(57)【要約】  本発明は、バッテリーと、前記バッテリーと接続されて、バッテリーのＯＣＶを測定するセンシング部と、前記センシング部と接続されて、前記センシング部から測定されたＯＣＶを用いて、バッテリーの初期のＳＯＣを推定するＳＯＣ推定部と、バッテリーのＳＯＣ及びＯＣＶを含むデータを保存し、前記ＳＯＣ推定部と接続されたメモリー部と、前記ＳＯＣ推定部及びメモリー部と接続され、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算し、変更された使用容量に応じた変更されたＳＯＣを再算出する演算部と、を備えるバッテリーの容量の推定装置及び方法、これを備えるバッテリーの管理装置及び方法を開示する。
2020508629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーと、
前記バッテリーと接続されて、バッテリーのＯＣＶ（開路電圧）を測定するセンシング部と、
前記センシング部と接続されて、前記センシング部から測定されたＯＣＶを用いてバッテリーのＳＯＣ（充電状態）を推定するＳＯＣ推定部と、
バッテリーのＳＯＣ及びＯＣＶを含むデータを保存し、前記ＳＯＣ推定部と接続されたメモリー部と、
前記ＳＯＣ推定部及び前記メモリー部と接続され、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算し、変更された使用容量に応じた変更されたＳＯＣを再算出する演算部と、
を備えるバッテリーの容量の推定装置。
【請求項２】
前記メモリー部は、複数の初期のＳＯＣ及び複数の初期ＯＣＶをマッチングして保存し、複数の変更されたＳＯＣ及び複数の変更されたＯＣＶをマッチングして保存する、請求項１に記載のバッテリーの容量の推定装置。
【請求項３】
前記演算部は、下記の［数式１］により変更された容量を計算し、
［数式１］
Ｘ’（ｍＡｈ）＝Ｘ（ｍＡｈ）×（１−（Ａ％＋Ｂ％））
Ｘ’は、変更された容量であり、Ｘは、初期の容量であり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である請求項１又は２に記載のバッテリーの容量の推定装置。
【請求項４】
前記演算部は、下記の［数式２］を用いて変更されたＳＯＣを計算し、
［数式２］
Ｉ’（％）＝（Ｉ％−Ｂ％）／（１００％−（Ａ％＋Ｂ％））
Ｉ’は、変更されたＳＯＣであり、Ｉは、初期のＳＯＣであり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である、請求項３に記載のバッテリーの容量の推定装置。
【請求項５】
バッテリーと、
前記バッテリーと接続されて、バッテリーのＯＣＶ（開路電圧）を測定するセンシング部と、
前記センシング部と接続されて、前記センシング部から測定されたＯＣＶを用いてバッテリーのＳＯＣ（充電状態）を推定するＳＯＣ推定部と、
バッテリーのＳＯＣ及びＯＣＶを含むデータを保存し、前記ＳＯＣ推定部と接続されたメモリー部と、
前記ＳＯＣ推定部及び前記メモリー部と接続され、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算し、変更された使用容量に応じた変更されたＳＯＣを再算出する演算部と、
前記演算部及び前記メモリー部のうちの少なくとも一方と接続されて、ＳＯＣを参考にして、バッテリーの状態に応じてバッテリーの充放電を制御する制御部と、
前記バッテリーと負荷との間に設けられて、前記制御部の制御信号に応じて、バッテリーを充放電するスイッチング部と、
を備えるバッテリーの管理装置。
【請求項６】
前記演算部は、下記の［数式１］により変更された容量を計算し、下記の［数式２］を用いて変更されたＳＯＣを計算し、
［数式１］
Ｘ’（ｍＡｈ）＝Ｘ（ｍＡｈ）×（１−（Ａ％＋Ｂ％））
Ｘ’は、変更された容量であり、Ｘは、初期の容量であり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率であり、
［数式２］
Ｉ’（％）＝（Ｉ％−Ｂ％）／（１００％−（Ａ％＋Ｂ％））
Ｉ’は、変更されたＳＯＣであり、Ｉは、初期のＳＯＣであり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である、請求項５に記載のバッテリーの管理装置。
【請求項７】
バッテリーのＯＣＶ（開路電圧）を測定する工程と、
測定されたＯＣＶに応じた初期のＳＯＣ（充電状態）を推定する工程と、
使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算した後、変更されたＳＯＣを計算する工程と、
前記変更されたＳＯＣに応じた変更されたＯＣＶを計算する工程と、
を含むバッテリーの容量の推定方法。
【請求項８】
バッテリーの複数の初期のＳＯＣ及びそれに応じた複数の初期ＯＣＶをマッチングして保存する工程をさらに含む請求項７に記載のバッテリーの容量の推定方法。
【請求項９】
前記初期のＳＯＣは、前記測定されたＯＣＶを前記初期ＯＣＶとマッチングして推定する、請求項８に記載のバッテリーの容量の推定方法。
【請求項１０】
前記変更されたＳＯＣを計算する工程は、
使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの変更の度合いを計算する工程と、
前記ＳＯＣの変更の度合いに見合う分だけ初期の容量から差し引いて変更された容量を計算する工程と、
前記変更されたＳＯＣを計算する工程と、
を含む、請求項７から９のいずれか一項にバッテリーの容量の推定方法。
【請求項１１】
前記変更された容量は、下記の［数式１］により計算され、
［数式１］
Ｘ’（ｍＡｈ）＝Ｘ（ｍＡｈ）×（１−（Ａ％＋Ｂ％））
Ｘ’は、変更された容量であり、Ｘは、初期の容量であり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である、請求項１０に記載のバッテリーの容量の推定方法。
【請求項１２】
前記変更されたＳＯＣは、下記の［数式２］を用いて計算され、
［数式２］
Ｉ’（％）＝（Ｉ％−Ｂ％）／（１００％−（Ａ％＋Ｂ％））
Ｉ’は、変更されたＳＯＣであり、Ｉは、初期のＳＯＣであり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である、請求項１０又は１１に記載のバッテリーの容量の推定方法。
【請求項１３】
前記変更されたＳＯＣ及びそれに応じた変更されたＯＣＶをマッチングして複数のデータを保存する工程をさらに含む請求項７から１２のいずれか一項に記載のバッテリーの容量の推定方法。
【請求項１４】
バッテリーのＯＣＶ（開路電圧）を測定する工程と、
前記測定されたＯＣＶに応じた初期のＳＯＣ（充電状態）を推定する工程と、
使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算した後、変更されたＳＯＣを計算する工程と、
前記変更されたＳＯＣに応じた変更されたＯＣＶを計算する工程と、
前記変更されたＳＯＣを参考にして、バッテリーの状態に応じてバッテリーの充放電を制御する工程と、
を含むバッテリーの管理方法。
【請求項１５】
前記変更されたＳＯＣを計算する工程は、
使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの変更の度合いを計算する工程と、
前記ＳＯＣの変更の度合いに見合う分だけ初期の容量から差し引いて変更された容量を計算する工程と、
前記変更されたＳＯＣを計算する工程と、
を含む、請求項１４に記載のバッテリーの管理方法。
【請求項１６】
前記変更された容量は、下記の［数式１］により計算され、前記変更されたＳＯＣは、下記の［数式２］を用いて計算され、
［数式１］
Ｘ’（ｍＡｈ）＝Ｘ（ｍＡｈ）×（１−（Ａ％＋Ｂ％））
Ｘ’は、変更された容量であり、Ｘは、初期の容量であり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率であり、
［数式２］
Ｉ’（％）＝（Ｉ％−Ｂ％）／（１００％−（Ａ％＋Ｂ％））
Ｉ’は、変更されたＳＯＣであり、Ｉは、初期のＳＯＣであり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である、請求項１５に記載のバッテリーの管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーの容量の推定装置及び方法に係り、特に、使用電圧範囲の縮小に伴うバッテリーの容量の推定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パソコン、携帯用電話機などの携帯用電子製品への需要が急増することに伴って、繰り返し充放電が可能な高性能二次電池（以下、バッテリーと称する。）への取り組みが盛んに行われている。現在商用化されているバッテリーとしては、ニッケルカドミウムバッテリー、ニッケル水素バッテリー、ニッケル亜鉛バッテリー、リチウムバッテリーなどが挙げられるが、中でも、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ー効果がほとんど奏されないため、充放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いなどのメリットがあることから、脚光を浴びている。
【０００３】
一方、最近には、炭素エネルギーが次第に枯渇されており、しかも、環境への関心が高まることに伴い、ハイブリッド自動車と電気自動車への需要が益々高まっている。このようなハイブリッド自動車や電気自動車は、バッテリーパックの充放電エネルギーを用いて車両の駆動力を得るため、エンジンのみを利用する自動車に比べて燃費に優れており、公害物質を排出しない、あるいは、公害物質を減少させることから、多くの消費者間で好評を博している。したがって、ハイブリッド自動車や電気自動車の核心的な部品である車両用バッテリーにさらに高い関心が寄せられ、車両用バッテリーへの取り組みが盛んに行われている。
【０００４】
バッテリーは、ＡＣ電源などの外部電源が接続されていない状態で、可搬性装置に用いられるものであるため、時間に限界がある。ところが、このようなバッテリーの使用可能な時間、すなわち、可用時間を正常に予測することができない場合、ユーザーは、困った状況に陥る恐れがある。例えば、電気自動車用のバッテリーの可用時間を正常に予測することができない場合、運行中にバッテリーが完全に放電されて（満放電状態となって）道路の真ん中で自動車が止まってしまう場合が生じる恐れがある。
【０００５】
このように、ユーザーがバッテリーの満放電を予測できずに、使用の途中にいきなりバッテリーが完全に放電される（満放電状態となる）ことを防ぐために、バッテリーの残量、すなわち、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ，充電状態）を推定してユーザーに提供する技術が広く知られている。バッテリーのＳＯＣは、バッテリーの満充電容量（Ｆｕｌｌ  Ｃｈａｒｇｅ  Ｃａｐａｃｉｔｙ；ＦＣＣ）に対する残量を百分率で表わす形態が一般的である。バッテリーのＳＯＣを推定する方法としては、種々の方式が利用可能であるが、代表的な方式は、電流積算法を用いてＳＯＣを推定する方式である。このような電流積算方式は、バッテリーの入出力電流を積算し、初期の容量から加減することにより、ＳＯＣを求める形態である。
【０００６】
一方、バッテリーパックを自動車などに装着する場合、自動車の製造社は、バッテリーの寿命と安定性などを考慮して、使用可能な電圧範囲を変更することができる。例えば、最小で２．０Ｖから最大で４．２Ｖを使用可能なバッテリーに対して、最小で２．４Ｖから最大で４．０Ｖへと使用可能な電圧範囲を縮小することができる。ところが、電圧範囲が縮小するにつれて、使用可能な容量が減るにも拘わらず、ＳＯＣ、ＦＣＣの算出アルゴリズムに反映できない。すなわち、使用範囲の縮小に伴う初期の残量の推定が行われず、これは、時間が経つにつれてさらに大きな誤差を生じさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国公開特許第２０１４−００５３５９０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、使用電圧範囲の変更に伴うバッテリーの容量を推定することのできるバッテリーの容量の推定装置及び方法、これを備えるバッテリーの管理装置及び方法を提供する。
【０００９】
本発明は、ＯＣＶテーブルを用いた初期の容量推定を利用して、縮小された使用電圧範囲に応じた容量を推定することのできるバッテリーの容量の推定装置及び方法、これを備えるバッテリーの管理装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様に係るバッテリーの容量の推定装置は、バッテリーと、前記バッテリーと接続されて、バッテリーのＯＣＶを測定するセンシング部と、前記センシング部と接続されて、前記センシング部から測定されたＯＣＶを用いて、バッテリーのＳＯＣを推定するＳＯＣ推定部と、バッテリーのＳＯＣ及びＯＣＶを含むデータを保存し、前記ＳＯＣ推定部と接続されたメモリー部と、前記ＳＯＣ推定部及びメモリー部と接続され、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算し、変更された使用容量に応じた変更されたＳＯＣを再算出する演算部と、を備える。
【００１１】
前記メモリー部は、複数の初期のＳＯＣ及び複数の初期ＯＣＶをマッチングして保存し、複数の変更されたＳＯＣ及び複数の変更されたＯＣＶをマッチングして保存する。
【００１２】
前記演算部は、下記の［数式１］により変更された容量を計算する。
【００１３】
［数式１］
Ｘ’（ｍＡｈ）＝Ｘ（ｍＡｈ）×（１−（Ａ％＋Ｂ％））
ここで、Ｘ’は、変更された容量であり、Ｘは、初期の容量であり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である。
【００１４】
ここで、Ｘ’は、変更された容量であり、Ｘは、初期の容量であり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である。
【００１５】
前記演算部は、下記の［数式２］を用いて、変更されたＳＯＣを計算する。
【００１６】
［数式２］
Ｉ’（％）＝（Ｉ％−Ｂ％）／（１００％−（Ａ％＋Ｂ％））
【００１７】
ここで、Ｉ’は、変更されたＳＯＣであり、Ｉは、初期のＳＯＣであり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である。
【００１８】
本発明の第２の態様に係るバッテリーの管理装置は、バッテリーと、前記バッテリーと接続されて、バッテリーのＯＣＶを測定するセンシング部と、前記センシング部と接続されて、前記センシング部から測定されたＯＣＶを用いて、バッテリーのＳＯＣを推定するＳＯＣ推定部と、バッテリーのＳＯＣ及びＯＣＶを含むデータを保存し、前記ＳＯＣ推定部と接続されたメモリー部と、前記ＳＯＣ推定部及びメモリー部と接続され、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算し、変更された使用容量に応じた変更されたＳＯＣを再算出する演算部と、前記演算部及び前記メモリー部のうちの少なくとも一方と接続されて、ＳＯＣを参考にして、バッテリーの状態に応じてバッテリーの充放電を制御する制御部と、前記バッテリーと負荷との間に設けられて、前記制御部の制御信号に応じて、バッテリーを充放電するスイッチング部と、を備える。
【００１９】
前記演算部は、下記の［数式１］により変更された容量を計算し、下記の［数式２］を用いて、変更されたＳＯＣを計算する。
【００２０】
［数式１］
Ｘ’（ｍＡｈ）＝Ｘ（ｍＡｈ）×（１−（Ａ％＋Ｂ％））
【００２１】
ここで、Ｘ’は、変更された容量であり、Ｘは、初期の容量であり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である。
【００２２】
［数式２］
Ｉ’（％）＝（Ｉ％−Ｂ％）／（１００％−（Ａ％＋Ｂ％））
【００２３】
ここで、Ｉ’は、変更されたＳＯＣであり、Ｉは、初期のＳＯＣであり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である。
【００２４】
本発明の第３の態様に係るバッテリーの容量の推定方法は、バッテリーのＯＣＶを測定する工程と、前記測定されたＯＣＶに応じた初期のＳＯＣを推定する工程と、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算した後、変更されたＳＯＣを計算する工程と、前記変更されたＳＯＣに応じた変更されたＯＣＶを計算する工程と、を含む。
【００２５】
バッテリーの複数の初期のＳＯＣ及びそれに応じた複数の初期ＯＣＶをマッチングして保存する工程をさらに含む。
【００２６】
前記初期のＳＯＣは、前記測定されたＯＣＶを前記初期ＯＣＶとマッチングして推定する。
【００２７】
前記変更されたＳＯＣを計算する工程は、
使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの変更の度合いを計算する工程と、
前記ＳＯＣの変更の度合いに見合う分だけ初期の容量から差し引いて変更された容量を計算する工程と、
前記変更されたＳＯＣを計算する工程と、
を含む。
【００２８】
前記変更された容量は、下記の［数式１］により計算する。
【００２９】
［数式１］
Ｘ’（ｍＡｈ）＝Ｘ（ｍＡｈ）×（１−（Ａ％＋Ｂ％））
【００３０】
ここで、Ｘ’は、変更された容量であり、Ｘは、初期の容量であり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である。
【００３１】
前記変更されたＳＯＣは、下記の［数式２］を用いて計算する。
【００３２】
［数式２］
Ｉ’（％）＝（Ｉ％−Ｂ％）／（１００％−（Ａ％＋Ｂ％））
【００３３】
ここで、Ｉ’は、変更されたＳＯＣであり、Ｉは、初期のＳＯＣであり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である。
【００３４】
前記変更されたＳＯＣ及びそれに応じた変更されたＯＣＶをマッチングして複数のデータを保存する工程をさらに含む。
【００３５】
本発明の第４の態様に係るバッテリーの管理方法は、バッテリーのＯＣＶを測定する工程と、前記測定されたＯＣＶに応じた初期のＳＯＣを推定する工程と、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算した後、変更されたＳＯＣを計算する工程と、前記変更されたＳＯＣに応じた変更されたＯＣＶを計算する工程と、前記変更されたＳＯＣを参考にして、バッテリーの状態に応じてバッテリーの充放電を制御する工程と、を含む。
【００３６】
前記変更されたＳＯＣを計算する工程は、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの変更の度合いを計算する工程と、前記ＳＯＣの変更の度合いに見合う分だけ初期の容量から差し引いて変更された容量を計算する工程と、前記変更されたＳＯＣを計算する工程と、を含む。
【００３７】
前記変更された容量は、下記の［数式１］により計算し、前記変更されたＳＯＣは、下記の［数式２］を用いて計算する。
【００３８】
［数式１］
Ｘ’（ｍＡｈ）＝Ｘ（ｍＡｈ）×（１−（Ａ％＋Ｂ％））
【００３９】
ここで、Ｘ’は、変更された容量であり、Ｘは、初期の容量であり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である。
【００４０】
［数式２］
Ｉ’（％）＝（Ｉ％−Ｂ％）／（１００％−（Ａ％＋Ｂ％））
【００４１】
ここで、Ｉ’は、変更されたＳＯＣであり、Ｉは、初期のＳＯＣであり、Ａ及びＢは、上位及び下位の容量差引率である。
【発明の効果】
【００４２】
本発明の実施形態は、バッテリーを自動車などに装着する製造社の必要に応じて使用電圧範囲が変更されたバッテリーパックのＳＯＣ及び容量をＯＣＶテーブルを用いて推定することができる。例えば、バッテリーパックの製造が完了して使用電圧範囲がセットされたバッテリーパックに対して、製造社の要請に応じて使用電圧範囲が変更可能であり、この場合、ＯＣＶテーブルを参照して現在のＳＯＣを算出した後、電圧使用範囲の上位及び下位をＯＣＶテーブルを参考にしてＳＯＣの減少の度合いを計算し、ＦＣＣ容量をＳＯＣ減少の度合いに見合う分だけ差し引いて算出した後、縮小された使用範囲に合う新たなＳＯＣを算出する。このように、電圧範囲の縮小に伴って変更されたＳＯＣを推定することにより、誤差の発生を防ぐことができ、これにより、安定的なバッテリーの利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定が適用される電気自動車の概略的なブロック図。
【図２】本発明の一実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定装置の構成を説明するためのブロック図。
【図３】本発明の一実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定方法に用いられる初期のＯＣＶテーブルの例示図。
【図４】本発明の一実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定方法により縮小された電圧範囲に応じて変更されたＯＣＶテーブルの例示図。
【図５】本発明の一実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定方法を説明するための概略図。
【図６】初期のＯＣＶテーブルと、変更されたＯＣＶテーブルのデータとを比較したグラフ。
【図７】本発明の一実施形態に係るバッテリーの管理装置のブロック図。
【図８】本発明の一実施形態に係るバッテリーの管理装置のブロック図。
【図９】本発明の一実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定方法を説明するための概略図。
【図１０】本発明の一実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定方法のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。
【００４５】
図１は、本発明の実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定が用いられる電気自動車の概略的な ブロック図である。
【００４６】
図１を参照すると、電気自動車は、電気エネルギーを提供するバッテリー１０と、バッテリー１０を管理するＢＭＳ（バッテリーマネジメントシステム）２０と、電気自動車の状態を制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）３０と、電気自動車の走行が可能なようにモーター５０を駆動するインバーター４０と、電気自動車を駆動するモーター５０と、を備えていてもよい。
【００４７】
バッテリー１０は、モーター５０に駆動力を提供して電気自動車を駆動する電気エネルギー源である。バッテリー１０は、モーター５０及び／又は内燃機関（図示せず）の駆動にしたがってインバーター４０により充電されたり放電されたりする。ここで、バッテリー１０は、少なくとも一つのバッテリーパックを備えていてもよく、少なくとも一つのバッテリーパックは、それぞれ複数のバッテリーモジュールを備えていてもよく、バッテリーモジュールは、充放電可能な複数のバッテリーセルを備えていてもよい。複数のバッテリーモジュールは、車両やバッテリーパックなどのスペック（ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）に見合うように様々な方法により直列及び／又は並列に接続されてもよく、複数のバッテリーセルもまた、直列及び／又は並列に接続されてもよい。ここで、バッテリーセル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から構成してもよい。
【００４８】
ＢＭＳ２０は、バッテリー１０の状態を推定し、推定した状態情報を用いて、バッテリー１０を管理する。例えば、バッテリー１０のＳＯＣ、寿命（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ；ＳＯＨ）、最大の入出力電力の許容量、出力電圧などバッテリー１０の状態情報を推定し且つ管理する。また、このような状態情報を用いて、バッテリー１０の充電または放電を制御する。本発明に係るＢＭＳ２０は、バッテリーのＳＯＣを推定するためのＳＯＣの推定装置を備える。さらに、ＢＭＳ２０は、各バッテリーセルの充電状態のバランスを取るためのセルバランシングを制御する。すなわち、充電状態が比較的に高いバッテリーセルは放電し、充電状態が比較的に低いバッテリーセルは充電してもよい。
【００４９】
ＥＣＵ（ｅｎｇｉｎｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ｕｎｉｔ；３０）は、電気自動車の状態を制御する電子的な制御装置である。例えば、アクセル（ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ）、ブレーキ（ｂｒｅａｋ）、速度などの情報に基づいて、トルクの度合いを決定し、モーター５０の出力がトルク情報に合うように制御する。また、ＥＣＵ３０は、ＢＭＳ２０により転送されるバッテリー１０のＳＯＣ、ＳＯＨなどの状態情報に基づいて、バッテリー１０が充電または放電できるようにする。例えば、ＢＭＳ２０から転送されたＳＯＣが５５％以下であれば、インバーター４０のスイッチを制御して、電力がバッテリー１０向きに出力されるようにしてバッテリー１０を充電し、ＳＯＣが５５％以上であれば、インバーター４０のスイッチを制御して、電力がモーター５０向きに出力されるようにしてバッテリー１０を放電する。
【００５０】
インバーター４０は、ＥＣＵ３０の制御信号に基づいて、電気自動車の走行が可能なようにモーター５０を駆動する。
【００５１】
モーター５０は、バッテリー１０の電気エネルギーを用いて、ＥＣＵ３０から転送される制御情報（例えば、トルク情報）に基づいて、電気自動車１を駆動する。
【００５２】
図２は、本発明の一実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定装置の構成を説明するためのブロック図である。すなわち、図２は、バッテリーの初期のＳＯＣを推定し、ユーザーの電圧範囲の縮小に伴って変更されたＳＯＣを推定する装置のブロック図である。また、図３及び図４は、本発明の一実施形態に用いられるＯＣＶテーブルの例示図であって、図３は、初期のＯＣＶテーブルの例示図であり、図４は、本発明により、使用電圧範囲の縮小に伴って補正されたＯＣＶテーブルの例示図である。なお、図５は、本発明の一実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定方法を説明するための概略図である。一方、図６は、初期のＯＣＶテーブルと、変更されたＯＣＶテーブルのデータとを比較したグラフである。
【００５３】
図２を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定装置は、バッテリー１０の電圧及び電流などをセンシングするセンシング部１００と、バッテリーのＳＯＣを推定するＳＯＣ推定部２００と、バッテリー１０のＳＯＣ及び電圧などのデータを保存するメモリー部３００と、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算し、狭くなった使用範囲に応じたＳＯＣを再算出する演算部４００と、を備えていてもよい。
【００５４】
まず、バッテリー１０は、充放電可能な複数のバッテリーセル１１，１２，１３，…，１ｎを備えていてもよい。ここで、バッテリー１０は、偶数個のバッテリーセルが接続されてもよく、奇数個のバッテリーセルが接続されてもよい。すなわち、ｎは、偶数であってもよく、奇数であってもよい。また、複数のバッテリーセルは、直列に接続されてもよい。すなわち、複数のバッテリーセルは、一端子及び他端子を有するが、一バッテリーセルの一端子が他バッテリーセルの他端子が接続されてもよい。例えば、第１のバッテリーセル１１の負極と第２のバッテリーセル１２の正極が接続されてもよく、第２のバッテリーセル１２の負極が第３のバッテリーセル１３の正極と接続されてもよい。また、複数のバッテリーセルは、同じ容量を有してもよく、これに伴い、最大の充電電圧が同じであってもよいが、例えば、最大の充電電圧が４．２Ｖであってもよい。
【００５５】
１．センシング部
センシング部１００は、バッテリー１０の状態をセンシングするために設けられるが、例えば、バッテリー１０の電圧及び電流などをセンシングする。ここで、センシング部１００は、バッテリーパック、バッテリーモジュール及びバッテリーセルの電圧及び電流などをセンシングしてもよい。このために、センサー部１００は、複数のセンサーを備えていてもよいが、例えば、少なくとも一つの電圧センサー（図示せず）及び少なくとも一つの電流センサー（図示せず）を備えていてもよい。電圧センサーは、バッテリーパック、バッテリーモジュールまたはバッテリーセルの少なくともいずれか一つの電圧を測定してもよい。例えば、電圧センサーを用いて、バッテリーパックの電圧を測定してもよいが、ＢＭＳがイネーブルされた後、バッテリーパックから所定の時間後に安定化した電圧、すなわち、ＯＣＶを測定してもよい。電流センサーは、バッテリーパックの電流を測定してもよい。電流センサーは、例えば、ホール（Ｈａｌｌ）素子を用いて電流を測定し、測定された電流に対応する信号を出力するホールＣＴ（Ｈａｌｌ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を備えていてもよい。一方、センシング部１１０は、バッテリー１０または周りの温度を測定する温度センサー（図示せず）をさらに備えていてもよい。温度センサーは、バッテリーパックまたはバッテリーモジュールの一領域または複数領域の温度を測定してもよく、このために、少なくとも一つ以上設けられてもよい。このように、センシング部１００を用いて、バッテリー１０の電圧、電流、温度などをセンシングするために、センシング部１００は、図２に示すように、複数の接続ラインを介してバッテリー１０と接続されてもよい。例えば、複数のバッテリーセル１１，１２，１３，１４，…，１ｎのそれぞれが複数の接続ラインを介してセンシング部１００と接続されてもよい。このための具体例を挙げると、第１のバッテリーセル１１の正極とセンシング部１００が接続ラインを介して接続され、第１のバッテリーセル１１と第２のバッテリーセル１２との間が接続ラインを介してセンシング部１００と接続されてもよい。このように、直列に接続された複数のバッテリーセル１１，１２，１３，１４，…，１ｎのそれぞれが接続ラインを介してセンシング部１００と接続され、これにより、複数のバッテリーセル１１，１２，１３，１４，…，１ｎの状態をセンシング部１００がセンシングすることができる。
【００５６】
２．ＳＯＣ推定部
ＳＯＣ推定部２００は、バッテリー１０のＳＯＣを推定する。ＳＯＣを推定するための種々の方式がある。例えば、ＳＯＨ推定部（図示せず）から推定されたバッテリー１０の容量とセンシング部１００から測定されたバッテリー１０の電流を用いて、バッテリー１０のＳＯＣを推定してもよい。すなわち、ＳＯＣ推定部２００は、センシング部１００から測定された所定の時間の間の電流値を積算し、これをＳＯＨ推定部から推定されたバッテリー容量（Ｃａｐａｃｉｔｙ）で除算してバッテリー１０のＳＯＣを推定してもよい。また、ＳＯＣ推定部２００は、バッテリー１０のＯＣＶ（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ，開路電圧）を用いて、ＳＯＣを推定してもよい。すなわち、センシング部１００において測定されたＯＣＶを、メモリー部３００に保存された初期のＯＣＶテーブルを参考にしてそれにマッチングされたＳＯＣを取り出すことにより、ＳＯＣを推定してもよい。例えば、センシング部１００から測定されたＯＣＶが３５６０ｍＶであれば、図３のＯＣＶテーブルを参考にして、ＳＯＣが４０％であることを推定してもよい。そして、ＳＯＣ推定部２００は、バッテリー１０のインピーダンスを測定してＳＯＣを推定するなど、種々の方法でＳＯＣを推定してもよい。本発明の実施形態は、センシング部１００から測定されたＯＣＶをメモリー部３００に保存されたＯＣＶテーブルとマッチングして、ＳＯＣを推定する。
【００５７】
３．メモリー部
メモリー部３００は、バッテリー１０の運用のための様々なデータを保存してもよい。特に、メモリー部３００は、ＳＯＣとＯＣＶを保存してもよい。このとき、ＳＯＣとＯＣＶは、マッチングされて保存されてもよい。すなわち、実験的に測定された様々なＳＯＣとそれに応じたＯＣＶがメモリー部３００に保存されてもよい。例えば、図３に示すように、０％から１００％までのＳＯＣとそれぞれのＳＯＣに応じたＯＣＶを測定し、これらをマッチングして保存してもよい。メモリー部３００に保存されたＳＯＣとＯＣＶは、様々な方法により測定されて保存されてもよい。一つの方法を挙げると、本発明のバッテリー１０として用いられるバッテリーセルと同じスペックのバッテリーセルを、例えば、３Ｖから４．２Ｖまで０．５Ｃ、５０ｍＡのカットオフで充電し、５時間維持した後、０．０１Ｃで３Ｖまで放電し、放電中に周期的にバッテリーセルの電圧を測定する。このような手順を複数回、例えば、７回ないし８回繰り返し行ってＳＯＣとＯＣＶの平均を算出して、ＳＯＣとＯＣＶのテーブルを用意してもよい。他の方法を挙げると、バッテリーセルを０．００１Ｃで充電（すなわち、１０００時間の間に充電）しながら周期的に充電ＯＣＶを測定し、再び０．００１Ｃで放電（すなわち、１０００時間の間に放電）しながら周期的に放電ＯＣＶを測定し、充電ＯＣＶと放電ＯＣＶの平均を算出し、このときのＳＯＣを算出してＳＯＣ及びＯＣＶのテーブルを用意してもよい。さらに他の方法を挙げると、器具的な固定物を用いて、円筒状のバッテリーセルを完全に固定し、スクリューを用いて、チャージャー及びローダー（ｃｈａｒｇｅｒ  ａｎｄ  ｌｏａｄｅｒ）の＋及び−端子と円筒状のバッテリーセルの＋及び−端子とを接触させる。このように、バッテリーセルがチャージャー及びローダーと接触された構造物を複数組製作した後、恒温恒湿チャンバー内に位置させて一定の温度においてＳＯＣ及びＯＣＶを取り出す。一方、ＯＣＶとＳＯＣがマッチングされて保存され、このときの温度及び内部抵抗なども保存されてもよい。すなわち、メモリー部３００には、バッテリーの周りの温度、内部抵抗または温度に応じた容量減少係数などを別途に求めて予め保存してもよい。また、メモリー部３００には、使用電圧範囲の変更に伴う新たに補正されたＯＣＶ及びＳＯＣがマッチングされて保存されてもよい。例えば、図４に示すように、使用電圧範囲の縮小に伴って新たに推定されたＳＯＣとそれに応じたＯＣＶがマッチングされて保存されてもよい。このとき、新たに補正されたＯＣＶテーブルは、初期のＯＣＶテーブルを更新して保存してもよく、初期のＯＣＶテーブルとは別途に保存してもよい。すなわち、新たに算出されたＳＯＣ及びＯＣＶのデータが初期のＯＣＶテーブルに上書きされて保存されてもよく、新たなＯＣＶテーブルが初期のＯＣＶテーブルとは別途のデータとして保存されてもよい。一方、メモリー部３００は、ＢＭＳ２０内に配設されてもよく、ＢＭＳ２０に加えて別途に設けられてもよい。メモリー部３００は、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリー、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｅｒａｓａｂｌｅ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｒｅａｄ‐ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  ＲＡＭ）、ＦＲＡＭ（登録商標）（Ｆｅｒｒｏ‐ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ＲＡＭ）、ＰＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ‐ｃｈａｎｇｅ  ＲＡＭ）、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ＲＡＭ）などの不揮発性メモリーが用いられてもよい。
【００５８】
４．演算部
演算部４００は、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算し、それに応じたＳＯＣを再算出する。このために、演算部４００は、まず、使用電圧範囲の変更に伴う使用電圧範囲の上位と下位を用いて、ＳＯＣの減少の度合いを計算する。すなわち、演算部４００は、使用電圧範囲の上位と下位をメモリー部３００の初期のＯＣＶテーブルを参考にして検出し、それに応じたＳＯＣの減少の度合いを計算する。例えば、使用電圧範囲が４．０Ｖ〜２．４Ｖであれば、図３のＯＣＶテーブルを参考にして、当該電圧に応じたＳＯＣ、すなわち、９０％及び５％を検出し、これにより、ＳＯＣ減少の度合いが上位１０％及び下位５％であることを計算する。また、演算部４００は、ＦＣＣ容量をＳＯＣの減少の度合いに見合う分だけ初期の容量から差し引いて、変更された容量を計算し、縮小された使用範囲に合う新たなＳＯＣを計算する。ここで、演算部４００は、［数式１］を用いて変更された容量を計算し、［数式２］を用いて変更されたＳＯＣを計算する。
【００５９】
［数式１］
Ｘ’（ｍＡｈ）＝Ｘ（ｍＡｈ）×（１−（Ａ％＋Ｂ％））
【００６０】
［数式２］
Ｉ’（％）＝（Ｉ％−Ｂ％）／（１００％−（Ａ％＋Ｂ％））
【００６１】
このような変更された容量Ｘ’と変更されたＳＯＣ（Ｉ’）を計算するための概略図を図５に示す。図５に示すように、最大の電圧及び最小の電圧をそれぞれＶｆｃ及びＶｅと表記し、最大及び最小のＳＯＣがそれぞれ１００％及び０％である。また、上位及び下位の容量差引率をそれぞれＡ％及びＢ％と表記し、初期及び変更されたＳＯＣをそれぞれＩ及びＩ’と表記する。そして、変更された最大の電圧及び最小の電圧をそれぞれＶ’ｆｃ及びＶ’ｅと表記した。［数式１］に示すように、変更された容量Ｘ’は、上位の容量差引率（Ａ％）と下位の容量差引率（Ｂ％）の和を１から差し引いた値を初期の容量（Ｘ）と乗算して計算してもよい。さらに、［数式２］に示すように、変更されたＳＯＣ（Ｉ’）は、初期のＳＯＣ（Ｉ）から下位の容量差引率（Ｂ％）を差し引いた値を、上位の容量差引率（Ａ％）と下位の容量差引率（Ｂ％）の和を１００％から差し引いた値で除算して計算してもよい。例えば、最大及び最小の電圧がそれぞれ４．２Ｖ及び２．０Ｖであり、初期のＳＯＣが４０％であり、上位の容量差引率（Ａ％）と下位の容量差引率（Ｂ％）がそれぞれ１０％及び５％であるとしたとき、変更された容量は、数式１により１２７５ｍＡｈと計算され、変更されたＳＯＣは、数式２により４１％と計算される。初期の容量及び初期のＳＯＣと上位及び下位の容量差引率に応じた、数式１及び２により計算される変更された容量及びＳＯＣの例を表１に示す。
【００６２】
【表１】
2020508629.tif 000003
【００６３】
ところが、変更されたＳＯＣが縮小された範囲を超えると、オーバー（ｏｖｅｒ）ＳＯＣまたはアンダー（ｕｎｄｅｒ）ＳＯＣと計算される。すなわち、例示６のように、変更されたＳＯＣが初期のＳＯＣよりも１１％大きく、これは、縮小範囲である１０％を超えるため、オーバーＳＯＣと計算され、例示７のように、変更されたＳＯＣが初期のＳＯＣよりも３％小さく、これは、縮小範囲である３％に等しいため、アンダーＳＯＣと計算される。一方、演算部４００は、このようにして算出された使用電圧の変更、すなわち、使用電圧の減縮に伴うＳＯＣ及びそれに応じたＯＣＶを計算してメモリー部３００に保存する。すなわち、既存のＯＣＶテーブルに新たに計算されたＯＣＶテーブルを更新して保存する。このとき、新たなデータは、既存データに上書きされた形で保存されてもよく、既存のデータとは別途のデータとして保存されてもよい。新たなＯＣＶテーブルは、ユーザーが設定した最大の電圧４ＶをＳＯＣ  １００％とし、最小の電圧２．４ＶをＳＯＣ  ０％として、これらの間のＯＣＶによるＳＯＣを数式１で計算して保存してもよい。このような新たなＯＣＶテーブルの例が図４に示されており、初期のＯＣＶテーブルと、変更されたＯＣＶテーブルのデータとを比較したグラフが図６に示されている。
【００６４】
上述したように、本発明の一実施形態に係るバッテリーのＳＯＣの推定装置は、センシング部１００と、ＳＯＣ推定部２００と、メモリー部３００及び演算部４００を備えて、バッテリーを自動車などに装着する製造社の必要に応じて使用電圧範囲が変更されたバッテリーの容量をＯＣＶテーブルの初期のＳＯＣを用いて推定することができる。例えば、バッテリーの製造が完了して使用電圧範囲がセットされたバッテリーに対して製造社の要請に応じて使用電圧範囲が変更可能であり、この場合、ＯＣＶテーブルを参照して現在の電圧ＳＯＣを算出し、製造社の電圧使用範囲の上位及び下位をＯＣＶテーブルを参考にしてＳＯＣの減少分を計算し、ＦＣＣの容量を減少分だけ差し引いて算出し、縮小された使用範囲に合う新たなＳＯＣを再算出する。したがって、ユーザーの電圧範囲の縮小に伴って変更されたＳＯＣを推定することにより、誤差の発生を防ぐことができ、それにより、安定的なバッテリーの利用が可能である。
【００６５】
一方、上述したように、使用電圧範囲の変更されたバッテリー１０の容量を本発明のＳＯＣの推定装置を用いて推定し、バッテリーの管理装置を用いて、使用電圧範囲の変更されたバッテリー１０を充電及び放電してもよい。このような本発明のＳＯＣの推定装置を備えるバッテリーの管理装置を図７及び図８に示す。図７は、本発明の一実施形態に係るバッテリーの管理装置のブロック図であり、図８は、バッテリーの管理装置のスイッチング部の構成を説明するためのバッテリーの管理装置のブロック図である。
【００６６】
図７を参照すると、本発明の一実施形態に係るバッテリーの管理装置は、複数のバッテリーセル１１，１２，１３，１４，…，１ｎを備えるバッテリー１０と、バッテリー１０の状態をセンシングするセンシング部１００と、バッテリーのＳＯＣを推定するＳＯＣ推定部２００と、バッテリー１０のＳＯＣ及び電圧などのデータを保存するメモリー部３００と、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算し、狭くなった使用範囲に応じたＳＯＣを再算出する演算部４００と、再算出されたＳＯＣを参考にして、バッテリー１０の状態に応じてバッテリー１０の充放電を制御する制御部５００と、制御部５００の制御信号に応じて、バッテリー１０と負荷との間の接続を制御するスイッチング部６００と、を備えていてもよい。すなわち、本発明のバッテリーの管理装置は、センシング部１００、ＳＯＣ推定部２００及び演算部４００を備えるＳＯＣの推定装置に加えて、制御部５００及びスイッチング部６００をさらに備えてなってもよい。ここで、ＳＯＣの推定装置については既に説明したため、本発明のバッテリーの管理装置における制御部５００及びスイッチング部６００について詳細に説明すれば、次の通りである。
【００６７】
５．制御部
制御部５００は、センシング部１００から測定された複数のバッテリーセルのそれぞれの電圧に応じて制御信号を生成して、バッテリー１０と負荷との間のスイッチング部６００を制御することにより、バッテリー１０の充放電を制御する。したがって、バッテリーセルの過充電または過放電を防ぐことができる。例えば、制御部５００は、充電動作を停止するための第１の設定電圧及び充電動作を行うための第２の設定電圧と、センシング部１００において測定された複数のバッテリーセルのそれぞれの電圧とを比較して、測定電圧が第１の設定電圧よりも高いかあるいはそれに等しい場合、バッテリーセルの充電動作を停止するための制御信号を生成し、測定電圧が第２の設定電圧よりも低いかあるいはそれに等しい場合、バッテリーセルの充電動作のための制御信号を生成してもよい。ここで、第１の設定電圧は、複数のバッテリーセルのそれぞれの最大の充電電圧を４．０Ｖとしたとき、過充電を防ぐために、例えば、３．８Ｖに設定されてよく、第２の設定電圧は、複数のバッテリーセルのそれぞれの過放電を防ぐために、例えば、２．４Ｖに設定されてもよい。また、制御部５００は、バッテリーセルの変更された容量に応じて、バッテリーセルの設定電圧を変更して、バッテリーセルの充放電を制御してもよい。例えば、最大の充電電圧が４．０Ｖから３．８Ｖへと変更され、最小の電圧が２．５Ｖに変更された場合、制御部５００は、演算部４００の演算結果またはメモリー部３００に更新されて保存されたデータを用いて、第１及び第２の設定電圧を変更して、メモリーセルのデータと比較してもよい。例えば、第１の設定電圧が３．８Ｖに変更され、最小の充電電圧が２．５Ｖに変更される場合、第１の設定電圧を３．６Ｖに変更し、最小の充電電圧を２．６Ｖに変更して、メモリーセルのデータと比較してもよい。したがって、バッテリーセルが最大の充電電圧及び最小の充電電圧の変更に従ってバッテリーセルの充放電を制御し、これにより、変更されたバッテリーセルの過充電及び過放電を防ぐことができる。
【００６８】
６．スイッチング部
スイッチング部６００は、バッテリー１０と負荷との間の電流経路の間に設けられて、制御部５００によりバッテリー１０の充電及び放電を制御する。このようなスイッチング部６００は、図８に示すように、第１のスイッチ６１０及び第２のスイッチ６２０を備えていてもよい。すなわち、スイッチング部６００は、バッテリー１０と負荷との間に設けられるが、第１のスイッチ６１０がバッテリー１０側に設けられ、第２のスイッチ６２０が負荷側に設けられてもよい。第１及び第２のスイッチ６１０、６２０は、制御部５００において生成された制御信号に応じて駆動され、バッテリー１０の充電及び放電の際に同時に駆動されてもよく、どちらか一方が駆動されてもよい。例えば、第１のスイッチ６１０は、バッテリー１０の充電時に駆動されてもよく、第２のスイッチ６２０は、バッテリー１０の放電時に駆動されてもよい。ここで、負荷は、バッテリー１０を充電するための外部電源と、バッテリー１０の放電電圧に応じて駆動されるバッテリー１０が装着される電子機器と、を備えていてもよい。すなわち、バッテリー１０の充電時にバッテリー１０は外部電源と接続され、バッテリー１０の放電時にバッテリー１０は電子機器に接続されてもよい。
【００６９】
第１のスイッチ６１０は、第１のＦＥＴ６１０ａ及び第１の寄生ダイオード６１０ｂを備えていてもよい。第１のＦＥＴ６１０ａは、ソース端子及びドレイン端子がバッテリー１０と第１のノードＱ１との間に設けられ、ゲート端子が制御部５００と接続される。したがって、第１のＦＥＴ６１０ａは、制御部５００から出力される制御信号に応じて駆動され、充電時にバッテリー１０に電流を印加する役割を果たす。第１の寄生ダイオード６１０ｂは、第１のＦＥＴ６１０ａに並列に接続される。すなわち、第１の寄生ダイオード６１０ｂは、バッテリー１０と第１のノードＱ１との間に順方向に接続される。このような第１の寄生ダイオード６１０ｂは、第１のＦＥＴ６１０ａがターンオフされるとき、バッテリー１０の放電経路を設定する。すなわち、第１のＦＥＴ６１０ａを介してバッテリー１０が充電され、第１の寄生ダイオード６１０ｂを介してバッテリー１０が放電されてもよい。
【００７０】
第２のスイッチ６２０は、第２のＦＥＴ６２０ａ及び第２の寄生ダイオード６２０ｂを備えていてもよい。第２のＦＥＴ６２０ａは、ソース端子及びドレイン端子が第１のノードＱ１と負荷との間に設けられ、ゲート端子が制御部５００と接続される。したがって、第２のＦＥＴ６２０ａは、制御部５００から出力される制御信号に応じて駆動され、放電時にバッテリー１０の放電電流をこれと接続された電子機器に印加する役割を果たす。第２の寄生ダイオード６２０ｂは、第２のＦＥＴ６２０ａに並列に接続される。すなわち、第２の寄生ダイオード６２０ｂは、第１のノードＱ１と負荷との間に逆方向に接続される。このような第２の寄生ダイオード６２０ｂは、バッテリー１０の充電時に充電電流の経路を設定する。すなわち、第２のＦＥＴ６２０ａを介してバッテリー１０が放電され、第２の寄生ダイオード６２０ｂを介してバッテリー１０が充電されてもよい。
【００７１】
このようなスイッチング部６００は、第１のＦＥＴ６１０ａのゲート端子と第２のＦＥＴ６２０ａのゲート端子に制御部５００が接続されて、制御部５００から出力される制御信号に応じて、第１及び第２のＦＥＴ６１０ａ、６２０ａがそれぞれ駆動される。制御部５００は、バッテリー１０の充電時に第１のＦＥＴ６１０ａをターンオンさせ、第２のＦＥＴ６２０ｂをターンオフさせる。したがって、負荷、すなわち、外部電源から第２の寄生ダイオード６２０ｂ及び第１のＦＥＴ６１０ａを介してバッテリー１０が充電される。また、制御部５００は、バッテリー１０の放電時に第２のＦＥＴ６２０ａをターンオンさせ、第２のＦＥＴ６１０ａをターンオンさせる。したがって、バッテリー１０から第１のＦＥＴ６１０ａ及び第２の寄生ダイオード６２０ｂを介してバッテリー１０が放電される。このとき、第１及び第２のＦＥＴ６１０ａ、６２０ａをそれぞれターンオンさせる制御信号は、ロジックハイ信号であってもよく、第１及び第２のＦＥＴ６１０ａ、６２０ａをそれぞれターンオフさせる制御信号は、ロジックロー信号であってもよい。
【００７２】
上述したように、本発明の一実施形態に係るバッテリー制御装置は、バッテリー１０の状態をセンシングした後、バッテリー１０の充放電を制御してもよい。また、バッテリー制御装置は、ＳＯＣの推定装置によりバッテリー１０の容量及びＳＯＣが変更された後、変更されたバッテリー１０の容量に応じてバッテリー１０の充放電を制御してもよい。バッテリー１０の容量が減った場合、減った容量に応じて設定電圧を下げてバッテリーの充放電を制御してもよい。
【００７３】
図９は、本発明の一実施形態に係るＳＯＣの推定方法を説明するためのフローチャートであり、図１０は、一部の工程の詳細なフローチャートである。
【００７４】
図９及び図１０を参照すると、本発明の一実施形態に係るＳＯＣの推定方法は、バッテリー１０のＯＣＶ及び電流を測定する工程（Ｓ１００）と、測定されたＯＣＶをメモリー部３００に保存された初期のＯＣＶとマッチングし、それに応じた初期のＳＯＣを取り出す工程（Ｓ２００）と、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算し、狭くなった使用範囲に応じたＳＯＣを再算出する工程（Ｓ３００）と、使用電圧の減縮に伴う算出されたＳＯＣ及びそれに応じたＯＣＶを計算して保存する工程（Ｓ４００）と、を含んでいてもよい。また、ＳＯＣを再算出する工程（Ｓ３００）は、使用電圧範囲の変更に伴う使用電圧範囲の上位と下位を用いて、ＳＯＣの減少の度合いを計算する工程（Ｓ３１０）と、ＦＣＣの容量をＳＯＣの減少の度合いに見合う分だけ初期の容量から差し引いて、変更された容量を計算する工程（Ｓ３２０）と、縮小された使用範囲に合う新たなＳＯＣを計算する工程（Ｓ３３０）と、を含んでいてもよい。このような本発明の一実施形態に係るＳＯＣの推定方法を詳しく説明すれば、次の通りである。
【００７５】
Ｓ１００：センシング部１００を用いて、バッテリー１０の電圧を測定する。すなわち、電圧センサーを用いて、ＢＭＳがイネーブルされた後、バッテリーパックから所定の時間後に安定化した電圧、すなわち、ＯＣＶを測定する。また、センシング部１００は、電流センサーを用いて、バッテリーパックの電流を測定してもよい。
【００７６】
Ｓ２００：ＳＯＣ推定部２００は、測定されたＯＣＶをメモリー部３００に保存された初期のＯＣＶとマッチングし、それに応じた初期のＳＯＣを推定する。メモリー部３００には、バッテリー１０の運用のための様々なデータが保存されてもよいが、特に、実験的に測定された様々な初期のＳＯＣ及びそれに応じた初期のＯＣＶがマッチングされて保存されてもよい。例えば、０％から１００％までのＳＯＣとそれぞれのＳＯＣに応じたＯＣＶとを測定し、これらを、図３に示すように、マッチングして保存してもよい。したがって、センシング部１００から測定されたＯＣＶをメモリー部３００に保存された初期のＯＣＶと比較し、これにより、初期のＳＯＣを取り出すことができる。
【００７７】
Ｓ３００：演算部４００は、使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣの減少の度合いを計算し、狭くなった使用範囲に応じたＳＯＣを再算出する。このような使用電圧範囲の変更に伴うＳＯＣ再算出工程は、図７に示すように、次の通りである。
【００７８】
Ｓ３１０：演算部４００は、使用電圧範囲の変更に伴う使用電圧範囲の上位と下位を用いて、ＳＯＣの減少の度合いを計算する。すなわち、演算部４００は、使用電圧範囲の上位と下位をメモリー部３００の初期のＯＣＶテーブルを参考にして、ＳＯＣの減少の度合いを計算する。例えば、使用電圧範囲が４．０Ｖ〜２．４Ｖであれば、図３のＯＣＶテーブルを参考にして、当該電圧に応じたＳＯＣ、すなわち、９０％及び５％を検出し、これにより、ＳＯＣの減少の度合いが上位１０％及び下位５％であることを計算する。
【００７９】
Ｓ３２０及びＳ３３０：演算部４００は、ＦＣＣの容量をＳＯＣの減少の度合いに見合う分だけ初期の容量から差し引いて変更された容量を計算し、縮小された使用範囲に合う新たなＳＯＣを計算する。ここで、演算部４００は、［数式１］を用いて変更された容量を計算し、［数式２］を用いて変更されたＳＯＣを計算する。すなわち、［数式１］に示すように、変更された容量Ｘ’は、上位の容量差引率（Ａ％）と下位の容量差引率（Ｂ％）の和を１から差し引いた値を初期の容量Ｘと乗算して計算してもよい。また、［数式２］に示すように、変更されたＳＯＣ（Ｉ’）は、初期のＳＯＣ（Ｉ）から下位の容量差引率（Ｂ％）を差し引いた値を、上位の容量差引率（Ａ％）と下位の容量差引率（Ｂ％）の和を１００％から差し引いた値で除算して計算してもよい。例えば、最大及び最小の電圧がそれぞれ４．２Ｖ及び２．０Ｖであり、初期のＳＯＣが４０％であり、上位の容量差引率（Ａ％）と下位の容量差引率（Ｂ％）がそれぞれ１０％及び５％であるとしたとき、変更された容量は、数式１により１２７５ｍＡｈと計算され、変更されたＳＯＣは、数式２により４１％と計算される。
【００８０】
Ｓ４００：演算部４００は、このようにして算出された使用電圧の減縮に伴うＳＯＣ及びそれに応じたＯＣＶを計算して、メモリー部３００に保存する。すなわち、既存のＯＣＶテーブルに新たに計算されたＯＣＶテーブルを更新して保存する。このとき、新たなデータは、既存のデータに上書きされた形で保存されてもよく、既存のデータとは別途のデータとして保存されてもよい。新たなＯＣＶテーブルは、ユーザーが設定した最大の電圧４ＶをＳＯＣ  １００％とし、最小の電圧２．４ＶをＳＯＣ  ０％として、これらの間のＯＣＶによるＳＯＣを数式１で計算して保存してもよい。このような新たなＯＣＶテーブルの例が図４に示されている。
【００８１】
一方、上述したように、使用電圧範囲の変更されたバッテリー１０の容量を本発明のＳＯＣの推定装置を用いて推定し、図７及び図８に示すバッテリーの管理装置を用いて、使用電圧範囲の変更されたバッテリー１０を充電及び放電してもよい。すなわち、制御部５００は、バッテリーセルの変更された容量に応じてバッテリーセルの設定電圧を変更して、バッテリーセルの充放電を制御してもよい。例えば、最大の充電電圧が４．０Ｖから３．８Ｖへと変更され、最小の電圧が２．５Ｖに変更された場合、制御部５００は、演算部４００の演算結果またはメモリー部３００に更新されて保存されたデータを用いて、第１及び第２の設定電圧を変更してメモリーセルのデータと比較した後、バッテリーセルの充電及び放電を制御してもよい。すなわち、バッテリーセルが最大の充電電圧及び最小の充電電圧の変更に従ってバッテリーセルの充放電を制御し、これにより、変更されたバッテリーセルの過充電及び過放電を防ぐことができる。
【００８２】
一方、本発明の技術的思想は、前記実施形態により具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということを周知しなればならない。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施形態が採用可能であるということが理解できる筈である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  バッテリー
２０  ＢＭＳ
３０  ＥＣＵ
４０  インバーター
５０  モーター
１００  センシング部
２００  ＳＯＣ測定部
３００  メモリー部
４００  演算部
５００  制御部
６００  スイッチング部
【図１】
2020508629.tif 000004
【図２】
2020508629.tif 000005
【図３】
2020508629.tif 000006
【図４】
2020508629.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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