(57)【要約】  バッテリーの退化状態を決定するための装置が提供される。前記装置は、前記バッテリーの電圧及び電流を示すセンシング情報を出力するように構成されるセンシング部及び制御部を含む。前記制御部は、前記センシング情報に基づき、前記バッテリーの退化率及び測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを決定する。前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブは、前記バッテリーの蓄電量と前記バッテリーの蓄電量変化に対する前記バッテリーの電圧変化の割合との関係を示す。前記制御部は、前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから複数の特徴点を検出する。前記制御部は、前記退化率、前記複数の特徴点、所定の正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び所定の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに基づき、前記バッテリーの正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率を決定する。
2021533371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーの退化状態を決定するための装置であって、
前記バッテリーの電圧及び電流を示すセンシング情報を出力するように構成されるセンシング部と、
前記センシング部に動作可能に結合する制御部と、を含み、
前記制御部は、
前記センシング情報に基づき、前記バッテリーの退化率及び測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを決定し、前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブは、前記バッテリーの蓄電量と前記バッテリーの蓄電量の変化に対する前記バッテリーの電圧変化の割合との関係を示し、
前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから第１複数の特徴点を検出し、
前記決定された退化率、前記第１複数の特徴点、所定の正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び所定の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに基づき、前記バッテリーの正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率のうちの少なくとも１つを決定するように構成される、装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記決定された退化率に基づいて複数の調整率セットを生成し、各調整率セットは、第１調整率、第２調整率及び第３調整率を含み、各調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率の和は、前記決定された退化率と同一であり、
各調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率に基づき、前記正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び前記負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから各調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを決定し、
各調整率セットに関わる前記推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから各調整率セットに関わる第２複数の特徴点を検出し、
前記第１複数の特徴点及び各調整率セットに関わる前記第２複数の特徴点に基づき、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率を決定するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記制御部は，
各調整率セットに含まれた前記第１調整率に基づき、前記正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを各調整率セットに関わる補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに変換し、
各調整率セットに含まれた前記第２調整率及び前記第３調整率に基づき、前記負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを各調整率セットに関わる補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに変換し、
各調整率セットに関わる前記補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び前記補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに基づき、各調整率セットに関わる前記推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを生成するように構成され、
各調整率セットに関わる前記補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブは、前記正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブがＱ軸に沿って第１方向へ各調整率セットに含まれた前記第１調整率だけ縮小したものであり、
前記第１方向は、前記Ｑ軸の蓄電量が減少する方向であり、
各調整率セットに関わる前記補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブは、前記負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブが前記Ｑ軸に沿って前記第１方向へ各調整率セットに含まれた前記第２調整率だけ縮小し、且つ、前記Ｑ軸に沿って前記第１方向と逆方向の第２方向へ各調整率セットに含まれた前記第３調整率だけシフトされたものである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１複数の特徴点各々の蓄電量と、各調整率セットに関わる前記第２複数の特徴点各々の蓄電量との差の絶対値の和を、各調整率セットに関わる類似指数に決定し、
前記複数の調整率セットに一対一に関連付けられた複数の類似指数のうち最小の類似指数を有する調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率を各々、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率として決定するように構成される、請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記第１複数の特徴点各々の蓄電量と、各調整率セットに関わる前記第２複数の特徴点各々の蓄電量との差の平方和を、各調整率セットに関わる類似指数に決定し、
前記複数の調整率セットに一対一に関連付けられた複数の類似指数のうち最小の類似指数を有する調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率を各々、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率として決定するように構成される、請求項２から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１複数の特徴点の少なくとも一つは、前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブの極大点または極小点であり、
前記第２複数の特徴点の少なくとも一つは、前記推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブの極大点または極小点である、請求項２から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率のいずれか二つの差が臨界値よりも大きい場合、所定の安全機能を活性化するように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記制御部は、
退化率と候補臨界値との対応関係が記録されている診断テーブルから、前記決定された退化率に関わる候補臨界値を選択し、
前記選択された候補臨界値を前記臨界値に決定するように構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の前記装置を含む、バッテリーパック。
【請求項１０】
請求項９に記載の前記バッテリーパックを含む、電気車両。
【請求項１１】
バッテリーの退化状態を決定するための方法であって、
前記バッテリーの電圧及び電流を示すセンシング情報に基づき、前記バッテリーの退化率及び測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを決定し、前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブは、前記バッテリーの蓄電量と前記バッテリーの蓄電量変化に対する前記バッテリーの電圧変化の割合との関係を示す段階と、
前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから第１複数の特徴点を検出する段階と、
前記決定された退化率、前記第１複数の特徴点、所定の正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び所定の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに基づき、前記バッテリーの正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率のうちの少なくとも１つを決定する段階と、を含む方法。
【請求項１２】
前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率のうちの少なくとも１つを決定する段階は、
前記決定された退化率に基づいて複数の調整率セットを生成し、各調整率セットは、第１調整率、第２調整率及び第３調整率を含み、各調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率の和は、前記決定された退化率と同一である段階と、
各調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率に基づき、前記正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び前記負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから各調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを決定する段階と、
各調整率セットに関わる前記推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから第２複数の特徴点を検出する段階と、
前記第１複数の特徴点及び各調整率セットに関わる前記第２複数の特徴点に基づき、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率を決定する段階と、を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率を決定する段階は、
前記第１複数の特徴点各々の蓄電量と、各調整率セットに関わる前記第２複数の特徴点各々の蓄電量との差の絶対値の和または平方和を、各調整率セットに関わる類似指数に決定する段階をさらに含み、
前記複数の調整率セットに一対一に関連付けられた複数の類似指数のうち最小の類似指数を有する調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率が、各々前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率に決定される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率のいずれか二つの差が臨界値よりも大きい場合、所定の安全機能を活性化する段階をさらに含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーの正極退化率、負極退化率及びリチウム退化率を個別的に決定するための技術に関する。
【０００２】
本出願は、２０１９年４月１７日出願の韓国特許出願第１０−２０１９−００４４９６９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二次電池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】
バッテリーの退化状態を診断するための多様な技術が存在する。例えば、特許文献には、微分電圧分析法（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ，「ＤＶＡ」とも称する。）を活用して、バッテリーのＱ−ｄＶ／ｄＱカーブからバッテリーの退化状態に関する情報を取得することが開示されている。Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブは、Ｑ軸とｄＶ／ｄＱ軸を有するグラフとして示され得、Ｑは蓄電量、Ｖは電圧、ｄＶは所定時間にわたるＶの変化量、ｄＱは前記所定時間にわたるＱの変化量、ｄＶ／ｄＱはｄＱに対するｄＶの割合を示す。
【０００６】
ところが、上記特許文献に開示の技術においては、バッテリーの退化状態を示す正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率を個別的に決定することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２５２３８１（公開日：２００９．１０．２９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、詳しくは、バッテリーの退化状態を示す正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率を個別的に決定する装置及び方法、前記装置を含むバッテリーパック及び前記バッテリーパックを含む電気車両を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明の他の目的及び長所は、下記する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分かるであろう。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】
【００１０】
本発明の一面による装置は、バッテリーの退化状態を決定するためのものである。前記装置は、前記バッテリーの電圧及び電流を示すセンシング情報を出力するように構成されるセンシング部と、前記センシング部に動作可能に結合する制御部と、を含む。前記制御部は、前記センシング情報に基づき、前記バッテリーの退化率及び測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを決定するように構成される。前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブは、前記バッテリーの蓄電量と前記バッテリーの蓄電量の変化に対する前記バッテリーの電圧変化の割合との関係を示す。前記制御部は、前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから第１複数の特徴点を検出するように構成される。前記制御部は、前記決定された退化率、前記第１複数の特徴点、所定の正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び所定の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに基づき、前記バッテリーの正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率を決定するように構成される。
【００１１】
前記制御部は、前記決定された退化率に基づいて複数の調整率セットを生成するように構成され得る。各調整率セットは、第１調整率、第２調整率及び第３調整率を含む。各調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率の和は、前記決定された退化率と同一であり得る。前記制御部は、各調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率に基づき、前記正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び前記負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから各調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを決定するように構成され得る。前記制御部は、各調整率セットに関わる前記推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから各調整率セットに関わる第２複数の特徴点を検出するように構成され得る。前記制御部は、前記第１複数の特徴点及び各調整率セットに関わる前記第２複数の特徴点に基づき、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率を決定するように構成され得る。
【００１２】
前記制御部は、各調整率セットに含まれた前記第１調整率に基づき、前記正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを各調整率セットに関わる補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに変換するように構成され得る。前記制御部は、各調整率セットに含まれた前記第２調整率及び前記第３調整率に基づき、前記負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを各調整率セットに関わる補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに変換するように構成され得る。前記制御部は、各調整率セットに関わる前記補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び前記補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに基づき、各調整率セットに関わる前記推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを生成するように構成され得る。各調整率セットに関わる前記補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブは、前記正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブがＱ軸に沿って第１方向へ各調整率セットに含まれた前記第１調整率だけ縮小したものである。前記第１方向は、前記Ｑ軸の蓄電量が減少する方向である。各調整率セットに関わる前記補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブは、前記負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブが前記Ｑ軸に沿って前記第１方向へ各調整率セットに含まれた前記第２調整率だけ縮小し、且つ、前記Ｑ軸に沿って前記第１方向と逆方向の第２方向へ各調整率セットに含まれた前記第３調整率だけシフトされたものであり得る。
【００１３】
前記制御部は、前記第１複数の特徴点各々の蓄電量と、各調整率セットに関わる前記第２複数の特徴点各々の蓄電量との差の絶対値の和を、各調整率セットに関わる類似指数に決定するように構成され得る。前記制御部は、前記複数の調整率セットに一対一に関連付けられた複数の類似指数のうち最小の類似指数を有する調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率を各々、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率として決定するように構成され得る。
【００１４】
前記制御部は、前記第１複数の特徴点各々の蓄電量と、各調整率セットに関わる前記第２複数の特徴点各々の蓄電量との差の平方和を、各調整率セットに関わる類似指数に決定するように構成され得る。前記制御部は、前記複数の調整率セットに一対一に関連付けられた複数の類似指数のうち最小の類似指数を有する調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率を各々、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率として決定するように構成され得る。前記第１複数の特徴点の少なくとも一つは、前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブの極大点または極小点であり得る。前記第２複数の特徴点の少なくとも一つは、前記推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブの極大点または極小点であり得る。前記制御部は、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率のいずれか二つの差が臨界値よりも大きい場合、所定の安全機能を活性化するように構成され得る。
【００１５】
前記制御部は、退化率と候補臨界値との対応関係が記録されている診断テーブルから、前記決定された退化率に関わる候補臨界値を選択するように構成され得る。前記制御部は、前記選択された候補臨界値を前記臨界値に決定するように構成され得る。
【００１６】
本発明の他面によるバッテリーパックは、前記装置を含む。
【００１７】
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。
【００１８】
本発明のさらに他面による方法は、バッテリーの退化状態を決定するためのことである。前記方法は、前記バッテリーの電圧及び電流を示すセンシング情報に基づき、前記バッテリーの退化率及び測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを決定する段階を含む。前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブは、前記バッテリーの蓄電量と前記バッテリーの蓄電量変化に対する前記バッテリーの電圧変化の割合との関係を示す。前記方法は、前記測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから第１複数の特徴点を検出する段階と、前記決定された退化率、前記第１複数の特徴点、所定の正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び所定の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに基づき、前記バッテリーの正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率を決定する段階と、をさらに含む。
【００１９】
前記方法において、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率を決定する段階は、前記決定された退化率に基づいて、各々第１調整率、第２調整率及び第３調整率を含む複数の調整率セットを生成する段階と、各調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率に基づき、前記正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び前記負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから各調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを決定する段階と、各調整率セットに関わる前記推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから第２複数の特徴点を検出する段階と、前記第１複数の特徴点及び各調整率セットに関わる前記第２複数の特徴点に基づき、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率を決定する段階と、を含み得る。各調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率の和は、前記決定された退化率と同一であり得る。
【００２０】
前記方法において、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率を決定する段階は、前記第１複数の特徴点各々の蓄電量と、各調整率セットに関わる前記第２複数の特徴点各々の蓄電量との差の絶対値の和または平方和を、各調整率セットに関わる類似指数に決定する段階をさらに含み得る。前記複数の調整率セットに一対一に関連付けられた複数の類似指数のうち最小の類似指数を有する調整率セットに含まれた前記第１調整率、前記第２調整率及び前記第３調整率が、各々前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率に決定され得る。
【００２１】
前記方法は、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率のいずれか二つの差が臨界値よりも大きい場合、所定の安全機能を活性化する段階をさらに含み得る。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の実施例の少なくとも一つによれば、バッテリーの退化状態を示す正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率を個別的に決定することができる。
【００２３】
また、前記正極退化率、前記負極退化率及び前記リチウムイオン損失率の間の差に基づき、前記バッテリーの退化が非正常に行われるか否かを診断することができる。
【００２４】
本発明の効果は以上で言及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。
【００２５】
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】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例によるバッテリーパックの構成を例示的に示す図である。
【図２】初期状態であるバッテリーのＱ−Ｖカーブ及び退化したバッテリーのＱ−Ｖカーブを例示的に示すグラフである。
【図３】３電極式テストによって得られた所定の正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び所定の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを例示的に示すグラフである。
【図４】図３の正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブと正極退化率との関係を例示的に示すグラフである。
【図５】図３の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブと負極退化率との関係を例示的に示すグラフである。
【図６】図３の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブとリチウムイオン損失率との関係を例示的に示すグラフである。
【図７】図２のＱ−Ｖカーブに関わる測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを例示的に示すグラフである。
【図８】調整率セットに一対一に関連付けられた一つの推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを例示的に示すグラフである。
【図９】調整率セットに一対一に関連付けられた他の一つの推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを例示的に示すグラフである。
【図１０】各調整率セットに関わる類似指数を算出する動作を説明するのに参照される例示的なテーブルである。
【図１１】本発明によるバッテリーの退化状態を決定するための方法を例示的に示すフローチャートである。
【図１２】本発明によるバッテリーを制御するための方法を例示的に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
図１は、本発明の一実施例によるバッテリーパックの構成を例示的に示す図面であり、図２は、初期状態であるバッテリーのＱ−Ｖカーブ及び退化したバッテリーのＱ−Ｖカーブを例示的に示すグラフである。
【００３３】
図１及び図２を参照すれば、バッテリーパック１０は、電気システム１（例えば、電気車両）に設置可能に提供され、バッテリーＢ、スイッチＳＷ及び装置１００を含む。バッテリーＢは、リチウムイオンバッテリーなどのような再充電可能なバッテリーであり得る。
【００３４】
バッテリーＢの正極端子及び負極端子は、装置１００に電気的に接続する。
【００３５】
スイッチＳＷは、バッテリーＢの充放電のための電流経路に設けられる。スイッチＳＷは、コイルの磁気力によってオンオフされる機械式リレーまたはＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような半導体スイッチであり得る。スイッチＳＷがターンオンされている間に、バッテリーＢの充放電が可能である。スイッチＳＷがターンオフされている間に、バッテリーＢの充放電は中断される。スイッチＳＷは、第１制御信号に応じてターンオンされ得る。スイッチＳＷは、第２制御信号に応じて、または第１制御信号の出力中断によって、ターンオフされ得る。
【００３６】
装置１００は、バッテリーＢの退化状態を決定するために提供される。装置１００は、センシング部１１０、制御部１２０及びメモリ部１３０を含む。装置１００は、インターフェース部１４０をさらに含み得る。装置１００は、スイッチドライバー２００をさらに含み得る。
【００３７】
センシング部１１０は、電圧センサー１１１及び電流センサー１１２を含む。電圧センサー１１１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する。電圧センサー１１１は、バッテリーＢが充電または放電する間に、バッテリーＢにかかった電圧を所定時間ごとに測定するように構成される。電流センサー１１２は、バッテリーＢの電流経路に設けられる。電流センサー１１２は、バッテリーＢが充電または放電する間に、バッテリーＢの電流を所定時間ごとに測定するように構成される。センシング部１１０は、電圧センサー１１１及び電流センサー１１２によって同じ周期で測定されたバッテリーＢの電圧及び電流を示すセンシング情報を制御部１２０に出力するように構成される。
【００３８】
制御部１２０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。
【００３９】
制御部１２０は、センシング部１１０に動作可能に結合する。制御部１２０は、センシング部１１０からのセンシング情報に基づき、バッテリーＢの蓄電量を決定するように構成される。バッテリーＢの蓄電量は、バッテリーＢに保存されている電荷量を示す。
【００４０】
制御部１２０は、所定の電圧範囲（例えば、放電終止電圧Ｖｍｉｎ〜充電終止電圧Ｖｍａｘ）に対応する範囲にわたる蓄電量が決定された場合、バッテリーＢの退化状態を決定するための後述する演算動作を行い得る。放電終止電圧Ｖｍｉｎは、バッテリーＢの過放電を防止するために設定されている電圧（例えば、２．８Ｖ）であり得る。充電終止電圧Ｖｍａｘは、バッテリーＢの過充電を防止するために設定されている電圧（例えば  ４．２Ｖ）であり得る。バッテリーＢの最大容量は、バッテリーＢの電圧が充電終止電圧に到達したときのバッテリーＢの蓄電量であり得る。バッテリーＢの最大容量は、バッテリーＢが退化するにつれて次第に減少する。
【００４１】
制御部１２０は、所定の時間ごとにバッテリーＢの電圧の変化量及びバッテリーＢの蓄電量の変化量を決定し得る。制御部１２０は、所定の時間ごとに決定されるバッテリーＢの電圧Ｖ、蓄電量Ｑ、電圧の変化量ｄＶ及び蓄電量の変化量ｄＱを示すデータをメモリ部１３０に保存し得る。制御部１２０は、所定の時間ごとに蓄電量の変化量ｄＱに対する電圧の変化量ｄＶの割合ｄＶ／ｄＱを決定し、メモリ部１３０に保存し得る。
【００４２】
制御部１２０は、所定のイベントの少なくとも一つが発生した場合、スイッチＳＷをターンオンさせることをスイッチドライバー２００に命令し得る。その外の状況では、制御部１２０は、スイッチＳＷをターンオフすることをスイッチドライバー２００に命令し得る。
【００４３】
メモリ部１３０は、制御部１２０に動作可能に結合する。メモリ部１３０は、センシング部１１０にも動作可能に結合し得る。メモリ部１３０は、センシング部１１０からのセンシング情報を保存するように構成され得る。メモリ部１３０は、制御部１２０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。メモリ部１３０は、制御部１２０による演算動作の結果を示すデータを保存し得る。
【００４４】
スイッチドライバー２００は、装置１００及びスイッチＳＷに電気的に結合する。スイッチドライバー２００は、装置１００からの命令に応じて、第１制御信号または第２制御信号をスイッチＳＷに選択的に出力するように構成される。
【００４５】
制御部１２０は、メモリ部１３０に保存された所定の電圧範囲に関わるバッテリーＢの電圧及び蓄電量から蓄電量−電圧カーブ２０２（以下、「測定Ｑ−Ｖカーブ」とすることがある。）を生成し得る。測定Ｑ−Ｖカーブ２０２は、退化したバッテリーＢの蓄電量と電圧との関係を示す。
【００４６】
メモリ部１３０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。
【００４７】
インターフェース部１４０は、制御部１２０と電気システム１の上位コントローラ２（例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ；ＥＣＵ）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）通信であり得、無線通信は、例えば、ジグビーやブルートゥース（登録商標）通信であり得る。勿論、制御部１２０と上位コントローラ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。インターフェース部１４０は、制御部１２０によって行われたバッテリーＢの退化状態に関わるプロセスの結果を使用者が認識可能な形態で提供するディスプレイや、スピーカーなどのような出力デバイスを含み得る。インターフェース部１４０は、使用者からのデータを受け得るマウス、キーボードなどのような入力デバイスを含み得る。
【００４８】
バッテリーＢの最大容量は、バッテリーＢが退化するほど徐々に減少するパラメーターであって、バッテリーＢが満充電されたときのバッテリーＢに保存された電荷量を示し得る。
【００４９】
具体的に、所定の充電終止電圧Ｖｍａｘにおいて、初期Ｑ−Ｖカーブ２０１の蓄電量ＱＢＯＬよりも測定Ｑ−Ｖカーブ２０２の蓄電量Ｑｋ（即ち、退化したバッテリーＢの最大容量）が小さい。蓄電量ＱＢＯＬは、バッテリーＢが新品であった初期状態（以下、「ＢＯＬ（Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ  Ｏｆ  Ｌｉｆｅ）」とする。）におけるバッテリーＢの最大容量を示す。
【００５０】
特定の蓄電量Ｑｘにおいて、初期Ｑ−Ｖカーブ２０１の電圧Ｖ１は、測定Ｑ−Ｖカーブ２０２の電圧Ｖ２よりも低い。即ち、同じ充電条件（または、同じ放電条件）において、バッテリーＢが退化するほど、バッテリーＢの電圧が速く変化する。
【００５１】
制御部１２０は、蓄電量ＱＢＯＬと蓄電量Ｑｋとの差に基づき、バッテリーＢの退化率を決定し得る。特定の時点におけるバッテリーＢの退化率は、特定の時点におけるバッテリーＢの最大容量Ｑｋが最大容量ＱＢＯＬからどれぐらい減少したかを示す。制御部１２０は、下記の数式１を用いて、バッテリーＢの退化率を決定できる。
【００５２】
【数１】
2021533371.tif 000003
【００５３】
数式１において、ＱＢＯＬは前記初期の最大容量、Ｑｋは特定の時点におけるバッテリーＢの最大容量、Ｄｋは特定の時点におけるバッテリーＢの退化率を示す。 例えば、ＱＢＯＬが５０Ａｈ、Ｑｋが４５Ａｈである場合、Ｄｋは１０％となる。
【００５４】
バッテリーＢの退化率は、バッテリーＢの正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率によって規定される。即ち、バッテリーＢの退化率は、バッテリーＢの正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率各々に依存する。
【００５５】
正極の退化の原因の一つは、正極の反応面積の減少である。正極退化率は、退化したバッテリーＢの正極で吸蔵または放出可能なリチウムイオンの最大量が、ＢＯＬのバッテリーＢの正極で吸蔵または放出可能であったリチウムイオンの最大量に対してどれぐらい減少したかを示す。
【００５６】
負極の退化の原因の一つは、負極の反応面積の減少である。負極退化率は、退化したバッテリーＢの負極で吸蔵または放出可能なリチウムイオンの最大量が  ＢＯＬのバッテリーＢの負極で吸蔵または放出可能であったリチウムイオンの最大量に対してどれぐらい減少したかを示す。
【００５７】
リチウムイオンの損失率は、退化したバッテリーＢ内で充放電反応に寄与できるリチウムイオンの総量が、ＢＯＬのバッテリーＢ内で充放電反応に寄与できたリチウムイオンの総量からどれぐらい減少したかを示す。例えば、バッテリーＢの負極に析出された金属リチウムの量が増加するほど、負極退化率及びリチウムイオン損失率は増加する。
【００５８】
例えば、バッテリーＢの正極退化率（例えば、８％）、負極退化率（例えば、１％）及びリチウムイオン損失率（例えば、１％）の和（例えば、１０％）は、バッテリーＢの退化率（数式１参照）と同一であり得る。
【００５９】
制御部１２０は、バッテリーＢの退化率に基づき、バッテリーＢの正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率各々を決定するために、正極ハフセルの微分電圧カーブ（以下、「正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ」とすることがある。）及び負極ハフセルの微分電圧カーブ（以下、「負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ」と称することがある。）を活用し、以下に詳しく説明する。
【００６０】
図３は、３電極式テストによって得られた所定の正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び所定の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを例示的に示すグラフである。
【００６１】
図３を参照すれば、正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０１は、ＢＯＬのバッテリーＢの正極の電気化学的特性を示し、バッテリーＢの正極と同じ活物質を有する正極ハフセルの蓄電量と電圧との関係を示す電圧カーブを蓄電量に対して微分することで得られる。
【００６２】
負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２は、ＢＯＬのバッテリーＢの負極の電気化学的特性を示し、バッテリーＢの負極と同じ活物質を有する負極ハフセルの蓄電量と電圧との関係を示す電圧カーブを蓄電量に対して微分することで得られる。
【００６３】
正極ハフセルの場合、蓄電量が高くなるほど正極ハフセルの電圧は高くなる。したがって、正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０１は、ｄＶ／ｄＱが０Ｖ／ｍＡｈ以上の範囲に位置する。一方、負極ハフセルの場合、蓄電量が高くなるほど負極ハフセルの電圧は低くなる。したがって、負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２は、ｄＶ／ｄＱが０Ｖ／ｍＡｈ以下の範囲に位置する。正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０１及び負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２を示すデータは、メモリ部１３０に予め保存されている。
【００６４】
本発明の発明者は、正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０１と負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２を合成する場合、フルセルのＱ−ｄＶ／ｄＱカーブと実質的に一致するようになることを認識した。実質的に一致するということは、完全に一致するか、または無視可能な程度に小さい差を有することを意味する。
【００６５】
制御部１２０は、バッテリーＢの退化率が決定されると、決定された退化率に基づいて、複数の調整率セットを生成する。複数の調整率セットは、正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０１及び負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２の少なくとも一つを補正するのに活用される。
【００６６】
各調整率セットは、第１調整率、第２調整率及び第３調整率を含む。各調整率セットに含まれた第１調整率、第２調整率及び第３調整率は、これらの和が退化率と同一になるように制御部１２０によって設定され得る。例えば、退化率が１０％である場合、複数の調整率セットのいずれか一つの調整率セットに含まれた第１調整率、第２調整率及び第３調整率の各々は、１０％、０％、０％であり、他の調整率セットに含まれた第１調整率、第２調整率及び第３調整率の各々は、３％、３％、４％であり、さらに他の調整率セットに含まれた第１調整率、第２調整率及び第３調整率の各々は、０％、４％、６％であり得る。勿論、第１調整率、第２調整率及び第３調整率の和が退化率と同一であれば、第１調整率、第２調整率及び第３調整率の他の組合せも可能である。例えば、バッテリーＢの退化率が１０％であり、各調整率が１％単位で調節可能な場合、最大６６個の調整率セットが生成され得る。
【００６７】
各調整率セットにおいて、第１調整率は、退化したバッテリーＢの正極退化率として決定され得る候補値である。各調整率セットにおいて、第２調整率は、退化したバッテリーＢの負極退化率として決定され得る候補値である。各調整率セットにおいて、第３調整率は、退化したバッテリーＢのリチウムイオン損失率として決定され得る候補値である。
【００６８】
図４は、図３の正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブと正極退化率との関係を例示的に示すグラフである。
【００６９】
制御部１２０は、各調整率セットの第１調整率に基づいて、図３の正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０１を補正し得る。各調整率セットの第１調整率は、バッテリーＢの正極退化率を決定するための候補値であり、バッテリーＢの退化率以下に決定される。
【００７０】
図３及び図４を参照すると、制御部１２０は、正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０１をＱ軸に沿って第１方向（左側）へ第１調整率だけ縮小（収縮）させることで、補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ４０１を生成し得る。正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０１と補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ４０１とは、下記の数式２のような関係を有し得る。
【００７１】
【数２】
2021533371.tif 000004
【００７２】
数式２において、Ｘは第１調整率である。ｆＰ（Ｑ）は、蓄電量Ｑに対応する正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０１のｄＶ／ｄＱを示す。ｆＰ１（Ｑ）は、蓄電量  Ｑに対応する補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ４０１のｄＶ／ｄＱを示す。一例で、Ｘ＝１０％、Ｑ＝３ｍＡｈである場合、ｆＰ（３ｍＡｈ）＝ｆＰ１（２．７ｍＡｈ）である。
【００７３】
正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０１と第１調整率との関係は数式２によって限定されず、バッテリーＢの仕様（例えば、電極材料、活物質の種類、初期最大容量）によって数式２とは異なる関係に予め決定され得る。
【００７４】
図５は、図３の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブと負極退化率との関係を例示的に示すグラフである。
【００７５】
制御部１２０は、各調整率セットの第２調整率に基づき、図３の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２を補正し得る。各調整率セットの第２調整率は、バッテリーＢの負極退化率を決定するための候補値であり、バッテリーＢの退化率以下に決定される。
【００７６】
図３及び図５を参照すると、制御部１２０は、負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２をＱ軸に沿って第１方向（左側）へ第２調整率だけ縮小（収縮）させることで、補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ５０２を生成し得る。負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２と補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ５０２とは、下記の数式３のような関係を有し得る。
【００７７】
【数３】
2021533371.tif 000005
【００７８】
数式３において、Ｙは第２調整率である。ｆＮ（Ｑ）は、蓄電量Ｑに対応する負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２のｄＶ／ｄＱを示す。ｆＮ１（Ｑ）は、蓄電量Ｑに対応する補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ５０２のｄＶ／ｄＱを示す。一例で、Ｙ＝５％、Ｑ＝４ｍＡｈの場合、ｆＮ（４ｍＡｈ）＝ｆＮ１（３．８ｍＡｈ）である。
【００７９】
負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２と第２調整率との関係は数式３によって限定されず、バッテリーＢの仕様（例えば、電極材料、活物質種類、初期最大容量）によって数式３とは異なる関係に予め決められ得る。
【００８０】
図６は、図３の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブとリチウムイオン損失率との関係を例示的に示すグラフである。
【００８１】
制御部１２０は、各調整率セットの第３調整率に基づき、図３の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２を補正し得る。各調整率セットの第３調整率は、バッテリーＢのリチウムイオン損失率を決定するための候補値であり、バッテリーＢの退化率以下に決定される。
【００８２】
図３及び図６を参照すれば、制御部１２０は、負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２をＱ軸に沿って第１方向の逆方向である第２方向（右側）へ第３調整率だけシフトさせることで、補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ６０２を生成し得る。負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２と補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ６０２とは、下記の数式４のような関係を有し得る。
【００８３】
【数４】
2021533371.tif 000006
【００８４】
数式４において、Ｚは第３調整率、Ｑｍａｘ＿Ｎは負極ハフセルの最大容量を示す。ｆＮ（Ｑ）は、蓄電量Ｑに対応する負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２のｄＶ／ｄＱを示す。ｆＮ２（Ｑ）は、蓄電量Ｑに対応する補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ６０２のｄＶ／ｄＱを示す。一例で、Ｚ＝５％、Ｑｍａｘ＿Ｎ＝６ｍＡｈ、Ｑ＝３ｍＡｈである場合、ｆＮ（３ｍＡｈ）＝ｆＮ２（３．３ｍＡｈ）である。
【００８５】
負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２と第３調整率との関係は数式４によって限定されず、バッテリーＢの仕様（例えば、電極材料、活物質種類、初期最大容量）によって数式４とは異なる関係に予め決定され得る。
【００８６】
制御部１２０は、第２調整率が０％よりも大きく、第３調整率も０％よりも大きい場合、数式３を用いて各調整率セットの第２調整率だけ負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２を縮小し、その後、数式４を用いて各調整率セットの第３調整率だけ負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２をシフトするアルゴリズムを行った結果であって、各調整率セットに関わる補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを生成し得る。
【００８７】
または、制御部１２０は、各調整率セットの含まれた第２調整率及び第３調整率の少なくとも一つが０％であるかとは関係なく、各調整率セットの第２調整率及び第３調整率に基づいて、図３の負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２を補正し得る。この場合、負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２と補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ（図示せず）とは、下記の数式５のような関係を有する。
【００８８】
【数５】
2021533371.tif 000007
【００８９】
数式５において、ｙ及びｚは、調整率セットの第２調整率及び第３調整率を各々示す。Ｑｍａｘ＿Ｎは、負極ハフセルの最大容量を示す。ｆＮ（Ｑ）は、負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２において蓄電量がＱであるときのｄＶ／ｄＱを示す。ｆＮ３（Ｑ）は、蓄電量Ｑに対応する補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブのｄＶ／ｄＱを示す。一例で、ｙ＝５％、ｚ＝５％、Ｑｍａｘ＿Ｎ＝６ｍＡｈ、Ｑ＝２ｍＡｈである場合、ｆＮ（２）＝ｆＮ３（１．９＋０．３）＝ｆＮ３（２．２）である。
【００９０】
第３調整率ｚが０％である場合、数式３と数式５は同一である。第２調整率ｙが０％である場合、数式４と数式５は同一である。負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ３０２、第２調整率及び第３調整率の関係は数式５によって限定されず、バッテリーＢの仕様（例えば、電極材料、活物質種類、初期最大容量）によって数式５とは異なる関係に予め決定され得る。
【００９１】
前述したことによれば、各調整率セットに関わる補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブが制御部１２０によって生成される。
【００９２】
制御部１２０は、各調整率セットに関わる補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを所定のルールによって合成することで、各調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを生成する。例えば、制御部１２０は、所定の蓄電量範囲において、特定の調整率セットに関わる補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブのｄＶ／ｄＱから特定の調整率セットに関わる補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブのｄＶ／ｄＱを差引することで、特定の調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを決定し得る。これによって、複数の調整率セットと同じ個数の推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブが生成される。即ち、複数の調整率セットに一対一に関連付けられる複数の推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブが得られる。
【００９３】
制御部１２０は、複数の推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ各々から複数の特徴点を検出する。制御部１２０は、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから検出された複数の特徴点を各推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから検出された複数の特徴点と比較することで、各調整率セットに関わる類似指数を決定する。
【００９４】
測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ（図７の符号７００参照）に登場する各特徴点は、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブの極大点、極小点または最後点であり得る。例えば、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに登場する全ての極点と最後点のうち所定の順番に位置するものが特徴点として検出され得る。各推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに登場する各特徴点は、各推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブにおける極大点、極小点または最後点であり得る。例えば、推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに登場する全ての極点のうち所定の手順に位置するものが特徴点として検出され得る。
【００９５】
制御部１２０は、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから検出された複数の特徴点各々の蓄電量と、各推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから検出された複数の特徴点各々の蓄電量との差の絶対値の和と、を各調整率セットに関わる類似指数に決定され得る。制御部１２０は、次の数式６を用いて各調整率セットに関わる類似指数を決定し得る。
【００９６】
【数６】
2021533371.tif 000008
【００９７】
数式６において、Ｎは、各カーブから検出された複数の特徴点の総個数、Ｑｍ＿ｐｅａｋ［ｉ］は、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブのｉ番目の特徴点の蓄電量、Ｑｅ＿ｐｅａｋ＿ｋ［ｉ］は、ｋ番目の調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブのｉ番目の特徴点の蓄電量、Ｓｓｕｍ＿ｄ＿ｋは、ｋ番目の調整率セットに関わる類似指数を示す。参考までに、ｘが実数であるとするとき、｜ｘ｜は、ｘの絶対値を示す。
【００９８】
または、制御部１２０は、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブにおける複数の特徴点各々の蓄電量と、各推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブにおける複数の特徴点各々の蓄電量との差の平方和を、各調整率セットに関わる類似指数に決定し得る。制御部１２０は、下記の数式７を用いて各調整率セットに関わる類似指数を決定することができる。
【００９９】
【数７】
2021533371.tif 000009
【０１００】
数式７において、Ｎは、各カーブから検出された複数の特徴点の個数、Ｑｍ＿ｐｅａｋ［ｉ］は、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブのｉ番目の特徴点の蓄電量、Ｑｅ＿ｐｅａｋ＿ｋ［ｉ］は、ｋ番目の調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブのｉ番目の特徴点の蓄電量、Ｓｓｕｍ＿ｓ＿ｋは、ｋ番目の調整率セットに関わる類似指数を示す。
【０１０１】
制御部１２０は、Ｓｓｕｍ＿ｄ＿ｋまたはＳｓｕｍ＿ｓ＿ｋが小さいほどｋ番目の調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブが測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに類似であると決定し得る。例えば、Ｓｓｕｍ＿ｓ＿２＞Ｓｓｕｍ＿ｓ＿１である場合、一番目の調整率セットに関わる第１推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブが、二番目の調整率セットに関わる第２推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブよりも測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブに類似であると決定される。
【０１０２】
制御部１２０は、複数の調整率セットのうち、最小の類似指数を有する特定の調整率セットに含まれた第１調整率、第２調整率及び第３調整率を、バッテリーＢの正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率として各々決定し得る。
【０１０３】
図７は、図２のＱ−Ｖカーブに関わる測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを例示的に示すグラフであり、図８及び図９は、相異なる調整率セットに一対一に関連付けられた二つの推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを例示的に示すグラフであり、図１０は、各調整率セットに関わる類似指数を算出する動作を説明するのに参照される例示的なテーブルである。
【０１０４】
先ず、図７を参照すれば、制御部１２０は、メモリ部１３０に保存されたデータに基づき、バッテリーＢの蓄電量Ｑと、バッテリーＢの蓄電量の変化量ｄＱに対する電圧の変化量ｄＶの割合ｄＶ／ｄＱとの関係を示す測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ７００を生成し得る。または、制御部１２０は、測定Ｑ−Ｖカーブ２０２にデータフィルターを適用して得られた近似関数を蓄電量に対して微分することで、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ７００を生成することも可能である。
【０１０５】
制御部１２０は、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ７００から特徴点Ｐｍ１、Ｐｍ２、Ｐｍ３、Ｐｍ４、Ｐｍ５、Ｐｍ６を検出し得る。特徴点Ｐｍ１、Ｐｍ２、Ｐｍ３、Ｐｍ４、Ｐｍ５、Ｐｍ６の蓄電量は、順番に、Ｑｍ１、Ｑｍ２、Ｑｍ３、Ｑｍ４、Ｑｍ５、Ｑｍ６である。
【０１０６】
図８に示した推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ８００は、複数の調整率セットのいずれか一つである第１調整率セットに関わるものであるとしよう。制御部１２０は、推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ８００から特徴点Ｐｅ１、Ｐｅ２、Ｐｅ３、Ｐｅ４、Ｐｅ５、Ｐｅ６を検出し得る。特徴点Ｐｅ１、Ｐｅ２、Ｐｅ３、Ｐｅ４、Ｐｅ５、Ｐｅ６は、順番に、特徴点Ｐｍ１、Ｐｍ２、Ｐｍ３、Ｐｍ４、Ｐｍ５、Ｐｍ６と一対一に対応する。特徴点Ｐｅ１、Ｐｅ２、Ｐｅ３、Ｐｅ４、Ｐｅ５、Ｐｅ６の蓄電量は、順番に、Ｑｅ１、Ｑｅ２、Ｑｅ３、Ｑｅ４、Ｑｅ５、Ｑｅ６である。
【０１０７】
図９に示した推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ９００は、第１調整率セットを除いた残りの調整率セットの一つである第２調整率セットに関わり得る。制御部１２０は、推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ９００から特徴点ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３、ＰＥ４、ＰＥ５、ＰＥ６を検出し得る。特徴点ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３、ＰＥ４、ＰＥ５、ＰＥ６は、順番に、特徴点Ｐｍ１、Ｐｍ２、Ｐｍ３、Ｐｍ４、Ｐｍ５、Ｐｍ６と一対一に対応する。特徴点ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３、ＰＥ４、ＰＥ５、ＰＥ６の蓄電量は、順番に、ＱＥ１、ＱＥ２、ＱＥ３、ＱＥ４、ＱＥ５、ＱＥ６である。
【０１０８】
制御部１２０は、各カーブに現れる全ての特徴点を検出するか、または所定の順番に位置する所定の個数の特徴点のみを検出するように構成され得る。
【０１０９】
図７〜図９を参照すれば、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ７００における特徴点Ｐｍ１、Ｐｍ２、Ｐｍ３、Ｐｍ４、Ｐｍ５、Ｐｍ６の位置、推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ８００における特徴点Ｐｅ１、Ｐｅ２、Ｐｅ３、Ｐｅ４、Ｐｅ５、Ｐｅ６の位置、推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ９００における特徴点ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３、ＰＥ４、ＰＥ５、ＰＥ６の位置が相異なることを確認することができる。
【０１１０】
図１０を参照すれば、各調整率セットに関わる類似指数を決定するのに用いられるテーブル１０００を確認できる。テーブル１０００は、メモリ部１３０に保存されたものであって、テーブル１０００の値は、制御部１２０の要請に応じて記録されたものであり得る。
【０１１１】
テーブル１０００の第１レコードには、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ７００に示される特徴点Ｐｍ１、Ｐｍ２、Ｐｍ３、Ｐｍ４、Ｐｍ５、Ｐｍ６の蓄電量Ｑｍ１、Ｑｍ２、Ｑｍ３、Ｑｍ４、Ｑｍ５、Ｑｍ６が順番に記録されている。
【０１１２】
テーブル１０００の第２レコードには、推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ８００に示される特徴点Ｐｅ１、Ｐｅ２、Ｐｅ３、Ｐｅ４、Ｐｅ５、Ｐｅ６の蓄電量Ｑｅ１、Ｑｅ２、Ｑｅ３、Ｑｅ４、Ｑｅ５、Ｑｅ６が順番に記録されている。
【０１１３】
テーブル１０００の第３レコードには、推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ９００に示される特徴点ＰＥ１、ＰＥ２、ＰＥ３、ＰＥ４、ＰＥ５、ＰＥ６の蓄電量ＱＥ１、ＱＥ２、ＱＥ３、ＱＥ４、ＱＥ５、ＱＥ６が順番に記録されている。例えば、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ７００、推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ８００及び推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ９００各々の二番目の特徴点の蓄電量は、順番にＱｍ２、Ｑｅ２、ＱＥ２に記録されたことを確認することができる。
【０１１４】
勿論、テーブル１０００は、残りの調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブの特徴点の蓄電量が記録される追加的なレコードを少なくとも一つをさらに含み得る。
【０１１５】
その後、制御部１２０は、前述した過程によってメモリ部１３０に記録された値に基づき、第１調整率セットに関わる類似指数及び第２調整率セットに関わる類似指数を各々決定し得る。
【０１１６】
例えば、制御部１２０は、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ７００における各特徴点の蓄電量と、推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ８００における各特徴点の蓄電量との差の絶対値の和（数式６参照）または平方和（数式７参照）を第１調整率セットに関わる類似指数に決定し得る。同様の方式で、制御部１２０は、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ７００における各特徴点の蓄電量と、推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ９００における各特徴点の蓄電量との差の絶対値の和（数式６参照）または平方和（数式７参照）を第２調整率セットに関わる類似指数に決定し得る。
【０１１７】
前述した方式によって複数の調整率セットの各々に関わる類似指数が決定されると、制御部１２０は、複数の調整率セットに一対一に関連付けられた複数の類似指数のうち最小の類似指数を有する特定調整率セットに含まれた第１調整率、第２調整率及び第３調整率を順番に、正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率として決定し得る。
【０１１８】
制御部１２０は、バッテリーＢの退化率を規定する正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率を示す診断メッセージを、インターフェース部１４０を介して上位コントローラ２に伝送するか、または使用者によって認識可能な形態（例えば、画像、音）で出力するか、またはメモリ部１３０に保存し得る。
【０１１９】
正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率のいずれか二つ（例えば、  正極退化率と負極退化率）の差が臨界値よりも大きいということは、正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率のいずれか一つまたは二つが非正常に大きいことを意味する。これは、正常な退化の過程において、バッテリーＢは、正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率が相互に類似な水準に増加するためである。制御部１２０は、正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率のいずれか二つ（例えば、正極退化率、負極退化率）の差が臨界値よりも大きい場合、バッテリーＢの非正常の退化による危険を防止するために、所定の安全機能を活性化し得る。
【０１２０】
図１１は、本発明のよったバッテリーの退化状態を決定するための方法を例示的に示すフローチャートである。
【０１２１】
図１〜図１１を参照すると、段階Ｓ１１００で、制御部１２０は、センシング部１１０からのセンシング情報に基づき、バッテリーの退化率及び測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを決定する。
【０１２２】
段階Ｓ１１１０において、制御部１２０は、バッテリーの退化率に基づいて複数の調整率セットを生成する。
【０１２３】
段階Ｓ１１２０において、制御部１２０は、各調整率セットに各々関連付けられた、補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを生成する。
【０１２４】
段階Ｓ１１３０において、制御部１２０は、各調整率セットに関連付けられた推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブを生成する。特定の調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブは、特定の調整率セットに各々関連付けられた、補正された正極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブ及び補正された負極Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブが所定のルールによって合成されたものであり得る。
【０１２５】
段階Ｓ１１４０において、制御部１２０は、測定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから第１複数の特徴点を検出する（図７参照）。
【０１２６】
段階Ｓ１１５０において、制御部１２０は、各調整率セットに関わる推定Ｑ−ｄＶ／ｄＱカーブから第２複数の特徴点を検出する（図８及び図９参照）。
【０１２７】
段階Ｓ１１６０において、制御部１２０は、第１複数の特徴点及び複数の調整率セットの各々に関わる第２複数の特徴点に基づき、バッテリーＢの正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率を決定する。
【０１２８】
段階Ｓ１１７０において、制御部１２０は、バッテリーＢの正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率を示す診断メッセージを出力する。
【０１２９】
図１２は、本発明によるバッテリーを制御するための方法を例示的に示すフローチャートである。図１２の方法は、図１１の方法を用いてバッテリーＢの退化率、正極退化率、負極退化率及びリチウムイオン損失率が決定された後に行われ得る。
【０１３０】
段階Ｓ１２００において、制御部１２０は、バッテリーＢの正極退化率と負極退化率との第１差、負極退化率とリチウムイオン損失率との第２差及び正極退化率とリチウムイオン損失率との第３差を決定する。
【０１３１】
段階Ｓ１２１０において、制御部１２０は、バッテリーＢの退化率に基づき、臨界値を決定する。バッテリーＢの退化率と候補臨界値の対応関係を示すデータが記録されているテーブル（「診断テーブル」と称することがある。）がメモリ部１３０に予め保存されてあり得る。制御部１２０は、段階Ｓ１１００で決められたバッテリーＢの退化率をインデックスとして用いて、段階Ｓ１１００で決められた退化率に関わる候補臨界値を診断テーブルから選択し得る。診断テーブルにおいて、相対的に小さい退化率は相対的に大きい候補臨界値に関わり得る。または、所定の値が臨界値として用いれ得、この場合、段階Ｓ１２１０は省略され得る。
【０１３２】
段階Ｓ１２２０において、制御部１２０は、第１差、第２差及び第３差の少なくとも一つが臨界値よりも大きいか否かを判定する。段階Ｓ１２２０の値が「はい」である場合、バッテリーＢが非正常に退化したことを示す。段階Ｓ１２２０の値が「はい」である場合、段階Ｓ１２３０へ進む。段階Ｓ１２２０の値が「いいえ」である場合、前記方法は終了する。
【０１３３】
段階Ｓ１２３０において、制御部１２０は、所定の安全機能を活性化する。安全機能は、警告メッセージの出力または充放電電流の制限であり得る。警告メッセージは、バッテリーＢが非正常に退化したことを示し、インターフェース部１４０を介して電気システム１の上位コントローラ２へ伝送されるか、またはインターフェース部１４０によって画像や音の形態で出力され得る。制御部１２０は、スイッチＳＷを介して流れる充放電電流を所定の電流以下に制限することをスイッチングデバイス２００に命令し得る。スイッチングデバイス２００は、スイッチＳＷに第２制御信号を出力するか、または第１制御信号のデューティ比を所定の制限値（例えば、１０％）以下に減少させることで、スイッチＳＷを介して流れる充放電電流を所定の電流以下に制限し得る。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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