称】バッテリー制御装置及びバッテリー制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/10 20060101AFI20250617BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20250617BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20250617BHJP

【ＦＩ】

H02J7/10 B

H01M10/44 P

H02J7/00 Y

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2024533135

(86)(22)【出願日】2023-04-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-11-15

(86)【国際出願番号】 KR2023005332

(87)【国際公開番号】W WO2023204612

(87)【国際公開日】2023-10-26

【審査請求日】2024-06-03

(31)【優先権主張番号】10-2022-0049483

(32)【優先日】2022-04-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2023-0050321

(32)【優先日】2023-04-17

(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、ドン－イン

【審査官】滝谷 亮一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０２８１０９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０２０－５１５２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０４３５６３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／１０

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の充電率と、前記第１の充電率を用いた定電流充電手順に続く他の定電流充電手順に用いられる第２の充電率と、前記第１の充電率を用いた定電流充電手順におけるバッテリーのリチウム析出に応じて予め設定された第１の基準ＳＯＣと、を含む多段充電プロトコルデータを記憶するメモリと、
前記バッテリーのＳＯＣを識別するプロセッサと、
を含み、
前記プロセッサは、
前記第１の充電率を用いた定電流充電手順の実行中に、前記バッテリーのＳＯＣが前記第１の基準ＳＯＣに到達した場合、一時的な放電手順を実行し、
前記一時的な放電手順の放電情報に基づいて、前記第２の充電率とは異なる調整された第２の充電率を決定し、
前記一時的な放電手順の終了後、前記調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行する、バッテリー制御装置。

【請求項2】

バッテリーの電圧または電流を測定し、前記測定された電圧または電流を示す測定値を出力するように構成された測定部を備え、
前記プロセッサは、前記測定部から受信した前記測定値に基づいて前記バッテリーのＳＯＣを識別する、請求項１に記載のバッテリー制御装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、
前記放電情報に含まれる前記一時的な放電手順が実行される間の前記バッテリーのＳＯＣ変化量に基づいて、前記調整された第２の充電率を決定する、請求項１に記載のバッテリー制御装置。

【請求項4】

前記プロセッサは、
前記一時的な放電手順による前記バッテリーのＳＯＣ変化量を補償するように、前記第２の充電率よりも大きくなるように前記調整された第２の充電率を決定する、請求項２に記載のバッテリー制御装置。

【請求項5】

前記メモリは、
前記第２の充電率を用いた定電流充電手順における前記バッテリーのリチウム析出に応じて予め設定された第２の基準ＳＯＣをさらに記憶する、請求項４に記載のバッテリー制御装置。

【請求項6】

前記プロセッサは、
前記第１の基準ＳＯＣ、前記第２の基準ＳＯＣ及び前記第２の充電率にさらに基づいて、前記調整された第２の充電率を決定する、請求項５に記載のバッテリー制御装置。

【請求項7】

前記プロセッサは、
前記第１の充電率を用いた定電流充電手順の実行中に、前記バッテリーのＳＯＣが前記第１の基準ＳＯＣに到達した時点から直ちに前記第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行する場合に、前記バッテリーのＳＯＣが前記第１の基準ＳＯＣから前記第２の基準ＳＯＣに到達するのに要すると予測される基準時間を演算する、請求項６に記載のバッテリー制御装置。

【請求項8】

前記プロセッサは、
（ｉ）前記放電情報に含まれる前記一時的な放電手順の時間長と、（ｉｉ）前記一時的な放電手順の終了時点から直ちに前記調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順によって前記バッテリーのＳＯＣが前記第２の基準ＳＯＣに到達するのに要する時間との合計を、前記基準時間と同じにするように、前記調整された第２の充電率を決定する、請求項７に記載のバッテリー制御装置。

【請求項9】

前記プロセッサは、
前記バッテリーの使用程度に対して連続的または離散的な負の相関を有するように、前記一時的な放電手順の時間長を決定する、請求項８に記載のバッテリー制御装置。

【請求項10】

前記プロセッサは、
前記第１の基準ＳＯＣと前記第２の基準ＳＯＣとの差と、前記一時的な放電手順によるＳＯＣ変化量との合計に比例し、前記基準時間と、前記放電情報に含まれる前記一時的な放電手順の時間長との差に反比例するように、前記調整された第２の充電率を決定する、請求項７に記載のバッテリー制御装置。

【請求項11】

前記プロセッサは、
前記バッテリーを、前記第１の充電率以下の定電流で放電するように、前記一時的な放電手順を実行する、請求項１に記載のバッテリー制御装置。

【請求項12】

前記プロセッサは、
前記バッテリーの使用程度に対して連続的または離散的な負の相関を有するように、前記一時的な放電手順のための定電流の大きさを決定する、請求項１１に記載のバッテリー制御装置。

【請求項13】

前記プロセッサは、
前記バッテリーの使用程度に基づいて、前記一時的な放電手順を実行する必要があるか否かを判定し、
前記一時的な放電手順を実行する必要があると判定された場合、前記バッテリーのＳＯＣが前記第１の基準ＳＯＣに到達すると、前記一時的な放電手順を実行し、
前記一時的な放電手順を実行する必要がないと判定された場合、前記バッテリーのＳＯＣが前記第１の基準ＳＯＣに到達すると、前記一時的な放電手順を実行せずに、前記第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行する、請求項１に記載のバッテリー制御装置。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか一項に記載のバッテリー制御装置を含む、バッテリーパック。

【請求項15】

請求項１から１３のいずれか一項に記載のバッテリー制御装置を含む、電気車両。

【請求項16】

バッテリー制御装置によって実行されるバッテリー制御方法であって、
第１の充電率を用いた定電流充電手順の実行中に、バッテリーのＳＯＣが、前記第１の充電率を用いた定電流充電手順における前記バッテリーのリチウム析出に応じて予め設定された第１の基準ＳＯＣに到達した場合、一時的な放電手順を実行するステップと、
前記一時的な放電手順の放電情報に基づいて、前記第１の充電率を用いた定電流充電手順に続く他の定電流充電手順に用いられるように、予め設定された第２の充電率とは異なる調整された第２の充電率を決定するステップと、
前記一時的な放電手順の終了後、前記調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行するステップと、
を含む、バッテリー制御方法。

【請求項17】

前記バッテリーのＳＯＣは、前記バッテリーの測定された電圧または電流を示す測定値に基づいて識別される、請求項１６に記載のバッテリー制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリー制御装置及び方法に関し、より詳細には、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に合わせて充電電流の大きさが少なくとも１回変化する多段充電手順の実行中に、少なくとも１回の一時的な放電期間を設けることでリチウムの析出を抑制しつつバッテリーを高効率で充電できるように、多段充電プロトコルを用いた充電手順を制御する装置及び方法に関する。

【0002】

本出願は、２０２２年４月２１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００４９４８３号及び第２０２３年４月１７日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２３－００５０３２１号に基づく優先権を主張し、当該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】

近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などの携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気車両、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て、繰り返し充放電が可能な高性能二次電池に対する研究が活発に行われている。

【0004】

現在、商用化されている二次電池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、リチウム二次電池などが挙げられるが、そのうちリチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きないため充放電が自在であり、自己放電率が非常に低くエネルギー密度が高いという長所で脚光を浴びている。

【0005】

このようなバッテリーは、高容量化及び高密度化の面で多くの研究が盛んに行われているが、寿命と安全性を向上させることも重要である。そのためには、電極表面での電解液との分解反応の抑制が必要であり、過充電及び過放電を防止することが求められている。

【0006】

特に、負極の表面にリチウムが析出する現象であるリチウムめっき（Ｌｉ－ｐｌａｔｉｎｇ）を防止する必要がある。負極の表面にリチウムが析出すると、電解液との副反応及び電池の運動力学的バランス（ｋｉｎｅｔｉｃ ｂａｌａｎｃｅ）の変化などをもたらし、バッテリーの劣化につながる。また、負極の表面にリチウムが析出することでバッテリーの内部短絡の発生可能性が高くなり、発火や爆発などの危険を引き起こす。

【0007】

高速充電の場合、低速充電に比べてバッテリーの負極の表面でのリチウムめっきが促進されるため、充電の効率及びバッテリーの耐久性が低下する可能性がある。

【0008】

そのため、バッテリーの充電時における負極の表面へのリチウムの析出を最小限に抑え、高速充電の効率を高める技術の開発が必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上記のような課題を解決するために案出されたものであり、多段充電プロトコルに従ってバッテリーが充電される過程で、互いに隣接する２つの充電ステージの間で一時的な放電手順を行うことにより、リチウムの析出量を減少させるか、または既に析出したリチウムの少なくとも一部を除去することができるバッテリー制御装置及びその方法を提供することを目的とする。

【0010】

また、本発明は、一時的な放電手順に続く定電流充電手順における充電率を調整することにより、一時的な放電手順による充電状態（ＳＯＣ）の低下量を補償するバッテリー制御装置及びその方法を提供することを目的とする。

【0011】

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み合わ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】

【0012】

本発明の一側面によるバッテリー制御装置は、バッテリーの電圧を測定し、前記測定された電圧を示す電圧測定値を出力するように構成された測定部と；第１の充電率と、前記第１の充電率を用いた定電流充電手順に続く他の定電流充電手順に用いられる第２の充電率と、前記第１の充電率に関連する第１の基準ＳＯＣ－前記第１の基準ＳＯＣは、前記第１の充電率を用いた定電流充電手順において前記バッテリーのリチウム析出を防止するために予め設定された値である－と、を含む多段充電プロトコルデータを記憶するメモリと；前記測定部から受信した前記電圧測定値に基づいて前記バッテリーのＳＯＣを識別するプロセッサと；を含む。前記プロセッサは、前記第１の充電率を用いた定電流充電手順の実行中に、前記バッテリーのＳＯＣが前記第１の基準ＳＯＣに到達した場合、一時的な放電手順を実行し、前記一時的な放電手順の放電情報に基づいて、前記第２の充電率とは異なる調整された第２の充電率を決定し、前記一時的な放電手順の終了後、前記調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行するように構成され得る。

【0013】

前記プロセッサは、前記放電情報に含まれる前記一時的な放電手順が実行される間の前記バッテリーのＳＯＣ変化量に基づいて、前記調整された第２の充電率を決定するように構成され得る。

【0014】

前記プロセッサは、前記一時的な放電手順による前記バッテリーのＳＯＣ変化量を補償するために、前記第２の充電率よりも大きくなるように前記調整された第２の充電率を決定するように構成され得る。

【0015】

前記メモリは、前記第２の充電率に関連する第２の基準ＳＯＣ－前記第２の基準ＳＯＣは、前記第２の充電率を用いた定電流充電手順において前記バッテリーのリチウム析出を防止するために予め設定された値である－をさらに記憶し得る。

【0016】

前記プロセッサは、前記第１の基準ＳＯＣ、前記第２の基準ＳＯＣ及び前記第２の充電率にさらに基づいて、前記調整された第２の充電率を決定するように構成され得る。

【0017】

前記プロセッサは、前記第１の充電率を用いた定電流充電手順の実行中に、前記バッテリーのＳＯＣが前記第１の基準ＳＯＣに到達した時点から直ちに前記第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行する場合に、前記バッテリーのＳＯＣが前記第１の基準ＳＯＣから前記第２の基準ＳＯＣに到達するのに要すると予測される基準時間を演算するように構成され得る。

【0018】

前記プロセッサは、（ｉ）前記放電情報に含まれる前記一時的な放電手順の時間長と、（ｉｉ）前記一時的な放電手順の終了時点から直ちに前記調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順によって前記バッテリーのＳＯＣが前記第２の基準ＳＯＣに到達するのに要する時間との合計を、前記基準時間と同じにするために、前記調整された第２の充電率を決定するように構成され得る。

【0019】

前記プロセッサは、前記バッテリーの使用程度に対して連続的または離散的な負の相関を有するように、前記一時的な放電手順の時間長を決定するように構成され得る。

【0020】

前記プロセッサは、前記第１の基準ＳＯＣと前記第２の基準ＳＯＣとの差と、前記一時的な放電手順によるＳＯＣ変化量との合計に比例し、前記基準時間と、前記放電情報に含まれる前記一時的な放電手順の時間長との差に反比例するために、前記調整された第２の充電率を決定するように構成され得る。

【0021】

前記プロセッサは、前記バッテリーを、前記第１の充電率以下の定電流で放電するために、前記一時的な放電手順を実行するように構成され得る。

【0022】

前記プロセッサは、前記バッテリーの使用程度に対して連続的または離散的な負の相関を有するように、前記一時的な放電手順のための定電流の大きさを決定するように構成され得る。

【0023】

前記プロセッサは、前記バッテリーの使用程度に基づいて、前記一時的な放電手順を実行する必要があるか否かを判定し、前記一時的な放電手順を実行する必要があると判定された場合、前記バッテリーのＳＯＣが前記第１の基準ＳＯＣに到達すると、前記一時的な放電手順を実行し、前記一時的な放電手順を実行する必要がないと判定された場合、前記バッテリーのＳＯＣが前記第１の基準ＳＯＣに到達すると、前記一時的な放電手順を実行せずに、前記第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行するように構成され得る。

【0024】

本発明の他の側面によるバッテリーパックは、前記バッテリー制御装置を含み得る。

【0025】

本発明のさらに他の側面による電気車両は、前記バッテリー制御装置を含み得る。

【0026】

本発明の他の側面によるバッテリー制御方法は、バッテリー制御装置によって実行されるバッテリー制御方法であって、第１の充電率を用いた定電流充電手順の実行中に、バッテリーの測定電圧を示す電圧測定値に基づいて識別される前記バッテリーのＳＯＣが、前記第１の充電率に関連する第１の基準ＳＯＣ－前記第１の基準ＳＯＣは、前記第１の充電率を用いた定電流充電手順において前記バッテリーのリチウム析出を防止するために予め設定された値である－に到達した場合、一時的な放電手順を実行するステップと、前記一時的な放電手順の放電情報に基づいて、前記第１の充電率を用いた定電流充電手順に続く他の定電流充電手順に用いられるように、予め設定された第２の充電率とは異なる調整された第２の充電率を決定するステップと、前記一時的な放電手順の終了後、前記調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行するステップと、を含む。

【発明の効果】

【0027】

本発明の実施形態の少なくとも１つによれば、多段充電プロトコルに従ってバッテリーが充電される途中で少なくとも１回の一時的な放電手順を設けることにより、バッテリーの内部に析出したリチウムの少なくとも一部を除去することができ、その結果、充電効率を向上させることができる。このとき、一時的な放電手順は、互いに隣接する２つの充電ステージの間で行うことができる。

【0028】

また、本発明の実施形態の少なくとも１つによれば、一時的な放電手順に続く定電流充電手順における充電率を調整することにより、一時的な放電手順による充電状態（ＳＯＣ）の低下量を補償し、これにより、前記一時的な放電期間による充電所要時間全体の長期化を抑制することができる。

【0029】

また、本発明の実施形態の少なくとも１つによれば、バッテリーの使用程度に応じて、一時的な放電手順における放電電流の大きさ及び一時的な放電手順の時間長の少なくとも一方を調整することにより、バッテリーの長寿命化を図ることができる。

【0030】

本発明の効果は以上で言及した効果に限定されるものではなく、言及されていないまた他の効果は請求範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

【0031】

本明細書に添付される図面は、後述する本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のためのものであるため、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るものではない。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の一実施形態によるバッテリー制御装置を示す図である。

【図2】バッテリーが充電されている間にリチウムが析出する様子を例示的に示す図である。

【図3a】多段充電プロトコルに従ってバッテリーが充電される過程における、ＳＯＣに応じた負極の電圧を示すグラフである。

【図3b】図３ａの第２の区間を拡大した拡大図である。

【図4a】本発明の一実施形態によるプロセッサによってバッテリーが充電される過程における、ＳＯＣに応じた負極の電圧を示すグラフである。

【図4b】本発明の一実施形態によるプロセッサによってバッテリーが充電される過程における、ＳＯＣに応じた負極のｄＶ／ｄＱを示すグラフである。

【図4c】図４ｂの特定領域を拡大した拡大図である。

【図5】本発明の他の実施形態によるバッテリー制御方法を概略的に示すフローチャートである。

【図6】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリー制御方法を概略的に示すフローチャートである。

【図7】本発明のさらに他の実施形態によるバッテリー制御方法を概略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】

【0033】

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るものではなく、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るものである。

【0034】

したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、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されたい。

【0035】

また、本発明を説明するに当たって、本発明と関わる公知の技術についての具体的な説明が本発明の要旨を余計に曖昧にする虞があると認められる場合にはその詳細な説明を省略する。

【0036】

第１、第２などの序数を含む用語は、様々な構成要素のうちのいずれか一つをその他の要素と区別するために使われたものであり、これらの用語によって構成要素が限定されることはない。

【0037】

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」というとき、これは、特に言及しない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。

【0038】

ちなみに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「接続（連結）」されているというとき、これは「直接的に接続（連結）」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで「間接的に接続（連結）」されている場合も含む。

【0039】

以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。

【0040】

図１は、本発明の一実施形態によるバッテリー制御装置を示す。

【0041】

図１を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリー制御装置１００は、測定部１１０、メモリ１２０及びプロセッサ１３０を含み得る。

【0042】

測定部１１０は、バッテリーの電圧及び電流の少なくとも一方を測定し得る。

【0043】

測定部１１０は、バッテリーの充電または放電過程中にバッテリーの両端にかかる電圧を測定するように構成され得る。本明細書において、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１つの独立したセル、または、２つ以上のセルが直列、並列または直並列に接続されたバッテリーモジュールを意味し得る。一例として、リチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池をバッテリーとして見なし得る。以下では、説明の便宜上、バッテリーは１つの独立したセルを意味するものとして説明する。様々な例において、測定部１１０によって測定されるバッテリーの電圧は、バッテリーの開回路電圧（ＯＣＶ：ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）またはバッテリーに負荷が連結されている状態で測定される負荷電圧の少なくとも一方であり得る。

【0044】

測定部１１０は、本発明の出願時点で公知の様々な電圧測定技術を採用することができる。例えば、測定部１１０は、本発明の出願時点で公知の電圧センサーを備え得る。特に、本発明によるバッテリー制御装置１００がバッテリーパックに適用される場合、バッテリーパックに既に設けられた電圧センサーを本発明による測定部１１０として利用することもできる。

【0045】

測定部１１０は、バッテリーの充電や放電の過程中にバッテリーを流れる電流を測定するように構成され得る。この場合、測定部１１０は、電流が流れる際にシャント（ｓｈｕｎｔ）抵抗の両端に印加される電圧を測定し、オームの法則を用いて測定された電圧を電流に変換し得る。あるいは、測定部１１０は、ホールセンサーなどの他の公知の電流センサーを含み得、前記電流センサーを利用して電流を測定することもできる。

【0046】

メモリ１２０は、多段充電プロトコルデータをはじめとして、バッテリーに対する多段充電手順を実施するのに必要なプログラムを記憶するように構成され得る。前述のように、多段充電プロトコルとは、バッテリーの完全放電状態を表すＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）から完全充電状態を表すＳＯＣまでの全ＳＯＣ範囲の少なくとも一部の範囲において、定電流の大きさが少なくとも１回変化する充電手順である。すなわち、多段充電プロトコルは、全ＳＯＣ範囲の少なくとも一部の範囲が２つ以上のサブＳＯＣ範囲に区分されている場合、それぞれのサブＳＯＣ範囲（「ステージ」と呼び得る）での充電に用いられる充電率が予め決められている充電手順を指し得る。ちなみに、完全放電状態を示すＳＯＣは通常０％に設定されるが、バッテリーの長寿命化を目的として０％より大きい値に予め設定され得る。同様に、完全充電状態を示すＳＯＣは通常１００％に設定されるが、バッテリーの長寿命化を目的として１００％より小さい値に予め設定され得る。

【0047】

多段充電プロトコルデータは、第１の充電率と、第１の充電率を用いた定電流充電手順に続く他の定電流充電手順で使用される第２の充電率と、第１の充電率に関連する第１の基準ＳＯＣと、を含む。第１の基準ＳＯＣは、第１の充電率を用いた定電流充電手順においてバッテリーのリチウム析出を防止するために予め設定された値である。

【0048】

メモリ１２０は、少なくとも１つの基準ＳＯＣを記憶し得る。ここで、基準ＳＯＣとは、バッテリーを所定の充電率（ｃｕｒｒｅｎｔ ｒａｔｅまたはＣ－ｒａｔｅ）で充電する場合にバッテリーの負極上にリチウムが析出すると予測されるＳＯＣであり得る。例えば、多段充電手順が、異なる充電率を有する３つの定電流充電手順の逐次的な流れである場合、基準ＳＯＣは２つである。すなわち、メモリ１２０に既に記憶される基準ＳＯＣの数は、多段充電手順に含まれる定電流充電手順の数よりも１つ少なくてもよい。

【0049】

メモリ１２０は、充電率に基づいてバッテリーの負極上にリチウムが析出されるバッテリーのＳＯＣに関する情報を記憶し得る。バッテリーを定電流で充電する際、バッテリーの負極上にリチウムの析出が発生するＳＯＣは、定電流の大きさ、すなわち、充電率に応じて変化し得る。例えば、定電流充電に用いられる充電率が高いほど、リチウム析出が発生するＳＯＣは小さくなり得る。このように、事前に制御対象となるバッテリーと同じ特性を有するように設計されたバッテリーについて、充電過程を経て、充電率及びその充電率に応じてリチウムが析出するＳＯＣに関する情報を、予め実験的に取得し得る。例えば、負極、正極及び基準電極を含む３電極型のリチウム二次電池において、負極のみの電位を分離して充電率を変化させながらリチウムの析出の有無を実験することにより、リチウムが析出するＳＯＣに関する情報を予め取得し得る。メモリ１２０に記憶されるそれぞれの基準ＳＯＣは、前述のように取得された充電率とリチウム析出ＳＯＣ（基準ＳＯＣ）との関係を示す。メモリ１２０は、充電率と基準ＳＯＣとの関係を示す曲線データ及び／またはルックアップテーブルを記憶し得る。

【0050】

例えば、多段充電手順が、第１の充電率を用いた定電流充電手順及びそれに続く第２の充電率を用いた定電流充電手順を含むとする。この場合、メモリ１２０は、第１の基準ＳＯＣを記憶し得る。第１の基準ＳＯＣは、第１の充電率を用いた定電流充電手順の終了条件、すなわち、定電流充電手順に用いられる定電流の大きさが第１の充電率から調整された第２の充電率に切り替わる基準となる。

【0051】

第１の基準ＳＯＣは、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣ未満であるときから第１の充電率を用いた定電流充電中に、バッテリーの負極上にリチウムの析出が発生しないか、またはリチウムの析出量が一定量未満である閾値（限界値）であり得る。すなわち、第１の充電率を用いた定電流充電によりバッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣに到達したときからバッテリーのリチウムの析出が開始されるか、または第１の充電率を用いた定電流充電によるリチウムの析出量が一定量以上であり得る。

【0052】

多段充電手順が、第２の充電率を用いた定電流充電手順に続く第３の充電率による定電流充電手順をさらに含むとする。この場合、メモリ１２０は、第２の基準ＳＯＣをさらに記憶し得る。第２の基準ＳＯＣは、定電流充電手順に用いられる定電流の大きさが第２の充電率から第３の充電率に切り替わる基準となる。第２の基準ＳＯＣは、第２の充電率を用いた定電流充電が終了した後、第３の充電率を用いた定電流充電中に、バッテリーの負極上にリチウムの析出が発生しないか、またはリチウムの析出量が一定量未満である閾値（限界値）である。

【0053】

メモリ１２０は、バッテリー制御装置１００の各構成要素が動作及び機能を実行するために必要なデータやプログラム、または動作及び機能が実行される過程で生成されるデータなどを記憶し得る。メモリ１２０は、プロセッサ１３０の内部または外部に存在し得、周知の様々な手段によってプロセッサ３００と接続され得る。メモリ１２０は、プロセッサ１３０によって実行される少なくとも１つのプログラム、アプリケーション、データ、または命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）を記憶し得る。メモリ１２０は、データを記録、消去、更新及び読出できることが知られている公知の情報記憶手段であれば、その種類に特別な制限はない。一例として、メモリ１２０は、フラッシュメモリタイプ、ハードディスクタイプ、ソリッドステートディスク（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ）タイプ、ソリッドディスクドライブ（ＳＤＤ：Ｓｏｌｉｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）タイプ、マルチメディアカードマイクロタイプ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ：Ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、リードオンリーメモリ）、電気的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、電気的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ）、及びプログラマブル読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ、プログラマブルリードオンリーメモリ）のうちの少なくとも１つとして実現できるが、本発明は、必ずしもこのようなメモリ１２０の具体的な形態に限定されるものではない。また、メモリ１２０は、プロセッサ１３０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記憶し得る。

【0054】

プロセッサ１３０は、測定部１１０からバッテリーの電圧測定値を受信し得る。例えば、プロセッサ１３０は、測定部１１０からバッテリーの電圧値をリアルタイムで受信したり、または一定時間間隔で周期的に受信したりし得る。

【0055】

プロセッサ１３０は、バッテリーの多段充電手順が実行される間、受信された電圧測定値に基づいてバッテリーの現在のＳＯＣ（最新ＳＯＣ）を識別し得る。すなわち、プロセッサ１３０は、多段充電手順中の所定の時間間隔で、バッテリーのＳＯＣをリアルタイムでモニタリングし得る。

【0056】

プロセッサ１３０は、様々な方法でバッテリーの現在のＳＯＣを識別し得る。例えば、メモリ１２０は、電圧測定値（例えば、ＯＣＶ）に対応するＳＯＣをマッピングした第１のマッピング情報をさらに含み、プロセッサ１３０は、測定部１１０から電圧測定値を受信した後、メモリ１２０にアクセスして、受信した電圧測定値に対応するＳＯＣを読み出し得る。または、メモリ１２０は、測定部１１０によって出力された電圧測定値及び電流測定値の少なくとも一方に基づいてバッテリーのＳＯＣを演算するための数式（例えば、アンペアカウンティング、拡張カルマンフィルタ）などを記憶し、プロセッサ１３０は、メモリ１２０に記憶された数式などを用いてＳＯＣを演算し得る。

【0057】

例えば、プロセッサ１３０は、バッテリーの等価回路モデル（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｍｏｄｅｌ）を用いて、電圧測定値に基づいてバッテリーの開回路電圧を識別し得る。ここで、メモリ１２０は、バッテリーの開回路電圧に対応するＳＯＣをマッピングした第２のマッピング情報をさらに含み、プロセッサ１３０は、メモリ１２０にアクセスして、開回路電圧に対応するＳＯＣを読み出し得る。他の例において、プロセッサ１３０は、メモリ１２０に記憶された拡張カルマンフィルタを用いて、バッテリーの現在のＳＯＣを識別し得る。ここで、拡張カルマンフィルタは、等価回路モデルまたは電気化学的ＲＯＭ（ｒｅｄｕｃｅｄ ｏｒｄｅｒ ｍｏｄｅｌ）に基づくアルゴリズムであり、本発明が属する技術分野において周知であるので、詳細な説明は省略する。

【0058】

または、測定部１１０は、バッテリーが充電されている間に印加される電流の測定値を経時的に積算することによってＳＯＣ変化量を演算し、初期ＳＯＣに演算されたＳＯＣ変化量を加えることによってバッテリーのＳＯＣを識別することもできる。

【0059】

このように、プロセッサ１３０は、測定部１１０からバッテリーの電圧測定値を受信し、受信した電圧測定値に対応するＳＯＣを取得して、取得したＳＯＣをバッテリーの現在のＳＯＣとして識別し得る。

【0060】

プロセッサ１３０は、第１の充電率を用いた定電流充電中に、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣに到達した場合、バッテリーを所定時間放電する一時的な放電手順を実行するように構成され得る。すなわち、第１の充電率を用いた定電流充電手順と後述する調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順との間に、一時的な放電期間が存在することである。プロセッサ１３０は、バッテリーが第１の充電率で充電されている間に、バッテリーのＳＯＣの最新値をリアルタイムでまたは一定時間間隔で識別して、バッテリーが第１の基準ＳＯＣに到達したことを認識し得る。プロセッサ１３０は、バッテリーが第１の充電率で充電されている間に、メモリ１２０に記憶された第１の基準ＳＯＣを取得して、第１の基準ＳＯＣとバッテリーのＳＯＣとをリアルタイムでまたは一定時間間隔で比較し得る。プロセッサ１３０は、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣに対応することを認識すると、バッテリーを所定時間放電するように構成され得る。例えば、プロセッサ１３０は、第１の充電率を用いた定電流充電過程中にバッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣである７０％に到達した場合、充電を停止した状態で一定時間（例えば、６秒間）バッテリーを放電するように構成され得る。このとき、バッテリーは、所定の大きさを有する定電流で放電され得る。

【0061】

プロセッサ１３０は、バッテリーが前記所定時間放電された後、元の第２の充電率とは異なるように調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行するように構成され得る。

【0062】

図２は、バッテリーが充電されている間にリチウムが析出する様子を例示的に示している。

【0063】

プロセッサ１３０は、多段充電手順に従ってバッテリーを充電するように構成され得る。第１の充電率を用いた定電流充電手順の実行中にバッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣに到達すると、負極の表面にリチウムが析出する可能性があることは前述の通りである。第１の例示図２１０を参照すると、様々な理由で劣化したバッテリーが、第１の充電率を用いた定電流充電の過程で第１の基準ＳＯＣに到達したときに、バッテリーの負極の表面上に既に若干の金属リチウムが析出していることが分かる。

【0064】

プロセッサ１３０は、第１の充電率を用いた定電流充電手順によって第１の基準ＳＯＣに到達したバッテリーを所定時間放電するように構成され得る。第２の例示図２２０を参照すると、第１の充電率を用いた定電流充電手順と調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順との間でバッテリーが一時的に放電されることにより、充電電流によって蓄積されたヒステリシスが逆方向の放電電流によって解消され、バッテリーの負極の表面に析出していたリチウムが除去されることが示されている。すなわち、一時的な放電手順を行うことで、第１の充電率を用いた定電流充電手順において深刻化したリチウム析出の進行を解消するか、または少なくともその進行を遅らせることができる。これにより、第１の充電率を用いた定電流充電手順の終了後、直ちに第２の充電率を用いた定電流充電手順を開始する従来の方式に比べて、バッテリーの充電効率及び安全性を向上させることができる。

【0065】

一時的な放電手順の放電情報は、メモリ１２０に記憶し得る。ここで、放電情報は、一時的な放電手順の時間長、放電に用いられる定電流の大きさ、及び放電によるＳＯＣ変化量のうちの少なくとも１つを含む。

【0066】

プロセッサ１３０は、第２の例示図２２０に関連する一時的な放電手順が終了した後、第１の充電率とは異なる第２の充電率でバッテリーを充電するように構成され得る。参考までに、第２の充電率（例えば、１．５℃）は、第１の充電率（例えば、２．５℃）よりも小さくてもよい。多段充電手順に含まれるそれぞれの定電流充電手順に用いられる充電率は、バッテリーの種類や仕様、バッテリーが使用される装置の仕様などの様々な条件に基づいて適切に予め設定され得る。

【0067】

第３の例示図２３０を参照すると、第２の充電率を用いた定電流充電手順の開始時に負極に析出しているリチウムの量が、第１の例示図２１０に示した量よりも減少したことが示されている。

【0068】

プロセッサ１３０は、第１の充電率を用いた定電流充電の終了後、第１の充電率より小さい第２の充電率を用いてバッテリーを充電することにより、第１の充電率を用いた定電流充電手順に続く他の充電手順が実行される間に発生するリチウム析出量が減少するように、またはリチウム析出速度が減少するようにできる。

【0069】

本発明の前記構成要素によれば、バッテリーの充電時に、析出したリチウムの少なくとも一部を除去し得る。プロセッサ１３０は、バッテリーを充電する動作中にバッテリーを所定時間放電して、充電電流によるヒステリシスを緩和することはもとより、既に析出したリチウムの少なくとも一部を除去することにより、バッテリーの充電量をより正確かつ容易に予測し得る。

【0070】

プロセッサ１３０は、バッテリー制御装置１００の他の構成要素と動作的に接続されており、バッテリー制御装置１００の様々な動作を制御し得る。プロセッサ１３０は、メモリ１２０に記憶された１つ以上の命令を実行することにより、バッテリー制御装置１００の様々な動作を実行し得る。プロセッサ１３０は、本発明で行われる様々な制御ロジックを実行するために、当業界で公知のプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、チップセット、論理回路、レジスタ、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、前記制御ロジックがソフトウェアで実現されるとき、前記プロセッサ１３０は、プログラムモジュールの集合で実現され得る。このとき、プログラムモジュールは、メモリ１２０に記憶され、プロセッサ１３０によって実行され得る。

【0071】

特に、バッテリー制御装置１００がバッテリーパックに含まれる形態で実現される場合、バッテリーパックは、マイクロコントローラユニット（ＭＣＵ：ｍｉｃｒｏ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ）やバッテリー管理システム（ＢＭＳ：ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）などの用語で呼ばれる制御装置を含み得る。このとき、プロセッサ１３０は、そのような一般的なバッテリーパックに設けられたＭＣＵやＢＭＳなどの構成要素によって実現され得る。

【0072】

本明細書において、プロセッサ１３０の動作や機能に関する「～する」または「～するように構成される」などの用語は、「～するようにプログラムされる」という意味を含み得る。

【0073】

一実施形態によれば、完全放電状態から第１の基準ＳＯＣ以下のＳＯＣ範囲における定電流充電に用いられる第１の充電率とは異なり、第１の基準ＳＯＣ以上のＳＯＣ範囲における定電流充電には、第２の充電率の代わりに調整された第２の充電率が用いられ得る。プロセッサ１３０は、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣに到達したときから行われた一時的な放電によるバッテリーのＳＯＣ値の変化量（低下量）に基づいて、一時的な放電手順の終了を条件として開始される定電流充電手順に用いられる、調整された第２の充電率を決定し得る。これについて、図３ａ及び図３ｂを参照して詳細に説明する。

【0074】

図３ａは、多段充電プロトコルに従ってバッテリーが充電される過程における、ＳＯＣに応じた負極の電圧を示すグラフである。図３ｂは、図３ａの第２の区間を拡大した拡大図である。

【0075】

図３ａを参照すると、グラフのＸ軸値は、バッテリーのＳＯＣ（％）（またはＳＯＣ値（％））を示し、グラフのＹ軸値は、バッテリーの負極の電圧（Ｖｏｌｔａｇｅ）（または電圧値）を示し得る。図３を参照すると、バッテリーが充電されている間、バッテリーの負極の電圧が徐々に低下していることが分かる。

【0076】

第１の区間Ｐ１は、プロセッサ１３０の制御下で、バッテリーが第１の充電率で充電される区間に対応し得る。第２の区間Ｐ２は、プロセッサ１３０の制御下で、第１の区間Ｐ１と第３の区間Ｐ３との間の少なくとも一部の時間の間、固定されたまたはプロセッサ１３０によって決定された大きさを有する定電流でバッテリーが放電される区間に対応し得る。第３の区間Ｐ３は、プロセッサ１３０の制御下で、バッテリーが第１の充電率よりも低い調整された第２の充電率で充電される区間に対応し得る。具現例によっては、第１の区間Ｐ１の終了時点と第２の区間Ｐ２の開始時点との間及び／または第２の区間Ｐ２の終了時点と第３の区間Ｐ３の開始時点との間に、所定の休憩時間を設けることもよい。一時的な放電手順における定電流の大きさは、第１の充電率以下であり、調整された第２の充電率の大きさ以上であり得る。例えば、第１の充電率は１Ｃであり、調整された第２の充電率は０．８Ｃであり、一時的な放電手順における定電流の大きさは０．９Ｃであり得るが、これらは例示であり、限定的に解釈されるものではない。

【0077】

第１の区間Ｐ１を参照すると、プロセッサ１３０は、第１の充電率でバッテリーを充電する場合にリチウムが析出する第１の基準ＳＯＣをメモリ１２０から取得し、前記第１の充電率で第１の基準ＳＯＣまでバッテリーを充電し得る。例えば、図３ａの実施グラフにおいて、第１の基準ＳＯＣは４６％であり得る。プロセッサ１３０は、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣ未満である任意のＳＯＣから第１の基準ＳＯＣに到達するまで、第１の充電率でバッテリーを充電し得る。

【0078】

第２の区間Ｐ２を参照すると、プロセッサ１３０は、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣに対応することを認識すると、充電動作を停止し、バッテリーを所定時間放電し得る。第２の区間Ｐ２では、バッテリーを所定時間放電することにより、使用による劣化や第１の充電率を用いた定電流充電手順によって既に析出しているリチウムの少なくとも一部が除去され得る。

【0079】

図３ｂを参照すると、バッテリーのＳＯＣと負極電圧が、バッテリーの放電に伴って変化する様子が示されている。ここで、図３ｂにおいて、「デルタＳＯＣ（ｄｅｌｔａ ＳＯＣ）」は、第２の区間Ｐ２における放電によって変化したＳＯＣ（ＳＯＣの変化量）を示し得る。プロセッサ１３０は、第２の区間Ｐ２において、第１の充電率と同じ大きさを有する定電流で所定時間バッテリーを放電し得る。例えば、第１の充電率が０．５Ｃである場合、第２の区間Ｐ２における放電に用いられる定電流の大きさも０．５Ｃであり得る。このように、第２の区間Ｐ２において、第１の区間Ｐ１の充電率と同じ大きさの定電流でバッテリーを放電する場合、プロセッサ１３０は、第２の区間Ｐ２におけるＳＯＣの変化量を容易に演算し得る。ただし、他の様々な実施形態において、プロセッサ１３０は、バッテリーの劣化を考慮して、第１の充電率を用いた定電流充電手順で深刻化したリチウム析出の前兆症状を迅速に緩和するために、第１の充電率よりも大きな値でバッテリーを放電することもできる。

【0080】

バッテリーのＳＯＣは、第２の区間Ｐ２における放電手順によって減少する。具体的には、第２の区間Ｐ２におけるバッテリーのＳＯＣ変化量は、以下の数式１を用いて導出し得る。

【0081】

＜数式１＞

【数1】

【0082】

数式１において、ｄｅｌｔａ ＳＯＣ（デルタＳＯＣ、ΔＳＯＣ）は、バッテリーを所定の定電流でｔ１間放電した場合のＳＯＣ変化量である。ｔ１は、バッテリーを放電する時間（前記所定時間＝一時的な放電手順の時間長）を意味する。

【0083】

数式１の分母の「６０」は、放電手順に用いられる定電流の大きさであるａ１の単位に関連するＡｈ（Ａｍｐｈｅｒｅ－ｈｏｕｒ、アンペア時）に従って、ｔ１の単位で使用される分（ｍｉｎｕｔｅ）を時間（ｈｏｕｒ）に換算するためのものであり、「１００」は、％で表すためのものである。したがって、数式１の「６０」及び「１００」は、単なる例示的な係数として理解されるべきである。
例えば、数式１に基づいて、バッテリーを２．５Ｃの定電流で５秒間放電させた場合、ｄｅｌｔａＳＯＣ＝（５／６０）×１００／６０×２．５＝約０．３４７％の減少と判断できる。例えば、数式１によれば、５秒間２．５Ｃの定電流でバッテリーを放電した場合、ｄｅｌｔａ ＳＯＣ＝（５／６０）×１００／６０×２．５＝約０．３４７％の減少であると判断できる。

【0084】

図３ａの第３の区間Ｐ３を参照すると、プロセッサ１３０は、バッテリーを放電した後、第１の充電率とは異なる調整された第２の充電率でバッテリーを充電し得る。このとき、プロセッサ１３０は、前記一時的な放電手順によるバッテリーのＳＯＣ値の変化（数式１によるＳＯＣ低下量の推定値）に基づいて元の第２の充電率を調整することにより、調整された第２の充電率を決定するように構成され得る。例えば、プロセッサ１３０は、第３の区間Ｐ３中に調整された第２の充電率でバッテリーのＳＯＣが第２の基準ＳＯＣまで充電されるようにする一方、バッテリーの放電により減少したＳＯＣを補償し得る。

【0085】

より具体的には、プロセッサ１３０は、バッテリー放電後のＳＯＣ値の変化量を識別し、前記識別したＳＯＣ変化量を補償するために、前記調整された第２の充電率を決定するように構成され得る。

【0086】

プロセッサ１３０は、予め設定された充電スケジュール（多段充電プロトコルによる充電順序）に従ってバッテリーの充電過程を制御し得る。プロセッサ１３０は、バッテリーの第２の区間Ｐ２における放電によるＳＯＣ変化量を補償しながら、予め設定された充電スケジュールに対応するようにバッテリーを充電し得る。以下では、プロセッサ１３０が、予め設定された充電スケジュールを有する場合に、放電中のＳＯＣ変化量が補償されるように、前記調整された第２の充電率を決定する実施形態について説明する。

【0087】

プロセッサ１３０は、予め設定された充電スケジュールに基づいて予め設定された充電時間に対応するように、調整された第２の充電率を決定し得る。例えば、予め設定された充電スケジュールに応じて充電が終了するまでにかかる時間が予め設定され得る。プロセッサ１３０は、放電に必要な時間を許容しながら第２の基準ＳＯＣまでの充電にかかる時間が、予め設定された充電スケジュール（一時的な放電手順なし）に基づく所要時間と同じになるように、調整された第２の充電率を決定し得る。したがって、プロセッサ１３０は、全体の充電時間を増加させることなく、バッテリーの充電中に所定時間放電することにより、リチウム析出現象を緩和（リチウムの少なくとも一部を除去）することができ、これにより、バッテリーの充電効率を向上させることができる。

【0088】

予め設定された充電スケジュールでバッテリーを充電するということは、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣに到達するまで第１の充電率でバッテリーを充電し、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣから第２の基準ＳＯＣに到達するまで、一時的な放電手順なしで第２の充電率でバッテリーを充電することを意味し得る。

【0089】

メモリ１２０は、予め設定された充電スケジュールに対応して第２の充電率で充電する場合にリチウムが析出すると予測される第２の基準ＳＯＣを記憶し得る。メモリ１２０は、予め設定された充電スケジュールに対応して第１の充電率で充電する場合に、バッテリーの負極上にリチウムが析出すると予測される第１の基準ＳＯＣと共に、前記第２の基準ＳＯＣを記憶し得る。前記第１の基準ＳＯＣ及び第２の基準ＳＯＣは、メモリ１２０に予め記憶された状態で、プロセッサ１３０がメモリ１２０にアクセスして第１の基準ＳＯＣ及び第２の基準ＳＯＣを取得し得る。

【0090】

より具体的な例として、プロセッサ１３０は、バッテリーを２．５Ｃで充電してバッテリーのＳＯＣが４６％に到達すると、直ちに充電率を変更して１．５Ｃで充電してバッテリーのＳＯＣが６２．１％に到達するようにする、予め設定された充電スケジュールを有し得る。このとき、２．５Ｃは第１の充電率に対応し、４６％は第１の基準ＳＯＣに対応し、１．５Ｃは第２の充電率に対応し、６２．１％は第２の基準ＳＯＣに対応し得る。

【0091】

プロセッサは、前記第２の基準ＳＯＣを識別し、前記第２の充電率でバッテリーを充電する場合に、前記バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣから第２の基準ＳＯＣに到達するのに要すると予測される基準時間を演算するように構成され得る。予め設定された充電スケジュールによれば、プロセッサ１３０は、メモリ１２０から取得した基準ＳＯＣに関する情報に基づいて、特定の充電率（第２の充電率など）でバッテリーを充電するのに要する時間を、以下の数式２を用いて導出し得る。

【0092】

＜数式２＞

【数2】

【0093】

数式２において、ｂ１は充電率を意味し、ｃ１はＳＯＣの変化量を意味する。数式２によって導出されるｔ２は、ｂ１の充電率でバッテリーを充電する際に、バッテリーのＳＯＣがｃ１だけ増加するのに要する時間を意味する。

【0094】

数式２において、ｔ２の単位は分（ｍｉｎｕｔｅ）として例示されている。すなわち、前記数式２によれば、プロセッサ１３０は、予め設定された充電スケジュールに基づいて、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣである４６％に到達した直後から第２の充電率である１．５Ｃでバッテリーを充電する場合、第２の基準ＳＯＣである６２．１％に到達するまで約６．４４分かかることを予測し得る。ここで、演算された６．６４分を基準時間とすることができる。

【0095】

プロセッサ１３０は、第２の区間Ｐ２、すなわち、一時的な放電手順の終了時点でのバッテリーのＳＯＣ（第１の基準ＳＯＣ未満）が第２の基準ＳＯＣに到達するのに必要な残存充電時間が前記基準時間に対応（一致）するように、前記調整された第２の充電率を決定し得る。すなわち、プロセッサ１３０は、前記第１の充電率を用いた定電流充電手順の終了時に行われる一時的な放電手順の時間長と、前記調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順の所要時間との合計が、第１の充電率を用いた定電流充電手順の終了時点（バッテリーのＳＯＣ＝第１の基準ＳＯＣ）から放電せずに直ちに元の第２の充電率を用いた定電流充電手順を開始してバッテリーのＳＯＣが第２の基準ＳＯＣに到達するのに要する時間よりも長くならないように、前記調整された第２の充電率を決定し得る。

【0096】

プロセッサ１３０は、（ｉ）前記第１の基準ＳＯＣと前記第２の基準ＳＯＣとの差、（ｉｉ）第２の区間Ｐ２中のＳＯＣ変化量、及び（ｉｉｉ）一時的な放電手順の時間長に基づいて、前記基準時間に対応（一致）するように前記調整された第２の充電率を決定するように構成され得る。すなわち、前記調整された第２の充電率は、第１の基準ＳＯＣと第２の基準ＳＯＣとの差と、放電によるＳＯＣ変化量との合計に比例し、基準時間と前記所定時間との差に反比例し得る。

【0097】

具体的には、プロセッサ１３０は、予め設定された充電スケジュール（一時的な放電期間なし）に基づいて、第２の充電率でバッテリーを充電する際に、６．４４分間バッテリーを１６．１％充電する必要がある。

【0098】

プロセッサ１３０は、第１の充電率を用いた定電流充電手順の後に一時的な放電手順を実行し、その後に再び定電流充電手順を実行する順序でバッテリーを充電する場合、一時的な放電手順の時間長（例えば、５秒＝約０．０８３分）及び前記一時的な放電手順によって減少したＳＯＣ値（例えば、約０．３４７％）が補償されるように、前記調整された第２の充電率を決定し得る。すなわち、プロセッサ１３０は、第２の区間Ｐ２において減少したＳＯＣを補償するために、約６．３５７分（６．４４分－０．０８３分）の間に１６．４４７％（１６．１％＋０．３４７％）だけバッテリーを充電できる大きさの定電流値である、前記調整された第２の充電率を決定し得る。例えば、プロセッサ１３０は、数式２を用いて、前記調整された第２の充電率を約１．５５２Ｃと決定し得る。

【0099】

したがって、本発明によれば、第１の充電率による定電流充電手順が完了した後に第２の区間Ｐ２による一時的な放電区間を追加しても、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣに到達した時点から第２の基準ＳＯＣに到達する時点までの全体的な充電時間が実質的に同じレベルに維持できるという利点がある。

【0100】

特に、プロセッサ１３０は、第１の充填率よりも小さく、第２の充填率よりも大きい値を有するように、前記調整された第２の充填率を決定するように構成され得る。

【0101】

また、プロセッサ１３０が多段充電手順において充電率を１回変更する実施形態を中心に例示的に説明したが、プロセッサ１３０が充電率を変更する回数は限定的に解釈されるものではない。一例として、プロセッサ１３０は、バッテリーを使用する負荷の種類によって、充電率を２回以上変更し得る。具体的には、本発明によるバッテリー制御装置１００が電気車両に適用される場合、プロセッサ１３０は、前述の放電によるＳＯＣ変化量を補償する方法で充電率を１０回以上変更することもできる。

【0102】

特に、バッテリーが一定レベル以上の充放電を繰り返すと、劣化して負極上に析出するリチウムの量が増加することがある。メモリ１２０に記憶された基準ＳＯＣは、初期状態のバッテリーを基準としたデータであるため、劣化したバッテリーに前記基準ＳＯＣを適用すると、新品のバッテリーに比べて充電効率が低下せざるを得ない。例えば、バッテリーがある程度劣化している場合、第１の充電率で定電流充電しても、第１の基準ＳＯＣより小さいＳＯＣで既にリチウムの析出が始まることがある。そのため、バッテリーの初期状態（新品状態）を基準とした基準ＳＯＣを用いてバッテリーの充電スケジュールを設定すると、実際にバッテリーに充電される充電量に誤差が生じる可能性がある。本発明の一実施形態によれば、充電中に放電動作を行ってリチウムを除去することにより、実際のバッテリーの充電量を正確に予測し得る。

【0103】

また、第１の基準ＳＯＣよりも小さいＳＯＣで一時的な放電手順を開始する場合、第１の充電率を用いた定電流充電手順において既に析出したリチウムが存在しないか、または微々たるレベルであるため、一時的な放電手順による充電効率の向上効果が得られない可能性がある。一実施形態によるプロセッサ１３０は、第１の基準ＳＯＣに到達することを条件としてバッテリーを放電することで、第１の充電率を用いた定電流充電手順で析出したリチウムを可能な限り迅速に除去することができ、これにより、バッテリーの充電効率を向上させることができる。

【0104】

図４ａは、本発明の一実施形態によるプロセッサによってバッテリーが充電される過程における、ＳＯＣに応じた負極の電圧を示すグラフである。図４ｂは、本発明の一実施形態によるプロセッサによってバッテリーが充電される過程における、ＳＯＣに応じた負極のｄＶ／ｄＱを示すグラフである。図４ｃは、図４ｂの特定領域Ｒ１を拡大した拡大図である。

【0105】

図４ａの第１のグラフにおいて、Ｘ軸はバッテリーのＳＯＣを示し、Ｙ軸はバッテリーの負極電圧を示す。図４ｂの第２のグラフにおいて、Ｘ軸はバッテリーのＳＯＣを示し、Ｙ軸はバッテリーの負極のｄＶ／ｄＱを示す。

【0106】

図４ａの第１のグラフを参照すると、プロセッサ１３０は、２．５Ｃの充電率でバッテリーのＳＯＣが４６％に到達するまで充電し得る。プロセッサ１３０は、バッテリーの現在のＳＯＣが４６％に対応することを認識すると、バッテリーを前述の所定時間放電し得る。

【0107】

特に、プロセッサ１３０は、第１の充電率と同じ値の定電流でバッテリーを前記所定時間放電し得る。これにより、プロセッサ１３０は、前記所定時間の放電によるＳＯＣ変化量を容易に演算し得る。

【0108】

図４ａの第１のグラフを参照すると、図３ａと同様に、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣに到達したときからバッテリーが前記所定時間（例えば、５秒間）放電されることにより、負極の電圧値及びバッテリーのＳＯＣが変化する部分が示されている。これについては、図３ａ及び図３ｂを参照して既に説明したので、重複する説明は省略する。

【0109】

プロセッサ１３０は、放電時間に応じて変化するＳＯＣ値を補償し、予め設定された充電スケジュールに基づく充電時間に対応するように調整された第２の充電率を決定し得る。プロセッサ１３０は、一時的な放電手順の終了時に直ちに１．５５２Ｃでバッテリーを充電し得る。

【0110】

図４ｂの第２のグラフは、第１のグラフの曲線に対して微分を行うことで得られた微分曲線であり、すなわち、負極の電圧をＳＯＣ（または容量Ｑ）に対して微分を行って得られたグラフである。特定領域Ｒ１は、調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順が行われるように多段充電プロトコルに予め設定されたＳＯＣ範囲におけるバッテリーの負極のｄＶ／ｄＱを例示している。第２のグラフの特定領域Ｒ１を拡大して示す図４ｃを参照すると、グラフの線図の傾向（傾き）が急激に変化する点（例えば、極小点、極大点）に対応する急変点Ｒ２がプロットされている。急変点Ｒ２は、負極上にリチウムが析出して負極のｄＶ／ｄＱが急激に変化する点に対応し得る。

【0111】

プロセッサ１３０は、そのような急変点Ｒ２を把握するように構成され得る。このとき、前記プロセッサ１３０は、このような急変点Ｒ２を把握するために、メモリ１２０にアクセスして関連データを読み出したり、関連する数式や演算過程などを実行したりし得る。

【0112】

プロセッサ１３０は、バッテリーが充電されている間、一定時間間隔で負極のｄＶ／ｄＱを認識し得る。プロセッサ１３０は、認識したｄＶ／ｄＱに基づいて、ｄＶ／ｄＱ値が変化する傾向を識別し得る。プロセッサ１３０は、一定時間間隔で負極のｄＶ／ｄＱを認識する過程で、ｄＶ／ｄＱの変化量が急激である点を識別し得る。例えば、プロセッサ１３０は、一定時間間隔でｄＶ／ｄＱを表す情報を取得し、以前のｄＶ／ｄＱからの変化量を算出し得る。プロセッサ１３０は、ｄＶ／ｄＱ値が、以前のｄＶ／ｄＱ値から閾値以上の変化量だけ減少し、その後は、ｄＶ／ｄＱ値が、閾値以上の変化量だけ増加する、特定の点を急変点Ｒ２として検出し得る。急変点Ｒ２は、負極に析出するリチウムにより、前述のｄＶ／ｄＱの急変が生じるＳＯＣに関連する。

【0113】

また、急変点Ｒ２は、第１の充電率を用いた定電流充電及び一時的な放電手順を経た後 、前記一時的な放電手順の実行によるＳＯＣ低下量を補償するために決定された前記調整された第２の充電率で定電流充電を実行する間にバッテリーの負極でリチウムが析出するＳＯＣであり、前記一時的な放電手順なしで第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行する場合にリチウム析出が発生するもので、所定の第２の基準ＳＯＣ（例えば、６２．１％）よりも高いＳＯＣであり得る。すなわち、プロセッサ１３０は、第１の充電率を用いた定電流充電手順の終了時に、第２の充電率を用いた定電流充電手順の代わりに、一時的な放電手順及び調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行するように多段充電プロトコルを変更することにより、バッテリーの充電中に生じるリチウム析出を遅延させることができ、バッテリーを高い効率で充電することができる。

【0114】

また、プロセッサ１３０は、公知の様々なバッテリー状態検出アルゴリズムなどを活用して、バッテリーの使用程度（例えば、充放電サイクル数、容量保持率）を認識し、認識した使用程度に基づいてバッテリーを放電する時間の長さを決定し得る。例えば、バッテリーの繰り返し使用によってバッテリーが劣化するにつれて、バッテリーの負極に析出するリチウムの量が増加する可能性がある。析出するリチウムの量が増加すると、バッテリーが放電される第２の区間Ｐ２の時間の長さを長くする必要がある。

【0115】

プロセッサ１３０は、バッテリーの使用程度（例えば、充放電サイクル数、劣化度）が閾値より大きいと認識する場合、一時的な放電手順の時間長を設定時間（例えば、５秒）より長い時間（例えば、６秒）に決定し得る。あるいは、プロセッサ１３０は、バッテリーの使用程度が閾値より小さいと認識する場合、一時的な放電手順の時間長を設定時間（例えば、５秒）と同じかより短い時間（４秒）に決定し得る。プロセッサ１３０は、バッテリーの充放電サイクル数が閾値を超える場合、バッテリーの放電時間を増加させて６秒間放電し、バッテリーの充放電サイクル数が閾値以下である場合、一時的な放電手順の時間長を設定時間に対応する５秒に決定し得る。前記数値は例示的なものであり、限定的に解釈されるものではない。

【0116】

本発明のこのような実施構成によれば、バッテリーが充電されている間に所定時間放電し、放電によるＳＯＣの変化量を補償できる充電率で充電を再開することで、予め設定された充電スケジュールに応じてバッテリーの充電を完了することができる。また、本発明のこのような実施構成によれば、析出したリチウムが除去されることにより、バッテリーのＳＯＣをより正確に予測することができる。さらに、バッテリーの劣化度に応じて放電時間を制御することにより、充電効率及びＳＯＣ予測の精度をさらに向上させることができる。

【0117】

本発明によるバッテリー制御装置１００は、バッテリーパックに適用することができる。すなわち、本発明によるバッテリーパックは、上述した本発明によるバッテリー制御装置１００を含み得る。また、本発明によるバッテリーパックは、本発明によるバッテリー制御装置１００の他に、バッテリーパックに通常含まれる構成要素、例えば、１つ以上のバッテリー、バッテリー管理システム（ＢＭＳ：ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）、電流センサー、リレー、ヒューズ、パックケースなどをさらに含み得る。この場合、バッテリーパックに含まれる二次電池が、本発明によるバッテリー制御装置１００が制御する対象、すなわち対象電池であり得る。また、本発明によるバッテリー制御装置１００の少なくとも一部の構成要素は、バッテリーパックに含まれる従来の構成要素によって実現され得る。例えば、本発明によるバッテリー制御装置１００の測定部１１０は、バッテリーパックに含まれる電圧センサーによって実現され得る。また、本発明によるバッテリー制御装置１００のプロセッサ１３０の少なくとも一部の機能や動作は、バッテリーパックに含まれるＢＭＳによって実現され得る。

【0118】

また、本発明によるバッテリー制御装置１００は、電気車両に適用することができる。すなわち、本発明による電気車両は、上述した本発明によるバッテリー制御装置１００を含み得る。特に、電気車両の場合、バッテリーパックは駆動源として非常に重要な構成要素であるため、本発明によるバッテリー制御装置１００をより有用に適用することができる。また、本発明による電気車両は、このようなバッテリー制御装置１００の他に、他の様々な装置、例えば、車体、ＥＣＵなどの車両制御ユニット、モータ、接続端子、ＤＣ－ＤＣコンバータなどをさらに含み得る。この他に、本発明による電気車両は、電気車両に通常含まれる構成要素をさらに採用できることは言うまでもない。

【0119】

図５は、本発明の他の実施形態によるバッテリー制御方法を概略的に示すフローチャートである。図５の方法は、外部充放電器等からバッテリーの充電手順の開始を知らせるメッセージをバッテリー制御装置１００が受信したことに応答して実行され得る。図５において、各ステップの主体は、前述した本発明によるバッテリー制御装置１００の各構成要素とすることができる。説明の便宜上、図５の方法が開始される時点におけるバッテリーのＳＯＣは、第１の基準ＳＯＣ未満であると仮定する。

【0120】

図１～図５を参照すると、ステップＳ５１０において、プロセッサ１３０は、第１の充電率を用いた定電流充電手順を実行する。例えば、プロセッサ１３０は、第１の充電率に対応する大きさの充電電流の供給を外部充放電器に要求し得る。

【0121】

ステップＳ５２０において、プロセッサ１３０は、測定部１１０から受信したバッテリーの電圧を示す電圧測定値に基づいて決定されるバッテリーのＳＯＣが、第１の基準ＳＯＣに到達したか否かを判定する。バッテリーの電圧測定値は、バッテリーが第１の充電率で充電されている間、測定部１１０によって周期的にまたは所定時間間隔で測定され得る。

【0122】

第１の基準ＳＯＣは、バッテリーが第１の充電率を用いた定電流充電手順が行われる場合に、バッテリーの負極上におけるリチウム析出を防止するために予め設定された値である。例えば、第１の基準ＳＯＣは、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣより低いときから第１の充電率で定電流充電を行い続けた場合に、バッテリーの負極でリチウム析出が発生し始めるか、またはリチウム析出の深刻度が一定レベルまで高くなると予測されるＳＯＣ値または予め設定されたＳＯＣ値であり得る。

【0123】

ステップＳ５２０の値が「Ｙｅｓ（はい）」である場合、ステップＳ５３０に進む。ステップＳ５２０の値が「Ｎｏ（いいえ）」である場合、プロセッサ１３０は、ステップＳ５１０に戻り、第１の充電率を用いた定電流充電手順を継続する。

【0124】

ステップＳ５３０において、プロセッサ１３０は、一時的な放電手順を実行する。すなわち、ステップＳ５３０では、第１の充電率を用いた定電流充電手順から一時的な放電手順に切り替わる。一時的な放電手順は、所定時間、所定の大きさの定電流で実行され得る。すなわち、第１の充電率を用いた定電流充電手順と第２の充電率を用いた定電流充電手順との間でバッテリーは放電される。バッテリーが放電されると、バッテリーの負極上に析出したリチウムの少なくとも一部が除去され得る。

【0125】

ステップＳ５４０において、プロセッサ１３０は、第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行する。すなわち、ステップＳ５４０では、一時的な放電手順から第２の充電率を用いた定電流充電手順に切り替わる。

【0126】

ステップＳ５５０において、プロセッサ１３０は、バッテリーのＳＯＣが第２の基準ＳＯＣに到達したか否かを判定する。ステップＳ５４０の値が「Ｙｅｓ（はい）」である場合、図５の方法は終了し得る。ステップＳ５５０の値が「Ｎｏ（いいえ）」である場合、プロセッサ１３０は、ステップＳ５４０に戻り、第２の充電率を用いた定電流充電手順を継続する。

【0127】

図５は、バッテリーのＳＯＣが第２の基準ＳＯＣに到達する時点で終了することを図示しているが、これは一例に過ぎない。仮に、多段充放電手順が３つ以上の定電流充電手順を含む場合、追加の定電流充電手順や定電圧充電手順が続いて実行され得る。

【0128】

図６は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリー制御方法を概略的に示すフローチャートである。図６の方法は、外部充放電器等からバッテリーの充電手順の開始を知らせるメッセージをバッテリー制御装置１００が受信したことに応答して実行され得る。図６において、各ステップの主体は、前述した本発明によるバッテリー制御装置１００の各構成要素とすることができる。説明の便宜上、図６の方法が開始される時点におけるバッテリーのＳＯＣは、第１の基準ＳＯＣ未満であると仮定する。

【0129】

図１～図４及び図６を参照すると、ステップＳ６１０において、プロセッサ１３０は、第１の充電率を用いた定電流充電手順を実行する。

【0130】

ステップＳ６２０において、プロセッサ１３０は、測定部１１０から受信したバッテリーの電圧を示す電圧測定値に基づいて決定されるバッテリーのＳＯＣが、第１の基準ＳＯＣに到達したか否かを判定する。バッテリーの電圧測定値は、バッテリーが第１の充電率で充電されている間、測定部１１０によって周期的にまたは所定時間間隔で測定され得る。

【0131】

第１の基準ＳＯＣは、バッテリーが第１の充電率を用いた定電流充電手順が行われる場合に、バッテリーの負極上におけるリチウム析出を防止するために予め設定された値である。例えば、第１の基準ＳＯＣは、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣより低いときから第１の充電率で定電流充電を行い続けた場合に、バッテリーの負極でリチウム析出が発生し始めるか、またはリチウム析出の深刻度が一定レベルまで高くなると予測されるＳＯＣ値または予め設定されたＳＯＣ値であり得る。

【0132】

ステップＳ６２０の値が「Ｙｅｓ（はい）」である場合、ステップＳ６２４に進む。ステップＳ６２０の値が「Ｎｏ（いいえ）」である場合、プロセッサ１３０は、ステップＳ６１０に戻り、第１の充電率を用いた定電流充電手順を継続する。

【0133】

ステップＳ６２４において、プロセッサ１３０は、バッテリーの一時的な放電手順を実行する必要があるか否かを判定する。プロセッサ１３０は、バッテリーの使用程度に基づいて、一時的な放電手順を実行する必要性を決定し得る。例えば、バッテリーの使用程度が閾値以上である場合、ステップＳ６２４の値は「Ｙｅｓ（はい）」となり、そうでない場合、ステップＳ６２４の値は「Ｎｏ（いいえ）」と出力され得る。ステップＳ６２４の値が「Ｙｅｓ（はい）」である場合、ステップＳ６３０に進む。ステップＳ６２４の値が「Ｎｏ（いいえ）」である場合、ステップＳ６４０に進み得る。

【0134】

これに関連して、電流衝撃の大きさが同じであっても、バッテリーの劣化が進むにつれて、バッテリーの内部損傷が大きくなる。このような劣化特性を考慮して、一時的な放電手順を実行する必要があると判定された場合、プロセッサ１３０は、（ｉ）バッテリーの使用程度に対して連続的または離散的な負の相関を有するように、一時的な放電手順の時間長を決定する動作、及び（ｉｉ）バッテリーの使用程度に対して連続的または離散的な負の相関を有するように、一時的な放電手順のための定電流の大きさを決定する動作の少なくとも一方を実行し得る。すなわち、バッテリーの使用程度が増加するにつれて（すなわち、バッテリーの劣化が進むにつれて）、一時的な放電手順の時間長及び定電流（放電電流）の大きさは、連続的または離散的に減少する。前記負の相関は、バッテリーの使用程度を入力変数とし、一時的な放電手順の時間長及び放電電流の大きさの少なくとも一方を出力する所定の関数として定義され得る。

【0135】

これにより、第１の充電率に関連する定電流充電手順から一時的な放電手順への移行時にバッテリーに加わる電流衝撃（すなわち、第１の充電率と放電電流の大きさとの差）のレベル、及び、一時的な放電手順から第２の充電率に関連する定電流充電手順への移行時にバッテリーに加わる電流衝撃（すなわち、放電電流の大きさと調整された第２の充電率との差）のレベルが、バッテリーの劣化に伴って緩和されるという技術的利点がある。

【0136】

ステップＳ６３０において、プロセッサ１３０は、一時的な放電手順を実行する。例えば、プロセッサ１３０は、一時的な放電手順の放電情報に合わせて、バッテリーに放電電流を流すことを外部充放電器に要求し得る。

【0137】

ステップＳ６４０において、プロセッサ１３０は、第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行する。

【0138】

ステップＳ６５０において、プロセッサ１３０は、バッテリーのＳＯＣが第２の基準ＳＯＣに到達したか否かを判定する。ステップＳ６5０の値が「Ｙｅｓ（はい）」である場合、図６の方法は終了し得る。ステップＳ６５０の値が「Ｎｏ（いいえ）」である場合、プロセッサ１３０は、ステップＳ６４０に戻り、第２の充電率を用いた定電流充電手順を継続する。

【0139】

図６は、バッテリーのＳＯＣが第２の基準ＳＯＣに到達する時点で終了することを図示しているが、これは一例に過ぎない。仮に、多段充放電手順が３つ以上の定電流充電手順を含む場合、追加の定電流充電手順や定電圧充電手順が続いて実行され得る。

【0140】

一時的な放電手順を無条件に実行した図５の前述の実施形態とは異なり、図６の前述の実施形態は、一時的な放電手順をバッテリーの使用程度に応じて選択的に実行し得るという点で異なる。

【0141】

図７は、本発明のさらに他の実施形態によるバッテリー制御方法を概略的に示すフローチャートである。図７の方法は、外部充放電器等からバッテリーの充電手順の開始を知らせるメッセージをバッテリー制御装置１００が受信したことに応答して実行され得る。図７において、各ステップの主体は、前述した本発明によるバッテリー制御装置１００の各構成要素とすることができる。説明の便宜上、図７の方法が開始される時点におけるバッテリーのＳＯＣは、第１の基準ＳＯＣ未満であると仮定する。

【0142】

図１～図４及び図７を参照すると、ステップＳ７１０において、プロセッサ１３０は、第１の充電率を用いた定電流充電手順を実行する。

【0143】

ステップＳ７２０において、プロセッサ１３０は、測定部１１０から受信したバッテリーの電圧を示す電圧測定値に基づいて決定されるバッテリーのＳＯＣが、第１の基準ＳＯＣに到達したか否かを判定する。バッテリーの電圧測定値は、バッテリーが第１の充電率で充電されている間、測定部１１０によって周期的にまたは所定時間間隔で測定され得る。

【0144】

第１の基準ＳＯＣは、バッテリーが第１の充電率を用いた定電流充電手順が行われる場合に、バッテリーの負極上におけるリチウム析出を防止するために予め設定された値である。例えば、第１の基準ＳＯＣは、バッテリーのＳＯＣが第１の基準ＳＯＣより低いときから第１の充電率で定電流充電を行い続けた場合に、バッテリーの負極でリチウム析出が発生し始めるか、またはリチウム析出の深刻度が一定レベルまで高くなると予測されるＳＯＣ値または予め設定されたＳＯＣ値であり得る。

【0145】

ステップＳ７２０の値が「Ｙｅｓ（はい）」である場合、ステップＳ７２４に進む。ステップＳ７２０の値が「Ｎｏ（いいえ）」である場合、プロセッサ１３０は、ステップＳ７１０に戻り、第１の充電率を用いた定電流充電手順を継続する。

【0146】

ステップＳ７２４において、プロセッサ１３０は、バッテリーの一時的な放電手順を実行する必要かあるか否かを判定する。プロセッサ１３０は、バッテリーの使用程度に基づいて、一時的な放電手順を実行する必要性を決定し得る。例えば、バッテリーの使用程度が閾値以上である場合、ステップＳ７２４の値は「Ｙｅｓ（はい）」となり、そうでない場合、ステップＳ７２４の値は「Ｎｏ（いいえ）」と出力され得る。ステップＳ７２４の値が「Ｙｅｓ（はい）」である場合、ステップＳ７２６に進む。ステップＳ７２４の値が「Ｎｏ（いいえ）」である場合、ステップＳ７４２に進み得る。

【0147】

これに関連して、一時的な放電手順を実行する必要があると判定された場合に、（ｉ）バッテリーの使用程度に対して連続的または離散的な負の相関を有するように、一時的な放電手順の時間長を決定する動作、及び（ｉｉ）バッテリーの使用程度に対して連続的または離散的な負の相関を有するように、一時的な放電手順のための定電流の大きさを決定する動作の少なくとも一方が実行され得ることは、図６を参照して前述したものと共通する。

【0148】

ステップＳ７２６において、プロセッサ１３０は、一時的な放電手順の放電情報に基づいて、調整された第２の充電率を決定する（数式２参照）。調整された第２の充電率は、多段充電プロトコルデータに基づく元の第２の充電率とは異なる。

【0149】

ステップＳ７３０において、プロセッサ１３０は、一時的な放電手順を実行する。

【0150】

ステップＳ７４０において、プロセッサ１３０は、調整された第２の充電率（ステップＳ７２６で決定）を用いた定電流充電手順を実行する。

【0151】

ステップＳ７４２において、プロセッサ１３０は、第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行する。

【0152】

ステップＳ７５０において、プロセッサ１３０は、バッテリーのＳＯＣが第２の基準ＳＯＣに到達したか否かを判定する。ステップＳ７５０の値が「Ｙｅｓ（はい）」である場合、図７の方法は終了し得る。ステップＳ７５０の値が「Ｎｏ（いいえ）」である場合、プロセッサ１３０は、ステップＳ７４０またはステップＳ７４２に戻り、第２の充電率を用いた定電流充電手順を継続する。ここで、ステップＳ７２４の値が「Ｙｅｓ（はい）」と判定され、ステップＳ７５０の値が「Ｎｏ（いいえ）」と判定された場合には、ステップＳ７４０に戻る一方、ステップＳ７２４及びステップＳ７５０の値が両方とも「いいえ」と判定された場合には、ステップＳ７４２に戻り得る。

【0153】

図７は、バッテリーのＳＯＣが第２の基準ＳＯＣに到達した時点で終了することを図示しているが、これは一例に過ぎない。仮に、多段充電手順が３つ以上の定電流充電手順を含む場合、追加の定電流充電手順や定電圧充電手順が続いて実行され得る。

【0154】

一時的な放電手順を無条件に実行した図５の前述の実施形態とは異なり、図７の前述の実施形態は、一時的な放電手順が必要な場合に、多段充電プロトコルデータに含まれる元の第２の充電率の代わりに、前記調整された第２の充電率を用いた定電流充電手順を実行したという点で異なる。

【0155】

以上説明した本発明の実施形態は、装置および方法によってのみ実現されるものではなく、本発明の実施形態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によって実現されてもよい。このような実現は、上述した実施形態の記載から本発明が属する技術分野の専門家であれば容易に実現できるものである。

【0156】

以上、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する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様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
また、以上で説明した本発明は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の置換、変形及び変更が可能であるため、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されるのではなく、様々な変形のため各実施形態の全部または一部が選択的に組み合わせられて構成され得る。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図5】

【図6】

【図7】