(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーを充電する間に過充電を防止するために前記バッテリーの充電制限電流を決定するために用いられる前記バッテリーの内部抵抗を最適化するためのバッテリー管理システムであって、
前記バッテリーの充電電流を測定するように構成された電流測定部と、
複数の電圧−電流特性プロファイルを保存するように構成されたメモリと、
前記電流測定部及び前記メモリに動作可能に結合され、前記バッテリーの充電状態及び温度に基づいて前記複数の電圧−電流特性プロファイルから基準プロファイルを決定するように構成される制御部であって、前記基準プロファイルが、充電電流が０Ａであるときの前記バッテリーの開放電圧を示す出発点、予め決められた充電上限電流と同じ定電流によるパルス充電時に測定される前記バッテリーの電圧を示す終了点、及び前記出発点と前記終了点との間に位置する複数の中間点を含む、制御部とを含み、
前記複数の中間点のそれぞれは、０Ａより大きく前記充電上限電流よりも小さい定電流によるパルス充電時に測定される前記バッテリーの電圧を示し、
前記制御部は、
前記出発点の電圧と前記終了点の電圧との差を前記終了点の電流で除して前記バッテリーの内部抵抗を決定し、
前記複数の中間点のうちいずれか一つを基準点として設定し、
前記基準点の電圧と前記終了点の電圧との差を、前記基準点の電流と前記終了点の電流との差で除して、前記内部抵抗よりも小さい基準抵抗を決定し、
下記の数式２を用いて、前記内部抵抗よりも大きい最適抵抗を決定する、バッテリー管理システム。
【数２】
0006929969.tif 000022
（ここで、Ｒｉｎｔは前記内部抵抗、Ｉｃｈｒは前記充電電流、Ｒｏｐｔは前記最適抵抗、Ｉｅｎｄは前記終了点の電流、Ｒｒｅｆは前記基準抵抗である。）
【請求項２】
前記出発点の電圧は、前記バッテリーの充電状態及び温度に対応する前記バッテリーの開放電圧を示す、請求項１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の中間点のうち前記終了点に最も近い中間点を前記基準点として決定するように構成される、請求項１または２に記載のバッテリー管理システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の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５】
バッテリーを充電する間に過充電を防止するために前記バッテリーの充電制限電流を決定するために用いられる前記バッテリーの内部抵抗を最適化するための方法であって、
前記バッテリーの充電状態及び温度に基づいて複数の電圧−電流特性プロファイルから基準プロファイルを決定する段階であって、前記基準プロファイルが、充電電流が０Ａであるときの前記バッテリーの開放電圧を示す出発点、予め決められた充電上限電流と同じ定電流によるパルス充電時に測定される前記バッテリーの電圧を示す終了点、及び前記出発点と前記終了点との間に位置する複数の中間点を含み、前記複数の中間点のそれぞれは、０Ａより大きく前記充電上限電流よりも小さい定電流によるパルス充電時に測定される前記バッテリーの電圧を示す、段階と、
前記出発点の電圧と前記終了点の電圧との差を前記終了点の電流で除して前記バッテリーの内部抵抗を決定する段階と、
前記複数の中間点のうちいずれか一つを基準点として設定する段階と、
前記基準点の電圧と前記終了点の電圧との差を、前記基準点の電流と前記終了点の電流との差で除して、前記内部抵抗よりも小さい基準抵抗を決定する段階と、
下記の数式２を用いて、前記内部抵抗よりも大きい最適抵抗を決定する段階とを含む、方法。
【数２】
0006929969.tif 000023
（ここで、Ｒｉｎｔは前記内部抵抗、Ｉｃｈｒは前記充電電流、Ｒｏｐｔは前記最適抵抗、Ｉｅｎｄは前記終了点の電流、Ｒｒｅｆは前記基準抵抗である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーの充電時にバッテリーの内部抵抗を最適化するためのバッテリー管理システム及び方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１８年１月３日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００００８７８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】
近年、ノートパソコン、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て、繰り返して充放電可能な高性能バッテリーに対する研究が活発に行われている。
【０００４】
現在、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の電池が商用化しているが、中でもリチウムバッテリーはニッケル系列のバッテリーに比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であり、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】
バッテリーが過充電されると寿命が短縮するため、バッテリーを充電する間は、バッテリーの状態に応じてバッテリーの出力電力を適応的に調節する必要がある。バッテリーの出力電力を調節するためには、バッテリーの内部抵抗を決定する過程が先行しなければならない。そのため、特許文献１のような従来技術では、事前実験を通じて特定充電状態と特定温度におけるバッテリーの電圧−電流特性を示す電圧データ及び電流データを記録し、最小自乗法のようなデータフィッティングアルゴリズムを用いて前記電圧−電流特性を直線化することで、特定充電状態と特定温度に対応する内部抵抗を算出する。
【０００６】
しかし、バッテリーの充電状態及び温度が一定した状況であっても、充電電流の大きさによってバッテリーの内部抵抗は変わり得る。したがって、特許文献１などに開示された技術ではバッテリーの過充電を効果的に防止し難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−２００６−００５２２７３号公報
【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、特定充電状態及び特定温度に対応する電圧−電流特性プロファイルによって定義されるバッテリーの内部抵抗をバッテリーの充電電流に基づいて最適化するバッテリー管理システム及び方法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、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態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】
上記の目的を達成するための本発明の多様な実施形態は次のようである。
【００１１】
本発明の一実施形態によるバッテリーの内部抵抗を最適化するためのバッテリー管理システムは、前記バッテリーの充電電流を測定するように構成された電流測定部と、複数の電圧−電流特性プロファイルを保存するように構成されたメモリと、前記電流測定部及び前記メモリに動作可能に結合され、前記バッテリーの充電状態及び温度に基づいて前記複数の電圧−電流特性プロファイルから基準プロファイルを決定するように構成される制御部であって、前記基準プロファイルが出発点、終了点及び前記出発点と前記終了点との間に位置する複数の中間点を含む、制御部とを含む。前記制御部は、前記出発点及び前記終了点に基づいて前記バッテリーの内部抵抗を決定する。前記制御部は、前記複数の中間点のうちいずれか一つを基準点として設定する。前記制御部は、前記基準点及び前記終了点に基づいて前記内部抵抗よりも小さい基準抵抗を決定する。前記制御部は、前記充電電流、前記内部抵抗、前記基準抵抗及び所定の充電上限電流に基づいて前記内部抵抗よりも大きい最適抵抗を決定する。
【００１２】
前記制御部は、前記出発点の電圧と前記終了点の電圧との差を前記終了点の電流で除して前記内部抵抗を決定することができる。前記出発点の電圧は、前記バッテリーの充電状態及び温度に対応する前記バッテリーの開放電圧を示すものであり得る。
【００１３】
前記終了点の電流は、前記充電上限電流と同一であり得る。
【００１４】
前記制御部は、前記基準点の電圧、前記基準点の電流、前記終了点の電圧及び前記終了点の電流に基づいて前記基準抵抗を決定することができる。
【００１５】
前記制御部は、下記の数式１を用いて、前記基準抵抗を決定することができる。
【数１】
0006929969.tif 000002
数式１において、Ｉｒｅｆは前記基準点の電流、Ｖｒｅｆは前記基準点の電圧、Ｉｅｎｄは前記終了点の電流、Ｖｅｎｄは前記終了点の電圧、Ｒｒｅｆは前記基準抵抗である。
【００１６】
前記制御部は、下記の数式２を用いて、前記最適抵抗を決定することができる。
【数２】
0006929969.tif 000003
数式２において、Ｒｉｎｔは前記内部抵抗、Ｉｃｈｒは前記充電電流、Ｒｏｐｔは前記最適抵抗である。
【００１７】
前記制御部は、前記複数の中間点のうち前記終了点に最も近い中間点を前記基準点として決定することができる。
【００１８】
本発明の他の実施形態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。
【００１９】
本発明のさらに他の実施形態によるバッテリーの内部抵抗を最適化するための方法は、前記バッテリーの充電状態及び温度に基づいて複数の電圧−電流特性プロファイルから基準プロファイルを決定する段階であって、前記基準プロファイルが出発点、終了点及び前記出発点と前記終了点との間に位置する複数の中間点を含む、段階と、前記出発点及び前記終了点に基づいて前記バッテリーの内部抵抗を決定する段階と、前記複数の中間点のうちいずれか一つを基準点として設定する段階と、前記基準点及び前記終了点に基づいて前記内部抵抗よりも小さい基準抵抗を決定する段階と、前記バッテリーの充電電流、前記内部抵抗、前記基準抵抗及び所定の充電上限電流に基づいて前記内部抵抗よりも大きい最適抵抗を決定する段階とを含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、特定充電状態及び特定温度に対応する電圧−電流特性プロファイルによって定義されるバッテリーの内部抵抗をバッテリーの充電電流に基づいて最適化することができる。
【００２１】
本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、最適化された内部抵抗をバッテリーの出力電力の調節に用いることで、従来の技術よりバッテリーの過充電を効果的に防止することができる。
【００２２】
本発明の効果は、上述した効果に制限されることなく、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されるであろう。
【００２３】
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形態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】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリーパックの機能的構成を示した図である。
【００２５】
【図２】本発明の他の実施形態によるバッテリーの内部抵抗を最適化する方法を示したフロー図である。
【００２６】
【図３】図２に示された方法の説明に参照される例示的な電圧−電流特性プロファイルを示したグラフである。
【００２７】
【図４】図２及び図３を参照して上述した前記内部抵抗に基づいて決定される充電制限電流と、前記最適抵抗に基づいて決定される充電制限電流との差を説明するために参照されるグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
また、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
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ある一つをその他の要素と区別するために使われたものであり、これら用語によって構成要素が限定されることはない。
【００３２】
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載された「制御ユニット」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意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せで具現され得る。
【００３３】
さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結」されるとするとき、これは「直接的な連結」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結」も含む。
【００３４】
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック１の機能的構成を示した図である。
【００３５】
図１を参照すれば、バッテリーパック１は、バッテリー１０、開閉器２０及びバッテリー管理システム１００を含む。前記開閉器２０は、前記バッテリー管理システム１００からのスイッチング信号（例えば、パルス幅変調信号）に答えて、前記バッテリー１０の充電電流及び／または放電電流の大きさを調節するように構成される。以下、放電電流は正の値で測定され、充電電流は負の値で測定されると仮定する。
【００３６】
前記バッテリー管理システム１００は、前記バッテリー１０に電気的に結合されて前記バッテリー１０の状態をモニタリング及び制御するように構成される。前記バッテリー管理システム１００は、センシング部１１０、メモリ１２０、制御部１３０及び通信インタフェース１４０を含む。
【００３７】
センシング部１１０は、電流測定部１１１を含む。電流測定部１１１は、所定の周期毎に前記バッテリー１０を通じて流れる電流を測定し、測定された電流を示す電流信号を制御部１３０に伝送する。前記バッテリー１０の放電時の電流を「放電電流」と称し、前記バッテリー１０の充電時の電流を「充電電流」と称する。制御部１３０は、電流測定部１１１から伝送されたアナログ形態の電流信号をデジタル形態の電流データに変換することができる。
【００３８】
センシング部１１０は、電圧測定部１１２をさらに含むことができる。電圧測定部１１２は、所定の周期毎に前記バッテリー１０の端子電圧を測定し、測定された端子電圧を示す電圧信号を制御部１３０に伝送する。制御部１３０は、電圧測定部１１２から伝送されたアナログ形態の電圧信号をデジタル形態の電圧データに変換することができる。
【００３９】
センシング部１１０は、温度測定部１１３をさらに含むことができる。温度測定部１１３は、所定の周期毎に前記バッテリー１０の温度を測定し、測定された温度を示す温度信号を制御部１３０に伝送する。制御部１３０は、温度測定部１１３から伝送されたアナログ形態の温度信号をデジタル形態の温度データに変換することができる。電流測定部１１１、電圧測定部１１２及び温度測定部１１３は、互いに時間同期化されて動作し得る。
【００４０】
メモリ１２０は、複数の電圧−電流特性プロファイルを保存するように構成される。それぞれの電圧−電流特性プロファイルは、出発点、終了点及び複数の中間点を含む。出発点は、充電電流が０Ａであるときに測定される開放電圧（ＯＣＶ：ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｖｏｌｔａｇｅ）を示す。終了点は、予め決められた充電上限電流と同じ定電流によるパルス充電時に測定された電圧を示す。それぞれの中間点は、０Ａより大きく前記充電上限電流より小さい定電流で前記バッテリー１０をパルス充電させたときに測定された前記バッテリー１０の電圧を示す。
【００４１】
それぞれの電圧−電流特性プロファイルは、特定充電状態及び特定温度に関連付けられたものであり得る。例えば、複数の電圧−電流特性プロファイルのうちいずれか一つは、充電状態８０％及び温度−２０℃に関連し、他の一つは充電状態８０％及び温度２５℃に関連し得る。もちろん、他の充電状態及び温度に関連した多様な電圧−電流特性プロファイルがメモリ１２０に保存され得ることは当業者に自明である。
【００４２】
メモリ１２０は、前記バッテリー管理システム１００の全般的な動作に求められるデータ、命令語及びソフトウェアをさらに保存することができる。メモリ１２０は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｋ）、ＳＤＤ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）、マルチメディアマイクロカード、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（ｓｔａｔｉｃ ＲＡＭ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＰＲＯＭ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）のうち少なくとも一つの形態の保存媒体を含み得る。
【００４３】
制御部１３０は、センシング部１１０、メモリ１２０及び通信インタフェース１４０に動作可能に結合される。制御部１３０は、センシング部１１０から伝送された電流信号、電圧信号及び／または温度信号に基づいて前記バッテリー１０の充電状態（ＳＯＣ：ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）を推定することができる。制御部１３０は、アンペアカウンティングを用いて、電流信号に基づいて前記バッテリー１０の充電状態を所定の周期毎に更新することができる。または、制御部１３０は、アンペアカウンティングの外に、拡張カルマンフィルタのような当業界で周知された公知の方法を用いて、前記バッテリー１０の充電状態を所定の周期毎に更新することもできる。
【００４４】
制御部１３０は、センシング部１１０から伝送された温度信号に基づいて前記バッテリー１０の温度を決定した後、推定された充電状態及び決定された温度に基づいて複数の電圧−電流特性プロファイルから基準プロファイルを決定することができる。基準プロファイルは、複数の電圧−電流特性プロファイルのうち推定された充電状態及び決定された温度に対応するいずれか一つの電圧−電流特性プロファイルであり得る。
【００４５】
制御部１３０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、その他の機能を実行するための電気的ユニットのうち少なくとも一つを用いて具現され得る。
【００４６】
通信インタフェース１４０は、電気自動車のＥＣＵのような外部装置２と通信可能に結合される。通信インタフェース１４０は、外部装置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１３０に提供することができる。前記命令メッセージは、前記装置の特定機能の活性化を求めるメッセージであり得る。通信インタフェース１４０は、制御部１３０からの通知メッセージを外部装置２に伝達することができる。前記通知メッセージは、制御部１３０によって実行された機能の結果を外部装置２に知らせるためのメッセージであり得る。
【００４７】
図２は本発明の他の実施形態によるバッテリー１０の内部抵抗を最適化する方法を示したフロー図であり、図３は図２に示された方法の説明に参照される例示的な電圧−電流特性プロファイルを示したグラフである。
【００４８】
図２を参照すれば、段階Ｓ２００において、制御部１３０は、センシング部１１０を用いて前記バッテリー１０の充電電流Ｉｃｈｒ及び温度を測定する。
【００４９】
段階Ｓ２１０において、制御部１３０は、前記バッテリー１０の充電状態（例えば、ＳＯＣ８０％）及び測定された温度（例えば、２５℃）に基づいて、メモリ１２０に保存された複数の電圧−電流特性プロファイルから基準プロファイルを決定する。換言すれば、段階Ｓ２１０で決定される前記基準プロファイルは、前記複数の電圧−電流特性プロファイルのうち前記バッテリー１０の充電状態（例えば、ＳＯＣ８０％）及び温度（例えば、２５℃）に対応するいずれか一つの電圧−電流特性プロファイルである。前記基準プロファイルを決定するため、制御部１３０は段階Ｓ２１０の実行に先立って、センシング部１１０からの電流信号、電圧信号及び／または温度信号に基づいて前記バッテリー１０の充電状態及び温度をそれぞれ最新の値に更新することができる。
【００５０】
図３に示された電圧−電流特性プロファイル３００は、段階Ｓ２１０によって決定された基準プロファイルを例示的に示したものであり、メモリ１２０に保存された複数の電圧−電流特性プロファイル３００のうちＳＯＣ８０％及び温度２５℃に関連するものであり得る。
【００５１】
電圧−電流特性プロファイル３００は、合計５つの点、すなわち、出発点Ｐｓｔａｒｔ、複数の中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿１、Ｐｉｎｔｅｒ＿２、Ｐｉｎｔｅｒ＿３及び終了点Ｐｅｎｄを含むと仮定する。３つの中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿１、Ｐｉｎｔｅｒ＿２、Ｐｉｎｔｅｒ＿３は、上述したように、出発点Ｐｓｔａｒｔと終了点Ｐｅｎｄとの間に位置する。
【００５２】
電圧−電流特性プロファイル３００は、前記バッテリー１０と同じ電気化学的特性を有するように製作された他のバッテリーの充電状態及び温度がそれぞれが特定値に一定に維持される条件で、前記他のバッテリーを相異なる大きさの定電流Ｉｓｔａｒｔ、Ｉｉｎｔｅｒ＿１、Ｉｉｎｔｅｒ＿２、Ｉｉｎｔｅｒ＿３、Ｉｅｎｄで所定時間（例えば、１０秒）繰り返してパルス充電させた時点で測定された前記他のバッテリーの端子電圧Ｖｓｔａｒｔ、Ｖｉｎｔｅｒ＿１、Ｖｉｎｔｅｒ＿２、Ｖｉｎｔｅｒ＿３、Ｖｅｎｄによって定義することができる。例えば、Ｖｉｎｔｅｒ＿１は前記他のバッテリーの充電状態及び温度が８０％及び温度２５℃の条件で前記他のバッテリーをＩｉｎｔｅｒ＿１で１０秒間充電させたときに測定された電圧であり、Ｖｉｎｔｅｒ＿２は前記他のバッテリーの充電状態及び温度が８０％及び温度２５℃の条件で前記他のバッテリーをＩｉｎｔｅｒ＿２で１０秒間充電させたときに測定された電圧であり、Ｖｉｎｔｅｒ＿３は前記他のバッテリーの充電状態及び温度が８０％及び温度２５℃の条件で前記他のバッテリーをＩｉｎｔｅｒ＿３で１０秒間充電させたときに測定された電圧であり、Ｖｅｎｄは前記他のバッテリーの充電状態及び温度が８０％及び温度２５℃の条件で前記他のバッテリーをＩｅｎｄで１０秒間充電させたときに測定された電圧である。
【００５３】
勿論、電圧−電流特性プロファイル３００は、図３の図示と異なって、１つ又は２つの中間点のみを含むか、それとも、４つ以上の中間点を含んでも良い。
【００５４】
電圧−電流特性プロファイル３００を定義するそれぞれの点は、単一電圧と単一電流との対で表される。具体的に、出発点Ｐｓｔａｒｔ＝（Ｖｓｔａｒｔ、Ｉｓｔａｒｔ）、終了点Ｐｅｎｄ＝（Ｖｅｎｄ、Ｉｅｎｄ）、中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿１＝（Ｖｉｎｔｅｒ＿１、Ｉｉｎｔｅｒ＿１）、中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿２＝（Ｖｉｎｔｅｒ＿２、Ｉｉｎｔｅｒ＿２）、中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿３＝（Ｖｉｎｔｅｒ＿３、Ｉｉｎｔｅｒ＿３）で表され得る。Ｖｓｔａｒｔは充電電流がＩｓｔａｒｔのときに検出された電圧、Ｖｉｎｔｅｒ＿１は充電電流がＩｉｎｔｅｒ＿１のときに検出された端子電圧、Ｖｉｎｔｅｒ＿２は充電電流がＩｉｎｔｅｒ＿２のときに検出された端子電圧、Ｖｉｎｔｅｒ＿３は充電電流がＩｉｎｔｅｒ＿３のときに検出された端子電圧、Ｖｅｎｄは充電電流がＩｅｎｄのときに検出された端子電圧である。
【００５５】
Ｖｏｃｖ＝Ｖｓｔａｒｔ＜Ｖｉｎｔｅｒ＿１＜Ｖｉｎｔｅｒ＿２＜Ｖｉｎｔｅｒ＿３＜Ｖｅｎｄであり、Ｉｓｔａｒｔ＜Ｉｉｎｔｅｒ＿１＜Ｉｉｎｔｅｒ＿２＜Ｉｉｎｔｅｒ＿３＜Ｉｅｎｄ＝Ｉｍａｘである。Ｖｏｃｖは、ＳＯＣ８０％及び温度２５℃におけるバッテリー１０の開放電圧を示す。Ｉｍａｘは、前記充電上限電流を示し、過電流によるバッテリー１０の損傷を防止するために与えられた値であり得る。Ｖｅｎｄは、予め決められた充電上限電圧Ｖｍａｘと同一であり得る。制御部１３０は、充電上限電流Ｉｍａｘを超過する電流がバッテリー１０を通じて流れないように、バッテリー１０の充電電流を制御することができる。
【００５６】
段階Ｓ２２０において、制御部１３０は、前記出発点Ｐｓｔａｒｔ及び前記終了点Ｐｅｎｄに基づいて、バッテリー１０の内部抵抗Ｒｉｎｔを決定する。具体的に、前記出発点Ｐｓｔａｒｔと前記終了点Ｐｅｎｄとを通る直線は下記の数式３のように表すことができる。
【数３】
0006929969.tif 000004
【００５７】
前記内部抵抗Ｒｉｎｔは、数式３のＶとＩに前記出発点Ｐｓｔａｒｔと前記終了点Ｐｅｎｄのそれぞれの電圧と電流を代入した連立方程式の解であって、制御部１３０は下記の数式４を用いて前記内部抵抗Ｒｉｎｔを決定することができる。
【数４】
0006929969.tif 000005
代案的に、前記内部抵抗Ｒｉｎｔは前記電圧−電流特性プロファイル３００のためにメモリ１２０に予め保存された値であり得、この場合、制御部１３０は、段階Ｓ２２０を実行する代わりに、前記内部抵抗Ｒｉｎｔをメモリ１２０から読み出すことができる。
【００５８】
段階Ｓ２３０において、制御部１３０は、基準プロファイル３００から基準点Ｐｒｅｆを決定する。前記基準点Ｐｒｅｆは、前記電圧−電流特性プロファイル３００に含まれた複数の中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿１、Ｐｉｎｔｅｒ＿２、Ｐｉｎｔｅｒ＿３のうちいずれか一つである。ｋ＝１、２、３であるとき、制御部１３０は、下記の数式５を用いて中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿ｋと終了点Ｐｅｎｄとを通る直線の傾きＧｋを算出することができる。
【数５】
0006929969.tif 000006
【００５９】
制御部１３０は、算出された直線の傾きが最も小さくなる一つの中間点を前記基準点として設定することができる。例えば、図３の電圧−電流特性プロファイル３００のように、Ｇ１＞Ｇ２＞Ｇ３の場合、制御部１３０はＰｉｎｔｅｒ＿３を前記基準点Ｐｒｅｆとして設定することができる。
【００６０】
代案的に、制御部１３０は、複数の中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿１、Ｐｉｎｔｅｒ＿２、Ｐｉｎｔｅｒ＿３のうち終了点Ｐｅｎｄと最も近い中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿３を前記基準点Ｐｒｅｆとして設定しても良い。
【００６１】
段階Ｓ２４０において、制御部１３０は、基準点Ｐｒｅｆ及び終了点Ｐｅｎｄに基づいて、前記内部抵抗Ｒｉｎｔよりも小さい基準抵抗Ｒｒｅｆを決定する。
【００６２】
具体的に、前記基準点Ｐｒｅｆと前記終了点Ｐｅｎｄとを通る直線は下記の数式６のように表すことができる。
【数６】
0006929969.tif 000007
【００６３】
数式６において、Ｖｎｅｗは、図３に示されたように、傾きがＲｒｅｆと同一であって、前記基準点Ｐｒｅｆを通る直線がＶ軸に交わる点の電圧である。
【００６４】
前記Ｖｎｅｗ及び前記基準抵抗Ｒｒｅｆは、数式６のＶとＩに前記基準点Ｐｒｅｆと前記終了点Ｐｅｎｄのそれぞれの電圧と電流を代入した連立方程式の２つの解であって、制御部１３０は下記の数式７を用いて前記基準抵抗Ｒｒｅｆを決定することができる。
【数７】
0006929969.tif 000008
【００６５】
上述した例のように、前記基準点Ｐｒｅｆが前記中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿３である場合、数式７においてＶｒｅｆ＝Ｖｉｎｔｅｒ＿３であって、Ｉｒｅｆ＝Ｉｉｎｔｅｒ＿３である。
【００６６】
代案的に、前記基準抵抗Ｒｒｅｆは、前記電圧−電流特性プロファイル３００のためにメモリ１２０に予め保存された値であり得、この場合、制御部１３０は、段階Ｓ２３０及びＳ２４０を実行する代わりに、前記基準抵抗Ｒｒｅｆをメモリ１２０から読み出すことができる。
【００６７】
図３を参照すれば、中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿１、Ｐｉｎｔｅｒ＿２、Ｐｉｎｔｅｒ＿３は前記出発点Ｐｓｔａｒｔと前記終了点Ｐｅｎｄとを通る直線の上側に位置しているため、基準抵抗Ｒｒｅｆが内部抵抗Ｒｉｎｔよりも小さいことを当業者であれば容易に理解することができる。
【００６８】
段階Ｓ２５０において、制御部１３０は、測定された前記充電電流Ｉｃｈｒ、前記内部抵抗Ｒｉｎｔ、前記基準抵抗Ｒｒｅｆ及び前記充電上限電流Ｉｍａｘに基づいて、最適抵抗Ｒｏｐｔを決定する。このとき、前記最適抵抗Ｒｏｐｔは前記内部抵抗Ｒｉｎｔよりも大きい。もし、段階Ｓ２５０によって決定された前記最適抵抗Ｒｏｐｔが前記内部抵抗Ｒｉｎｔと同じであるか又は小さい場合、制御部１３０は段階Ｓ２００〜Ｓ２５０のうち少なくとも一つの実行中に誤謬が発生したと判断して、段階Ｓ２１０に戻ることもできる。
【００６９】
数式３のＶとＩに前記終了点Ｐｅｎｄの電圧Ｖｅｎｄと電流Ｉｅｎｄをそれぞれ代入すれば、下記の数式８のように表すことができる。
【数８】
0006929969.tif 000009
【００７０】
数式６のＶとＩに前記終了点Ｐｅｎｄの電圧Ｖｅｎｄと電流Ｉｅｎｄをそれぞれ代入すれば、下記の数式９のように表すことができる。
【数９】
0006929969.tif 000010
【００７１】
数式９をＶｎｅｗに対して整理すれば、下記の数式１０のように表すことができる。
【数１０】
0006929969.tif 000011
【００７２】
数式１０のＶｅｎｄに数式８の右辺であるＶｏｃｖ＋ＩｅｎｄＲｉｎｔを代入すれば、下記の数式１１のように表すことができる。
【数１１】
0006929969.tif 000012
【００７３】
図３において、Ｐｃｈｒは前記基準点Ｐｒｅｆと前記終了点Ｐｅｎｄとを通る直線上に位置する充電点である。前記充電点Ｐｃｈｒの電流は前記充電電流Ｉｃｈｒである。したがって、前記充電点Ｐｃｈｒの電圧Ｖｃｈｒは、数式６から下記の数式１２のように表すことができる。
【数１２】
0006929969.tif 000013
【００７４】
数式１２のＶｎｅｗに数式１１の右辺であるＶｏｃｖ＋（Ｒｉｎｔ−Ｒｒｅｆ）Ｉｅｎｄを代入すれば、下記の数式１３のように表すことができる。
【数１３】
0006929969.tif 000014
【００７５】
前記出発点Ｐｓｔａｒｔと前記充電点Ｐｃｈｒとを通る直線は下記の数式１４のように表すことができる。
【数１４】
0006929969.tif 000015
【００７６】
前記最適抵抗Ｒｏｐｔは、前記出発点Ｐｓｔａｒｔと前記充電点Ｐｃｈｒとを通る直線の傾きを示す。数式１４のＶとＩに前記充電点Ｐｃｈｒの電圧Ｖｃｈｒと電流Ｉｃｈｒを代入すれば、数式１５のように表すことができる。
【数１５】
0006929969.tif 000016
【００７７】
数式１５のＶｃｈｒに数式１３の右辺であるＶｏｃｖ＋（Ｒｉｎｔ−Ｒｒｅｆ）Ｉｅｎｄ＋ＲｒｅｆＩｃｈｒを代入すれば、下記の数式１６のように表すことができる。
【数１６】
0006929969.tif 000017
【００７８】
制御部１３０は、数式１６を用いて前記最適抵抗Ｒｏｐｔを決定することができる。すなわち、制御部１３０は、段階Ｓ２１０〜段階Ｓ２４０を通じて得られたＲｉｎｔ、Ｒｒｅｆ、Ｉｃｈｒ及びＩｅｎｄを数式１６に代入することで、前記最適抵抗Ｒｏｐｔを決定することができる。
【００７９】
上述したように、ＲｉｎｔはＲｒｅｆよりも大きいため、ＲｏｐｔがＲｉｎｔよりも大きい。したがって、Ｒｏｐｔを用いて前記バッテリー１０の充電時に出力電力を制御する場合、Ｒｉｎｔを用いて前記バッテリー１０の充電時に出力電力を制御する方式に比べて、前記バッテリー１０の過充電を効果的に防止することができる。
【００８０】
図４は、図２及び図３を参照して上述した前記内部抵抗に基づいて決定される充電制限電流と、前記最適抵抗に基づいて決定される充電制限電流との差を説明するために参照されるグラフである。
【００８１】
図４を参照すれば、前記バッテリー１０は、その使用状態によって、前記充電電流Ｉｃｈｒが測定された時点で分極電圧ΔＶｐｏｌａが発生し得る。例えば、分極電圧ΔＶｐｏｌａは、０Ｖより大きいものであり得る。制御部１３０は、最小自乗アルゴリズムなどのような公知のデータフィッティング法を用いて、前記バッテリー１０の端子電圧に反映されている前記分極電圧ΔＶｐｏｌａを決定することができる。
【００８２】
前記分極電圧ΔＶｐｏｌａが発生した場合、図３に示された前記電圧−電流特性プロファイル３００は、図４のように、Ｖ軸に沿ってΔＶｐｏｌａだけシフトして修正される。それによって、出発点ＰｓｔａｒｔはＰｓｔａｒｔ＿ｐｏｌａにシフトし、終了点ＰｅｎｄはＰｅｎｄ＿ｐｏｌａにシフトする。このとき、Ｐｓｔａｒｔ＿ｐｏｌａ＝（ＶＯＣＶ＋ΔＶｐｏｌａ，０）であり、Ｐｅｎｄ＿ｐｏｌａ＝（Ｖｅｎｄ＋ΔＶｐｏｌａ，Ｉｍａｘ）である。図示していないが、図３の中間点Ｐｉｎｔｅｒ＿１、Ｐｉｎｔｅｒ＿２、Ｐｉｎｔｅｒ＿３もＶ軸に沿ってΔＶｐｏｌａだけシフトする。
【００８３】
前記分極電圧ΔＶｐｏｌａを反映するため、数式３は下記の数式１７に、数式１４は下記の数式１８にそれぞれ変更することができる。
【００８４】
【数１７】
0006929969.tif 000018
【００８５】
【数１８】
0006929969.tif 000019
【００８６】
前記バッテリー１０の過充電を防止するためには、前記分極電圧ΔＶｐｏｌａを考慮して前記バッテリー１０のための充電制限電流を決定することが良い。
【００８７】
前記内部抵抗Ｒｉｎｔに基づく充電制限電流Ｉｌｉｍｉｔ＿１は、数式１７に関連する下記の数式１９を用いて決定することができる。
【数１９】
0006929969.tif 000020
【００８８】
一方、制御部１３０は、数式１８に関連する下記の数式２０を用いて、前記最適抵抗Ｒｏｐｔに基づく充電制限電流Ｉｌｉｍｉｔ＿２を決定することができる。
【数２０】
0006929969.tif 000021
【００８９】
ＲｏｐｔはＲｉｎｔよりも大きいため、Ｉｌｉｍｉｔ＿２はＩｌｉｍｉｔ＿１よりも小さい。それによって、Ｉｌｉｍｉｔ＿１の代わりにＩｌｉｍｉｔ＿２を前記バッテリー１０の充電制限電流として決定する場合、前記バッテリー１０の端子電圧の増加量が（Ｉｌｉｍｉｔ＿１−Ｉｌｉｍｉｔ＿２）に対応する大きさだけ減少するため、前記バッテリー１０の過充電を効果的に防止することができる。
【００９０】
制御部１３０は、決定された充電制限電流Ｉｌｉｍｉｔ＿２を超過する充電電流が流れないように、前記開閉器２０に出力する前記スイッチング信号のデューティーサイクルを調節することができる。
【００９１】
上述した本発明の実施形態は、装置及び方法のみによって具現されるものではなく、本発明の実施形態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も具現され得、このような具現は上述した実施形態の記載から当業者であれば容易に具現できるであろう。
【００９２】
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。
【００９３】
また、上述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者により、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であって、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、多様な変形のため各実施形態の全部または一部が選択的に組み合わせられて構成され得る。
【符号の説明】
【００９４】
１：バッテリーパック
１０：バッテリー
２０：開閉器
１００：バッテリー管理システム
１１０：センシング部
１２０：メモリ
１３０：制御部
１４０：通信インタフェース
【図１】
0006929969.tif 000024
【図２】
0006929969.tif 000025
【図３】
0006929969.tif 000026
【図４】
0006929969.tif 000027