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特表2022-545549バッテリー管理システム、バッテリーパック、電気車両及びバッテリー管理方法
(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】バッテリー管理システム、バッテリーパック、電気車両及びバッテリー管理方法
(51)【国際特許分類】
G01R 31/388 20190101AFI20221020BHJP
H01M 10/48 20060101ALI20221020BHJP
G01R 31/387 20190101ALI20221020BHJP
G01R 31/382 20190101ALI20221020BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20221020BHJP
B60L 3/00 20190101ALI20221020BHJP
B60L 50/60 20190101ALI20221020BHJP
B60L 53/14 20190101ALI20221020BHJP
B60L 58/12 20190101ALI20221020BHJP
【ＦＩ】
G01R31/388
H01M10/48 P
H01M10/48 301
G01R31/387
G01R31/382
H02J7/00 P
H02J7/00 X
B60L3/00 S
B60L50/60
B60L53/14
B60L58/12
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022513381
(86)(22)【出願日】2020-12-11
(85)【翻訳文提出日】2022-03-01
(86)【国際出願番号】 KR2020018205
(87)【国際公開番号】W WO2021118312
(87)【国際公開日】2021-06-17
(31)【優先権主張番号】10-2019-0164892
(32)【優先日】2019-12-11
(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】リー、ボム－ジン
【テーマコード（参考）】
2G216
5G503
5H030
5H125
【Ｆターム（参考）】
2G216AB01
2G216BA03
2G216BA17
2G216BA41
2G216CA01
2G216CA04
2G216CA11
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB02
5G503CA01
5G503CA11
5G503CB11
5G503DA07
5G503EA05
5G503FA06
5G503GB06
5G503GC04
5G503GD03
5H030AA01
5H030AS08
5H030FF22
5H030FF43
5H030FF44
5H125AA01
5H125AC12
5H125AC24
5H125BC01
5H125BC05
5H125BC12
5H125BC19
5H125CC01
5H125CD04
5H125DD02
5H125EE23
5H125EE25
5H125EE27
5H125EE48
(57)【要約】
本発明によるバッテリー管理システムは、第１開路電圧カーブ及び第２開路電圧カーブを保存するメモリと、バッテリーの両端にかかったバッテリー電圧を測定する電圧センサーと、制御回路と、を含む。第１開路電圧カーブは、バッテリーの放電時のバッテリーの開路電圧と充電状態との第１関係を規定する。第２開路電圧カーブは、バッテリーの充電時のバッテリーの開路電圧と充電状態との第２関係を規定する。制御回路は、キーＯＦＦ信号を受信すると、バッテリーを通す電流の流れを遮断するように構成される。制御信号は、キーＯＦＦ信号の受信時にバッテリーが放電中であったら、第１時点から第２時点まで、所定の時間ごとに測定されるバッテリー電圧及び第１開路電圧カーブに基づいて、所定の時間ごとにバッテリーの充電状態を推定する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１開路電圧カーブ及び第２開路電圧カーブを保存するように構成されるメモリと、バッテリーの両端にかかった電圧であるバッテリー電圧を測定するように構成される電圧センサーと、
前記メモリ及び前記電圧センサーに結合する制御回路と、を含み、
前記第１開路電圧カーブは、前記バッテリーの放電時の前記バッテリーの開路電圧と充電状態との第１関係を規定し、
前記第２開路電圧カーブは、前記バッテリーの充電時の前記バッテリーの開路電圧と充電状態との第２関係を規定し、
前記制御回路は、
キーＯＦＦ信号を受信すると、前記バッテリーが休止状態になるように前記バッテリーを通す電流の流れを遮断し、
前記キーＯＦＦ信号の受信時に前記バッテリーが放電中であったら、第１時点から第２時点まで、測定される前記バッテリー電圧及び前記第１開路電圧カーブに基づいて、前記バッテリーの充電状態を推定するように構成され、
前記第１時点は、前記キーＯＦＦ信号の受信時から第１待機時間が経過した時点であり、
前記第２時点は、前記キーＯＦＦ信号の受信時から前記第１待機時間よりも長い第１切換時間が経過した時点である、バッテリー管理システム。
【請求項2】
前記制御回路は、前記キーＯＦＦ信号の受信時に前記バッテリーが放電中であったら、基準充電状態及び基準温度に基づいて前記第１待機時間及び前記第１切換時間を決定するように構成され、
前記基準充電状態は、前記キーＯＦＦ信号が受信されたときの前記バッテリーの充電状態を示し、
前記基準温度は、前記キーＯＦＦ信号が受信されたときの前記バッテリーの温度を示す、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項3】
前記メモリは、前記第１関係と前記第２関係の平均を示す第３関係を規定している第３開路電圧カーブをさらに保存するように構成され、前記制御回路は、
前記キーＯＦＦ信号の受信時に前記バッテリーが放電中であったら、前記第２時点から、所定の時間ごとに測定される前記バッテリー電圧及び前記第３開路電圧カーブに基づいて、前記所定の時間ごとに前記バッテリーの充電状態を推定するように構成される、請求項１または２に記載のバッテリー管理システム。
【請求項4】
前記制御回路は、前記キーＯＦＦ信号の受信時に前記バッテリーが充電中であったら、第３時点から第４時点まで、所定の時間ごとに測定される前記バッテリー電圧及び前記第２開路電圧カーブに基づいて、前記所定の時間ごとに前記バッテリーの充電状態を推定するように構成され、
前記第３時点は、前記キーＯＦＦ信号の受信時から第２待機時間が経過した時点であり、
前記第４時点は、前記キーＯＦＦ信号の受信時から前記第２待機時間よりも長い第２切換時間が経過した時点である、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー管理システム。
【請求項5】
前記制御回路は、前記キーＯＦＦ信号の受信時に前記バッテリーが放電中であったら、基準充電状態及び基準温度に基づいて前記第２待機時間及び前記第２切換時間を決定するように構成され、
前記基準充電状態は、前記キーＯＦＦ信号が受信されたときの前記バッテリーの充電状態を示し、
前記基準温度は、前記キーＯＦＦ信号が受信されたときの前記バッテリーの温度を示す、請求項４に記載のバッテリー管理システム。
【請求項6】
前記メモリは、前記第１関係と前記第２関係の平均を示す第３関係を規定している第３開路電圧カーブをさらに保存するように構成され、前記制御回路は、
前記キーＯＦＦ信号の受信時に前記バッテリーが充電中であったら、前記第４時点から、前記所定の時間ごとに測定される前記バッテリー電圧及び前記第３開路電圧カーブに基づいて、前記所定の時間ごとに前記バッテリーの充電状態を推定するように構成される、請求項４に記載のバッテリー管理システム。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか一項に記載の前記バッテリー管理システムを含む、バッテリーパック。
【請求項8】
請求項７に記載の前記バッテリーパックを含む、電気車両。
【請求項9】
請求項１から６のいずれか一項に記載の前記バッテリー管理システムによって実行可能なバッテリー管理方法であって、前記キーＯＦＦ信号を受信すると、前記バッテリーが休止状態になるように前記バッテリーを通す電流の流れを遮断する段階と、
前記キーＯＦＦ信号の受信時に前記バッテリーが放電中であったら、前記第１時点から前記第２時点まで、所定の時間ごとに測定される前記バッテリー電圧及び前記第１開路電圧カーブに基づいて、前記所定の時間ごとに前記バッテリーの充電状態を推定する段階と、を含む、バッテリー管理方法。
【請求項10】
前記キーＯＦＦ信号の受信時に前記バッテリーが充電中であったら、第３時点から第４時点まで、前記所定の時間ごとに測定される前記バッテリー電圧及び前記第２開路電圧カーブに基づいて、前記所定の時間ごとに前記バッテリーの充電状態を推定する段階をさらに含み、前記第３時点は、前記キーＯＦＦ信号の受信時から第２待機時間が経過した時点であり、
前記第４時点は、前記キーＯＦＦ信号の受信時から前記第２待機時間よりも長い第２切換時間が経過した時点である、請求項９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】
本発明は、バッテリーの充電状態を決定する技術に関する。
【0002】
本出願は、２０１９年１２月１１日出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１６４８９２号に基づく優先権を主張し、該当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】
最近、ノートブックＰＣ、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急増し、電気自動車、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、反復的な充放電の可能な高性能バッテリーについての研究が活発に進行しつつある。
【0004】
現在、商用化したバッテリーとしては、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、リチウムバッテリーなどがあり、このうち、リチウムバッテリーは、ニッケル系のバッテリーに比べてメモリ効果がほとんど起こらず、充放電が自由で、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
【0005】
バッテリーは、使用状態と休止状態とが反復的に行われる。使用状態は、バッテリーの充放電が行われる状態を指す。休止状態とは、バッテリーの充放電が遮断（中断）された状態、即ち、バッテリーを介して充電電流と放電電流が流れない状態を指す。
【0006】
バッテリーが休止状態に維持される間にも、使用状態における充放電履歴、バッテリーの自己放電、バッテリー管理システムによって消耗される電力などによって、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｇｅ）は一定に維持されないこともある。したがって、バッテリーが休止状態に維持される間にもバッテリーのＳＯＣをモニターする必要がある。
【0007】
一方、従来に、バッテリーのＳＯＣの推定に広く活用されている開路電圧カーブは、バッテリーの充放電が中断された状態で充分に長い時間が経過してヒステリシスが完全に解消されたときのバッテリーの開路電圧（ＯＣＶ：Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）とＳＯＣとの関係を規定するデータセットである。
【0008】
ところが、バッテリーが使用状態から休止状態に切り換えられたときから休止状態に維持された時間が長くなければ、使用状態における充放電履歴によって発生したヒステリシスが充分に解消されない。
【0009】
したがって、バッテリーが休止状態に維持された時間を考慮せず、休止状態の開始時点（即ち、使用状態の終了時点）から開路電圧カーブのみに基づいてバッテリーのＳＯＣを推定する場合、正確度が低下するという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーが使用状態から休止状態に切り換えられたときからバッテリーが休止状態に維持された時間によって、ＯＣＶとＳＯＣとの関係を規定する開路電圧カーブを変更することで、バッテリーの休止中のＳＯＣを正確に決定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理解されるであろう。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合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】
本発明の一面によるバッテリー管理システムは、第１開路電圧カーブ及び第２開路電圧カーブを保存するように構成されるメモリと、バッテリーの両端にかかった電圧であるバッテリー電圧を測定するように構成される電圧センサーと、メモリ及び電圧センサーに結合する制御回路と、を含む。第１開路電圧カーブは、バッテリーの放電時のバッテリーの開路電圧と充電状態との第１関係を規定する。第２開路電圧カーブは、バッテリーの充電時のバッテリーの開路電圧と充電状態との第２関係を規定する。制御回路は、キーＯＦＦ信号を受信すると、バッテリーが休止状態になるようにバッテリーを通す電流の流れを遮断するように構成される。制御回路は、キーＯＦＦ信号の受信時にバッテリーが放電中であったら、第１時点から第２時点まで、所定の時間ごとに測定されるバッテリー電圧及び第１開路電圧カーブに基づいて、所定の時間ごとにバッテリーの充電状態を推定するように構成される。第１時点は、キーＯＦＦ信号の受信時から第１待機時間が経過した時点である。第２時点は、キーＯＦＦ信号の受信時から第１待機時間よりも長い第１切換時間が経過した時点である。
【0013】
制御回路は、キーＯＦＦ信号の受信時にバッテリーが放電中であったら、基準充電状態及び基準温度に基づいて第１待機時間及び第１切換時間を決定するように構成され得る。基準充電状態は、キーＯＦＦ信号が受信されたときのバッテリーの充電状態を示す。基準温度は、キーＯＦＦ信号が受信されたときのバッテリーの温度を示す。
【0014】
メモリは、第１関係と第２関係の平均を示す第３関係を規定している第３開路電圧カーブをさらに保存するように構成され得る。制御回路は、キーＯＦＦ信号の受信時にバッテリーが放電中であったら、第２時点から、所定の時間ごとに測定されるバッテリー電圧及び第３開路電圧カーブに基づいて、所定の時間ごとにバッテリーの充電状態を推定するように構成され得る。
【0015】
制御回路は、キーＯＦＦ信号の受信時にバッテリーが充電中であったら、第３時点から第４時点まで、所定の時間ごとに測定されるバッテリー電圧及び第２開路電圧カーブに基づいて、所定の時間ごとにバッテリーの充電状態を推定するように構成され得る。第３時点は、キーＯＦＦ信号の受信時から第２待機時間が経過した時点である。第４時点は、キーＯＦＦ信号の受信時から第２待機時間よりも長い第２切換時間が経過した時点である。
【0016】
制御回路は、キーＯＦＦ信号の受信時にバッテリーが放電中であったら、基準充電状態及び基準温度に基づいて第２待機時間及び第２切換時間を決定するように構成され得る。基準充電状態は、キーＯＦＦ信号が受信されたときのバッテリーの充電状態を示す。基準温度は、キーＯＦＦ信号が受信されたときのバッテリーの温度を示す。
【0017】
メモリは、第１関係と第２関係の平均を示す第３関係を規定している第３開路電圧カーブをさらに保存するように構成され得る。制御回路は、キーＯＦＦ信号の受信時にバッテリーが充電中であったら、第４時点から、所定の時間ごとに測定されるバッテリー電圧及び第３開路電圧カーブに基づいて、所定の時間ごとにバッテリーの充電状態を推定するように構成され得る。
【0018】
本発明の他面によるバッテリーパックは、バッテリー管理システムを含む。
【0019】
本発明のさらに他面による電気車両は、バッテリーパックを含む。
【0020】
本発明のさらに他面によるバッテリー管理方法は、バッテリー管理システムによって実行可能である。バッテリー管理方法は、キーＯＦＦ信号を受信すると、バッテリーが休止状態になるように バッテリーを通す電流の流れを遮断する段階と、キーＯＦＦ信号の受信時にバッテリーが放電中であったら、第１時点から第２時点まで、所定の時間ごとに測定されるバッテリー電圧及び第１開路電圧カーブに基づいて、所定の時間ごとにバッテリーの充電状態を推定する段階と、を含む。
【0021】
バッテリー管理方法は、キーＯＦＦ信号の受信時にバッテリーが充電中であったら、第３時点から第４時点まで、所定の時間ごとに測定されるバッテリー電圧及び第２開路電圧カーブに基づいて、所定の時間ごとにバッテリーの充電状態を推定する段階をさらに含み得る。第３時点は、キーＯＦＦ信号の受信時から第２待機時間が経過した時点であり得る。第４時点は、キーＯＦＦ信号の受信時から第２待機時間よりも長い第２切換時間が経過した時点であり得る。
【発明の効果】
【0022】
本発明の実施例の少なくとも一つによると、バッテリーが使用状態から休止状態に切り換えられたときからバッテリーが休止状態に維持された時間によって、ＯＣＶとＳＯＣとの関係を規定する開路電圧カーブを変更することで、バッテリーの休止中のＳＯＣを正確に決定することができる。
【0023】
本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。
【0024】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、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をするため、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てはならない。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明による電気車両の構成を例示した図である。
【図2】バッテリーの使用状態における充放電履歴によるヒステリシスを説明するための図である。
【図3】バッテリーの放電によって発生したヒステリシスが休止状態で解消される現象を説明するための図である。
【図4】バッテリーの充電によって発生したヒステリシスが休止状態で解消される現象を説明するための図である。
【図5】本発明の第１実施例によるバッテリー管理方法を例示したフローチャートである。
【図7】本発明の第２実施例によるバッテリー管理方法を例示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、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てはならず、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ねばならない。
【0027】
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちいずれか一つを残りと区別する目的として使用され、このような用語によって構成要素が限定されることではない。
【0028】
なお、明細書の全体にかけて、ある部分が、ある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載の「制御部」のような用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を示し、これはハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの結合せにより具現され得る。
【0029】
さらに、明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されているとするとき、これは、「直接的に連結（接続）」されている場合のみならず、その中間に他の素子を介して「間接的に連結（接続）」されている場合も含む。
【0030】
図１は、本発明による電気車両１の構成を例示した図である。
【0031】
図１を参照すると、電気車両１は、車両コントローラ２、バッテリーパック２０、スイッチ３０、インバータ４０及び電気モータ５０を含む。
【0032】
車両コントローラ２は、電気車両１に設けられた始動ボタン（図示せず）が使用者によってＯＮ位置に切り換えられたことに応じてキーＯＮ信号を生成するように構成される。車両コントローラ２は、始動ボタンが使用者によってＯＦＦ位置に切り換えられたことに応じてキーＯＦＦ信号を生成するように構成される。
【0033】
スイッチ３０は、バッテリーパック２０のための電力ライン３に設けられる。 スイッチ３０がオンされた間に、電力ライン３を通してバッテリーパック２０とインバータ４０のいずれか一つから他の一つへの電力伝達が可能である。スイッチ３０は、リレー、電界効果トランジスター（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのような公知のスイッチング器機の一つまたは二つ以上を組合せによって具現され得る。
【0034】
インバータ４０は、バッテリーＢから供給される直流電力を交流電力に変換して電気モータ５０に供給する。電気モータ５０は、インバータ４０からの交流電力を電気車両１のための運動エネルギーに変換する。
【0035】
バッテリーパック２０は、バッテリーＢ及びバッテリー管理システム１００を含む。
【0036】
バッテリーＢは、少なくとも一つのバッテリーセルを含む。バッテリーセルは、例えば、リチウムイオンセルのように、反復的な充放電が可能なものであれば、その種類は特に限定されない。
【0037】
バッテリー管理システム１００は、電圧センサー１１０、メモリ１４０及び制御回路１５０を含む。バッテリー管理システム１００は、温度センサー１２０、電流センサー１３０及び通信回路１６０のうち少なくとも一つをさらに含み得る。
【0038】
電圧センサー１１０は、バッテリーＢの正極端子及び負極端子に電気的に接続可能に提供される。電圧センサー１１０は、所定の時間ごとに、バッテリーＢの両端にかかった電圧（以下、「バッテリー電圧」と称することがある。）を測定し、測定されたバッテリー電圧を示す信号を制御回路１５０に出力するように構成される。
【0039】
温度センサー１２０は、バッテリーＢから所定の距離内の領域に配置される。例えば、熱電対などが温度センサー１２０として用いられ得る。温度センサー１２０は、所定の時間ごとに、バッテリーＢの温度（以下、「バッテリー温度」と称し得る。）を測定し、測定されたバッテリー温度を示す信号を制御回路１５０に出力するように構成される。
【0040】
電流センサー１３０は、電力ライン３に設けられる。電流センサー１３０は、電力ライン３によってバッテリーＢに電気的に直列で接続可能に提供される。例えば、シャント抵抗やホール効果素子などが電流センサー１３０として用いられ得る。電流センサー１３０は、所定の時間ごとに、電力ライン３を通して流れる電流（以下、「バッテリー電流」と称し得る。）を測定し、測定されたバッテリー電流を示す信号を制御回路１５０に出力するように構成される。バッテリーＢが放電中に測定されるバッテリー電流を「放電電流」と称し、バッテリーＢが充電中に測定されるバッテリー電流を「充電電流」と称し得る。
【0041】
メモリ１４０は、後述する実施例によるバッテリー管理方法の実行に必要なプログラム及び各種データを保存するように構成される。メモリ１４０は、例えば、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ（登録商標） ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、ＳＳＤタイプ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ，ソリッドステートディスクタイプ）、ＳＤＤタイプ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ ｔｙｐｅ，シリコンディスクドライブタイプ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，ランダムアクセスメモリ）、ＳＲＡＭ（ｓｔａｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，スタティックランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，リードオンリメモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，エレクトリカリーイレーサブルリードオンリメモリ）、ＰＲＯＭ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，プログラマブルリードオンリメモリ）の少なくとも一つのタイプの保存媒体を含み得る。
【0042】
制御回路１５０は、車両コントローラ２、スイッチ３０、電圧センサー１１０、温度センサー１２０、温度センサー１３０、メモリ１４０及び通信回路１６０に動作可能に結合する。二つの構成が動作可能に結合するということは、二つの構成間に単方向または双方向に信号を送受信可能に接続していることを意味する。制御回路１５０は、ハードウェア的に、ＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）、マイクロプロセッサー（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、その他の機能の遂行のための電気的ユニットの少なくとも一つを用いて具現され得る。
【0043】
通信回路１６０は、電気車両１の車両コントローラ２と通信可能に結合し得る。通信回路１６０は、車両コントローラ２からのメッセージを制御回路１５０に伝送し、制御回路１５０からのメッセージを車両コントローラ２に伝送し得る。通信回路１６０と車両コントローラ２との間の通信には、例えば、ＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，ローカルエリア・ネットワーク）、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ，コントローラー・エリア・ネットワーク）、デージチェーンのような有線ネットワーク及び／またはブルートゥース（登録商標）、ジグビー、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの無線ネットワークを提供し得る。
【0044】
制御回路１５０は、バッテリー電圧、バッテリー電流及び／またはバッテリー温度に基づき、バッテリーＢのＳＯＣを決定し得る。バッテリーＢの充放電中のＳＯＣの決定は、電流積算法、カルマンフィルターなどのような公知の方式が用いられ得る。以下、バッテリーＢが休止状態にあるときのＳＯＣの決定について具体的に説明する。
【0045】
図２は、バッテリーＢの使用状態における充放電履歴によるヒステリシスを説明するための図である。
【0046】
図２を参照すると、カーブ２０１は、バッテリーＢの放電時のバッテリーＢのＯＣＶとＳＯＣとの第１関係を規定するものであって、「第１ＯＣＶカーブ」または「放電ＯＣＶカーブ」と称し得る。カーブ２０１は、所定の基準温度（例えば、２５℃）に維持される環境で、バッテリーＢと同じ仕様の他のバッテリーが完全充電されたときから完全放電するまで、定電流放電と休止を交互に反復する放電テスト過程から予め得られたデータであり得る。例えば、放電テスト過程中、第１テスト時間（例えば、６０分）に亘る所定の電流レート（例えば、０．１Ｃ）を用いた放電と、第２テスト時間（例えば、５分）にかける休止と、が繰り返され得る。この場合、カーブ２０１のＯＣＶは、放電テスト過程中、バッテリーＢが第２テスト時間の間に休止される度のバッテリー電圧を示し得る。
【0047】
カーブ２０２は、バッテリーＢの充電時のバッテリーＢのＯＣＶとＳＯＣとの第２関係を規定するものであって、「第２ＯＣＶカーブ」または「充電ＯＣＶカーブ」と称し得る。カーブ２０２は、所定の基準温度（例えば、２５℃）に維持される環境で、バッテリーＢと同じ仕様の他のバッテリーが完全放電したときから完全充電されるまで、定電流充電と休止を繰り返す充電テスト過程から予め得られたデータであり得る。例えば、充電テスト過程中、第３テスト時間（例えば、６０分）にかける所定の電流レート（例えば、０．１Ｃ）を用いた充電と、第４テスト時間（例えば、５分）にかける休止と、が繰り返され得る。この場合、カーブ２０２のＯＣＶは、充電テスト過程中、バッテリーＢが第４テスト時間の間に休止される度のバッテリー電圧を示し得る。
【0048】
カーブ２０３は、第１関係と第２関係の平均を示す第３関係を規定するものであって、「第３ＯＣＶカーブ」または「平均ＯＣＶカーブ」と称し得る。第１関係と第２関係を平均することによって、放電によるヒステリシスと充電によるヒステリシスとが相互に相殺される。したがって、第３関係は、バッテリーＢのヒステリシスが完全に解消されたときのバッテリーＢのＯＣＶとＳＯＣを示すといえる。
【0049】
同じＳＯＣにおいて、カーブ２０１のＯＣＶは、放電によって発生したヒステリシスによってカーブ２０３のＯＣＶよりも低い一方、カーブ２０２のＯＣＶは、充電によって発生したヒステリシスによってカーブ２０３のＯＣＶよりも高い。例えば、ＳＯＣ＝Ａ［％］の場合、カーブ２０１のＯＣＶ Ｖ１は、カーブ２０３のＯＣＶ Ｖ２よりも低く、カーブ２０２のＯＣＶ Ｖ３は、カーブ２０３のＯＣＶ Ｖ２よりも高い。参考までに、カーブ２０３は、カーブ２０１とカーブ２０２の平均であることから、Ｖ２＝（Ｖ１＋Ｖ３）／２となる。
【0050】
同様の理由で、同じＯＣＶにおいて、カーブ２０１のＳＯＣは、カーブ２０３のＳＯＣよりも大きい一方、カーブ２０２のＳＯＣは、カーブ２０３のＳＯＣよりも小さい。例えば、ＯＣＶ＝Ｖ１［Ｖ］の場合、カーブ２０１のＳＯＣ Ａ［％］は、カーブ２０３のＳＯＣ Ｂ［％］よりも大きく、カーブ２０２のＳＯＣ Ｃ［％］は、カーブ２０３のＳＯＣ Ｂ［％］よりも小さい。
【0051】
図３は、バッテリーＢの放電によって発生したヒステリシスが休止状態で解消される現象を説明するための図である。
【0052】
図３を参照すると、バッテリーＢの放電中にキーＯＦＦ信号が受信されることによって、時点Ｔ０からバッテリーＢが休止状態になる。説明の便宜のために、時点Ｔ０におけるバッテリーＢの実際のＳＯＣがＡ［％］であると仮定する。
【0053】
図２及び図３を参照すると、放電によるヒステリシスが時点Ｔ０から解消されていきながらバッテリー電圧が徐々に上昇する。時点Ｔ１で、バッテリー電圧は、カーブ２０１のＯＣＶ Ｖ１に到達する。時点Ｔ１は、時点Ｔ０からある程度の時間が経過した時点であり得る。時点Ｔ０から十分な時間が経過したら、バッテリー電圧は、カーブ２０３のＯＣＶ Ｖ２に到達するようになる。
【0054】
時点Ｔ１後の時点Ｔ２において、バッテリー電圧ＶｘはＶ１とＶ２との間に位置する。もし、カーブ２０１を参照する場合、時点Ｔ２におけるＳＯＣはＤ［％］に決定される。一方、カーブ２０３を参照する場合、時点Ｔ２におけるＳＯＣはＥ［％］に決定される。
【0055】
バッテリーＢの休止中、ＶｘはＶ２に向かって徐々に上昇するため、ＶｘとＶ１との差は増加する一方、ＶｘとＶ２との差は減少することを図２及び図３から確認することができる。また、バッテリーＢの休止中、ＡとＤとの差ΔＥ１は増加する一方、ＡとＥとの差ΔＥ２は減少する。
【0056】
ΔＥ１がΔＥ２よりも小さいときには、カーブ２０１に基づいて決められたＳＯＣが、カーブ２０３に基づいて決定されたＳＯＣよりも実際のＳＯＣに近い。一方、ΔＥ１がΔＥ２よりも大きいときには、カーブ２０３に基づいて決定されたＳＯＣがカーブ２０１に基づいて決定されたＳＯＣよりも実際のＳＯＣに近い。
【0057】
これに着目して、制御回路１５０は、ΔＥ１とΔＥ２とが相互に同一になるまで必要な時間の予測値としての第１切換時間ΔｔＣ１を決定するように構成され得る。制御回路１５０は、時点Ｔ０から第１待機時間ΔｔＲ１が経過したときからカーブ２０１に基づいて所定の時間ごとにＳＯＣを決定し、時点Ｔ０から第１切換時間ΔｔＣ１が経過したときからは、カーブ２０３に基づいて所定の時間ごとにＳＯＣを決定し得る。
【0058】
図４は、バッテリーＢの充電によって発生したヒステリシスが休止状態で解消される現象を説明するための図である。
【0059】
図４を参照すると、バッテリーＢの充電中にキーＯＦＦ信号が受信されることによって、時点Ｔ１０からバッテリーＢが休止状態になる。説明の便宜のために、時点Ｔ１０におけるバッテリーＢの実際のＳＯＣがＡ［％］であると仮定する。
【0060】
図２及び図４を参照すると、充電によるヒステリシスが時点Ｔ１０から解消されていきながらバッテリー電圧が徐々に下降する。時点Ｔ１１で、バッテリー電圧は、カーブ２０２のＯＣＶ Ｖ３に到達する。時点Ｔ１１は、時点Ｔ１０からある程度の時間が経過した時点であり得る。時点Ｔ１０から十分な時間が経過したら、バッテリー電圧は、カーブ２０３のＯＣＶ Ｖ２に到達するようになる。
【0061】
時点Ｔ１１後の時点Ｔ１２において、バッテリー電圧Ｖｙは、Ｖ３とＶ２との間に位置する。もし、カーブ２０２を参照する場合、時点Ｔ１２におけるＳＯＣは、Ｆ［％］に決定される。一方、カーブ２０３を参照する場合、時点Ｔ１２におけるＳＯＣはＧ［％］に決定される。
【0062】
バッテリーＢの休止中、ＶｙはＶ２に向かって徐々に下降するため、ＶｙとＶ３との差は増加する一方、ＶｙとＶ２との差は減少することを図２及び図４から確認することができる。また、バッテリーＢの休止中、ＡとＦとの差ΔＥ３は増加する一方、ＡとＧとの差ΔＥ４は減少する。
【0063】
ΔＥ３がΔＥ４よりも小さいときには、カーブ２０２に基づいて決定されたＳＯＣがカーブ２０３に基づいて決定されたＳＯＣよりも実際のＳＯＣに近い。 一方、ΔＥ３がΔＥ４よりも大きいときには、カーブ２０３に基づいて決定されたＳＯＣが、カーブ２０２に基づいて決定されたＳＯＣよりも実際のＳＯＣに近い。
【0064】
これに着目して、制御回路１５０は、ΔＥ３とΔＥ４が互いに同一になるまで必要な時間の予測値としての第２切換時間ΔｔＣ２を決定するように構成され得る。制御回路１５０は、時点Ｔ１０から第２待機時間ΔｔＲ２が経過したときからカーブ２０２に基づいて所定の時間ごとにＳＯＣを決定し、時点Ｔ１０から第２切換時間ΔｔＣ２が経過したときからは、カーブ２０３に基づいて所定の時間ごとにＳＯＣを決定し得る。
【0065】
図５は、本発明の第１実施例によるバッテリー管理方法を例示したフローチャートであり、図６は、図５の方法のためのデータテーブルを例示する。図５の方法は、バッテリーＢの放電中に車両コントローラ２からのキーＯＦＦ信号によって開始され得る。
【0066】
図１～図３、図５及び図６を参照すると、段階Ｓ５１０で、制御回路１５０は、基準ＳＯＣ及び基準温度をメモリ１４０に記録する。基準ＳＯＣは、キーＯＦＦ信号が受信されたときのバッテリーＢのＳＯＣを示す。基準温度は、キーＯＦＦ信号が受信されたときのバッテリー温度を示す。
【0067】
段階Ｓ５２０で、制御回路１５０は、バッテリーＢを通す電流の流れを遮断する。即ち、制御回路１５０は、スイッチ３０をオフする。これによって、バッテリーＢが使用状態から休止状態に切り換えられる。
【0068】
段階Ｓ５３０で、制御回路１５０は、基準ＳＯＣ及び基準温度に基づいて、第１待機時間ΔｔＲ１及び第１切換時間ΔｔＣ１を決定する。
【0069】
第１待機時間ΔｔＲ１は、カーブ２０１を用いてバッテリーＢのＳＯＣを決定するために、キーＯＦＦ信号の受信時から経過すべき時間である。休止状態の初期には、バッテリー電圧が速く上昇するため、休止状態が開始されたときからカーブ２０１を用いてバッテリーＢのＳＯＣを決定することは望ましくないためである。例えば、第１待機時間ΔｔＲ１は、休止状態の開始時点からバッテリー電圧の上昇速度が所定の臨界速度（例えば、０．０１Ｖ／分）と同一になるまで必要とする時間の予測値である。
【0070】
第１切換時間ΔｔＣ１は、第１待機時間ΔｔＲ１より長い。第１切換時間ΔｔＣ１は、カーブ２０１の代わりにカーブ２０３を用いてバッテリーＢのＳＯＣを決定するために、キーＯＦＦ信号の受信時から経過すべき時間である。
【0071】
図６を参照すると、データテーブル６１０とデータテーブル６２０は、メモリ１４０に保存されている。データテーブル６１０は、基準ＳＯＣ、基準温度及び第１待機時間ΔｔＲ１との関係を規定している。データテーブル６１０は、基準ＳＯＣが同じ場合、相対的に低い基準温度が相対的に長い第１待機時間ΔｔＲ１に関連付けられるように規定している。例えば、基準ＳＯＣが９０［％］、基準温度が２５［℃］であれば、１分が第１待機時間ΔｔＲ１として決定され、基準 ＳＯＣが９０［％］、基準温度が０［℃］であれば、５分が第１待機時間ΔｔＲ１として決定される。また、データテーブル６１０は、基準温度が同じ場合、相対的に低い基準ＳＯＣが、相対的に長いかまたは同一の第１待機時間ΔｔＲ１に関連付けられるように規定している。例えば、基準ＳＯＣが８０［％］、基準温度が２５［℃］であれば、２分が第１待機時間ΔｔＲ１として決定され、基準ＳＯＣが７０［％］、基準温度が２５［℃］であれば、３分が第１待機時間ΔｔＲ１として決定される。
【0072】
データテーブル６２０は、基準ＳＯＣ、基準温度及び第１切換時間ΔｔＣ１の関係を規定している。データテーブル６２０は、基準ＳＯＣが同じ場合、相対的に低い基準温度が、相対的に長い第１切換時間ΔｔＣ１に関連付けられるように規定している。また、データテーブル６２０は、基準温度が同じ場合、相対的に低い基準ＳＯＣが、相対的に長いかまたは同一の第１切換時間ΔｔＣ１に関連付けられるように規定している。
【0073】
勿論、データテーブル６１０とデータテーブル６２０の数値は、理解を助けるための例示である。
【0074】
代案的に、第１待機時間ΔｔＲ１及び第１切換時間ΔｔＣ１は各々、ＳＯＣ及び温度とは関係なく、特定値として予め決定されていてもよい。この場合、段階 Ｓ５１０及び段階Ｓ５３０は、図５の方法から省略され得る。
【0075】
段階Ｓ５４０で、制御回路１５０は、バッテリー電圧を測定する。
【0076】
段階Ｓ５５０で、制御回路１５０は、キーＯＦＦ信号の受信時から第１待機時間ΔｔＲ１が経過したか否かを判定する。段階Ｓ５５０の値が「はい」である場合、段階Ｓ５６０へ進む。
【0077】
段階Ｓ５６０で、制御回路１５０は、キーＯＦＦ信号の受信時から第１切換時間ΔｔＣ１が経過したか否かを判定する。段階Ｓ５６０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ５７０へ進む。段階Ｓ５６０の値が「はい」である場合、段階Ｓ５８０へ進む。
【0078】
段階Ｓ５７０で、制御回路１５０は、バッテリー電圧及び第１ＯＣＶカーブ２０１に基づいてバッテリーＢのＳＯＣを決定する。
【0079】
段階Ｓ５８０で、制御回路１５０は、バッテリー電圧及び第３ＯＣＶカーブ２０３に基づいて、バッテリーＢのＳＯＣを決定する。
【0080】
制御回路１５０は、車両コントローラ２からのキーＯＮ信号が受信されるまで、段階Ｓ５４０～段階Ｓ５８０を繰り返すことで、所定の時間ごとにバッテリーＢのＳＯＣを決定し得る。
【0081】
図７は、本発明の第２実施例によるバッテリー管理方法を例示したフローチャートであり、図８は、図６の方法のためのデータテーブルを例示する。図７の方法は、バッテリーＢの充電中に車両コントローラ２からのキーＯＦＦ信号によって開始され得る。
【0082】
図１、図２、図４、図７及び図８を参照すると、段階Ｓ７１０で、制御回路１５０は、基準ＳＯＣ及び基準温度をメモリ１４０に記録する。基準ＳＯＣは、キーＯＦＦ信号が受信されたときのバッテリーＢのＳＯＣを示す。基準温度は、キーＯＦＦ信号が受信されたときのバッテリー温度を示す。
【0083】
段階Ｓ７２０で、制御回路１５０は、バッテリーＢを通す電流の流れを遮断する。即ち、制御回路１５０は、スイッチ３０をオフする。これによって、バッテリーＢが使用状態から休止状態に切り換えられる。
【0084】
段階Ｓ７３０で、制御回路１５０は、基準ＳＯＣ及び基準温度に基づいて、第２待機時間ΔｔＲ２及び第２切換時間ΔｔＣ２を決定する。
【0085】
第２待機時間ΔｔＲ２は、カーブ２０２を用いてバッテリーＢのＳＯＣを決定するために、キーＯＦＦ信号の受信時から経過すべき時間である。休止状態の初期には、バッテリー電圧が速く下降するため、休止状態が開始されたときからカーブ２０２を用いてバッテリーＢのＳＯＣを決定することは望ましくないためである。例えば、第２待機時間ΔｔＲ２は、休止状態の開始時点からバッテリー電圧の下降速度が所定の臨界速度（例えば、０．０１Ｖ／分）と同一になるまで必要とする時間の予測値である。
【0086】
第２切換時間ΔｔＣ２は、カーブ２０２の代わりにカーブ２０３を用いてバッテリーＢのＳＯＣを決定するために、キーＯＦＦ信号の受信時から経過すべき時間である。
【0087】
図８を参照すると、データテーブル８１０とデータテーブル８２０は、メモリ１４０に保存されている。データテーブル８１０は、基準ＳＯＣ、基準温度及び第２待機時間ΔｔＲ２の関係を規定している。データテーブル８１０は、基準ＳＯＣが同じ場合、相対的に低い基準温度が、相対的に長い第２待機時間ΔｔＲ２に関連付けられるように規定している。例えば、基準ＳＯＣが８０［％］、基準温度が２５［℃］であれば、１５分が第２待機時間ΔｔＲ２として決定され、基準ＳＯＣが８０［％］、基準温度が０［℃］であれば、４１分が第２待機時間ΔｔＲ２として決定される。また、データテーブル８１０は、基準温度が同じ場合、相対的に高い基準ＳＯＣが、相対的に長いかまたは同一の第２待機時間に関連付けられるように規定している。例えば、基準ＳＯＣが２０［％］、基準温度が２５［℃］であれば、３分が第２待機時間として決定され、基準ＳＯＣが３０［％］、基準温度が２５［℃］であれば、７分が第２待機時間として決定される。
【0088】
データテーブル８２０は、基準ＳＯＣ、基準温度及び第２切換時間ΔｔＣ２の関係を規定している。データテーブル８２０は、基準ＳＯＣが同じ場合、相対的に低い基準温度が、相対的に長い第２切換時間ΔｔＣ２に関連付けられるように規定している。また、データテーブル８２０は、基準温度が同一の場合、相対的に高い基準ＳＯＣが、相対的に長いかまたは同一の第２切換時間ΔｔＣ２に関連付けられるように規定している。
【0089】
勿論、データテーブル８１０とデータテーブル８２０の数値は、理解を助けるために例示したものである。
【0090】
代案的に、第２待機時間ΔｔＲ２及び第２切換時間ΔｔＣ２は各々、ＳＯＣ及び温度とは関係なく、特定値として予め決定されていてもよい。この場合、段階Ｓ７１０及び段階Ｓ７３０は、図５の方法から省略され得る。
【0091】
段階Ｓ７４０で、制御回路１５０は、バッテリー電圧を測定する。
【0092】
段階Ｓ７５０で、制御回路１５０は、キーＯＦＦ信号の受信時から第２待機時間ΔｔＲ２が経過したか否かを判定する。段階Ｓ７５０の値が「はい」である場合、段階Ｓ７６０へ進む。
【0093】
段階Ｓ７６０で、制御回路１５０は、キーＯＦＦ信号の受信時から第２切換時間ΔｔＣ２が経過したか否かを判定する。段階Ｓ７６０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ７７０へ進む。段階Ｓ７６０の値が「はい」である場合、段階Ｓ７８０へ進む。
【0094】
段階Ｓ７７０で、制御回路１５０は、バッテリー電圧及び第２ＯＣＶカーブ２０２に基づいて、バッテリーＢのＳＯＣを決定する。
【0095】
段階Ｓ７８０で、制御回路１５０は、バッテリー電圧及び第３ＯＣＶカーブ２０３に基づいて、バッテリーＢのＳＯＣを決定する。
【0096】
制御回路１５０は、車両コントローラ２からのキーＯＮ信号が受信されるまで、段階Ｓ７４０～Ｓ７８０を繰り返すことで、所定の時間ごとにバッテリーＢのＳＯＣを決定し得る。
【0097】
以上で説明した本発明の実施例は、必ずしも装置及び方法を通じて具現されることではなく、本発明の実施例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を通じて具現され得、このような具現は、本発明が属する技術分野における専門家であれば、前述した実施例の記載から容易に具現できるはずである。
【0098】
以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ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多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【0099】
また、上述の本発明は、本発明が属する技術分野における通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想から脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更が可能であるため、上述の実施例及び添付された図面によって限定されず、多様な変形が行われるように各実施例の全部または一部を選択的に組み合わせて構成可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】