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特表2024-532739バッテリーの抵抗を推定する方法およびその方法を提供する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】2024-09-10
(54)【発明の名称】バッテリーの抵抗を推定する方法およびその方法を提供するバッテリーシステム
(51)【国際特許分類】
G01R 31/389 20190101AFI20240903BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20240903BHJP
G01R 27/02 20060101ALI20240903BHJP
G01R 31/367 20190101ALI20240903BHJP
【ＦＩ】
G01R31/389
H02J7/00 Q
G01R27/02 R
G01R31/367
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024507921
(86)(22)【出願日】2022-11-08
(85)【翻訳文提出日】2024-02-07
(86)【国際出願番号】 KR2022017453
(87)【国際公開番号】W WO2023085730
(87)【国際公開日】2023-05-19
(31)【優先権主張番号】10-2021-0155537
(32)【優先日】2021-11-12
(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】チョル・ス・イ
【テーマコード（参考）】
2G028
2G216
5G503
【Ｆターム（参考）】
2G028BE04
2G028CG02
2G216BA51
5G503AA01
5G503BA03
5G503BA04
5G503BB01
5G503CA01
5G503CA11
5G503EA09
5G503GD03
5G503GD04
5G503GD06
(57)【要約】
本発明は、バッテリーの抵抗を推定する方法およびその方法を提供する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、内部抵抗値が既知である新規バッテリーパックおよび内部抵抗値の推定が必要なターゲットバッテリーパックを含むバッテリーと、１）前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとの並列連結時に流れる第１補償電流の電流値、２）前記新規バッテリーパックの新規抵抗値、および３）前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとの第１パック電圧差値に対応する第２補償電流の電流値、第１基準抵抗値、および第２基準抵抗値に基づいて、前記ターゲットバッテリーパックのターゲット抵抗値を推定するマスターＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）とを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部抵抗値が既知である新規バッテリーパックおよび内部抵抗値の推定が必要なターゲットバッテリーパックを含むバッテリーと、１）前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとの並列連結時に流れる第１補償電流の電流値、２）前記新規バッテリーパックの新規抵抗値、および３）前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとの第１パック電圧差値に対応する第２補償電流の電流値、第１基準抵抗値、および第２基準抵抗値に基づいて、前記ターゲットバッテリーパックのターゲット抵抗値を推定するマスターＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と
を含む、バッテリーシステム。
【請求項2】
前記第２補償電流は、前記第１パック電圧差値と同一の電圧値である第２パック電圧差値を有する第１基準バッテリーパックおよび第２基準バッテリーパックが並列連結される時に流れる補償電流であり、前記第１基準抵抗値は、前記第１基準バッテリーパックの内部抵抗値であり、
前記第２基準抵抗値は、前記第２基準バッテリーパックの内部抵抗値である、請求項１に記載のバッテリーシステム。
【請求項3】
複数の第２パック電圧差値のそれぞれに対応する１）第２補償電流の電流値、および２）第１基準抵抗値および第２基準抵抗値がマッピングされて記録されたルックアップテーブル（Ｌｏｏｋ－Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）が保存されるメモリをさらに含む、請求項１または２に記載のバッテリーシステム。
【請求項4】
前記マスターＢＭＳは、前記複数の第２パック電圧差値のうち、前記第１パック電圧差値と同一の電圧値を有する第２パック電圧差値を選択し、
前記第２パック電圧差値にマッピングされた前記第２補償電流の電流値、前記第１基準抵抗値、および前記第２基準抵抗値を抽出して、前記ターゲットバッテリーパックのターゲット抵抗値を推定する、請求項３に記載のバッテリーシステム。
【請求項5】
前記マスターＢＭＳは、前記第１補償電流（Ｉｍ）の電流値、前記新規抵抗値（Ｒｎｅｗ）、前記第２補償電流（Ｉｄ）の電流値、前記第１基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿１）値、および前記第２基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿２）値を下記式（１）に代入して、前記ターゲット抵抗（Ｒｏｌｄ＿ｔ）値を推定する、請求項２に記載のバッテリーシステム。
【数1】
【請求項6】
前記新規バッテリーパックおよび前記ターゲットバッテリーパックのそれぞれは、複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールと、前記バッテリーモジュールの両端電圧であるパック電圧を測定する電圧センサーと、前記バッテリーモジュール内に流れるパック電流を測定する電流センサーと、オン動作で前記バッテリーモジュールを前記バッテリーシステムに並列連結するパックスイッチと、前記マスターＢＭＳと通信して前記電圧センサーおよび前記電流センサーの測定結果を伝送し、前記パックスイッチのスイッチング動作を制御する制御信号を受信するスレーブＢＭＳとを含む、請求項１に記載のバッテリーシステム。
【請求項7】
前記マスターＢＭＳは、前記新規バッテリーパックおよび前記ターゲットバッテリーパックが並列連結される前に測定された前記新規バッテリーパックの第１パック電圧値および前記ターゲットバッテリーパックの第２パック電圧値と、前記新規バッテリーパックおよび前記ターゲットバッテリーパックが並列連結された後に測定された前記第１補償電流の電流値とを受信し、
前記第１パック電圧値および前記第２パック電圧値の差値である前記第１パック電圧差値を計算する、請求項６に記載のバッテリーシステム。
【請求項8】
内部抵抗値が既知である新規バッテリーパックおよび内部抵抗値の推定が必要な複数の既存バッテリーパックを含むバッテリーシステムで、ターゲットバッテリーパックの内部抵抗値を推定する方法であって、前記複数の既存バッテリーパックのうち、所定の基準により前記ターゲットバッテリーパックを選定する段階と、
前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとを並列連結する段階と、
並列連結された前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとの間に流れる第１補償電流の電流値、前記新規バッテリーパックの第１パック電圧値、および前記ターゲットバッテリーパックの第２パック電圧値を受信する段階と、
１）前記第１補償電流の電流値、２）前記新規バッテリーパックの新規抵抗値、および３）前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとの第１パック電圧差値に対応する第２補償電流の電流値、第１基準抵抗値、および第２基準抵抗値に基づいて、前記ターゲットバッテリーパックのターゲット抵抗値を推定する段階とを含む、バッテリー抵抗推定方法。
【請求項9】
前記第２補償電流は、前記第１パック電圧差値と同一の電圧値である第２パック電圧差値を有する第１基準バッテリーパックおよび第２基準バッテリーパックが並列連結される時に流れる補償電流であり、前記第１基準抵抗値は、前記第１基準バッテリーパックの内部抵抗値であり、
前記第２基準抵抗値は、前記第２基準バッテリーパックの内部抵抗値である、請求項８に記載のバッテリー抵抗推定方法。
【請求項10】
前記ターゲットバッテリーパックのターゲット抵抗値を推定する段階は、前記第１パック電圧値および前記第２パック電圧値の差値である前記第１パック電圧差値を計算する段階と、
前記第１パック電圧差値と同一の電圧値である第２パック電圧差値に対応する前記第２補償電流の電流値、前記第１基準抵抗値、および前記第２基準抵抗値をルックアップテーブルから抽出する段階とを含む、請求項９に記載のバッテリー抵抗推定方法。
【請求項11】
前記ターゲットバッテリーパックのターゲット抵抗値を推定する段階は、前記ルックアップテーブルから抽出する段階の後に、
前記第１補償電流（Ｉｍ）の電流値、前記新規抵抗値（Ｒｎｅｗ）、前記第２補償電流（Ｉｄ）の電流値、前記第１基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿１）値、および前記第２基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿２）値を下記式（１）に代入して、前記ターゲット抵抗（Ｒｏｌｄ＿ｔ）値を推定する、請求項１０に記載のバッテリー抵抗推定方法。
【数2】
【請求項12】
前記受信する段階は、前記新規バッテリーパックおよび前記ターゲットバッテリーパックが並列連結される前に測定された前記新規バッテリーパックの第１パック電圧値および前記ターゲットバッテリーパックの第２パック電圧値と、前記新規バッテリーパックおよび前記ターゲットバッテリーパックが並列連結された後に測定された前記第１補償電流の電流値とを受信する、請求項８に記載のバッテリー抵抗推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願（ら）との相互引用
本出願は、２０２１年１１月１２日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１５５５３７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。
本出願は、２０２１年１１月１２日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１５５５３７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、バッテリーの抵抗を推定する方法およびその方法を提供するバッテリーシステムに関する。
【背景技術】
【0003】
反復的な充電と放電が可能なバッテリーが化石エネルギーの代替手段として脚光を浴びている。バッテリーは、携帯電話、ビデオカメラ、電動工具のような伝統的なハンドヘルドデバイスに主に使用された。しかし、最近は電気で駆動される自動車（ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）、大容量の電力貯蔵装置（ＥＳＳ）、無停電電源装置（ＵＰＳ）などへその応用分野が漸次に増加する傾向にある。
【0004】
バッテリーの場合、容量が減少すると抵抗が増加し、それによって熱で消失する電気エネルギーが増加する。したがって、バッテリーの容量が臨界値以下に減少するとバッテリーの性能が顕著に低下し、発熱量が増加して点検または交換が必要となる。
【0005】
一方、並列連結された複数のバッテリーパック（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）を含むバッテリーシステム（Ａ）で、複数のバッテリーパックのうち、性能が低下した一部のバッテリーパックを交換する場合、既搭載されて所定期間使用されたバッテリーパック（以下、Ｏｌｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）と新たに搭載されたバッテリーパック（Ｎｅｗ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）との間の劣化程度（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）が異なることがある。
【0006】
この場合、既存バッテリーパック（Ｏｌｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）がどれくらい劣化したのかを正確に分かってこそ、新たに搭載された新規バッテリーパック（Ｎｅｗ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）と既存バッテリーパックを効率的に使用するための運営戦略などを計画することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、バッテリーパックの劣化程度を示す要因（ｆａｃｔｏｒ）のうちの一つである内部抵抗（ＤＣＩＲ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を推定するバッテリーの抵抗を推定する方法およびその方法を提供するバッテリー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】
【0008】
本発明の一特徴によるバッテリーシステムは、内部抵抗値が既知である新規バッテリーパックおよび内部抵抗値の推定が必要なターゲットバッテリーパックを含むバッテリー、そして１）前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとの並列連結時に流れる第１補償電流の電流値、２）前記新規バッテリーパックの新規抵抗値、および３）前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとの第１パック電圧差値に対応する第２補償電流の電流値、第１基準抵抗値、および第２基準抵抗値に基づいて、前記ターゲットバッテリーパックのターゲット抵抗値を推定するマスターＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を含む。
【0009】
前記第２補償電流は、前記第１パック電圧差値と同一の電圧値である第２パック電圧差値を有する第１基準バッテリーパックおよび第２基準バッテリーパックが並列連結される時に流れる補償電流であり、前記第１基準抵抗は、前記第１基準バッテリーパックの内部抵抗であり、前記第２基準抵抗は、前記第２基準バッテリーパックの内部抵抗であり得る。
【0010】
前記バッテリーシステムは、複数の第２パック電圧差値のそれぞれに対応する１）第２補償電流の電流値、および２）第１基準抵抗値および第２基準抵抗値がマッピングされて記録されたルックアップテーブル（Ｌｏｏｋ－Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）が保存されるメモリをさらに含むことができる。
【0011】
前記マスターＢＭＳは、前記複数の第２パック電圧差値のうち、前記第１パック電圧差値と同一の電圧値を有する第２パック電圧差値を選択し、前記第２パック電圧差値にマッピングされた前記第２補償電流の電流値、前記第１基準抵抗値、および前記第２基準抵抗値を抽出して、前記ターゲットバッテリーパックのターゲット抵抗値を推定することができる。
【0012】
前記マスターＢＭＳは、前記第１補償電流（Ｉｍ）の電流値、前記新規抵抗値（Ｒｎｅｗ）、前記第２補償電流（Ｉｄ）の電流値、前記第１基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿１）値、および前記第２基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿２）値を下記式（１）に代入して、前記ターゲット抵抗（Ｒｏｌｄ＿ｔ）値を推定する、バッテリーシステム。
【数1】
【0013】
前記新規バッテリーパックおよび前記ターゲットバッテリーパックのそれぞれは、複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールと、前記バッテリーモジュールの両端電圧であるパック電圧を測定する電圧センサーと、前記バッテリーモジュール内に流れるパック電流を測定する電流センサーと、オン動作で前記バッテリーモジュールを前記バッテリーシステムに並列連結するパックスイッチと、前記マスターＢＭＳと通信して前記電圧センサーおよび前記電流センサの測定結果を伝送し、前記パックスイッチのスイッチング動作を制御する制御信号を受信するスレーブＢＭＳとを含むことができる。
【0014】
前記マスターＢＭＳは、前記新規バッテリーパックおよび前記ターゲットバッテリーパックが並列連結される前に測定された前記新規バッテリーパックの第１パック電圧値および前記ターゲットバッテリーパックの第２パック電圧値と、新規バッテリーパックおよびターゲットバッテリーパックが並列連結された後に測定された前記第１補償電流の電流値とを受信し、前記第１パック電圧値および前記第２パック電圧値の差値である前記第１パック電圧差値を計算することができる。
【0015】
本発明の他の特徴によるバッテリー抵抗推定方法として、内部抵抗値が既知である新規バッテリーパックおよび内部抵抗値の推定が必要な複数の既存バッテリーパックを含むバッテリーシステムで、ターゲットバッテリーパックの内部抵抗値を推定する方法であって、前記複数の既存バッテリーパックのうち、所定の基準により前記ターゲットバッテリーパックを選定する段階、前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとを並列連結する段階、並列連結された前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとの間に流れる第１補償電流の電流値、前記新規バッテリーパックの第１パック電圧値、および前記ターゲットバッテリーパックの第２パック電圧値を受信する段階、そして１）前記第１補償電流の電流値、２）前記新規バッテリーパックの新規抵抗値、および３）前記新規バッテリーパックと前記ターゲットバッテリーパックとの第１パック電圧差値に対応する第２補償電流の電流値、第１基準抵抗値、および第２基準抵抗値に基づいて、前記ターゲットバッテリーパックのターゲット抵抗値を推定する段階を含む。
【0016】
前記第２補償電流は、前記第１パック電圧差値と同一の電圧値である第２パック電圧差値を有する第１基準バッテリーパックおよび第２基準バッテリーパックが並列連結される時に流れる補償電流であり、前記第１基準抵抗は、前記第１基準バッテリーパックの内部抵抗であり、前記第２基準抵抗は、前記第２基準バッテリーパックの内部抵抗である、バッテリー抵抗推定方法。
【0017】
前記ターゲットバッテリーパックのターゲット抵抗値を推定する段階は、前記第１パック電圧値および前記第２パック電圧値の差値である前記第１パック電圧差値を計算する段階、そして、前記第１パック電圧差値と同一の電圧値である第２パック電圧差値に対応する前記第２補償電流の電流値、前記第１基準抵抗値、および前記第２基準抵抗値をルックアップテーブルから抽出する段階を含むことができる。
【0018】
前記ターゲットバッテリーパックのターゲット抵抗値を推定する段階は、前記ルックアップテーブルから抽出する段階の後に、前記第１補償電流（Ｉｍ）の電流値、前記新規抵抗値（Ｒｎｅｗ）、前記第２補償電流（Ｉｄ）の電流値、前記第１基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿１）値、および前記第２基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿２）値を下記式（１）に代入して、前記ターゲット抵抗（Ｒｏｌｄ＿ｔ）値を推定することができる。
【数2】
【0019】
前記受信する段階は、前記新規バッテリーパックおよび前記ターゲットバッテリーパックが並列連結される前に測定された前記新規バッテリーパックの第１パック電圧値および前記ターゲットバッテリーパックの第２パック電圧値と、新規バッテリーパックおよびターゲットバッテリーパックが並列連結された後に測定された前記第１補償電流の電流値とを受信することができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明は、バッテリーシステム（Ａ）で既搭載されて所定期間使用された既存バッテリーパック（Ｏｌｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）を脱去しなくても簡単な方法で既存バッテリーパックの内部抵抗（ＤＣＩＲ）を推定することができる。
【0021】
本発明は、既存バッテリーパック（Ｏｌｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）が複数個である場合にも、既存バッテリーパックのそれぞれの内部抵抗（ＤＣＩＲ）を精度高く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】一実施形態によりバッテリーの抵抗を推定するバッテリーシステム（Ａ）を説明する図面である。
【図3】複数のバッテリーパックのうち、新規バッテリーパックと既存バッテリーパックのうちの一つとを並列連結して既存バッテリーパックの内部抵抗を測定する方法を説明するための概念図である。
【図4】複数のバッテリーパックのうち、新規バッテリーパックと既存バッテリーパックのうちの一つとを並列連結して既存バッテリーパックの内部抵抗を測定する方法を説明するための概念図である。
【図5】複数のバッテリーパックのうち、新規バッテリーパックと既存バッテリーパックのうちの一つとを並列連結して既存バッテリーパックの内部抵抗を測定する方法を説明するための概念図である。
【図6】一実施形態によりバッテリーの抵抗を推定する方法を説明する図面である。
【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有するものではない。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判断される場合、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は一実施形態によりバッテリーの抵抗を推定するバッテリーシステム（Ａ）を説明する図面であり、図２は図１のバッテリーパックの構成を詳細に説明する図面であり、図３乃至図５は複数のバッテリーパックのうち、新規バッテリーパックと既存バッテリーパックのうちの一つとを並列連結して既存バッテリーパックの内部抵抗を測定する方法を説明するための概念図である。
【0028】
図１を参照すれば、バッテリーシステム（Ａ）は、バッテリー１０、リレー２０、そしてマスターＢＭＳ（Ｍａｓｔｅｒ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、以下、マスターＢＭＳと称する）３０を含む。
【0029】
バッテリー１０は、複数のバッテリーパック１－Ｎそして、複数のバッテリーパック１－Ｎのそれぞれをバッテリーシステム（Ａ）に並列連結する複数のパックスイッチＳＷ１－ＳＷＮを含む。以下、複数のバッテリーパック１－Ｎのうち、特定のバッテリーパックを指示する時、図面符号「ｊ」を利用し、当該バッテリーパックｊに含まれているバッテリーモジュール、電圧センサー、スレーブＢＭＳ、およびパックスイッチのそれぞれは図面符号「ｊ１」、「ｊ３」、「ｊ５」、「ＰＳＷｊ」を利用する。また、複数のパックスイッチＳＷ１－ＳＷＮのうち、特定のバッテリーパックｊをバッテリーシステム（Ａ）に並列連結する特定のパックスイッチを指示する時、図面符号「ＳＷｊ」を利用する。
【0030】
図２を参照すれば、バッテリーパックｊは、バッテリーモジュール１００ｊ、電圧センサー２００ｊ、電流センサー３００ｊ、スレーブＢＭＳ４００ｊ、そしてパックスイッチＳＷｊを含むことができる。図１で、バッテリーパックｊは、パックスイッチＳＷｊを含まないものと示されているが、これに限定されず、任意のバッテリーパックｊに対応するパックスイッチＳＷｊは当該バッテリーパックｊに含まれるものと説明することができる。
【0031】
バッテリーモジュール１００ｊ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。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り得る。図２には、直列連結された３個のバッテリーセルＣｅｌｌ１－Ｃｅｌｌ３を含むバッテリーモジュール１００ｊが示されているが、これに限定されるのではない。バッテリーモジュール１００ｊは、多様な数のバッテリーセルを含むことができる。
【0032】
電圧センサー２００ｊは、バッテリーモジュール１００ｊと並列連結されている。電圧センサー２００ｊは、バッテリーモジュール１００ｊの両端電圧であるパック電圧Ｖｊを測定し、測定結果をスレーブＢＭＳ４００ｊを通じてマスターＢＭＳ３０に伝送することができる。
【0033】
電流センサー３００ｊは、バッテリーモジュール１００ｊと直列連結されている。電流センサー３００ｊは、バッテリーモジュール１００ｊに流れるパック電流Ｉｊを測定し、測定結果をスレーブＢＭＳ４００ｊを通じてマスターＢＭＳ３０に伝送することができる。
【0034】
スレーブＢＭＳ４００ｊは、マスターＢＭＳ３０と通信して、バッテリーセルに関する多様な情報、パック電圧Ｖｊおよびパック電流Ｉｊに関する情報を含むデータを伝送し、各種命令を受信することができる。例えば、スレーブＢＭＳ４００ｊは、パックスイッチＳＷｊのスイッチング（オン／オフ）動作を制御する制御信号を受信することができる。
【0035】
リレー２０は、バッテリーシステム（Ａ）と外部装置(Ｂ)を電気的に連結または分離することができる。具体的に、リレー２０がバッテリーシステム（Ａ）と外部装置(Ｂ)を電気的に連結すれば、バッテリー１０は外部装置(Ｂ)の電力で充電されたり、外部装置(Ｂ)に電力を供給することができる。外部装置(Ｂ)は、バッテリー１０が充電される充電モードでは充電器、バッテリー１０が放電される放電モードでは負荷（例えば、車両モータなど）であり得る。
【0036】
一実施形態により、図３乃至図５で、マスターＢＭＳ３０がバッテリーパックｊの内部抵抗（ＤＣＩＲ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を推定する間に、リレー２０はオフされ得る。そうすると、マスターＢＭＳ３０は、外部装置(Ｂ)の影響を受けずに、バッテリーパックｊの内部抵抗（ＤＣＩＲ）を精度高く推定することができる。
【0037】
マスターＢＭＳ３０は、上位制御器（図示せず）と通信して新規バッテリーパック（Ｎｅｗ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）がバッテリーシステム（Ａ）に搭載されることを指示するメッセージを受信すると、複数の既存バッテリーパック（Ｏｌｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）のうち、内部抵抗（ＤＣＩＲ）の推定が必要なターゲットバッテリーパックを選定することができる。
【0038】
図１を参照すれば、マスターＢＭＳ３０は、複数の第２パック電圧差値のそれぞれに対応する複数の第２補償電流の電流値および基準抵抗値がマッピングされて記録されたルックアップテーブル（Ｌｏｏｋ－Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）が保存されるメモリ３１を含むことができる。例えば、ルックアップテーブルは以下で説明する表１のような形態でメモリ３１に保存され得る。
【0039】
図３乃至図５を参照すれば、例えば、第１バッテリーパック１が交換された新規バッテリーパック（Ｎｅｗ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）であり、第２乃至第４バッテリーパック２－４は既存バッテリーパック（Ｏｌｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）であると仮定する。新規バッテリーパックは、使用していないバッテリーパックであって、内部抵抗値が既知であるバッテリーパックであり得る。既存バッテリーパックは、バッテリーシステム（Ａ）に既搭載されて所定期間使用されたバッテリーパックであって、内部抵抗値が既知でないバッテリーパックであり得る。
【0040】
一実施形態により、マスターＢＭＳ３０は、複数の既存バッテリーパックである第２乃至第４バッテリーパック２－４のうち、内部抵抗値を推定するターゲットバッテリーパックを所定の基準により選定することができる。マスターＢＭＳ３０は、ターゲットバッテリーパックと新規バッテリーパックとが並列連結されようにそれぞれのパックスイッチＳＷｊをターンオンすることができる。マスターＢＭＳ３０は、ターゲットバッテリーパックと新規バッテリーパックのそれぞれのパック電圧Ｖｊおよび並列連結されたターゲットバッテリーパックと新規バッテリーパックとの間に流れる補償電流（Ｉｍ）の電流値に基づいてターゲットバッテリーパックの内部抵抗（ＤＣＩＲ）を推定することができる。より詳細な内容は、以下、図３乃至図６と共に説明する。
【0041】
図６は一実施形態によりバッテリーの抵抗を推定する方法を説明する図面である。
【0042】
【0043】
図６を参照すれば、まず、マスターＢＭＳ３０は、上位制御器（図示せず）と通信して新規バッテリーパック（Ｎｅｗ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）がバッテリーシステム（Ａ）に搭載されることを指示するメッセージを受信すると、既存バッテリーパック（Ｏｌｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）に対する内部抵抗（ＤＣＩＲ）推定ロジックを行う（Ｓ１００）。
【0044】
以下の説明のために、図３乃至図５を参照すれば、第１バッテリーパック１が交換された新規バッテリーパック（Ｎｅｗ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）であり、第２乃至第４バッテリーパック２－４は既存バッテリーパック（Ｏｌｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）であると仮定する。しかし、これに限定されるのではなく、バッテリー１０は多様な個数の既存バッテリーパックおよび新規バッテリーパックを含むことができる。
【0045】
次に、マスターＢＭＳ３０は、複数の既存バッテリーパック２－４のうち、所定の基準によりターゲットバッテリーパックを選定する（Ｓ２００）。
【0046】
例えば、第２乃至第４バッテリーパック２－４のそれぞれの内部抵抗（ＤＣＩＲ）値が必要であれば、マスターＢＭＳ３０は、第２バッテリーパック２、第３バッテリーパック３、第４バッテリーパック４の順に、ターゲットバッテリーパックを選定することができる。しかし、これに限定されるのではなく、マスターＢＭＳ３０は、第２乃至第４バッテリーパック２－４をランダムにターゲットバッテリーパックとして選定するなど多様な基準を適用することができる。
【0047】
次に、マスターＢＭＳ３０は、新規バッテリーパック１およびターゲットバッテリーパックｊを並列連結する（Ｓ３００）。
【0048】
例えば、図３を参照すれば、マスターＢＭＳ３０は、新規バッテリーである第１バッテリーパック１の第１パックスイッチＳＷ１およびターゲットバッテリーパックである第２バッテリーパック２の第２パックスイッチＳＷ２をターンオンして、第１バッテリーパック１および第２バッテリーパック２を並列連結することができる。
【0049】
他の例として、第２バッテリーパック２に対する内部抵抗（ＤＣＩＲ）推定が完了されると（以下で説明する段階Ｓ５００）、次のターゲットバッテリーパックである第３バッテリーパック３と新規バッテリーである第１バッテリーパック１とを並列連結することができる。図４を参照すれば、マスターＢＭＳ３０は、第１パックスイッチＳＷ１および第３パックスイッチＳＷ３をターンオンして、第１バッテリーパック１および第３バッテリーパック３を並列連結することができる。
【0050】
また他の例として、第３バッテリーパック３に対する内部抵抗（ＤＣＩＲ）推定が完了されると（以下で説明する段階Ｓ５００）、次のターゲットバッテリーパックである第４バッテリーパック４と新規バッテリーである第１バッテリーパック１とを並列連結することができる。図５を参照すれば、マスターＢＭＳ３０は、第１パックスイッチＳＷ１および第４パックスイッチＳＷ４をターンオンして、第１バッテリーパック１および第４バッテリーパック４を並列連結することができる。
【0051】
次に、マスターＢＭＳ３０は、新規バッテリーパック（Ｎｅｗ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）およびターゲットバッテリーパック（Ｔａｒｇｅｔ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）のそれぞれから、パック電流値およびパック電圧値を受信する（Ｓ４００）。
【0052】
図３を参照すれば、マスターＢＭＳ３０は、第１バッテリーパック１から第１パック電流（Ｉ１）値および第１パック電圧（Ｖ１）値を受信する。また、マスターＢＭＳ３０は、第２バッテリーパック２から第２パック電流（Ｉ２）値および第２パック電圧（Ｖ２）値を受信する。この時、第１パック電流（Ｉ１）は、並列連結された第１バッテリーパック１と第２バッテリーパック２との間に流れる第１補償電流（Ｉｍ）である。また、第２パック電流（Ｉ２）も並列連結された第１バッテリーパック１と第２バッテリーパック２との間に流れる第１補償電流（Ｉｍ）である。つまり、第１補償電流（Ｉｍ）が第１バッテリーパック１で測定されると第１パック電流（Ｉ１）であり、第１パック電流（Ｉ１）が第２バッテリーパック２で測定されると第２パック電流（Ｉ２）であり得る。
【0053】
また、第１パック電圧（Ｖ１）および第２パック電圧（Ｖ２）は、第１バッテリーパック１と第２バッテリーパック２とが並列連結される前に測定されたパック電圧であり得る。第１バッテリーパック１と第２バッテリーパック２とが並列連結されると、第１パック電圧差値（ΔＶｓ）により第１補償電流（Ｉｍ）が流れるようになる。そうすると、セルフバランシング効果により、第１バッテリーパック１および第２バッテリーパック２のそれぞれのパック電圧の電圧値は同一になり得る。
【0054】
次に、マスターＢＭＳ３０は、第１補償電流（Ｉｍ）の電流値、第２補償電流（Ｉｄ）の電流値、新規抵抗（Ｒｎｅｗ）の抵抗値、第１基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿１）の抵抗値、および第２基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿２）の抵抗値に基づいて、ターゲットバッテリーパックの内部抵抗（ＤＣＩＲ）であるターゲット抵抗（Ｒｏｌｄ＿ｔ）の抵抗値を推定する（Ｓ５００）。
【0055】
補償電流は、バッテリーパック間の電圧差により発生する電流であり、並列連結されたバッテリーパック間の電圧値を合わせるために流れる電流である。一実施形態により、第１補償電流（Ｉｍ）は並列連結された新規バッテリーパックおよびターゲットバッテリーパックの間に流れる補償電流である。第２補償電流（Ｉｄ）は、新規バッテリーパックとターゲットバッテリーパックの第１パック電圧差値（ΔＶｓ）と同一の電圧値である第２パック電圧差値（ΔＶｄ）を有する第１および第２基準バッテリーパック（Ｆｉｒｓｔ ａｎｄ Ｓｅｃｏｎｄ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）の間に流れる補償電流である。
【0056】
段階Ｓ５００で、まず、マスターＢＭＳ３０は、第１パック電圧差値（ΔＶｓ＝｜Ｖ１－Ｖ２｜）を計算する。例えば、図３で、マスターＢＭＳ３０は、第１バッテリーパック１の第１パック電圧（Ｖ１）と第２バッテリーパック２の第２パック電圧（Ｖ２）との差値である第１パック電圧差値（ΔＶｓ）を計算することができる。この時、第１パック電圧差値（ΔＶｓ）は２０Ｖであると仮定する。
【0057】
段階Ｓ５００で、マスターＢＭＳ３０は、第１パック電圧差値（ΔＶｓ＝２０Ｖ）と同一の電圧値である第２パック電圧差値（ΔＶｄ＝２０Ｖ）に対応する第２補償電流（Ｉｄ）の電流値（例えば、５Ａ）、第１基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿１）の抵抗値（２Ω）、および第２基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿２）の抵抗値（２Ω）をルックアップテーブル（Ｌｏｏｋ－Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）から抽出することができる。
【0058】
第１パック電圧差値（ΔＶｓ）は、新規バッテリーパックおよびターゲットバッテリーパックのパック電圧の差値であり得る。第２パック電圧差値（ΔＶｄ）は、第１基準バッテリーパック（Ｆｉｒｓｔ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）および第２基準バッテリーパック（Ｓｅｃｏｎｄ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｐａｃｋ）のパック電圧の差値であり得る。
【0059】
下記表１は、第２パック電圧の差値（ΔＶｄ）に対応する、第２補償電流（Ｉｄｉｆｆ）の電流値、そして第１基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿１）の抵抗値、および第２基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿２）の抵抗値がマッピングされて記録されたルックアップテーブル（Ｌｏｏｋ－Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）の一例示である。
【0060】
【表1】
【0061】
段階Ｓ５００で、マスターＢＭＳ３０は、第１補償電流（Ｉｍ）の電流値、第２補償電流（Ｉｄｉｆｆ）の電流値、新規抵抗（Ｒｎｅｗ）の抵抗値、第１基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿１）の抵抗値、および第２基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿２）の抵抗値を下記式（１）に代入して、ターゲット抵抗（Ｒｏｌｄ＿ｔ）の抵抗値を計算または推定することができる。
【数3】
【0062】
具体的に、前記式（１）は、下記式（２）と下記式（３）が同一であるということを前提に導き出され得る。つまり、下記式（２）は、第１パック電圧差値（ΔＶｓ＝２０Ｖ）に関する式であり、下記式（３）は、第２パック電圧差値（ΔＶｄ＝２０Ｖ）に関する式である。
【数4】
【0063】
前記式（２）で、第１パック電圧差値（ΔＶｓ）は、第１補償電流（Ｉｍ）および並列連結されたバッテリーパックの合成内部抵抗（Ｒｏｌｄ＿ｔ＋Ｒｎｅｗ）の掛けを示す。この時、第１補償電流（Ｉｍ）の電流値は、バッテリーパックで測定された電流値であり、新規抵抗（Ｒｎｅｗ）の抵抗値は、既に知られた抵抗値であり得る。
【数5】
【0064】
前記式（３）で、第２パック電圧差値（ΔＶｄ）は、第２補償電流（Ｉｄ）および並列連結されたバッテリーパックの合成内部抵抗（Ｒｒｅｆ＿１＋Ｒｒｅｆ＿２）の掛けを示す。この時、第２補償電流（Ｉｄ）の電流値、第１基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿１）の抵抗値、および第２基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿２）の抵抗値は、ルックアップテーブル（Ｌｏｏｋ－Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）を通じて分かる値であり得る。
【0065】
また、前記式で、新規バッテリーパック、第１基準バッテリーパック、および第２基準バッテリーパックの全てが性能が同一であり、使用されていない新規バッテリーパックである場合、それぞれのバッテリーパックの内部抵抗（ＤＣＩＲ）値は同一であり得る。この場合、前記式（１）は下記式（４）のように整理され得る。
【数6】
【0066】
例えば、第１補償電流（Ｉｍ）の電流値が２Ａ、第２補償電流（Ｉｄ）の電流値が５Ａ、新規抵抗（Ｒｎｅｗ）、第１基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿１）、および第２基準抵抗（Ｒｒｅｆ＿２）のそれぞれの抵抗値が２Ωであると仮定する。そうすると、マスターＢＭＳ３０は、ターゲット抵抗（Ｒｏｌｄ＿ｔ）の抵抗値を８Ωと推定することができる。
【0067】
次に、マスターＢＭＳ３０は、内部抵抗値の推定が必要な既存バッテリーパックが存在するか否かを判断する（Ｓ６００）。
【0068】
次に、判断結果、存在すると（Ｓ６００、Ｙｅｓ）、前述したＳ２００から繰り返す。例えば、第２バッテリーパック２をターゲットバッテリーパックとして選定して、第２バッテリーパック２の内部抵抗（ＤＣＩＲ）の抵抗値の推定が完了されると、マスターＢＭＳ３０は、第３バッテリーパック３をターゲットバッテリーパックとして選定することができる。また、第３バッテリーパック３の内部抵抗（ＤＣＩＲ）の抵抗値の推定が完了されると、マスターＢＭＳ３０は、第４バッテリーパック４をターゲットバッテリーパックとして選定することができる。
【0069】
次に、判断結果、存在しないと（Ｓ６００、Ｎｏ）、マスターＢＭＳ３０は、内部抵抗値の推定ロジックを終了する。
【0070】
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。
【符号の説明】
【0071】
１－Ｎ バッテリーパック
１０ バッテリー
２０ リレー
３０ マスターＢＭＳ
３１ メモリ
１０ バッテリー
２０ リレー
３０ マスターＢＭＳ
３１ メモリ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2024-02-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図1】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図6】
【国際調査報告】