JP2022523930A - 充電状態推定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、バッテリーセルの電圧が非線形的な概形を有する場合にも、バッテリーセルの開放電圧及び充電状態を正確に推定することができる充電状態推定装置及び方法を提供することを目的とする。本発明の一態様によれば、充電状態推定装置はバッテリーセルの充電状態をより正確に且つ信頼度高く推定することができる。また、充電状態推定装置は、充放電中断時間に取得された電圧情報に基づいて第２充電状態を推定することで、十分な休止期を確保し難い環境でもバッテリーセルの最終的な充電状態を迅速に推定することができる。

Description

本発明は、充電状態推定装置及び方法に関し、より詳しくは、バッテリーセルの充電状態を正確に推定する充電状態推定装置及び方法に関する。

本出願は、２０１９年１０月１８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０１９－０１３００７４号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。

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激に伸び、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。

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バッテリー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って、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。

このようなバッテリーを効率的に使用するためには、バッテリーの現在容量を把握できるようにバッテリーの充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）を正確に推定する必要がある。ただし、バッテリーの充電状態は直接測定できない値であるため、充電状態をより正確に推定するための多様な技術が開発されている。

特に、従来、充電及び放電が行われない期間に測定された第１電圧及び第２電圧を線形解析して、バッテリーの開放電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ：ＯＣＶ）を推定する技術が開発されている（特許文献１）。

ただし、特許文献１で用いる線形方程式による開放電圧推定は、バッテリーの電圧が線形的な概形を有する場合のみに適用可能であり、バッテリーの電圧が非線形的な概形を有する場合には適用できないという問題がある。

例えば、バッテリーに大電流が短い時間にわたって急激に流れた後はバッテリーの電圧が非線形的な概形を描くようになるが、このような場合に特許文献１を適用すると、誤った開放電圧が推定されるおそれがある。そして、特許文献１によれば、誤って推定された開放電圧によってバッテリーの充電状態も誤推定され得るため、バッテリーの状態を正確に診断または判断することができない。

韓国特許第１０－０８０５１１６号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーセルの電圧が非線形的な概形を有する場合にも、バッテリーセルの開放電圧及び充電状態を正確に推定することができる充電状態推定装置及び方法を提供することを目的とする。

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。

本発明の一態様による充電状態推定装置は、バッテリーセルの電流及び電圧を測定し、測定された電流情報及び電圧情報を出力するように構成された測定部と、測定部から電流情報及び電圧情報を受信し、バッテリーセルが充電または放電する充放電時間及び充電または放電が中断された充放電中断時間を算出し、充放電時間に電流情報に応じたバッテリーセルの第１充電状態を推定し、充放電中断時間と予め設定された基準時間とを比べた結果に基づいて電圧情報に応じたバッテリーセルの第２充電状態を推定するか否かを決定し、第２充電状態が推定された場合、充放電中断時間に基づいて第１充電状態と第２充電状態とを加重合算して第３充電状態を推定し、推定された第３充電状態をバッテリーセルの充電状態として決定するように構成された制御部と、を含む。

制御部は、充放電中断時間が基準時間以上である場合、充放電中断時間に受信した複数の電圧情報に基づいて第２充電状態を推定するように構成され得る。

制御部は、充放電中断時間が基準時間未満である場合、充放電中断時間に受信した複数の電圧情報のうち電圧変曲点があるか否かを確認し、電圧変曲点が確認された場合のみに第２充電状態を推定するように構成され得る。

制御部は、バッテリーセルの短期分極成分の分極方向と長期分極成分の分極方向とが相異なるものになる時間が含まれるように基準時間を予め設定するように構成され得る。

制御部は、関数最適化技法を用いて充放電中断時間に受信した複数の電圧情報からバッテリーセルの開放電圧を推定するように構成され得る。

制御部は、予め設定されたルックアップテーブルに基づいて、推定された開放電圧に対応する第２充電状態を推定するように構成され得る。

制御部は、充放電中断時間に応じて第１加重値及び第２加重値を設定し、設定された第１加重値及び第２加重値を第１充電状態及び第２充電状態にそれぞれ付け加えて、加重値が付け加えられた第１充電状態と第２充電状態とを合算して第３充電状態を推定するように構成され得る。

制御部は、充放電中断時間と第１加重値とが互いに反比例するように設定し、充放電中断時間と第２加重値とが互いに比例するように設定するように構成され得る。

本発明の他の態様によるバッテリーパックは、本発明の一態様による充電状態推定装置を含む。

本発明のさらに他の態様による自動車は、本発明の一態様による充電状態推定装置を含む。

本発明のさらに他の態様による充電状態推定方法は、バッテリーセルの電流及び電圧を測定して電流情報及び電圧情報を取得する電流電圧測定段階と、バッテリーセルが充電または放電する充放電時間及び充電または放電が中断された充放電中断時間を算出する時間算出段階と、充放電時間に電流情報に応じたバッテリーセルの第１充電状態を推定する第１充電状態推定段階と、充放電中断時間と予め設定された基準時間とを比べた結果に基づいて、電圧情報に応じたバッテリーセルの第２充電状態を推定する第２充電状態推定段階と、充放電中断時間に基づいて、第１充電状態と第２充電状態とを加重合算して第３充電状態を推定する第３充電状態推定段階と、推定された第３充電状態をバッテリーセルの充電状態として決定するバッテリーセルの充電状態推定段階と、を含む。

本発明のさらに他の態様による充電状態推定方法は、第１充電状態推定段階の後、充放電時間が基準時間未満である場合、充放電中断時間に取得された複数の電圧情報のうち電圧変曲点があるか否かを確認する変曲点確認段階を含み得る。

第２充電状態推定段階は、充放電中断時間が基準時間以上である場合または変曲点確認段階で電圧変曲点が確認された場合のみに第２充電状態を推定し得る。

本発明の一態様によれば、充電状態推定装置はバッテリーセルの充電状態をより正確に且つ信頼度高く推定することができる。

また、充電状態推定装置は、充放電中断時間に取得された電圧情報に基づいて第２充電状態を推定することで、十分な休止期を確保し難い環境でもバッテリーセルの最終的な充電状態を迅速に推定することができる。

本発明の効果は上記の効果に制限されず、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できるであろう。

本明細書に添付される次の図面は、発明の詳細な説明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。

本発明の一実施形態による充電状態推定装置を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態による充電状態推定装置を含むバッテリーパックを概略的に示した図である。 本発明の一実施形態による充電状態推定装置を含むバッテリーパックの例示的構成を示した図である。 充放電中断時間の大きさが基準時間よりも大きい第１実施例を概略的に示した図である。 充放電中断時間の大きさが基準時間よりも小さい第２実施例を概略的に示した図である。 放電が終了した後のバッテリーセルの第１電圧概形を示した図である。 充電が終了した後のバッテリーセルの第２電圧概形を示した図である。 放電が終了した後のバッテリーセルの第３電圧概形を示した図である。 充電が終了した後のバッテリーセルの第４電圧概形を示した図である。 本発明の他の実施形態による充電状態推定方法を概略的に示した図である。 本発明のさらに他の実施形態による充電状態推定方法を概略的に示した図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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（接続）」されるとするとき、これは「直接的な連結（接続）」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結（接続）」も含む。

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。

図１は、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００を概略的に示した図である。図２は、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００を含むバッテリーパック１を概略的に示した図である。図３は、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００を含むバッテリーパック１の例示的構成を示した図である。

図２及び図３を参照すると、バッテリーパック１はバッテリーセル１０及び充電状態推定装置１００を含むことができる。

バッテリーセル１０とは、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セルを意味する。一例として、一つのパウチ型リチウムポリマーセルをバッテリーセル１０として見なし得る。

また、図２及び図３には一つのバッテリーセル１０を含むバッテリーパック１が示されているが、バッテリーパック１には一つ以上のバッテリーセル１０が直列及び／または並列で接続されたバッテリーモジュールが含まれ得る。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、測定部１１０及び制御部１２０を含むことができる。

測定部１１０は、バッテリーセル１０の電流及び電圧を測定するように構成され得る。

測定部１１０は、バッテリーセル１０の正極端子の電圧及び負極端子の電圧を測定し、測定した両端電圧の差を算出してバッテリーセル１０の電圧を測定することができる。

例えば、図３の実施例において、測定部１１０は、バッテリーセル１０の電圧を測定する電圧測定ユニット１１１を含み得る。電圧測定ユニット１１１は、第１センシングラインＳＬ１を通じてバッテリーセル１０の正極電圧を測定し、第２センシングラインＳＬ２を通じてバッテリーセル１０の負極電圧を測定し得る。そして、電圧測定ユニット１１１は、測定したバッテリーセル１０の正極電圧と負極電圧との差を算出し、バッテリーセル１０の電圧を測定し得る。

また、測定部１１０は、バッテリーセル１０が配置されたメイン経路に流れる電流を測定し、バッテリーセル１０の電流を測定することができる。すなわち、測定部１１０は、バッテリーセル１０の充電電流及び／または放電電流をすべて測定できる。

例えば、図３の実施例において、測定部１１０は、バッテリーセル１０の電流を測定する電流測定ユニット１１２を含み得る。そして、バッテリーセル１０が配置されたメイン経路には電流測定のための電流計が配置され得る。または、メイン経路には電流測定のためのセンス抵抗が配置され得る。ここで、メイン経路は、バッテリーパック１の正極端子（Ｐ＋）とバッテリーパック１の負極端子（Ｐ－）とを接続するメイン充放電経路であり得る。すなわち、メイン経路は、バッテリーパック１の正極端子（Ｐ＋）とバッテリーセル１０とバッテリーパック１の負極端子（Ｐ－）とが連結された経路であり得る。

電流測定ユニット１１２は、第３センシングラインＳＬ３を通じて電流計及び／またはセンス抵抗と接続され、メイン経路に流れる電流を測定し得る。電流測定ユニット１１２は、第３センシングラインＳＬ３を用いて測定した電流に基づいて、バッテリーセル１０の電流を測定し得る。

測定部１１０は、測定された電流情報及び電圧情報を出力するように構成され得る。

具体的には、測定部１１０は、測定した電流情報及び電圧情報を出力可能なデジタル信号に変換することができる。そして、測定部１１０は、変換したデジタル信号を出力することで、測定した電流情報及び電圧情報を出力することができる。

制御部１２０は、測定部１１０から電流情報及び電圧情報を受信するように構成され得る。

図３の実施例を参照すると、制御部１２０は測定部１１０に接続され得る。例えば、制御部１２０は、測定部１１０と有線ラインを通じて電気的に接続され得る。他の例として、制御部１２０は、測定部１１０と無線通信を通じて接続されてもよい。

制御部１２０は、測定部１１０から出力したデジタル信号を受信し、受信したデジタル信号を読み出して測定部１１０によって測定された電流情報及び電圧情報を取得することができる。

制御部１２０は、バッテリーセル１０が充電または放電する充放電時間及び充電または放電が中断された充放電中断時間を算出するように構成され得る。

例えば、制御部１２０は、取得した電流情報に基づいてバッテリーセル１０の充電または放電如何を判断し得る。

もし、制御部１２０が取得した電流情報がバッテリーセル１０が充電または放電する場合の電流情報であれば、制御部１２０は充電または放電の持続時間を算出し得る。

逆に、制御部１２０が取得した電流情報がバッテリーセル１０が充電及び放電しない場合の電流情報であれば、制御部１２０はバッテリーセル１０の充放電中断時間を算出し得る。すなわち、制御部１２０は、測定部１１０から受信した電流情報に基づいてバッテリーセル１０の休止時間を算出し得る。

他の例として、図３の実施例において、バッテリーパック１の正極端子（Ｐ＋）及び負極端子（Ｐ－）に負荷が接続された場合、制御部１２０は、バッテリーパック１と負荷との通電如何を判断して充放電時間及び充放電中断時間を算出し得る。

制御部１２０は、充放電時間に電流情報に応じたバッテリーセル１０の第１充電状態を推定するように構成され得る。

具体的には、制御部１２０は、バッテリーセル１０が充電または放電する場合、充電電流量または放電電流量を積算して第１充電状態を推定するように構成され得る。ここで、制御部１２０は、一般に使われる電流積算法を用いてバッテリーセル１０の第１充電状態を推定することができる。

また、制御部１２０は、充放電中断時間と予め設定された基準時間とを比べた結果に基づいて、受信した電圧情報に応じたバッテリーセル１０の第２充電状態を推定するか否かを決定するように構成され得る。

ここで、予め設定された基準時間とは、所定の大きさに設定された時間であり得る。すなわち、基準時間の大きさは予め設定され得る。例えば、基準時間は３００秒～５００秒に設定され得る。望ましくは、基準時間は３００秒に設定され得る。

例えば、基準時間は、予め設定されて制御部１２０に備えられた内部メモリに保存され得る。

他の例として、図１～図３を参照すると、充電状態推定装置１００は、基準時間を保存するための保存部１３０をさらに含むことができる。ここで、保存部１３０は、制御部１２０がバッテリーセル１０の充電状態を推定するのに必要なプログラム及びデータなどを保存し得る。すなわち、保存部１３０は、充電状態推定装置１００の各構成要素が動作及び機能を実行するのに必要なデータ、若しくは、プログラムまたは動作及び機能が実行される過程で生成されるデータなどを保存し得る。保存部１３０は、データを記録、消去、更新及び読出できると知られた公知の情報記録手段であれば、その種類に特に制限がない。一例として、情報記録手段にはＲＡＭ、フラッシュ（登録商標）メモリ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタなどが含まれ得る。また、保存部１３０は、制御部１２０によって実行可能なプロセスが定義されたプログラムコードを保存し得る。

まず、制御部１２０は、充放電中断時間の大きさと基準時間の大きさとを比べることができる。すなわち、制御部１２０は、バッテリーセル１０の充電または放電が中断された時点からバッテリーセル１０の充電または放電が再開された時点までの充放電中断時間を算出することができる。そして、制御部１２０は、算出した充放電中断時間の大きさと基準時間の大きさとを比べた結果に基づいて、バッテリーセル１０の第２充電状態を推定するか否かを決定することができる。

もし、第２充電状態の推定が必要であると判断された場合、制御部１２０は、充放電中断時間に取得したバッテリーセル１０の電圧情報に基づいて、バッテリーセル１０の第２充電状態を推定することができる。

第２充電状態を推定するため、制御部１２０は、充放電中断時間に取得したバッテリーセル１０の電圧情報を総合して、バッテリーセル１０の開放電圧を推定することができる。そして、制御部１２０は、予め保存された開放電圧－充電状態ルックアップテーブルを参照して、推定された開放電圧に対応するバッテリーセル１０の第２充電状態を推定することができる。ここで、開放電圧－充電状態ルックアップテーブルは、対応する開放電圧と充電状態とがマッピングされて保存されたルックアップテーブルであり得る。そして、開放電圧－充電状態ルックアップテーブルは、制御部１２０に備えられた内部メモリまたは保存部１３０に予め保存され得る。

制御部１２０は、第２充電状態が推定された場合、充放電中断時間に基づいて第１充電状態と第２充電状態とを加重合算して第３充電状態を推定するように構成され得る。

具体的には、第１充電状態は充放電時間に測定されたバッテリーセル１０の電流に基づいて推定された充電状態であり、第２充電状態は充放電中断時間に測定されたバッテリーセル１０の電圧に基づいて推定された充電状態であり得る。

制御部１２０は、第１充電状態と第２充電状態とを加重合算することで、充放電中断時間に応じた第３充電状態を推定することができる。

例えば、充放電中断時間が短いほど、推定された第３推定状態において第１充電状態の比重が大きくなり得る。逆に、充放電中断時間が長いほど、推定された第３推定状態において第２充電状態の比重が大きくなり得る。

最後に、制御部１２０は、推定された第３充電状態をバッテリーセル１０の充電状態として決定するように構成され得る。

すなわち、制御部１２０は、バッテリーセル１０の最終的な充電状態を決定するとき、充放電時間の電流情報及び充放電時間の電圧情報を総合的に考慮して、バッテリーセル１０の充電状態を推定することができる。

したがって、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、バッテリーセル１０の充電状態をより正確に且つ信頼度高く推定することができる。また、充電状態推定装置１００は、充放電中断時間に取得した電圧情報に基づいて第２充電状態を推定することで、十分な休止期を確保し難い環境でもバッテリーセル１０の最終的な充電状態を迅速に推定することができる。

一方、充電状態推定装置１００に備えられた制御部１２０は、本発明で実行される多様な制御ロジックを実行するため、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、データ処理装置などを選択的に含み得る。また、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１２０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に保存され、制御部１２０によって実行され得る。メモリは、制御部１２０の内部または外部に備えられ得、周知の多様な手段で制御部１２０と接続され得る。

以下、図４及び図５を参照して、充放電中断時間の大きさに応じて、制御部１２０が第３充電状態を推定する実施例を説明する。説明の便宜上、図４及び図５ではバッテリーセル１０が放電する状況を挙げて説明し、図４及び図５に示された時間にはバッテリーセル１０が充電されないと仮定する。

まず、図４は、充放電中断時間の大きさが基準時間よりも大きい第１実施例を概略的に示した図である。具体的には、図４は、第１実施例の例示的なタイムテーブルを示した図である。

図４を参照すると、Ｔ０時点でバッテリーセル１０の放電が開始し、Ｔ１時点でバッテリーセル１０の放電が中断され得る。そして、Ｔ２時点でバッテリーセル１０の放電が再開され得る。そして、Ｔｒｅｆ時点は、バッテリーセル１０の放電が中断されたＴ１時点から基準時間だけ経過した時点であり得る。すなわち、Ｔ０時点からＴ１時点までが充放電時間であり、Ｔ１時点からＴ２時点までが充放電中断時間であり得る。

例えば、バッテリーセル１０が備えられた自動車がＴ０時点で始動し、Ｔ１時点でエンジンが停止し得る。その後、Ｔ２時点で自動車が再始動し得る。

図４の実施例において、測定部１１０は、バッテリーセル１０の放電が始まるＴ０時点から放電が中断されるＴ１時点まで、バッテリーセル１０の電流を測定することができる。そして、制御部１２０は、測定部１１０によって測定されたバッテリーセル１０の電流情報に基づいて第１充電状態を推定することができる。このとき、制御部１２０は、Ｔ０時点～Ｔ１時点で測定された電流情報を積算して第１充電状態を推定することができる。

勿論、測定部１１０は、バッテリーセル１０の放電が中断されたＴ１時点からＴ２時点までバッテリーセル１０の電流を測定し得る。しかし、放電が中断された場合はメイン経路を流れる電流がないため、Ｔ０時点からＴ１時点まで測定された電流情報に基づいて推定された第１充電状態とＴ０時点からＴ２時点まで測定された電流情報に基づいて推定された第１充電状態とには有意義な差がない。したがって、以下では、説明の便宜上、バッテリーセル１０の放電中のみに測定部１１０がバッテリーセル１０の電流を測定するとして説明する。

そして、制御部１２０は、充放電中断時間が基準時間以上である場合、充放電中断時間に受信した複数の電圧情報に基づいて第２充電状態を推定するように構成され得る。

まず、制御部１２０は、Ｔ１時点とＴ２時点との差を計算して充放電中断時間を算出することができる。そして、制御部１２０は、充放電中断時間の大きさが基準時間よりも大きければ、第２充電状態を推定することができる。

例えば、図４の実施例において、Ｔ１時点とＴ２時点との差が基準時間よりも大きいため、制御部１２０は、測定部１１０によってＴ１時点からＴ２時点まで測定された複数の電圧情報を総合して第２充電状態を推定することができる。すなわち、Ｔ２時点がＴｒｅｆ時点よりも後である場合、制御部１２０は第２充電状態を推定することができる。

そして、制御部１２０は、推定した第１充電状態及び第２充電状態に基づいて第３充電状態を推定することができる。したがって、バッテリーセル１０の充電状態は、第１充電状態及び第２充電状態がすべて考慮されて推定されるため、推定されたバッテリーセル１０の充電状態に対する正確度及び信頼度が向上することができる。

図５は、充放電中断時間の大きさが基準時間よりも小さい第２実施例を概略的に示した図である。具体的には、図５は、第２実施例の例示的なタイムテーブルを示した図である。

図４と同様に、図５の実施例において、Ｔ０時点でバッテリーセル１０の放電が開始し、Ｔ１時点でバッテリーセル１０の放電が中断され得る。そして、Ｔ２時点でバッテリーセル１０の放電が再開され得る。そして、Ｔｒｅｆ時点は、バッテリーセル１０の放電が中断されたＴ１時点から基準時間だけ経過した時点であり得る。すなわち、Ｔ０時点からＴ１時点までが充放電時間であり、Ｔ１時点からＴ２時点までが充放電中断時間であり得る。

制御部１２０は、Ｔ０時点～Ｔ１時点で測定部１１０によって測定された電流情報に基づいて、バッテリーセル１０の第１充電状態を推定することができる。その後、制御部１２０は、Ｔ１時点とＴ２時点との差を計算して充放電中断時間を算出することができる。

望ましくは、制御部１２０は、充放電中断時間が基準時間未満である場合、充放電中断時間に受信した複数の電圧情報のうち電圧変曲点があるか否かを確認し、電圧変曲点が確認された場合のみに第２充電状態を推定するように構成され得る。

例えば、図５の実施例において、充放電中断時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）の大きさが基準時間の大きさよりも小さいため、制御部１２０は、充放電中断時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）に電圧変曲点があるか否かを確認する。

ここで、変曲点とは、曲線において凹形状が変わる地点であって、一般に平面曲線で曲率の正負が変わる地点を意味し得る。すなわち、制御部１２０は、充放電中断時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）に取得した電圧情報を分析し、電圧増減の傾きが正から負または負から正に変わる変曲点があるか否かを判断することができる。

もし、充放電中断時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）に取得した電圧情報に電圧変曲点が存在すると確認されれば、制御部１２０は、充放電中断時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）に取得した電圧情報に基づいて第２充電状態を推定することができる。そして、制御部１２０は、推定した第１充電状態及び第２充電状態に基づいて第３充電状態を推定することができる。すなわち、このような場合は、バッテリーセル１０の充電状態が推定されるとき、バッテリーセル１０の電流及び電圧がすべて考慮できる。

逆に、充放電中断時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）に取得した電圧情報に電圧変曲点が存在しないと確認されれば、制御部１２０は、推定した第１充電状態に基づいて第３充電状態を推定することができる。すなわち、この場合、制御部１２０は、取得した電圧情報に基づいて第２充電状態を推定することなく、推定した第１充電状態を第３充電状態として推定することができる。すなわち、このような場合は、バッテリーセル１０の充電状態が推定されるとき、バッテリーセル１０の電流のみが考慮される。

制御部１２０が第３充電状態を推定するときに考慮する因子をまとめると、以下の表１のようになる。

表１は、第３充電状態を推定するとき考慮される因子をまとめたものである。具体的には、表１は、充放電中断時間と基準時間の大きさ、及び充放電中断時間に取得された電圧情報に電圧変曲点が存在するか否かに応じて第３充電状態の推定に必要な因子を示した表である。

例えば、表１及び図４を参照すると、充放電中断時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）の大きさが基準時間（Ｔ１～Ｔｒｅｆの時間）の大きさ以上である場合、制御部１２０は、電圧変曲点の存在如何に関係なく、第１充電状態と第２充電状態をすべて考慮して第３充電状態を推定することができる。

他の例として、表１及び図５を参照すると、充放電中断時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）の大きさが基準時間（Ｔ１～Ｔｒｅｆの時間）の大きさ未満である場合、制御部１２０は、充放電中断時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）に測定された電圧情報に電圧変曲点が存在するか否かに応じて第３充電状態の推定に必要な因子を異ならせて構成することができる。

充放電中断時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）に測定された電圧情報に電圧変曲点がない場合、制御部１２０は、第１充電状態を第３充電状態として推定できる。逆に、充放電中断時間（Ｔ１～Ｔ２の時間）に測定された電圧情報に電圧変曲点がある場合、制御部１２０は、第１充電状態及び第２充電状態をすべて考慮して第３充電状態を推定することができる。

まとめると、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、充放電中断時間の大きさ及び電圧変曲点の存否を考慮して、それぞれの場合に最適化されるようにバッテリーセル１０の充電状態を推定するという長所がある。

したがって、本発明によれば、バッテリーセル１０がテスト装置だけでなく、電気自動車のような駆動装置に備えられた場合、すなわち、バッテリーセル１０の充電状態（特に、第２充電状態）を推定するための十分な休止期が保障されない状況においても、バッテリーセル１０の充電状態をより正確に推定することができる。

望ましくは、基準時間は、バッテリーセル１０の電圧分極反転効果を考慮して予め設定された時間であり得る。

すなわち、制御部１２０は、バッテリーセル１０の短期分極（ｓｈｏｒｔ－ｔｅｒｍ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）成分の分極方向と長期分極（ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）成分の分極方向とが相異なるものになる時間が含まれるように基準時間を予め設定するように構成され得る。

ここで、短期分極成分及び長期分極成分は、バッテリーセル１０の電圧分極成分を称する一般的な用語であり得る。具体的には、短期分極成分は、短時間で大電流に対して動く分極成分であり、短時間に大電流が印加されたとき、急激に変化するバッテリーセル１０の特性について設計された成分であり得る。また、長期分極成分は、長時間に電流の影響を受ける分極成分であって、バッテリーセル１０が活性化状態から安定化状態に変化する特性について設計された成分であり得る。

すなわち、制御部１２０は、バッテリーセル１０の充電または放電が終了した時点から短期分極成分の符号と長期分極成分の符号とが互いに異なるものになる時点までの時間間隔を含むように基準時間を設定し得る。ここで、短期分極成分の符号と長期分極成分の符号とは、急激な充電または放電が起きた後、バッテリーセル１０が休止期に進入すれば、互いに異なるものになり得る。すなわち、急激な充電または放電が起きた後、バッテリーセル１０には短期分極成分の符号と長期分極成分の符号とが相異なるものになる電圧分極反転効果（Ｖｏｌｔａｇｅ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｖｅｒｓｅ ｅｆｆｅｃｔ）が発生し得る。

例えば、バッテリーセル１０の短期分極成分の符号と長期分極成分の符号とが相異なるものになる時点は、バッテリーセル１０の充電または放電が終了した時点から約３００秒が経過した時点であり得る。したがって、制御部１２０は、基準時間を３００秒～５００秒に予め設定し、基準時間以内にバッテリーセル１０の短期分極成分と長期分極成分の分極方向が相異なるものになる時点を含ませ得る。望ましくは、基準時間は３００秒に設定され得る。

以下、図６～図９を参照して、バッテリーセル１０の短期分極成分の分極方向と長期分極成分の分極方向とが同じ場合及び相異なる場合におけるバッテリーセル１０の電圧変動を説明する。

図６は、放電が終了した後のバッテリーセル１０の第１電圧概形Ｃ１を示した図である。図７は、充電が終了した後のバッテリーセル１０の第２電圧概形Ｃ２を示した図である。図８は、放電が終了した後のバッテリーセル１０の第３電圧概形Ｃ３を示した図である。図９は、充電が終了した後のバッテリーセル１０の第４電圧概形Ｃ４を示した図である。

具体的には、図６及び図７は電圧分極反転効果が発生していないバッテリーセル１０の電圧概形であり、図８及び図９は電圧分極反転効果が発生したバッテリーセル１０の電圧概形である。

まず、図６を参照すると、放電が終了したバッテリーセル１０の開放電圧（ＯＣＶ）は、十分な休止期が経過した後、ＯＣＶ１と測定され得る。一方、図８を参照すると、電圧分極反転効果が発生したバッテリーセル１０の開放電圧は、十分な休止期が経過した後、ＯＣＶ３と測定され得る。

図６に示された第１電圧概形Ｃ１と図８に示された第３電圧概形Ｃ３とを比べると、第３電圧概形Ｃ３ではＴｍ時点で電圧変曲点が現れ得る。すなわち、第３電圧概形Ｃ３では、Ｔｍ時点で短期分極成分の符号と長期分極成分の符号とが互いに異なるものになり得る。したがって、Ｔｍ時点の後、第１電圧概形Ｃ１の傾きは正を維持するが、第３電圧概形Ｃ３の傾きは正から負に変わり得る。

また、図７を参照すると、充電が終了したバッテリーセル１０の開放電圧は、十分な休止期が経過した後、ＯＣＶ２と測定され得る。一方、図９を参照すると、電圧分極反転効果が発生したバッテリーセル１０の開放電圧は、十分な休止期が経過した後、ＯＣＶ４と測定され得る。

図７に示された第２電圧概形Ｃ２と図９に示された第４電圧概形Ｃ４とを比べると、第４電圧概形Ｃ４ではＴｍ時点で電圧変曲点が現れ得る。すなわち、第４電圧概形Ｃ４では、Ｔｍ時点で短期分極成分の符号と長期分極成分の符号とが互いに異なるものになり得る。したがって、Ｔｍ時点の後、第２電圧概形Ｃ２の傾きは負を維持するが、第４電圧概形Ｃ４の傾きは負から正に変わり得る。

また、開放電圧と充電状態とは１対１の関係で対応するため、ＯＣＶ１に基づいて推定された第２充電状態とＯＣＶ３に基づいて推定された充電状態とは非常に相異なるものであり得る。また、ＯＣＶ２に基づいて推定された第２充電状態とＯＣＶ４に基づいて推定された充電状態とも非常に相異なるものであり得る。すなわち、電圧変曲点が発生したか否かによって、推定された開放電圧及び充電状態が変わり得る。

図６～図９を参照すると、電圧分極反転効果が発生したバッテリーセル１０では充電または放電が終了した後電圧変曲点が生じ得る。すなわち、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、基準時間を電圧変曲点が生じ得る時間以上の時間に設定することで、電圧分極反転効果を考慮してバッテリーセル１０の開放電圧を正確に推定することができる。

また、充電状態推定装置１００は、電圧分極反転効果を考慮してバッテリーセル１０の第２充電状態をより正確に推定することができる。

また、充電状態推定装置１００は、より正確に推定した第２充電状態に基づいて、バッテリーセル１０の最終的な充電状態を正確に推定することができる。

制御部１２０は、関数最適化技法を用いて充放電中断時間に受信した複数の電圧情報からバッテリーセル１０の開放電圧を推定するように構成され得る。

ここで、関数最適化技法とは、与えられたデータに基づいて曲線の方程式を解析するカーブフィッティング解析技法であり得る。すなわち、本発明で使われる関数最適化技法は、与えられたデータを線形解析するだけでなく、与えられたデータによる曲線まで推定して最終的な結果を導出可能な技法である。例えば、関数最適化技法として、レーベンバーグ・マーカート（Ｌｅｖｅｎｂｅｒｇ－Ｍａｒｑｕａｒｄｔ）アルゴリズムまたは拡張カルマンフィルター（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｋａｌｍａｎ Ｆｉｌｔｅｒ）を適用し得る。

具体的に、関数最適化技法としてレーベンバーグ・マーカートアルゴリズムを適用した場合を挙げて説明する。制御部１２０は、２つのＲＣ並列回路を備えたＲ－Ｃ等価回路モデルに基づいて、レーベンバーグ・マーカートアルゴリズムから第１時定数、第２時定数、第１電圧値、第２電圧値及び開放電圧を取得し得る。ここで取得された開放電圧は、バッテリーセル１０の充電状態を推定することができる。すなわち、制御部１２０は、充放電中断時間に測定された複数の電圧情報を関数最適化技法の入力データとして使用して、バッテリーセル１０の開放電圧を推定することができる。ここで、２つのＲＣ並列回路を備えたＲ－Ｃ等価回路モデル及びレーベンバーグ・マーカートアルゴリズムは公知のモデル及びアルゴリズムであるため、これらについての詳しい説明は省略する。

図８及び図９を参照すると、バッテリーセル１０の短期分極成分の符号と長期成分の符号とが異なる場合、制御部１２０で取得した複数の電圧情報には電圧変曲点が含まれ得る。したがって、制御部１２０は、関数最適化技法を用いてバッテリーセル１０の開放電圧をＯＣＶ３またはＯＣＶ４と推定し得る。

仮に、電圧変曲点を考慮せずに基準時間が設定されたと仮定する。すなわち、図８及び図９の実施例において、Ｔｍ時点以前までの電圧情報のみが取得されたと仮定する。この場合、関数最適化技法を用いることで、少ない電圧情報に基づいてバッテリーセル１０の開放電圧が推定され得る。ただし、カーブフィッティング技法である関数最適化技法が用いられたとしても、電圧変曲点に対する電圧情報がないため、バッテリーセル１０の電圧概形は第１電圧概形Ｃ１または第２電圧概形Ｃ２と推定される。したがって、バッテリーセル１０の開放電圧はＯＣＶ１またはＯＣＶ２と誤推定されることになる。結局、開放電圧に対する誤った推定によって、バッテリーセル１０の第２充電状態も誤推定されてしまう。

一方、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、バッテリーセル１０に対する十分な電圧情報を確保するため、電圧分極反転効果が生じる可能性を考慮して基準時間を設定するという長所がある。したがって、バッテリーセル１０の開放電圧及び充電状態をより正確に推定することができる。

また、充放電中断時間は、バッテリーセル１０の開放電圧を測定するための休止時間よりも著しく短い時間であり得る。例えば、基準時間は３００秒に設定され、バッテリーセル１０の開放電圧を測定するための休止時間は３時間であり得る。したがって、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、十分な休止時間が確保され難い環境でも、バッテリーセル１０の電圧情報に基づいてバッテリーセル１０の開放電圧を正確に推定することができる。また、充電状態推定装置１００は、推定した開放電圧とバッテリーセル１０の電流情報に基づいて、短時間内にバッテリーセル１０の充電状態を正確に推定することができる。

また、表１、図５及び図８を参照すると、制御部１２０は、バッテリーセル１０の放電が終了した直後から基準時間が経過する前にバッテリーセル１０の放電が再び開始した場合、取得された電圧情報に電圧変曲点が含まれたか否かを先に確認することができる。

例えば、図５及び図８の実施例において、Ｔｍ時点をＴｒｅｆ時点よりも早い時点と仮定する。そして、Ｔ２時点は、Ｔｍ時点以後且つＴｒｅｆ時点以前と仮定する。制御部１２０は、Ｔ１～Ｔ２の時間に取得した複数の電圧情報に電圧変曲点に対するデータが含まれれば、関数フィッティング技法を用いて取得した複数の電圧情報に基づいてバッテリーセル１０の開放電圧を推定し得る。すなわち、取得された電圧情報に電圧変曲点情報が含まれているため、制御部１２０は、バッテリーセル１０の開放電圧をＯＣＶ１ではなく、ＯＣＶ３として推定することができる。その後、制御部１２０は、推定したＯＣＶ３に基づいて第２充電状態を推定することができる。

すなわち、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、充放電中断時間に取得した電圧情報に電圧変曲点が含まれた場合に限って、充放電中断時間が基準時間よりも短くても、取得した電圧情報に基づいて第２充電状態を推定することができる。したがって、第１充電状態及び第２充電状態に基づいて、バッテリーセル１０の最終充電状態をより正確に推定することができる。

制御部１２０は、充放電中断時間に応じて第１加重値及び第２加重値を設定するように構成され得る。

すなわち、制御部１２０は、充放電中断時間の大きさに基づいて第１加重値及び第２加重値をそれぞれ設定するように構成され得る。望ましくは、第１加重値と第２加重値との和は１であり得る。

そして、制御部１２０は、設定された第１加重値及び第２加重値を第１充電状態及び第２充電状態にそれぞれ付け加えるように構成され得る。

具体的には、制御部１２０は、第１加重値を第１充電状態に付け加え、第２加重値を第２充電状態に付け加えることができる。

例えば、第１加重値が０．３であって、第２加重値が０．７であると仮定する。また、第１充電状態は８０％と推定され、第２充電状態は８２％と推定されたと仮定する。制御部１２０は、第１加重値である０．３と第１充電状態である８０％とを乗じて２４％を算出し得る。そして、制御部１２０は、第２加重値である０．７と第２充電状態である８２％とを乗じて５７．４％を算出し得る。

その後、制御部１２０は、加重値が付け加えられた第１充電状態と第２充電状態とを合算して第３充電状態を推定するように構成され得る。

上述した実施例を参照すると、第１加重値が付け加えられた第１充電状態は２４％であり、第２加重値が付け加えられた第２充電状態は５７．４％であり得る。制御部１２０は、算出された２４％と５７．４％とを足して第３充電状態を８１．４％と推定し得る。

そして、制御部１２０は、推定された第３充電状態をバッテリーセル１０の最終充電状態として推定することができる。

すなわち、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、バッテリーセル１０の充放電時間及び充放電中断時間の比重を考慮して、バッテリーセル１０の充電状態をより正確に推定することができる。

望ましくは、制御部１２０は、充電中断時間と第１加重値とが互いに反比例するように設定し、充電中断時間と第２加重値とが互いに比例するように設定するように構成され得る。

具体的には、制御部１２０は、下記の数式１を用いて第１加重値を設定することができる。
［数式１］

数式１において、Ｔｒｅｓｔは充放電中断時間であり、ｅは自然対数の底であり得る。

数式１を参照すると、第１加重値は、充放電中断時間に反比例するように設定され得る。すなわち、第１加重値は、第１充電状態に付け加えられるものであるため、充放電中断時間に反比例するように設定され得る。

その後、制御部１２０は、下記の数式２を用いて第２加重値を設定することができる。
［数式２］

数式２において、αは第１加重値であり、βは第２加重値である。すなわち、第１加重値と第２加重値との和は１であり得る。

数式２を参照すると、第２加重値は、充放電中断時間に比例するように設定され得る。すなわち、制御部１２０は、充放電中断時間が長くなるほど第２加重値を大きく設定することで、第３充電状態において第２充電状態が占める比重を増加させることができる。

すなわち、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、充放電中断時間に応じて加重値を差等付与することで、バッテリーセル１０の充電状態をより適応的に推定することができる。

本発明による充電状態推定装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ：バッテリー管理システム）に適用され得る。すなわち、本発明によるＢＭＳは、上述した充電状態推定装置１００を含むことができる。このような構成において、充電状態推定装置１００の各構成要素のうち少なくとも一部は、従来のＢＭＳに含まれた構成の機能を補完するか又は追加することで具現され得る。例えば、充電状態推定装置１００の測定部１１０、制御部１２０及び保存部１３０はＢＭＳの構成要素として具現され得る。

また、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、バッテリーパック１に備えられ得る。例えば、図２及び図３を参照すると、本発明によるバッテリーパック１は、上述した充電状態推定装置１００及び一つ以上のバッテリーセル１０を含むことができる。また、バッテリーパック１は、電装品（リレー、ヒューズなど）及びケースなどをさらに含むことができる。

また、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、自動車に含まれ得る。望ましくは、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００を備えたバッテリーパック１が電気自動車に含まれ得る。この場合、バッテリーセル１０が充電される時間または電気自動車が運行する時間が充放電時間に対応し得る。逆に、電気自動車のエンジンが停止した時間が充放電中断時間に対応し得る。

例えば、上述した実施例のように、基準時間が３００秒に設定され、バッテリーセル１０の開放電圧を測定するための望ましい休止時間が３時間であると仮定する。この場合、制御部１２０は、３００秒以上充放電が中断されれば、取得した複数の電圧情報に基づいてバッテリーセル１０の開放電圧を正確に推定することができる。すなわち、制御部１２０は、電気自動車のエンジンが停止した後、望ましい休止時間（３時間）まで待たなくても、基準時間（３００秒）中に取得された電圧情報に基づいてバッテリーセル１０の開放電圧及び第２充電状態を推定することができる。したがって、開放電圧を測定するための十分な休止時間を確保し難い電気自動車の環境であっても、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００は、正確且つ迅速に充電状態を推定することができる。

図１０は、本発明の他の実施形態による充電状態推定方法を概略的に示した図である。ここで、充電状態推定方法は、充電状態推定装置１００の各構成によって実行できる。

図１０を参照すると、充電状態推定方法は、電流電圧測定段階Ｓ１００、時間算出段階Ｓ２００、第１充電状態推定段階Ｓ３００、第２充電状態推定段階Ｓ４００、第３充電状態推定段階Ｓ５００及びバッテリーセルの充電状態推定段階Ｓ６００を含むことができる。

ここで、第１充電状態は、充放電時間に測定されたバッテリーセル１０の電流情報に基づいて推定された充電状態であり、第２充電状態は、充放電中断時間に測定されたバッテリーセル１０の電圧情報に基づいて推定された充電状態であり得る。また、第３充電状態は、第１充電状態及び第２充電状態が加重合算された充電状態であって、バッテリーセル１０の充電状態は第３充電状態に基づいて最終的に推定された充電状態であり得る。

電流電圧測定段階Ｓ１００は、バッテリーセル１０の電流及び電圧を測定して電流情報及び電圧情報を取得する段階であって、測定部１１０によって実行できる。

具体的には、測定部１１０は、電圧測定ユニット１１１を通じてバッテリーセル１０の電圧を測定し、電流測定ユニット１１２を通じてバッテリーセル１０の電流を測定することができる。

そして、測定部１１０は、測定した電流情報及び電圧情報を制御部１２０に出力し、制御部１２０は、電流情報及び電圧情報を取得することができる。

時間算出段階Ｓ２００は、バッテリーセル１０が充電または放電する充放電時間及び充電または放電が中断された充放電中断時間を算出する段階であって、制御部１２０によって実行できる。

例えば、制御部１２０は、測定部１１０から受信した電流情報に基づいてバッテリーセル１０が充電または放電中であるか否かを判断することができる。そして、判断結果に基づいて充放電時間及び充放電中断時間を算出することができる。

第１充電状態推定段階Ｓ３００は、充放電時間に電流情報に応じたバッテリーセル１０の第１充電状態を推定する段階であって、制御部１２０によって実行できる。

例えば、制御部１２０は、充放電時間に取得した電流情報から電流量を抽出し、抽出した電流量を積算して第１充電状態を推定することができる。

第２充電状態推定段階Ｓ４００は、充放電中断時間と予め設定された基準時間とを比べた結果に基づいて電圧情報に応じたバッテリーセル１０の第２充電状態を推定する段階であって、制御部１２０によって実行できる。

例えば、表１を参照すると、充放電中断時間が予め設定された基準時間以上である場合、制御部１２０は充放電中断時間に測定部１１０から受信した複数の電圧情報に基づいて第２充電状態を推定することができる。

具体的には、制御部１２０は、関数最適化技法を用いて受信した複数の電圧情報から開放電圧を推定することができる。そして、制御部１２０は、保存部１３０に保存された開放電圧－充電状態ルックアップテーブルを参照して推定した開放電圧から第２充電状態を推定することができる。

第３充電状態推定段階Ｓ５００は、充放電中断時間に基づいて第１充電状態と第２充電状態とを加重合算して第３充電状態を推定する段階であって、制御部１２０によって実行できる。

制御部１２０は、上記の数式１及び数式２を用いて第１加重値及び第２加重値を設定することができる。そして、制御部１２０は、第１充電状態に第１加重値を付け加え、第２充電状態に第２加重値を付け加えることができる。その後、制御部１２０は、加重値が付け加えられた第１充電状態と第２充電状態とを合算して、第３充電状態を推定することができる。

バッテリーセルの充電状態推定段階Ｓ６００は、推定された第３充電状態をバッテリーセル１０の充電状態として決定する段階であって、制御部１２０によって実行できる。

制御部１２０は、推定した第３充電状態をバッテリーセル１０に対する最終充電状態として決定することができる。

すなわち、バッテリーセル１０の最終充電状態は、充放電時間に測定された電流情報及び充放電中断時間に測定された電圧情報をすべて考慮して推定されるため、環境適応的であってより正確である。

図１１は、本発明のさらに他の実施形態による充電状態推定方法を概略的に示した図である。図１１による充電状態推定方法は、本発明の一実施形態による充電状態推定装置１００によって実行できる。

以下では、図１０を参照して説明した段階と重なる説明は省略し、追加された段階のみについて説明する。

図１１を参照すると、本発明のさらに他の実施形態による充電状態推定方法は、変曲点確認段階Ｓ７００をさらに含む。

変曲点確認段階Ｓ７００は、充放電中断時間が基準時間未満である場合、充放電中断時間に取得された複数の電圧情報のうち電圧変曲点があるか否かを確認する段階であって、制御部１２０によって実行できる。

例えば、図１１及び表１を参照すると、電圧変曲点が存在する場合、制御部１２０は、充放電中断時間の大きさが基準時間の大きさよりも小さくても、第２充電状態を推定することができる。逆に、電圧変曲点が存在しない場合、制御部１２０は、第２充電状態を推定せず、推定した第１充電状態を第３充電状態として推定することができる。

したがって、充放電中断時間の大きさ及び電圧変曲点の有無に応じてバッテリーセル１０の最終充電状態をより正確に推定することができる。

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。

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。

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。

１：バッテリーパック
１０：バッテリーセル
１００：充電状態推定装置
１１０：測定部
１２０：制御部
１３０：保存部
ＳＬ１～ＳＬ３：第１センシングライン～第３センシングライン

Claims (12)

1. バッテリーセルの電流及び電圧を測定し、測定された電流情報及び電圧情報を出力する測定部と、
   前記バッテリーセルが充電または放電する充放電時間及び前記充電または放電が中断された充放電中断時間を算出し、前記充放電時間に前記電流情報に応じた前記バッテリーセルの第１充電状態を推定し、前記充放電中断時間と予め設定された基準時間とを比べた結果に基づいて前記電圧情報に応じた前記バッテリーセルの第２充電状態を推定するか否かを決定し、前記第２充電状態が推定された場合、前記充放電中断時間に基づいて前記第１充電状態と前記第２充電状態とを加重合算して第３充電状態を推定し、推定された第３充電状態を前記バッテリーセルの充電状態として決定する制御部と、を含む、充電状態推定装置。
2. 前記制御部は、前記充放電中断時間が前記基準時間以上である場合、前記充放電中断時間に前記測定部から受信した複数の電圧情報に基づいて前記第２充電状態を推定する、請求項１に記載の充電状態推定装置。
3. 前記制御部は、前記充放電中断時間が前記基準時間未満である場合、前記充放電中断時間に前記測定部から受信した複数の電圧情報のうち電圧変曲点があるか否かを確認し、前記電圧変曲点が確認された場合のみに前記第２充電状態を推定する、請求項２に記載の充電状態推定装置。
4. 前記制御部は、前記バッテリーセルの短期分極成分の分極方向と長期分極成分の分極方向とが相異なるものになる時間が含まれるように前記基準時間を予め設定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の充電状態推定装置。
5. 前記制御部は、関数最適化技法を用いて前記充放電中断時間に前記測定部から受信した複数の電圧情報から前記バッテリーセルの開放電圧を推定する、請求項４に記載の充電状態推定装置。
6. 前記制御部は、予め設定されたルックアップテーブルに基づいて、推定された開放電圧に対応する第２充電状態を推定する、請求項５に記載の充電状態推定装置。
7. 前記制御部は、前記充放電中断時間に応じて第１加重値及び第２加重値を設定し、設定された第１加重値及び第２加重値を前記第１充電状態及び前記第２充電状態にそれぞれ付け加えて、加重値が付け加えられた第１充電状態と第２充電状態とを合算して前記第３充電状態を推定する、請求項１から６のいずれか一項に記載の充電状態推定装置。
8. 前記制御部は、前記充放電中断時間と前記第１加重値とが互いに反比例するように設定し、前記充放電中断時間と前記第２加重値とが互いに比例するように設定する、請求項７に記載の充電状態推定装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の充電状態推定装置を含むバッテリーパック。
10. 請求項１から８のいずれか一項に記載の充電状態推定装置を含む自動車。
11. バッテリーセルの電流及び電圧を測定して電流情報及び電圧情報を取得する電流電圧測定段階と、
    前記バッテリーセルが充電または放電する充放電時間及び前記充電または放電が中断された充放電中断時間を算出する時間算出段階と、
    前記充放電時間に前記電流情報に応じた前記バッテリーセルの第１充電状態を推定する第１充電状態推定段階と、
    前記充放電中断時間と予め設定された基準時間とを比べた結果に基づいて、前記電圧情報に応じた前記バッテリーセルの第２充電状態を推定する第２充電状態推定段階と、
    前記充放電中断時間に基づいて、前記第１充電状態と前記第２充電状態とを加重合算して第３充電状態を推定する第３充電状態推定段階と、
    推定された第３充電状態を前記バッテリーセルの充電状態として決定するバッテリーセルの充電状態推定段階と、を含む、充電状態推定方法。
12. 前記第１充電状態推定段階の後、前記充放電時間が前記基準時間未満である場合、前記充放電中断時間に取得された複数の電圧情報のうち電圧変曲点があるか否かを確認する変曲点確認段階を含み、
    前記第２充電状態推定段階は、前記充放電中断時間が前記基準時間以上である場合または前記変曲点確認段階で前記電圧変曲点が確認された場合のみに前記第２充電状態を推定する、請求項１１に記載の充電状態推定方法。

Images