特表 2024-532396 過熱診断方法、その方法を提供する過熱診断装置および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】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-05

(54)【発明の名称】過熱診断方法、その方法を提供する過熱診断装置およびバッテリーシステム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/00 20060101AFI20240829BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240829BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

G01R31/00

H01M10/48 301

H02J7/00 Q

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024513252

(86)(22)【出願日】2023-01-27

(85)【翻訳文提出日】2024-02-27

(86)【国際出願番号】 KR2023001312

(87)【国際公開番号】W WO2023224210

(87)【国際公開日】2023-11-23

(31)【優先権主張番号】10-2022-0061919

(32)【優先日】2022-05-20

(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】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】ドン・ヒョン・キム

【テーマコード（参考）】

2G036

5G503

5H030

【Ｆターム（参考）】

2G036AA18

2G036BB08

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503CB11

5G503EA09

5G503FA18

5H030AA10

5H030AS01

5H030AS08

5H030AS11

5H030FF22

5H030FF52

(57)【要約】

本発明は過熱診断方法、その方法を提供する過熱診断装置およびバッテリーシステムに関し、本発明のバッテリーシステムは、複数のバッテリーセルを含むバッテリー、前記バッテリーの過熱を診断する診断時点ごとに、前記バッテリーの温度を測定する測定部、前記測定部が測定した温度値を保存する保存部、そして前記診断時点ごとに、前記診断時点を基準にして所定の標本個数に対応する以前の複数の診断時点を抽出し、前記複数の診断時点それぞれに対応する複数の温度値の平均である移動平均値を算出し、前記診断時点ごとに測定された温度値を前記移動平均値より所定値だけ大きい基準値と比較して前記バッテリーの過熱を診断する制御部を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体の温度を測定する測定部と、
前記測定部が測定した温度値を保存する保存部と、
前記物体の過熱を診断する診断時点ごとに、前記診断時点を基準にして所定の標本個数に対応する以前の複数の診断時点を抽出し、前記複数の診断時点それぞれに対応する複数の温度値の平均である移動平均値を算出し、前記診断時点ごとに測定された温度値を前記移動平均値より所定値だけ大きい基準値と比較して前記物体の過熱を診断する制御部と、を含む過熱診断装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記複数の診断時点それぞれに対応する複数の標準偏差の平均である標準偏差平均値を算出し、前記標準偏差平均値に所定の倍数をかけて第１誤差値を算出し、前記移動平均値に前記第１誤差値をプラスして前記基準値を算出する、請求項１に記載の過熱診断装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記標準偏差平均値が所定の偏差基準値より小さければ、所定の補正値を第２誤差値と決定し、前記移動平均値に前記第２誤差値をプラスして前記基準値を算出する、請求項２に記載の過熱診断装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記測定された温度値が前記基準値を超えれば、前記物体に過熱イベントが発生したと診断する、請求項１から３のいずれか一項に記載の過熱診断装置。

【請求項5】

複数のバッテリーセルを含むバッテリーと、
前記バッテリーの温度を測定する測定部と、
前記測定部が測定した温度値を保存する保存部と、
前記バッテリーの過熱を診断する診断時点ごとに、前記診断時点を基準にして所定の標本個数に対応する以前の複数の診断時点を抽出し、前記複数の診断時点それぞれに対応する複数の温度値の平均である移動平均値を算出し、前記診断時点ごとに測定された温度値を前記移動平均値より所定値だけ大きい基準値と比較して前記バッテリーの過熱を診断する制御部と、を含むバッテリーシステム。

【請求項6】

前記制御部は、前記複数の診断時点それぞれに対応する複数の標準偏差の平均である標準偏差平均値を算出し、前記標準偏差平均値に所定の倍数をかけて第１誤差値を算出し、前記移動平均値に前記第１誤差値をプラスして前記基準値を算出する、請求項５に記載のバッテリーシステム。

【請求項7】

前記制御部は、前記標準偏差平均値が所定の偏差基準値より小さければ、所定の補正値を第２誤差値と決定し、前記移動平均値に前記第２誤差値をプラスして前記基準値を算出する、請求項６に記載のバッテリーシステム。

【請求項8】

前記制御部は、前記測定された温度値が前記基準値を超えれば、前記バッテリーに過熱イベントが発生したと診断する、請求項５から７のいずれか一項に記載のバッテリーシステム。

【請求項9】

複数のバッテリーセルを含むバッテリーの過熱を診断する所定の診断時点で、前記バッテリーの温度測定値である温度値を収集する温度データ収集段階と、
前記診断時点を基準にして標本個数に対応する以前の複数の診断時点を抽出する標本集団決定段階と、
前記複数の診断時点それぞれに対応する複数の温度値の平均である移動平均値および前記移動平均値より所定値だけ大きい基準値を算出する基準値決定段階と、
前記温度値を前記基準値と比較して前記バッテリーの過熱を診断する過熱診断段階と、を含む過熱診断方法。

【請求項10】

前記基準値決定段階は、前記複数の診断時点それぞれに対応する標準偏差の平均である標準偏差平均値を算出し、前記標準偏差平均値に所定の倍数をかけて第１誤差値を算出し、前記移動平均値に前記第１誤差値をプラスして前記基準値を算出する、請求項９に記載の過熱診断方法。

【請求項11】

前記基準値決定段階は、前記標準偏差平均値が所定の偏差基準値より小さければ、所定の補正値を第２誤差値と決定し、前記移動平均値に前記第２誤差値をプラスして前記基準値を算出する、請求項１０に記載の過熱診断方法。

【請求項12】

前記過熱診断段階は、前記温度測定値が前記基準値を超えれば、前記バッテリーに過熱イベントが発生したと診断する、請求項９から１１のいずれか一項に記載の過熱診断方法。

【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２０２２年５月２０日付韓国特許出願第１０－２０２２－００６１９１９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含まれる。

【0002】

本発明は、物体（例えば、バッテリーなど）に対する過熱を診断する方法、その方法を提供する過熱診断装置およびバッテリーシステムに関するものである。

【背景技術】

【0003】

最近、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯用電話機などのような携帯用電子製品の需要が急激に増大し、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て、繰り返し充放電が可能な高性能バッテリーに対する研究が活発に行われている。

【0004】

現在の商品化され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なり、このうちの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なくて充放電が自由であり、自己放電率が非常に低くエネルギー密度が高い長所で脚光を浴びている。

【0005】

一方、バッテリーの温度はバッテリーの性能に重要な影響を与える要素である。一般に、バッテリーの温度が適正温度で分布する時、効率的に作動できる。例えば、バッテリーの温度が過度に高い場合、バッテリーの負極結晶格子の安全性が減少するなどによってバッテリーの性能が低下するか、爆発などの事故につながることがある。したがって、バッテリーの温度を正確にモニタリングすることが必要である。

【0006】

従来は、予め設定された基準値と測定されたバッテリーの温度を比較して、バッテリーの過熱有無を診断した。従来の方法は、過熱イベントが診断された後バッテリーの爆発などが発生する時点間の時間間隔が過度に短くて、適切な措置を取りにくい問題がある。また、従来の方法は、バッテリーの老後による温度上昇を過熱イベントが発生したと誤診断する問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、物体に対する異常な発熱挙動（以下、過熱）を精密度高く速やかに診断することができる過熱診断方法、その方法を提供する過熱診断装置およびバッテリーシステムに関するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一特徴による過熱診断装置は、物体の過熱を診断する診断時点ごとに、前記物体の温度を測定する測定部、前記測定部が測定した温度値を保存する保存部、そして前記診断時点ごとに、前記診断時点を基準にして所定の標本個数に対応する以前の複数の診断時点を抽出し、前記複数の診断時点それぞれに対応する複数の温度値の平均である移動平均値を算出し、前記診断時点ごとに測定された温度値を前記移動平均値より所定値だけ大きい基準値と比較して前記物体の過熱を診断する制御部を含む。

【0009】

前記制御部は、前記複数の診断時点それぞれに対応する複数の標準偏差の平均である標準偏差平均値を算出し、前記標準偏差平均値に所定の倍数をかけて第１誤差値を算出し、前記移動平均値に前記第１誤差値をプラスして前記基準値を算出することができる。

【0010】

前記制御部は、前記標準偏差平均値が所定の偏差基準値より小さければ、所定の補正値を第２誤差値と決定し、前記移動平均値に前記第２誤差値をプラスして前記基準値を算出することができる。

【0011】

前記制御部は、前記測定された温度値が前記基準値を超えれば、前記物体に過熱イベントが発生したと診断することができる。

【0012】

本発明の他の特徴によるバッテリーシステムは、複数のバッテリーセルを含むバッテリー、前記バッテリーの過熱を診断する診断時点ごとに、前記バッテリーの温度を測定する測定部、前記測定部が測定した温度値を保存する保存部、そして前記診断時点ごとに、前記診断時点を基準にして所定の標本個数に対応する以前の複数の診断時点を抽出し、前記複数の診断時点それぞれに対応する複数の温度値の平均である移動平均値を算出し、前記診断時点ごとに測定された温度値を前記移動平均値より所定値だけ大きい基準値と比較して前記バッテリーの過熱を診断する制御部を含む。

【0013】

前記制御部は、前記複数の診断時点それぞれに対応する複数の標準偏差の平均である標準偏差平均値を算出し、前記標準偏差平均値に所定の倍数をかけて第１誤差値を算出し、前記移動平均値に前記第１誤差値をプラスして前記基準値を算出することができる。

【0014】

前記制御部は、前記標準偏差平均値が所定の偏差基準値より小さければ、所定の補正値を第２誤差値と決定し、前記移動平均値に前記第２誤差値をプラスして前記基準値を算出することができる。

【0015】

前記制御部は、前記測定された温度値が前記基準値を超えれば、前記バッテリーに過熱イベントが発生したと診断することができる。

【0016】

本発明の他の特徴による過熱診断方法は、複数のバッテリーセルを含むバッテリーの過熱を診断する所定の診断時点で、前記バッテリーの温度測定値である温度値を収集する温度データ収集段階、前記診断時点を基準にして標本個数に対応する以前の複数の診断時点を抽出する標本集団決定段階、前記複数の診断時点それぞれに対応する複数の温度値の平均である移動平均値および前記移動平均値より所定値だけ大きい基準値を算出する基準値決定段階、そして前記温度値を前記基準値と比較して前記バッテリーの過熱を診断する過熱診断段階を含む。

【0017】

前記基準値決定段階は、前記複数の診断時点それぞれに対応する標準偏差の平均である標準偏差平均値を算出し、前記標準偏差平均値に所定の倍数をかけて第１誤差値を算出し、前記移動平均値に前記第１誤差値をプラスして前記基準値を算出することができる。

【0018】

前記基準値決定段階は、前記標準偏差平均値が所定の偏差基準値より小さければ、所定の補正値を第２誤差値と決定し、前記移動平均値に前記第２誤差値をプラスして前記基準値を算出することができる。

【0019】

前記過熱診断段階は、前記測定された温度値が前記基準値を超えれば、前記バッテリーに過熱イベントが発生したと診断することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明は、固定された基準値を使用して診断する従来と異なり、過熱診断時点ごとに物体に対する温度傾向を反映した基準値を算出し、算出した基準値を測定温度と比較して過熱診断を行うことによって、過熱イベント発生を速やかに判断することができる。

【0021】

本発明は、過熱診断時点ごとに物体に対する温度傾向を反映した基準値を算出し、算出した基準値を測定温度と比較して過熱診断を行うことによって、物体（例えば、バッテリーなど）の老後による温度上昇を過熱イベントの発生と誤診断する問題を予防することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施形態による過熱診断装置を説明するブロック図である。

【図2】他の実施形態によるバッテリーシステムを説明するブロック図である。

【図3】実施形態による過熱診断方法を説明するフローチャートである。

【図4】図３の基準値決定段階（Ｓ３００）を詳細に説明するフローチャートである。

【図5】充電モードで欠陥のないバッテリーの温度変化を示した例示図である。

【図6】充電モードで欠陥のあるバッテリーに対して過熱診断を実施した例示図である。

【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しく説明するが、同一であるか類似の構成要素には同一、類似の図面番号を付与し、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関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にする可能性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、均等物または代替物を含むと理解されるものである。

【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としてのみ使用される。

【0025】

ある構成要素が他の構成要素に“連結されて”いるとか“接続されて”いると言及された時は、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あるが、中間に他の構成要素が存在することもあると理解されるものである。反面、ある構成要素が他の構成要素に“直接連結されて”いるとか“直接接続されて”いると言及された時は、中間に他の構成要素が存在しないと理解されるものである。

【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と理解されるものである。

【0027】

図１は、一実施形態による過熱診断装置を説明するブロック図である。

【0028】

図１を参照すれば、過熱診断装置１は、測定部１１、保存部１３、そして制御部１５を含む。

【0029】

測定部１１は、物体（ｏｂｊｅｃｔ）の過熱を診断する診断時点（以下、診断時点）ごとに物体の温度を測定し、測定結果を制御部１５に伝達することができる。例えば、測定部１１は、物体の温度を測定する温度センサーを含むことができる。この時、物体は、バッテリーを含むことができるが、これに限定されるのではなく、過熱イベントが発生する前に予め予測することが必要な多様な装置を含むことができる。

【0030】

保存部１３は、診断時点ごとに測定部１１が測定した物体の温度値を保存することができる。また、保存部１３は、診断時点ごとに制御部１５が算出する移動平均（ＭＡ；Ｍｏｖｉｎｇ Ａｖｅｒａｇｅ）値、標準偏差（ＳＤ；Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）、標準偏差平均（ＳＤ＿ａｖｅ）、基準値（Ｔｈ）を保存することができる。例えば、所定の診断時点に対応する物体の温度値、移動平均（ＭＡ）値、標準偏差（ＳＤ）、標準偏差平均（ＳＤ＿ａｖｅ）、および基準値（Ｔｈ）がルックアップテーブル形態に保存部１３に保存できる。

【0031】

制御部１５は、予め設定された条件による診断時点が到来すれば、移動平均値（ＭＡ）および移動平均値より所定値だけ大きい基準値（Ｔｈ）を算出する。例えば、物体がバッテリーである場合、診断時点はバッテリーの充電が始まる時点またはバッテリーの放電が終了する時点であってもよい。しかし、これに限定されるのではなく、診断時点は、多様に設定できる。

【0032】

まず、制御部１５は、現在診断時点（Ｎ）を基準にして以前診断時点方向に診断時点をカウントする時、予め設定された標本個数（ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ、ＳＮ）に含まれる複数の診断時点を抽出して、標本集団を決定することができる。この時、標本個数（ＳＮ）は、標本集団に含まれる複数の診断時点の個数で、実験などに基づいて最適の個数に決定できる。

【0033】

標本集団は、母集団である過去複数の診断時点に対する部分集団で、以下説明する移動平均値（ＭＡ）および標準偏差平均値（σ＿ａｖｅ）などを算出するための集団であってもよい。

【0034】

【表1】

【0035】

上記表１は、複数の診断時点それぞれに対応する物体の温度（Ｔ）、移動平均（ＭＡ）、標準偏差（ＳＤ）、標準偏差平均（ＳＤ＿ａｖｅ）、および基準値（Ｔｈ）に対するロックアップテーブルの一例示である。以下で、第Ｎ診断時点で過熱診断のために必要な基準値（Ｔｈ_Ｎ）を算出する方法を詳細に説明する。また、標本個数（ＳＮ）は、５と仮定する。

【0036】

参照として、表１で最初診断時点（１）では、標本集団を構成する以前診断時点が存在しないので、移動平均（ＭＡ）、標準偏差（ＳＤ）、標準偏差平均（ＳＤ＿ａｖｅ）、および基準値（Ｔｈ）は直接算出が難しいことがある（よって、表１で対応する値は空欄で表示される）。のみならず、最初診断時点（１）に隣接した所定の診断時点（例えば、２、３、４、５）で標本集団を構成する複数の以前診断時点の個数が不足するので、移動平均（ＭＡ）、標準偏差（ＳＤ）、標準偏差平均（ＳＤ＿ａｖｅ）、および基準値（Ｔｈ）を算出しにくいことがある。この場合、設計者は、実験によって平均的に算出される値を初期診断時点および隣接した診断時点（例えば、１、２、３、４、５）での移動平均（ＭＡ）、標準偏差（ＳＤ）、標準偏差平均（ＳＤ＿ａｖｅ）、および基準値（Ｔｈ）として提供することができる。

【0037】

制御部１５は、現在診断時点（Ｎ）を基準にして以前診断時点方向に診断時点をカウントする時、標本個数（ＳＮ）である５個に対応する第Ｎ－１診断時点、第Ｎ－２診断時点、第Ｎ－３診断時点、第Ｎ－４診断時点、および第Ｎ－５診断時点を抽出して、標本集団を決定することができる。

【0038】

制御部１５は、複数の診断時点（Ｎ－１、Ｎ－２、Ｎ－３、Ｎ－４、Ｎ－５）を抽出して標本集団を決定し、標本集団内に属する複数の診断時点それぞれで測定された温度値に基づいて欠陥診断に使用される基準値を決定することができる。

【0039】

そうすれば、例えば、物体がバッテリーである場合、バッテリーを相当期間使用すれば老化によって内部抵抗値が増加し、内部抵抗値の増加による温度上昇を過熱イベント発生と誤診断する問題を予防することができる。また、一時的な温度上昇を過熱イベント発生と誤診断する問題を解決することができる。

【0040】

その次に、制御部１５は、標本集団に属する複数の診断時点（Ｎ－１、Ｎ－２、Ｎ－３、Ｎ－４、Ｎ－５）それぞれで測定された温度値に基づいて第Ｎ診断時点に対応する基準値（Ｔｈ_Ｎ）を決定する。

【0041】

一実施形態によって、制御部１５は、第Ｎ診断時点で測定された温度値（Ｔ_Ｎ）を基準値（Ｔｈ_Ｎ）と比較して、物体の過熱有無を診断する。例えば、表１を参照すれば、移動平均値（ＭＡ_Ｎ）、および標準偏差平均（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ）は基準値（Ｔｈ_Ｎ）を算出するために必要な値である。但し、標準偏差（ＳＤ_Ｎ）は、第Ｎ診断時点の過熱状態の診断時に必要な値ではないが、以後診断時点（Ｎ＋１、Ｎ＋２、…）の過熱状態の診断時に必要であるので、第Ｎ診断時点で算出されて保存部１３に保存できる。

【0042】

以下、表１を参照して、第Ｎ診断時点で、制御部１５が算出する移動平均値（ＭＡ_Ｎ）、標準偏差（ＳＤ_Ｎ）、標準偏差平均（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ）、および基準値（Ｔｈ_Ｎ）を説明する。

【0043】

制御部１５は、標本集団に属する複数の診断時点（Ｎ－５、Ｎ－４、Ｎ－３、Ｎ－２、Ｎ－１）それぞれに対応する複数の温度値（２９．４℃、２９．３℃、２９．４℃、２９．３℃、２９．５℃）を平均（２９．４℃＋２９．３℃＋２９．４℃＋２９．３℃＋２９．５℃／５＝２９．３８℃）して診断時点（Ｎ）に対応する移動平均値（ＭＡ_Ｎ、２９．３８℃）を算出することができる。即ち、標本個数（ＳＮ）を５と仮定すれば、第Ｎ診断時点で移動平均値（ＭＡ_Ｎ）は下記式（１）によって算出できる。

【0044】

ＭＡ_Ｎ＝（Ｔ_Ｎ－５＋Ｔ_Ｎ－４＋Ｔ_Ｎ－３＋Ｔ_Ｎ－２＋Ｔ_Ｎ－１）／５ … 式（１）

【0045】

下記表２を参照すれば、制御部１５は、標本集団に属する複数の診断時点（Ｎ－５、Ｎ－４、Ｎ－３、Ｎ－２、Ｎ－１）それぞれに対応する温度値（Ｔ）および上記式（１）を用いて算出した移動平均値（ＭＡ_Ｎ）に基づいて第Ｎ診断時点に対応する標準偏差（ＳＤ_Ｎ）を算出することができる。

【0046】

【表2】

【0047】

先に説明したように、第Ｎ診断時点に対応する標準偏差（ＳＤ_Ｎ）は、第Ｎ診断時点の過熱状態診断時に必要な値ではないが、以後診断時点（Ｎ＋１、Ｎ＋２、…）で物体の過熱有無診断時に必要である。したがって、第Ｎ診断時点に対応する標準偏差（ＳＤ_Ｎ）は、第Ｎ診断時点で算出されて保存部１３に保存できる。

【0048】

【表3】

【0049】

制御部１５は、上記表３を参照すれば、標本集団に属する複数の診断時点（Ｎ－５、Ｎ－４、Ｎ－３、Ｎ－２、Ｎ－１）それぞれに対応する複数の標準偏差（ＳＤ_Ｎ－５、ＳＤ_Ｎ－４、ＳＤ_Ｎ－３、ＳＤ_Ｎ－２、ＳＤ_Ｎ－１）に基づいて第Ｎ診断時点に対応する標準偏差平均値（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ、０．０７４２）を算出することができる。

【0050】

制御部１５は、移動平均値（ＭＡ_Ｎ）より所定値だけ大きい基準値（Ｔｈ）を算出することができる。実施形態によって、制御部１５は、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）に予め設定された倍数（Ｑ）をかけた誤差値（ＥＲ）を算出し、移動平均値（ＭＡ）に誤差値（ＥＲ）をプラス演算して基準値（Ｔｈ）を算出することができる。この時、倍数（Ｑ）は、過熱イベント発生有無に対する基準を設定するための値で、実験によって多様な値に決定できる。以下で、倍数（Ｑ）は、自然数３と仮定する。

【0051】

過熱診断装置などに搭載されて物体の温度を測定する温度センサー、測定したアナログ温度値をデジタル温度値に変換するＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ、アナログデジタル変換器）の種類などによって±０．５℃程度温度偏差が発生することがある。物体に対する精密な過熱診断のために、温度センサーによって発生する可能性がある温度偏差を補完することが必要である。

【0052】

一実施形態によって、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）が所定の偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）以上であれば、制御部１５は、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）に所定の倍数をかけて誤差値（ＥＲ）を算出することができる。この時、偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）は、温度測定過程で発生することがある誤差を反映するための基準値であってもよい。例えば、偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）は、０．５℃と設定することができるが、これに限定されるのではなく、実験などによって多様な値に決定できる。

【0053】

標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）が所定の偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）以上であれば、制御部１５は、下記式（２）を用いて誤差値（ＥＲ）を算出することができる。

【0054】

ＥＲ＝ＳＤ＿ａｖｅ×Ｑ … 式（２）

【0055】

他の実施形態によって、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）が所定の偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）未満であれば、制御部１５は、所定の補正値（ＣＢ）を誤差値（ＥＲ）として決定することができる。この時、補正値（ＣＢ）は、温度測定過程で発生することがある誤差を補正するための値であってもよい。例えば、補正値（ＣＢ）は、０．５℃に設定することができるが、これに限定されるのではなく、実験などによって多様な値に決定できる。

【0056】

ＥＲ＝ＣＢ … 式（３）

【0057】

例えば、前記表３を参照すれば、第Ｎ診断時点に対応する標準偏差平均値（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ）が０．０７４２として算出できる。即ち、第Ｎ診断時点に対応する標準偏差平均値（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ、０．０７４２）が所定の偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ、０．５）未満（０．０７４２＜０．５）であるので、制御部１５は、所定の補正値（ＣＢ、０．５）を誤差値（ＥＲ）として決定することができる。

【0058】

制御部１５は、移動平均値（ＭＡ）に誤差値（ＥＲ）をプラス演算して基準値（Ｔｈ）を算出することができる。例えば、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）が所定の偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）以上であれば、制御部１５は、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）に所定の倍数をかけて誤差値（ＥＲ）を算出し、移動平均値（ＭＡ）に誤差値（ＥＲ）をプラス演算して基準値（Ｔｈ）を算出することができる。他の例として、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）が所定の偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）未満であれば、制御部１５は、補正値（ＣＢ）を誤差値（ＥＲ）として決定し、移動平均値（ＭＡ）に誤差値（ＥＲ）をプラス演算して基準値（Ｔｈ）を算出することができる。制御部１５は、下記式（４）を用いて、基準値（Ｔｈ）を算出することができる。

【0059】

Ｔｈ＝ＭＡ＋ＥＲ … 式（４）

【0060】

例えば、前記表３を参照すれば、第Ｎ診断時点に対応する標準偏差平均値（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ、０．０７４２）が偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ、０．５）より小さいので、制御部１５は、所定の補正値（ＣＢ、０．５）を誤差値（ＥＲ）として決定することができる。制御部１５は、移動平均値（ＭＡ、２９．３８）に誤差値（ＥＲ、０．５℃）をプラス演算して基準値（Ｔｈ）を算出することができる。即ち、基準値（Ｔｈ）は２９．８８℃（２９．３８℃＋０．５℃）であってもよい。

【0061】

制御部１５は、第Ｎ診断時点で測定された温度（Ｔ_Ｎ）値と第Ｎ診断時点で算出した基準値（Ｔｈ_Ｎ）を比較して、物体に対する過熱イベント発生有無を診断することができる。

【0062】

例えば、表１を参照すれば、第Ｎ診断時点で測定された温度（Ｔ_Ｎ）値が３０℃であると仮定しよう。第Ｎ診断時点に対応する温度（Ｔ_Ｎ、３０℃）値が第Ｎ診断時点に対応した基準値（Ｔｈ_Ｎ、２９．８８℃）を超えるので、制御部３５は、過熱イベントが発生したと診断することができる。

【0063】

【表4】

【0064】

上記表４は、複数の診断時点それぞれに対応する物体の温度（Ｔ）、移動平均（ＭＡ）、標準偏差（ＳＤ）、標準偏差平均（ＳＤ＿ａｖｅ）、および基準値（Ｔｈ）に対するロックアップテーブルの他の例示である。

【0065】

表４を参照すれば、制御部１５は、現在診断時点（Ｎ＋１）を基準にして以前診断時点方向に診断時点をカウントする時、標本個数（ＳＮ）である５個に対応する第Ｎ診断時点、第Ｎ－１診断時点、第Ｎ－２診断時点、第Ｎ－３診断時点、および第Ｎ－４診断時点を抽出して、標本集団を決定することができる。

【0066】

制御部１５は、複数の診断時点（Ｎ、Ｎ－１、Ｎ－２、Ｎ－３、Ｎ－４）を抽出して標本集団を決定し、標本集団内に属する複数の診断時点それぞれで測定された温度値に基づいて欠陥診断に使用される基準値を決定することができる。

【0067】

制御部１５は、先に説明した表１～表３、式（１）～式（４）を用いて、第Ｎ＋１診断時点に対応する移動平均（ＭＡ_Ｎ＋１）、標準偏差（ＳＤ_Ｎ＋１）、標準偏差平均（ＳＤ_Ｎ＋１＿ａｖｅ）、および基準値（Ｔｈ_Ｎ＋１）を算出することができる。

【0068】

図２は、他の実施形態によるバッテリーシステムを説明するブロック図である。

【0069】

図２を参照すれば、バッテリーシステム２は、バッテリー１０、リレー２０、そしてバッテリー管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、以下ＢＭＳ）３０を含む。

【0070】

バッテリー１０は、直列および／または並列連結された複数のバッテリーセルを含むことができる。図２では、並列連結された３個のバッテリーセルが示されているが、これに限定されるのではなく、バッテリー１０は、直列および／または並列連結された多様な個数のバッテリーセルを含むことができる。ある実施形態で、バッテリーセルは充電可能な二次電池であってもよい。

【0071】

また、例えば、バッテリー１０は、所定個数のバッテリーセルが並列連結されてバッテリーバンク（ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｎｋ）を構成し、所定個数のバッテリーバンクが直列連結されてバッテリーパック（ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）を構成して、所望の電力を外部装置に供給することができる。他の例として、バッテリー１０は、所定個数のバッテリーセルが並列連結されてバッテリーバンク（ｂａｔｔｅｒｙ ｂａｎｋ）を構成し、所定個数のバッテリーバンクが並列連結されてバッテリーパック（ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）を構成して、所望の電力を外部装置に供給することができる。しかし、このような連結に限定されるのではなく、バッテリー１０は、直列および／または並列連結された複数のバッテリーセルを含むバッテリーバンクを複数個含み、複数のバッテリーバンクも直列および／または並列連結できる。

【0072】

図２では、バッテリー１０は、バッテリーシステム２の二つの出力端ＯＵＴ１、ＯＵＴ２の間に連結されている。また、バッテリーシステム２の正極と第１出力端ＯＵＴ１の間にリレー２０が連結されている。図２に示された構成および構成間の連結関係は一例であって、発明がこれに限定されるのではない。

【0073】

リレー２０は、バッテリーシステム２と外部装置間の電気的連結を制御する。リレー２０がオンされれば、バッテリーシステム２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２０がオフされれば、バッテリーシステム２と外部装置が電気的に分離される。この時、外部装置はバッテリー１０に電力を供給して充電する充電サイクルでは充電器であり、バッテリー１０が外部装置に電力を放電する放電サイクルでは負荷であってもよい。

【0074】

ＢＭＳ３０は、測定部３１、保存部３３、制御部３５を含む。図１に示された過熱診断装置１は図２に示されたＢＭＳ３０に対応できる。具体的に説明すれば、過熱診断装置１の測定部１１、保存部１３、制御部１５それぞれが果たす機能はＢＭＳ３０の測定部３１、保存部３３、および制御部３５それぞれが果たす機能に対応できる。例えば、過熱診断装置１はバッテリーシステム２と別個に構成できる。他の例として、図２のようにバッテリーシステム２で、ＢＭＳ３０が過熱診断装置１の機能を果たすことができる。

【0075】

以下、ＢＭＳ３０の測定部３１、保存部３３、および制御部３５それぞれの機能に関する説明は、過熱診断装置１の測定部１１、保存部１３、および制御部１５それぞれの機能に関する説明で代替する。

【0076】

図３は実施形態による過熱診断方法を説明するフローチャートであり、図４は図３の基準値決定段階（Ｓ３００）を詳細に説明するフローチャートである。

【0077】

以下、図１～図４を参照して、過熱診断方法、その方法を提供する過熱診断装置１およびバッテリーシステム２について説明する。以下で、ＢＭＳ３０の測定部３１、保存部３３、および制御部３５として説明するが、過熱診断装置１の測定部１１、保存部１３、および制御部１５にも同一に適用できる。また、バッテリー１０として説明するが、これに限定されるのではなく、温度測定が必要な多様な物体にも同一に適用できる。

【0078】

まず、制御部３５は、バッテリー１０の過熱を診断する所定の診断時点で、バッテリー１０の温度の測定値を測定部３１から収集する（Ｓ１００）。

【0079】

予め設定された条件による診断時点が到来すれば、測定部３１はバッテリー１０の温度を測定し、測定した結果を制御部３５に伝達することができる。例えば、測定部３１は温度センサーを含んでバッテリー１０の温度を診断時点ごとに測定し、測定した結果を制御部３５に伝達することができる。他の例として、測定部３１は温度センサーが所定時間間隔または実時間で測定する温度値を受信し、所定の診断時点に対応する温度データを抽出して制御部３５に伝達することができる。

【0080】

その次に、制御部３５は、現在診断時点（Ｎ）を基準にして標本個数（ＳＮ）に対応する以前の複数の診断時点を抽出して標本集団を決定する（Ｓ２００）。

【0081】

表１を参照すれば、制御部３５は、現在診断時点（Ｎ）を基準にして以前診断時点方向に診断時点をカウントする時、標本個数（ＳＮ）である５個に対応する第Ｎ－１診断時点、第Ｎ－２診断時点、第Ｎ－３診断時点、第Ｎ－４診断時点、および第Ｎ－５診断時点を抽出して、標本集団を決定することができる。

【0082】

制御部３５は、複数の診断時点（Ｎ－１、Ｎ－２、Ｎ－３、Ｎ－４、Ｎ－５）を抽出して標本集団を決定し、標本集団内に属する複数の診断時点それぞれで測定された温度値に基づいて欠陥診断に使用される基準値（Ｔｈ_Ｎ）を決定することができる。以下説明する方法で基準値（Ｔｈ_Ｎ）を設定すれば、バッテリーの老化による温度上昇を過熱イベント発生と誤診断する問題を予防することができる。また、一時的な温度上昇を過熱イベント発生と誤診断する問題を解決することができる。

【0083】

その次に、制御部３５は、標本集団に属する複数の診断時点（Ｎ－１、Ｎ－２、Ｎ－３、Ｎ－４、Ｎ－５）それぞれで測定された温度値に基づいて第Ｎ診断時点に対応する基準値（Ｔｈ_Ｎ）を決定する（Ｓ３００）。

【0084】

Ｓ３００段階で、図４を参照すれば、制御部３５は、標本集団に属する複数の診断時点それぞれに対応する複数の温度値を平均して第Ｎ診断時点に対応する移動平均値（ＭＡ_Ｎ）を算出する（Ｓ３１０）。

【0085】

具体的には、表１を参照すれば、制御部３５は、標本集団に属する複数の診断時点（Ｎ－５、Ｎ－４、Ｎ－３、Ｎ－２、Ｎ－１）それぞれに対応する複数の温度値（２９．４℃、２９．３℃、２９．４℃、２９．３℃、２９．５℃）を平均（２９．４℃＋２９．３℃＋２９．４℃＋２９．３℃＋２９．５℃／５＝２９．３８℃）して第Ｎ診断時点に対応する移動平均値（ＭＡ_Ｎ、２９．３８℃）を算出することができる。即ち、標本個数（ＳＮ）を５と仮定すれば、第Ｎ診断時点で移動平均値（ＭＡ_Ｎ）は前記式（１）によって算出できる。

【0086】

Ｓ３００段階で、制御部３５は、標本集団に属する複数の診断時点それぞれに対応する複数の標準偏差を平均して標準偏差平均値（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ）を算出し、標準偏差平均値（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ）に基づいて誤差値を算出する（Ｓ３２０）。

【0087】

具体的に、表３を参照すれば、制御部３５は、標本集団に属する複数の診断時点（Ｎ－５、Ｎ－４、Ｎ－３、Ｎ－２、Ｎ－１）それぞれに対応する複数の標準偏差（ＳＤ_Ｎ－５、ＳＤ_Ｎ－４、ＳＤ_Ｎ－３、ＳＤ_Ｎ－２、ＳＤ_Ｎ－１）に基づいて第Ｎ診断時点に対応する標準偏差平均値（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ、０．０７４２）を算出することができる。

【0088】

過熱診断装置などに搭載されて物体の温度を測定する温度センサー、測定したアナログ温度値をデジタル温度値に変換するＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）の種類などによって±０．５℃程度温度偏差が発生することがある。物体に対する精密な過熱診断のために、温度センサーによって発生する可能性がある温度偏差を補完することが必要である。

【0089】

一実施形態によって、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）が所定の偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）以上であれば、制御部３５は、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）に所定の倍数（Ｑ）をかけて誤差値（ＥＲ）を算出することができる。この時、偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）は、温度測定過程で発生することがある誤差を反映するための基準値であってもよい。例えば、偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）は、０．５と設定することができるが、これに対し限定されるのではなく、実験などによって多様な値として決定できる。具体的に、制御部３５は、前記式（２）を用いて誤差値（ＥＲ）を算出することができる。

【0090】

他の実施形態によって、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）が所定の偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）未満であれば、制御部３５は、所定の補正値（ＣＢ）を誤差値（ＥＲ）として決定することができる。この時、補正値（ＣＢ）は、温度測定過程で発生することがある誤差を補正するための値であってもよい。例えば、補正値（ＣＢ）は、０．５℃と設定することができるが、これに限定されるのではなく、実験などによって多様な値として決定できる。具体的に、制御部３５は、前記式（３）を用いて誤差値（ＥＲ）を算出することができる。

【0091】

例えば、表３を参照すれば、制御部３５は、第Ｎ診断時点に対応する標準偏差平均値（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ）を０．０７４２として算出することができる。この時、第Ｎ診断時点に対応する標準偏差平均値（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ、０．０７４２）が所定の偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ、０．５）未満であるので、制御部３５は、所定の補正値（ＣＢ、０．５）を誤差値（ＥＲ、０．５）として決定することができる。

【0092】

Ｓ３００段階で、制御部３５は、移動平均値（ＭＡ）に誤差値（ＥＲ）をプラス演算して基準値（Ｔｈ）を算出する（Ｓ３３０）。

【0093】

例えば、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）が所定の偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）以上であれば、制御部３５は、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）に所定の倍数をかけて誤差値（ＥＲ）を算出し、移動平均値（ＭＡ）に誤差値（ＥＲ）をプラス演算して基準値（Ｔｈ）を算出することができる。他の例として、標準偏差平均値（ＳＤ＿ａｖｅ）が所定の偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ）未満であれば、制御部３５は、補正値（ＣＢ）を誤差値（ＥＲ）として決定し、移動平均値（ＭＡ）に誤差値（ＥＲ）をプラス演算して基準値（Ｔｈ）を算出することができる。制御部３５は、前記式（４）を用いて、基準値（Ｔｈ）を算出することができる。

【0094】

例えば、表３を参照すれば、第Ｎ診断時点に対応する標準偏差平均値（ＳＤ_Ｎ＿ａｖｅ、０．０７４２）が偏差基準値（Ｔｈ＿_ＤＶ、０．５）より小さいので、制御部３５は、所定の補正値（ＣＢ、０．５）を誤差値（ＥＲ）として決定することができる。制御部３５は、移動平均値（ＭＡ、２９．３８）に誤差値（ＥＲ、０．５℃）をプラス演算して基準値（Ｔｈ）を算出することができる。即ち、基準値（Ｔｈ）は２９．８８℃２９．３８℃＋０．５℃）であってもよい。

【0095】

その次に、制御部３５は、第Ｎ診断時点で測定された温度（Ｔ_Ｎ）値と第Ｎ診断時点で算出した基準値（Ｔｈ_Ｎ）を比較して、バッテリー１０に対する過熱イベント発生有無を診断する（Ｓ４００）。

【0096】

Ｓ４００段階で、図３を参照すれば、制御部３５は、第Ｎ診断時点に対応する温度（Ｔ_Ｎ）値が基準値（Ｔｈ_Ｎ）を超えるか判断する（Ｓ４１０）。

【0097】

判断結果、超えれば（Ｓ４１０、Ｙｅｓ）、制御部３５は、バッテリー１０に過熱イベントが発生したと診断する（Ｓ４２０）。

【0098】

例えば、表１を参照すれば、第Ｎ診断時点で測定された温度（Ｔ_Ｎ）値が３０℃であると仮定しよう。第Ｎ診断時点に対応する温度（Ｔ_Ｎ、３０℃）値が第Ｎ診断時点に対応した基準値（Ｔｈ_Ｎ、２９．８８℃）を超えるので、制御部３５は、過熱イベントが発生したと診断することができる。

【0099】

判断結果、超えなければ（Ｓ４１０、Ｎｏ）、制御部３５は、バッテリー１０の温度を正常と診断する（Ｓ４３０）。

【0100】

図５は充電モードで欠陥のないバッテリーの温度変化を示した例示図であり、図６は充電モードで欠陥のあるバッテリーに対して過熱診断を実施した例示図である。

【0101】

図５および図６で、Ｘ軸は時間（ｓｅｃ）であり、Ｙ軸は温度（℃）を示す。

【0102】

図５を参照すれば、多様な外部温度で欠陥のないバッテリーが充電される時、時間変化に対する温度変化を示した例示図である。

【0103】

例えば、大気温度が２５℃である時、外部装置の電力でバッテリー１０が充電される充電モードで、時間によってバッテリー１０の温度変化は第１グラフＴ_Ａに対応できる。他の例として、大気温度が３０℃である時、バッテリー１０が充電される場合、時間によってバッテリー１０の温度変化は第２グラフＴ_Ｂに対応できる。同様に、大気温度が３５℃および大気温度が４０℃それぞれでバッテリー１０の温度変化は第３グラフＴ_Ｃおよび第４グラフＴ_Ｄに対応できる。

【0104】

即ち、所定の基準によって正常状態にあるバッテリー１０または使用されなかった新規バッテリー１０の場合、外部温度が変われば開始温度値は異なることがあるが、図５に示されているように時間変化による温度変化（即ち、傾き）は一定であり得る。

【0105】

図６を参照すれば、所定の外部温度で、欠陥のあるバッテリーが充電される時、時間変化に対する温度変化を示した例示図であり、実験によって導出されたグラフである。

【0106】

この時、実線ＦＬは実際測定されたバッテリーの温度であり、実線ＦＬに近接して示された点線ＤＬは基準線である。基準線は、実施形態による診断時点ごとに算出される基準値を連結して構成できる。図５および図６を参照すれば、欠陥のないバッテリーの温度変化は、図５のように直線グラフを形成するが、欠陥のあるバッテリーの温度変化は、図６のように曲線グラフを形成することができる。

【0107】

従来は、バッテリー１０の温度が固定された基準値（例えば、６０℃）を超えれば、当該時点に過熱イベント発生を診断した。図６を参照すれば、従来は、第２時点ＡＤ２で最初にバッテリー１０の過熱が診断できた。

【0108】

しかし、一実施形態による過熱診断方法によれば、バッテリー１０の温度が固定された基準値（例えば、６０℃）を超える前に予め過熱イベントの発生を診断することができる。実験結果、第１時点ＡＤ１で最初にバッテリー１０の過熱が診断された。具体的に、診断結果、実線ＦＬが点線ＤＬを超える第１時点ＡＤ１から第２時点ＡＤ２まで診断時点ごとに過熱イベントが継続して診断された。

【0109】

図６を参照すれば、実験結果、第１時点ＡＤ１と第２時点ＡＤ２の間に約１０００ｓｅｃの時間差（約１６分）を示した。一実施形態による過熱診断方法によれば、バッテリー１０の過熱イベント発生を予め認知することができて、これに対する対策を用意することができる長所を有する。

【0110】

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】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】