(57)【要約】  バッテリー管理装置、バッテリー管理方法及びバッテリーパックが提供される。前記バッテリー管理装置は、バッテリーの電流、電圧及び温度を検出するように構成されたセンシング部と、制御部と、を含む。前記制御部は、アンペアカウンティングを用いて、前記バッテリーの充電状態に対する第１候補値を決定する。前記制御部は、拡張カルマンフィルターを用いて、カルマンゲイン及び前記充電状態に対する第２候補値を決定する。前記制御部は、前記第１候補値と前記第２候補値との差値が閾値よりも大きい場合、前記第１候補値を前記充電状態として決定する。前記制御部は、前記カルマンゲインの第１成分及び第２成分に基づき、前記拡張カルマンフィルターの第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を調節する。
2021531456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーの電流を検出するように構成されたセンシング部と、
前記検出された電流を示す電流値を含むデータセットを生成するように構成された制御部と、を含み、
前記制御部は、
アンペアカウンティングを用いて、前記電流値に基づいて前記バッテリーの充電状態に対する第１候補値を決定するように構成され、
拡張カルマンフィルターを用いて、前記データセットに基づいてカルマンゲイン及び前記充電状態に対する第２候補値を決定するように構成され、
前記第１候補値と前記第２候補値との差値が閾値よりも大きい場合、前記第１候補値を前記充電状態として決定するように構成され、
前記カルマンゲインの第１成分が所定の第１下限値以上であり、前記カルマンゲインの第２成分が所定の第２下限値以上である場合、前記拡張カルマンフィルターの第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を所定の基準割合と同一に設定するように構成され、
前記第１プロセスノイズは、前記アンペアカウンティングの信頼度に関わり、
前記第２プロセスノイズは、前記バッテリーの等価回路モデルの信頼度に関わる、バッテリー管理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記カルマンゲインの第１成分が前記第１下限値以上であり、前記カルマンゲインの第２成分が前記第２下限値以上である場合、前記第１プロセスノイズを所定の第１基準値と同一に設定し、前記第２プロセスノイズを所定の第２基準値と同一に設定するように構成され、
前記基準割合は、前記第２基準値を前記第１基準値で割った値である、請求項１に記載のバッテリー管理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１成分が前記第１下限値よりも小さく、前記第２成分が前記第２下限値以上である場合、前記第１プロセスノイズに対する前記第２プロセスノイズの割合を前記基準割合よりも減少させるように構成される、請求項２に記載のバッテリー管理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１成分が前記第１下限値よりも小さく、前記第２成分が前記第２下限値以上である場合、前記第１基準値よりも大きい値を前記第１プロセスノイズに決定するか、または前記第２基準値よりも小さい値を前記第２プロセスノイズに決定するように構成される、請求項３に記載のバッテリー管理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１成分が前記第１下限値以上であり、前記第２成分が前記第２下限値よりも小さい場合、前記第１プロセスノイズに対する前記第２プロセスノイズの割合を前記基準割合よりも増加させるように構成される、請求項２に記載のバッテリー管理装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１成分が前記第１下限値以上であり、前記第２成分が前記第２下限値より小さい場合、前記第１基準値よりも小さい値を前記第１プロセスノイズに決定するか、または前記第２基準値よりも大きい値を前記第２プロセスノイズに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装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１成分が前記第１下限値よりも小さいか、または前記第２成分が前記第２下限値よりも小さい場合、下記の数式を用いて、前記第１プロセスノイズ及び前記第２プロセスノイズを決定するように構成され、
【数１１】
2021531456.tif 000015
【数１２】
2021531456.tif 000016
Ｄ１が前記第１成分と前記第１下限値との差の絶対値、Ｄ２が前記第２成分と前記第２下限値との差の絶対値、ＭＷ１が前記第１基準値、ＭＷ２が前記第２基準値、Ｍ１が第１加重値、Ｍ２が第２加重値、Ｍ３が第３加重値、Ｍ４が第４加重値、Ｗ１ｋが前記第１プロセスノイズ、Ｗ２ｋが前記第２プロセスノイズを示す、請求項２に記載のバッテリー管理装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記差値が前記閾値以下である場合、前記第１候補値の代わりに前記第２候補値を前記充電状態として決定するように構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記バッテリーの電流経路に設けられたスイッチを制御するためのスイッチング信号を選択的に出力するように構成され、
前記第１成分が前記第１下限値よりも小さいか、または前記第２成分が前記第２下限値よりも小さい場合、前記スイッチング信号のデューティ比を基準デューティ比以下に制限するように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
【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装置を含む、バッテリーパック。
【請求項１１】
バッテリーの電流を検出する段階と、
前記検出された電流を示す電流値を含むデータセットを生成する段階と、
アンペアカウンティングを用いて、前記電流値に基づいて前記バッテリーの充電状態に対する第１候補値を決定する段階と、
拡張カルマンフィルターを用いて、前記データセットに基づいて、カルマンゲイン及び前記充電状態に対する第２候補値を決定する段階と、
前記第１候補値と前記第２候補値との差値が閾値よりも大きい場合、前記第１候補値を前記充電状態として決定する段階と、
前記カルマンゲインの第１成分が所定の第１下限値以上であり、前記カルマンゲインの第２成分が所定の第２下限値以上である場合、前記拡張カルマンフィルターの第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を所定の基準割合と同一に設定する段階と、を含み、
前記第１プロセスノイズは、前記アンペアカウンティングの信頼度に関わり、
前記第２プロセスノイズは、前記バッテリーの等価回路モデルの信頼度に関わる、バッテリー管理方法。
【請求項１２】
前記第１成分が前記第１下限値よりも小さく、前記第２成分が前記第２下限値以上である場合、前記第１プロセスノイズに対する前記第２プロセスノイズの割合を前記基準割合よりも減少させる段階をさらに含む、請求項１１に記載のバッテリー管理方法。
【請求項１３】
前記第１成分が前記第１下限値以上であり、前記第２成分が前記第２下限値よりも小さい場合、前記第１プロセスノイズに対する前記第２プロセスノイズの割合を前記基準割合よりも増加させる段階をさらに含む、請求項１１に記載のバッテリー管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリー充電状態を推定する技術に関する。
【０００２】
本出願は、２０１９年２月７日出願の韓国特許出願第１０−２０１９−００１４６０９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】
バッテリーの充放電を制御するに際して重要なパラメーターの一つは、充電状態（ＳＯＣ：ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）である。充電状態は、バッテリーが完全に充電されたときにバッテリーに貯蔵された電気エネルギーを示す最大容量（ｍａｘｉｍｕｍ  ｃａｐａｃｉｔｙ）に対する現在容量の相対的な割合を示すパラメーターであって、０〜１または０％〜１００％で示し得る。例えば、バッテリーの最大容量が１０００Ａｈ（ａｍｐｅｒｅ−ｈｏｕｒ）であり、現在バッテリーに残っている容量が７５０Ａｈである場合、バッテリーの充電状態は０．７５（または７５％）となる。
【０００６】
バッテリーの充電状態の推定においては、アンペアカウンティングと等価回路モデルが代表的に用いられている。アンペアカウンティングは、バッテリーを通して流れる電流を時間に対して累積した電流積算値に基づいてバッテリーの充電状態を推定する。しかし、電流センサーの測定誤差及び／または外部からのノイズによって、アンペアカウンティングによって推定された充電状態と実際の充電状態との差が発生し得るという問題がある。等価回路モデルは、バッテリーの電気化学的な動作特性に倣うように設計されたものである。但し、バッテリーは、動作状態に応じて非線形的な特性を有し、バッテリーの非線形的な特性に完璧に倣うように等価回路モデルを設計することは非常に難しい。
【０００７】
前述したアンペアカウンティング及び等価回路モデルの各々の短所を解決するために、拡張カルマンフィルターを用いてバッテリーの充電状態を推定する技術が存在する。拡張カルマンフィルターは、アンペアカウンティングと等価回路モデルとを組み合わせることで、アンペアカウンティング及び等価回路モデルのいずれか一つを用いる場合よりも充電状態を正確に推定することができる。
【０００８】
拡張カルマンフィルターを用いてバッテリーの充電状態を推定するためには、少なくとも一つの状態変数（例えば、充電状態、オーバーポテンシャル）の各々に関わる二つのプロセスノイズを設定することが要求される。
【０００９】
しかし、従来には、各プロセスノイズに固定された値が割り当てられるため、バッテリーの動作状態や使用環境に合わせてアンペアカウンティング及び等価回路モデルの各々の信頼度が適切に調節できなかった。
【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、毎周期ごとにバッテリーの充電状態に対する複数の候補値を決定した後、複数の候補値間の関係に基づいてバッテリーの充電状態を決定することができるバッテリー管理装置、バッテリー管理方法及びバッテリーパックを提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、毎周期ごとに決定される拡張カルマンフィルターのカルマンゲインに含まれた二つの成分各々の値に基づき、拡張カルマンフィルター内におけるアンペアカウンティング及び等価回路モデル各々の信頼度を調節することができるバッテリー管理装置、バッテリー管理方法及びバッテリーパックを提供することを他の目的とする。
【００１２】
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】
【００１３】
本発明の一面によるバッテリー管理装置は、バッテリーの電流、電圧及び温度を検出するように構成されたセンシング部と、制御部と、を含む。前記制御部は、前記検出された電流を示す電流値、前記検出された電圧を示す電圧値及び前記検出された温度を示す温度値を含むデータセットを生成するように構成される。前記制御部は、アンペアカウンティングを用いて、前記電流値に基づいて前記バッテリーの充電状態に対する第１候補値を決定するように構成される。前記制御部は、拡張カルマンフィルターを用いて、前記データセットに基づいてカルマンゲイン及び前記充電状態に対する第２候補値を決定するように構成される。前記制御部は、前記第１候補値と前記第２候補値との差値が閾値よりも大きい場合、前記第１候補値を前記充電状態として決定するように構成される。また、前記制御部は、前記カルマンゲインの第１成分が所定の第１下限値以上であり、前記カルマンゲインの第２成分が所定の第２下限値以上である場合、前記拡張カルマンフィルターの第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を所定の基準割合と同一に設定するように構成される。前記第１プロセスノイズは、前記アンペアカウンティングの信頼度に関わる。前記第２プロセスノイズは、前記バッテリーの等価回路モデルの信頼度に関わる。
【００１４】
前記制御部は、前記カルマンゲインの第１成分が前記第１下限値以上であり、前記カルマンゲインの第２成分が前記第２下限値以上である場合、前記第１プロセスノイズを所定の第１基準値と同一に設定し、前記第２プロセスノイズを所定の第２基準値と同一に設定するように構成され得る。前記基準割合は、前記第２基準値を前記第１基準値で割った値であり得る。
【００１５】
前記制御部は、前記第１成分が前記第１下限値よりも小さく、前記第２成分が前記第２下限値以上である場合、前記第１プロセスノイズに対する前記第２プロセスノイズの割合を前記基準割合よりも減少させるように構成され得る。
【００１６】
前記制御部は、前記第１成分が前記第１下限値よりも小さく、前記第２成分が前記第２下限値以上である場合、前記第１基準値よりも大きい値を前記第１プロセスノイズに決定するか、または前記第２基準値よりも小さい値を前記第２プロセスノイズに決定するように構成され得る。
【００１７】
前記制御部は、前記第１成分が前記第１下限値以上であり、前記第２成分が前記第２下限値よりも小さい場合、前記第１プロセスノイズに対する前記第２プロセスノイズの割合を前記基準割合よりも増加させるように構成され得る。
【００１８】
前記制御部は、前記第１成分が前記第１下限値以上であり、前記第２成分が前記第２下限値より小さい場合、前記第１基準値よりも小さい値を前記第１プロセスノイズに決定するか、または前記第２基準値よりも大きい値を前記第２プロセスノイズに決定するように構成され得る。
【００１９】
前記制御部は、前記第１成分が前記第１下限値よりも小さいか、または前記第２成分が前記第２下限値よりも小さい場合、下記の数式１１及び数式１２を用いて、前記第１プロセスノイズ及び前記第２プロセスノイズを決定するように構成され得る。
【００２０】
【数１１】
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【００２１】
【数１２】
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【００２２】
Ｄ１は前記第１成分と前記第１下限値との差の絶対値、Ｄ２は前記第２成分と前記第２下限値との差の絶対値、ＭＷ１は前記第１基準値、ＭＷ２は前記第２基準値、Ｍ１は第１加重値、Ｍ２は第２加重値、Ｍ３は第３加重値、Ｍ４は第４加重値、Ｗ１ｋは前記第１プロセスノイズ、Ｗ２ｋは前記第２プロセスノイズを示す。
【００２３】
前記制御部は、前記差値が前記閾値以下である場合、前記第１候補値の代わりに前記第２候補値を前記充電状態として決定するように構成され得る。
【００２４】
前記制御部は、前記バッテリーの電流経路に設けられたスイッチを制御するためのスイッチング信号を選択的に出力するように構成され得る。また、前記制御部は、前記第１成分が前記第１下限値よりも小さいか、または前記第２成分が前記第２下限値よりも小さい場合、前記スイッチング信号のデューティ比を基準デューティ比以下に制限するように構成され得る。
【００２５】
本発明の他面によるバッテリーパックは、前記管理装置を含む。
【００２６】
本発明のさらに他面によるバッテリー管理方法は、バッテリーの電流、電圧及び温度を検出する段階と、前記検出された電流を示す電流値、前記検出された電圧を示す電圧値及び前記検出された温度を示す温度値を含むデータセットを生成する段階と、アンペアカウンティングを用いて、前記電流値に基づいて前記バッテリーの充電状態に対する第１候補値を決定する段階と、拡張カルマンフィルターを用いて、前記データセットに基づいて、カルマンゲイン及び前記充電状態に対する第２候補値を決定する段階と、前記第１候補値と前記第２候補値との差値が閾値よりも大きい場合、前記第１候補値を前記充電状態として決定する段階と、前記カルマンゲインの第１成分が所定の第１下限値以上であり、前記カルマンゲインの第２成分が所定の第２下限値以上である場合、前記拡張カルマンフィルターの第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を所定の基準割合と同一に設定する段階と、を含む。前記第１プロセスノイズは、前記アンペアカウンティングの信頼度に関わる。前記第２プロセスノイズは、前記バッテリーの等価回路モデルの信頼度に関わる。
【００２７】
前記バッテリー管理方法は、前記第１成分が前記第１下限値よりも小さく、前記第２成分が前記第２下限値以上である場合、前記第１プロセスノイズに対する前記第２プロセスノイズの割合を前記基準割合よりも減少させる段階をさらに含み得る。
【００２８】
前記バッテリー管理方法は、前記第１成分が前記第１下限値以上であり、前記第２成分が前記第２下限値よりも小さい場合、前記第１プロセスノイズに対する前記第２プロセスノイズの割合を前記基準割合よりも増加させる段階をさらに含み得る。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の実施例の少なくとも一つによれば、毎周期ごとにバッテリーの充電状態に対する複数の候補値を決定した後、複数の候補値との関係に基づいてバッテリーの充電状態をより正確に決定することができる。
【００３０】
また、本発明の実施例の少なくとも一つによれば、毎周期ごとに決定される拡張カルマンフィルターのカルマンゲインに含まれた二つの成分各々の値に基づき、拡張カルマンフィルター内におけるアンペアカウンティングと等価回路モデル各々の信頼度を調節することができる。
【００３１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【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した図である。
【００３３】
【図２】バッテリーの等価回路モデルの回路構成を例示的に示す図である。
【００３４】
【図３】バッテリーのＯＣＶ−ＳＯＣカーブを例示的に示す図である。
【００３５】
【図４】図１のバッテリー管理装置によって行われるバッテリー管理方法を例示的に示すフローチャートである。
【００３６】
【図５】図１のバッテリー管理装置によって行われるバッテリー管理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】
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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であり、図２は、バッテリーの等価回路モデルの回路構成を例示的に示す図である。図３は、バッテリーのＯＣＶ−ＳＯＣカーブを例示的に示す。
【００４３】
図１を参照すれば、バッテリーパック１０は、電気車両１などのような電力駆動装置に要求される電気エネルギーを提供するためのものであって、バッテリー２０、スイッチ３０及びバッテリー管理装置１００を含む。
【００４４】
バッテリー２０は、少なくとも一つのバッテリーセルを含む。各バッテリーセルは、例えば、リチウムイオンセルであり得る。勿論、バッテリーセルの種類がリチウムイオンセルに限定されることではなく、反復的な充放電が可能なものであれば、特に制限されない。バッテリー２０に含まれた各バッテリーセルは、他のバッテリーセルと直列または並列で電気的に接続する。
【００４５】
スイッチ３０は、バッテリー２０の充放電のための電流経路に設けられる。スイッチ３０の制御端子は、制御部１２０に電気的に接続可能に提供される。スイッチ３０は、制御部１２０によって出力されるスイッチング信号ＳＳが制御端子に印加されることに応じて、スイッチング信号ＳＳのデューティ比によってオンオフ制御される。スイッチ３０は、スイッチング信号ＳＳがハイレベルである場合にターンオンされ、スイッチング信号ＳＳがローレベルである場合にターンオフされ得る。
【００４６】
バッテリー管理装置１００は、バッテリー２０の充電状態を周期的に決定するために、バッテリー２０に電気的に接続可能に提供される。バッテリー管理装置１００は、センシング部１１０、制御部１２０、メモリ部１３０及び通信部１４０を含む。
【００４７】
センシング部１１０は、バッテリー２０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１１０は、電流センサー１１１、電圧センサー１１２及び温度センサー１１３を含む。
【００４８】
電流センサー１１１は、バッテリー２０の充放電経路に電気的に接続可能に提供される。電流センサー１１１は、バッテリー２０を通して流れる電流を検出し、検出された電流を示す信号ＳＩを制御部１２０に出力するように構成される。
【００４９】
電圧センサー１１２は、バッテリー２０の正極端子及び負極端子に電気的に接続可能に提供される。電圧センサー１１２は、バッテリー２０の正極端子と負極端子との間にかかる電圧を検出し、検出された電圧を示す信号ＳＶを制御部１２０に出力するように構成される。
【００５０】
温度センサー１１３は、バッテリー２０から所定の距離内における領域の温度を検出し、検出された温度を示す信号ＳＴを制御部１２０に出力するように構成される。
【００５１】
制御部１２０は、センシング部１１０、メモリ部１３０、通信部１４０及びスイッチ３０に動作可能に結合する。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。
【００５２】
制御部１２０は、センシング部１１０によって出力される信号ＳＩ、信号ＳＶ及び信号ＳＴを周期的に受信するように構成される。制御部１２０は、制御部１２０に含まれたＡＤＣ（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を用いて、信号ＳＩ、信号ＳＶ及び信号ＳＴの各々から電流値、電圧値及び温度値を決定した後、電流値、電圧値及び温度値を含むデータセットをメモリ部１３０に保存するように構成される。
【００５３】
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には、後述する段階を行うのに必要なプログラム及び各種データが保存され得る。メモリ部１３０は、例えば、 例えば、フラッシュメモリータイプ（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。
【００５４】
通信部１４０は、電気車両１のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）のような外部デバイス２と通信可能に結合し得る。通信部１４０は、外部デバイス２からの命令メッセージを受信し、受信された命令メッセージを制御部１２０に提供し得る。命令メッセージは、バッテリー管理装置１００の特定機能（例えば、充電状態の推定、スイッチ３０に対するオンオフ制御）の活性化を要求するメッセージであり得る。通信部１４０は、制御部１２０からの通知メッセージを外部デバイス２に伝達し得る。通知メッセージは、制御部１２０によって実行された機能の結果（例えば、推定充電状態）を外部デバイス２に知らせるためのメッセージであり得る。例えば、通信部１４０は、外部デバイス２とＬＡＮ（ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ，ローカルエリア・ネットワーク）、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ，コントローラー・エリア・ネットワーク）、デージチェーンのような有線ネットワーク及び／またはブルートゥース（登録商標）、ジグビー、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などの近距離無線ネットワークを介して通信し得る。
【００５５】
制御部１２０は、バッテリー２０のＳＯＨ（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｈｅａｌｔｈ）または最大容量を決定するように構成される。最大容量は、バッテリー２０に現在最大に保存可能な電荷量を示す用語であって、「完全充電容量」とも称し得る。即ち、最大容量は、充電状態が１（＝１００％）であるバッテリー２０を充電状態が０（＝０％）になるまで放電させる間に流れる電流の積算値と同じである。一例で、制御部１２０は、バッテリー２０の内部抵抗（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を演算した後、演算された内部抵抗と基準抵抗との差に基づいてバッテリー２０のＳＯＨまたは最大容量を決定し得る。他の例で、制御部１２０は、次の数式１を用いて、バッテリー２０が充放電される相異なる二つの時点の各々における充電状態及び二つの時点間の期間に積算された電流積算値に基づいてバッテリー２０のＳＯＨまたは最大容量を決定し得る。二つの時点のうち前の時点をｔ１、後の時点をｔ２とする。
【００５６】
【数１】
2021531456.tif 000005
【００５７】
数式１において、Ｑｒｅｆは基準容量、ＳＯＣ１は時点ｔ１で推定された充電状態、ＳＯＣ２は時点ｔ２で推定された充電状態、ΔＳＯＣはＳＯＣ１とＳＯＣ２との差、ｉｔは時点ｔ１と時点ｔ２との間の時点ｔで検出された電流を示す電流値、ΔＣは時点ｔ１から時点ｔ２までの期間に積算された電流積算値、Ｑｅｓｔは時点  ｔ２における最大容量の推定値、ＳＯＨｎｅｗは時点ｔ２におけるＳＯＨの推定値を示す。Ｑｒｅｆは、バッテリー２０のＳＯＨが１であったときの最大容量を示す予め決められた値であって、メモリ部１３０に予め保存され得る。
【００５８】
数式１に関わり、ΔＳＯＣが小さすぎる場合、Ｑｅｓｔが実際とは大きい差を示し得る。したがって、制御部１２０は、ΔＳＯＣが所定値（例えば、０．５）以上である場合に限って、数式１を用いてバッテリー２０のＳＯＨまたは最大容量を決定するように構成され得る。
【００５９】
以下、制御部１２０によって実行される、バッテリー２０のＳＯＣを推定するための動作をより詳しく説明する。
【００６０】
制御部１２０は、アンペアカウンティングを用いて、電流値に基づいて第１候補値を決定する。第１候補値は、現周期のバッテリー２０の充電状態の推定値を示す。第１候補値を決定するには、下記の数式２を用いることができる。
【００６１】
【数２】
2021531456.tif 000006
【００６２】
数式２に用いられた記号について説明すれば、次のようである。Δｔは周期当たり時間の長さを示す。ｋはΔｔの時間が経過する度に１ずつ増加する時間インデックスであって、所定のイベントが発生した時点から現在まで経過した周期の数を示す。イベントは、例えば、バッテリー２０の電圧が安定化した状態でバッテリー２０の充放電が始まるイベントであり得る。バッテリー２０の電圧が安定化した状態とは、バッテリー２０を通して電流が流れることなくバッテリー２０の電圧が一定に維持される無負荷状態であり得る。この場合、ＳＯＣｅ［０］は、イベントが発生した時点におけるバッテリー２０の開放電圧をインデックスとして用いて、バッテリー２０の開放電圧（ＯＣＶ：ｏｐｅｎ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｖｏｌｔａｇｅ）と充電状態との対応関係を規定するＯＣＶ−ＳＯＣカーブから決定され得る。ＯＣＶ−ＳＯＣカーブは、メモリ部１３０に保存されている。
【００６３】
数式２において、ｉ［ｋ＋１］は現周期で検出された電流、ＳＯＣｅ［ｋ］はアンペアカウンティングまたは拡張カルマンフィルターによって以前周期で決定された充電状態を示す。ＳＯＣ［ｋ＋１］は第１候補値である。数式２において、ｉ［ｋ＋１］はｉ［ｋ］に代替され得る。
【００６４】
制御部１２０は、拡張カルマンフィルターを用いて、第２候補値を決定する。第２候補値は、現周期のバッテリー２０の充電状態の推定値を示す。以下、拡張カルマンフィルターについて説明する。
【００６５】
拡張カルマンフィルターとは、数式２で表されるアンペアカウンティングと共に、バッテリー２０の等価回路モデル２００を追加的に活用して、バッテリー２０の充電状態を周期的に更新するためのアルゴリズムである。
【００６６】
図２を参照すれば、等価回路モデル２００は、開放電圧源２１０、オーム抵抗Ｒ１及びＲＣペア２２０を含む。
【００６７】
開放電圧源２１０は、電気化学的に長時間の間に安定化したバッテリー２０の正極と負極と間の電圧である開放電圧に倣うものである。開放電圧源２１０によって出力される開放電圧は、バッテリー２０の充電状態と非線形的な関数関係を有する。即ち、ＯＣＶ＝ｆ１（ＳＯＣ）でり、ＳＯＣ＝ｆ２（ＯＣＶ）であって、ｆ１及びｆ２は相互の逆関数である。例えば、図３を参照すれば、３．３Ｖ＝ｆ１（０．５）であり、０．７＝ｆ２（３．４７Ｖ）である。
【００６８】
開放電圧源２１０によって出力される開放電圧ＯＣＶは、事前実験によって多様な充電状態と温度ごとに予め決められていてもよい。
【００６９】
オーム抵抗Ｒ１は、バッテリー２０のＩＲドロップＶ１に関わる。ＩＲドロップとは、バッテリー２０が無負荷状態から充放電状態への転換時または充放電状態から無負荷状態への転換時に、バッテリー２０の両端にかかる電圧の瞬間的な変化を指す。例えば、無負荷状態のバッテリー２０に対する充電が開始される時点で測定されるバッテリー２０の電圧は開放電圧よりも大きい。他の例で、無負荷状態のバッテリー２０に対する放電が開始される時点で測定されるバッテリー２０の電圧は開放電圧よりも小さい。オーム抵抗Ｒ１の抵抗値も、事前実験によって多様な充電状態と温度ごとに予め決められていてもよい。
【００７０】
ＲＣペア２２０は、バッテリー２０の電気二重層（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｄｏｕｂｌｅ  ｌａｙｅｒ）などによって誘導されるオーバーポテンシャルＶ２（「分極電圧」と称することもある。）を出力するものであって、相互に並列接続した抵抗Ｒ２とキャパシタＣ２を含む。オーバーポテンシャルＶ２は「分極電圧」とも称することがある。ＲＣペア２２０の時定数（ｔｉｍｅ  ｃｏｎｓｔａｎｔ）は、抵抗Ｒ２の抵抗値とキャパシタＣ２のキャパシタンスとの積であり、事前実験によって多様な充電状態及び温度ごとに予め決められていてもよい。
【００７１】
Ｖｅｃｍは、等価回路モデル２００の出力電圧であって、開放電圧源２１０による開放電圧ＯＣＶ、オーム抵抗Ｒ１によるＩＲドロップＶ１及びＲＣペア２２０によるオーバーポテンシャルＶ２の和と同一である。
【００７２】
等価回路モデル２００において、現周期のオーバーポテンシャルは、下記の数式３のように定義できる。
【００７３】
【数３】
2021531456.tif 000007
【００７４】
数式３において、Ｒ２［ｋ＋１］は現周期の抵抗Ｒ２の抵抗値、τ［ｋ＋１］は現周期のＲＣペア２２０の時定数、Ｖ２［ｋ］は以前周期のオーバーポテンシャル、Ｖ２［ｋ＋１］は現周期のオーバーポテンシャルを示す。数式３において、 ｉ［ｋ＋１］はｉ［ｋ］に代替し得る。イベントが発生した時点におけるオーバーポテンシャルＶ２［０］は、０Ｖ（ｖｏｌｔ）であり得る。
【００７５】
下記の数式４は、拡張カルマンフィルターの時間アップデート過程に関わる第１状態方程式であって、数式２と数式３の組合せから誘導される。
【００７６】
【数４】
2021531456.tif 000008
【００７７】
数式４及び下記の数式５〜８から、上付き文字で表された記号「＾」は、時間アップデートによって予測された値であることを示す記号である。また、上付き文字で表された記号「−」は、後述する測定アップデートによって補正される前の値であることを示す記号である。
【００７８】
下記の数式５は、拡張カルマンフィルターの時間アップデート過程に関わる第２状態方程式である。
【００７９】
【数５】
2021531456.tif 000009
【００８０】
数式５において、Ｐｋは以前周期で補正された誤差共分散行列（ｅｒｒｏｒ  ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ  ｍａｔｒｉｘ）、Ｑｋは以前周期におけるプロセスノイズ共分散行列（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｎｏｉｓｅ  ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ  ｍａｔｒｉｘ）、Ｔは転置行列演算子、Ｐ−ｋ＋１は現周期の誤差共分散行列を示す。ｋ＝０であり、Ｐ０＝［  １  ０  ；  ０  １  ］であり得る。Ｗ１ｋは、以前周期で設定された第１プロセスノイズであって、アンペアカウンティングの信頼度に関わる。即ち、Ｗ１ｋは、アンペアカウンティングを用いて演算された電流積算値の不正確度を示す正数である。Ｗ２ｋは、以前周期で設定された第２プロセスノイズであって、等価回路モデル２００の信頼度に関わる。即ち、Ｗ２ｋは、等価回路モデル２００に関わるパラメーターの不正確度を示す正数である。したがって、制御部１２０は、アンペアカウンティングの不正確度が高くなるほど、第１プロセスノイズを増加させ得る。制御部１２０は、等価回路モデル２００の不正確度が高くなるほど、第２プロセスノイズを増加させ得る。
【００８１】
制御部１２０は、数式４及び数式５を用いた時間アップデート過程が完了すると、測定アップデート過程を行う。
【００８２】
以下の数式６は、拡張カルマンフィルターの測定アップデート過程に関わる第１観測方程式である。
【００８３】
【数６】
2021531456.tif 000010
【００８４】
数式６において、Ｋｋ＋１は現周期のカルマンゲインを示す。Ｋ（１，１）ｋ＋１はカルマンゲインの第１成分であり、Ｋ（２，１）ｋ＋１はカルマンゲインの第２成分である。また、Ｒは測定ノイズ共分散行列（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｎｏｉｓｅ  ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ  ｍａｔｒｉｘ）であり、予め決められた成分を有する。Ｈｋ＋１はシステム行列であって、バッテリー２０の充電状態を推定するとき、ＯＣＶ−ＳＯＣカーブによるバッテリー２０の開放電圧の変化推移を反映するためのものである。ｎは、予め決められた正の整数（例えば、１）である。
【００８５】
以下の数式７は、拡張カルマンフィルターの測定アップデート過程に関わる第２観測方程式である。
【００８６】
【数７】
2021531456.tif 000011
【００８７】
数式７において、ｚｋ＋１は、現周期で測定されたバッテリー２０の電圧であり、Ｖｅｃｍ［ｋ＋１］は現周期における等価回路モデル２００の出力電圧を示す。ｆ１（ＳＯＣ［ｋ＋１］）は、現周期の開放電圧を示す（図２についての説明参照）。Ｖ１［ｋ＋１］は、現周期でオーム抵抗Ｒ１にかかる電圧を示すものであって、ｉ［ｋ＋１］及びｉ［ｋ］のいずれか一つとＲ１［ｋ＋１］との積と同一であり得る。Ｒ１［ｋ＋１］は、現周期のオーム抵抗Ｒ１の抵抗値である。制御部１２０は、温度値に基づいてＲ１［ｋ＋１］を決定し得る。このために、メモリ部１３０には、温度値とオーム抵抗Ｒ１の抵抗値との対応関係が定義された第１ルックアップテーブルが記録されている。制御部１２０は、特定の温度値（例えば、データセットの温度値）をインデックスとして用いて、第１ルックアップテーブルから特定の温度値にマッピングされた抵抗値を獲得し得る。数式４から得たＳＯＣ［ｋ＋１］及びＶ２［ｋ＋１］は、数式７によって各々補正される。
【００８８】
数式６及び数式７を参照すれば、数式４から得たＳＯＣ［ｋ＋１］を補正することにおいて、Ｋ（１，１）ｋ＋１の値が０に近くなるほど、ｚｋ＋１とＶｅｃｍ［ｋ＋１］との差による影響が減少する。Ｋ（１，１）ｋ＋１の減少原因の一つは、アンペアカウンティング（数式２参照）の不完全性である。Ｋ（１，１）ｋ＋１の減少は、ｚｋ＋１と  Ｖｅｃｍ［ｋ＋１］との差などに基づいく拡張カルマンフィルターの学習能力の低下をもたらす。
【００８９】
また、数式６及び数式７を参照すれば、数式４から得たＶ２［ｋ＋１］を補正することにおいて、Ｋ（２，１）ｋ＋１の値が０に近くなるほど、ｚｋ＋１とＶｅｃｍ［ｋ＋１］との差による影響が減少する。Ｋ（２，１）ｋ＋１の減少原因の一つは、等価回路モデル２００の不完全性である。Ｋ（２，１）ｋ＋１の減少は、ｚｋ＋１とＶｅｃｍ［ｋ＋１］との差などに基づく拡張カルマンフィルターの学習能力の低下をもたらす。
【００９０】
制御部１２０は、拡張カルマンフィルターを用いてバッテリー２０の充電状態を推定することにおいて、Ｋ（１，１）ｋ＋１及びＫ（２，１）ｋ＋１の少なくとも一つの深刻な減少による推定の正確度が低下することを防止するために、第１プロセスノイズと第２プロセスノイズとの割合を調節し得る。
【００９１】
下記の数式８は、拡張カルマンフィルターの測定アップデート過程に関わる第３観測方程式である。
【００９２】
【数８】
2021531456.tif 000012
【００９３】
数式８において、Ｅは単位行列を示す。数式５から得たＰ−ｋ＋１は、数式８によってＰｋ＋１に補正される。
【００９４】
制御部１２０は、時間インデックスｋが１ずつ増加する度に、数式４〜８による各演算段階を少なくとも一回ずつ行うことで、バッテリー２０の充電状態を周期的に更新する。
【００９５】
以下、前述した拡張カルマンフィルターについての説明を参照し、第２候補値を決定する動作について説明する。
【００９６】
制御部１２０は、データセットに基づいて第２候補値を決定する。データセットは、電流値、電圧値及び温度値を含むということは前述した。制御部１２０は、温度値及び以前周期で決められた充電状態に基づいて、数式４のＲ２［ｋ＋１］及びτ［ｋ＋１］を決定する。このために、メモリ部１３０には、充電状態、温度値と抵抗Ｒ２の抵抗値との対応関係が定義された第２ルックアップテーブルが記録され得る。制御部１２０は、データセットの温度値及び以前周期で決められた充電状態をインデックスとして用いて、第２ルックアップテーブルから、データセットの温度値及び以前周期で決められた充電状態にマッピングされた抵抗値を数式４のＲ２［ｋ＋１］として獲得し得る。また、メモリ部１３０には、充電状態と温度値と時定数との対応関係が定義された第３ルックアップテーブルが記録され得る。制御部１２０は、データセットの温度値及び以前周期で決められた充電状態をインデックスとして用いて、第３ルックアップテーブルから、データセットの温度値及び以前周期で決められた充電状態にマッピングされた時定数を数式４のτ［ｋ＋１］として獲得し得る。
【００９７】
制御部１２０は、数式４のｉ［ｋ＋１］（またはｉ［ｋ］）をデータセットの電流値と同一に設定し、数式７のｚｋ＋１をデータセットの電圧値と同一に設定する。これによって、制御部１２０は、数式７によって補正されたＳＯＣ［ｋ＋１］を第２候補値として決定し得る。
【００９８】
現周期でバッテリー２０の充電状態に対する第１候補値及び第２候補値の決定が完了すると、制御部１２０は以下に説明する過程を経て、第１候補値及び第２候補値のいずれかをバッテリー２０の現周期の充電状態として決定するように構成される。
【００９９】
制御部１２０は、第１候補値と第２候補値との差の絶対値である差値を決定する。例えば、第１候補値が０．５１であり、第２候補値が０．５２である場合、差値は０．０１となる。他の例で、第１候補値が０．７７であり、第２候補値が０．７５である場合、差値は０．０２となる。
【０１００】
制御部１２０は、差値を所定の閾値と比較し得る。閾値は、メモリ部１３０に保存されたものであって、例えば、０．０３であり得る。
【０１０１】
制御部１２０は、差値が閾値よりも大きい場合、第１候補値をバッテリー２０の充電状態として決定し得る。
【０１０２】
制御部１２０は、差値が閾値以下である場合、第１候補値の代わりに第２候補値をバッテリー２０の充電状態として決定する。
【０１０３】
制御部１２０は、カルマンゲインＫｋ＋１の第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１が所定の第１下限値（例えば、０．０１）以上であり、カルマンゲインＫｋ＋１の第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１が所定の第２下限値（例えば、０．００１）以上である場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を所定の基準割合（例えば、０．１）と同一に設定し得る。例えば、第１プロセスノイズは、所定の第１基準値（例えば、０．１）と同一に設定され、第２プロセスノイズは、所定の第２基準値（例えば、０．０１）と同一に設定され得る。即ち、基準割合は、第２基準値を第１基準値で割った値と同一であり得る。
【０１０４】
制御部１２０は、カルマンゲインＫｋ＋１の第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１が１下限値よりも小さく、カルマンゲインＫｋ＋１の第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１が第２下限値以上である場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を基準割合よりも減少させ得る。例えば、第１プロセスノイズは第１基準値と同一に設定され、第２プロセスノイズは第２基準値よりも小さい値に設定され得る。他の例で、第１プロセスノイズは第１基準値よりも大きい値に設定され、第２プロセスノイズは第２基準値と同一に設定され得る。さらに他の例で、第１プロセスノイズは第１基準値よりも大きい値に設定され、第２プロセスノイズは第２基準値よりも小さい値に設定され得る。
【０１０５】
制御部１２０は、カルマンゲインＫｋ＋１の第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１が第１下限値よりも小さく、カルマンゲインであるＫｋ＋１の第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１が第２下限値以上である場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合と基準割合との差が第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１と第１下限値との差に比例するように、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を決定し得る。一例で、第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１と第１下限値との差が０．００２である場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を０．０９に決定し、第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１と第１下限値との差が０．００３である場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を０．０８５に決定し得る。
【０１０６】
制御部１２０は、カルマンゲインＫｋ＋１の第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１が第１下限値以上であり、カルマンゲインＫｋ＋１の第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１が第２下限値よりも小さい場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を基準割合よりも増加させ得る。一例で、第１プロセスノイズは第１基準値と同一に設定され、第２プロセスノイズは第２基準値よりも大きい値に設定され得る。他の例で、第１プロセスノイズは、第１基準値よりも小さい値に設定され、第２プロセスノイズは、第２基準値と同一に設定され得る。さらに他の例で、第１プロセスノイズは、第１基準値よりも小さい値に設定され、第２プロセスノイズは第２基準値よりも大きい値に設定され得る。
【０１０７】
制御部１２０は、カルマンゲインＫｋ＋１の第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１が第１下限値以上であり、カルマンゲインＫｋ＋１の第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１が第２下限値よりも小さい場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合と基準割合との差が第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１と第２下限値との差に比例するように、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を決定し得る。一例で、第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１と第２下限値との差が０．００２である場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を０．１１５に決定し、第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１と第２下限値との差が０．００３である場合、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を０．１２１に決定し得る。
【０１０８】
制御部１２０は、カルマンゲインＫｋ＋１の第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１が第１下限値よりも小さい場合、下記の数式９を用いて第１プロセスノイズを決定し得る。制御部１２０は、カルマンゲインＫｋ＋１の第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１が第２下限値よりも小さい場合、下記の数式１０を用いて第２プロセスノイズを決定し得る。
【０１０９】
【数９】
2021531456.tif 000013
【０１１０】
【数１０】
2021531456.tif 000014
【０１１１】
数式９及び数式１０において、Ｄ１は第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１と第１下限値との差の絶対値、Ｄ２は第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１と第２下限値との差の絶対値、ＭＷ１は第１基準値、ＭＷ２は第２基準値、Ｍ１は第１加重値、Ｍ２は第２加重値、Ｍ３は第３加重値、Ｍ４は第４加重値、Ｗ１ｋは第１プロセスノイズ、Ｗ２ｋは第２プロセスノイズを示す。Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４は、相互に同一であるか、または相違に予め決められた正数であり得る。
【０１１２】
制御部１２０は、カルマンゲインＫｋ＋１の第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１が第１下限値よりも小さく、カルマンゲインＫｋ＋１の第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１が第２下限値よりも小さい場合、第１プロセスノイズ及び第２プロセスノイズの各々を数式９によるＷ１ｋと数式１０によるＷ２ｋと同一に設定し得る。
【０１１３】
前述したように設定された第１プロセスノイズ及び第２プロセスノイズは、次の周期の充電状態を推定する過程で数式５のＷ１ｋ及びＷ２ｋに各々割り当てられ得る。
【０１１４】
制御部１２０は、スイッチ３０を制御するために、スイッチング信号ＳＳを選択的に出力し得る。制御部１２０は、第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１が第１下限値よりも小さいか、または第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１が第２下限値よりも小さい場合、スイッチング信号ＳＳのデューティ比を所定の基準デューティ比（例えば、０．２）以下に制限し得る。スイッチング信号ＳＳのデューティ比が基準デューティ比以下に制限される場合、バッテリー２０を通して流れ得る電流の最大値が減少することによって、バッテリー２０の電圧と温度の急激な変化が抑制できる。
【０１１５】
図４及び図５は、図１のバッテリー管理装置によって行われるバッテリー管理方法を例示的に示すフローチャートである。図４及び図５の方法は、イベントが発生した時点から周期的に実行され得る。図４及び図５の方法は、バッテリー２０の充放電が中断される場合に終了され得る。
【０１１６】
図１〜図５を参照すれば、段階Ｓ４００で、制御部１２０は、バッテリー２０の最大容量（またはＳＯＨ）を決定する（数式１参照）。
【０１１７】
段階Ｓ４０５で、制御部１２０は、センシング部１１０を用いて、バッテリー２０の電流、電圧及び温度を検出する。センシング部１１０は、検出された電流を示す信号ＳＩ、検出された電圧を示す信号ＳＶ及び検出された温度を示す信号ＳＴを制御部１２０に出力する。
【０１１８】
段階Ｓ４１０で、制御部１２０は、信号ＳＩ、信号ＳＶ及び信号ＳＴを受信し、バッテリー２０の電流を示す電流値、バッテリー２０の電圧を示す電圧値及びバッテリー２０の温度を示す温度値を含むデータセットを生成する。
【０１１９】
段階Ｓ４２０で、制御部１２０は、アンペアカウンティングを用いて、電流値に基づいてバッテリー２０の充電状態に対する第１候補値を決定する（数式２参照）。
【０１２０】
段階Ｓ４３０で、制御部１２０は、拡張カルマンフィルターを用いて、データセットに基づいてカルマンゲインＫｋ＋１及びバッテリー２０の充電状態に対する第２候補値を決定する（数式３〜８参照）。
【０１２１】
図４に示したこととは異なり、段階Ｓ４２０及び段階Ｓ４３０は同時に行われるか、または段階Ｓ４３０が段階Ｓ４２０よりも先に行われ得る。
【０１２２】
段階Ｓ４４０で、制御部１２０は、第１候補値と第２候補値との差値を決定する。
【０１２３】
段階Ｓ５００で、制御部１２０は、差値が閾値（臨界値）よりも大きいか否かを判定する。段階Ｓ５００の値が「はい」である場合、段階Ｓ５１０へ進む。段階  Ｓ５００の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ５２０へ進む。
【０１２４】
段階Ｓ５１０で、制御部１２０は、第１候補値をバッテリー２０の充電状態として決定する。
【０１２５】
段階Ｓ５２０で、制御部１２０は、第２候補値をバッテリー２０の充電状態として決定する。
【０１２６】
段階Ｓ５３０で、制御部１２０は、カルマンゲインＫｋ＋１の第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１が第１下限値よりも小さいか、またはカルマンゲインＫｋ＋１の第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１が第２下限値よりも小さいか否かを判定する。段階Ｓ５３０の値が「いいえ」ということは、第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１が第１下限値以上であり、第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１が第２下限値以上であることを意味する。段階Ｓ５３０の値が「いいえ」である場合、段階Ｓ５４０へ進む。段階Ｓ５３０の値が「はい」である場合、段階Ｓ５５０及び段階Ｓ５６０の少なくとも一つの段階へ進む。
【０１２７】
段階Ｓ５４０で、制御部１２０は、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を基準割合と同一に設定する。例えば、第１プロセスノイズは、第１基準値と同一に設定され、第２プロセスノイズを第２基準値と同一に設定され得る。基準割合は、第２基準値を第１基準値で割った値である。
【０１２８】
段階Ｓ５５０で、制御部１２０は、第１プロセスノイズに対する第２プロセスノイズの割合を基準割合よりも減少または増加させる（数式９及び数式１０参照）。
【０１２９】
段階Ｓ５６０で、制御部１２０は、スイッチ３０に出力されるスイッチング信号ＳＳのデューティ比を基準デューティ比以下に制限する。制限されたデューティ比と基準デューティ比との差は、第１成分Ｋ（１，１）ｋ＋１と第１下限値との差の絶対値及び第２成分Ｋ（２，１）ｋ＋１と第２下限値との差の絶対値のいずれか一つ（例えば、大きい値）に比例し得る。図５に示したこととは異なり、段階Ｓ５５０及び段階Ｓ５６０は同時に行われるか、または段階Ｓ５６０が段階Ｓ５５０よりも先に行われるか、または段階Ｓ５５０及び段階Ｓ５６０のいずれか一つのみが行われ得る。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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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【国際調査報告】
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