(57)【要約】  本発明は、バッテリーセルから取得される一つ以上の電圧データに加重値を付与して移動平均を算出し、取得される電圧データを算出された移動平均に反映して用いることによって、バッテリーセルから印加される電圧データの急激な変動を速かに追従できるバッテリーセル電圧データ処理装置および方法に関する。
2020500292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ以上のバッテリーセルから印加される電圧を測定して電圧データを取得する電圧データ取得部、
前記取得した一つ以上の前記電圧データに対応する加重値を算出して各々の前記電圧データに付与する加重値処理部、
前記加重値の付与を受けた一つ以上の前記電圧データの移動平均を算出する移動平均算出部、および
直前ステップで取得された前記電圧データを前記移動平均に反映して現在ステップの前記電圧データを取得する電圧データ処理部
を含む、バッテリーセル電圧データ処理装置。
【請求項２】
前記加重値処理部は、
前記取得した一つ以上の電圧データのうちからいずれか一つ以上の前記電圧データを選択し、前記選択された電圧データの個数に基づいて前記電圧データに対応する加重値を算出する、請求項１に記載のバッテリーセル電圧データ処理装置。
【請求項３】
前記加重値処理部は、
現在ステップで測定された電圧値に対応する前記電圧データに対して最も大きい加重値を算出して付与する、請求項１に記載のバッテリーセル電圧データ処理装置。
【請求項４】
前記電圧データ処理部は、
【数１】
2020500292.tif 000007
（ここで、ｃ０、ｃ１、ｃｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで取得された前記電圧データであり、ｗ０、ｗ１、ｗｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで算出された前記加重値である。）を用いて現在ステップの前記電圧データを取得する、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリーセル電圧データ処理装置。
【請求項５】
一つ以上のバッテリーセルから印加される電圧を測定して電圧データを取得するステップ、
前記取得した一つ以上の前記電圧データに対応する加重値を算出して各々の前記電圧データに付与するステップ、
前記加重値の付与を受けた一つ以上の前記電圧データの移動平均を算出するステップ、および
直前ステップで取得された前記電圧データを前記移動平均に反映して現在ステップの前記電圧データを取得するステップ
を含む、バッテリーセル電圧データ処理方法。
【請求項６】
前記加重値を算出して各々の前記電圧データに付与するステップは、
前記一つ以上の電圧データのうちからいずれか一つ以上の前記電圧データを選択するステップ、および
前記選択された電圧データの個数に基づいて前記電圧データに対応する加重値を算出するステップをさらに含む、請求項５に記載のバッテリーセル電圧データ処理方法。
【請求項７】
前記加重値を算出して各々の前記電圧データに付与するステップは、
現在ステップで測定された電圧値に対応する前記電圧データに対して最も大きい加重値を算出して付与するステップをさらに含む、請求項５に記載のバッテリーセル電圧データ処理方法。
【請求項８】
前記現在ステップの前記電圧データを取得するステップは、
【数２】
2020500292.tif 000008
（ここで、ｃ０、ｃ１、ｃｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで取得された前記電圧データであり、ｗ０、ｗ１、ｗｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで算出された前記加重値である。）を用いて現在ステップの前記電圧データを取得する、請求項５から７のいずれか一項に記載のバッテリーセル電圧データ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーセル電圧データ処理装置および方法に関し、バッテリーセルから取得される一つ以上の電圧データに加重値を付与して移動平均を算出し、取得される電圧データを算出された移動平均に反映して用いることによって、バッテリーセルから印加される電圧データの急激な変動を速かに追従できるバッテリーセル電圧データ処理装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品群に応じた適用容易性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源により駆動する電気車両（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド車両（ＨＶ、Ｈｕｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）および電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）などに普遍的に応用されている。
【０００３】
このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少できるという一次的な長所だけでなく、使用に応じた副産物が全く発生しないという点で環境への優しさおよびエネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。
【０００４】
一方、電気車両などに適用される二次電池は、高出力を得るために複数のバッテリーセルを含むバッテリーモジュールを直列に連結して構成されるバッテリーパックの構造で電気車両などに適用され、このような基本的な構造に加え、モータなどの駆動負荷に対する電力供給の制御および充電／放電の制御のためのアルゴリズムが適用されて各々のバッテリーセルおよびバッテリーパックの状態をモニターし制御するＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）などがさらに含まれて構成される。
【０００５】
ここで、ＢＭＳは、一般に、バッテリーセルおよびそれを含むバッテリーパックの充電／放電時、バッテリーセルの電圧を周期的に測定してバッテリーセルの充電状態、容量劣化状態および出力電圧を検知し制御することによって、前記バッテリーパックを過充電や過放電のような異常状況から保護できるようにすることが特徴である。
【０００６】
一方、従来のＢＭＳにおいては、バッテリーから周期的に測定される複数の電圧データをそのまま測定するかまたは算術平均して測定するため、測定される電圧データが微細な外部ノイズにも敏感に変動して電圧データの測定にエラーが頻繁に発生するという問題があった。
【０００７】
このため、近来には、ＢＭＳにおいてバッテリーセルの電圧データを測定し、取得される電圧データを一つ以上の電圧データの移動平均に反映して測定することによって、外部ノイズによる電圧データの測定エラーを減少できるようになった。
【０００８】
但し、このような移動平均を用いた電圧データ測定方式は、外部ノイズによるＢＭＳの電圧データの測定エラーを防止することはできるが、バッテリーセルおよびそれを含むバッテリーパックの充電／放電による急激な電圧データの変動を追従するには困難があるという限界があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】大韓民国登録特許公報第１０−１６７１９９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、バッテリーセルから取得される一つ以上の電圧データに加重値を付与して移動平均を算出し、取得される電圧データを算出された移動平均に反映して用いることによって、バッテリーセルから印加される電圧データの急激な変動を速かに追従できるバッテリーセル電圧データ処理装置および方法を提供することにある。
【００１１】
また、バッテリーセルから取得される一つ以上の電圧データに連続的に加重値を付与し、移動平均に反映して用いることによって、電圧データの急激な変動を持続的に検知できるバッテリーセル電圧データ処理装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態によるバッテリーセル電圧データ処理装置は、一つ以上のバッテリーセルから印加される電圧を測定して電圧データを取得する電圧データ取得部、前記取得した一つ以上の前記電圧データに対応する加重値を算出して各々の前記電圧データに付与する加重値処理部、前記加重値の付与を受けた一つ以上の前記電圧データの移動平均を算出する移動平均算出部、および直前ステップで取得された前記電圧データを前記移動平均に反映して現在ステップの前記電圧データを取得する電圧データ処理部を含む。
【００１３】
一つの実施形態において、前記加重値処理部は、前記取得した一つ以上の電圧データのうちからいずれか一つ以上の前記電圧データを選択し、前記選択された電圧データの個数に基づいて前記電圧データに対応する加重値を算出してもよい。
【００１４】
一つの実施形態において、前記加重値処理部は、現在ステップで測定された電圧値に対応する前記電圧データに対して最も大きい加重値を算出して付与してもよい。
【００１５】
一つの実施形態において、前記電圧データ処理部は、
【数１】
2020500292.tif 000003
（ここで、ｃ０、ｃ１、ｃｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで取得された前記電圧データであり、ｗ０、ｗ１、ｗｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで算出された前記加重値である。）を用いて現在ステップの前記電圧データを取得してもよい。
【００１６】
また、本発明の一実施形態によるバッテリーセル電圧データ処理方法は、一つ以上のバッテリーセルから印加される電圧を測定して電圧データを取得するステップ、前記取得した一つ以上の前記電圧データに対応する加重値を算出して各々の前記電圧データに付与するステップ、前記加重値の付与を受けた一つ以上の前記電圧データの移動平均を算出するステップ、および直前ステップで取得された前記電圧データを前記移動平均に反映して現在ステップの前記電圧データを取得するステップを含む。
【００１７】
一つの実施形態において、前記加重値を算出して各々の前記電圧データに付与するステップは、前記一つ以上の電圧データのうちからいずれか一つ以上の前記電圧データを選択するステップ、および前記選択された電圧データの個数に基づいて前記電圧データに対応する加重値を算出するステップをさらに含んでもよい。
【００１８】
一つの実施形態において、前記加重値を算出して各々の前記電圧データに付与するステップは、現在ステップで測定された電圧値に対応する前記電圧データに対して最も大きい加重値を算出して付与するステップをさらに含んでもよい。
【００１９】
一つの実施形態において、前記現在ステップの前記電圧データを取得するステップは、
【数２】
2020500292.tif 000004
（ここで、ｃ０、ｃ１、ｃｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで取得された前記電圧データであり、ｗ０、ｗ１、ｗｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで算出された前記加重値である。）を用いて現在ステップの前記電圧データを取得してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一側面によれば、バッテリーセルから取得される一つ以上の電圧データに加重値を付与して移動平均を算出し、取得される電圧データを算出された移動平均に反映して用いることによって、バッテリーセルから印加される電圧データの急激な変動を速やかに追従できるバッテリーセル電圧データ処理装置および方法が提供される。
【００２１】
また、本発明の他の側面によれば、バッテリーセルから取得される一つ以上の電圧データに連続的に加重値を付与し、移動平均に反映して用いることによって、電圧データの急激な変動を持続的に検知できるバッテリーセル電圧データ処理装置および方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるバッテリーセル電圧データ処理装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるバッテリーセル電圧データ処理方法の過程を説明したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明を添付図面を参照して詳細に説明すれば以下のとおりである。ここで、繰り返される説明、本発明の要旨を不要に濁す恐れのある公知機能および構成に関する詳細な説明は省略することにする。本発明の実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。よって、図面での要素の形状および大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００２４】
明細書の全体にかけて、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反する記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。
【００２５】
また、明細書に記載された「...部」という用語は一つ以上の機能や動作を処理する単位を意味し、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およびソフトウェアの結合で実現されてもよい。
【００２６】
なお、明細書に記載された「異常状況」とは、バッテリー１０の過電流、過電圧および過熱などのような状況によるバッテリー１０およびバッテリー１０を備える機器の誤作動の発生状況を意味する。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態によるバッテリーセル電圧データ処理装置１００の構成を概略的に示す図である。
【００２８】
但し、図１に示されたバッテリーセル電圧データ処理装置１００は一実施形態によるものであって、その構成要素が図１に示された実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて一部の構成要素が付加、変更または削除されてもよいことに留意する。
【００２９】
また、図１に示されたバッテリーセル電圧データ処理装置１００は、二次電池が適用できる分野であれば、いかなる技術分野に適用されてもよいことに留意する。
【００３０】
先ず、図１を参照すれば、本発明の一実施形態によるバッテリーセル電圧データ処理装置１００は、電圧データ取得部１１０、加重値処理部１２０、移動平均算出部１３０および電圧データ処理部１４０を含んで構成されることができる。
【００３１】
ここで、前記バッテリーセル電圧データ処理装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ）において一つ以上のバッテリーから電圧データを測定するＢＭＩＣ（Ｂａｔｔｅｒｙ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）として利用されてもよいが、これに限定されるものではない。
【００３２】
先ず、電圧データ取得部１１０は、バッテリーセルまたは一つ以上のバッテリーセルからなるバッテリーパックを含むバッテリー１０から印加される電圧を測定して電圧データを取得する役割をする。
【００３３】
この時、前記バッテリー１０の種類は特に限定されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの電池で実現されてもよい。
【００３４】
一方、前記電圧データは、前記バッテリーセル電圧データ処理装置１００の外部ノイズまたはバッテリー１０の充放電によってその値が変動する。
【００３５】
次に、加重値処理部１２０は、前記電圧データ取得部１１０を介して取得された一つ以上の電圧データ各々に対応する加重値を算出し、該電圧データに加重値を付与する役割をする。
【００３６】
ここで、加重値は、前記電圧データ取得部１１０を介して取得された一つ以上の電圧データの個数に基づいて算出される。
【００３７】
例えば、前記加重値処理部１２０は、前記電圧データ取得部１１０からｎ番目（ここで、ｎは正の整数を意味する。）の電圧データを取得する場合、ｎ番目に取得した電圧データにｎ番だけ加重された加重値を付与することができる。
【００３８】
すなわち、前記加重値処理部１２０は、取得した電圧データの個数に基づいて加重値を算出し付与するため、現在ステップで測定されたバッテリー１０の電圧値に対応する前記電圧データに対して最も大きい加重値を算出して付与することができる。
【００３９】
但し、上述した前記加重値処理部１２０の加重値算出方法は一実施形態によるものであって、その方法が上述したものに限定されるものではなく、ユーザの設定に応じて加重値の算出方法が変更されてもよいことに留意する。
【００４０】
一例として、ユーザが取得した電圧データ各々に所定の値だけ加重された加重値を付与するように設定する場合、前記加重値処理部１２０は、ｎ番目に取得した電圧データに所定の値だけ加重された加重値を付与することができる。
【００４１】
次に、移動平均算出部１３０は、前記加重値の付与を受けた一つ以上の電圧データの移動平均を算出する役割をする。
【００４２】
ここで、前記移動平均は、
【数３】
2020500292.tif 000005
（ｃ０、ｃ１、ｃｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで取得された前記電圧データであり、ｗ０、ｗ１、ｗｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで算出された前記加重値である。）を通じて算出できる。
【００４３】
但し、前記移動平均の算出方法は一実施形態によるものであって、その方法が上述したものに限定されるものではなく、加重値を付与した一つ以上の電圧データの移動平均を求める方法であれば、いかなる方法を用いてもよいことに留意する。
【００４４】
次に、電圧データ処理部１４０は、前記電圧データ取得部１１０を介して取得されるバッテリー１０の電圧データを前記移動平均に反映して現在ステップで用いられる電圧データを取得する役割をする。
【００４５】
ここで、現在ステップで用いられる電圧データとは、前記バッテリーセル電圧データ処理装置１００およびそれを備えるバッテリー管理機器（例えば、ＢＭＳ）においてバッテリー１０の電圧データを測定する場合、実質的に測定するバッテリー１０の電圧データであってもよい。
【００４６】
一方、現在ステップで用いられる電圧データの値は、電圧データ取得部１１０を介して取得される一つ以上の電圧データを前記移動平均に反映して取得される値であるため、現在まで取得された一つ以上の電圧データの移動平均値と同一であってもよい。
【００４７】
すなわち、前記電圧データ取得部１１０からｎ番目に取得した電圧データが前記電圧データ処理部１４０によって前記移動平均式に反映されて現在ステップで用いられる電圧データとして取得されて用いられることによって、バッテリー１０の電圧データを測定する過程で前記一つ以上の電圧データ間の電圧差および電圧変動値が緩やかになる。
【００４８】
また、取得される電圧データを移動平均に反映して現在ステップで用いられる電圧データを取得し、取得される電圧データの個数に基づいて加重値の付与を受けた一つ以上の電圧データの移動平均を通じて現在ステップで用いられる電圧データを取得することによって、バッテリー１０の充電／放電により急激に変動する電圧データを速かに追従できるようになる。
【００４９】
次に、図２は、本発明の一実施形態によるバッテリーセル電圧データ処理方法の過程を概略的に示す図である。
【００５０】
但し、図２に示されたバッテリーセル電圧データ処理方法は一実施形態によるものであって、その過程が図２に示された実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて一部の過程が付加、変更または削除されてもよいことに留意する。
【００５１】
図２を参照して本発明の一実施形態によるバッテリーセル電圧データ処理方法のバッテリーセル電圧データ処理過程について概略的に説明すれば、先ず、電圧データ取得部１１０を介して、バッテリーセルまたは一つ以上のバッテリーセルからなるバッテリーパックを含むバッテリー１０から印加される電圧を測定して電圧データを取得（Ｓ２０１）すれば、加重値処理部１２０は、取得された電圧データに対応する加重値を算出し、電圧データ各々に付与（Ｓ２０２）する。
【００５２】
ここで、前記加重値処理部１２０は、取得される一つ以上の電圧データの個数に基づいて電圧データに対応する加重値を算出し付与することによって、現在ステップで測定されたバッテリー１０の電圧に対応する電圧データに対して最も大きい加重値を算出して付与することができる。
【００５３】
次に、移動平均算出部１３０は、加重値を付与した一つ以上の電圧データの移動平均を算出（Ｓ２０３）する。
【００５４】
ここで、前記移動平均算出部１３０は、
【数４】
2020500292.tif 000006
（ここで、ｃ０、ｃ１、ｃｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで取得された前記電圧データであり、ｗ０、ｗ１、ｗｎは各々最初、１番目、ｎ番目のステップで算出された前記加重値である。）を通じて前記電圧データの移動平均を算出することができる。
【００５５】
次に、電圧データ処理部１４０は、電圧データ取得部１１０から取得される電圧データを前記移動平均算出部１３０から算出された移動平均に反映（Ｓ２０４）して現在ステップで用いられる電圧データを取得（Ｓ２０５）することができる。
【００５６】
ここで、前記現在ステップで用いられる電圧データとは、バッテリーセル電圧データ処理装置１００およびそれを含むバッテリー管理機器（例えば、ＢＭＳ）においてバッテリー１００の充電状態、容量劣化状態および出力電圧状態を検知するために、実質的に測定する電圧データであってもよい。
【００５７】
すなわち、電圧データ取得部１１０を介して取得される電圧データが取得された前記電圧データの個数に基づいて加重値の付与を受け、算出された移動平均に反映されて現在ステップで用いられる実質的な電圧データとして取得されることによって、バッテリー１０の充電／放電のような電圧変動状況による電圧データの変動を速かに追従できるようになる。
【００５８】
それのみならず、取得される一つ以上の電圧データに連続的に加重値を付与し、移動平均に反映して用いることによって、前記バッテリー１０の電圧データ変動を持続的に検知できるようになる。
【００５９】
以上、本発明の特定の実施形態を図示して説明したが、本発明の技術思想は添付された図面と前記説明の内容に限定されず、本発明の思想を逸脱しない範囲内で様々な形態の変形が可能であることは本分野の通常の知識を有する者に明らかな事実であり、このような形態の変形は本発明の精神に違背しない範囲内で本発明の特許請求の範囲に属すると言える。
【符号の説明】
【００６０】
１０  ・・・バッテリー
１００  ・・・バッテリーセル電圧データ処理装置
１１０  ・・・電圧データ取得部
１２０  ・・・加重値処理部
１３０  ・・・移動平均算出部
１４０  ・・・電圧データ処理部
【図１】
2020500292.tif 000009
【図２】
2020500292.tif 000010
【国際調査報告】
2020500292.tif 000011
2020500292.tif 000012
2020500292.tif 000013
2020500292.tif 000014