JP7400172B2 - バッテリー管理装置及び方法 - Google Patents

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Description

本出願は、２０２０年１０月２７日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２０－０１４０７２６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。
本発明は、バッテリー管理装置及び方法に関し、より詳しくは、バッテリーセルで発生した副反応の種類を判断し、バッテリーセルの運用条件を設定することができるバッテリー管理装置及び方法に関する。
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は高温に晒される場合、正極及び負極で副反応が発生して可用リチウムが損失され、内部ガスが発生してベンティング（ｖｅｎｔｉｎｇ）を引き起こすおそれがある。また、従来は、バッテリーの容量維持率情報（例えば、非可逆容量情報）を用いてバッテリーの退化度を推定するだけで、容量維持率情報を用いてバッテリーで発生した副反応の種類を特定することはできない。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、異なる時点におけるバッテリーの電圧差及び容量差に基づいてバッテリーで発生した副反応の種類を判断し、バッテリーの運用条件を適切に設定することができるバッテリー管理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バッテリー管理装置は、第１時点でバッテリーセルの第１電圧を測定し、第１時点以後の第２時点でバッテリーセルの第２電圧及び第２容量を測定するように構成された測定部と、第１電圧と第２電圧との電圧差を算出し、第１電圧に対応する第１容量と第２容量との容量差を算出し、電圧差及び容量差に基づいてバッテリーセルに対する正極副反応因子及び負極副反応因子を決定し、正極副反応因子及び負極副反応因子に基づいてバッテリーセルの副反応の種類を判断するように構成された制御部と、を含む。
制御部は、バッテリーセルのＳＯＣと電圧との対応関係を示すバッテリープロファイルに基づいて電圧差に対応する電圧ベース容量を算出し、第１電圧に対応する電圧ベース容量、または、電圧ベース容量及び容量差に基づいて正極副反応因子を決定するように構成され得る。
制御部は、第１電圧に対応する第１のＳＯＣを推定し、推定された第１のＳＯＣと予め設定された基準ＳＯＣとを比較し、比較結果に対応するようにバッテリーセルの正極副反応因子を決定するように構成され得る。
制御部は、第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ以上である場合、電圧ベース容量に基づいて正極副反応因子を決定するように構成され得る。
制御部は、第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ未満である場合、電圧ベース容量と算出された容量差との差に基づいて正極副反応因子を決定するように構成され得る。
制御部は、バッテリーセルのＳＯＣとＳＯＣに対する微分電圧との対応関係を示す微分プロファイルから、負極平坦区間が始まる地点のＳＯＣを基準ＳＯＣとして設定するように構成され得る。
制御部は、微分プロファイルから所定のＳＯＣ区間に含まれたターゲットピークを決定し、決定されたターゲットピークに対応するＳＯＣを基準ＳＯＣとして設定するように構成され得る。
制御部は、容量差に基づいてバッテリーセルに対する負極副反応因子を決定するように構成され得る。
制御部は、正極副反応因子及び負極副反応因子に基づいて副反応参照値を算出し、算出された副反応参照値と予め設定された副反応基準値とを比較し、比較結果に基づいてバッテリーセルの副反応の種類を正極副反応または負極副反応と判断するように構成され得る。
制御部は、バッテリーセルに対して判断された副反応の種類に応じて、バッテリーセルに対する運用条件を設定するように構成され得る。
制御部は、バッテリーセルの副反応の種類が正極副反応と判断された場合、バッテリーセルに対する上限ＳＯＣ及び上限電圧のうちの少なくとも一つを減少させるように構成され得る。
制御部は、バッテリーセルの副反応の種類が負極副反応と判断された場合、バッテリーセルに対する上限温度を減少させるように構成され得る。
本発明の他の一態様によるバッテリー管理装置は、第２時点でバッテリーセルを放電するように構成された放電部をさらに含み得る。
測定部は、第２時点でバッテリーセルが放電する間、バッテリーセルの放電電流量を測定することで、第２容量を測定するように構成され得る。
バッテリーセルは、第１時点から第２時点まで所定の温度以上に維持されるように構成され得る。
本発明のさらに他の一態様によるバッテリーパックは、本発明の一態様によるバッテリー管理装置を含む。
本発明のさらに他の一態様によるバッテリー管理方法は、第１時点でバッテリーセルの第１電圧を測定する第１測定段階と、第１時点以後の第２時点でバッテリーセルの第２電圧及び第２容量を測定する第２測定段階と、第１電圧と第２電圧との電圧差を算出し、第１電圧に対応する第１容量と第２容量との容量差を算出する電圧差及び容量差算出段階と、電圧差及び容量差に基づいてバッテリーセルに対する正極副反応因子及び負極副反応因子を決定する副反応因子決定段階と、正極副反応因子及び負極副反応因子に基づいてバッテリーセルの副反応の種類を判断する副反応種類判断段階と、を含む。
本発明の一態様によれば、二つの時点におけるバッテリーセルの電圧差及びバッテリーセルの容量差に基づいて、バッテリーセルで発生した副反応の種類を判断することができる。
また、本発明の一態様によれば、バッテリーセルに対して判断された副反応の種類に対応するようにバッテリーセルに対する最適の運用条件を設定することができる。
本発明の効果は上述した効果に制限されず、言及されていない本発明の他の効果は請求範囲の記載から当業者により明らかに理解されるだろう。
本明細書に添付される次の図面は、後述する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。
本発明の一実施形態によるバッテリー管理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バッテリープロファイルを概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーセルの時点毎の容量変化を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態による微分プロファイルを概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーセルで発生し得る副反応を概略的に示した図である。 本発明の他の一実施形態によるバッテリーパックを概略的に示した図である。 本発明のさらに他の一実施形態によるバッテリー管理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おいて使われた用語や単語は通常的及び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、関連する公知の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、その詳細な説明を省略する。
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の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バッテリー管理装置１００を概略的に示した図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００は、測定部１１０及び制御部１２０を含む。
測定部１１０は、第１時点Ｔ１でバッテリーセルの第１電圧を測定し、第１時点Ｔ１以後の第２時点Ｔ２でバッテリーセルの第２電圧及び第２容量を測定するように構成され得る。
ここで、バッテリーは、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、リチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池をバッテリーとして見なし得る。
また、第２時点Ｔ２は、第１時点Ｔ１と異なる時点であって、第１時点Ｔ１から所定の時間が経過した時点であり得る。すなわち、測定部１１０は、第１時点Ｔ１でバッテリーセルの電圧（第１電圧）を測定した後、第２時点Ｔ２でバッテリーセルの電圧（第２電圧）及び容量（第２容量）を測定し得る。
例えば、第１時点Ｔ１は、バッテリーセルが保管され始めた時点であって、第２時点Ｔ２は、バッテリーセルの保管が終わった時点であり得る。測定部１１０は、バッテリーセルの保管開始時点及び保管終了時点でバッテリーセルの電圧を測定し、保管終了時点でバッテリーセルの残余容量を測定し得る。
望ましくは、測定部１１０は、第１時点Ｔ１及び第２時点Ｔ２でバッテリーセルの開放電圧（Ｏｐｅｎ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ：ＯＣＶ）を測定し得る。
図２は、本発明の一実施形態によるバッテリープロファイルＢＰを概略的に示した図である。ここで、バッテリープロファイルＢＰは、バッテリーセルに対するフルセルプロファイルＦＰ、正極プロファイルＰＰ及び負極プロファイルＮＰを含み得る。フルセルプロファイルＦＰは、バッテリーセルの電圧とＳＯＣとの対応関係を示すプロファイルである。正極プロファイルＰＰは、バッテリーセルの正極電圧とバッテリーセルのＳＯＣとの対応関係を示すプロファイルである。負極プロファイルＮＰは、バッテリーセルの負極電圧とバッテリーセルのＳＯＣとの対応関係を示すプロファイルである。
例えば、図２の実施形態において、Ｂ１は第１時点Ｔ１のバッテリーセルであり、Ｂ２は第２時点Ｔ２のバッテリーセルであり得る。測定部１１０は、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１電圧を４．１［Ｖ］と測定し、第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の第２電圧を４．０［Ｖ］と測定し得る。
制御部１２０は、第１電圧と第２電圧との電圧差を算出するように構成され得る。
具体的には、制御部１２０は、測定部１１０と有線及び／または無線で通信可能に接続され得る。そして、制御部１２０は、測定部１１０から第１電圧及び第２電圧を受信し、受信した第１電圧と第２電圧との電圧差を算出し得る。
例えば、制御部１２０は、「第１電圧－第２電圧」の数式を計算して電圧差を算出し得る。図２の実施形態において、制御部１２０は、「４．１［Ｖ］－４．０［Ｖ］」の数式を計算し、電圧差を０．１［Ｖ］と算出し得る。
制御部１２０は、第１電圧に対応する第１容量と第２容量との容量差を算出するように構成され得る。
例えば、制御部１２０は、「第１容量－第２容量」の数式を計算して容量差を算出し得る。
具体的には、制御部１２０は、バッテリープロファイルＢＰを用いて第１電圧に対応する第１のＳＯＣを推定し得る。そして、制御部１２０は、ＢＯＬ（Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｆｅ）状態のバッテリーセルに対する容量（例えば、バッテリーセルの定格容量）と推定された第１のＳＯＣを用いて、第１電圧に対応する第１容量を算出し得る。例えば、ＢＯＬ状態のバッテリーセルの容量がＱ０であり、推定された第１のＳＯＣが９０％である場合、制御部１２０は「Ｑ０×０．９」を第１容量として算出し得る。
そして、バッテリーセルの第２容量は、第２時点Ｔ２におけるバッテリーセルの残余容量であり得る。そのため、図１をさらに参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００は、放電部１３０をさらに含み得る。
放電部１３０は、バッテリー管理装置１００に備えられ、制御部１２０によって動作状態が制御され得る。そして、放電部１３０は、制御部１２０からバッテリーセルに対する放電命令を受信すれば、バッテリーセルを放電可能な放電経路を形成するように構成され得る。例えば、放電部１３０は、抵抗（図示せず）及びスイッチング素子（図示せず）を含み、制御部１２０によってスイッチング素子がターンオン状態に制御されれば、バッテリーセルを放電し得る。その後、制御部１２０によってスイッチング素子がターンオフ状態に制御されれば、バッテリーセルの放電が終了し得る。
ここで、スイッチング素子としては、制御部１２０によって動作状態が制御可能な素子であれば、制限なく適用され得る。例えば、スイッチング素子としては、コンタクター、リレー、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）またはＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＦＥＴ：金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）が適用され得る。
測定部１１０は、第２時点Ｔ２でバッテリーセルが放電する間、バッテリーセルの放電電流量を測定することで、第２容量を測定するように構成され得る。例えば、測定部１１０は、バッテリーセルが放電する間、バッテリーセルから出力される放電電流量を累積することでバッテリーセルの第２容量を測定し得る。
図３は、本発明の一実施形態によるバッテリーセルの時点毎の容量変化を概略的に示した図である。
図３の実施形態において、Ｂ０はＢＯＬ状態のバッテリーセルであり、Ｑ０はＢＯＬ状態のバッテリーセルＢ０の最大容量であり得る。Ｂ１は第１時点Ｔ１のバッテリーセルであり、Ｑ１は第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の容量であり得る。Ｂ２は第２時点Ｔ２のバッテリーセルであり、Ｑ２は第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の容量であり得る。例えば、バッテリーセルに対して予め設定された第１容量はＱ０であり、バッテリーセルの第２容量はＱ３であり得る。ここで、Ｑ０、Ｑ１及びＱ２の単位は［ｍＡｈ］であり得る。
そして、制御部１２０は、バッテリーセルの第１容量と第２容量との差に基づいて容量差Ｑｉを算出するように構成され得る。具体的には、制御部１２０は、「第１容量－第２容量」の数式を計算してバッテリーセルの容量差Ｑｉを算出し得る。
例えば、図３の実施形態において、制御部１２０は、「Ｑ１－Ｑ２」の数式を計算してバッテリーセルの容量差Ｑｉを算出し得る。
制御部１２０は、電圧差及び容量差に基づいてバッテリーセルに対する正極副反応因子及び負極副反応因子を決定するように構成され得る。
ここで、正極副反応因子は、バッテリーセルで発生した正極副反応を数値化した値であり、負極副反応因子は、バッテリーセルで発生した負極副反応を数値化した値であり得る。そして、正極副反応因子及び負極副反応因子は、バッテリーセルの容量に関連した値であって、単位はバッテリーセルの容量単位と同様の［ｍＡｈ］であり得る。
説明の便宜上、制御部１２０が電圧差及び容量差に基づいてバッテリーセルに対する正極副反応因子及び負極副反応因子を決定する具体的な実施形態は後述する。
最後に、制御部１２０は、正極副反応因子及び負極副反応因子に基づいてバッテリーセルの副反応の種類を判断するように構成され得る。
具体的には、制御部１２０は、正極副反応因子及び負極副反応因子を考慮して、バッテリーセルにより多く発生した副反応の種類を判断し得る。
例えば、制御部１２０は、算出された正極副反応因子と負極副反応因子とを比較することで、バッテリーセルにより多く発生した副反応の種類を具体的に区分して診断し得る。
具体的には、制御部１２０は、正極副反応因子及び負極副反応因子に基づいて副反応参照値を算出するように構成され得る。
例えば、制御部１２０は、「正極副反応因子÷負極副反応因子」の数式を計算して副反応参照値を算出し得る。
そして、制御部１２０は、算出された副反応参照値と予め設定された副反応基準値とを比較し得る。
ここで、副反応基準値は、予め設定された値であって、副反応参照値によってバッテリーセルの副反応の種類を正極副反応または負極副反応に区分可能な基準を示す値であり得る。例えば、副反応基準値は０．５に予め設定され得る。
最後に、制御部１２０は、副反応参照値と副反応基準値との比較結果に基づいてバッテリーセルの副反応の種類を正極副反応または負極副反応と判断するように構成され得る。
例えば、副反応参照値が基準値以上であれば、制御部１２０は、バッテリーセルの副反応の種類を正極副反応と判断し得る。他の例として、副反応参照値が基準値未満であれば、制御部１２０は、バッテリーセルの副反応の種類を負極副反応と判断し得る。
上述した実施形態では、制御部１２０が負極副反応因子に対する正極副反応因子の割合を用いてバッテリーセルの副反応の種類を判断する形態を説明したが、制御部１２０は、正極副反応因子と負極副反応因子との差値と予め設定された他の基準値との比較に基づいてバッテリーセルの副反応の種類を判断してもよい。
バッテリーセルで発生する正極副反応と負極副反応とは発生原因が異なり、副反応の発生を防止するための運用条件も相異なり得る。したがって、本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００は、二つの時点（第１時点Ｔ１及び第２時点Ｔ２）におけるバッテリーセルの電圧差及びバッテリーセルの容量差Ｑｉに基づいて、バッテリーセルで発生した副反応の種類を具体的に判断することができる。
一方、バッテリー管理装置１００に備えられた制御部１２０は、本発明で行わ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、特定用途向け集積回路）、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に接続され得る。
また、図１を参照すると、バッテリー管理装置１００は、保存部１４０をさらに含み得る。保存部１４０は、バッテリー管理装置１００の各構成要素が動作及び機能を遂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行われる過程で生成されるデータなどを保存し得る。保存部１４０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１４０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。
例えば、保存部１４０は、図２の実施形態によるバッテリープロファイルＢＰを予め保存し得る。また、保存部１４０は、図３の実施形態によるＢＯＬ状態のバッテリーセルＢ０のＢＯＬ容量Ｑ０、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の電圧と容量Ｑ１、及び第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の電圧と容量Ｑ２などを保存し得る。
以下、制御部１２０が第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の電圧と第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の電圧との電圧差から電圧ベース容量を算出する実施形態について説明する。
制御部１２０は、バッテリーセルのＳＯＣと電圧との対応関係を示すバッテリープロファイルＢＰに基づいて電圧差に対応する電圧ベース容量を算出するように構成され得る。
まず、制御部１２０は、バッテリープロファイルＢＰに基づいて、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の電圧に対応する第１のＳＯＣ及び第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の電圧に対応する第２のＳＯＣを推定し得る。例えば、図２の実施形態において、制御部１２０は、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１電圧（４．１［Ｖ］）に対応する第１のＳＯＣを９０％と推定し得る。そして、制御部１２０は、第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の第２電圧（４．０［Ｖ］）に対応する第２のＳＯＣを８０％と推定し得る。
次いで、制御部１２０は、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の電圧に対応する第１のＳＯＣと第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の電圧に対応する第２のＳＯＣとのＳＯＣ差を算出し得る。例えば、図２の実施形態において、制御部１２０は、第１のＳＯＣ（９０％）と第２のＳＯＣ（８０％）とのＳＯＣ差を１０％として算出し得る。
最後に、制御部１２０は、ＢＯＬ状態のバッテリーセルＢ０のＢＯＬ容量Ｑ０に基づいて、ＳＯＣ差に対応する電圧ベース容量を算出し得る。例えば、図２の実施形態において、制御部１２０は、ＢＯＬ状態のバッテリーセルＢ０のＢＯＬ容量Ｑ０に基づいて、ＳＯＣ差（１０％）に対応する電圧ベース容量を算出し得る。
他の方式として、制御部１２０は、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１のＳＯＣに対応する容量、及び第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の第２のＳＯＣに対応する容量をそれぞれ算出し得る。そして、制御部１２０は、第１のＳＯＣに対応する容量と第２のＳＯＣに対応する容量との差を計算し、電圧ベース容量を算出してもよい。
以下、制御部１２０が正極副反応因子を決定する実施形態について先に説明する。
制御部１２０は、第１電圧に対応する電圧ベース容量、または、電圧ベース容量及び容量差Ｑｉに基づいて、正極副反応因子を決定するように構成され得る。
具体的には、制御部１２０は、第１電圧に対応する第１のＳＯＣを推定し得る。
例えば、第１電圧は、第１時点Ｔ１におけるバッテリーセルＢ１の電圧であって、測定部１１０によって測定された電圧値であり得る。そして、制御部１２０は、バッテリープロファイルＢＰを用いて、第１電圧に対応する第１のＳＯＣを推定し得る。
制御部１２０は、推定された第１のＳＯＣと予め設定された基準ＳＯＣとを比較し得る。
ここで、基準ＳＯＣは、バッテリーセルの負極の影響を受けなくなり始めるＳＯＣとして予め設定され得る。例えば、図２の実施形態において、ＳＯＣ５８％以上のＳＯＣ区間では、負極電圧が近似範囲内でほとんど変わらないことが確認される。すなわち、ＳＯＣ５８％が基準ＳＯＣとして予め設定され得る。制御部１２０が基準ＳＯＣを設定する具体的な内容は後述する。
制御部１２０は、第１のＳＯＣと基準ＳＯＣとの比較結果に対応するようにバッテリーセルの正極副反応因子を決定するように構成され得る。
具体的には、制御部１２０は、第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ以上である場合、電圧差に対応する電圧ベース容量に基づいて正極副反応因子を決定するように構成され得る。
例えば、図２の実施形態において、基準ＳＯＣ（ＳＯＣ５８％）以上のＳＯＣ区間では、ＳＯＣが変化しても負極電圧がほとんど変わらないため、正極副反応因子がバッテリーセルに影響を及ぼすと見られる。したがって、制御部１２０は、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ以上であれば、第１電圧と第２電圧との電圧差に対応する電圧ベース容量で正極副反応因子を決定し得る。
逆に、制御部１２０は、第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ未満である場合、電圧差に対応する電圧ベース容量と負極副反応因子との差に基づいて、正極副反応因子を決定し得る。具体的には、制御部１２０は、電圧差に対応する電圧ベース容量と算出された容量差Ｑｉとの差に基づいて正極副反応因子を決定するように構成され得る。
例えば、図２の実施形態において、基準ＳＯＣ（ＳＯＣ５８％）未満のＳＯＣ区間ではＳＯＣの変化に従って負極電圧及び正極電圧がすべて変わるため、正極副反応因子と負極副反応因子がバッテリーセルに影響を及ぼすと見られる。
したがって、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ未満のＳＯＣ区間に属する場合、制御部１２０は、正極副反応因子を決定するため、正極副反応に影響を受ける電圧ベース容量から負極副反応に影響を受ける容量差Ｑｉを引いた値を正極副反応因子として決定し得る。例えば、制御部１２０は、「電圧ベース容量－容量差Ｑｉ」の数式を計算して正極副反応因子を決定し得る。
換言すれば、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ未満である場合、バッテリーセルには正極副反応及び負極副反応がすべて影響を及ぼし得る。したがって、制御部１２０は、第１時点Ｔ１と第２時点Ｔ２との電圧差に基づいて算出された電圧ベース容量から、負極副反応に起因した容量差Ｑｉを引いた値を正極副反応因子として決定し得る。
本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００は、正極副反応因子を決定する過程で第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１のＳＯＣを用いることで、正極副反応をより正確に示す正極副反応因子を決定することができる。したがって、バッテリー管理装置１００は、正極副反応因子と負極副反応因子との比較結果に基づいて、バッテリーセルの副反応の種類をより正確に判断することができる。
以下、制御部１２０が基準ＳＯＣを設定する構成についてより具体的に説明する。
具体的には、制御部１２０は、バッテリーセルのＳＯＣとバッテリーセルの電圧との対応関係を示すバッテリープロファイルＢＰを取得するように構成され得る。例えば、制御部１２０は、保存部１４０に保存されたバッテリープロファイルＢＰを取得し得る。他の例として、制御部１２０は、内部メモリにバッテリープロファイルＢＰを保存していてもよく、外部からバッテリープロファイルＢＰを受信してもよい。
制御部１２０は、取得したバッテリープロファイルＢＰから、バッテリーセルの負極平坦区間Ｆが始まる地点のＳＯＣを基準ＳＯＣとして設定するように構成され得る。
ここで、負極平坦区間Ｆとは、バッテリーセルの負極プロファイルＮＰにおいて、バッテリーセルのＳＯＣが増加してもバッテリーセルの負極電圧が同一であるか又は所定の範囲内で変わる区間を意味し得る。すなわち、負極平坦区間Ｆは、バッテリーセルのＳＯＣが増加しても負極電圧が変わらないか又は殆ど変わらない区間を意味する。このような負極平坦区間Ｆは、約ＳＯＣ５０％以上で現れ得る。
例えば、図２の実施形態において、負極プロファイルＮＰを参照すると、負極平坦区間ＦはＳＯＣ５８％～１００％であり得る。したがって、制御部１２０は、負極平坦区間Ｆが始まる地点であるＳＯＣ５８％を基準ＳＯＣとして設定し得る。
一方、制御部１２０は、バッテリーセルのＳＯＣと微分電圧との対応関係を示す微分プロファイルに基づいて基準ＳＯＣをさらに正確に設定してもよい。
ここで、微分電圧は、ＳＯＣに対する電圧の瞬間変化率であり得る。すなわち、微分電圧は、ＳＯＣに対する電圧の微分値であって、ｄＶ／ｄＳＯＣで表され得る。そして、微分プロファイルは、Ｘ軸にＳＯＣを設定し、Ｙ軸に微分電圧（ｄＶ／ｄＳＯＣ）を設定した場合のＸ－Ｙグラフで表され得る。
図４は、本発明の一実施形態による微分プロファイルＤＰを概略的に示した図である。具体的には、図４は、図２のバッテリープロファイルＢＰに対応する微分プロファイルＤＰであり得る。
例えば、図２及び図４を参照すると、制御部１２０は、バッテリープロファイルＢＰに基づいてＳＯＣと微分電圧との対応関係を示す微分プロファイルＤＰを生成し得る。他の例として、微分プロファイルＤＰが保存部１４０に予め保存され、制御部１２０は保存部１４０にアクセスして微分プロファイルＤＰを取得し得る。さらに他の例として、制御部１２０は、外部から微分プロファイルＤＰを受信することで微分プロファイルＤＰを取得してもよい。
制御部１２０は、取得された微分プロファイルＤＰから所定のＳＯＣ区間に含まれたターゲットピークＴＰを決定するように構成され得る。
具体的には、微分プロファイルＤＰには複数のピークが含まれ得る。ここで、ピークとは、微分プロファイルＤＰにおいてＳＯＣに対する微分電圧の瞬間変化率が０である地点であって、ピークを基準にして瞬間変化率が正から負に変わる地点であり得る。すなわち、ピークは、微分プロファイルＤＰにおいて上方に向かって凸状の概形を有する地点であり得る。
制御部１２０は、微分プロファイルＤＰに含まれた複数のピークのうち、所定のＳＯＣ区間に含まれたピークをターゲットピークＴＰとして決定し得る。望ましくは、所定のＳＯＣ区間は、バッテリーセルの負極プロファイルＮＰにおいて負極平坦区間Ｆが始まるＳＯＣを含むように予め設定され得る。
例えば、図２及び図４を参照すると、所定のＳＯＣ区間はＳＯＣ５０％～ＳＯＣ６０％の区間で予め設定され得る。そして、図４の実施形態において、制御部１２０は、微分プロファイルＤＰに含まれた複数のピークのうちのＳＯＣ５８％に位置したピークをターゲットピークＴＰとして決定し得る。
そして、制御部１２０は、決められたターゲットピークＴＰに対応するＳＯＣを基準ＳＯＣとして設定するように構成され得る。
例えば、図４の実施形態において、制御部１２０は、ターゲットピークＴＰに対応するＳＯＣ５８％を基準ＳＯＣとして設定し得る。すなわち、ターゲットピークＴＰは、バッテリーセルの負極プロファイルＮＰにおいて負極平坦区間Ｆが始まる地点に対応するピークであり得る。
より望ましくは、制御部１２０は、バッテリープロファイルＢＰ及び微分プロファイルＤＰを両方とも考慮して基準ＳＯＣを設定してもよい。
例えば、制御部１２０は、バッテリーセルの負極プロファイルＮＰから負極平坦区間Ｆが始まる地点のＳＯＣを決定し、微分プロファイルＤＰからターゲットピークＴＰに対応するＳＯＣを決定し得る。そして、制御部１２０は、決定された二つのＳＯＣが同一である場合、決定されたＳＯＣを基準ＳＯＣとして設定し得る。もし、制御部１２０によって決定された二つのＳＯＣが同一ではない場合、制御部１２０は、微分プロファイルＤＰに基づいて決定されたＳＯＣを基準ＳＯＣとして設定し得る。
以下、制御部１２０が負極副反応因子を決定する実施形態について説明する。
制御部１２０は、容量差に基づいてバッテリーセルに対する負極副反応因子を決定するように構成され得る。
具体的には、制御部１２０は、バッテリープロファイルＢＰを用いて第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１電圧から第１のＳＯＣを推定し得る。そして、制御部１２０は、ＢＯＬ状態のバッテリーセルＢ０のＢＯＬ容量Ｑ０に基づいて、第１のＳＯＣに対応する第１容量を算出し得る。
例えば、図３の実施形態において、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の容量はＱ１［ｍＡｈ］で算出され得る。
そして、制御部１２０は、第２時点Ｔ２でバッテリーセルＢ２が放電するように放電部１３０を制御し得る。放電部１３０によってバッテリーセルＢ２が放電する間、測定部１１０は、バッテリーセルＢ２の放電電流を測定し、放電量を算出し得る。ここで、放電量は、第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の残余容量である。
例えば、図３の実施形態において、測定部１１０は、第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ１の容量をＱ２［ｍＡｈ］で算出し得る。
制御部１２０は、第１容量Ｑ１と第２容量Ｑ２との差を計算して容量差Ｑｉを算出し得る。すなわち、容量差Ｑｉは、第１時点Ｔ１から第２時点Ｔ２までのバッテリーセルの容量変化量であり得る。より具体的には、容量差Ｑｉは、第１時点Ｔ１から第２時点Ｔ２までのバッテリーセルの自己放電量であり得る。
制御部１２０は、算出された容量差Ｑｉをバッテリーセルに対する負極副反応因子として決定し得る。
図５は、本発明の一実施形態によるバッテリーセルで発生し得る副反応を概略的に示した図である。
図５を参照すると、バッテリーセルの負極Ｎではリチウムイオン（Ｌｉ＋）及び電子（ｅ－）が消耗されることによってＳＥＩ（Ｓｏｌｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ、Ｓ１）が生成され得る。その後、電解質からリチウムイオン（Ｌｉ＋）が負極Ｎにさらに供給されれば、生成されたＳＥＩ（Ｓ１）の表面にＳＥＩ（Ｓ２）がさらに生成され得る。すなわち、バッテリーセルの負極Ｎで副反応が発生する場合、バッテリーセルに含まれるリチウムイオン（Ｌｉ＋）及び電子（ｅ－）が非可逆的に減少し得るため、制御部１２０は、算出した容量差Ｑｉに基づいて負極副反応因子を決定し得る。
要約すると、制御部１２０は、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の容量Ｑ１と第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の容量Ｑ２との差によって容量差Ｑｉを算出し、算出された容量差Ｑｉを負極副反応因子として決定し得る。そして、制御部１２０は、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ以上であれば、第１時点Ｔ１と第２時点Ｔ２とのバッテリーセルの電圧差に基づいた電圧ベース容量を正極副反応因子として決定し得る。逆に、制御部１２０は、第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ未満であれば、電圧ベース容量から容量差Ｑｉを引いた値を正極副反応因子として決定し得る。
本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００は、バッテリーセルが保管され始める第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の電圧を考慮して正極副反応因子を決定し、バッテリーセルの保管中の容量変化量（例えば、自己放電量）を考慮して負極副反応因子を決定し得る。したがって、バッテリー管理装置１００は、バッテリーセルの正極副反応に対する正極副反応因子と負極副反応に対する負極副反応因子とを具体的に区分して決定することができる。
制御部１２０は、バッテリーセルに対して判断された副反応の種類に応じて、バッテリーセルに対する運用条件を設定するように構成され得る。
具体的には、正極副反応が発生し易い条件と負極副反応が発生し易い条件とが異なるため、制御部１２０は、バッテリーセルの副反応の種類に応じてバッテリーセルに対する運用条件を異ならせて設定し得る。すなわち、制御部１２０は、バッテリーセルの退化が進むことを効果的に防止するため、バッテリーセルの副反応の種類に応じてバッテリーセルの運用条件を適切に設定し得る。
例えば、制御部１２０は、バッテリーセルの副反応の種類が正極副反応と判断された場合、バッテリーセルに対する上限ＳＯＣ（許容可能な最大ＳＯＣ）及び上限電圧（許容可能な最大電圧）のうちの少なくとも一つを減少させるように構成され得る。
逆に、制御部１２０は、バッテリーセルの副反応の種類が負極副反応と判断された場合、バッテリーセルに対する上限温度（許容可能な最大温度）を減少させるように構成され得る。
すなわち、制御部１２０は、判断されたバッテリーセルの副反応の種類に対応するように、バッテリーセルに対する最適の運用条件を設定し得る。このように設定された運用条件は、保存部１４０及び／または制御部１２０に保存され、該当バッテリーセルの駆動過程で考慮され得る。すなわち、該当バッテリーセルは、制御部１２０によって設定された運用条件に応じて運用されることで、バッテリーセルに予期せぬ副反応がさらに発生してバッテリーセルの退化が急速に進むことを防止することができる。
また、制御部１２０によって設定された運用条件は、外部サーバに保存されてもよい。このような外部サーバは、該当バッテリーセルが備えられる装置またはシステムへと設定された運用条件を送信することで、該当バッテリーセルが設定された運用条件に応じて運用されるように誘導することができる。
一方、バッテリーセルは、第１時点Ｔ１から第２時点Ｔ２まで所定の温度以上に維持されるように構成され得る。例えば、所定の温度は４０℃以上の温度であり得る。
一般に、バッテリーセルは、高温に晒されると、副反応が発生し得る。具体的には、バッテリーセルが高温に晒される場合、バッテリーセルに含まれた電解質が分解され、電解質に含まれたリチウムイオン（Ｌｉ＋）が正極及び／または負極に供給され得る。この場合、電解質からリチウムイオン（Ｌｉ＋）の供給を受けた正極の高電位側（高ＳＯＣ側）の容量が使用されなくなり得る。また、電解質からリチウムイオン（Ｌｉ＋）の供給を受けた負極には、図５で説明したＳＥＩ（Ｓ２）がさらに生成され得る。
したがって、バッテリーセルの保管過程で副反応が発生する条件（例えば、所定の温度維持条件）が満たされる場合、本発明の一実施形態によるバッテリー管理装置１００は、バッテリーセルに正極副反応の発生が優勢であるか、それとも、負極副反応の発生が優勢であるかを具体的に判断できる。そして、バッテリー管理装置１００は、このような温度維持条件を満足するバッテリーセルに対して運用条件を適切に設定することができる。
本発明によるバッテリー管理装置１００は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、バッテリー管理システム）に適用可能である。すなわち、本発明によるＢＭＳは、上述したバッテリー管理装置１００を含み得る。このような構成において、バッテリー管理装置１００の各構成要素の少なくとも一部は、従来のＢＭＳに含まれた構成の機能を補完または追加することで具現され得る。例えば、バッテリー管理装置１００の測定部１１０、制御部１２０、放電部１３０及び保存部１４０は、ＢＭＳの構成要素として具現され得る。
バッテリー管理装置１００は、ＢＭＳだけでなく、バッテリー保管システムにも適用され得る。
ここで、バッテリー保管システムは、バッテリーセルを第１時点Ｔ１から第２時点Ｔ２まで保管可能なシステムであり得る。
例えば、製造されたバッテリーセルは、コンテナなどの保管空間に積載されて出荷される。バッテリー管理装置１００は、バッテリー保管システムに適用され、第１時点Ｔ１から第２時点Ｔ２まで無負荷状態で保管されるバッテリーセルの状態を診断し得る。具体的には、バッテリー管理装置１００は、バッテリーセルが無負荷状態で保管される間、バッテリーセルに発生する副反応の種類を具体的に判断し、それぞれのバッテリーセルに適した運用条件を設定し得る。したがって、該当バッテリーセルは、バッテリー管理装置１００によって設定された運用条件に応じて運用されることで、追加的な副反応の発生を効果的に防止することができる。これにより、バッテリーセルの退化が効果的に防止されることで、バッテリーセルの期待寿命を画期的に延ばすことができる。
図６は、本発明の他の一実施形態によるバッテリーパック１を概略的に示した図である。
また、本発明によるバッテリー管理装置１００は、バッテリーパック１に備えられ得る。すなわち、本発明によるバッテリーパック１は、上述したバッテリー管理装置１００及び一つ以上のバッテリーセルＢを含み得る。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み得る。このようなバッテリーパック１は、バッテリー保管システム、自動車及びＥＳＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ：エネルギー貯蔵システム）などに適用され得る。
図６の実施形態において、測定部１１０は、第１センシングラインＳＬ１、第２センシングラインＳＬ２及び第３センシングラインＳＬ３に接続され得る。測定部１１０は、第１センシングラインＳＬ１を通じてバッテリーセルＢ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Ｂの負極電圧を測定し得る。そして、測定部１１０は、測定された正極電圧と負極電圧との差を算出してバッテリーセルＢの電圧を測定し得る。
また、測定部１１０は、第３センシングラインＳＬ３を通じて電流測定ユニットＡに接続され得る。電流測定ユニットＡは、バッテリーセルＢの充放電経路上に備えられ得る。例えば、電流測定ユニットＡは、電流計またはシャント抵抗であり得る。
また、充放電経路とは、バッテリーセルＢの充電電流及び放電電流が流れる大電流経路であり得る。したがって、測定部１１０は、電流測定ユニットＡに接続された第３センシングラインＳＬ３を通じてバッテリーセルＢの電流を測定し、測定された電流に基づいてバッテリーセルＢの容量を測定し得る。
また、放電部１３０は、バッテリーセルＢの放電経路を構成するスイッチング素子及び放電抵抗を含み得る。放電部１３０の両端がバッテリーセルＢの充放電経路に接続され得る。
例えば、放電部１３０の一端は、充放電経路でバッテリーセルＢの正極側に接続され得る。また、放電部１３０の他端は、充放電経路でバッテリーセルＢの負極側に接続され得る。そして、放電部１３０に含まれたスイッチング素子は、制御部１２０によって動作状態が制御されることで、バッテリーセルＢに対する放電経路を開放（ｏｐｅｎ）または閉鎖（ｃｌｏｓｅ）し得る。
例えば、図３の実施形態において、放電部１３０は、第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２をＳＯＣ０％まで完全放電し得る。このような放電過程で、測定部１１０はバッテリーセルＢの第２容量Ｑ２を測定し得る。
図７は、本発明のさらに他の一実施形態によるバッテリー管理方法を概略的に示した図である。
望ましくは、バッテリー管理方法の各段階はバッテリー管理装置１００によって実行できる。以下では、説明の便宜上、上述した説明と重なる内容は省略するか又は簡単に説明する。
図７を参照すると、バッテリー管理方法は、第１測定段階Ｓ１００、第２測定段階Ｓ２００、電圧差及び容量差算出段階Ｓ３００、副反応因子決定段階Ｓ４００及び副反応種類判断段階Ｓ５００を含み得る。
第１測定段階Ｓ１００は、第１時点Ｔ１でバッテリーセルＢ１の第１電圧を測定する段階であって、測定部１１０によって実行できる。
例えば、第１時点Ｔ１は、バッテリーセルＢ１が保管される直前の時点であり得る。すなわち、測定部１１０は、バッテリーセルＢ１が保管され始める第１時点Ｔ１でバッテリーセルＢ１の第１電圧を測定し得る。
第２測定段階Ｓ２００は、第１時点Ｔ１以後の第２時点Ｔ２でバッテリーセルの第２電圧及び第２容量を測定する段階であって、測定部１１０によって実行できる。
例えば、第２時点Ｔ２は、バッテリーセルＢ２の保管が完了した時点であり得る。第１時点Ｔ１でバッテリーセルＢ１の電圧を測定する過程と同様に、測定部１１０は、第２時点Ｔ２におけるバッテリーセルＢ２の電圧を測定し得る。
また、制御部１２０は、放電部１３０を制御してバッテリーセルＢ２を放電させ得る。バッテリーセルＢ２の放電過程で測定部１１０は、バッテリーセルＢ２の放電電流を測定し、測定された放電電流を積算してバッテリーセルＢ２の放電量に該当する第２容量を測定し得る。
電圧差及び容量差算出段階Ｓ３００は、第１電圧と第２電圧との電圧差を算出し、第１電圧に対応する第１容量と第２容量との容量差を算出する段階であって、制御部１２０によって実行できる。
制御部１２０は、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１電圧と第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の第２電圧との差を計算して電圧差を算出し得る。例えば、制御部１２０は、「第１電圧－第２電圧」の数式を計算して電圧差を算出し得る。
制御部１２０は、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１容量と第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の第２容量との差を計算して容量差を算出し得る。例えば、制御部１２０は、「第１容量－第２容量」の数式を計算して容量差を算出し得る。
ここで、制御部１２０は、第１電圧に基づいて第１容量を算出し得る。具体的には、制御部１２０は、バッテリープロファイルＢＰを用いて第１電圧に対応する第１のＳＯＣを推定し得る。そして、制御部１２０は、ＢＯＬ状態のバッテリーセルＢ０の容量Ｑ０及び推定された第１のＳＯＣを用いて、第１電圧に対応する第１容量を算出し得る。
副反応因子決定段階Ｓ４００は、電圧差及び容量差に基づいてバッテリーセルに対する正極副反応因子及び負極副反応因子を決定する段階であって、制御部１２０によって実行できる。
具体的には、制御部１２０は、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の容量Ｑ１と第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の容量Ｑ２との差によって容量差Ｑｉを算出し、算出された容量差Ｑｉを負極副反応因子として決定し得る。
そして、制御部１２０は、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ以上であれば、第１時点Ｔ１と第２時点Ｔ２とのバッテリーセルの電圧差に基づいた電圧ベース容量を正極副反応因子として決定し得る。ここで、電圧差とは、第１時点Ｔ１のバッテリーセルＢ１の第１電圧と第２時点Ｔ２のバッテリーセルＢ２の第２電圧との差を意味する。制御部１２０は、バッテリープロファイルＢＰを用いて電圧差を容量値に換算し、電圧ベース容量を算出し得る。
逆に、制御部１２０は、第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ未満であれば、電圧ベース容量から容量差Ｑｉを引いた値を正極副反応因子として決定し得る。上述したように、第１のＳＯＣが基準ＳＯＣ未満であれば、電圧ベース容量に負極副反応に該当する容量差Ｑｉが含まれ得る。したがって、制御部１２０は、正極副反応因子を正確に決定するため、電圧ベース容量から容量差Ｑｉを引いた値を正極副反応因子として決定し得る。
副反応種類判断段階Ｓ５００は、正極副反応因子及び負極副反応因子に基づいてバッテリーセルの副反応の種類を判断する段階であって、制御部１２０によって実行できる。
例えば、制御部１２０は、「正極副反応因子÷負極副反応因子」の数式を計算して副反応参照値を算出し得る。そして、副反応参照値が基準値以上であれば、制御部１２０は、バッテリーセルの副反応の種類を正極副反応と判断し得る。他の例として、副反応参照値が基準値未満であれば、制御部１２０は、バッテリーセルの副反応の種類を負極副反応と判断し得る。
本発明のさらに他の一実施形態によるバッテリー管理方法は、運用条件設定段階（図示せず）をさらに含み得る。
運用条件設定段階は、副反応種類判断段階Ｓ５００の後、バッテリーセルに対して判断された副反応の種類に応じてバッテリーセルに対する運用条件を設定する段階であって、制御部１２０によって実行できる。
具体的には、正極副反応が発生し易い条件と負極副反応が発生し易い条件とが異なるため、制御部１２０は、バッテリーセルの副反応の種類に応じてバッテリーセルに対する運用条件を異ならせて設定し得る。すなわち、制御部１２０は、バッテリーセルの退化が進むことを効果的に防止するため、バッテリーセルの副反応の種類に応じてバッテリーセルの運用条件を適切に設定し得る。
例えば、制御部１２０は、バッテリーセルの副反応の種類が正極副反応と判断された場合、バッテリーセルに対する上限ＳＯＣ（許容可能な最大ＳＯＣ）及び上限電圧（許容可能な最大電圧）のうちの少なくとも一つを減少させるように構成され得る。
逆に、制御部１２０は、バッテリーセルの副反応の種類が負極副反応と判断された場合、バッテリーセルに対する上限温度（許容可能な最大温度）を減少させるように構成され得る。
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
１００：バッテリー管理装置
１１０：測定部
１２０：制御部
１３０：放電部
１４０：保存部

Claims (14)

  1. 第１時点でバッテリーセルの第１電圧を測定し、前記第１時点より後の第２時点で前記バッテリーセルの第２電圧及び第２容量を測定する測定部と、
    前記第１電圧と前記第２電圧との電圧差を算出し、前記第１電圧に対応する第１容量と前記第２容量との容量差を算出し、前記電圧差及び前記容量差に基づいて前記バッテリーセルに対する正極副反応因子及び負極副反応因子を決定し、前記正極副反応因子及び前記負極副反応因子に基づいて前記バッテリーセルの副反応の種類を判断する制御部と、を含む、バッテリー管理装置。
  2. 前記制御部は、
    前記バッテリーセルのＳＯＣと電圧との対応関係を示すバッテリープロファイルに基づいて前記電圧差に対応する電圧ベース容量を算出し、前記第１電圧に対応する前記電圧ベース容量、または、前記電圧ベース容量及び前記容量差に基づいて前記正極副反応因子を決定する、請求項１に記載のバッテリー管理装置。
  3. 前記制御部は、
    前記第１電圧に対応する第１のＳＯＣを推定し、推定された第１のＳＯＣと予め設定された基準ＳＯＣとを比較し、比較結果に対応するように前記バッテリーセルの正極副反応因子を決定する、請求項２に記載のバッテリー管理装置。
  4. 前記制御部は、
    前記第１のＳＯＣが前記基準ＳＯＣ以上である場合、前記電圧ベース容量に基づいて前記正極副反応因子を決定し、
    前記第１のＳＯＣが前記基準ＳＯＣ未満である場合、前記電圧ベース容量と前記算出された容量差との差に基づいて前記正極副反応因子を決定する、請求項３に記載のバッテリー管理装置。
  5. 前記制御部は、
    前記バッテリーセルのＳＯＣと前記ＳＯＣに対する微分電圧との対応関係を示す微分プロファイルから、負極平坦区間が始まる地点のＳＯＣを前記基準ＳＯＣとして設定する、請求項３または４に記載のバッテリー管理装置。
  6. 前記制御部は、
    前記微分プロファイルから所定のＳＯＣ区間に含まれたターゲットピークを決定し、決定されたターゲットピークに対応するＳＯＣを前記基準ＳＯＣとして設定する、請求項５に記載のバッテリー管理装置。
  7. 前記制御部は、
    前記容量差に基づいて前記バッテリーセルに対する負極副反応因子を決定する、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
  8. 前記制御部は、
    前記正極副反応因子及び前記負極副反応因子に基づいて副反応参照値を算出し、算出された副反応参照値と予め設定された副反応基準値とを比較し、比較結果に基づいて前記バッテリーセルの副反応の種類を正極副反応または負極副反応と判断する、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
  9. 前記制御部は、
    前記バッテリーセルに対して判断された副反応の種類に応じて、前記バッテリーセルに対する運用条件を設定する、請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
  10. 前記制御部は、
    前記バッテリーセルの副反応の種類が前記正極副反応と判断された場合、前記バッテリーセルに対する上限ＳＯＣ及び上限電圧のうちの少なくとも一つを減少させ、
    前記バッテリーセルの副反応の種類が前記負極副反応と判断された場合、前記バッテリーセルに対する上限温度を減少させる、請求項８に記載のバッテリー管理装置。
  11. 前記第２時点で前記バッテリーセルを放電する放電部をさらに含み、
    前記測定部は、
    前記第２時点で前記バッテリーセルが放電する間、前記バッテリーセルの放電電流量を測定することで前記第２容量を測定する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
  12. 前記バッテリーセルは、
    前記第１時点から前記第２時点まで所定の温度以上に維持される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置。
  13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載のバッテリー管理装置を含む、バッテリーパック。
  14. 第１時点でバッテリーセルの第１電圧を測定する第１測定段階と、
    前記第１時点より後の第２時点で前記バッテリーセルの第２電圧及び第２容量を測定する第２測定段階と、
    前記第１電圧と前記第２電圧との電圧差を算出し、前記第１電圧に対応する第１容量と前記第２容量との容量差を算出する電圧差及び容量差算出段階と、
    前記電圧差及び前記容量差に基づいて前記バッテリーセルに対する正極副反応因子及び負極副反応因子を決定する副反応因子決定段階と、
    前記正極副反応因子及び前記負極副反応因子に基づいて前記バッテリーセルの副反応の種類を判断する副反応種類判断段階と、を含む、バッテリー管理方法。
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