特表 2022-545352 低電圧セル検出方法およびその方法を提供するバッテリー管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-27

(54)【発明の名称】低電圧セル検出方法およびその方法を提供するバッテリー管理システム

(51)【国際特許分類】

   B60L 58/12 20190101AFI20221020BHJP

   H02J 7/02 20160101ALI20221020BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20221020BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20221020BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20221020BHJP

【ＦＩ】

B60L58/12

H02J7/02 H

H02J7/00 P

H01M10/48 P

B60L3/00 S

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022508489

(86)(22)【出願日】2021-04-21

(85)【翻訳文提出日】2022-02-17

(86)【国際出願番号】 KR2021005022

(87)【国際公開番号】W WO2021215824

(87)【国際公開日】2021-10-28

(31)【優先権主張番号】10-2020-0048646

(32)【優先日】2020-04-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】キム、ウイソン

【テーマコード（参考）】

5G503

5H030

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA03

5G503BB01

5G503CA01

5G503CA11

5G503DA07

5G503EA05

5G503FA06

5G503HA01

5H030AA06

5H030AS06

5H030AS08

5H030FF22

5H030FF23

5H030FF24

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC24

5H125BC08

5H125BC16

5H125DD05

5H125EE22

5H125EE23

5H125EE27

5H125EE47

5H125EE48

5H125EE51

(57)【要約】

本発明は、低電圧セル検出方法およびこれを提供するバッテリー管理システムに関し、本発明のバッテリー管理システムは、低電圧セルを検出してバッテリーを管理するシステムにおいて、複数のバッテリーセルのそれぞれの両端に連結されて前記複数のバッテリーセルのそれぞれのセル電圧およびバッテリー電流を測定するセルモニタリングＩＣ、そして前記測定された複数のバッテリーセルのそれぞれのセル電圧および前記バッテリー電流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セルのそれぞれのＳＯＣを計算するメイン制御回路を含み、前記メイン制御回路は、自動車の運行が終了する前に計算された前記複数のバッテリーセルのそれぞれの第１ＳＯＣと前記自動車の運行が再開された時点に同期して計算された前記複数のバッテリーセルのそれぞれの第２ＳＯＣ間の差値を所定の放電臨界値と比較し、前記比較結果により前記複数のバッテリーセルのそれぞれに対して低電圧であるか否かを判断して前記低電圧セルを検出し、前記放電臨界値は、前記自動車の運行が中断された期間の間の正常セルのＳＯＣ変化量に基づく。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリーにおける低電圧セルを検出するシステムにおいて、
複数のバッテリーセルに連結されて前記複数のバッテリーセルのそれぞれのセル電圧およびバッテリー電流を測定するセルモニタリングＩＣ、そして
前記測定された複数のバッテリーセルのそれぞれのセル電圧および前記バッテリー電流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セルのそれぞれのＳＯＣを計算する制御回路を含み、
前記制御回路は、自動車の運行が終了する前に計算された前記複数のバッテリーセルのそれぞれの第１ＳＯＣと前記自動車の運行が再開された時点に同期して計算された前記複数のバッテリーセルのそれぞれの第２ＳＯＣ間の差値を所定の放電臨界値と比較し、前記比較結果により前記複数のバッテリーセルのそれぞれに対して低電圧であるか否かを判断して前記低電圧セルを検出し、
前記放電臨界値は、前記自動車の運行が中断された期間の間の正常セルのＳＯＣ変化量に基づく、システム。

【請求項2】

前記放電臨界値は、
前記自動車の運行が中断された期間である停車期間、前記停車期間の間の前記バッテリーセル自体の放電による第１ＳＯＣ減少率、および前記システムのエネルギー消費による第２ＳＯＣ減少率に基づいて算出される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記放電臨界値は、
前記第１ＳＯＣ減少率と前記第２ＳＯＣ減少率の合算値に前記停車期間と誤差補正値を掛けて算出される、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記制御回路は、
前記停車期間と臨界期間を比較して前記停車期間が前記臨界期間以上である時、前記複数のバッテリーセルのそれぞれに対して前記低電圧であるか否かを判断して前記低電圧セルを検出する、請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記第１ＳＯＣは、自動車の運行が終了する前に最後に計算されたＳＯＣであり、
前記第２ＳＯＣは、前記自動車の運行が再開された後に最初に計算されたＳＯＣであり、
前記臨界期間は、前記第１ＳＯＣと前記第２ＳＯＣ間の差値を算出できる最小限の期間である、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記制御回路は、
前記第１ＳＯＣと前記第２ＳＯＣ間の差値が前記放電臨界値以上であれば前記低電圧と判断して対応するバッテリーセルを前記低電圧セルと検出する、請求項５に記載のシステム。

【請求項7】

複数のバッテリーセルおよび前記複数のバッテリーセルを管理するバッテリー管理システムを含むバッテリーシステムの低電圧セルを検出する方法において、
自動車の運行が終了する前に計算された前記複数のバッテリーセルのそれぞれの第１ＳＯＣを抽出する段階、
前記自動車の運行が再開された時点に同期して計算された前記複数のバッテリーセルのそれぞれの第２ＳＯＣを抽出する段階、
前記複数のバッテリーセルのそれぞれの前記第１ＳＯＣと前記第２ＳＯＣ間の差値を所定の放電臨界値と比較する段階、そして
前記比較結果により前記複数のバッテリーセルのそれぞれに対して低電圧であるか否かを判断して前記低電圧セルを検出する段階を含み、
前記放電臨界値は、前記自動車の運行が中断された期間の間の正常セルのＳＯＣ変化量に基づく、低電圧セル検出方法。

【請求項8】

前記放電臨界値は、
前記自動車の運行が中断された期間である停車期間、前記停車期間の間の前記バッテリーセル自体の放電による第１ＳＯＣ減少率、および前記バッテリー管理システムのエネルギー消費による第２ＳＯＣ減少率に基づいて算出される、請求項７に記載の低電圧セル検出方法。

【請求項9】

前記放電臨界値は、
前記第１ＳＯＣ減少率と前記第２ＳＯＣ減少率の合算値に前記停車期間と誤差補正値を掛けて算出される、請求項８に記載の低電圧セル検出方法。

【請求項10】

前記所定の放電臨界値と比較する段階の前に、
前記停車期間と臨界期間を比較する段階をさらに含み、
前記比較結果、前記停車期間が前記臨界期間以上であれば前記所定の放電臨界値と比較する段階を検討する、請求項９に記載の低電圧セル検出方法。

【請求項11】

前記第１ＳＯＣは、前記自動車の運行が終了する前に最後に計算されたＳＯＣであり、
前記第２ＳＯＣは、前記自動車の運行が再開された後に最初に計算されたＳＯＣであり、
前記臨界期間は、前記第１ＳＯＣと前記第２ＳＯＣ間の差値を算出できる最小限の期間である、請求項１０に記載の低電圧セル検出方法。

【請求項12】

前記低電圧セルを検出する段階は、
前記第１ＳＯＣと前記第２ＳＯＣ間の差値が前記放電臨界値以上であれば前記低電圧と判断して対応するバッテリーセルを前記低電圧セルと検出する、請求項１１に記載の低電圧セル検出方法。

【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、２０２０年４月２２日付韓国特許出願第１０－２０２０－００４８６４６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、複数のバッテリーセルのうち、バッテリーの安定性を阻害する低電圧セルを検出する低電圧セル検出方法およびこれを提供するバッテリー管理システムに関する。

【背景技術】

【0003】

ガソリンや重油を主燃料として使用する内燃エンジンを利用する自動車は、大気汚染など公害発生に深刻な影響を与えている。したがって、最近は公害発生を減らすために、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ ｖｅｈｉｃｌｅ）が開発されている。

【0004】

電気自動車は、バッテリー（Ｂａｔｔｅｒｙ）から出力される電気エネルギーにより動作するバッテリーエンジンを利用する自動車である。このような電気自動車は、充放電が可能な複数のバッテリーセル（ｂａｔｔｅｒｙ ｃｅｌｌ）がバッテリーモジュールまたはバッテリーパック（ｐａｃｋ）で形成されたバッテリーを主動力源として利用する。そのために、電気自動車は、排気ガスを発生させず、騒音を低減することにおいて長所がある。

【0005】

ハイブリッド自動車は、内燃エンジンを利用する自動車と電気自動車の中間段階の自動車として、２種類以上の動力源、例えば内燃エンジンおよびバッテリーモータを使用する自動車である。現在は、内燃エンジンと水素と酸素を連続的に供給しながら化学反応を起こして直接電気エネルギーを得る燃料電池を利用したり、バッテリーと燃料電池を利用するなど、混合された形態のハイブリッド自動車が開発されている。

【0006】

このように電気エネルギーを利用する自動車は、動力源であるバッテリーの管理が非常に重要である。バッテリーに異常現象が発生してバッテリーが発火につながり得る状況が起こる前にバッテリーの充電／放電を制御したりバッテリーとの連結を制御しなければならない。

【0007】

一方、バッテリーを構成する複数のバッテリーセルのうち、多様な理由で電圧が特定値より低い低電圧セル（ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｅｌｌ）があり得る。低電圧セルが含まれると、バッテリー全体の電圧は落ち、頻繁なセルバランシング（Ｃｅｌｌ Ｂａｌａｎｃｉｎｇ）およびＵＶ（Ｕｎｄｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ）診断を誘発してバッテリー全体の安定性を威嚇するようになる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、複数のバッテリーセルのそれぞれの自動車の運行が中断される前と自動車の運行が再開された後の充電状態（ＳＯＣ；ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）変化量に基づいて低電圧セルを検出する低電圧セル検出方法およびこれを提供するバッテリー管理システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一特徴による低電圧セル検出方法は、複数のバッテリーセルおよび前記複数のバッテリーセルを管理するバッテリー管理システムを含むバッテリーシステムの低電圧セルを検出する方法において、自動車の運行が終了する前に計算された前記複数のバッテリーセルのそれぞれの第１ＳＯＣを抽出する段階、前記自動車の運行が再開された時点に同期して計算された前記複数のバッテリーセルのそれぞれの第２ＳＯＣを抽出する段階、前記複数のバッテリーセルのそれぞれの前記第１ＳＯＣと前記第２ＳＯＣ間の差値を所定の放電臨界値と比較する段階、そして前記比較結果により前記複数のバッテリーセルのそれぞれに対して低電圧であるか否かを判断して前記低電圧セルを検出する段階を含み、前記放電臨界値は、前記自動車の運行が中断された期間の間の正常セルのＳＯＣ変化量に基づく。

【0010】

前記放電臨界値は、前記自動車の運行が中断された期間である停車期間、前記停車期間の間の前記バッテリーセル自体の放電による第１ＳＯＣ減少率、および前記バッテリー管理システムのエネルギー消費による第２ＳＯＣ減少率に基づいて算出され得る。

【0011】

前記放電臨界値は、前記第１ＳＯＣ減少率と前記第２ＳＯＣ減少率の合算値に前記停車期間と誤差補正値を掛けて算出され得る。

【0012】

前記所定の放電臨界値と比較する段階の前に、前記停車期間と臨界期間を比較する段階をさらに含み、前記比較結果、前記停車期間が前記臨界期間以上であれば前記所定の放電臨界値と比較する段階を検討することができる。

【0013】

前記第１ＳＯＣは、前記自動車の運行が終了する前に最後に計算されたＳＯＣであり、前記第２ＳＯＣは、前記自動車の運行が再開された後に最初に計算されたＳＯＣであり、前記臨界期間は、前記第１ＳＯＣと前記第２ＳＯＣ間の差値を算出できる最小限の期間であり得る。

【0014】

前記低電圧セルを検出する段階は、前記第１ＳＯＣと前記第２ＳＯＣ間の差値が前記放電臨界値以上であれば前記低電圧と判断して対応するバッテリーセルを前記低電圧セルと検出することができる。

【0015】

本発明の他の特徴によるバッテリー管理システムは、低電圧セルを検出してバッテリーを管理するシステムにおいて、複数のバッテリーセルのそれぞれの両端に連結されて前記複数のバッテリーセルのそれぞれのセル電圧およびバッテリー電流を測定するセルモニタリングＩＣ、そして前記測定された複数のバッテリーセルのそれぞれのセル電圧および前記バッテリー電流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セルのそれぞれのＳＯＣを計算するメイン制御回路を含み、前記メイン制御回路は、自動車の運行が終了する前に計算された前記複数のバッテリーセルのそれぞれの第１ＳＯＣと前記自動車の運行が再開された時点に同期して計算された前記複数のバッテリーセルのそれぞれの第２ＳＯＣ間の差値を所定の放電臨界値と比較し、前記比較結果により前記複数のバッテリーセルのそれぞれに対して低電圧であるか否かを判断して前記低電圧セルを検出し、前記放電臨界値は、前記自動車の運行が中断された期間の間の正常セルのＳＯＣ変化量に基づく。

【0016】

前記放電臨界値は、前記自動車の運行が中断された期間である停車期間、前記停車期間の間の前記バッテリーセル自体の放電による第１ＳＯＣ減少率、および前記バッテリー管理システムのエネルギー消費による第２ＳＯＣ減少率に基づいて算出され得る。

【0017】

前記放電臨界値は、前記第１ＳＯＣ減少率と前記第２ＳＯＣ減少率の合算値に前記停車期間と誤差補正値を掛けて算出され得る。

【0018】

前記メイン制御回路は、前記停車期間と臨界期間を比較して前記停車期間が前記臨界期間以上である時、前記複数のバッテリーセルのそれぞれに対して前記低電圧であるか否かを判断して前記低電圧セルを検出することができる。

【0019】

前記第１ＳＯＣは、自動車の運行が終了する前に最後に計算されたＳＯＣであり、前記第２ＳＯＣは、前記自動車の運行が再開された後に最初に計算されたＳＯＣであり、前記臨界期間は、前記第１ＳＯＣと前記第２ＳＯＣ間の差値を算出できる最小限の期間であり得る。

【0020】

前記メイン制御回路は、前記第１ＳＯＣと前記第２ＳＯＣ間の差値が前記放電臨界値以上であれば前記低電圧と判断して対応するバッテリーセルを前記低電圧セルと検出することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明は、迅速かつ高い精密度で低電圧セルを検出してバッテリーの全体の安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施形態によるバッテリーシステムを示す図面である。

【図2】一実施形態による低電圧セル検出方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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果たすものではない。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検出される場合、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、均等物乃至代替物を含むものと理解されなければならない。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

図１は一実施形態によるバッテリーシステムを示す図面である。

【0028】

図１に示されているように、バッテリーシステム１は、バッテリーパック２、バッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）３、リレー１１、および電流センサー１２を含む。

【0029】

バッテリーパック２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。一実施形態において、バッテリーセルは、充電可能な二次電池であり得る。所定の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、所定の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パック２を構成して所望の電力を供給することができる。

【0030】

複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれは、配線を通じてＢＭＳ３に電気的に連結されている。ＢＭＳ３は、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎに対する情報を含むバッテリーセルに関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１１の動作を制御することができる。例えば、ＢＭＳ３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低電圧セル（ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｅｌｌ）を検出することができる。

【0031】

図１では、バッテリーパック２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の間に連結されており、バッテリーシステム１の正極と出力端ＯＵＴ１の間にリレー１１が連結されており、バッテリーシステム１の負極と出力端ＯＵＴ２の間に電流センサー１２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。

【0032】

リレー１１は、バッテリーシステム１と外部装置間の電気的連結を制御する。リレー１１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１１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。外部装置は負荷または充電器であり得る。

【0033】

電流センサー１２は、バッテリーパック２と外部装置間の電流経路に直列に連結されている。電流センサー１２は、バッテリーパック２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ＢＭＳ３に伝達することができる。

【0034】

ＢＭＳ３は、セルバランシング回路１０、セルモニタリングＩＣ２０、およびメイン制御回路３０を含む。

【0035】

セルバランシング回路１０は、複数のスイッチＳＷ１－ＳＷｎおよび複数の抵抗Ｒ１－Ｒｎを含む。複数のスイッチＳＷ１－ＳＷｎのそれぞれは、セルモニタリングＩＣ２０から供給される複数のスイッチング信号ＳＣ［１］－ＳＣ［ｎ］のうち、対応するスイッチング信号によりスイッチング動作する。複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれに対して、対応するスイッチＳＷｉおよび抵抗Ｒｉは当該セルＣｅｌｌｉの正極と負極の間に直列に連結されている。スイッチＳＷｉがターンオンされると、当該セルＣｅｌｌｉ、スイッチＳＷｉ、および抵抗Ｒｉの間に放電経路が形成され、当該セルＣｅｌｌｉが放電する。この時、ｉは１からｎまでの自然数のうちの一つである。

【0036】

セルモニタリングＩＣ２０は、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれの正極および負極に電気的に連結されて、セル電圧を測定する。電流センサー１２により測定された電流（以下、バッテリー電流という）値はセルモニタリングＩＣ２０に伝達され得る。セルモニタリングＩＣ２０は、測定されたセル電圧およびバッテリー電流に対する情報をメイン制御回路３０に伝達する。具体的に、セルモニタリングＩＣ２０は、充放電が発生しない休息（ｒｅｓｔ）期間に複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれのセル電圧を所定の周期ごとに測定し、測定されたセル電圧に基づいてバッテリー電流を計算することができる。セルモニタリングＩＣ２０は、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれのセル電圧およびバッテリー電流をメイン制御回路３０に伝達する。

【0037】

セルモニタリングＩＣ２０は、メイン制御回路３０から伝送されるセルバランシング制御信号により複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのうちのセルバランシング対象セルをセルバランシング回路１０を通じて放電させることができる。例えば、セルモニタリングＩＣ２０は、メイン制御回路３０のセルバランシング制御信号により複数のスイッチング信号ＳＣ［１］～ＳＣ［ｎ］を生成することができる。スイッチング信号ＳＣ［１］～ＳＣ［ｎ］のそれぞれは、対応するスイッチＳＷｉのスイッチング動作を制御することができる。オンレベルのスイッチング信号ＳＣ［ｉ］が対応するスイッチＳＷｉに供給されると、スイッチＳＷｉがターンオンされて当該セルＣｅｌｌｉが放電する。

【0038】

例えば、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのうち、所定の基準電圧より電圧が低い低電圧セルが存在すると、セルモニタリングＩＣ２０はメイン制御回路３０の制御により頻繁なセルバランシングを行うようになる。低電圧セルが存在して頻繁なセルバランシングが行われると、バッテリーパック２の安全性を損なうようになる。

【0039】

メイン制御回路３０は、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれのセル電圧およびバッテリー電流のうちの少なくとも一つに基づいてＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を計算することができる。メイン制御回路３０は、自動車の運行が終了してＢＭＳ３がスリップモードに進入すると複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－ＣｅｌｌｎのそれぞれのＳＯＣのうち、最後に計算されたＳＯＣ、つまり、第１ＳＯＣを保存する。その後、電気自動車の運行が再開されてＢＭＳ３がウェークアップすると、メイン制御回路３０は電気自動車の運行が再開された時点に同期して複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－ＣｅｌｌｎのそれぞれのＳＯＣを計算する。電気自動車の運行が再開された後に最初に計算されたＳＯＣは第２ＳＯＣである。

【0040】

メイン制御回路３０は、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれの第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの差を求める。メイン制御回路３０は、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣとの差値が所定の放電臨界値（Ｋ）以上であれば低電圧と判断し、対応するバッテリーセルを低電圧セルと検出する。この時、放電臨界値（Ｋ）は、電気自動車の運行が中断された期間の間の正常セルのＳＯＣ変化量に基づく。低電圧セルは、所定の基準電圧より電圧が低いバッテリーセルであり、電気自動車の運行が中断された期間の間のＳＯＣ変化量は正常セルのＳＯＣ変化量より大きい。

【0041】

以下、図１および図２を参照して、メイン制御回路３０の低電圧セル検出方法およびその方法を提供するバッテリー管理システム１を説明する。

【0042】

図２は一実施形態による低電圧セル検出方法を示すフローチャートである。

【0043】

まず、メイン制御回路３０は、電気自動車の運行が終了すると、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれの第１ＳＯＣを保存する（Ｓ１０、Ｓ２０）。この時、第１ＳＯＣは、電気自動車の運行が終了する前に最後に計算されたＳＯＣである。

【0044】

バッテリーセルのＳＯＣは直接測定が不可である。バッテリーセルのＳＯＣを間接測定する方法として、バッテリーの電解質の比重とＰＨを測定してＳＯＣを計算したり、バッテリーセルの電圧を測定してＳＯＣを計算したり、バッテリー電流を測定し、これを時間に対して積分してＳＯＣを計算したり、ＮｉＭＨバッテリーは充電する時にバッテリー内部圧力が急速に増加する性質を利用してＳＯＣを計算することができる。メイン制御回路３０は、従来知られた多様な方法で複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－ＣｅｌｌｎのそれぞれのＳＯＣを充放電が発生しない休息（ｒｅｓｔ）期間に所定の周期ごとに計算したり、リアルタイムで計算することができる。

【0045】

次に、メイン制御回路３０は、電気自動車の運行が再開されると、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれの第２ＳＯＣを計算して保存する（Ｓ３０、Ｓ４０）。この時、第２ＳＯＣは、電気自動車の運行が再開された直後に最初に計算されたＳＯＣである。

【0046】

電気自動車の運行が終了すると、ＢＭＳ３は、スリップモードに進入してバッテリーセルの電圧測定、バッテリーセルのＳＯＣ計算などを行わない。電気自動車の運行が再開されると、ＢＭＳ３は、ウェークアップして正常動作する。この時、メイン制御回路３０は、電気自動車の運行が再開された時点に同期して複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－ＣｅｌｌｎのそれぞれのＳＯＣを計算して保存する。

【0047】

例えば、メイン制御回路３０は、電気自動車の運行が再開された後、既保存された複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれの第１ＳＯＣおよび第２ＳＯＣを抽出し、これに基づいて低電圧セルを検出することができる。

【0048】

次に、メイン制御回路３０は、電気自動車の運行が中断された期間、つまり、停車期間（Ｔｐ）と臨界期間（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｐｅｒｉｏｄ）（Ｔｔ）を比較する（Ｓ５０）。電気自動車の運行が中断された期間が過度に短ければＳＯＣ変動率が小さくて低電圧セルの検出が難しい。この時、臨界期間（Ｔｔ）は、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣ間の差値を算出することができる最小限の期間である。例えば、停車期間（Ｔｐ）が長くなれば第１ＳＯＣと第２ＳＯＣ間の差値も増加する。

【0049】

次に、電気自動車の停車期間（Ｔｐ）が臨界期間（Ｔｔ）未満であれば（Ｓ５０、Ｎｏ）、メイン制御回路３０は故障診断（Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ Ｔｒｏｕｂｌｅ Ｃｏｄｅ；ＤＴＣ）が不可であると判断することができる（Ｓ６０）。この時、故障診断不可（ＮＯ ＤＴＣ）は、複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのうち、低電圧セルを検出することができない場合、または低電圧セルが一つも存在しない場合を含むことができる。

【0050】

次に、電気自動車の停車期間（Ｔｐ）が臨界期間（Ｔｔ）以上であれば（Ｓ５０、Ｙｅｓ）、メイン制御回路３０は既保存された複数のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌｎのそれぞれの第１ＳＯＣと第２ＳＯＣ間の差値と所定の放電臨界値（Ｋ）を比較する（Ｓ７０）。

【0051】

放電臨界値（Ｋ）は、電気自動車の運行が中断された期間、つまり、停車期間（Ｔｐ）の間の正常セルのＳＯＣ変化量に基づくことができる。例えば、放電臨界値（Ｋ）は、停車期間（Ｔｐ）の間のバッテリーセル自体の放電による第１ＳＯＣ減少率とＢＭＳ３のエネルギー消費による第２ＳＯＣ減少率との合計に、誤差補正値と停車期間をかけて計算され得る。この時、第１ＳＯＣ減少率および第２ＳＯＣ減少率は複数の正常セルの実験データに基づいて平均値などで算出され得る。

【0052】

第１ＳＯＣ減少率は、バッテリーパック２が外部装置に電力を供給しなくてもバッテリーセル自体でエネルギーを消費して一日間に減少したＳＯＣ変化量である。第２ＳＯＣ減少率は、バッテリーパック２が外部装置に電力を供給しなくてもＢＭＳ３により消費されるエネルギーによりバッテリーセルで一日間に減少したＳＯＣ変化量である。誤差補正値は、誤診断防止のためにバラつきおよびエラー（ｅｒｒｏｒ）を反映するための値であり、例えば、１５０％（１．５）と算定され得る。

【0053】

例えば、第１ＳＯＣ減少率が０．１５（ＳＯＣ ｌｏｓｓ／Ｄａｙ）であり、第２ＳＯＣ減少率が０．３（ＳＯＣ ｌｏｓｓ／Ｄａｙ）であり、停車期間（Ｔｐ）が１０日であると仮定する。放電臨界値（Ｋ）＝（０．１５＋０．３）（ＳＯＣ ｌｏｓｓ／Ｄａｙ）×１．５×１０（Ｄａｙ）＝０．６７５％に計算され得る。

【0054】

次に、比較結果、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣ間の差値が放電臨界値（Ｋ）以上であれば（Ｓ７０、Ｙｅｓ）、メイン制御回路３０は比較結果を低電圧と判断し、対応するバッテリーセルを低電圧セルと検出する（Ｓ８０）。

【0055】

例えば、停車期間（Ｔｐ）１０日間に第１バッテリーセルの第１ＳＯＣと第２ＳＯＣ間の差値が０．７％であれば、メイン制御回路３０は差値０．７％が放電臨界値（Ｋ）０．６７５％より大きいため、低電圧と判断し、対応する第１バッテリーセルを低電圧セルと検出する。

【0056】

次に、比較結果、第１ＳＯＣと第２ＳＯＣ間の差値が放電臨界値（Ｋ）未満であれば（Ｓ７０、Ｎｏ）、メイン制御回路３０は比較結果を低電圧と判断せず、対応する第２バッテリーセルを正常セル、つまり、故障診断不可（ＮＯ ＤＴＣ）と判断することができる（Ｓ６０）。

【0057】

例えば、停車期間（Ｔｐ）１０日間に第２バッテリーセルの第１ＳＯＣと第２ＳＯＣ間の差値が０．５％であれば、メイン制御回路３０は差値０．５％が放電臨界値（Ｋ）０．６７５％より小さいため、低電圧と判断せず、対応する第２バッテリーセルを正常セルと判断することができる。

【0058】

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ず、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】

【国際調査報告】