(57)【要約】  本発明の一実施形態による充電状態推定装置は、バッテリーの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つを測定するように構成された測定部と、予め設定された複数の電圧区間に基づいてバッテリーの電圧に対応するノイズを生成するように構成されたノイズ生成部と、ノイズ生成部から生成されたノイズを受信し、予め設定された複数の電圧区間に基づいてバッテリーの電圧に対応するように生成されたノイズをフィルタリングするように構成されたフィルタリング部と、バッテリーの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つとフィルタリング部によってフィルタリングされたノイズとに基づいてバッテリーの充電状態を推定するように構成された充電状態推定部と、を含む。
2021532370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つを測定するように構成された測定部と、
予め設定された複数の電圧区間に基づいて前記バッテリーの電圧に対応するノイズを生成するように構成されたノイズ生成部と、
前記ノイズ生成部から生成されたノイズを受信し、前記予め設定された複数の電圧区間に基づいて前記バッテリーの電圧に対応するように前記生成されたノイズをフィルタリングするように構成されたフィルタリング部と、
前記バッテリーの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つと前記フィルタリング部によってフィルタリングされたノイズとに基づいて前記バッテリーの充電状態を推定するように構成された充電状態推定部と、を含む、充電状態推定装置。
【請求項２】
前記予め設定された複数の電圧区間は、第１基準電圧未満のノイズ生成区間、前記第１基準電圧以上第２基準電圧未満のヒステリシス区間、第２基準電圧以上第３基準電圧未満のフィルタリング区間、及び第３基準電圧以上のノーマル区間として設定された、請求項１に記載の充電状態推定装置。
【請求項３】
前記ノイズ生成部は、前記バッテリーの電圧が前記ノイズ生成区間に属すれば、所定の大きさを有するノイズを生成するように構成された、請求項２に記載の充電状態推定装置。
【請求項４】
前記ノイズ生成部は、前記バッテリーの電圧が増加して前記バッテリーの電圧が属する区間が前記ノイズ生成区間から前記ヒステリシス区間に変わった場合、前記生成されたノイズの大きさを前記所定の大きさに維持するように構成された、請求項３に記載の充電状態推定装置。
【請求項５】
前記ノイズ生成部は、前記バッテリーの電圧が増加して前記バッテリーの電圧が属する区間が前記ノイズ生成区間から前記ヒステリシス区間を経て前記フィルタリング区間に変わった場合、前記生成されたノイズの大きさを前記所定の大きさに維持するように構成された、請求項３に記載の充電状態推定装置。
【請求項６】
前記フィルタリング部は、前記バッテリーの電圧が属する区間が前記フィルタリング区間に変わった場合、前記バッテリーの電圧が前記フィルタリング区間に属する間、前記ノイズの大きさを減少させることで前記ノイズをフィルタリングするように構成された、請求項５に記載の充電状態推定装置。
【請求項７】
前記フィルタリング部は、前記バッテリーの電圧が前記フィルタリング区間に属する間、少なくとも一部区間で前記ノイズの大きさの減少率を低下させるように構成された、請求項６に記載の充電状態推定装置。
【請求項８】
前記バッテリーの電圧、電流、温度及び充電状態のうち少なくとも一つに基づいて前記複数の電圧区間を設定するように構成された区間設定部をさらに含む、請求項２から７のいずれか一項に記載の充電状態推定装置。
【請求項９】
前記区間設定部は、前記バッテリーの電圧、電流及び充電状態のうち少なくとも一つに基づいて前記バッテリーの退化度を推定し、推定されたバッテリーの退化度と基準退化度とを比べて前記ヒステリシス区間及び前記フィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを変更するように構成された、請求項８に記載の充電状態推定装置。
【請求項１０】
前記区間設定部は、前記推定されたバッテリーの退化度が前記基準退化度以上である場合、前記推定されたバッテリーの退化度と前記基準退化度との差に比例するように前記ヒステリシス区間及び前記フィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを増加させるように構成された、請求項９に記載の充電状態推定装置。
【請求項１１】
前記区間設定部は、前記バッテリーの温度と基準温度とを比べて前記ヒステリシス区間及び前記フィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを変更するように構成された、請求項８に記載の充電状態推定装置。
【請求項１２】
前記区間設定部は、前記バッテリーの温度が前記基準温度以上である場合、前記バッテリーの温度と前記基準温度との差に比例するように前記ヒステリシス区間及び前記フィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを増加させるように構成された、請求項１１に記載の充電状態推定装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の充電状態推定装置を含むバッテリーパック。
【請求項１４】
バッテリーの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つを測定する測定段階と、
予め設定された複数の電圧区間に基づいて前記バッテリーの電圧に対応するノイズを生成するノイズ生成段階と、
前記予め設定された複数の電圧区間に基づいて前記バッテリーの電圧に対応するように、前記ノイズ生成段階で生成されたノイズをフィルタリングするノイズフィルタリング段階と、
前記バッテリーの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つと前記ノイズフィルタリング段階でフィルタリングされたノイズとに基づいて前記バッテリーの充電状態を推定する充電状態推定段階と、を含む、充電状態推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を正確に推定可能な充電状態推定装置及び方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１９年２月１５日出願の韓国特許出願第１０−２０１９−００１８１０５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】
繰り返して充電と放電が可能なバッテリーは多様な分野において電力源として使用されている。
【０００４】
例えば、バッテリーは、携帯電話、ラップトップパソコン、デジカメ、ビデオカメラ、タブレットパソコン、電動工具などのような手持ち式の携帯装置に使用される。
【０００５】
また、バッテリーは、電気自転車、電気バイク、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気船、電気飛行機などのような各種の電気駆動動力装置にも使用される。
【０００６】
さらに、バッテリーは、新再生エネルギーを用いて発電した電力や余剰発電電力の貯蔵に使用される電力貯蔵装置や、サーバーコンピュータと通信用基地局を含めた各種の情報通信装置に電力を安定的に供給するための無停電電源供給装置（ＵＰＳ：Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）などに至るまで使用領域が徐々に拡がっている。
【０００７】
バッテリーの充電状態とは、電池が完全に充電されたときの容量を基準にした現在の残存容量の相対的な比率を意味し、パーセントまたは０〜１の数値で表す。
【０００８】
充電状態は、バッテリーに残っているエネルギーの量を示すため、バッテリーの充電と放電を制御するとき必ず必要なパラメータである。充電状態が１００％であれば充電を中断しなければならず、充電状態が０％であれば放電を中断しなければならない。また、充電状態は、バッテリーの出力を制御するか又はバッテリーの健康状態（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）を推定するときにも活用される。
【０００９】
充電状態は、電流積算法（ａｍｐｅｒｅｃｏｕｎｔｉｎｇ）によって推定し得る。ここで、電流積算法は充電電流と放電電流を経時的に積分して充電状態を決定する。しかし、電流センサによって測定された電流と実際の電流との間には差があるため、電流積算法のみを用いて推定された充電状態は時間が経つほど正確度が低下する。
【００１０】
電流積算法の外に、バッテリーの電気化学的特性をシミュレートするように設計された等価回路モデル（ＥＣＭ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｅｌ）を用いるアルゴリズムがあり、その中の一つが拡張カルマンフィルター（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｋａｌｍａｎｎ ｆｉｌｔｅｒ）である。拡張カルマンフィルターは測定可能なパラメータを用いてシステム内部の状態を推定する確率統計的な技法である。
【００１１】
しかし、拡張カルマンフィルターはバッテリーが退化するほど正確度が低下する。例えば、拡張カルマンフィルターの等価回路モデルはバッテリーの容量と抵抗に関連したパラメータを含んでいるが、バッテリーの退化に伴う容量低下及び抵抗増加に応じて等価回路モデルのパラメータを適切に更新し難いためである。
【００１２】
また、拡張カルマンフィルターの等価回路モデルは、バッテリーの線形動作特性をシミュレートするように設計されるものであるため、バッテリーの非線形動作特性を正確にシミュレートするように等価回路モデルを設計することは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーの電圧に基づいてプロセスノイズを生成及びフィルタリングし、バッテリーの充電状態をより正確に推定可能な装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様による充電状態推定装置は、バッテリーの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つを測定するように構成された測定部と、予め設定された複数の電圧区間に基づいてバッテリーの電圧に対応するノイズを生成するように構成されたノイズ生成部と、ノイズ生成部から生成されたノイズを受信し、予め設定された複数の電圧区間に基づいてバッテリーの電圧に対応するように生成されたノイズをフィルタリングするように構成されたフィルタリング部と、バッテリーの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つとフィルタリング部によってフィルタリングされたノイズとに基づいてバッテリーの充電状態を推定するように構成された充電状態推定部と、を含む。
【００１５】
予め設定された複数の電圧区間は、第１基準電圧未満のノイズ生成区間、第１基準電圧以上第２基準電圧未満のヒステリシス区間、第２基準電圧以上第３基準電圧未満のフィルタリング区間、及び第３基準電圧以上のノーマル区間として設定され得る。
【００１６】
ノイズ生成部は、バッテリーの電圧がノイズ生成区間に属すれば、所定の大きさを有するノイズを生成するように構成され得る。
【００１７】
ノイズ生成部は、バッテリーの電圧が増加してバッテリーの電圧が属する区間がノイズ生成区間からヒステリシス区間に変わった場合、生成されたノイズの大きさを所定の大きさに維持するように構成され得る。
【００１８】
ノイズ生成部は、バッテリーの電圧が増加してバッテリーの電圧が属する区間がノイズ生成区間からヒステリシス区間を経てフィルタリング区間に変わった場合、生成されたノイズの大きさを所定の大きさに維持するように構成され得る。
【００１９】
フィルタリング部は、バッテリーの電圧が属する区間がフィルタリング区間に変わった場合、バッテリーの電圧がフィルタリング区間に属する間、ノイズの大きさを減少させることでノイズをフィルタリングするように構成され得る。
【００２０】
フィルタリング部は、バッテリーの電圧がフィルタリング区間に属する間、少なくとも一部区間でノイズの大きさの減少率を低下させるように構成され得る。
【００２１】
本発明の他の態様による充電状態推定装置は、バッテリーの電圧、電流、温度及び充電状態のうち少なくとも一つに基づいて複数の電圧区間を設定するように構成された区間設定部をさらに含む。
【００２２】
区間設定部は、バッテリーの電圧、電流及び充電状態のうち少なくとも一つに基づいてバッテリーの退化度を推定し、推定されたバッテリーの退化度と基準退化度とを比べてヒステリシス区間及びフィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを変更するように構成され得る。
【００２３】
区間設定部は、推定されたバッテリーの退化度が基準退化度以上である場合、推定されたバッテリーの退化度と基準退化度との差に比例するようにヒステリシス区間及びフィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを増加させるように構成され得る。
【００２４】
区間設定部は、バッテリーの温度と基準温度とを比べてヒステリシス区間及びフィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを変更するように構成され得る。
【００２５】
区間設定部は、バッテリーの温度が基準温度以上である場合、バッテリーの温度と基準温度との差に比例するようにヒステリシス区間及びフィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを増加させるように構成され得る。
【００２６】
本発明の他の一態様によるバッテリーパックは、本発明の一態様による充電状態推定装置を含む。
【００２７】
本発明のさらに他の一態様による充電状態推定方法は、バッテリーの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つを測定する測定段階と、予め設定された複数の電圧区間に基づいてバッテリーの電圧に対応するノイズを生成するノイズ生成段階と、予め設定された複数の電圧区間に基づいてバッテリーの電圧に対応するように、ノイズ生成段階で生成されたノイズをフィルタリングするノイズフィルタリング段階と、バッテリーの電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つとノイズフィルタリング段階でフィルタリングされたノイズとに基づいてバッテリーの充電状態を推定する充電状態推定段階と、を含む。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の一態様によれば、バッテリーの電圧に対応するように生成及びフィルタリングされるノイズによって、推定されるバッテリー充電状態の正確度を向上させることができる。
【００２９】
また、バッテリーの電圧に対応するようにノイズが生成及びフィルタリングされることで、充電状態誤差の変動幅を著しく減少させることができる。したがって、推定されるバッテリーの充電状態に対する高い正確度を持続的に維持することができる。
【００３０】
本発明の効果は以上の効果に制限されず、その他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【００３１】
本明細書に添付される次の図面は、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ものであるため、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】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態による充電状態推定装置を概略的に示した図である。
【図２】本発明の一実施形態による充電状態推定装置を含むバッテリーパックを概略的に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態による充電状態推定装置のデータの流れを概略的に示した図である。
【図４】本発明の一実施形態による充電状態推定装置でフィルタリングされたノイズの実施例及び比較例を例示的に示した図である。
【図５】本発明の一実施形態による充電状態推定装置によってディレイされる時間の一例を概略的に示した図である。
【図６】本発明の一実施形態による充電状態推定装置によって推定された充電状態誤差と比較例によって推定された充電状態誤差とを比較して示した図である。
【図７】本発明の他の一実施形態による充電状態推定方法を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び請求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。したがって、本明細書に記載された実施形態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形態に過ぎず、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。
【００３４】
後述する実施形態において、バッテリーは二次電池を称する。ここで、二次電池は、充電及び放電中に正極及び負極で電気化学的反応を誘発する二次電池を総称する。例えば、二次電池とは、リチウムイオンが作動イオンとして作用するリチウム二次電池を意味し得る。
【００３５】
一方、リチウム二次電池に使用された電解質や分離膜の種類、二次電池の包装に使用された包装材の種類、リチウム二次電池の内部または外部の構造などによって二次電池の名称が変わっても、リチウムイオンが作動イオンとして使用される二次電池であれば、何れもリチウム二次電池の範疇に含まれると解釈しなければならない。
【００３６】
本発明のバッテリーとしては、リチウム二次電池の外に他の二次電池も適用可能である。したがって、作動イオンがリチウムイオンでなくても、本発明の技術的思想を適用可能な二次電池であれば、その種類に関係なくすべて本発明の範疇に含まれると解釈しなければならない。
【００３７】
また、バッテリーは、それを構成する要素の数によって限定されない。したがって、バッテリーは、一つの包装材内に正極／分離膜／負極の組立体及び電解質が含まれた単一セルだけでなく、単一セルのアセンブリ、複数のアセンブリが直列及び／または並列で接続されたモジュール、複数のモジュールが直列及び／または並列で接続されたパック、複数のパックが直列及び／または並列で接続された電池システムなども含むと解釈しなければならない。
【００３８】
図１は、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００を概略的に示した図である。また、図２は、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００を含むバッテリーパック１を概略的に示した図である。
【００３９】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、測定部１１０、ノイズ生成部１２０、フィルタリング部１３０及び充電状態推定部１４０を含むことができる。
【００４０】
測定部１１０は、バッテリー１０の電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つを測定するように構成され得る。
【００４１】
測定部１１０は、センシングラインを通じてバッテリー１０の電圧を測定することができる。具体的には、測定部１１０は第１センシングラインＳＬ１及び第２センシングラインＳＬ２を通じてバッテリー１０の電圧を測定し得る。
【００４２】
例えば、図２の実施形態において、測定部１１０は、第１センシングラインＳＬ１を通じてバッテリー１０の正極電圧を測定し、第２センシングラインＳＬ２を通じてバッテリー１０の負極電圧を測定し得る。そして、測定部１１０は、バッテリー１０の正極電圧及び負極電圧に基づいてバッテリー１０の電圧を測定し得る。
【００４３】
また、測定部１１０は、バッテリー１０の充放電経路に備えられた電流センシングユニットＡと接続され、バッテリー１０の電流を測定することができる。ここで、バッテリー１０の電流とは、バッテリー１０から出力される放電電流及びバッテリー１０に流れ込む充電電流を通称する。
【００４４】
具体的には、測定部１１０は、第３センシングラインＳＬ３を通じて電流センシングユニットＡと接続され、電流センシングユニットＡを通じて充放電経路に流れるバッテリー１０の電流を測定し得る。
【００４５】
ここで、充放電経路とは、バッテリー１０の大電流経路を意味する。例えば、図２の実施形態において、バッテリー１０の正極端子とバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋とが接続され、バッテリー１０の負極端子とバッテリーパック１の負極端子Ｐ−とが接続され得る。そして、バッテリーパック１の正極端子Ｐ＋、バッテリー１０及びバッテリーパック１の負極端子Ｐ−が接続された経路がバッテリー１０の充放電経路、すなわち、大電流経路であり得る。図２にはバッテリー１０の負極端子とバッテリーパック１の負極端子Ｐ−との間に電流センシングユニットＡが備えられた例が図示されているが、電流センシングユニットＡは、バッテリー１０の正極端子とバッテリーパック１の正極端子Ｐ＋との間に備えられてもよい。
【００４６】
また、測定部１１０は、センシングラインを通じてバッテリー１０の温度を測定することができる。具体的には、測定部１１０は、温度センサを備え、センシングラインを通じて伝導されるバッテリー１０の熱を通じてバッテリー１０の温度を測定し得る。
【００４７】
例えば、図２の実施形態において、測定部１１０は、第４センシングラインＳＬ４を通じてバッテリー１０と接続され、バッテリー１０の温度を測定し得る。望ましくは、第４センシングラインＳＬ４は熱伝導が容易な素材から構成され得る。
【００４８】
ノイズ生成部１２０は、予め設定された複数の電圧区間に基づいてバッテリー１０の電圧に対応するノイズを生成するように構成され得る。
【００４９】
具体的には、ノイズ生成部１２０で生成されるノイズは、充電状態推定部１４０がバッテリー１０の充電状態を推定する過程で利用可能なプロセスノイズに該当し得る。すなわち、ノイズ生成部１２０は、予め設定された複数の電圧区間と測定部１１０で測定されたバッテリー１０の電圧とを比べてプロセスノイズを生成し得る。
【００５０】
例えば、複数の電圧区間は、第１基準電圧未満のノイズ生成区間、第１基準電圧以上第２基準電圧未満のヒステリシス区間、第２基準電圧以上第３基準電圧未満のフィルタリング区間、及び第３基準電圧以上のノーマル区間として予め設定され得る。ここで、第１基準電圧、第２基準電圧及び第３基準電圧のうち第１基準電圧の大きさが最小であり、第３基準電圧の大きさが最大であり得る。
【００５１】
図３は、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００のデータの流れを概略的に示した図である。
【００５２】
図３の実施形態において、ノイズ生成部１２０は測定部１１０と通信可能に接続され得る。そして、ノイズ生成部１２０は、測定部１１０からバッテリー１０の電圧を受信し、バッテリー１０の電圧が予め設定された複数の電圧区間のうちどの区間に属するかを判断することができる。
【００５３】
そして、ノイズ生成部１２０は、バッテリー１０の電圧がノイズ生成区間、ヒステリシス区間、フィルタリング区間及びノーマル区間のうちどの区間に属するかを判断し、バッテリー１０の電圧が属する区間に対応するノイズを生成することができる。
【００５４】
フィルタリング部１３０は、ノイズ生成部１２０から生成されたノイズ（Ｗ）を受信するように構成され得る。
【００５５】
例えば、図２の実施形態において、ノイズ生成部１２０とフィルタリング部１３０とは接続され得る。そして、ノイズ生成部１２０で生成されたノイズ（Ｗ）はフィルタリング部１３０に送信され得る。
【００５６】
より具体的には、図３の実施形態において、ノイズ生成部１２０とフィルタリング部１３０とは通信可能に接続され得る。そして、フィルタリング部１３０は、ノイズ生成部１２０からノイズ（Ｗ）を受信し得る。
【００５７】
フィルタリング部１３０は、予め設定された複数の電圧区間に基づいてバッテリー１０の電圧に対応するように生成されたノイズ（Ｗ）をフィルタリングするように構成され得る。
【００５８】
例えば、フィルタリング部１３０は、ノイズ生成部１２０からノイズ（Ｗ）を受信するとき、バッテリー１０の電圧（Ｖ）を共に受信し得る。そして、フィルタリング部１３０は、ノイズ生成部１２０から受信したバッテリー１０の電圧（Ｖ）が予め設定された複数の電圧区間のうちどの区間に属するかを判断し得る。
【００５９】
他の実施形態において、フィルタリング部１３０は、ノイズ生成部１２０からノイズ（Ｗ）を受信するとき、バッテリー１０の電圧（Ｖ）が予め設定された複数の電圧区間のうちどの区間に属するかについての情報を共に受信し得る。
【００６０】
さらに他の実施形態において、測定部１１０は、測定したバッテリー１０の電圧をノイズ生成部１２０とフィルタリング部１３０に送信し得る。そして、フィルタリング部１３０は、測定部１１０から受信したバッテリー１０の電圧（Ｖ）が予め設定された複数の電圧区間のうちどの区間に属するかを判断し得る。
【００６１】
その後、フィルタリング部１３０は、ノイズ生成部１２０から受信したノイズ（Ｗ）を予め設定された複数の電圧区間のうちバッテリー１０の電圧（Ｖ）が属した区間に対応するようにフィルタリングすることで、ノイズ（Ｗ）の大きさを変更し得る。
【００６２】
充電状態推定部１４０は、バッテリー１０の電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）及び温度（Ｔ）のうち少なくとも一つとフィルタリング部１３０によってフィルタリングされたノイズ（Ｗｆ）とに基づいて、バッテリー１０の充電状態（ＳＯＣ）を推定するように構成され得る。
【００６３】
例えば、充電状態推定部１４０には、バッテリー１０の線形動作特性をシミュレートするように設計された等価回路モデルを用いてバッテリー１０の充電状態（ＳＯＣ）を推定するように構成されたカルマンフィルターが適用され得る。望ましくは、充電状態推定部１４０には、拡張カルマンフィルターが適用され得る。カルマンフィルターまたは拡張カルマンフィルターは、バッテリー１０充電状態（ＳＯＣ）の推定に一般に用いられる技法であるため、詳しい説明は省略する。
【００６４】
図３の実施形態において、充電状態推定部１４０は、測定部１１０からバッテリー１０の電圧（Ｖ）、バッテリー１０の電流（Ｉ）及びバッテリー１０の温度（Ｔ）を受信する。また、充電状態推定部１４０は、フィルタリング部１３０からフィルタリングされたノイズ（Ｗｆ）をさらに受信する。その後、充電状態推定部１４０は、受信したバッテリー１０の電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）及び温度（Ｔ）のうち少なくとも一つとフィルタリングされたノイズ（Ｗｆ）とを用いて、バッテリー１０の充電状態（ＳＯＣ）を推定することができる。
【００６５】
この過程において、充電状態推定部１４０で用いられる等価回路モデルは、バッテリー１０が線形動作状態である間はバッテリー１０の実際の分極電圧を十分にシミュレーション可能である。すなわち、バッテリー１０が線形動作状態である間は、等価回路モデルを用いて推定されたバッテリー１０の充電状態（ＳＯＣ）の正確度が高い。
【００６６】
しかし、バッテリー１０が非線形動作状態である間は、等価回路モデルを用いて計算された分極電圧とバッテリー１０の実際の分極電圧との差が許容範囲を超えることがあり得る。これは、充電状態推定部１４０で推定される充電状態（ＳＯＣ）の正確度が低下する原因になり得る。
【００６７】
したがって、フィルタリング部１３０によってフィルタリングされたノイズ（Ｗｆ）は、充電状態推定部１４０で用いられるプロセスノイズであって、バッテリー１０の充電状態推定の正確度を向上させるために用いられるパラメータであると言える。
【００６８】
本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、予め設定された複数の電圧区間のうち測定されたバッテリー１０の電圧（Ｖ）が属する区間に対応するようにノイズ（Ｗ）を生成しフィルタリングすることができる。したがって、バッテリー１０が非線形動作状態であっても、バッテリー１０の充電状態（ＳＯＣ）を推定する過程でフィルタリングされたノイズ（Ｗｆ）が用いられることで、バッテリー１０の充電状態推定の正確度を向上させることができる。
【００６９】
以下、図４を用いて複数の電圧区間のうちバッテリー１０の電圧が属する区間に対応するように生成及びフィルタリングされるノイズの実施例及び比較例を具体的に説明する。
【００７０】
図４は、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００でフィルタリングされたノイズの実施例及び比較例を例示的に示した図である。
【００７１】
ここで、フィルタリングされたノイズの実施例は、第１電圧、第２電圧及び第３電圧によって区画された複数の電圧区間とバッテリー１０の電圧とを比べてノイズを生成及びフィルタリングする例である。すなわち、図４における実施例は、ノイズ生成部１２０及びフィルタリング部１３０によってフィルタリングされたノイズを示す。
【００７２】
そして、比較例は、第１電圧のみに基づいて区画された二つの電圧区間とバッテリー１０の電圧とを比べてノイズを生成する例である。すなわち、図４における比較例は、ノイズ生成部１２０によって生成され、別途のフィルタリング過程を経ていないノイズを示す。
【００７３】
図４の実施例において、第１電圧はＶ１［Ｖ］であり、第２電圧はＶ２［Ｖ］であり、第３電圧はＶ３［Ｖ］である。すなわち、Ｖ１［Ｖ］未満の電圧区間はノイズ生成区間であり、Ｖ１［Ｖ］以上Ｖ２［Ｖ］未満の電圧区間はヒステリシス区間であり、Ｖ２［Ｖ］以上Ｖ３［Ｖ］未満の電圧区間はフィルタリング区間であり得る。そして、Ｖ３［Ｖ］以上の電圧区間はノーマル区間であり得る。
【００７４】
一方、比較例において、Ｖ１［Ｖ］未満の電圧区間は実施例のノイズ生成区間に対応し、Ｖ１［Ｖ］以上の電圧区間は実施例のノーマル区間に対応し得る。
【００７５】
図４の実施例及び比較例において、生成されるノイズの大きさはバッテリー１０の電圧が属する電圧区間によって０．１または２の大きさを有するように生成され得る。ただし、図４に示されたノイズの大きさは、説明の便宜上設定されたものであり、ノイズの大きさが図４に示された大きさのみに限定されることはない。
【００７６】
他にも、ノイズ生成部１２０は、バッテリー１０の電圧が属する電圧区間に応じて所定の大きさ（例えば、２）を有するノイズを生成するか又はノイズを生成しない形態であってもよい。
【００７７】
ただし、以下では、図４に示されたように、ノイズ生成部１２０によって０．１または２の大きさを有するノイズが生成されると仮定して説明する。
【００７８】
＜ｔ１時点前の区間＞
図４の実施例において、ｔ１時点の前に、ノイズ生成部１２０は０．１の大きさを有するノイズを生成し得る。例えば、図３の実施形態において、ノイズ生成部１２０は測定部１１０からバッテリー１０の電圧及びバッテリー１０の温度を受信し、予め設定されたノイズ生成テーブルにバッテリー１０の電圧及びバッテリー１０の温度を代入して０．１の大きさを有するノイズを生成し得る。具体的には、バッテリー１０の電圧がノイズ生成区間に向かって減少する過程では、ノイズ生成部１２０が０．１の大きさを有するノイズを生成し得る。
【００７９】
また、比較例においても、ｔ１時点の前には０．１の大きさを有するノイズが生成され得る。
【００８０】
＜ｔ１時点からｔ２時点前の区間＞
ノイズ生成部１２０は、バッテリー１０の電圧がノイズ生成区間に属すれば、所定の大きさを有するノイズを生成するように構成され得る。
【００８１】
例えば、図４の実施例において、ｔ１時点でバッテリー１０の電圧がＶ１［Ｖ］未満の電圧区間に属するようになったと仮定する。ノイズ生成部１２０はｔ１時点で直ちに２の大きさを有するノイズを生成し得る。
【００８２】
また、比較例においても、ｔ１時点でバッテリー１０の電圧がＶ１［Ｖ］未満の電圧区間に属するようになったため、２の大きさを有するノイズが生成され得る。
【００８３】
＜ｔ２時点からｔ３時点前の区間＞
ノイズ生成部１２０は、バッテリー１０の電圧が増加してバッテリー１０の電圧が属する区間がノイズ生成区間からヒステリシス区間に変わった場合、生成されたノイズの大きさを所定の大きさに維持するように構成され得る。
【００８４】
例えば、図４の実施例において、ｔ２時点でバッテリー１０の電圧がＶ１［Ｖ］以上の電圧区間に属するようになったと仮定する。すなわち、ｔ２時点でバッテリー１０の電圧はヒステリシス区間に属するように変更され得る。ノイズ生成部１２０は、ｔ２時点〜ｔ３時点においてもｔ１時点で生成したノイズの大きさを維持し得る。すなわち、ノイズ生成部１２０は、バッテリー１０の電圧がヒステリシス区間に属する間にもノイズ生成区間で生成された大きさを有するノイズを生成し得る。
【００８５】
一方、比較例では、ｔ２時点で０．１の大きさを有するノイズが生成され得る。具体的には、比較例では複数の電圧区間を第１電圧であるＶ１［Ｖ］を基準にして二つの区間で区画したため、Ｖ１［Ｖ］未満であったバッテリー１０の電圧がＶ１［Ｖ］以上に増加した場合、生成されるノイズの大きさを変更し得る。
【００８６】
すなわち、ｔ２時点から、本発明による実施例ではノイズ生成部１２０によって２の大きさを有するノイズが生成される一方、比較例では０．１の大きさを有するノイズが生成され得る。
【００８７】
＜ｔ３時点からｔ４時点前の区間＞
ノイズ生成部１２０は、バッテリー１０の電圧が増加してバッテリー１０の電圧が属する区間がノイズ生成区間からヒステリシス区間を経てフィルタリング区間に変わった場合、生成されたノイズの大きさを所定の大きさに維持するように構成され得る。
【００８８】
例えば、図４の実施例において、ｔ３時点でバッテリー１０の電圧がＶ２［Ｖ］以上の電圧区間に属するようになったと仮定する。すなわち、ｔ３時点でバッテリー１０の電圧はフィルタリング区間に属するように変更され得る。ノイズ生成部１２０は、ｔ３時点〜ｔ４時点においてもｔ１時点で生成したノイズの大きさを維持し得る。すなわち、ノイズ生成部１２０は、バッテリー１０の電圧がフィルタリング区間に属する間にもノイズ生成区間で生成された大きさを有するノイズを生成し得る。
【００８９】
また、フィルタリング部１３０は、バッテリー１０の電圧が属する区間がフィルタリング区間に変わった場合、バッテリー１０の電圧がフィルタリング区間に属する間にノイズの大きさを減少させることでノイズをフィルタリングするように構成され得る。
【００９０】
すなわち、バッテリー１０の電圧がフィルタリング区間に属する間、ノイズ生成部１２０で生成されるノイズの大きさは２であるが、フィルタリング部１３０によってノイズの大きさがフィルタリングされて減少し得る。
【００９１】
一方、比較例では、ｔ２時点から０．１の大きさを有するノイズが引き続いて生成され得る。
【００９２】
＜ｔ４時点からｔ５時点前の区間＞
そして、ノイズ生成部１２０は、バッテリー１０の電圧が増加してバッテリー１０の電圧が属する区間がノイズ生成区間からヒステリシス区間及びフィルタリング区間を経てノーマル区間に変わった場合、ノイズ生成テーブルに基づいてノイズを生成し得る。すなわち、図４の実施例において、ノイズ生成部１２０は、ノイズ生成テーブルに基づいて０．１の大きさを有するノイズを生成し得る。
【００９３】
また、ｔ１時点前の区間と同様に、バッテリー１０の電圧がノイズ生成区間に向かって減少する過程では、ノイズ生成部１２０が０．１の大きさを有するノイズを生成し得る。
【００９４】
すなわち、ｔ４時点から、実施例及び比較例の何れにおいても０．１の大きさを有するノイズが生成され得る。
【００９５】
＜ｔ５時点以後の区間＞
例えば、図４の実施例において、ｔ１時点と同様に、ｔ５時点でバッテリー１０の電圧がＶ１［Ｖ］未満の電圧区間に属するようになったと仮定する。ノイズ生成部１２０は、ｔ５時点で直ちに２の大きさを有するノイズを生成し得る。
【００９６】
また、比較例においても、ｔ５時点でバッテリー１０の電圧がＶ１［Ｖ］未満の電圧区間に属するようになったため、２の大きさを有するノイズが生成され得る。
【００９７】
要するに、バッテリー１０の電圧がヒステリシス区間に属するときに生成されるノイズの大きさは、実施例ではバッテリー１０の電圧がノイズ生成区間に属するときに生成されたノイズの大きさと同じであり得る。一方、比較例では、バッテリー１０の電圧がノイズ生成区間に属しないときに生成されたノイズの大きさと同じであり得る。
【００９８】
また、バッテリー１０の電圧がフィルタリング区間に属するときに生成されるノイズの大きさは、実施例ではバッテリー１０の電圧がノイズ生成区間に属するときに生成されたノイズの大きさと同じであり得る。そして、フィルタリング部１３０によって生成されたノイズの大きさがフィルタリングされて減少し得る。一方、比較例では、バッテリー１０の電圧がノイズ生成区間に属しないときに生成されたノイズの大きさと同じであり得る。
【００９９】
実施例で生成及びフィルタリングされるノイズの大きさと比較例で生成されるノイズの大きさとの差によって、実施例及び比較例のノイズに基づいて推定される充電状態誤差が大きく変わることについて詳しくは後述する。
【０１００】
図５は、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００によってディレイされる時間の一例を概略的に示した図である。
【０１０１】
具体的には、図５は、バッテリー１０の電圧がヒステリシス区間及びフィルタリング区間に属する間に生じるディレイを示した図である。
【０１０２】
図５の実施形態において、Ｖ１［Ｖ］以上Ｖ２［Ｖ］未満の電圧区間はヒステリシス区間であり、Ｖ２［Ｖ］以上Ｖ３［Ｖ］未満の電圧区間はフィルタリング区間である。そして、バッテリー１０の電圧がＶ３［Ｖ］になる時点で、バッテリー１０の電圧はノーマル区間に属し得る。
【０１０３】
まず、図５においてディレイとは、バッテリー１０の電圧がヒステリシス区間及びフィルタリング区間に属する間、ノイズ生成部１２０によって生成されてフィルタリング部１３０によってフィルタリングされたノイズの大きさが、バッテリー１０の電圧がノーマル区間に属するときに生成されるノイズの大きさと同一になるまでに必要な時間的ディレイであり得る。
【０１０４】
本発明の一実施形態によれば、バッテリー１０の電圧がヒステリシス区間に属する場合は、ノイズ生成部１２０で生成されるノイズがフィルタリング部１３０によってフィルタリングされないため、時間ディレイが徐々に増加し得る。
【０１０５】
そして、バッテリー１０の電圧がフィルタリング区間に属する場合は、ノイズ生成部１２０によって生成されるノイズがフィルタリング部１３０によってフィルタリングされるため、時間ディレイが徐々に減少し得る。
【０１０６】
しかし、バッテリー１０の電圧がヒステリシス区間及びフィルタリング区間に属する間の時間ディレイの総合は、バッテリー１０電圧が大きくなるほど増加し得る。
【０１０７】
望ましくは、フィルタリング部１３０は、バッテリー１０の電圧がフィルタリング区間に属する間、少なくとも一部区間でノイズの大きさの減少率を低下させるように構成され得る。
【０１０８】
具体的には、フィルタリング部１３０は、バッテリー１０の電圧がフィルタリング区間に属する間、ノイズ生成部１２０によって生成されたノイズの大きさが緩やかに減少できるようにノイズの大きさの減少率を低下させ得る。
【０１０９】
例えば、フィルタリング部１３０は、バッテリー１０の電圧がフィルタリング区間に属する間、ノイズの大きさを指数的に減少させ得る。
【０１１０】
図４の実施形態において、バッテリー１０の電圧がフィルタリング区間に属するｔ３時点〜ｔ４時点において、フィルタリング部１３０は、ノイズの大きさの減少率を経時的に徐々に減少させ得る。したがって、ｔ３時点〜ｔ４時点の間、ノイズの大きさが急激に減少せず、緩やかに減少し得る。
【０１１１】
したがって、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、ノイズの大きさを維持するヒステリシス区間及びノイズの大きさを緩やかに減少させるフィルタリング区間を用いて、バッテリー１０の電圧によってノイズの大きさが急激に変わることを防止することができる。結果的に、ノイズの大きさの急激な変化が防止されるため、充電状態推定装置１００で推定されるバッテリー１０充電状態の正確度が向上し、推定されるバッテリー１０充電状態の誤差率の変動幅が低減できる。
【０１１２】
以下、図６を参照して、実施例と比較例とで推定された充電状態の誤差を比較して説明する。
【０１１３】
図６は、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００によって推定された充電状態誤差と比較例によって推定された充電状態の誤差とを比較して示した図である。
【０１１４】
図６において、基準線は、実施例及び比較例と異なって、バッテリー１０の電圧を考慮せずに予め設定されたノイズ生成テーブルとバッテリー１０の温度のみに基づいて生成されたノイズに基づいて推定されたバッテリー１０の充電状態誤差を示す。
【０１１５】
また、実施例は、図４の実施例と同様に、ノイズ生成部１２０によって生成され、フィルタリング部１３０によってフィルタリングされたノイズに基づいて推定されたバッテリー１０の充電状態誤差を示す。
【０１１６】
また、比較例は、図４の比較例と同様に、一つの基準電圧に基づいて生成されたノイズに基づいて推定されたバッテリー１０の充電状態誤差を示す。
【０１１７】
具体的には、図６において、「☆」印はバッテリー１０の電圧がノイズ生成区間に属するようになった時点を示し、「■」印はバッテリー１０の電圧がヒステリシス区間に属するようになった時点を示し、「●」印は実施例によって推定された充電状態と比較例によって推定された充電状態との差が最大の時点を示す。
【０１１８】
すなわち、「☆」印が示す時点は図４のｔ１時点に対応し、「■」印が示す時点は図４のｔ２時点に対応し得る。
【０１１９】
図６の比較例のように、バッテリー１０の電圧がノイズ生成区間から抜け出る時点（「■」印が示す時点）にノイズの大きさを急減させれば、推定されるバッテリー１０充電状態の誤差が実施例に比べて増加し得る。
【０１２０】
すなわち、充電状態推定部１４０に適用される拡張カルマンフィルターは、測定可能なパラメータを用いて等価回路モデルの状態を推定する確率統計的な技法である。したがって、バッテリー１０の電圧がノイズ生成区間から抜け出たとしてノイズの大きさを急減させれば、図６に示されたように「■」で示された時点で推定されるバッテリー１０充電状態に対する誤差の絶対値が急増し得る。
【０１２１】
また、比較例のようにノイズの大きさを急増及び急減させることが繰り返して持続されれば、充電状態誤差は実施例及び基準線よりも大幅に変わり得る。すなわち、拡張カルマンフィルターのような確率統計的な技法において、プロセスノイズの大きさを繰り返して急増及び急減させれば、充電状態誤差の変動幅が大きくなり得る。図６に示された比較例を参照すると、推定されるバッテリー１０の充電状態誤差は約−８［％］〜＋９［％］であることが分かる。
【０１２２】
一方、図６に図示された実施例を参照すると、推定されるバッテリー１０の充電状態誤差は約±２［％］であり、実施例によって推定される充電状態の正確度が比較例及び基準線よりも正確であり、充電状態誤差の変動幅も最も小さいことを確認できる。
【０１２３】
すなわち、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、ノイズの大きさを維持させるヒステリシス区間及びノイズの大きさを緩やかに減少させるフィルタリング区間を設定することで、推定されるバッテリー１０の充電状態の正確度を向上させることができる。また、充電状態推定装置１００によって推定されるバッテリー１０の充電状態誤差の変動幅が小さいため、持続的に高い正確度を有するバッテリー１０の充電状態を推定することができる。
【０１２４】
本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、バッテリー１０の電圧、電流、温度及び充電状態のうち少なくとも一つに基づいて複数の電圧区間を設定する区間設定部１５０をさらに含むことができる。
【０１２５】
図１を参照すると、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は区間設定部１５０をさらに含むことができる。
【０１２６】
例えば、図３の実施形態において、区間設定部１５０は、測定部１１０からバッテリー１０の電圧、電流及び温度を受信し得る。そして、区間設定部１５０は、充電状態推定部１４０で推定された充電状態を参照し得る。
【０１２７】
そして、区間設定部１５０は、バッテリー１０の電圧、電流、温度及び充電状態のうち少なくとも一つに基づいて、ノイズ生成区間、ヒステリシス区間及びフィルタリング区間のうち少なくとも一つの大きさを変更し得る。
【０１２８】
一方、図３を参照すると、充電状態推定部１４０で推定された充電状態はノイズ生成部１２０に送信され得る。
【０１２９】
ノイズ生成部１２０は、バッテリー１０の電圧がノイズ生成区間に向かって減少している場合及びノーマル区間に属する場合、予め設定されたノイズテーブルを用いてノイズを生成し得る。例えば、図４の実施例において、ｔ１時点前の区間及びｔ４時点〜ｔ５時点の区間で、ノイズ生成部１２０は、ノイズテーブルとバッテリー１０の温度を用いてノイズを生成し得る。
【０１３０】
ここで、ノイズテーブルは、バッテリー１０の温度とバッテリー１０の充電状態に基づいて、対応するノイズが予め設定されているテーブルである。
【０１３１】
したがって、ノイズ生成部１２０は、充電状態推定部１４０から受信した充電状態を用いてノイズテーブルを更新するように構成され得る。したがって、例えば、バッテリー１０の電圧がノーマル区間に属しても、バッテリー１０の充電状態に対応するノイズが生成されるため、以後の段階におけるバッテリー１０の充電状態をより正確に推定することができる。
【０１３２】
まず、区間設定部１５０がバッテリー１０の退化度に基づいて複数の電圧区間の大きさを変更する実施例を説明する。
【０１３３】
区間設定部１５０は、バッテリー１０の電圧、電流及び充電状態のうち少なくとも一つに基づいてバッテリー１０の退化度を推定するように構成され得る。
【０１３４】
例えば、区間設定部１５０は、バッテリー１０の電圧、電流及び充電状態を用いてバッテリー１０の内部抵抗を算出し、算出された内部抵抗と基準抵抗とを比べてバッテリー１０の退化度を推定し得る。
【０１３５】
ただし、区間設定部１５０がバッテリー１０の電圧、電流及び充電状態のうち少なくとも一つを用いてバッテリー１０の退化度を推定する方式は、上述した内部抵抗を用いる方式のみに制限されない。
【０１３６】
区間設定部１５０は、推定されたバッテリー１０の退化度と基準退化度とを比べてヒステリシス区間及びフィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを変更するように構成され得る。
【０１３７】
充電状態推定部１４０に適用可能な拡張カルマンフィルターは、バッテリー１０が退化するほど正確度が徐々に低下し得る。例えば、拡張カルマンフィルターで用いられる等価回路モデルは、バッテリー１０の容量と抵抗に関連するパラメータを含んでいるが、バッテリー１０の退化による容量低下現象及び抵抗増加現象によって等価回路モデルのパラメータを適切に更新し難いためである。
【０１３８】
区間設定部１５０は、バッテリー１０の退化度に基づいてヒステリシス区間及びフィルタリング区間の大きさを変更することで、ノイズ生成部１２０によって生成され、フィルタリング部１３０によってフィルタリングされるノイズの大きさを調節することができる。これにより、充電状態推定部１４０がバッテリー１０の充電状態を推定する過程において、フィルタリング部１３０によってフィルタリングされたノイズを、バッテリー１０の退化度を考慮したプロセスノイズとして用いることができる。
【０１３９】
したがって、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、バッテリー１０の退化度を考慮したプロセスノイズを用いることで、バッテリー１０の充電状態をより正確に推定することができる。
【０１４０】
望ましくは、区間設定部１５０は、推定されるバッテリー１０の退化度が基準退化度以上である場合、推定されるバッテリー１０の退化度と基準退化度との差に比例するように、ヒステリシス区間及びフィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを増加させるように構成され得る。
【０１４１】
例えば、区間設定部１５０は、バッテリー１０の退化度が基準退化度以上であれば、ヒステリシス区間の大きさ及びフィルタリング区間の大きさをすべて増加させ得る。この場合、図４の実施例において、Ｖ２［Ｖ］の大きさ及びＶ３［Ｖ］の大きさが全て増加し得る。したがって、ヒステリシス区間でノイズの大きさがより長く維持され、フィルタリング区間でノイズがさらに長い時間にかけてより緩やかに減少し得る。すなわち、充電状態推定部１４０に入力されるフィルタリングされたノイズの大きさが一定の大きさ（例えば、図４の０．１の大きさ）よりも大きく維持されるため、バッテリー１０の退化度を考慮して推定される充電状態の正確度を向上させることができる。
【０１４２】
次いで、区間設定部１５０がバッテリー１０の温度に基づいて複数の電圧区間の大きさを変更する実施例を説明する。
【０１４３】
区間設定部１５０は、バッテリー１０の温度と基準温度とを比べてヒステリシス区間及びフィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを変更するように構成され得る。
【０１４４】
バッテリー１０は、正極と負極で電気化学的反応を誘発する二次電池であるため、バッテリー１０の温度が基準温度以上に高くなれば、バッテリー１０の非線形動作特性が現れるおそれがある。
【０１４５】
すなわち、充電状態推定部１４０で用いられる等価回路モデルは、バッテリー１０の線形動作特性をシミュレートするように設計されたため、バッテリー１０の温度増加によるバッテリー１０の非線形動作特性を正確にシミュレートし難い。
【０１４６】
したがって、区間設定部１５０は、バッテリー１０の温度と基準温度とを比べてヒステリシス区間及びフィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを変更することで、ノイズ生成部１２０によって生成され、フィルタリング部１３０によってフィルタリングされるノイズの大きさを調節することができる。これにより、充電状態推定部１４０がバッテリー１０の充電状態を推定する過程において、フィルタリング部１３０によってフィルタリングされたノイズを、バッテリー１０の温度による非線形動作特性を考慮したプロセスノイズとして用いることができる。
【０１４７】
区間設定部１５０は、バッテリー１０の温度が基準温度以上である場合、バッテリー１０の温度と基準温度との差に比例するようにヒステリシス区間及びフィルタリング区間の少なくとも一つの大きさを増加させるように構成され得る。
【０１４８】
例えば、区間設定部１５０は、バッテリー１０の温度が基準温度以上であれば、ヒステリシス区間の大きさ及びフィルタリング区間の大きさをすべて増加させ得る。
【０１４９】
すなわち、区間設定部１５０は、バッテリー１０の退化度が基準退化度以上である場合と同様に、バッテリー１０の温度が基準温度以上であれば、ヒステリシス区間の大きさ及びフィルタリング区間の大きさをすべて増加させ得る。
【０１５０】
したがって、ヒステリシス区間でノイズの大きさがより長く維持され、フィルタリング区間でノイズがさらに長い時間にかけてより緩やかに減少できる。また、充電状態推定部１４０によってバッテリー１０の温度を考慮して推定される充電状態の正確度を向上させることができる。
【０１５１】
本発明による充電状態推定装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）に適用可能である。すなわち、本発明によるＢＭＳは、上述した充電状態推定装置１００を含むことができる。このような構成において、充電状態推定装置１００の各構成要素のうち少なくとも一部は、従来のＢＭＳに含まれた構成の機能を補完又は追加することで具現され得る。例えば、測定部１１０、ノイズ生成部１２０、フィルタリング部１３０、充電状態推定部１４０及び区間設定部１５０はＢＭＳの構成要素として具現され得る。
【０１５２】
また、本発明による充電状態推定装置１００は、バッテリーパック１に備えることができる。例えば、図２の実施形態のように、本発明によるバッテリーパック１は、上述した充電状態推定装置１００及び一つ以上のバッテリー１０を含むことができる。また、バッテリーパック１は、電装品（リレー、ヒューズなど）及びケースなどをさらに含むことができる。
【０１５３】
図７は、本発明の他の一実施形態による充電状態推定方法を概略的に示した図である。
【０１５４】
ここで、本発明の他の一実施形態による充電状態推定方法は、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００によって実行できる。以下、上述した内容と重なる事項は簡略に説明する。
【０１５５】
図７を参照すると、本発明の他の一実施形態による充電状態推定方法は、測定段階Ｓ１００、ノイズ生成段階Ｓ２００、ノイズフィルタリング段階Ｓ３００及び充電状態推定段階Ｓ４００を含むことができる。
【０１５６】
測定段階Ｓ１００は、バッテリー１０の電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つを測定する段階であって、測定部１１０によって実行できる。
【０１５７】
望ましくは、測定部１１０は、複数のセンシングユニットを用いてバッテリー１０の電圧、電流及び温度をすべて測定するように構成され得る。
【０１５８】
ノイズ生成段階Ｓ２００は、予め設定された複数の電圧区間に基づいてバッテリー１０の電圧に対応するノイズを生成する段階であって、ノイズ生成部１２０によって実行できる。
【０１５９】
ノイズ生成部１２０は、測定部１１０から受信したバッテリー１０の電圧がノイズ生成区間に属するようになれば、所定の大きさを有するノイズを生成し得る。
【０１６０】
その後、バッテリー１０の電圧が増加して属する電圧区間がノイズ生成区間からヒステリシス区間に変わった場合、ノイズ生成部１２０は、ノイズの大きさを所定の大きさに維持し得る。
【０１６１】
また、バッテリー１０の電圧がさらに増加して属する電圧区間がノイズ生成区間からヒステリシス区間を経てフィルタリング区間に変わった場合にも、ノイズ生成部１２０は、ノイズの大きさを所定の大きさに維持し得る。
【０１６２】
ノイズフィルタリング段階Ｓ３００は、予め設定された複数の電圧区間に基づいてバッテリー１０の電圧に対応するようにノイズ生成段階Ｓ２００で生成されたノイズをフィルタリングする段階であって、フィルタリング部１３０によって実行できる。
【０１６３】
フィルタリング部１３０は、バッテリー１０の電圧がノイズ生成区間及びヒステリシス区間を経てフィルタリング区間に属するようになった場合、ノイズ生成部１２０によって生成されたノイズの大きさをフィルタリングすることができる。
【０１６４】
充電状態推定段階Ｓ４００は、バッテリー１０の電圧、電流及び温度のうち少なくとも一つとノイズフィルタリング段階Ｓ３００でフィルタリングされたノイズとに基づいてバッテリー１０の充電状態を推定する段階であって、充電状態推定部１４０によって実行できる。
【０１６５】
例えば、充電状態推定部１４０は、拡張カルマンフィルターが適用され得る。望ましくは、充電状態推定部１４０は、バッテリー１０の電圧、電流及び温度とフィルタリングされたノイズを入力パラメータとして用いて、バッテリー１０の充電状態を推定することができる。
【０１６６】
本発明の多様な実施形態の説明において、「部」または「ユニット」と称される構成要素は、物理的に区分される要素であるよりは機能的に区分される要素として理解されねばならない。したがって、それぞれの構成要素は、他の構成要素と選択的に統合されるか、または、それぞれの構成要素が制御ロジックの効率的な実行のためにサブ構成要素に分割され得る。構成要素が統合または分割されても機能の同一性さえ認められれば、統合または分割された構成要素も本発明の範囲内であることは当業者に自明である。
【０１６７】
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、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。
【符号の説明】
【０１６８】
１：バッテリーパック
１０：バッテリー
１００：充電状態推定装置
１１０：測定部
１２０：ノイズ生成部
１３０：フィルタリング部
１４０：充電状態推定部
１５０：区間設定部
【図１】
2021532370.tif 000003
【図２】
2021532370.tif 000004
【図３】
2021532370.tif 000005
【図４】
2021532370.tif 000006
【図５】
2021532370.tif 000007
【図６】
2021532370.tif 000008
【図７】
2021532370.tif 000009
【国際調査報告】
2021532370.tif 000010
2021532370.tif 000011
2021532370.tif 000012
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