(57)【要約】  本発明は、二次電池が退化する過程で、効果的に二次電池の寿命や劣化状態などを推定できる二次電池の状態推定装置及び方法を提供する。本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置は、二次電池の両端に電気的に連結されて前記二次電池を充電する充電部と、二次電池の両端に電気的に連結されて前記二次電池の両端電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部から前記二次電池の電圧値を受信し、前記二次電池の充電中に、所定の電圧区間に対して前記電圧区間に対応する前記二次電池の充電時間を複数回測定する時間測定部と、前記充電部、前記電圧測定部及び前記時間測定部と電気的信号を送受信し、前記時間測定部によって時間間隔を置いて順次に測定された第１充電時間と第２充電時間との比率を演算して前記二次電池の状態を推定する制御部とを含む。
2020523973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池を充電する充電部と、
前記二次電池の電圧を測定する電圧測定部と、
前記電圧測定部から前記二次電池の電圧値を受信し、前記二次電池の充電中に、所定の電圧区間に対して前記電圧区間に対応する前記二次電池の充電時間を複数回測定する時間測定部と、
前記充電部、前記電圧測定部及び前記時間測定部と電気的信号を送受信し、前記時間測定部によって時間間隔を置いて順次に測定された第１充電時間と第２充電時間との比率を演算して前記二次電池の状態を推定する制御部とを含む、二次電池の状態推定装置。
【請求項２】
前記電圧測定部は、前記充電部から前記二次電池に充電電流が継続的に供給される状況で、前記二次電池の電圧を測定する、請求項１に記載の二次電池の状態推定装置。
【請求項３】
前記第１充電時間に対する前記第２充電時間の比率に対応する前記二次電池の退化度を予め保存するように構成されたメモリ部をさらに含む、請求項１または２に記載の二次電池の状態推定装置。
【請求項４】
前記制御部から電気的信号を受信し、前記制御部から受信した信号に基づいて前記二次電池の退化度に関連する情報が含まれたアラーム信号を外部装置に伝送するように構成されたアラーム部をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池の状態推定装置。
【請求項５】
前記電圧区間は、一定の充電電流が維持される第１電圧区間及び一定の充電電圧が維持される第２電圧区間を含み、
前記時間測定部は、前記第１電圧区間及び前記第２電圧区間にそれぞれ対応する前記二次電池の充電時間を測定するように構成された、請求項１から４のいずれか一項に記載の二次電池の状態推定装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１電圧区間に対して時間間隔を置いて測定された複数の充電時間、または、前記第２電圧区間に対して時間間隔を置いて測定された複数の充電時間の比率を演算するように構成された、請求項５に記載の二次電池の状態推定装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記二次電池の製品出荷時の充電時間を前記第１充電時間に設定し、前記第１充電時間から時間間隔を置いて測定された充電時間を前記第２充電時間に設定し、前記第１充電時間に対する前記第２充電時間の比率を演算するように構成された、請求項１から６のいずれか一項に記載の二次電池の状態推定装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１充電時間に対する前記第２充電時間の比率が予め決められた値以下である場合、前記二次電池に対する交替信号を伝送するように構成された、請求項１から７のいずれか一項に記載の二次電池の状態推定装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のうちいずれか一項に記載の二次電池の状態推定装置を含むバッテリーパック。
【請求項１０】
二次電池を充電する段階と、
前記二次電池の電圧を測定する段階と、
前記二次電池の電圧値を受信し、前記二次電池の充電中に、所定の電圧区間に対して前記電圧区間に対応する前記二次電池の充電時間を複数回測定する段階と、
時間間隔を置いて順次に測定された第１充電時間及び第２充電時間に対して、前記第１充電時間に対する前記第２充電時間の比率を演算して前記二次電池の状態を推定する段階とを含む、二次電池の状態推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の状態推定装置及び方法に関し、より詳しくは、二次電池が退化する過程で効果的に二次電池の寿命や劣化状態などを推定することができる二次電池の状態推定装置及び方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１８年２月９日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００１６３８７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】
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二次電池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、リチウム二次電池などの二次電池が常用化しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池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】
このようなリチウム二次電池は、主に、リチウム系酸化物及び炭素材をそれぞれ正極活物質及び負極活物質として使用する。リチウム二次電池は、このような正極活物質及び負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板とがセパレータを介在して配置された電極組立体、及び電極組立体を電解液とともに密封収納する外装材、すなわち電池ケースを備える。
【０００６】
一般に、リチウム二次電池は、外装材の形状によって、電極組立体が金属缶に収納されている缶型二次電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートからなるパウチに収納されているパウチ型二次電池とに分けられる。殆どの二次電池は、電極組立体が外装材に収納された状態で電解液が注入され、外装材がシーリングされる過程を通じて製造される。
【０００７】
近年はこのような二次電池の適用範囲が拡がって、スマートフォンを含む小型携帯装置は勿論、ハイブリッド自動車を含む電気自動車や電力貯蔵装置のような中大型装置にも二次電池が広く用いられている。
【０００８】
このような二次電池は、使用期間が長くなれば、初期より性能が退化する。そして、このような二次電池性能の退化程度を推定することを二次電池のＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）推定と称し、二次電池のＳＯＨは二次電池の交替時期を決定するのに重要な要素である。
【０００９】
また、二次電池は、二次電池の製造環境や使用環境などによって二次電池毎に退化の程度が異なり得る。そして、多数の二次電池が備えられたバッテリーパックの場合、このような二次電池毎の退化程度に基づいて寿命を正確に予測する必要がある。代表的に、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）は、バッテリーパックに備えられたそれぞれの二次電池の寿命を正確に予測できなければ、これに基づいたバッテリーパックの効率的な運用ができない。
【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、二次電池が退化する過程で効果的に二次電池の寿命や劣化状態などを推定できる、改善された二次電池の状態推定装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１１】
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】
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明の一態様による二次電池の状態推定装置は、二次電池の両端に電気的に連結されて前記二次電池を充電する充電部と、二次電池の両端に電気的に連結されて前記二次電池の両端電圧を測定する電圧測定部と、前記電圧測定部から前記二次電池の電圧値を受信し、前記二次電池の充電中に、所定の電圧区間に対して前記電圧区間に対応する前記二次電池の充電時間を複数回測定する時間測定部と、前記充電部、前記電圧測定部及び前記時間測定部と電気的信号を送受信し、前記時間測定部によって時間間隔を置いて順次に測定された第１充電時間と第２充電時間との比率を演算して前記二次電池の状態を推定する制御部とを含む。
【００１３】
また、前記電圧測定部は、前記充電部から前記二次電池に充電電流が継続的に供給される状況で、前記二次電池の両端電圧を測定し得る。
【００１４】
また、本発明の一態様による二次電池の状態推定装置は、前記第１充電時間に対する前記第２充電時間の比率に対応する前記二次電池の退化度を予め保存するように構成されたメモリ部をさらに含み得る。
【００１５】
また、本発明の一態様による二次電池の状態推定装置は、前記制御部から電気的信号を受信し、前記制御部から受信した信号に基づいて前記二次電池の退化度に関連する情報が含まれたアラーム信号を外部装置に伝送するように構成されたアラーム部をさらに含み得る。
【００１６】
また、前記電圧区間は、一定の充電電流が維持される第１電圧区間及び一定の充電電圧が維持される第２電圧区間を含み、前記時間測定部は、前記第１電圧区間及び前記第２電圧区間にそれぞれ対応する前記二次電池の充電時間を測定するように構成され得る。
【００１７】
また、前記制御部は、前記第１電圧区間に対して時間間隔を置いて測定された複数の充電時間、または、前記第２電圧区間に対して時間間隔を置いて測定された複数の充電時間の比率を演算するように構成され得る。
【００１８】
また、前記制御部は、前記二次電池の製品出荷時の充電時間を前記第１充電時間に設定し、前記第１充電時間から時間間隔を置いて測定された充電時間を前記第２充電時間に設定し、前記第１充電時間に対する前記第２充電時間の比率を演算するように構成され得る。
【００１９】
また、前記制御部は、前記第１充電時間に対する前記第２充電時間の比率が予め決められた値以下である場合、前記二次電池に対する交替信号を伝送するように構成され得る。
【００２０】
また、本発明の他の態様によるバッテリーパックは、本発明による二次電池の状態推定装置を含む。
【００２１】
また、上記の目的を達成するための本発明の一態様による二次電池の状態推定方法は、二次電池を充電する段階と、前記二次電池の両端電圧を測定する段階と、前記二次電池の電圧値を受信し、前記二次電池の充電中に、所定の電圧区間に対して前記電圧区間に対応する前記二次電池の充電時間を複数回測定する段階と、時間間隔を置いて順次に測定された第１充電時間及び第２充電時間に対して、前記第１充電時間に対する前記第２充電時間の比率を演算して前記二次電池の状態を推定する段階とを含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一態様によれば、二次電池の状態推定装置において、二次電池の充電時間を測定し、複数の充電時間同士の比率を用いて二次電池の退化度を簡便に推定することができる。
【００２３】
特に、本発明の一態様による二次電池の状態推定装置の場合、絶対的な充電時間を考慮する従来技術と異なり、充電時間の比率を用いることができる。絶対的な充電時間を考慮する従来技術の場合、二次電池の製作工程上のバラツキのため、正確に二次電池の状態を推定し難い。したがって、本発明による二次電池の状態推定装置は、充電時間の比率を用いて二次電池の退化度を正確に推定することができる。
【００２４】
外にも本発明は他の多様な効果を有し、このような本発明の他の効果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確に理解されるであろう。
【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】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置の機能的構成及び二次電池との連結構成を概略的に示した図である。
【００２７】
【図２】本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置と連結された二次電池の退化度に応じた充電時間の変化を示したグラフである。
【００２８】
【図３】本発明の他の実施形態による二次電池の状態推定装置と連結された二次電池の退化度に応じた充電時間の変化を示したグラフである。
【００２９】
【図４】本発明の一実施形態による二次電池の充電時間の変化及び充電時間の比率の変化を示した図である。
【００３０】
【図５】本発明の一実施形態による二次電池の状態推定方法を概略的に示したフロー図である。
【００３１】
【図６】本発明の他の実施形態による二次電池の状態推定方法を概略的に示したフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
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】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
本明細書において、二次電池は、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立した二次電池を意味する。一例として、一つのパウチ型リチウムポリマーセルを二次電池として見なし得る。
【００３８】
図１は、本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置の機能的構成及び二次電池との連結構成を概略的に示した図である。
【００３９】
図１を参照すると、本発明による二次電池の状態推定装置１は、充電部１００、電圧測定部２００、時間測定部３００及び制御部４００を含む。
【００４０】
前記充電部１００は、二次電池１０の両端に電気的に連結される。特に、本発明による充電部１００は、二次電池１０の両端に電気的に連結されて二次電池１０に充電電力を供給することができる。例えば、図１に示されたように、充電部１００は、二次電池１０の正極端子及び負極端子にそれぞれ電気的に連結されて二次電池１０に充電電力を供給する。
【００４１】
充電部１００は二次電池１０を充電する。特に、充電部１００は、二次電池１０の電圧が所定の電圧に該当する場合、二次電池１０に対する充電を始め得る。また、充電部１００は、二次電池１０の電圧が所定の電圧に該当する場合、二次電池１０に対する充電を終了し得る。より具体的に、充電部１００は、二次電池１０の電圧が予め決められた充電開始電圧から予め決められた充電終了電圧に到達するまで二次電池１０を充電することができる。
【００４２】
本発明の一実施形態による充電部１００は、ハイブリッド自動車または電気自動車に備えられた装置であって、ハイブリッド自動車または電気自動車から充電電源の供給を受け得る。
【００４３】
本発明の他の実施形態による充電部１００は、二次電池テスト装置に備えられた装置であって、外部の電源供給源から充電電源の供給を受け得る。
【００４４】
前記電圧測定部２００は、二次電池１０の両端に電気的に連結される。また、本発明による電圧測定部２００は、二次電池１０の両端電圧を測定することができる。
【００４５】
望ましくは、本発明による電圧測定部２００は、充放電電流が継続的に二次電池１０に流れ込むか又は二次電池１０から流れ出る状況で、二次電池１０の両端電圧を測定し得る。特に、電圧測定部２００は、充電部１００から二次電池１０に充電電流が継続的に供給される状況で、二次電池１０の両端電圧を測定し得る。例えば、電圧測定部２００は、ハイブリッド自動車または電気自動車の運行中に二次電池１０の両端電圧を測定する。
【００４６】
前記時間測定部３００は、二次電池１０の充電時間を測定する。特に、時間測定部３００は、二次電池１０の充電時間を時間間隔を置いて順次に複数回測定し得る。また、時間測定部３００は、電圧測定部２００と電気的に連結されて電気的信号を送受信し得る。ここで、時間測定部３００は、電圧測定部２００から二次電池１０の電圧値を受信し得る。
【００４７】
また、時間測定部３００は、二次電池１０の充電中に、所定の電圧区間に対して二次電池１０の充電時間を測定する。より具体的に、時間測定部３００は、二次電池１０の充電中に、充電開始電圧と充電終了電圧との間の所定の電圧区間に対して、前記電圧区間に対応する二次電池１０の充電時間を複数回測定し得る。
【００４８】
前記制御部４００は、二次電池１０の状態を推定することができる。また、制御部４００は、充電部１００、電圧測定部２００及び時間測定部３００とそれぞれ電気的に連結されて、充電部１００、電圧測定部２００及び時間測定部３００と電気的信号を送受信することができる。
【００４９】
また、制御部４００は、充電時間の比率を演算する。特に、制御部４００は、時間間隔を置いて順次に測定された複数の充電時間に対する比率を演算し得る。より具体的に、制御部４００は、時間測定部３００によって時間間隔を置いて順次に測定された第１充電時間と第２充電時間との比率を演算し得る。そのため、制御部４００は、時間測定部３００から複数の充電時間を受信する。より具体的に、制御部４００は、時間測定部３００から第１充電時間及び第２充電時間を受信し得る。
【００５０】
制御部４００は、演算した充電時間の比率を用いて二次電池１０の状態を推定することができる。詳しくは後述する。一方、制御部４００は、上述したような動作を行うため、当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスタ、通信モデム及び／またはデータ処理装置などを選択的に含む形態で具現され得る。
【００５１】
望ましくは、本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置１は、メモリ部５００をさらに含むことができる。
【００５２】
前記メモリ部５００は、二次電池１０の退化度を予め保存する。特に、メモリ部５００は、充電時間の比率に対応する二次電池１０の退化度を予め保存し得る。より具体的に、メモリ部５００は、時間間隔を置いて順次に測定された第１充電時間に対する第２充電時間の比率に対応する二次電池１０の退化度を予め保存し得る。
【００５３】
また、メモリ部５００は、情報を記録して消去可能な保存媒体であれば、その種類に特に制限がない。例えば、メモリ部５００は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体であり得る。また、メモリ部５００は、制御部４００によってアクセスできるように、例えばデータバスなどを介して制御部４００と電気的に連結され得る。また、メモリ部５００は、制御部４００が実行する各種の制御ロジックを含むプログラム、及び／または、制御ロジックの実行時に発生するデータを保存及び／または更新及び／または消去及び／または伝送し得る。
【００５４】
また、望ましくは、本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置１は、アラーム部６００をさらに含むことができる。
【００５５】
前記アラーム部６００は、アラーム信号を伝送する。例えば、アラーム部６００は、アラーム信号を外部装置または車両に伝送し得る。また、アラーム部６００は、制御部４００から電気的信号を受信し得る。ここで、制御部４００は、アラーム部６００からアラーム信号を伝送するように、アラーム部６００に制御信号を伝達し得る。より具体的に、アラーム部６００は、制御部４００から受信した信号に基づいて、二次電池１０の退化度に関連する情報が含まれたアラーム信号を外部装置に伝送し得る。例えば、アラーム部６００は、二次電池１０が退化して交替が必要であるという情報を含む交替信号を伝送する。
【００５６】
図２は、本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置と連結された二次電池の退化度に応じた充電時間の変化を示したグラフである。
【００５７】
図２を参照すると、本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置１と連結された二次電池１０は、予め設定された電圧区間で充電される。すなわち、本発明による充電部１００は、二次電池１０の電圧が予め設定された充電開始電圧に該当する場合、二次電池１０を充電し得る。例えば、図２のグラフに示されたように、充電部１００は、二次電池１０の電圧がＶ１に該当すれば、二次電池１０を充電する。
【００５８】
また、充電部１００は、二次電池１０の電圧が予め設定された充電終了電圧に到達する場合、二次電池１０の充電を終了し得る。例えば、図２のグラフに示されたように、充電部１００は、二次電池１０の電圧がＶ２に到達すれば、二次電池１０の充電を終了する。
【００５９】
本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置１は、時間間隔を置いて二次電池１０の状態を推定する。すなわち、二次電池の状態推定装置１は、時間間隔を置いて順次に二次電池１０の充電時間を測定し、測定された充電時間を用いて二次電池１０の状態を推定する。
【００６０】
また、時間測定部３００は、充電開始電圧と充電終了電圧との間の所定の電圧区間に対応する充電時間を複数回測定し得る。例えば、図２のグラフに示されたように、時間測定部３００は、Ｖ１とＶ２との間の電圧区間に対し、充電時間を複数回測定する。図２の実施形態において、時間測定部３００は、ａ１、ｂ１及びｃ１に該当する複数回の充電時間を測定する。例えば、制御部４００は、時間測定部３００から複数回の充電時間を受信し、充電時間に応じた二次電池１０の退化度を推定することができる。例えば、充電時間が短くなるほど、二次電池１０の退化度は増加し得る。すなわち、図２のグラフに示された二次電池１０の退化度は、ｃ１、ｂ１、ａ１の順に増加するようになる。すなわち、一つの二次電池１０に対して時間間隔を置いて充電時間を測定すれば、充電時間がｃ１、ｂ１、ａ１の順に減少する。
【００６１】
本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置１と連結された二次電池１０は、予め設定された所定の電圧区間で充電される。ここで、電圧区間は、一定の充電電流が維持される第１電圧区間及び一定の充電電圧が維持される第２電圧区間を含む。ここで、時間測定部３００は、前記第１電圧区間及び前記第２電圧区間にそれぞれ対応する二次電池１０の充電時間を測定する。
【００６２】
二次電池１０が退化するほど内部抵抗が大きくなるため、二次電池１０が退化するほど、一定の充電電流が維持される第１電圧区間の充電時間は短くなり、一定の充電電圧が維持される第２電圧区間の充電時間は長くなる。ただし、第１電圧区間及び第２電圧区間を含む全体充電時間は、二次電池１０が退化するほど短くなる。
【００６３】
例えば、図２に示された電圧−時間グラフにおいて、電圧区間Ｖ１〜Ｖ２の充電時間がａ１に該当する場合、充電時間が０〜ａ１である区間は一定の充電電流が維持される第１電圧区間に該当し得る。また、充電時間がａ２である区間は一定の充電電圧が維持される第２電圧区間に該当し得る。例えば、二次電池１０の退化度が増加するほど、第１電圧区間に対する充電時間はｃ１、ｂ１、ａ１の順に短くなり、第２電圧区間に対する充電時間はｃ２、ｂ２、ａ２の順に長くなる。ただし、第１電圧区間及び第２電圧区間を含む全体充電時間は、ｃ１＋ｃ２、ｂ１＋ｂ２、ａ１＋ａ２の順に短くなる。
【００６４】
望ましくは、本発明の一実施形態による制御部４００は、所定の電圧区間に対し、時間間隔を置いて測定された複数の充電時間の比率を演算する。より具体的に、制御部４００は、前記第１電圧区間に対して時間間隔を置いて測定された複数の充電時間の比率を演算し得る。または、制御部４００は、前記第２電圧区間に対して時間間隔を置いて測定された複数の充電時間の比率を演算し得る。例えば、図２の実施形態において、制御部４００は、第１電圧区間に対して時間間隔を置いて測定されたａ１、ｂ１及びｃ１の比率を演算し得る。また、制御部４００は、第２電圧区間に対して時間間隔を置いて測定されたａ２、ｂ２及びｃ２の比率を演算し得る。
【００６５】
また、望ましくは、本発明の一実施形態による制御部４００は、二次電池１０の製品出荷時の充電時間を第１充電時間に設定し、第１充電時間から時間間隔を置いて測定された充電時間を第２充電時間に設定し、第１充電時間に対する第２充電時間の比率を演算し得る。ここで、二次電池１０の製品出荷時の充電時間は、二次電池１０のＢＯＬ（Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｆｅ）状態の充電時間を意味し得る。例えば、図２の実施形態において、制御部４００は、ｃ１を第１充電時間に設定し、ｂ１またはａ１を第２充電時間に設定する。そして、制御部４００は、ｃ１に対するｂ１の比率またはｃ１に対するａ１の比率を演算し得る。または、制御部４００は、ｃ２を第１充電時間に設定し、ｂ２またはａ２を第２充電時間に設定する。そして、制御部４００は、ｃ２に対するｂ２の比率またはｃ２に対するａ２の比率を演算し得る。
【００６６】
本発明のこのような構成によれば、本発明による二次電池の状態推定装置は、定められた電圧区間に対する充電時間を比べることで、迅速に二次電池の状態を推定することができる。
【００６７】
また、本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置１は、第１充電時間を特定の値に一括して適用せず、二次電池１０毎に初期状態（製品出荷時の状態）における充電時間を測定し、二次電池１０毎の第１充電時間をそれぞれ決定することができる。すなわち、二次電池１０は、抵抗偏差あるいは容量偏差によって相異なる初期状態（製品出荷時の状態）を有し得るため、本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置１は、特定の値を二次電池１０の第１充電時間として一括的に適用する場合より、二次電池１０毎の現在状態をより正確に推定することができる。
【００６８】
図３は、本発明の他の実施形態による二次電池の状態推定装置と連結された二次電池の退化度に応じた充電時間の変化を示したグラフである。
【００６９】
図３を参照すると、本発明による二次電池の状態推定装置１と連結された二次電池１０は、予め設定された電圧区間で充放電する。例えば、ハイブリッド自動車または電気自動車が走行する場合、二次電池の状態推定装置１と連結された二次電池１０が充放電し得る。
【００７０】
図３のグラフには、二次電池１０が予め設定された電圧区間Ｖ１とＶ２との間で充放電する間に、時間間隔を置いて測定された二つの測定時間が示されている。ここで、測定時間ｔ１と測定時間ｔ２とはかなりの時間間隔を置いて測定されたと仮定する。例えば、測定時間ｔ１と測定時間ｔ２との間には１年の時間間隔があり得る。
【００７１】
ここで、所定の電圧区間に該当する電圧区間Ｖａ〜Ｖｂに対し、時間測定部３００は、二次電池１０の充電時間を測定する。より具体的に、時間測定部３００は、電圧区間Ｖａ〜Ｖｂに対してｔ１を測定し、時間間隔を置いてｔ２を測定し得る。このような構成において、制御部４００は、ｔ１に対するｔ２の比率を演算し、演算した比率を用いて二次電池１０の退化度を推定し得る。すなわち、制御部４００は、メモリ部５００に予め保存された退化度に基づいて、ｔ１に対するｔ２の比率による二次電池１０の退化度を推定することができる。
【００７２】
図４は、本発明の一実施形態による二次電池の充電時間の変化及び充電時間の比率の変化を示した図である。
【００７３】
図４に示されたように、本発明の一実施形態によるメモリ部５００は、充電時間の比率に対応する二次電池１０の退化度を予め保存し得る。このとき、メモリ部５００は、時間測定部３００から伝達された複数の充電時間を保存し得る。
【００７４】
図１及び図４を参照すると、メモリ部５００は、電圧区間に該当する充電時間及び充電時間の比率を保存し得る。例えば、二次電池１０のＢＯＬ状態の充電時間は第１区間で４，６１１ｓであり、第２区間では２６３ｓである。ここで、第１区間と第２区間とを足した全体区間の充電時間は４，８７４ｓである。そして、２年経過後の二次電池１０の充電時間は、第１区間で３，３４９ｓであり、第２区間では３７６ｓである。ここで、第１区間と第２区間とを足した全体区間の充電時間は３，７２５ｓである。そして、４年経過後の二次電池１０の充電時間は、第１区間で３，０５０ｓであり、第２区間では４４０ｓである。ここで、第１区間と第２区間とを足した全体区間の充電時間は３，４９０ｓである。
【００７５】
制御部４００は、メモリ部５００から電圧区間に対する充電時間を受信し、充電時間の比率を演算することができる。例えば、図４の実施形態において、二次電池１０のＢＯＬ状態の充電時間を１００％とするとき、二次電池１０のＢＯＬ状態の充電時間に対する２年経過後の二次電池１０の充電時間は７６．４３％であり、二次電池１０のＢＯＬ状態の充電時間に対する４年経過後の二次電池１０の充電時間は７１．６０％である。制御部４００は、第１区間に対する充電時間の比率を演算し、第２区間に対する充電時間の比率を演算し得る。または、制御部４００は、全体区間に対する充電時間の比率を演算し得る。
【００７６】
望ましくは、制御部４００は、二次電池１０の交替が必要であるか否かを判断することができる。特に、制御部４００は、充電時間の比率が予め決められた値以下である場合、二次電池１０の交替が必要であると判断し得る。より具体的に、制御部４００は、第１充電時間に対する第２充電時間の比率が予め決められた値以下である場合、二次電池１０に対する交替信号を伝送するように構成される。例えば、制御部４００は、二次電池１０のＢＯＬ状態の充電時間に対する充電時間の比率が７５％に該当する場合、二次電池１０の交替が必要であると判断し得る。
【００７７】
ここで、予め決められた値は、二次電池１０毎に相異なり得る。すなわち、前記予め決められた値は、二次電池１０の初期状態に基づいて二次電池１０毎に独立的に設定された値であり得る。例えば、二次電池１０毎に予め決められた値が相異なるため、第１二次電池の第１充電時間に対する第２充電時間の比率と第２二次電池の第１充電時間に対する充電時間の比率とが同一であっても、第１二次電池のみに対して交替信号が伝送され得る。
【００７８】
具体的に例を挙げて説明すれば、緊急呼出アプリケーションの場合、緊急状況に備えて特定電力を出力できなければならない。したがって、緊急呼出アプリケーションに使用される二次電池１０は、前記特定電力を出力できる放電容量を必ず常時保有していなければならない。ただし、二次電池１０の初期容量及び抵抗偏差によってそれぞれの二次電池１０の初期状態が相異なり得るため、二次電池１０のそれぞれの放電容量（保有容量）と充電時間との相関関係に基づいて、それぞれの二次電池１０に対して前記予め決められた値が決められる。例えば、第１二次電池に対して予め決められた値は７５％であり、第２二次電池に対して予め決められた値は７８％であり、第３二次電池に対して予め決められた値は７６％であり得る。このとき、第１〜第３二次電池の第１充電時間に対する第２充電時間の比率がすべて７６％と仮定すれば、制御部４００は第２二次電池及び第３二次電池の交替が必要であると判断して、第２二次電池及び第３二次電池に対する交替信号を伝送する。すなわち、本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置１は、二次電池１０の交替が必要であるか否かを判断するための基準比率（予め決められた値）をそれぞれの二次電池１０の初期状態に基づいて個別的に決定するため、それぞれの二次電池１０の状態をより具体的且つ正確に測定することができる。
【００７９】
また、本発明の一実施形態による二次電池の状態推定装置１は、絶対的な時間だけでなく、充電時間の比率を用いてそれぞれの二次電池１０の状態を判断する。すなわち、二次電池の状態推定装置１は、それぞれの二次電池の充電時間の比率を用いるため、二次電池１０間の抵抗または容量などの偏差と関係なく、それぞれの二次電池１０の状態を判断することができる。例えば、二次電池１０の絶対的な充電時間によって二次電池１０の状態を一括的に判断する場合、二次電池１０間の抵抗または容量などの偏差が考慮されないため、それぞれの二次電池の退化度を正確に測定できないという問題がある。すなわち、充電時間が同じであっても、二次電池１０の抵抗または容量によって退化度が異なり得る。したがって、絶対的な充電時間のみを考慮する場合は、二次電池１０の状態を正確に測定できない限界があるため、二次電池の状態推定装置１は、絶対的な充電時間のみを用いる場合より、それぞれの二次電池１０の状態をより正確に測定することができる。
【００８０】
本発明による二次電池の状態推定装置１は、バッテリーパックに自体的に設けられ得る。すなわち、本発明によるバッテリーパックは、上述した本発明による二次電池の状態推定装置を含む。ここで、バッテリーパックは、多数の二次電池、前記二次電池の状態推定装置、電装品（ＢＭＳ、リレー、ヒューズなど）及びケースなどを含むことができる。
【００８１】
図５は、本発明の一実施形態による二次電池の状態推定方法を概略的に示したフロー図である。図５において、各段階の実行主体は、上述した本発明による二次電池の状態推定装置１の各構成要素であると言える。
【００８２】
図１及び図５に示されたように、本発明による二次電池の状態推定方法によれば、段階Ｓ１００において、充電部１００は二次電池１０を充電する。
【００８３】
次いで、段階Ｓ１１０において、電圧測定部２００は、二次電池１０の両端電圧を測定する。
【００８４】
次いで、段階Ｓ１２０において、時間測定部３００は、二次電池１０の電圧値を受信し、二次電池１０の充電中に、所定の電圧区間に対して電圧区間に対応する二次電池１０の充電時間を複数回測定する。
【００８５】
次いで、段階Ｓ１３０において、制御部４００は、時間間隔を置いて順次に測定された第１充電時間及び第２充電時間に対して、第１充電時間に対する第２充電時間の比率を演算して二次電池１０の状態を推定する。
【００８６】
望ましくは、段階Ｓ１１０において、電圧測定部２００は、充電部１００から二次電池１０に充電電流が継続的に供給される状況で、二次電池１０の両端電圧を測定し得る。
【００８７】
望ましくは、段階Ｓ１３０において、制御部４００は、二次電池１０の製品出荷時の充電時間を第１充電時間に設定し、第１充電時間から時間間隔を置いて測定された充電時間を第２充電時間に設定し、第１充電時間に対する第２充電時間の比率を演算し得る。
【００８８】
図６は、本発明の他の実施形態による二次電池の状態推定方法を概略的に示したフロー図である。図６において、各段階の実行主体は、上述した本発明による二次電池の状態推定装置１の各構成要素であると言える。また、図６に示された充電開始電圧（３．９Ｖ）、充電終了電圧（４．１Ｖ）及び交替信号伝送のために予め決められた値（７５％）は一例に過ぎず、本発明の一実施形態による二次電池の状態推定方法はこのような値に限定されない。
【００８９】
図１及び図６に示されたように、本発明による二次電池の状態推定方法によれば、制御部４００は、段階Ｓ２００において、二次電池１０の電圧が充電開始電圧に該当するか否かを判断する。ここで、充電開始電圧は３．９Ｖであり得る。
【００９０】
もし、段階Ｓ２００の判断結果が「はい」であれば、制御部４００は、段階Ｓ２１０において、充電部１００に充電開始命令を伝達して二次電池１０を充電させる。一方、段階Ｓ２００の判断結果が「いいえ」であれば、制御部４００は、二次電池１０を充電させない。
【００９１】
次いで、時間測定部３００は、段階Ｓ２２０において、二次電池１０の充電時間を記録する。特に、時間測定部３００は、充電が始まるとき、充電時間の記録を始め得る。
【００９２】
次いで、制御部４００は、段階Ｓ２３０において、二次電池１０の電圧が充電終了電圧に該当するか否かを判断する。ここで、充電終了電圧は４．１Ｖであり得る。
【００９３】
もし、段階Ｓ２３０の判断結果が「はい」であれば、制御部４００は、段階Ｓ２４０において、充電部１００に充電終了命令を伝達して二次電池１０の充電を終了させる。一方、段階Ｓ２３０の判断結果が「いいえ」であれば、制御部４００は、二次電池１０を継続的に充電させる。
【００９４】
次いで、時間測定部３００は、段階Ｓ２５０において、二次電池１０の充電時間を記録する。特に、時間測定部３００は、充電が終われば、充電時間の記録を終了し得る。
【００９５】
次いで、制御部４００は、段階Ｓ２６０において、充電時間の比率を演算する。このとき、制御部４００は、メモリ部５００または時間測定部３００から充電時間を受信する。
【００９６】
次いで、制御部４００は、段階Ｓ２７０において、充電時間の比率が交替時期に該当するか否かを判断する。例えば、制御部４００は、充電時間の比率が７５％以下である場合、交替時期に該当すると判断し得る。
【００９７】
もし、段階Ｓ２７０の判断結果が「はい」であれば、制御部４００は、段階Ｓ２８０において、アラーム部６００に交替信号伝送命令を伝達する。そして、アラーム部６００は、制御部４００から受信した命令に基づいて交替信号を伝送し得る。一方、段階Ｓ２７０の判断結果が「いいえ」であれば、制御部４００は、段階Ｓ２００に復帰して、二次電池１０の電圧が充電開始電圧に該当するか否かを判断する。
【００９８】
前記制御ロジックがソフトウェアとして具現されるとき、制御部４００は、プログラムモジュールの集合として具現され得る。このとき、プログラムモジュールはメモリ装置に保存され、プロセッサによって実行され得る。
【００９９】
また、制御部４００の多様な制御ロジックは少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジックは、コンピュータ可読のコード体系で作成されてコンピュータ可読の記録媒体に書き込まれ得る。記録媒体は、コンピュータに含まれたプロセッサによってアクセス可能なものであればその種類に特に制限がない。一例として、記録媒体はＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群から選択された少なくとも１つ以上を含む。また、前記コード体系は、ネットワークで連結されたコンピュータに分散して保存されて実行され得る。また、前記組み合わせられた制御ロジックを具現するための機能的なプログラム、コード及びセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマによって容易に推論可能である。
【０１００】
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。
【０１０１】
一方、本明細書において、「メモリ部」及び「制御部」などのように「部」との用語が使われたが、これは論理的な構成単位を示すものであって、物理的に分離可能であるか又は物理的に分離されるべき構成要素を示すものではないという点は当業者に自明である。
【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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【国際調査報告】
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