(57)【要約】  バッテリー装置は、ＳＯＣ設定範囲を受信し、少なくとも一つのバッテリーパックを充電し、少なくとも一つのバッテリーパックの状態情報に基づいてＳＯＣを推定し、推定されたＳＯＣがＳＯＣ設定範囲の上限に対応する充電基準値に到達するのかモニタリングし、モニタリング結果、推定されたＳＯＣが充電基準値に到達すれば充電を中止することができる。ＳＯＣ設定範囲は、自動車の運行情報に基づいて決定され、少なくとも一つのバッテリーパックを構成するバッテリーセルの劣化が最も低いＳＯＣ制限範囲内であり得る。
2021535721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＯＣ設定範囲を受信する段階と、
少なくとも一つのバッテリーパックを充電する段階と、
前記少なくとも一つのバッテリーパックの状態情報に基づいてＳＯＣを推定する段階と、
前記推定されたＳＯＣが前記ＳＯＣ設定範囲の上限に対応する充電基準値に到達するのかモニタリングする段階と、
前記モニタリングの結果、前記推定されたＳＯＣが前記充電基準値に到達すれば充電を中止する段階と、を含み、
前記ＳＯＣ設定範囲は、自動車の運行情報に基づいて決定され、前記少なくとも一つのバッテリーパックを構成するバッテリーセルの劣化が最も低いＳＯＣ制限範囲内であるバッテリー管理方法。
【請求項２】
前記運行情報に基づいて前記ＳＯＣ設定範囲を導出する段階をさらに含む、請求項１に記載のバッテリー管理方法。
【請求項３】
前記推定されたＳＯＣが前記ＳＯＣ設定範囲の下限を逸脱するのかモニタリングする段階と、
前記推定されたＳＯＣが前記ＳＯＣ設定範囲の下限を逸脱すれば、前記ＳＯＣ設定範囲より低いＳＯＣ領域で前記少なくとも一つのバッテリーパックを運用する段階と、をさらに含む、請求項１または２に記載のバッテリー管理方法。
【請求項４】
直列連結された複数のバッテリーセルを含む少なくとも一つのバッテリーパックと、
ＳＯＣ設定範囲を受信し、前記少なくとも一つのバッテリーパックの状態情報に基づいてＳＯＣを推定し、前記ＳＯＣ設定範囲の上限に対応する充電基準値まで前記推定されたＳＯＣが到達するように前記少なくとも一つのバッテリーパックを充電するバッテリー管理システムと、を含み、
前記ＳＯＣ設定範囲は、自動車の運行情報に基づいて決定され、前記少なくとも一つのバッテリーパックを構成するバッテリーセルの劣化が最も低いＳＯＣ制限範囲内であるバッテリー装置。
【請求項５】
前記運行情報に基づいて前記ＳＯＣ設定範囲を導出する、請求項４に記載のバッテリー装置。
【請求項６】
前記推定されたＳＯＣが前記ＳＯＣ設定範囲の下限を逸脱するのかモニタリングし、
前記推定されたＳＯＣが前記ＳＯＣ設定範囲の下限を逸脱すれば、前記ＳＯＣ設定範囲より低いＳＯＣ領域で運用される、請求項４または５に記載のバッテリー装置。
【請求項７】
前記バッテリーパックの両端電圧を測定し、前記測定された電圧に関する情報を前記バッテリー管理システムに伝送する電圧感知制御回路と、
前記バッテリーパックに流れる電流を測定し、前記測定された電流に関する情報を前記バッテリー管理システムに伝送する電流測定部と、をさらに含み、
前記バッテリーパックの状態情報は、前記測定された電圧に関する情報および前記測定された電流に関する情報を含む、請求項４から６のいずれか一項に記載のバッテリー装置。
【請求項８】
直列連結された複数のバッテリーセルを含む少なくとも一つのバッテリーパック、およびＳＯＣ設定範囲を受信し、前記少なくとも一つのバッテリーパックの状態情報に基づいて前記少なくとも一つのバッテリーパックのＳＯＣを推定し、前記ＳＯＣ設定範囲の上限に対応する充電基準値まで前記推定されたＳＯＣが到達する時まで前記少なくとも一つのバッテリーパックを充電するバッテリー装置と、
前記バッテリー装置から電源を変換して電気負荷に電力を供給する電力変換回路と、を含み、
前記ＳＯＣ設定範囲は、自動車の運行情報に基づいて決定され、前記少なくとも一つのバッテリーパックを構成するバッテリーセルの劣化が最も低いＳＯＣ制限範囲内である自動車。
【請求項９】
前記ＳＯＣ設定範囲を使用者から入力を受けるインターフェースをさらに含む、請求項８に記載の自動車。
【請求項１０】
前記バッテリー装置は、
前記推定されたＳＯＣが前記ＳＯＣ設定範囲の下限を逸脱するのかモニタリングし、
前記推定されたＳＯＣが前記ＳＯＣ設定範囲の下限を逸脱すれば、前記ＳＯＣ設定範囲より低いＳＯＣ領域で運用される、請求項８または９に記載の自動車。
【請求項１１】
前記運行情報に基づいて前記ＳＯＣ設定範囲を導出する、請求項８から１０のいずれか一項に記載の自動車。
【請求項１２】
前記バッテリー装置は、
前記バッテリーパックの両端電圧を測定し、前記測定された電圧に関する情報をバッテリー管理システムに伝送する電圧感知制御回路と、
前記バッテリーパックに流れる電流を測定し、前記測定された電流に関する情報を前記バッテリー管理システムに伝送する電流測定部と、をさらに含み、
前記バッテリーパックの状態情報は、前記測定された電圧に関する情報および前記測定された電流に関する情報を含む、請求項８から１１のいずれか一項に記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互引用
【０００２】
本出願は、２０１９年１月４日付韓国特許出願第１０−２０１９−０００１３２２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。
【０００３】
本開示は、バッテリー管理方法、バッテリー装置、およびバッテリーを含む自動車に関する。
【背景技術】
【０００４】
バッテリーの寿命は使用するエネルギー容量変更により影響を受ける。エネルギー容量変更幅が大きいほど、バッテリーの寿命の減少程度が増加することができる。自動車用バッテリーの場合、複数のバッテリーパックから電源の供給を受けるが、一般に複数のバッテリーパックのうち、劣化程度が最も激しいバッテリーパックを基準として自動車に供給される電源を制御するようになる。
【０００５】
このような場合、劣化程度が最も激しいバッテリーパック以外のバッテリーパックの使用が制限されるという問題が発生する。
【０００６】
つまり、自動車用バッテリーにおいて、バッテリーの寿命減少は電源供給を制限し、自動車の運行時間、運行距離などを制限するようになる問題を招く。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような状況を改善するために、バッテリーの寿命減少を遅らせることができるバッテリー管理方法、バッテリー装置、およびバッテリーを含む自動車を提供することに目的がある。
【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管理方法は、ＳＯＣ設定範囲を受信する段階、少なくとも一つのバッテリーパックを充電する段階、少なくとも一つのバッテリーパックの状態情報に基づいてＳＯＣを推定する段階、推定されたＳＯＣがＳＯＣ設定範囲の上限に対応する充電基準値に到達するのかモニタリングする段階、およびモニタリング結果、推定されたＳＯＣが充電基準値に到達すれば充電を中止する段階を含み、ＳＯＣ設定範囲は、自動車の運行情報に基づいて決定され、少なくとも一つのバッテリーパックを構成するバッテリーセルの劣化が最も低いＳＯＣ制限範囲内であり得る。
【０００９】
バッテリー管理方法は、運行情報に基づいてＳＯＣ設定範囲を導出する段階をさらに含むことができる。
【００１０】
バッテリー管理方法は、推定されたＳＯＣがＳＯＣ設定範囲の下限を逸脱するのかモニタリングする段階、および推定されたＳＯＣがＳＯＣ設定範囲の下限を逸脱すれば、ＳＯＣ設定範囲より低いＳＯＣ領域で少なくとも一つのバッテリーパックを運用する段階をさらに含むことができる。
【００１１】
本発明の他の一特徴によるバッテリー装置は、直列連結された複数のバッテリーセルを含む少なくとも一つのバッテリーパック、およびＳＯＣ設定範囲を受信し、少なくとも一つのバッテリーパックの状態情報に基づいてＳＯＣを推定し、ＳＯＣ設定範囲の上限に対応する充電基準値まで推定されたＳＯＣが到達するように少なくとも一つのバッテリーパックを充電するバッテリー管理システムを含むことができる。ＳＯＣ設定範囲は、自動車の運行情報に基づいて決定され、少なくとも一つのバッテリーパックを構成するバッテリーセルの劣化が最も低いＳＯＣ制限範囲内であり得る。
【００１２】
バッテリー装置は、運行情報に基づいてＳＯＣ設定範囲を導出することができる。
【００１３】
本発明のまた他の一特徴による自動車は、直列連結された複数のバッテリーセルを含む少なくとも一つのバッテリーパック、およびＳＯＣ設定範囲を受信し、少なくとも一つのバッテリーパックの状態情報に基づいて少なくとも一つのバッテリーパックのＳＯＣを推定し、ＳＯＣ設定範囲の上限に対応する充電基準値まで推定されたＳＯＣが到達する時まで少なくとも一つのバッテリーパックを充電するバッテリー装置、およびバッテリー装置から電源を変換して電気負荷に電力を供給する電力変換回路を含み、ＳＯＣ設定範囲は、自動車の運行情報に基づいて決定され、少なくとも一つのバッテリーパックを構成するバッテリーセルの劣化が最も低いＳＯＣ制限範囲内であり得る。
【００１４】
自動車は、ＳＯＣ設定範囲を使用者から入力を受けるインターフェースをさらに含むことができる。または、自動車は、運行情報に基づいてＳＯＣ設定範囲を導出することができる。
【００１５】
バッテリー装置は、推定されたＳＯＣがＳＯＣ設定範囲の下限を逸脱するのかモニタリングし、推定されたＳＯＣがＳＯＣ設定範囲の下限を逸脱すれば、ＳＯＣ設定範囲より低いＳＯＣ領域で運用され得る。
【００１６】
バッテリー装置は、バッテリーパックの両端電圧を測定し、測定された電圧に関する情報をバッテリー管理システムに伝送する電圧感知制御回路、およびバッテリーパックに流れる電流を測定し、測定された電流に関する情報をバッテリー管理システムに伝送する電流測定部をさらに含み、バッテリーパックの状態情報は、測定された電圧に関する情報および測定された電流に関する情報を含むことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一特徴によれば、バッテリーの寿命減少を遅らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施例によるバッテリー装置およびこれを含む自動車の一部の構成を示す図面である。
【図２】一実施例によるバッテリー管理方法を示すフローチャートである。
【図３】充放電スイッチ装置を示す図面である。
【図４】一実施例によるＢＭＳでＳＯＣを推定する構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本開示は、自動車用バッテリーに対して、使用者がエネルギー使用範囲を設定し、設定されたエネルギー使用範囲にバッテリーを管理する方法および装置に関する。以下、一実施例では、エネルギー使用範囲を示す指標の一例としてＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を使用することができる。ＳＯＣは、バッテリーの充電状態を示す指標として、バッテリーの満充電容量（ＦＣＣ、Ｆｕｌｌ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃａｐａｃｉｔｙ）に対する残量を百分率で表示することができる。ただし、発明がこれに限定されるのではない。同時に、一実施例は、バッテリーの充放電を設定されたエネルギー使用範囲に制御するバッテリー管理装置、バッテリー管理方法、およびバッテリー管理装置を含む自動車に関するものであり得る。
【００２０】
本開示の一実施例は、ＳＯＣ範囲を使用者の設定により計画的に制限するか、またはその制限を解除して電気自動車用バッテリーの寿命を増やすことができる。
【００２１】
例えば、運行情報によりＳＯＣの範囲を制限したＳＯＣ設定範囲内でバッテリーを運用することができ、この場合、バッテリーはＳＯＣ設定範囲内で電気負荷に電源を供給することができる。運行情報は、運行距離、出発地、目的地、運行時刻などの情報を含むことができる。具体的に、使用者は運行距離によりＳＯＣ設定範囲を決定することができる。
【００２２】
運行距離が予想とは異なり延長された場合などのように、状況変化によりＳＯＣ設定範囲を解除し、ＳＯＣ設定範囲の下限より低いＳＯＣまでバッテリーが運用され得る。また、運行距離がＳＯＣ設定範囲の上限で運行が難しい場合、バッテリーはＳＯＣ設定範囲の上限より高いＳＯＣで充電され得る。
【００２３】
バッテリーを構成するバッテリーセルの特性により寿命減少（以下、「劣化」という）程度が少ないＳＯＣ範囲が存在する。例えば、ＳＯＣ  ２０〜８０％、１０〜９０％などの範囲でバッテリーを運用することより、ＳＯＣ  ３０〜７０％の範囲でバッテリーを運用する時、バッテリー劣化程度が最も少なくなり得る。この時、ＳＯＣ  ３０〜７０％の範囲をＳＯＣ制限範囲という。使用者が運行距離を考慮する時、ＳＯＣ使用範囲をＳＯＣ  ３０〜７０％の範囲内に自動車運行が可能であれば、使用者はＳＯＣ使用範囲を設定することができる。このように設定されたＳＯＣ使用範囲がＳＯＣ設定範囲の一例である。この場合、ＳＯＣ設定範囲は、ＳＯＣ制限範囲であるＳＯＣ  ３０〜７０％内であり得る。
【００２４】
本開示の一実施例は、ＳＯＣ設定モードによりバッテリーをＳＯＣ設定モードの上限に所定のマージンを加えたＳＯＣで充電させることができる。
【００２５】
以下、図面を参照して先に言及した技術的な思想を具現した一実施例を説明する。以下では添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は多様な異なる形態に具現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。そして、図面において本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって類似の部分については類似の図面符号を付した。
【００２６】
図１は一実施例によるバッテリー装置およびこれを含む自動車の一部の構成を示す図面である。
【００２７】
図２は一実施例によるバッテリー管理方法を示すフローチャートである。
【００２８】
図１に示されているように、自動車１は、バッテリー装置２、電力変換回路４、電気負荷５、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）６、およびインターフェース７を含むことができる。
【００２９】
電力変換回路４は、自動車１運行のためにバッテリー装置２から入力される電源を変換して電気負荷５に必要な電力を供給することができる。電力変換回路４の電力変換は、ＥＣＵ６の電力制御動作を指示する信号により制御され得る。電気負荷５は、モータであり得る。
【００３０】
また、電力変換回路４は、バッテリー装置２の充電のために、外部装置である充電器３から供給される電源を変換してバッテリー装置２に電力を供給することができる。バッテリー装置２の充電に関する電力変換動作は、ＥＣＵ６および／またはバッテリー装置２により制御され得る。具体的に、電力変換回路４は、ＥＣＵ６の制御によりバッテリー充電動作を開始し、充電中にバッテリー装置２から充電制御のための制御信号を受信して充電に必要な電力をバッテリー装置２に供給することができる。バッテリー装置２は、バッテリーパックの電圧を測定して測定された電圧に基づいて充電を制御する信号を生成することができる。
【００３１】
このように、電力変換回路４が電気負荷に電力を供給し、バッテリー装置に電力を供給するために、両方向インバータで具現され得る。電力変換回路４は、電気負荷に電力を供給する時はＤＣ−ＡＣインバータであり、バッテリー装置に供給する時はＡＣ−ＤＣインバータであり得る。
【００３２】
ＥＣＵ６は、自動車１の電子装備を制御する回路である。一実施例においてＥＣＵ６は、バッテリー装置２にＳＯＣ設定範囲に対する情報を伝達することができる。
【００３３】
インターフェース７は、使用者からＳＯＣ設定範囲の入力を受けることができる（図２の段階Ｓ１０）。ＳＯＣ設定範囲は、使用者から入力を受けたバッテリー装置２の充電上限および放電下限であり、ＳＯＣ制限範囲内に決定され得る。
【００３４】
例えば、使用者が４時間に１００ｋｍの距離を移動しようとすれば、運行距離は１００ｋｍであり、ＳＯＣ設定範囲は１００ｋｍの距離を４時間運行するために必要なバッテリーの充電上限および放電下限である。バッテリーに対するＳＯＣ制限範囲が３０〜７０％であり、当該条件でＳＯＣ  ３０〜６０％で運行が可能であれば、ＳＯＣ設定範囲はＳＯＣ  ３０〜６０％に決定され得る。
【００３５】
充電上限はＳＯＣ設定範囲の上限に対応し、放電下限はＳＯＣ設定範囲の下限に対応することができる。したがって、バッテリー装置２のバッテリーパック２１は、ＳＯＣ  ６０％まで充電され、運行後にＳＯＣ  ３０％まで放電され得る。
【００３６】
若し、運行距離がＳＯＣ制限範囲の３０〜７０％内で運行が不可能な距離であれば、ＳＯＣ設定範囲を決定せず、必要なＳＯＣ範囲内でバッテリー装置２を運用することができる。つまり、一実施例は、運行距離に関係なしにＳＯＣ使用範囲を一定に維持してバッテリーセルの劣化が進行される従来の技術とは異なり、運行距離がＳＯＣ制限範囲内で運行が可能な距離であれば、ＳＯＣ制限範囲内にバッテリー装置２を運用することによってバッテリーセルの劣化を最大限阻止するための技術的な思想を具現した例である。
【００３７】
バッテリー装置２は、少なくとも一つのバッテリーパック２１、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）２２、充放電スイッチ装置２３、電圧感知制御回路２４、電流測定部２５、および温度センサー２６を含む。
【００３８】
バッテリーパック２１は、直列連結された複数のバッテリーセルを含む。図１では一つのバッテリーパック２１だけが示されているが、必要な電源を供給するために複数のバッテリーパックが直列または並列連結されていてもよい。
【００３９】
ＢＭＳ２２は、ＳＯＣ設定範囲を受信し、バッテリーパック２１のＳＯＣを推定し、推定されたＳＯＣに基づいてバッテリーパック２１の充電および放電を制御することができる。ＢＭＳ２２は、ＳＯＣ設定範囲により充放電を制御するために、充放電スイッチ装置２３のスイッチング動作を制御する。
【００４０】
図３は充放電スイッチ装置を示す図面である。
【００４１】
図３に示されているように、充放電スイッチ装置２３は、充電スイッチ２３１および放電スイッチ２３３を含み、充電スイッチ２３１のソースとドレインの間にボディダイオード２３２が形成されており、放電スイッチ２３３のソースとドレインの間にボディダイオード２３４が形成されている。
【００４２】
充電スイッチ２３１および放電スイッチ２３３は、ｎチャンネルタイプのトランジスターで構成されている。ＢＭＳ２２は、バッテリーパック２の充電のためにオンレベル（ハイレバル）のゲート信号ＶＧ１を充電スイッチ２３１のゲートに印加し、オフレベル（ローレベル）のゲート信号ＶＧ２を放電スイッチ２３３のゲートに印加する。ＢＭＳ２２は、バッテリーパック２から電気負荷５に電源を供給する放電のためにオフレベル（ローレベル）のゲート信号ＶＧ１を充電スイッチ２３１のゲートに印加し、オンレベル（ハイレバル）のゲート信号ＶＧ２を放電スイッチ２３３のゲートに印加する。
【００４３】
充電期間に充電電流はボディダイオード２３４を通じて流れ、放電期間に放電電流はボディダイオード２３２を通じて流れることができる。
【００４４】
ＢＭＳ２２は、ＳＯＣ設定範囲の上限、つまり、充電上限に基づいてバッテリーパック２１の充電を制御する（図２の段階Ｓ２０）。また、ＢＭＳ２２は、ＳＯＣ設定範囲の下限、つまり、放電下限をバッテリーパック２１のＳＯＣが逸脱するのかモニタリングすることができる（図２の段階Ｓ３０）。
【００４５】
例えば、ＢＭＳ２２は、ＳＯＣ設定範囲の上限に所定のマージンを加えた充電基準値までバッテリーパック２１の推定ＳＯＣが到達するように充電スイッチ２３１のスイッチング動作を制御する。充電を通じてバッテリーパック２１のＳＯＣは運行前充電基準値であり得る。
【００４６】
ＢＭＳ２２は、バッテリーパック２１の推定ＳＯＣが運行中にＳＯＣ設定範囲の下限より低くなれば、ＥＣＵ６にこれを知らせることができる（図２の段階Ｓ４０）。この場合、バッテリーパック２１は、ＳＯＣ設定範囲に関係なしに放電を通じて必要な電源を供給することができる。
【００４７】
電圧感知制御回路２４は、ＢＭＳ２２にバッテリーパック２１に関する情報を送信し、ＢＭＳ２２から受信される制御信号によりバッテリーパック２１のセル電圧を測定し、セルバランシングを行うことができる。例えば、電圧感知制御回路２４は、セル電圧感知期間にバッテリーパック２１を構成する複数のセル電圧を測定し、測定されたセル電圧に関する情報をＢＭＳ２２に伝送する。ＢＭＳ２２は、受信された測定されたセル電圧に関する情報に基づいて複数のセルのうち、セルバランシングが必要なセルを検出し、検出されたセルおよび目標セル電圧などに関する情報を電圧感知制御回路２４に伝送することができる。電圧感知制御回路２４は、受信された情報に基づいて当該セルを目標セル電圧まで放電してセルバランシングを行うことができる。
【００４８】
ＢＭＳ２２は、受信された測定されたセル電圧に関する情報に基づいて異常セルを検出し、必要な場合、保護動作を起動させることができる。図１に示されていないが、必要な場合、測定されたセル電圧に関する情報はメモリに保存されたり、電圧感知制御回路２４に備えられたメモリに保存されたりし得る。
【００４９】
電流測定部２５は、ＢＭＳ２２に測定されたバッテリーパック電流を伝送し、ＢＭＳ２２の制御によりバッテリーパック電流を測定する。ＢＭＳ２２は、バッテリーパック２２に流れる電流を持続的に測定してＳＯＣ推定を行うことができる。それ以外にバッテリーパック２２の異常有無を感知するためにバッテリーパック電流を測定しなければならない。測定されたバッテリーパック電流に関する情報は別途のメモリに保存され得る。電流測定部２５は、ホールセンサーまたはセンス抵抗で具現され得る。
【００５０】
温度センサー２６は、バッテリーパック２１の温度を測定し、測定された温度に関する情報をＢＭＳ２２に伝送することができる。温度センサー２６は、ＢＭＳ２２の制御により温度を測定することができる。温度センサー２６は、サーミスタで具現され得る。
【００５１】
ＢＭＳ２２は、現在のバッテリーパック２１のＳＯＣを推定し、現在ＳＯＣをモニタリングする。ＢＭＳ２２は、ＳＯＣ設定範囲が入力されると、ＳＯＣ設定範囲の上限に基づいた充電基準値までバッテリーパック２２の現在ＳＯＣを上げるためにバッテリーパック２１を充電させることができる。また、ＢＭＳ２２は、バッテリーパック２１の現在ＳＯＣが所定の臨界値まで低くなれば保護動作を起動してバッテリーパック２１が完全放電することを防止することができる。
【００５２】
ＳＯＣを推定する方式は、従来の公知の技術をはじめとして非常に多様である。本発明が特定の方式に制限されないが、一実施例を説明するために一方式を紹介する。
【００５３】
図４は一実施例によるＢＭＳでＳＯＣを推定する構成を示すブロック図である。
【００５４】
図４に示されているように、一実施例によるＢＭＳ２２は、主推定部１００および補助推定部２００を含むことができる。
【００５５】
ＢＭＳ２２は、バッテリーパックの状態情報としてバッテリーパック電流、バッテリーパック電圧、およびバッテリーパック温度を受信することができる。バッテリーパックの状態情報とは、バッテリーパックの物理的または化学的状態と関連した多様な情報を意味することができる。
【００５６】
電流測定部２５は、バッテリーパック２１の充電または放電時、バッテリーパックの充放電経路に流れる充電電流の大きさまたは放電電流の大きさを測定し、これに対する情報をＢＭＳ２２に伝送することができる。電圧感知制御回路２４は、バッテリーパック２の正極および負極間の端子電圧を測定してＢＭＳ２２に伝送することができる。温度センサー２６は、バッテリーパック２１の温度をＢＭＳ２２に伝送することができる。
【００５７】
一実施例による主推定部１００および補助推定部２００は、ＢＭＳ２２のＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｕｎｉｔ）（図示せず）に備えられたマルチコアで具現され得る。
【００５８】
主推定部１００および補助推定部２００は、受信されたバッテリーパックの状態情報に基づいてそれぞれのＳＯＣ推定演算を通じてＳＯＣを別途に推定することができる。
【００５９】
主推定部１００は、第１バッテリーモデリング方式を利用してＳＯＣを推定することができ（以下、第１ＳＯＣ）、補助推定部２００は、第２バッテリーモデリング方式を利用してＳＯＣを推定することができ（以下、第２ＳＯＣ）、第１および第２バッテリーモデリング方式は互いに異なってもよい。バッテリーモデリング方式は、非線形的な特性を有するバッテリーの状態を推定するために利用されるバッテリーモデリング方法として、電気回路モデル（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｍｏｄｅｌ）、電気化学モデル（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｏｄｅｌ）、分析的モデル（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｍｏｄｅｌ）および確率的モデル（Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ  Ｍｏｄｅｌ）などが含まれ得る。
【００６０】
具体的に、主推定部１００は、第１バッテリーモデリング方式として電気回路モデルを利用して直前段階で推定されたＳＯＣおよびバッテリーパック状態情報に含まれている情報に基づいて現段階の第１ＳＯＣを推定することができる。補助推定部２００は、第２バッテリーモデリング方式として電気化学モデルを利用することができる。
【００６１】
電気回路モデルは、電気回路で具現された等価回路でバッテリーの入力と出力特性をモデリングする方法である。電気回路モデルは、ＳＯＣ推定のための演算過程が比較的に簡単であるため、演算による所要時間が長くなく、演算のための負荷が多くかからないという長所を有する。しかし、このような電気回路モデルの場合、正確性が多少落ちるという問題がある。
【００６２】
反面、電気化学モデルは、バッテリー内部で発生する化学的作用を基盤にバッテリーの特性をモデリングする方法である。このような電気化学モデルの代表的な例として、ＤＦＮ（Ｄｏｙｌｅ−Ｆｕｌｌｅｒ−Ｎｅｗｍａｎ）モデルが挙げられる。ＤＦＮモデルは、多孔性の電極内に存在するリチウムイオン濃度の時空間的な変化、電位、インターカレーションキネティクス、固相と電解液相間の電流密度などをモデリングすることができる。このような電気化学モデルは、正確性が非常に高いという長所を有する。
【００６３】
補助推定部２００は、ＤＦＮモデルのような電気化学モデルを利用してバッテリーパックの状態情報に基づいた正確度の高いＳＯＣ推定値（第２ＳＯＣ）を得ることができる。そして、主推定部１００は、このように高い正確度を有する補助推定部２００のＳＯＣ推定結果（第２ＳＯＣ）を入力パラメータに反映することによって、ＳＯＣ（第１ＳＯＣ）推定の正確度を高めることができる。補助推定部２００は、第２ＳＯＣの推定結果を主推定部１００に周期的に伝送することができる。
【００６４】
例えば、主推定部１００は、補助推定部２００から伝送された第２ＳＯＣ値を直前段階の第１ＳＯＣに認識し、受信されたバッテリーパックの状態情報および直前段階の第１ＳＯＣを第１バッテリーモデリング方式に適用して現段階の第１ＳＯＣを推定することができる。そうすると、主推定部１００で推定される第１ＳＯＣ値が周期的に補正されて、第１ＳＯＣ推定の誤差が大きくなることを周期的に防止することができ、これによってＳＯＣ推定の正確性を向上させることができる。このように、ＢＭＳ２２は、リアルタイムでＳＯＣを推定して、推定されたＳＯＣがＳＯＣ設定範囲の上限に到達するのか、ＳＯＣ設定範囲の下限を逸脱するのかモニタリングすることができる。具体的に、ＢＭＳ２２は、ＳＯＣ設定範囲を受信し、ＳＯＣ設定範囲の上限に基づいた充電基準値を設定し、充電開始後リアルタイムでＳＯＣを推定して推定されたＳＯＣが充電基準値に到達するのかモニタリングすることができる。ＢＭＳ２２は、推定ＳＯＣが充電基準値に到達すれば、充電を中止し、これをＥＣＵ６に知らせることができる。
【００６５】
一実施例では、使用者により決定されたＳＯＣ設定範囲によりバッテリー装置が運用される。ＳＯＣ設定範囲を、インターフェース７を通じて使用者から入力を受ける場合、使用者は運行経験に基づいてＳＯＣ設定範囲を選択することができる。この場合、ＳＯＣ設定範囲は、ＥＣＵ６またはバッテリー装置２のＢＭＳ２２に直ちに伝達され得る。しかし、発明がこれに限定されるのではなく、運行情報に基づいてＳＯＣ設定範囲を導出することができる。
【００６６】
この場合、インターフェース７は、使用者から運行情報の入力を受け、ＥＣＵ６は、運行情報をバッテリー装置２に伝送することができる。またはインターフェース７からバッテリー装置２に運行情報が伝送されることもできる。
【００６７】
バッテリー装置２は、運行情報に基づいたＳＯＣ設定範囲を導出することもできる。例えば、インターフェース７を通じて使用者から運行距離とＳＯＣ設定範囲と共に入力を受けてこれを保存したデータベースが構築されてＢＭＳ２２と連係され得る。ＢＭＳ２２は、入力された運行距離に対応するＳＯＣ設定範囲をデータベースから導出することができる。例えば、ＢＭＳ２２は、入力された運行距離を基準として所定範囲に属する運行距離範囲を設定し、設定された運行距離範囲に属するデータベース内のＳＯＣ設定範囲を導出し、導出されたＳＯＣ設定範囲を対象として統計的な方法を通じてＳＯＣ設定範囲を決定することができる。統計的な方法は、平均値導出、代表値導出など多様な方法が用いられ得る。
【００６８】
運行距離に基づいてＳＯＣ設定範囲を導出する方法は内容に制限されない。ＳＯＣ設定範囲を導出するに当たり、運行距離だけでなく、他の情報と共に運行距離を考慮してＳＯＣ設定範囲を導出することができる。例えば、出発地、目的地、および運行時刻に基づいたナビゲーション情報を運行経路に反映して運行距離を算出することができる。つまり、出発地と目的地が同一な場合でも、運行時間により交通状況が異なるため、これを反映した運行距離を算出することができる。このような方式で算出された運行距離に基づいてＳＯＣ設定範囲を導出することができる。
【００６９】
ＢＭＳ２２が運行距離を受信する場合、前述したバッテリー装置２のＳＯＣ設定範囲の導出はＢＭＳ２２で行われ得る。または、図１に示されていないが、バッテリー装置２は、別途の構成を備えて運行距離からＳＯＣ設定範囲を導出することもできる。
【００７０】
バッテリー装置２、例えば、ＢＭＳ２２が運行情報からＳＯＣ設定範囲を導出するものと説明したが、発明がこれに限定されるのではない。バッテリー装置２外部に別途の構成またはＥＣＵ６からのような方式で導出されたＳＯＣ設定範囲をＢＭＳ２２が受信することができる。
【００７１】
以上で本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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