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特表2025-501111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充電時間の予測方法
(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】2025-01-17
(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充電時間の予測方法
(51)【国際特許分類】
H02J 7/10 20060101AFI20250109BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20250109BHJP
B60L 3/00 20190101ALI20250109BHJP
B60L 58/12 20190101ALI20250109BHJP
B60L 58/24 20190101ALI20250109BHJP
【ＦＩ】
H02J7/10 B
H02J7/00 P
H02J7/10 H
H02J7/10 L
B60L3/00 S
B60L58/12
B60L58/24
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024537949
(86)(22)【出願日】2023-07-12
(85)【翻訳文提出日】2024-06-21
(86)【国際出願番号】 KR2023009977
(87)【国際公開番号】W WO2024058387
(87)【国際公開日】2024-03-21
(31)【優先権主張番号】10-2022-0116579
(32)【優先日】2022-09-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2023-0054311
(32)【優先日】2023-04-25
(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、ジャエ－グ
【テーマコード（参考）】
5G503
5H125
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503BA03
5G503BB01
5G503CA02
5G503CA04
5G503CA14
5G503CA20
5G503CB06
5G503CB11
5G503FA06
5H125AA01
5H125AC12
5H125BC08
5H125BC19
5H125BC21
5H125DD02
5H125EE22
5H125EE23
5H125EE25
5H125EE27
(57)【要約】
【要約】
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充電時間の予測方法が提供される。前記バッテリー管理システムは、第１から第ＭのＳＯＣ区間及び第１から第Ｎの温度区間に対する総Ｍ×Ｎ個の充電率が記録されている第１の充電参照マップを保存するメモリーと、バッテリーの電圧、電流及び温度を検出するセンシング部と、前記バッテリーのＳＯＣ推定値を決定する制御部と、を含む。前記制御部は、前記第１の充電参照マップにおいて、前記ＳＯＣ推定値が属する第ｍのＳＯＣ区間及び前記温度検出値が属する温度区間に関連付けられた第ｍの充電率を決定する。前記制御部は、前記第ｍの充電率及び前記ＳＯＣ推定値と前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点とのＳＯＣ差に基づいて前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値を決定する。
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充電時間の予測方法が提供される。前記バッテリー管理システムは、第１から第ＭのＳＯＣ区間及び第１から第Ｎの温度区間に対する総Ｍ×Ｎ個の充電率が記録されている第１の充電参照マップを保存するメモリーと、バッテリーの電圧、電流及び温度を検出するセンシング部と、前記バッテリーのＳＯＣ推定値を決定する制御部と、を含む。前記制御部は、前記第１の充電参照マップにおいて、前記ＳＯＣ推定値が属する第ｍのＳＯＣ区間及び前記温度検出値が属する温度区間に関連付けられた第ｍの充電率を決定する。前記制御部は、前記第ｍの充電率及び前記ＳＯＣ推定値と前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点とのＳＯＣ差に基づいて前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値を決定する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
多段定電流充電プロトコルに関連付けられた第１から第ＭのＳＯＣ区間（Ｍは、２以上の自然数である。）及び第１から第Ｎの温度区間（Ｎは、２以上の自然数である。）に対する充電率が記録されている第１の充電参照マップを保存するメモリーと、バッテリーの電圧、電流及び温度を検出するセンシング部と、
前記バッテリーに対する充電過程の開始時点から所定の時間間隔で、電圧検出値、電流検出値及び温度検出値に基づいて前記バッテリーのＳＯＣ推定値を決定する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記第１の充電参照マップにおいて、前記ＳＯＣ推定値が属する第ｍのＳＯＣ区間（ｍは、Ｍ以下の自然数である。）及び前記温度検出値が属する温度区間に関連付けられた第ｍの充電率を決定し、
前記第ｍの充電率及び前記ＳＯＣ推定値と前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点とのＳＯＣ差に基づいて、前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値を決定し、
ｍがＭ未満である場合、前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値をさらに決定するように構成され、
前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値は、第ｍ＋１のＳＯＣ区間の開始点における前記バッテリーの温度を示す、バッテリー管理システム。
【請求項2】
前記制御部は、予め与えられたサーマルモデルを用いて、前記第ｍの充電率及び前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値に基づき、前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を決定し、
前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を前記温度検出値に合算して、前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定するように構成される、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項3】
前記メモリーは、前記第１から第ＭのＳＯＣ区間及び前記第１から第Ｎの温度区間に対するＭ×Ｎ個の内部抵抗値が記録されている第２の充電参照マップをさらに保存し、
前記制御部は、
前記第２の充電参照マップから、前記第ｍのＳＯＣ区間及び前記温度検出値が属する温度区間に関連付けられた第ｍの内部抵抗値を決定し、
予め与えられたサーマルモデルを用いて、前記第ｍの充電率、前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｍの内部抵抗値に基づき、前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を決定し、
前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を前記温度検出値に合算して、前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定する、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項4】
前記制御部は、前記第ｍのＳＯＣ区間に対する充電過程が完了した場合、
前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を実際温度変化量と比較して、前記第ｍのＳＯＣ区間を調整する、請求項３に記載のバッテリー管理システム。
【請求項5】
前記制御部は、ｋがｍ＋１以上かつＭ以下の自然数であるとするとき、
第ｋ－１のＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値に対する決定が完了した場合、
前記第１の充電参照マップにおいて、第ｋのＳＯＣ区間及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値が属する温度区間に関連付けられた第ｋの充電率を決定し、
前記第ｋの充電率及び前記第ｋのＳＯＣ区間の大きさに基づき、前記第ｋのＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｋのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定する、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項6】
前記制御部は、前記第ＭのＳＯＣ区間における充電時間予測値に対する決定が完了した場合、
前記第ｍから第ＭのＳＯＣ区間に対して決定された充電時間予測値を合算して、前記多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程が終了するまでの残余時間を決定する、請求項５に記載のバッテリー管理システム。
【請求項7】
前記制御部は、前記第ｋ－１のＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値に対する決定が完了した場合、
予め与えられたサーマルモデルを用いて、前記第ｋの充電率及び前記第ｋのＳＯＣ区間における充電時間予測値に基づき、前記第ｋのＳＯＣ区間における温度変化予測量を決定し、
前記第ｋのＳＯＣ区間における温度変化予測量を前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値に合算して、前記第ｋのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定する、請求項５に記載のバッテリー管理システム。
【請求項8】
前記メモリーは、前記第１から第ＭのＳＯＣ区間及び前記第１から第Ｎの温度区間に対するＭ×Ｎ個の内部抵抗値が記録されている第２の充電参照マップをさらに保存するように構成され、
前記制御部は、
前記第２の充電参照マップから、前記第ｋのＳＯＣ区間及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値が属する温度区間に関連付けられた第ｋの内部抵抗値を決定し、
前記第ｋの充電率、前記第ｋの充電時間予測値及び前記第ｋの内部抵抗値に基づき、前記第ｋのＳＯＣ区間における温度変化予測量を決定し、
前記第ｋのＳＯＣ区間における温度変化予測量を前記第ｋのＳＯＣ区間及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値に合算して、前記第ｋのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定するように構成される、請求項５に記載のバッテリー管理システム。
【請求項9】
前記制御部は、前記第ｋのＳＯＣ区間に対する充電過程が完了した場合、
前記第ｋのＳＯＣ区間における温度変化予測量を実際温度変化量と比較して、前記第ｋのＳＯＣ区間を調整する、請求項５に記載のバッテリー管理システム。
【請求項10】
請求項１から９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11】
請求項１０に記載の前記バッテリーパックを含む、電気車両。
【請求項12】
バッテリーに対する充電過程の開始時点から所定の時間間隔で行われるバッテリー充電時間の予測方法であって、前記バッテリーの電圧検出値、電流検出値及び温度検出値に基づいて前記バッテリーのＳＯＣ推定値を決定する段階と、
多段定電流充電プロトコルに関連付けられた第１から第ＭのＳＯＣ区間及び第１から第Ｎの温度区間に対する充電率が記録されている第１の充電参照マップから、前記ＳＯＣ推定値が属する第ｍのＳＯＣ区間（ｍは、Ｍ以下の自然数である。）及び前記温度検出値が属する温度区間に関連付けられた第ｍの充電率を決定する段階と、
前記第ｍの充電率及び前記ＳＯＣ推定値と前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点とのＳＯＣ差に基づき、前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値を決定する段階と、を含み、
ｍがＭ未満である場合、前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定する段階をさらに含み、
前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値は、第ｍ＋１のＳＯＣ区間の開始点における前記バッテリーの温度を示す、バッテリー充電時間の予測方法。
【請求項13】
前記第ｍのＳＯＣ区間における第ｍの充電時間予測値を決定する段階は、予め与えられたサーマルモデルを用いて、前記第ｍの充電率及び前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値に基づき、前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を決定する段階と、
前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を前記温度検出値に合算して、前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定する段階と、を含む、請求項１２に記載のバッテリー充電時間の予測方法。
【請求項14】
ｋがｍ＋１以上かつＭ以下の自然数であるとするとき、第ｋ－１のＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値に対する決定が完了した場合、前記第１の充電参照マップにおいて、第ｋのＳＯＣ区間及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値が属する温度区間に関連付けられた第ｋの充電率を決定する段階と、
前記第ｋの充電率及び前記第ｋのＳＯＣ区間の大きさに基づき、前記第ｋのＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｋのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定する段階と、をさらに含む、請求項１２に記載のバッテリー充電時間の予測方法。
【請求項15】
前記第ＭのＳＯＣ区間における充電時間予測値に対する決定が完了した場合、前記第ｍから第ＭのＳＯＣ区間に対して決定された充電時間予測値を合算して、前記多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程が終了するまでの残余時間を決定する段階をさらに含む、請求項１４に記載のバッテリー充電時間の予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バッテリーの残余充電時間を推定する技術に関する。
【0002】
本出願は、２０２２年９月１５日出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０１１６５７９号及び２０２３年４月２５日出願の韓国特許出願第１０－２０２３－００５４３１１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】
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、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ー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】
バッテリーを充電することにおいて、充電電流の充電率（Ｃ－ｒａｔｅ）が小さい場合には、バッテリーを満充電するまで非常に長い時間が必要である。一方、充電電流の充電率が高すぎる場合、バッテリーが速く劣化するという副作用がある。そこで、定電流充電中のバッテリーの状態に応じて充電電流の充電率を段階的に調節する必要がある。ご参考までに、充電率（「Ｃ－ｒａｔｅ」とも称することがある。）とは、充電電流をバッテリーの最大容量で割った値であって、単位としては「Ｃ」を使用する。
【0006】
定電流充電時の充電率を段階的に調節するために、所謂「多段定電流充電プロトコル（ｍｕｌｔｉ－ｓｔａｇｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ－ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）」を有する充電率マップが主に活用される。複数の温度区間各々に対して別の充電率マップが作成されてもよく、特定の充電率マップは、特定の温度区間に関連付けられた複数の充電率と複数の切り替え条件との関係が記録されたテーブルまたは関数である。特定の充電率マップに記録された複数の充電率のいずれか一つを用いた充電中にバッテリーの状態が特定の切り替え条件（例えば、ＳＯＣが６０％に到達すること）を満たすと、次の順序の充電率が充電電流としてバッテリーに供給され得る。
【0007】
因みに、バッテリーの充電中にバッテリーのＳＯＣが目標ＳＯＣ（例えば、満充電状態）になるまで残っている時間がどのぐらいであるかを使用者に通知する必要がある。
【0008】
従来には、多段定電流充電プロトコルを用いた充電中に充電率を段階的に変更することにおいて、バッテリーの温度変化を反映する方案が不在し、充電開始時点におけるバッテリーの温度が継続維持されるという仮定下に残余充電時間を予測していた。
【0009】
しかしながら、バッテリー温度は充電中に大体に増加する特性を有するということは技術常識であり、したがって、前述した従来の方式によって予測された残余充電時間は、実際にかかった充電時間とは大きい差を示すという問題がある。
【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、多段定電流充電プロトコルを用いた充電中、各ステージ（ＳＯＣ範囲）におけるバッテリーの温度変化を予測して次のステージで用いられる充電率を推定し、推定された充電率によって各ステージにおける充電時間予測値を予測する過程を繰り返すことで、バッテリーのＳＯＣが目標ＳＯＣに到達するまでの残余充電時間の予測の正確度を向上させることが可能なバッテリー管理システム、当該バッテリー管理システムを含むバッテリーパック、当該バッテリーパックを含む電気車両及び前記バッテリー管理システムで実行可能なバッテリー充電時間の予測方法を提供することを目的とする。
【0011】
なお、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、多段定電流充電プロトコルに関連付けられた第１から第ＭのＳＯＣ区間（Ｍは、２以上の自然数である。）及び第１から第Ｎの温度区間（Ｎは、２以上の自然数である。）に対する総Ｍ×Ｎ個の充電率が記録されている第１の充電参照マップを保存するように構成されるメモリーと、バッテリーの電圧、電流及び温度を検出するように構成されるセンシング部と、前記バッテリーに対する充電過程の開始時点から所定の時間間隔で、電圧検出値、電流検出値及び温度検出値に基づいて前記バッテリーのＳＯＣ推定値を決定するように構成される制御部と、を含む。前記制御部は、前記第１の充電参照マップにおいて、前記ＳＯＣ推定値が属する第ｍのＳＯＣ区間（ｍは、Ｍ以下の自然数である。）及び前記温度検出値が属する温度区間に関連付けられた第ｍの充電率を決定するように構成され得る。前記制御部は、前記第ｍの充電率及び前記ＳＯＣ推定値と前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点とのＳＯＣ差に基づいて、前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値を決定するように構成され得る。また、前記制御部は、ｍがＭ未満である場合、前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値をさらに決定するように構成され得る。前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値は、第ｍ＋１のＳＯＣ区間の開始点における前記バッテリーの温度を示す。
【0013】
前記制御部は、予め与えられたサーマルモデルを用いて、前記第ｍの充電率及び前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値に基づき、前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を決定するように構成され得る。前記制御部は、前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を前記温度検出値に合算して、前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定するように構成され得る。
【0014】
前記メモリーは、前記第１から第ＭのＳＯＣ区間及び前記第１から第Ｎの温度区間に対する総Ｍ×Ｎ個の内部抵抗値が記録されている第２の充電参照マップをさらに保存するように構成され得る。
【0015】
前記制御部は、前記第２の充電参照マップから、前記第ｍのＳＯＣ区間及び前記温度検出値が属する温度区間に関連付けられた第ｍの内部抵抗値を決定するように構成され得る。また、前記制御部は、予め与えられたサーマルモデルを用いて、前記第ｍの充電率、前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｍの内部抵抗値に基づき、前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を決定するように構成され得る。前記制御部は、前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を前記温度検出値に合算して、前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定するように構成され得る。
【0016】
前記制御部は、前記第ｍのＳＯＣ区間に対する充電過程が完了した場合、前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を実際温度変化量と比較して、前記第ｍのＳＯＣ区間を調整するように構成され得る。
【0017】
前記制御部は、ｋがｍ＋１以上かつＭ以下の自然数であるとするとき、第ｋ－１のＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値に対する決定が完了した場合、前記第１の充電参照マップにおいて、第ｋのＳＯＣ区間及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値が属する温度区間に関連付けられた第ｋの充電率を決定するように構成され得る。前記制御部は、前記第ｋの充電率及び前記第ｋのＳＯＣ区間の大きさに基づき、前記第ｋのＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｋのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定するように構成され得る。
【0018】
前記制御部は、前記第ＭのＳＯＣ区間における充電時間予測値に対する決定が完了した場合、前記第ｍから第ＭのＳＯＣ区間に対して決定された充電時間予測値を合算して、前記多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程が終了するまでの総残余時間を決定するように構成され得る。
【0019】
前記制御部は、前記第ｋ－１のＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値に対する決定が完了した場合、予め与えられたサーマルモデルを用いて、前記第ｋの充電率及び前記第ｋのＳＯＣ区間における充電時間予測値に基づき、前記第ｋのＳＯＣ区間における温度変化予測量を決定するように構成され得る。前記制御部は、前記第ｋのＳＯＣ区間における温度変化予測量を前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値に合算して、前記第ｋのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定するように構成され得る。
【0020】
前記メモリーは、前記第１から第ＭのＳＯＣ区間及び前記第１から第Ｎの温度区間に対する総Ｍ×Ｎ個の内部抵抗値が記録されている第２の充電参照マップをさらに保存するように構成され得る。また、前記制御部は、前記第２の充電参照マップから、前記第ｋのＳＯＣ区間及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値が属する温度区間に関連付けられた第ｋの内部抵抗値を決定するように構成され得る。前記制御部は、前記第ｋの充電率、前記第ｋの充電時間予測値及び前記第ｋの内部抵抗値に基づき、前記第ｋのＳＯＣ区間における温度変化予測量を決定するように構成され得る。前記制御部は、前記第ｋのＳＯＣ区間における温度変化予測量を前記第ｋのＳＯＣ区間及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値に合算して、前記第ｋのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定するように構成され得る。
【0021】
前記制御部は、前記第ｋのＳＯＣ区間に対する充電過程が完了した場合、前記第ｋのＳＯＣ区間における温度変化予測量を実際温度変化量と比較して、前記第ｋのＳＯＣ区間を調整するように構成され得る。
【0022】
本発明の他面によるバッテリーパックは、前記バッテリー管理システムを含む。
【0023】
本発明のさらに他面による電気車両は、前記バッテリーパックを含む。
【0024】
本発明のさらに他面によるバッテリー充電時間の予測方法は、バッテリーに対する充電過程の開始時点から所定の時間間隔で行われるように提供される。前記バッテリー充電時間の予測方法は、前記バッテリーの電圧検出値、電流検出値及び温度検出値に基づいて前記バッテリーのＳＯＣ推定値を決定する段階と、多段定電流充電プロトコルに関連付けられた第１から第ＭのＳＯＣ区間及び第１から第Ｎの温度区間に対する総Ｍ×Ｎ個の充電率が記録されている第１の充電参照マップから、前記ＳＯＣ推定値が属する第ｍのＳＯＣ区間（ｍは、Ｍ以下の自然数である。）及び前記温度検出値が属する温度区間に関連付けられた第ｍの充電率を決定する段階と、前記第ｍの充電率及び前記ＳＯＣ推定値と前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点とのＳＯＣ差に基づき、前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値を決定する段階と、を含む。前記バッテリー充電時間の予測方法は、ｍがＭ未満である場合、前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定する段階をさらに含む。前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値は、第ｍ＋１のＳＯＣ区間の開始点における前記バッテリーの温度を示す。
【0025】
前記第ｍのＳＯＣ区間における第ｍの充電時間予測値を決定する段階は、予め与えられたサーマルモデルを用いて、前記第ｍの充電率及び前記第ｍのＳＯＣ区間における充電時間予測値に基づき、前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を決定する段階と、前記ＳＯＣ推定値から前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点までの温度変化予測量を前記温度検出値に合算して、前記第ｍのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定する段階と、を含み得る。
【0026】
前記バッテリー充電時間の予測方法は、ｋがｍ＋１以上かつＭ以下の自然数であるとするとき、第ｋ－１のＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値に対する決定が完了した場合、前記第１の充電参照マップにおいて、第ｋのＳＯＣ区間及び前記第ｋ－１のＳＯＣ区間の終了点における温度予測値が属する温度区間に関連付けられた第ｋの充電率を決定する段階と、前記第ｋの充電率及び前記第ｋのＳＯＣ区間の大きさに基づき、前記第ｋのＳＯＣ区間における充電時間予測値及び前記第ｋのＳＯＣ区間の終了点における温度予測値を決定する段階と、をさらに含み得る。
【0027】
前記バッテリー充電時間の予測方法は、前記第ＭのＳＯＣ区間における充電時間予測値に対する決定が完了した場合、前記第ｍから第ＭのＳＯＣ区間に対して決定された充電時間予測値を合算して、前記多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程が終了するまでの総残余時間を決定する段階をさらに含み得る。
【発明の効果】
【0028】
本発明の実施例の少なくとも一つによれば、多段定電流充電プロトコルを用いた充電中に、各ステージ（ＳＯＣ範囲）におけるバッテリーの温度変化を予測して次のステージで用いられる充電率を推定し、推定された充電率に応じて各ステージにおける充電時間予測値を予測する過程を繰り返すことで、バッテリーのＳＯＣが目標ＳＯＣに到達するまでの残余充電時間の予測正確度を向上させることができる。
【0029】
また、本発明の実施例の少なくとも一つによれば、バッテリーの温度のみならず、外気の温度をさらに活用して各ステージにおけるバッテリーの温度変化を予測することで、残余充電時間の予測正確度をさらに向上させることができる。
【0030】
また、本発明の実施例の少なくとも一つによれば、各ステージに対する温度変化量予測値と実際温度変化量との差に応じて当該ステージの終了点を調整することで、以後に再開される充電過程における残余充電時間の予測正確度を向上させることができる。
【0031】
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。
【0032】
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】
【0033】
【図1】本発明による電気車両の構成を示した図である。
【0034】
【図2】多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程に用いられる第１の充電参照マップを説明するための図である。
【0035】
【0036】
【図4】多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程に用いられる第２の充電参照マップを説明するための図である。
【0037】
【0038】
【図6】本発明の第１実施例によるバッテリー充電時間の予測方法を示したフローチャートである。
【0039】
【図7】本発明の第２実施例によるバッテリー充電時間の予測方法を示したフローチャートである。
【0040】
【図8】本発明の第３実施例によるバッテリー充電時間の予測方法を示したフローチャートである。
【0041】
【図9】本発明の第４実施例によるバッテリー充電時間の予測方法を示したフローチャートである。
【0042】
【図10】本発明の第５実施例によるバッテリー充電時間の予測方法を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】
【0043】
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または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じた意味及び概念で解釈されねばならない。
【0044】
したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、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せねばならない。
【0045】
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。
【0046】
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「～部（ユニット）」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。
【0047】
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。
【0048】
図１は、本発明による電気車両の構成を示した図である。
【0049】
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１０、リレー２０、インバーター３０及び電気モーター４０を含む。バッテリーパック１０の充放電端子Ｐ＋、Ｐ－は、充電ケーブルなどを介して充電器３に電気的に結合し得る。充電器３は、電気車両１に含まれたものであるか、または充電ステーションに設けられたものであり得る。
【0050】
車両コントローラ２（例えば、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）は、電気車両１に設けられた始動ボタン（図示せず）が使用者によってオン位置に切り替えられたことに応じて、キーオン（ｋｅｙ－ｏｎ）信号をバッテリー管理システム１００に伝送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オフ位置に切り替えられたことに応じて、キーオフ信号をバッテリー管理システム１００に伝送するように構成される。充電器３は、車両コントローラ２と通信して、バッテリーパック１０の充放電端子Ｐ＋、Ｐ－を介して定電流または定電圧の充電電力を供給し得る。
【0051】
バッテリーパック１０は、バッテリー１１及びバッテリー管理システム１００を含む。
【0052】
バッテリー１１は、セルグループ１２及びケース１３を含む。ケース１３は、バッテリー１１の全体的な外形を定義し、セルグループ１２が配置される内部空間を提供する。ケース１３は、電気車両１に設けられたバッテリールームにボルトなどによって固定締結される。
【0053】
セルグループ１２は、ケース１３から提供された内部空間に配置（収納）されるものであって、少なくとも一つのバッテリーセルＢＣを含む。バッテリーセルＢＣは、例えば、リチウムイオンセルのように反復的に充放電の可能なものであれば、その種類は特に限定されない。
【0054】
セルグループ１２が複数のバッテリーセルを含む場合、これらの複数のバッテリーセルは、直列、並列または直・並列が混合して接続され得る。
【0055】
リレー２０は、バッテリー１１及びインバーター３０を接続する電力経路を通して、バッテリー１１に電気的に直列に接続される。図１では、リレー２０がバッテリー１１の正極端子と充放電端子Ｐ＋との間に接続されたことが示されている。リレー２０は、バッテリー管理システム１００からのスイチング信号に応じて、オンオフ制御される。リレー２０は、コイルの磁気力によってオンオフされる機械式コンタクターであるか、またはＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような半導体スイッチであり得る。
【0056】
インバーター３０は、バッテリー管理システム１００または車両コントローラ２からの命令に応じて、セルグループ１２からの直流電流を交流電流へ切り替えるように提供される。
【0057】
電気モーター４０は、インバーター３０からの交流電力を用いて駆動する。電気モーター４０としては、例えば、３相交流モーター４０を用い得る。
【0058】
バッテリー管理システム１００は、電圧センサー１１１、電流センサー１１３、バッテリー温度センサー１１５及び制御部１３０を含む。バッテリー管理システム１００は、外気温度センサー１１７をさらに含み得る。バッテリー管理システム１００は、通信回路１５０をさらに含み得る。
【0059】
電圧センサー１１１は、バッテリー１１に並列接続され、バッテリー１１の両端にかかった電圧であるバッテリー電圧を検出し、検出されたバッテリー電圧を示す電圧信号を生成するように構成される。
【0060】
電流センサー１１３は、バッテリー１１とインバーター３０との間の電流経路を通してバッテリー１１に直列に接続される。電流センサー１１３は、バッテリー１１を通して流れる電流であるバッテリー電流を検出し、検出されたバッテリー電流を示す電流信号を生成するように構成される。電流センサー１１３は、シャント低抗体、ホール素子などのような公知の電流検出素子の一つまたは二つ以上の組合せによって具現され得る。
【0061】
バッテリー温度センサー１１５は、バッテリー温度を検出し、検出されたバッテリー温度を示す温度信号を生成するように構成される。バッテリー温度センサー１１５は、バッテリー１１の実際温度に近接した温度を検出するように、ケース１３内に配置され得る。例えば、バッテリー温度センサー１１５は、セルグループ１２に含まれた少なくとも一つのバッテリーセルＢＣの表面に取り付けられ、バッテリーセルＢＣの表面温度をバッテリー温度として検出し得る。
【0062】
電圧センサー１１１、電流センサー１１３及びバッテリー温度センサー１１５を「センシング部」と称し得る。
【0063】
外気温度センサー１１７は、バッテリー１１から離隔した所定の位置の温度である外気温度（雰囲気温度）を検出し、検出された外気温度を示す温度信号を生成するように構成される。外気温度センサー１１７は、バッテリー１１と外気との間の熱交換が行われるケース１３の外部の所定位置に配置され得る。
【0064】
バッテリー温度センサー１１５と外気温度センサー１１７は各々、熱電対、サーミスター、バイメタルなどのような公知の温度検出素子の一つまたは二つ以上の組合せによって具現され得る。
【0065】
通信回路１５０は、制御部１３０と車両コントローラ２との間の有線通信または無線通信を支援するように構成される。有線通信は、例えば、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）通信であり、無線通信は、例えば、ジグビー（登録商標）やブルートゥース（登録商標）通信であり得る。勿論、制御部１３０と車両コントローラ２との間の有無線通信を支援するものであれば、通信プロトコールの種類は特に限定されない。通信回路１５０は、制御部１３０及び／または車両コントローラ２から受信された情報を使用者が認識可能な形態で提供する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー）を含み得る。
【0066】
制御部１３０は、リレー２０、電圧センサー１１１、電流センサー１１３、バッテリー温度センサー１１５、外気温度センサー１１７及び通信回路１５０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、単方向または双方向へ信号を送受信可能に二つの構成が直・間接的に接続していることを意味する。
【0067】
制御部１３０は、電圧センサー１１１からの電圧信号、電流センサー１１３からの電流信号、バッテリー温度センサー１１５からの温度信号（「バッテリー温度信号」と称し得る。）及び／または外気温度センサー１１７からの温度信号（「外気温度信号」と称し得る。）を収集し得る。制御部１３０は、内部に設けられたＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を用いて、センサー１１１、１１３、１１５、１１７から収集された各々アナログ信号をデジタル値へ切り替え及び記録し得る。
【0068】
制御部１３０は、「制御回路」または「バッテリーコントローラ」と称することがあり、ハードウェア的に、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ，特定用途向け集積回路）、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，デジタルシグナルプロセッサ）、ＤＳＰＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ，デジタル信号処理デバイス）、ＰＬＤ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅ，プログラマブルロジックデバイス）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ，フィールドプログラマブルゲートアレイ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、その他の機能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。
【0069】
メモリー１４０は、例えば、フラッシュメモリー（登録商標）タイプ（ｆｌａｓｈ 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ー）、ＳＲＡＭ（ｓｔａｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ，スタティックランダムアクセスメモリー）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，リードオンリーメモリー）、ＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，エレクトリカリーイレーサブルプログラマブルリードオンリーメモリー）、ＰＲＯＭ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ，プログラマブルリードオンリーメモリー）の少なくとも一つのタイプの保存媒体を含み得る。メモリー１４０は、制御部１３０による演算動作に要求されるデータ及びプログラムを保存し得る。メモリー１４０は、制御部１３０による演算動作の結果を示すデータを保存し得る。図１には、メモリー１４０が制御部１３０から物理的に独立するように示されているが、制御部１３０内に内蔵されることも可能である。
【0070】
メモリー１４０は、バッテリー１１に対する多段定電流充電プロトコルに関連付けられた少なくとも一つの充電参照マップを保存し得る。各充電参照マップについては、以下でより詳しく説明する。
【0071】
制御部１３０は、キーオン信号に応じて、リレー２０をターンオンし得る。制御部１３０は、キーオフ信号に応じて、リレー２０をターンオフし得る。キーオフ信号は、使用状態から休止状態への切り替えを示す。または、リレー２０のオンオフ制御は、制御部１３０の代わりに車両コントローラ２が行い得る。
【0072】
リレー２０がターンオンされている間、バッテリー１１は使用状態になる。逆に、リレー２０がターンオフされている間、バッテリー１１は休止状態になる。使用状態とは、バッテリー１１が充放電中である状態を示し、「サイクル状態」とも称し得る。休止状態とは、バッテリー１１の充放電が止められている状態であり、「カレンダー状態」とも称し得る。
【0073】
制御部１３０は、バッテリー１１が使用状態になる間に、電圧信号、電流信号、バッテリー温度信号及び外気温度信号に基づき、電圧検出値、電流検出値、バッテリー温度検出値及び外気温度検出値を決定した後、電圧検出値、電流検出値及び／またはバッテリー温度検出値に基づいてバッテリー１１の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を決定（推定）し得る。ＳＯＣは、バッテリー１１の完全充電容量（最大容量）に対する残存容量の割合であって、通常０～１または０～１００％の範囲で処理される。ＳＯＣの決定には、アンペアカウンティング、ＯＣＶ（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ）－ＳＯＣカーブ及び／またはカルマンフィルターなどのような公知の方式が活用され得る。参考までに、本明細書において単なる「温度検出値」の記載は、バッテリー温度検出値を指し得る。
【0074】
図２は、多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程に用いられる第１の充電参照マップを説明するための図である。
【0075】
図２を参照すると、第１の充電参照マップＣＲＭ１は、バッテリー１１のＳＯＣ及び温度に対する充電率の対応関係を示すテーブルまたは関数であり、「充電率マップ」と称し得る。
【0076】
詳しくは、第１の充電参照マップＣＲＭ１には、多段定電流充電プロトコルに関連付けられた第１から第ＭのＳＯＣ区間Ｓ＃１～Ｓ＃Ｍ及び第１から第Ｎの温度区間Ｔ＃１～Ｔ＃Ｎに対する総Ｍ×Ｎ個の充電率が記録されている。ここで、ＭとＮは、各々２以上の自然数である。
【0077】
ｍはＭ以下の自然数であり、ｎはＮ以下の自然数であるとするとき、本明細書で使用された符号Ｃ＃ｍ＿ｎは、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ及び温度区間Ｔ＃ｎに関連付けられた充電率を示す。また、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの大きさ（幅）は、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの開始点と終了点との差である。一例で、図２において、ＳＯＣ区間Ｓ＃３の開始点は２０％であり、終了点は３０％であり、大きさは１０％である。本明細書で使用された符号ΔＳ＃ｍは、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの大きさを示す。
【0078】
第１から第ＭのＳＯＣ区間Ｓ＃１～Ｓ＃Ｍは、多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程の対象として予め決められた全体ＳＯＣ範囲から分割されたものであり得る。即ち、第１のＳＯＣ区間の開始点は、全体ＳＯＣ範囲の開始点と同一であり、第ＭのＳＯＣ区間Ｓ＃Ｍの終了点は、多段定電流充電プロトコルに関連付けられた全体ＳＯＣ範囲の終了点と同一である。全体ＳＯＣ範囲の終了点が目標ＳＯＣとして予め設定され得る。また、第１から第ＭのＳＯＣ区間Ｓ＃１～Ｓ＃Ｍにおいて、互いに隣接する二つの区間のうち先行区間の終了点は、後行区間の開始点と一致し得る。例えば、第１のＳＯＣ区間の終了点は、第２のＳＯＣ区間の開始点と一致する。
【0079】
図２には、全体ＳＯＣ範囲＝０～１００％、Ｍ＝１０、Ｎ＝８として示されている。即ち、第１から第１０のＳＯＣ区間Ｓ＃１～Ｓ＃１０及び第１から第８の温度区間Ｔ＃１～Ｔ＃８に対して総８０個の充電率が第１の充電参照マップＣＲＭ１に記録されている。一方、図２においては、ＳＯＣ区間Ｓ＃１～Ｓ＃１０の各々の大きさが１０％で同一に示されているが、これは一例である。即ち、ＳＯＣ区間Ｓ＃１～Ｓ＃１０のうち少なくとも二つは、相異なる大きさを有するように予め設定されていてもよい。
【0080】
Ｍ以下の自然数であるｉ及びｊがｉ＜ｊであり、Ｎ以下の自然数であるｘ及びｙがｘ＜ｙであると仮定しよう。図２に示した第１の充電参照マップＣＲＭ１を見れば、特定の温度区間では、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｊに関連付けられた充電率がＳＯＣ区間Ｓ＃ｉに関連付けられた充電率以下であり得る。一例で、温度区間Ｔ＃１において、ＳＯＣ区間Ｓ＃１０に関連付けられた充電率Ｃ＃１０＿１ ０．２Ｃは、ＳＯＣ区間Ｓ＃９に関連付けられた充電率Ｃ＃９＿１ ０．３Ｃよりも小さい。
【0081】
また、特定のＳＯＣ区間では、温度区間Ｔ＃ｙに関連付けられた充電率がＳＯＣ区間Ｔ＃ｘに関連付けられた充電率以上であり得る。一例で、ＳＯＣ区間Ｓ＃５において、温度区間Ｔ＃３に関連付けられた充電率Ｃ＃５＿３ １．２Ｃは、温度区間Ｔ＃２に関連付けられた充電率Ｃ＃５＿２ １．０Ｃよりも大きい。
【0082】
因みに、前述した例は、第１から第８の温度区間Ｔ＃１～Ｔ＃８が所定の適正温度範囲から区画されたと仮定したものである。そのため、温度区間Ｔ＃１の開始点よりも低いか、または温度区間Ｔ＃８の終了点よりも高い温度では、温度とＳＯＣによる充電率の変化が図２とは相違に決められ得ることを理解しなければならない。
【0083】
従来には、充電中のバッテリー温度を充電率の切り替えに反映する方案が不在であった。このため、目標ＳＯＣに到達するまでの充電残余時間を予測することにおいて、現時点におけるバッテリー温度（検出値または予測値）が目標ＳＯＣに到達するまで同一に維持されると設定されることによって、目標ＳＯＣに到達するまでの充電残余時間の予測値が実際とは大きく異なる状況が頻繁に発生した。
【0084】
例えば、現時点におけるバッテリー１１のＳＯＣ推定値は、ＳＯＣ区間Ｓ＃１に属し、温度検出値が温度区間Ｔ＃２に属する場合、１．０Ｃの充電率Ｃ＃１＿２を用いた定電流充電が行われる。ところが、ＳＯＣ区間Ｓ＃１における定電流充電によってＳＯＣ区間Ｓ＃１の終了点でバッテリー１１の温度が実際には温度区間Ｔ＃３に属し得るにも拘らず、従来方式は充電残余時間の予測時、ＳＯＣ区間Ｓ＃２においてもバッテリー１１の温度が温度区間Ｔ＃２に留まっていると想定するのである。この場合、温度区間Ｔ＃２及びＳＯＣ区間Ｓ＃２に関連付けられた充電率Ｃ＃２＿２である１．０Ｃと、温度区間Ｔ＃３及びＳＯＣ区間Ｓ＃２に関連付けられた充電率Ｃ＃３＿３である１．２Ｃとは、０．２Ｃだけの差があり、このような差分だけＳＯＣ区間Ｓ＃２の開始点から終了点までの充電に必要とされる予測時間と、実際に必要とされる時間との差が発生してしまうのである。また、ＳＯＣ区間Ｓ＃２に後続する残りのＳＯＣ区間Ｓ＃３～Ｓ＃１０の各々においても予測値と実際値との時間差が存在することは自明であり、ＳＯＣ区間Ｓ＃２～Ｓ＃１０の時間差が累積され、目標ＳＯＣに到達するまでの総残余時間に対する予測値と実際値との時間差はさらに大きくなり得る。
【0085】
本発明の特定のＳＯＣ区間（例えば、Ｓ＃１）における定電流の充電中に、次のＳＯＣ区間（例えば、Ｓ＃２）におけるバッテリー温度を予測し、予測されたバッテリー温度を反映して後続のＳＯＣ区間（例えば、Ｓ＃２）でＮ個の充電率のうちいずれが選択されるかを予測した後、予測された充電率に基づいてＳＯＣ区間（例えば、Ｓ＃２）における充電時間予測値を予測する。これによって、前述した従来方式に比べて現ＳＯＣ区間から最後のＳＯＣ区間までのＳＯＣ区間別の充電時間予測値を実際値に近接して求めることができるという技術的効果を奏する。
【0086】
【0087】
【0088】
制御部１３０は、ＳＯＣ推定値ＳｔＡ及び温度検出値ＴｔＡが属するＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ及び温度区間Ｔ＃ｎを識別し、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ及び温度区間Ｔ＃ｎに関連付けられた充電率Ｃ＃ｍ＿ｎを第１の充電参照マップＣＲＭ１から獲得し得る。この際、制御部１３０は、第１の充電参照マップＣＲＭ１からＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点を識別し、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点とＳＯＣ推定値ＳｔＡとのＳＯＣ差ΔＳ＃ｍを決定し得る。例えば、ＳＯＣ推定値ＳｔＡが３５％である場合、ＳＯＣ推定値ＳｔＡはＳＯＣ区間Ｓ＃４に属し、ＳＯＣ差ΔＳ＃４は１０％－５％＝５％となる。
【0089】
続いて、制御部１３０は、ＳＯＣ差ΔＳ＃ｍに対応する容量を充電率Ｃ＃ｍ＿ｎに割り算し、バッテリー１１のＳＯＣが現時点からＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点に到達するまでの残余時間を示す充電時間予測値Δｔ＃ｍを決定し得る。一例で、バッテリー１１の最大容量が１，０００ｍＡｈ、ＳＯＣ差ΔＳ＃ｍが５％、そして充電率Ｃ＃ｍ＿ｎが１．０Ｃ（＝１，０００ｍＡ）であるとしよう。それでは、ＳＯＣ差ΔＳ＃ｍに対応する容量は２０ｍＡｈであることから、充電時間予測値Δｔ＃ｍ＝２０ｍＡｈ／１，０００ｍＡ＝０．０２時間となる。
【0090】
参考までに、バッテリー１１の最大容量は、公知の多様な方法のいずれか一つまたは二つ以上の組合せによって推定可能である。一例で、制御部１３０は、バッテリー１１のＳＯＣが第１値にあるときから第２値に到達するまでの期間にかけた電流の積算量をＳＯＣの変化量（即ち、第１値と第２値との差）で割ってバッテリー１１の現在の最大容量を算出し得る。または、制御部１３０は、公知の多様な方法のうちいずれか一つまたは二つ以上の組合せによって演算されたＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）を所定の設計容量（新品バッテリーの最大容量）に掛け算してバッテリー１１の最大容量を決定し得る。
【0091】
次に、制御部１３０は、充電率Ｃ＃ｍ＿ｎと充電時間予測値Δｔ＃ｍを予め与えられたサーマルモデルに入力し、現時点からＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点に到達するまでのバッテリー１１の温度変化予測量ΔＴ＃ｍを決定する。サーマルモデルについては、後述する。
【0092】
制御部１３０は、温度変化予測量ΔＴ＃ｍを温度検出値ＴｔＡに合算して、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点におけるバッテリー１１の温度を示す温度予測値ＴｔＢを決定する。前述したように、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点は、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ＋１の開始点と一致することから、温度予測値ＴｔＢは後にバッテリー１１のＳＯＣがＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ＋１の開始点に到達するときのバッテリー１１の温度を示すことでもある。
【0093】
ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ＋１に対する充電時間予測値の予測動作は、第１の充電参照マップＣＲＭ１で充電率を決定することにおいて温度検出値ＴｔＡの代わりに温度予測値ＴｔＢが用いられるということを除いては、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍに対する充電時間予測値の予測動作と共通する。
【0094】
制御部１３０は、前述した過程を目標ＳＯＣが属するＳＯＣ区間に対する充電時間予測値が決定されるまで毎ＳＯＣ区間に対して繰り返すことで、現ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍから最後のＳＯＣ区間Ｓ＃Ｍの各々に対する充電時間予測値が順次に決定され得る。したがって、現ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍから最後のＳＯＣ区間Ｓ＃Ｍに対して決定された充電時間予測値を全て合算すると、現在から最後のＳＯＣ区間Ｓ＃Ｍに対する定電流充電が完了するまでの総残余時間が決定され得る。
【0095】
以下、サーマルモデルの動作について説明する。
【0096】
サーマルモデルの入力は、充電率、バッテリー温度値及び充電時間予測値を含む。サーマルモデルに入力されるバッテリー温度値は、バッテリー温度センサー１１５を用いて得られた温度検出値または前述した温度予測値であり得る。サーマルモデルの出力は、温度変化予測量を含む。
【0097】
下記の数式は、サーマルモデルとして利用可能な温度変化推定関数の一例である。
【0098】
＜数式＞
【数1】
【0099】
上記式において、ＴＢＡＴはバッテリー温度値、αは調整係数（予め決められている。）、Ｉは充電率に対応する充電電流値、Ｒはバッテリー１１の内部抵抗値、ＣＨはバッテリー１１の熱容量（予め決められている。）、Δｔは充電時間、ＴＡＴＭは外気温度値、βは熱交換係数（予め決められている。）である。図３を参照して前述した例示を活用すると、上記数式のＩ、Δｔ及びＴＢＡＴに各々Ｃ＃ｍ＿ｎ（これに対応する電流値）、Δｔ＃ｍ及びＴｔＡが入力される場合、上記数式より出力されるΔＴはΔＴ＃ｍである。例えば、バッテリーセルＣの最大容量（緩衝容量）が１，０００ｍＡｈ（Ａｍｐｅｒｅ－ｈｏｕｒ）である場合、充電率１．０Ｃは、充電電流の大きさが１，０００ｍＡであることを示す。
【0100】
Ｒ及びＴＡＴＭは各々、予め与えられた固定値であり得る。または、Ｒは、バッテリー１１の充電状況に合わせて制御部１３０によって調整され得る可変値であり得る。また、上記数式のＴＡＴＭとしては、外気温度センサー１１７を用いて得られる外気温度検出値が用いられ得る。
【0101】
図４は、多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程に用いられる例示的な第２の充電参照マップを説明するための図である。第２の充電参照マップＣＲＭ２を説明することにおいて、第１の充電参照マップＣＲＭ１と共通する内容については重複する説明を省略する。
【0102】
図４を参照すると、第２の充電参照マップＣＲＭ２は、バッテリー１１のＳＯＣ及び温度に対する内部抵抗値（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の対応関係を示すテーブルまたは関数であり、「抵抗値マップ」と称し得る。
【0103】
第２の充電参照マップ（ＣＲＭ２）には、第１から第ＭのＳＯＣ区間Ｓ＃１～Ｓ＃Ｍ及び第１から第Ｎの温度区間Ｔ＃１～Ｔ＃Ｎに対する総Ｍ×Ｎ個の内部抵抗値が記録されている。本明細書で使用される符号としてＲ＃ｍ＿ｎは、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ及び温度区間Ｔ＃ｎに関連付けられた内部抵抗値を示す。
【0104】
第１の充電参照マップＣＲＭ１と同様に、図４には全体ＳＯＣ範囲＝０～１００％、Ｍ＝１０、Ｎ＝８として示されている。即ち、各々単一ＳＯＣ区間と単一温度区間の対に関連付けられた総８０個の内部抵抗値が第２の充電参照マップＣＲＭ２に記録されている。
【0105】
図４に示された第２の充電参照マップＣＲＭ２を見ると、特定の温度区間では、ＳＯＣ区間が目標ＳＯＣ（例えば、１００％）に近接するほどそれに関連付けられた内部抵抗値が次第に増加する傾向があることを確認することができる。一例で、温度区間Ｔ＃１で、ＳＯＣ区間Ｓ＃１０に関連付けられた内部抵抗値Ｒ＃１０＿１ ２６．１ｍΩは、ＳＯＣ区間Ｓ＃９に関連付けられた内部抵抗値Ｒ＃９＿１ ２５．６ｍΩよりも大きい。
【0106】
また、特定のＳＯＣ区間では、相対的に高い温度区間になるほど、それに関連付けられた内部抵抗値が次第に減少する傾向があることを確認することができる。一例で、ＳＯＣ区間Ｓ＃５で、温度区間Ｔ＃３に関連付けられた内部抵抗値Ｒ＃５＿３ ６．４ｍΩは、温度区間Ｔ＃２に関連付けられた内部抵抗値Ｒ＃５＿２ １１．３ｍΩよりも小さい。
【0107】
勿論、バッテリー１１のＳＯＣ及び温度に対する内部抵抗値（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の対応関係は、バッテリー１１の大きさ、重さ、活物質材料、外形などに依存するため、図４は、本発明を説明することにおいて単なる一例として理解しなければならない。
【0108】
上記数式をさらに参照すると、上記数式のＲが固定されているしたら、バッテリー１１の充電中に実際の内部抵抗値が各温度区間における温度変化量に対する予測に全く考慮されない。そのため、ＳＯＣ区間別の充電時間予測値を予測することにおいて、温度が反映された内部抵抗値が活用されなければ、バッテリー温度値が現時点から一定に維持されると扱う従来方式と同様に、充電時間予測値の予測値と実際値との間に大きい誤差を生じ得る。このようなことは、第２の充電参照マップＣＲＭ２に記録された内部抵抗値は、同じＳＯＣ区間においてもどの温度区間であるかによって数倍から数十倍水準の差があることからも充分に予測される問題である。
【0109】
本発明の多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程を経る必要がある毎ＳＯＣ区間に対する温度変化予測量を計算することにおいて、第２の充電参照マップＣＲＭ２から得られる内部抵抗値を、前記数式を参照して例示したサーマルモデルに対する入力変数Ｒとして用いることで、前述した問題点を大幅に改善することができる。
【0110】
【0111】
図５に示した推定プロセスは、第２の充電参照マップＣＲＭ２から得られる内部抵抗値をさらに活用するという点で図３に示した推定プロセスとは異なるので、図３を参照して前述した推定プロセスと共通する説明は最大限に省略し、二つの推定プロセッサ間の差異を中心にして説明する。
【0112】
【0113】
制御部１３０は、ＳＯＣ推定値ＳｔＡ及び温度検出値ＴｔＡが属するＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ及び温度区間Ｔ＃ｎに関連付けられた充電率Ｃ＃ｍ＿ｎを第１の充電参照マップＣＲＭ１から得ることができる。また、制御部１３０は、ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ及び温度区間Ｔ＃ｎに関連付けられた内部抵抗値Ｒ＃ｍ＿ｎを第２の充電参照マップＣＲＭ２から得ることができる。
【0114】
続いて、制御部１３０は、充電時間予測値Δｔ＃ｍを決めた後、充電率Ｃ＃ｍ＿ｎ及び充電時間予測値Δｔ＃ｍと共に内部抵抗値Ｒ＃ｍ＿ｎをさらにサーマルモデルに入力し、温度変化予測量ΔＴ＃ｍを決定する。
【0115】
制御部１３０は、温度変化予測量ΔＴ＃ｍを温度検出値ＴｔＡに合算して、温度予測値ＴｔＢを決定する。
【0116】
現ＳＯＣ区間Ｓ＃ｍに後続するＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ＋１に対する充電時間予測値の予測動作は、第１の充電参照マップＣＲＭ１で充電率を決定することにおいて、現時点における温度検出値ＴｔＡの代わりにＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点における温度予測値ＴｔＢが用いられるということを除いては、前述したＳＯＣ区間Ｓ＃ｍに対する充電時間予測値の推定動作と共通する。
【0117】
一方、第２の充電参照マップＣＲＭ２を活用した内部抵抗値の推定動作と並行するか、またはその代わり、外気温度センサー１１７を用いて得られる現時点の外気温度検出値をサーマルモデルのＴＡＴＭとして入力し得る。
【0118】
バッテリー温度とは異なり、外気温度はバッテリー１１の充電中に大きく変化しないことが通常である。これによって、現時点以後に充電過程が行われる各ＳＯＣ区間に対する温度変化予測量を決定する度に、充電開始時点（または現時点）で外気温度センサー１１７によって検出された外気温度値がサーマルモデルに同一に反復的に入力されてもよい。
【0119】
図６は、本発明の第１実施例によるバッテリー充電時間の予測方法を示すフローチャートである。図６の方法は、多段定電流充電プロトコルを用いたバッテリー１１の充電中に、設定時間毎にバッテリー管理システム１００によって行われ得る。図６の方法としては、第１の充電参照マップＣＲＭ１と第２の充電参照マップＣＲＭ２のうち第１の充電参照マップＣＲＭ１のみが用いられる。
【0120】
図１～図４及び図６を参照すると、段階Ｓ６１０で、制御部１３０は、バッテリー１１の電圧検出値、電流検出値及びバッテリー温度検出値に基づいてバッテリー１１のＳＯＣ推定値を決定する。制御部１３０は、設定時間毎に各々決定される電圧検出値、電流検出値、温度検出値及びＳＯＣ推定値をメモリー１４０に記録する。段階Ｓ６１０では、外気温度検出値ＴＡＴＭがさらに決定され得る。
【0121】
段階Ｓ６２０で、制御部１３０は、多段定電流充電プロトコルに関連付けられた第１の充電参照マップＣＲＭ１から、バッテリー１１のＳＯＣ推定値が属する第ｍのＳＯＣ区間（Ｓ＃ｍ、ｍはＭ以下の自然数である。）及び温度検出値が属する温度区間Ｔ＃ｎに関連付けられた第ｍの充電率Ｃ＃ｍ＿ｎを決定する。第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍは現在のＳＯＣ区間であり、第ｍの充電率は第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける定電流充電に用いられる充電電流の大きさを示し得る。
【0122】
段階Ｓ６３０で、制御部１３０は、第ｍの充電率Ｃ＃ｍ＿ｎと、ＳＯＣ推定値と第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点とのＳＯＣ差ΔＳ＃ｍと、に基づき、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける充電時間予測値を決定する。
【0123】
段階Ｓ６４０で、制御部１３０は、第ｍの充電率Ｃ＃ｍ＿ｎ及び第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける第ｍの充電時間予測値に基づいき、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点における温度予測値を決定する。段階Ｓ６１０で外気温度検出値ＴＡＴＭが決定された場合、段階Ｓ６４０では外気温度検出値ＴＡＴＭにさらに基づいて、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点における温度予測値が決定され得る。
【0124】
前述した段階Ｓ６４０は、ｍがＭ未満であることを条件にして行われ得る。ｍがＭ未満であるということは、現在充電過程が進行中である第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍに後続する少なくとも一つのＳＯＣ区間が残っていることを意味する。即ち、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍが第ＭのＳＯＣ区間Ｓ＃Ｍではない場合、段階Ｓ６４０が行われ得る。
【0125】
段階Ｓ６４０は、段階Ｓ６４２及び段階Ｓ６４４を含み得る。
【0126】
段階Ｓ６４２で、制御部１３０は、予め与えられたサーマルモデルを用いて、第ｍの充電率Ｃ＃ｍ＿ｎ及び第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける充電時間予測値に基づいき、ＳＯＣ推定値から第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点までの温度変化予測量ΔＴ＃ｍを決定する。
【0127】
段階Ｓ６４４で、制御部１３０は、ＳＯＣ推定値から第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点までの温度変化予測量ΔＴ＃ｍを温度検出値に合算して、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点における温度予測値を決定する。
【0128】
図７は、本発明の第２実施例によるバッテリー充電時間の予測方法を示したフローチャートである。図７の方法は、多段定電流充電プロトコルを用いたバッテリー１１の充電中に、設定時間毎にバッテリー管理システム１００によって行われ得る。図７の方法においては、第１の充電参照マップＣＲＭ１と第２の充電参照マップＣＲＭ２とが両方とも用いられる。
【0129】
図１～図５及び図７を参照すると、段階Ｓ７１０で、制御部１３０は、バッテリー１１の電圧検出値、電流検出値及びバッテリー温度検出値に基づいき、バッテリー１１のＳＯＣ推定値を決定する。段階Ｓ７１０は、実質的に段階Ｓ６１０と同一である。
【0130】
段階Ｓ７２０で、制御部１３０は、多段定電流充電プロトコルに関連付けられた第１の充電参照マップＣＲＭ１から、バッテリー１１のＳＯＣ推定値が属する第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ及び温度検出値が属する温度区間Ｔ＃ｎに関連付けられた第ｍの充電率Ｃ＃ｍ＿ｎを決定する。段階Ｓ７２０は、実質的に段階Ｓ６２０と同一である。
【0131】
段階Ｓ７２２で、制御部１３０は、第２の充電参照マップＣＲＭ２において、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ及び温度検出値が属する温度区間Ｔ＃ｎに関連付けられた第ｍの内部抵抗値Ｒ＃ｍ＿ｎを決定する。
【0132】
段階Ｓ７３０で、制御部１３０は、第ｍの充電率Ｃ＃ｍ＿ｎと、ＳＯＣ推定値と第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点とのＳＯＣ差（ΔＳ＃ｍ）と、に基づき、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける充電時間予測値を決定する。段階Ｓ７３０は、実質的に段階Ｓ６３０と同一である。
【0133】
段階Ｓ７４０で、制御部１３０は、第ｍの充電率Ｃ＃ｍ＿ｎ、第ｍのＳＯＣ 区間Ｓ＃ｍにおける充電時間予測値及び第ｍの内部抵抗値Ｒ＃ｍ＿ｎに基づき、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点における温度予測値を決定する。段階Ｓ７１０では、外気温度検出値ＴＡＴＭが決定された場合、段階Ｓ７４０では、外気温度検出値ＴＡＴＭにさらに基づいて第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点における温度予測値が決定され得る。前述した段階Ｓ６４０と同様に、段階Ｓ７４０は、ＩがＭ未満であることを条件にして行われ得る。
【0134】
段階Ｓ７４０は、段階Ｓ７４２及び段階Ｓ７４４を含み得る。
【0135】
段階Ｓ７４２で、制御部１３０は、予め与えられたサーマルモデルを用いて、第ｍの充電率Ｃ＃ｍ＿ｎ、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける充電時間予測値及び第ｍの内部抵抗値Ｒ＃ｍ＿ｎに基づき、ＳＯＣ推定値から第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点までの温度変化予測量ΔＴ＃ｍを決定する。
【0136】
段階Ｓ７４４で、制御部１３０は、ＳＯＣ推定値から第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点までの温度変化予測量ΔＴ＃ｍを温度検出値に合算して、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点における温度予測値を決定する。
【0137】
図８は、本発明の第３実施例によるバッテリー充電時間の予測方法を示すフローチャートである。図８の方法は、ｍがＭ未満であることを条件にして、図６の方法または図７の方法に後続して行われ得る。図８の方法においては、第１の充電参照マップＣＲＭ１と第２の充電参照マップＣＲＭ２のうち第１の充電参照マップＣＲＭ１のみが用いられる。
【0138】
【0139】
段階Ｓ８２０で、制御部１３０は、第ｋ－１のＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ－１における充電時間予測値及び第ｋ－１のＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ－１の終了点における温度予測値に対する決定が完了したか否かを判定する。段階Ｓ８２０の値が「はい」である場合、段階Ｓ８３０へ進む。
【0140】
段階Ｓ８３０で、制御部１３０は、第１の充電参照マップＣＲＭ１において、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ及び第ｋ－１のＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ－１の終了点における温度予測値が属する温度区間に関連付けられた第ｋの充電率を決定する。
【0141】
段階Ｓ８４０において、制御部１３０は、第ｋの充電率及び第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋの大きさに基づき、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋにおける充電時間予測値及び第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋの終了点における温度予測値を決定する。
【0142】
段階Ｓ８４０は、段階Ｓ８４２及び段階Ｓ８４４を含み得る。
【0143】
段階Ｓ８４２で、制御部１３０は、予め与えられたサーマルモデルを用いて、第ｋの充電率及び第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋにおける充電時間予測値に基づき、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋにおける温度変化予測量を決定する。
【0144】
段階Ｓ８４４で、制御部１３０は、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋにおける温度変化予測量を第ｋ－１のＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ－１の終了点における温度予測値に合算して、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋの終了点における温度予測値を決定する。
【0145】
段階Ｓ８５０で、制御部１３０は、区間インデックスｋがＭと同一であるか否かを判定する。Ｍは、目標ＳＯＣが属する最後のＳＯＣ区間Ｓ＃Ｍの識別ナンバーであると言える。区間インデックスｋがＭと同一であることは、最後のＳＯＣ区間Ｓ＃Ｍに対する充電時間予測値の決定が完了したことを意味する。段階Ｓ８５０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ８５２へ進み、区間インデックスｋを１だけ増加させた後、段階Ｓ８２０へ戻る。即ち、前述した段階Ｓ８２０～Ｓ８５２は、ｋがｍ＋１であるときからＭまで増加するまで、反復され得る。
【0146】
段階Ｓ８５０の値が「はい」である場合、段階Ｓ８６０へ進む。
【0147】
段階Ｓ８６０で、制御部１３０は、第ｍから第Ｍの充電時間予測値を合算して、多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程が終了するまで（即ち、バッテリーのＳＯＣが目標ＳＯＣに到達するまで）の総残余時間を決定する。第ｍから第Ｍの充電時間予測値は、第ｍから第ＭのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ～Ｓ＃Ｍに一対一に対応する。
【0148】
図９は、本発明の第４実施例によるバッテリー充電時間の予測方法を示したフローチャートである。図９の方法は、現在充電過程が進行中であるＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの区間インデックスであるｍがＭ未満であることを条件にして、図６の方法または図７の方法に後続して行われ得る。図９の方法では、第１の充電参照マップＣＲＭ１と第２の充電参照マップＣＲＭ２が両方とも用いられる。
【0149】
【0150】
段階Ｓ９２０で、制御部１３０は、第ｋ－１のＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ－１における充電時間予測値及び第ｋ－１のＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ－１の終了点における温度予測値に対する決定が完了したか否かを判定する。段階Ｓ９２０は、実質的に段階Ｓ８２０と同一である。
【0151】
段階Ｓ９３０で、制御部１３０は、第１の充電参照マップＣＲＭ１において、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ及び第ｋ－１のＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ－１の終了点における温度予測値が属する温度区間に関連付けられた第ｋの充電率を決定する。段階Ｓ９３０は、実質的に段階Ｓ８３０と同一である。
【0152】
段階Ｓ９３２で、制御部１３０は、第２の充電参照マップＣＲＭ２において、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ及び第ｋ－１のＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ－１の終了点における温度予測値が属する温度区間に関連付けられた第ｋの内部抵抗値を決定する。
【0153】
段階Ｓ９４０で、制御部１３０は、第ｋの充電率、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋの大きさ及び第ｋの内部抵抗値に基づき、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋにおける充電時間予測値及び第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋの終了点における温度予測値を決定する。
【0154】
段階Ｓ９４０は、段階Ｓ９４２及び段階Ｓ９４４を含み得る。
【0155】
段階Ｓ９４２で、制御部１３０は、予め与えられたサーマルモデルを用いて、第ｋの充電率、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋにおける充電時間予測値及び第ｋの内部抵抗値に基づき、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋにおける温度変化予測量を決定する。
【0156】
段階Ｓ９４４で、制御部１３０は、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋにおける温度変化予測量を第ｋ－１のＳＯＣ区間Ｓ＃ｋ－１の終了点における温度予測値に合算して、第ｋのＳＯＣ区間Ｓ＃ｋの終了点における温度予測値を決定する。
【0157】
段階Ｓ９５０で、制御部１３０は、区間インデックスｋがＭと同一であるか否かを判定する。段階Ｓ９５０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ９５２へ進む。段階Ｓ９５０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ９５２へ進み、区間インデックスｋを１だけ増加させた後、段階Ｓ９２０へ戻る。段階Ｓ９５０の値が「はい」である場合、段階Ｓ９６０へ進む。段階Ｓ９５０と段階Ｓ９５２は、実質的に段階Ｓ８５０及び段階Ｓ８５２と同一である。
【0158】
段階Ｓ９６０で、制御部１３０は、第ｍから第Ｍの充電時間予測値を合算して、多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程が終了するまでの総残余時間を決定する。段階Ｓ９６０は、実質的に段階Ｓ８６０と同一である。
【0159】
図１０は、本発明の第５実施例によるバッテリー充電時間の予測方法を示したフローチャートである。図１０の方法は、図６から図９を参照して前述した第１実施例から第４実施例のいずれか一実施例によって充電時間予測値が決定された各ＳＯＣ区間に対する定電流充電が実際に完了することを条件にして、当該ＳＯＣ区間を調整するために行われ得る。
【0160】
図１～図１０を参照すると、段階Ｓ１０１０で、制御部１３０は、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける実際温度変化量を決定する。第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍが多段定電流充電プロトコルを用いた充電開始時点におけるＳＯＣ区間である場合、充電開始時点におけるバッテリー温度検出値と、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点におけるバッテリー温度検出値との差分が第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける実際温度変化量として決定され得る。第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍが充電開始時点におけるＳＯＣ区間に後続するＳＯＣ区間である場合、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの開始点及び終了点における二つのバッテリー温度検出値値間の差分が第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける実際温度変化量として決定され得る。
【0161】
段階Ｓ１０２０で、制御部１３０は、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける実際温度変化量が第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける温度変化予測量よりも大きいか否かを判定する。段階Ｓ１０２０の値が「はい」である場合、段階Ｓ１０３０へ進む。
【0162】
段階Ｓ１０３０で、制御部１３０は、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍにおける実際温度変化量と温度変化予測量との差によって、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍを調整する。
【0163】
一例で、制御部１３０は、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点を、前記差に対して所定の量の層間関係を有する調整値だけ減少させ得る。これによって、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの大きさが前記調整値だけ減少する。また、ｍがＭ未満である場合、第ｍのＳＯＣ区間Ｓ＃ｍの終了点が前記調整値だけ繰り上げられるということは、第ｍ＋１のＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ＋１の開始点も前記調整値だけ繰り上げられることを意味する。したがって、第ｍ＋１のＳＯＣ区間Ｓ＃ｍ＋１の大きさは、前記調整値だけ増加する。
【0164】
図１０では、区間インデックスｍのみについて説明したが、Ｍ以下の残りの区間インデックスに対しても共通に適用され得る。
【0165】
図１０を参照して前述した第５実施例によれば、予想を越す温度上昇が発生したＳＯＣ区間に対する充電過程が早期に終了する一方、当該ＳＯＣ区間に後続するＳＯＣ区間に対する充電過程が早く開始される。図３を参照して前述した第１の充電参照マップＣＲＭ１から確認できるように、相対的に高いＳＯＣ区間に相対的に小さい充電率が連関されている傾向を有するように作成されていれば、過度な温度上昇を誘発した充電率をそれより低い他の充電率に早期に切り替えて多段定電流充電プロトコルを用いた充電過程を安全に持続し得る。結果的に、充電によるバッテリー１１の過熱が防止されるように、第１の充電参照マップＣＲＭ１が補正される技術的効果を奏する。
【0166】
また、制御部１３０は、第１の充電参照マップＣＲＭ１の補正に相応するように第２の充電参照マップＣＲＭ２も補正し得る。例えば、第１の充電参照マップＣＲＭ１の特定のＳＯＣ区間が調整される場合、第２の充電参照マップＣＲＭ２の前記特定のＳＯＣ区間も同一に調整され得る。
【0167】
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。
【0168】
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。
【0169】
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】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】