JP7436078B2 - バッテリー装置およびバッテリー出力予測方法 - Google Patents

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Description

関連出願との相互引用
本出願は、２０２０年１０月５日付大韓民国特許出願第１０－２０２０－０１２７９８１に基づいた優先権の利益を主張し、当該大韓民国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として組み含まれる。
以下に記載された技術は、バッテリー装置およびバッテリー出力予測方法に関する。
電気自動車またはハイブリッド自動車は、主にバッテリーを電源として利用してモータを駆動することによって動力を得る車両であり、内燃自動車の公害およびエネルギー問題を解決できる代案であるという点から研究が活発に行われている。また、充電が可能なバッテリーは、電気自動車以外に多様な外部装置で使用されている。
バッテリーを多様な外部装置に使用するためにはバッテリーの出力予測が必要である。バッテリー管理システムは、バッテリーの充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）およびバッテリーの温度に基づいて一定時間の間の最大出力電力（最大放電電流または最大充電電流）を予め保存しておき、外部装置の要請により現在のＳＯＣと温度に対応する最大出力電力に基づいて出力パワーを提供する。
しかし、このように予め保存しておいた値を使用する場合、外部装置が保存していない時間の出力パワーを要請する場合、これを提供することができない。またＳＯＣと温度が同一の条件でも静的な状態のバッテリーと充電または放電が繰り返される動的な状態のバッテリーとの一定時間の間の出力パワーは異なり得る。したがって、外部装置で一定時間の間の出力パワーを要請する場合、バッテリーの現在状態に基づいて要請した時間の間の出力パワーを予測することができる方法が要求される。
ある実施形態は、任意の時間の出力を予測することができるバッテリー装置およびバッテリー出力予測方法を提供することができる。
一実施形態によると、バッテリーとプロセッサーを含むバッテリー装置が提供され得る。前記プロセッサーは、前記バッテリーの電極表面での電位を示す表面充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）を第１表面ＳＯＣと推定し、前記第１表面ＳＯＣ、カットオフ（ｃｕｔ－ｏｆｆ）電圧および要請時間に基づいて前記要請時間の間の前記バッテリーの出力を予測することができる。
ある実施形態において、前記プロセッサーは、前記バッテリーの端子電圧が前記カットオフ電圧になる時の前記表面ＳＯＣを第２表面ＳＯＣと決定し、前記第１表面ＳＯＣから前記要請時間以降に前記第２表面ＳＯＣが推定されるための前記バッテリーの電流を推定し、前記電流に基づいて前記出力を予測することができる。
ある実施形態において、前記バッテリーの端子電圧が前記カットオフ電圧になる時の前記バッテリーの開放回路電圧を決定し、前記開放回路電圧に基づいて前記第２表面ＳＯＣを決定することができる。
ある実施形態において、前記プロセッサーは、前記第１表面ＳＯＣから前記要請時間以降に第２表面ＳＯＣが推定されるように前記バッテリーの電流を推定し、前記バッテリーの電流に基づいて前記出力を予測することができる。この場合、前記第２表面ＳＯＣと前記電流に基づいて決定される前記バッテリーの端子電圧が前記カットオフ電圧になることができる。
ある実施形態において、前記端子電圧は、前記第２表面ＳＯＣに対応する前記バッテリーの開放回路電圧および前記電流に対応する電圧に基づいて決定され得る。
ある実施形態において、前記端子電圧は、前記バッテリーの開放回路電圧、前記電流に対応する電圧および前記バッテリーの過電位に基づいて決定され得る。
ある実施形態において、前記プロセッサーは、前記バッテリーの温度に基づいて前記カットオフ電圧を決定することができる。
ある実施形態において、前記プロセッサーは、前記予測した出力に対応する前記バッテリーの電圧が負荷軽減電圧に到達した場合、前記予測した出力を減少させることができる。
ある実施形態において、前記プロセッサーは、前記バッテリーの測定電流に基づいて決定される第１パラメータおよび前記バッテリーのＳＯＣに基づいて決定される第２パラメータを含む複数のパラメータに基づいて前記第１表面ＳＯＣを推定することができる。
他の実施形態によると、バッテリーの出力予測方法が提供される。前記出力予測方法は、前記バッテリーの状態を推定する段階、そして前記バッテリーの状態、カットオフ電圧および要請時間に基づいて前記要請時間の間の前記バッテリーの出力を予測する段階を含むことができる。
ある実施形態において、前記バッテリー状態は、前記バッテリーの電極表面での電位を示す表面ＳＯＣを含むことができる。
ある実施形態において、前記バッテリーの出力を予測する段階は、前記推定した表面ＳＯＣから前記要請時間以降に特定の表面ＳＯＣが推定されるように前記バッテリーの電流を推定する段階、そして前記電流に基づいて前記出力を予測する段階を含むことができる。この場合、前記特定の表面ＳＯＣと前記電流に基づいて決定される前記バッテリーの端子電圧が前記カットオフ電圧になることができる。
ある実施形態において、前記端子電圧は、前記特定の表面ＳＯＣに対応する前記バッテリーの開放回路電圧と前記電流に対応する電圧に基づいて決定され得る。
ある実施形態において、前記バッテリーの状態を推定する段階は、前記バッテリーの測定電流に基づいて決定される第１パラメータおよび前記バッテリーのＳＯＣに基づいて決定される第２パラメータを含む複数のパラメータに基づいて前記表面ＳＯＣを推定する段階を含むことができる。
他の実施形態によると、バッテリー装置のプロセッサーにより実行され、記録媒体に保存されているプログラムが提供され得る。前記プログラムは、前記プロセッサーが、前記バッテリーの状態を推定する段階、そして前記バッテリーの状態、カットオフ電圧および要請時間に基づいて前記要請時間の間の前記バッテリーの出力を予測する段階を実行するようにすることができる。
ある実施形態によると、外部装置で要請した時間の間のバッテリーが提供できるパワーをリアルタイムで正確に予測して提供することができる。
一実施形態によるバッテリー装置を示す図面である。
一実施形態によるバッテリーの構造を示す図面である。
バッテリーの状態変化の一例を示す図面である。
一実施形態によるバッテリー管理システムにおける表面ＳＯＣ推定を説明する図面である。
一実施形態によるバッテリーで温度およびＳＯＣと反応速度係数との間の相関関係の一例を示す図面である。
一実施形態によるバッテリーで温度およびＳＯＣと拡散係数との間の相関関係の一例を示す図面である。
一実施形態によるバッテリー管理システムにおける表面ＳＯＣ推定方法を示すフローチャートである。
一実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー端子電圧推定を説明する図面である。
一実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー端子電圧推定方法を示すフローチャートである。
一実施形態によるバッテリーでＳＯＣと開放回路電圧との間の相関関係の一例を示す図面である。
一実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー出力予測を説明する図面である。
一実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー出力予測方法を示すフローチャートである。
他の実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー出力予測を説明する図面である。
他の実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー出力予測方法を示すフローチャートである。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。そして図面において、本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって類似の部分については類似の図面符号を付した。
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いると言及された時には、その他の構成要素に直接的に連結されていることもできるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されなければならない。反面、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いると言及された時には、中間に他の構成要素が存在しないと理解されなければならない。
以下の説明で単数で記載された表現は、「一つ」または「単一」などの明示的な表現を使用しない以上、単数または複数に解釈され得る。
図面を参照して説明したフローチャートにおいて、動作順序は変更されてもよく、多くの動作が併合されたり、ある動作が分割されてもよく、特定の動作は行われなくてもよい。
図１は一実施形態によるバッテリー装置を示す図面であり、図２は一実施形態によるバッテリーの構造を示す図面であり、図３はバッテリーの状態変化の一例を示す図面である。
図１を参照すると、バッテリー装置１００は、外部装置に電気的に連結され得る構造を有する。外部装置が負荷である場合、バッテリー装置１００は負荷に電力を供給する電源として動作して放電される。外部装置が充電器である場合、バッテリー装置１００は充電器を通じて外部電力の供給を受けて充電される。負荷として動作する外部装置は、例えば電子装置、移動手段またはエネルギー貯蔵システム（ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ、ＥＳＳ）であり得、移動手段は、例えば電気自動車、ハイブリッド自動車またはスマートモビリティー（ｓｍａｒｔ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）などの車両であり得る。
バッテリー装置１００は、バッテリー１１０、電圧測定回路１２０、温度センサー１３０、電流センサー１４０およびプロセッサー１５０を含む。
バッテリー１１０は、充電可能な二次電池である。バッテリー１１０は、例えばリチウムイオン電池またはリチウムイオンポリマー電池のようなリチウム電池またはニッケル－カドミウム（ＮｉＣｄ）電池またはニッケル水素（ＮｉＭＨ）電池のようなニッケル電池であり得る。ある実施形態において、バッテリー１１０は、単一のバッテリーセル、複数のバッテリーセルのアセンブリーまたは複数のアセンブリーが直列または並列に連結されたバッテリーモジュール、複数のバッテリーモジュールが直列または並列に連結されたバッテリーパック、または複数のバッテリーパックが直列または並列に連結されたシステムであり得る。
電圧測定回路１２０は、バッテリー１１０の電圧を測定する。ある実施形態において、電圧測定回路１２０は各バッテリーセルの電圧を測定することができる。
温度センサー１３０は、バッテリー１１０の温度を測定する。ある実施形態において、温度センサー１３０はバッテリー１１０の所定位置の温度を測定することができる。ある実施形態において、バッテリー１１０で複数の位置の温度を測定するために複数の温度センサー１３０が提供され得る。
電流センサー１４０は、バッテリー１１０の正極出力端子または負極出力端子に連結されており、バッテリー１１０の電流、つまり、充電電流または放電電流を測定する。
プロセッサー１５０は、電圧測定回路１２０で測定されたバッテリー１１０の電圧、温度センサー１３０で測定されたバッテリー１１０の温度または電流センサー１４０で測定されたバッテリー１１０の電流に基づいてバッテリー１１０の状態を推定する。ある実施形態において、バッテリー装置１００は、プロセッサー１５０での状態推定のために必要なデータを保存するメモリ１６０をさらに含むことができる。
ある実施形態において、プロセッサー１５０はバッテリー管理システムを形成することができる。ある実施形態において、バッテリー管理システムは、電圧測定回路１２０、温度センサー１３０または電流センサー１４０のうちの少なくとも一つをさらに含むことができる。
図２を参照すると、バッテリー１１０は、正極１１１、負極１１２および電解質１１３を含む。図２に示したバッテリー１１０の構造は、説明の便宜のために概略的に示された例であり、バッテリー１１０の構造はこれに限定されない。図２では説明の便宜上バッテリー１１０内部で化学反応を起こす活物質（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）をリチウムと仮定する。
バッテリー１１０で外部装置に電力を供給するためにバッテリー１１０が放電される場合、図２に示したように、負極１１２の表面でリチウムイオン（Ｌｉ＋）が負極１１２から放出される化学反応（酸化反応）が起こり得る。放出されたリチウムイオン（Ｌｉ＋）は電解質１１３を通過して正極１１１の表面に移動することができる。そのために、正極１１１の表面ではリチウムイオン（Ｌｉ＋）が正極１１１に吸収される化学反応（還元反応）が発生し得る。
バッテリー１１０を充電する場合、正極１１１と電解質１１３との間の境界面ではリチウムイオン（Ｌｉ＋）が正極１１１から放出される化学反応（酸化反応）が起こり得る。放出されたリチウムイオン（Ｌｉ＋）は電解質１１３を通過して負極１１２の表面に移動することができる。そのために、負極１１２の表面ではリチウムイオン（Ｌｉ＋）が負極１１２に吸収される化学反応（還元反応）が発生し得る。
バッテリー１１０の端子電圧は、正極１１１と負極１１２に該当するバッテリー電極表面での電位（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）、電解質１１３などにより形成される内部抵抗により発生する電圧降下および電気化学反応による過電位（ｏｖｅｒ－ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が合わされた形態で示され得る。過電位はバッテリーの各電極での分極（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）による平衡電位からの離脱による電圧降下を示すことができる。過電位は分極電圧ともいう。
図３に示したように、バッテリー１１０が放電を始めると、バッテリー１１０の端子電圧（Ｖｔ）は内部抵抗（Ｒｏｈｍｉｃ）による電圧降下（Ｖｏｈｍｉｃ）により瞬間的に落ちた後、過電位の過渡期的な変化（Ｖ１）により漸進的に減少する。一般的に、過電位の過渡期的な変化（Ｖ１）は、抵抗とキャパシタの並列回路で定義される時定数に応じた変化と表現され得る。この時、実際バッテリー１１０の端子電圧（Ｖｔ）は過電位の過渡期的な変化（Ｖ１）と共に一定の傾きをもって落ちる。つまり、図３に示したように、一定の傾きに応じた減少（Ｖｋ）と過電位の過渡期的な変化に応じた減少（Ｖ１）が共に示される。このような傾きはバッテリー１１０に流れる電流の強さにより決定される。このようにバッテリー１１０の端子電圧（Ｖｔ）が一定の傾きをもって落ちる現象は活物質の酸化／還元反応による電極表面での活物質の濃度が平均濃度に比べて落ちて発生する。つまり、一定の傾きに応じた電圧変化（Ｖｋ）は酸化／還元の反応速度による電圧変化（放電または充電に応じた変化）と、電流が無くなった以降の緩和（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）区間で拡散抵抗（濃度差）による電圧変化により発生することができる。
一般的にバッテリー１１０の状態は、バッテリー１１０全体の平均濃度を示す充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）で決定され、バッテリー１１０の端子電圧（Ｖｔ）は、バッテリー１１０の開放回路（ｏｐｅｎ ｃｉｒｃｕｉｔ）電圧、内部抵抗（Ｒｏｈｍｉｃ）による電圧降下（Ｖｏｈｍｉｃ）および過電位により推定される。この時、開放回路電圧はバッテリー１１０のＳＯＣに基づいて推定される。ところで、ＳＯＣはバッテリー電極表面での濃度でなく、バッテリー１１０内部の平均濃度（例えば、電極での平均濃度）を示すものであり、図３に示したようにバッテリー１１０の放電時に緩慢に減少する。したがって、ＳＯＣによりバッテリー１１０の開放回路電圧を推定する場合、バッテリー１１０の端子電圧を正確に推定することができないという問題点がある。そのために、一実施形態ではバッテリー１１０の電極表面での電位を決定することができる表面充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）を提案する。このような表面ＳＯＣはバッテリー１１０の電極表面での濃度を示すことができる。
図４は一実施形態によるバッテリー管理システムにおける表面ＳＯＣ推定を説明する図面であり、図５は一実施形態によるバッテリーで温度およびＳＯＣと反応速度係数との間の相関関係の一例を示す図面であり、図６は一実施形態によるバッテリーで温度およびＳＯＣと拡散係数との間の相関関係の一例を示す図面である。
図４を参照すると、バッテリー管理システムのプロセッサー（例えば、図１の１５０）は、表面ＳＯＣ推定モデル４１０を使用してバッテリー１１０の電流を含むバッテリーの測定情報からバッテリー（例えば、図１の１１０）の表面ＳＯＣを推定することができる。ある実施形態において、表面ＳＯＣは百分率で推定され得る。ある実施形態において、プロセッサー１５０は、表面ＳＯＣ推定モデル４１０を使用してバッテリー１１０の電流を含むバッテリーの測定情報から平均濃度を示すバッテリー１１０のＳＯＣを推定することができる。
図３を参照して説明したように、バッテリー１１０の放電時にバッテリー１１０の端子電圧は一定の傾きにより落ち得る。バッテリー１１０の端子電圧が一定の傾きをもって落ちる現象は、活物質の酸化／還元反応による電極表面での活物質の濃度が落ちて発生するため、一定の傾きはバッテリー１１０の電流に比例する。したがって、表面ＳＯＣ推定モデル４１０は、バッテリー１１０の電流により決定される反応速度に基づいて表面ＳＯＣを推定することができる。ある実施形態において、反応速度は、バッテリー１１０の電流に特定係数を反映した値に基づいて決定され得る。以下、このような特定ファクターを「反応速度（ｋｉｎｅｔｉｃｓ）係数」という。一実施形態において、反応速度はバッテリー１１０の電流と反応速度係数との積に基づいて決定され得る。
酸化／還元反応の反応速度は、バッテリー１１０の温度およびバッテリー１１０内部の平均濃度により決定され得る。したがって、ある実施形態において、反応速度係数はバッテリー１１０の温度とバッテリー１１０のＳＯＣにより変わり得る。一実施形態において、バッテリー１１０のＳＯＣは平均濃度を示すバッテリー１１０のＳＯＣを含むことができる。他の実施形態において、バッテリー１１０のＳＯＣはバッテリー１１０の表面ＳＯＣを含むことができる。また他の実施形態において、バッテリー１１０のＳＯＣは平均濃度を示すバッテリー１１０のＳＯＣとバッテリー１１０の表面ＳＯＣを含むことができる。つまり、表面ＳＯＣ推定モデル４１０はバッテリー１１０の温度とバッテリー１１０のＳＯＣに基づいて反応速度係数を決定することができる。ある実施形態において、図５に示したように、実験を通じてバッテリー１１０の温度およびバッテリー１１０のＳＯＣと反応速度係数との間の対応関係を予め定義しておくことができる。ある実施形態において、バッテリー管理システムのメモリがこのような対応関係を例えばルックアップテーブルの形態で保存していることができる。ある実施形態において、表面ＳＯＣ推定モデル４１０はバッテリー１１０の温度とバッテリー１１０のＳＯＣのうちのいずれか一つに基づいて反応速度係数を決定することもできる。
電極表面での酸化／還元反応により電極表面の濃度が平均濃度より落ちると、電極表面の濃度と平均濃度との間の濃度差による拡散（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）速度により電極表面での反応が低下する抵抗成分が現れることがある。このような拡散による抵抗（以下、「拡散抵抗」という）は逆方向に酸化／還元反応を抑制する力で現れ得る。したがって、表面ＳＯＣ推定モデル４１０は表面ＳＯＣを推定する時、拡散抵抗を追加的に反映する。ある実施形態において、拡散抵抗は平均濃度を示すＳＯＣと電極表面の濃度を示す表面ＳＯＣとの差により決定され得る。ある実施形態において、表面ＳＯＣ推定モデル４１０はＳＯＣと表面ＳＯＣとの差に特定係数を反映した値に基づいて表面ＳＯＣを推定することができる。以下、このような特定係数を「拡散係数」という。一実施形態において、表面ＳＯＣ推定モデル４１０はＳＯＣと表面ＳＯＣとの差と、拡散係数との積に基づいて表面ＳＯＣを推定することができる。
酸化／還元反応の反応速度は、バッテリー１１０の温度およびバッテリー１１０内部の平均濃度により決定され得る。したがって、ある実施形態において、酸化／還元反応を抑制する拡散係数はバッテリー１１０の温度とバッテリー１１０のＳＯＣにより変わり得る。一実施形態において、バッテリー１１０のＳＯＣは平均濃度を示すバッテリー１１０のＳＯＣを含むことができる。他の実施形態において、バッテリー１１０のＳＯＣはバッテリー１１０の表面ＳＯＣを含むことができる。また他の実施形態において、バッテリー１１０のＳＯＣは平均濃度を示すバッテリー１１０のＳＯＣとバッテリー１１０の表面ＳＯＣを含むことができる。つまり、表面ＳＯＣ推定モデル４１０は、バッテリー１１０の温度とバッテリー１１０のＳＯＣに基づいて拡散係数を決定することができる。ある実施形態において、図６に示したように、実験を通じてバッテリー１１０の温度およびバッテリー１１０のＳＯＣと拡散係数との間の対応関係を予め定義しておくことができる。ある実施形態において、バッテリー管理システムのメモリがこのような対応関係を例えばルックアップテーブルの形態で保存していることができる。ある実施形態において、表面ＳＯＣ推定モデル４１０は、バッテリー１１０の温度とバッテリー１１０のＳＯＣのうちのいずれか一つに基づいて拡散係数を決定することもできる。
ある実施形態において、表面ＳＯＣ推定モデル４１０は、以前時点で推定された表面ＳＯＣに少なくとも以前時点から現在時点までの反応速度による変化および以前時点から現在時点までの拡散抵抗による変化を反映して現在時点での表面ＳＯＣを推定することができる。ある実施形態において、プロセッサー１５０は、表面ＳＯＣの推定のために表面ＳＯＣの初期値（ＳＳＯＣ［０］）を決定しておくことができる。
図７は一実施形態によるバッテリー管理システムにおける表面ＳＯＣ推定方法を示すフローチャートである。
図７を参照すると、プロセッサー（例えば、図１の１５０）は、バッテリー（例えば、図１の１１０）の測定情報を表面ＳＯＣ推定モデルに入力する（Ｓ７１０）。バッテリー１１０の測定情報はバッテリー１１０の電流を含むことができる。ある実施形態において、バッテリー１１０の電流は電流センサー（例えば、図１の１４０）により測定されたバッテリー１１０の充電または放電電流であり得る。ある実施形態において、バッテリー１１０の測定情報はバッテリー１１０の測定電圧をさらに含むことができる。ある実施形態において、バッテリー１１０の測定電圧は平均セル電圧であり得、平均セル電圧は複数のバッテリーセルの電圧の平均値であり得る。ある実施形態において、バッテリー１１０の測定電圧は複数のバッテリーセルの電圧の合計であり得る。ある実施形態において、バッテリー１１０の測定情報はバッテリー１１０の温度をさらに含むことができる。ある実施形態において、バッテリー１１０の温度は温度センサー（例えば、図１の１３０）に測定された温度であり得る。
プロセッサー１５０は、表面ＳＯＣ推定モデルを通じてｔ時点での複数のパラメータを決定する（Ｓ７２０、Ｓ７３０）。複数のパラメータは、反応速度に該当するパラメータおよび拡散抵抗に該当するパラメータを含むことができる。
プロセッサー１５０は、表面ＳＯＣ推定モデルを通じてｔ時点でのバッテリー１１０の反応速度（Ｋ［ｔ］）を決定する（Ｓ７２０）。プロセッサー１５０は、反応速度係数（Ｋｃ）とｔ時点でのバッテリー１１０の温度との積（Ｋｃ＊Ｉ［ｔ］）で反応速度（Ｋ［ｔ］）を計算することができる。ある実施形態において、プロセッサー１１０はメモリからバッテリー１１０の温度とバッテリー１１０のＳＯＣに対応する反応速度係数（Ｋｃ）を抽出することができる。ある実施形態において、メモリはバッテリー管理システムのメモリ（例えば、図１の１６０）であり得る。ある実施形態において、プロセッサー１５０はバッテリー１１０の測定情報に基づいてバッテリー１１０のＳＯＣを推定することができる。ある実施形態において、プロセッサー１５０は既に知られた多様な方法のうちのいずれか一つの方法を使用してＳＯＣを推定することができ、本発明はＳＯＣの推定方法に限定されない。
またプロセッサー１５０は、表面ＳＯＣ推定モデルを通じてｔ時点でのバッテリー１１０の拡散抵抗（Ｄ［ｔ］）を決定する（Ｓ７３０）。プロセッサー１５０は、ｔ時点でのＳＯＣと表面ＳＯＣとの差（ΔＳＯＣ［ｔ］）と、拡散係数（Ｄｃ）との積（Ｄｃ＊ΔＳＯＣ［ｔ］）から拡散抵抗（Ｄ［ｔ］）を計算することができる。ある実施形態において、プロセッサー１１０は、メモリからバッテリー１１０の温度とバッテリー１１０のＳＯＣに対応する拡散係数（Ｄｃ）を抽出することができる。ある実施形態において、メモリはバッテリー管理システムのメモリ１６０であり得る。
次に、プロセッサー１５０は、表面ＳＯＣ推定モデルを通じてｔ時点で推定した表面ＳＯＣ（ＳＳＯＣ［ｔ］）、反応速度（Ｋ［ｔ］）および拡散抵抗（Ｄ［ｔ］）に基づいて（ｔ＋１）時点での表面ＳＯＣ（ＳＳＯＣ［ｔ＋１］）を推定する（Ｓ７４０）。ある実施形態において、プロセッサー１５０は数式１または２のように表面ＳＯＣ（ＳＳＯＣ［ｔ＋１］）を推定することができる。
［数式１］
Figure 0007436078000001
［数式２］
Figure 0007436078000002
数式１および２では、Δｔは（ｔ＋１）時点とｔ時点との間の時間変化（つまり、時間差）である。
ある実施形態において、表面ＳＯＣ推定モデルは、表面ＳＯＣの推定を反復的に行うことによって表面ＳＯＣを正確に推定することができる。ある実施形態において、表面ＳＯＣ推定モデルとして適応フィルターを使用することができる。
以上で説明した実施形態によると、バッテリー１１０の電極表面の電位を正確に示すことができる表面ＳＯＣを使用することによってバッテリー１１０の状態を正確に推定することができる。
次に、表面ＳＯＣを使用してバッテリー１１０の端子電圧を推定する実施形態について図８、図９および図１０を参照して説明する。
図８は一実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー端子電圧推定を説明する図面であり、図９は一実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー端子電圧推定方法を示すフローチャートであり、図１０は一実施形態によるバッテリーでＳＯＣと開放回路電圧との間の相関関係の一例を示す図面である。
図８および図９を参照すると、プロセッサー（例えば、図１の１５０）は、表面ＳＯＣ推定モデル（例えば図４の４１０）を使用して表面ＳＯＣを推定する。つまり、図７を参照して説明したように、プロセッサーはバッテリー（図１の１１０）の測定情報を表面ＳＯＣ推定モデル４１０に入力し（Ｓ９１０）、バッテリー１１０の反応速度（Ｋ［ｔ］）および拡散抵抗（Ｄ［ｔ］）を計算し（Ｓ９２０、Ｓ９３０）、反応速度（Ｋ［ｔ］）および拡散抵抗（Ｄ［ｔ］）に基づいて表面ＳＯＣ（ＳＳＯＣ［ｔ＋１］）を推定する（Ｓ９４０）。
次に、プロセッサー１５０は、ＳＯＣ、表面ＳＯＣおよびバッテリー１１０の電流を端子電圧推定モデル８１０に入力し、端子電圧推定モデル８１０を使用してバッテリー１１０の端子電圧を推定する。
このために、プロセッサー１５０は表面ＳＯＣに基づいてバッテリー１１０の開放回路電圧を推定する（Ｓ９５０）。プロセッサー１５０は表面ＳＯＣ（ＳＳＯＣ）と開放回路電圧（Ｖｏｃ）との間の非線形的な関数関係（Ｖｏｃ＝ｆ（ＳＳＯＣ））に基づいて開放回路電圧（Ｖｏｃ）を推定することができる。一般的に、バッテリー管理システムのメモリ（例えば、図１の１６０）はバッテリー１１０の開放回路電圧（Ｖｏｃ）とバッテリー１１０のＳＯＣとの間の相関関係を予め保存している。例えば、開放回路電圧（Ｖｏｃ）とＳＯＣとの間の相関関係１０が図１０に示したように定義され得る。この場合、プロセッサー１５０はＳＯＣの代わりに表面ＳＯＣを入力して開放回路電圧（Ｖｏｃ）を決定する。例えば、表面ＳＯＣが７０％である場合、プロセッサー１５０は７０％のＳＯＣに対応する開放回路電圧をメモリから抽出することができる。ある実施形態において、開放回路電圧とＳＯＣとの間の相関関係が温度別に保存されていることができる。この場合、プロセッサー１５０は多様な相関関係のうち、バッテリー１１０の温度に対応する開放回路電圧とＳＯＣとの間の相関関係に基づいて開放回路電圧を決定することができる。
またプロセッサー１５０は分極による過電位を推定する（Ｓ９６０）。過電位は電極表面の電位が平衡電位からの離脱により発生するため、プロセッサー１５０は電極表面の電位を示す表面ＳＯＣと平衡電位を示すＳＯＣに基づいて過電位を推定する。ある実施形態において、プロセッサー１５０はＳＯＣと表面ＳＯＣを比較した値に基づいて過電位を推定することができる。一実施形態において、ＳＯＣと表面ＳＯＣを比較した値はＳＯＣと表面ＳＯＣの比であり得る。他の実施形態において、ＳＯＣと表面ＳＯＣを比較した値はＳＯＣと表面ＳＯＣとの差であり得る。ある実施形態において、プロセッサー１５０は端子電圧推定モデル８１０を通じてｔ時点での過電位（Ｖ１［ｔ］）、ＳＯＣ（ＳＯＣ［ｔ］）および表面ＳＯＣ（ＳＳＯＣ［ｔ］）に基づいて（ｔ＋１）時点での過電位（Ｖ１［ｔ＋１］）を推定することができる。ある実施形態において、プロセッサー１５０は例えば数式３のように過電位（Ｖ１［ｔ＋１］）を推定することができる。
［数式３］
Figure 0007436078000003
数式３で、αは過電位係数である。
ある実施形態において、過電位係数（α）は実験により決定され得る。ある実施形態において、過電位係数（α）は適応フィルターを使用して過電位推定を反復的に行うことによって決定され得る。ある実施形態において、プロセッサー１５０は過電位の推定のために過電位の初期値（Ｖ１［０］）を決定しておくことができる。
またプロセッサー１５０はバッテリー１１０の内部抵抗による電圧を推定する（Ｓ９７０）。プロセッサー１５０はバッテリー１１０の内部抵抗とバッテリー１１０の電流との積で内部抵抗による電圧（Ｖｏｈｍｉｃ）を推定する。ある実施形態において、プロセッサー１５０は既に知られた多様な方法のうちのいずれか一つの方法を使用して内部抵抗を推定することができ、本発明は内部抵抗の推定方法に限定されない。
次に、プロセッサー１５０は、開放回路電圧（Ｖｏｃ）、過電位（Ｖ１）および内部抵抗による電圧（Ｖｏｈｍｉｃ）に基づいてバッテリー１１０の端子電圧を決定する（Ｓ９８０）。ある実施形態において、数式４のようにプロセッサー１５０は、開放回路電圧（Ｖｏｃ）、過電位（Ｖ１）および内部抵抗による電圧（Ｖｏｈｍｉｃ）の合計をバッテリー１１０の端子電圧（Ｖｔ）と決定することができる。
［数式４］
Figure 0007436078000004
以上でバッテリーの放電観点で表面ＳＯＣ推定方法または端子電圧推定方法について説明したが、前述した実施形態による表面ＳＯＣ推定方法または端子電圧推定方法は、バッテリーの充電にも同一に適用され得る。図３に示したように、放電では表面濃度を示す表面ＳＯＣが平均濃度を示すＳＯＣより低く示されるが、充電では表面ＳＯＣがＳＯＣより高く示され得る。
以上で説明した実施形態によると、バッテリーの電流および活物質の酸化／還元反応に基づいて電極表面での電位を示す表面ＳＯＣを推定することによって、バッテリーの静的な状態だけでなく、充電または放電が繰り返される動的な状態でもバッテリーの状態を正確に推定することができる。
次に、一実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー出力予測方法について図１１および図１２を参照して説明する。
図１１は一実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー出力予測を説明する図面であり、図１２は一実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー出力予測方法を示すフローチャートである。
図１１および図１２を参照すると、プロセッサー（例えば、図１の１５０）は出力予測モデル１１１０を使用してバッテリー出力を予測する。プロセッサー１５０は外部装置（例えば、車両）から所望の要請時間を受信する（Ｓ１２１０）。これによって、プロセッサー１５０は要請時間の間のバッテリー出力（例えば、パワー）を予測して車両に提供することができる。
バッテリー出力を予測するために、プロセッサー１５０は現在時点で推定されたバッテリーの状態を出力予測モデル１１１０に入力する（Ｓ１２２０）。ある実施形態において、バッテリーの状態は前述した表面ＳＯＣを含むことができる。ある実施形態において、プロセッサー１５０は現在時点で計算されたＳＯＣを出力予測モデル１１１０に追加的に入力することができる（Ｓ１２２０）。またプロセッサー１５０はカットオフ（ｃｕｔ－ｏｆｆ）電圧と車両から受信した要請時間を出力予測モデル１１１０に入力する（Ｓ１２２０）。ある実施形態において、カットオフ電圧はバッテリー１１０の放電時に下限電圧であり得る。ある実施形態において、プロセッサー１５０はバッテリー１１０の温度に基づいてカットオフ電圧を決定することができる。ある実施形態において、バッテリー１１０の温度とカットオフ電圧との間の対応関係を予め定義しておくことができる。ある実施形態において、バッテリー管理システムのメモリ（例えば、図１の１６０）がこのような対応関係を保存していることができる。ある実施形態において、プロセッサー１５０は外部装置からの要請によりカットオフ電圧を決定することができる。
出力予測モデル１１１０は、表面ＳＯＣ、カットオフ電圧および要請時間に基づいてバッテリー出力を予測する（Ｓ１２３０、Ｓ１２４０、Ｓ１２５０）。ある実施形態において、出力予測モデル１１１０はバッテリーの端子電圧がカットオフ電圧になる時の表面ＳＯＣを決定し（Ｓ１２３０）、入力された表面ＳＯＣに基づいて要請時間後にカットオフ電圧になる時の表面ＳＯＣが推定されるための電流を推定することができる（Ｓ１２４０）。
ある実施形態において、図８および図９を参照して説明したように、バッテリーの端子電圧は、バッテリーの開放回路電圧（Ｖｏｃ）、過電位（Ｖ１）および内部抵抗による電圧に基づいて決定され、内部抵抗による電圧は内部抵抗の大きさ（Ｒ０）とバッテリーの電流の大きさとの積で決定され得る。前述したように、過電位（Ｖ１）と内部抵抗（Ｒ０）は推定され得、また一定時間が経過すれば特定値に収束するため、出力予測モデル１１１０はバッテリーの端子電圧がカットオフ電圧（Ｖｃ）に到達する時の開放回路電圧（Ｖｏｃ）とバッテリーの電流（Ｉ）を推定することができる。一実施形態において、出力予測モデル１１１０は、数式５に基づいて開放回路電圧（Ｖｏｃ）とバッテリーの電流（Ｉ）を推定することができる。この場合、電流（Ｉ）の多様な値に該当する開放回路電圧（Ｖｏｃ）がそれぞれ推定され得る。
［数式５］
Figure 0007436078000005
数式５で、カットオフ電圧（Ｖｃ）、過電位（Ｖ１）および内部抵抗の大きさ（Ｒ０）は定められた値である。
図４から図７を参照して説明したように、バッテリーの開放回路電圧は表面ＳＯＣにより決定されるため、出力予測モデル１１１０は予測した開放回路電圧（Ｖｏｃ）に基づいてカットオフ電圧に到達する時の表面ＳＯＣ（ＳＳＯＣ［ｋ＋１］）を決定することができる。ある実施形態において、出力予測モデル１１１０は、入力された表面ＳＯＣ（ＳＳＯＣ［ｋ］）に基づいて要請時間（Δｔ）以降に決定したカットオフ電圧に該当する表面ＳＯＣ（ＳＳＯＣ［ｋ＋１］）が推定される電流（Ｉ［ｋ］）を決定することができる。一実施形態において、出力予測モデル１１１０は数式６に基づいてバッテリーの電流（Ｉ［ｋ］）を予測することができる。
［数式６］
Figure 0007436078000006
数式６で、ＳＳＯＣ［ｋ＋１］はカットオフ電圧に到達する時の表面ＳＯＣであり、ＳＳＯＣ［ｋ］は出力予測モデル１１１０に入力された現在時点で推定された表面ＳＯＣであり、Ｄ［ｋ］は拡散抵抗であり、Δｔは要請時間である。ある実施形態において、Ｄ［ｋ］は入力された表面ＳＯＣ（ＳＳＯＣ［ｋ］）とＳＯＣ（ＳＯＣ［ｋ］）との差に基づいて決定され得る。
したがって、出力予測モデル１１１０は数式５と数式６を同時に満足することができるバッテリーの電流を決定することができる。例えば、出力予測モデル１１１０は数式５を満足させることができる多様な開放回路電圧（Ｖｏｃ）と電流の組み合わせのうち、数式６を満足させることができる組み合わせ、つまり、電流を決定することができる。
プロセッサー１５０は、出力予測モデル１１１０を通じて推定した電流に基づいて要請時間の間のバッテリー出力を予測し、予測したバッテリー出力を車両に提供することができる（Ｓ１２５０）。ある実施形態において、出力予測モデル１１１０は推定したバッテリーの電流を要請時間の間にバッテリーが提供できる電流として予測することができる。ある実施形態において、出力予測モデル１１１０は予測したバッテリーの電流に基づいてバッテリーパワーを計算し、計算したバッテリーパワーを要請時間の間にバッテリーが提供できるパワーとして予測することができる。
以上で説明した実施形態によると、外部装置（例えば、車両）で要請した時間の間にバッテリーが提供できるパワーをリアルタイムで正確に予測して提供することができる。ある実施形態において、バッテリー管理システムは周期的に推定された表面ＳＯＣに基づいて出力を予測するため、バッテリー使用履歴を考慮して出力を予測することができる。ある実施形態において、バッテリー管理システムはカットオフ電圧を考慮して出力を予測するため、バッテリーの端子電圧がカットオフ電圧以下に落ちることを防止することができる。
図１３は他の実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー出力予測を説明する図面であり、図１４は他の実施形態によるバッテリー管理システムにおけるバッテリー出力予測方法を示すフローチャートである。
図１３および図１４を参照すると、プロセッサー（例えば、図１の１５０）は出力予測モデル１３１０を使用してバッテリー出力を予測する。プロセッサー１５０は外部装置（例えば、車両）から所望の要請時間を受信する（Ｓ１４１０）。バッテリー出力を予測するために、プロセッサー１５０は現在時点で推定されたバッテリーの状態を出力予測モデル１３１０に入力する（Ｓ１４２０）。ある実施形態において、バッテリーの状態は表面ＳＯＣを含むことができる。またプロセッサー１５０はカットオフ（ｃｕｔ－ｏｆｆ）電圧と車両から受信した要請時間を出力予測モデル１３１０に入力する（Ｓ１４２０）。またプロセッサー１５０は負荷軽減（ｄｅｒａｔｉｎｇ）電圧を出力予測モデル１３１０に入力する（Ｓ１４２０）。ある実施形態において、プロセッサー１５０はバッテリー１１０の温度に基づいて負荷軽減電圧を決定することができる。ある実施形態において、バッテリー１１０の温度と負荷軽減電圧との間の対応関係を予め定義しておくことができる。ある実施形態において、バッテリー管理システムのメモリ（例えば、図１の１６０）がこのような対応関係を保存していることができる。
出力予測モデル１３１０は、図１２で段階Ｓ１２３０、Ｓ１２４０およびＳ１２５０を参照して説明したように、表面ＳＯＣ、カットオフ電圧および要請時間に基づいてバッテリーの電流を推定し（Ｓ１４３０、Ｓ１４４０）、推定した電流に基づいて要請時間の間のバッテリー出力を予測する（Ｓ１４５０）。
次に、プロセッサー１５０は、バッテリーの電圧（例えば、バッテリーの端子電圧）が負荷軽減電圧に到達したか否かを判断する(S1460)（Ｓ１４６０）。ある実施形態において、バッテリーの端子電圧は図８から図１０を参照して説明したように推定され得る。バッテリーの電圧が負荷軽減電圧に到達した場合、プロセッサー１５０は予測したバッテリー出力を所定比率だけ減少させ、減少させたバッテリー出力を予測したバッテリー出力として提供する（Ｓ１４７０）。ある実施形態において、プロセッサー１５０は出力予測モデル１３１０で予測されたバッテリーパワーを所定比率だけ減少させ、減少させたバッテリーパワーを予測したバッテリー出力として提供することができる。ある実施形態において、所定比率は予め定められた比率であり得る。
以上で説明した実施形態によると、バッテリー出力を予測して提供する時、負荷軽減電圧を考慮してバッテリー出力を予測するため、バッテリーの電圧が低くなって低電圧（ｕｎｄｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅ）診断が発生することを防止することができる。
ある実施形態において、プロセッサー（例えば、図１の１５０）は、前述した表面ＳＯＣ推定方法、端子電圧推定方法またはバッテリー出力予測方法を実行するためのプログラムに対する演算を行うことができる。表面ＳＯＣ推定方法、端子電圧推定方法またはバッテリー出力予測方法を実行するためのプログラムがメモリにロードされ得る。このようなメモリはテーブルを保存するメモリ（例えば、図１の１６０）と同一のメモリであるかまたは別途のメモリであり得る。プログラムはメモリにロードされる時、プロセッサー１５０が表面ＳＯＣ推定方法、端子電圧推定方法またはバッテリー出力予測方法を行うようにする命令語を含むことができる。つまり、プロセッサーはプログラムの命令語を実行することによって表面ＳＯＣ推定方法、端子電圧推定方法またはバッテリー出力予測方法のための動作を行うことができる。
以上で本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

Claims (12)

  1. バッテリー、および
    前記バッテリーの電極表面での電位を示す表面充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）を第１表面ＳＯＣとして推定し、前記第１表面ＳＯＣ、カットオフ（ｃｕｔ－ｏｆｆ）電圧および要請時間に基づいて前記要請時間の間の前記バッテリーの出力を予測するプロセッサー
    を含み、
    前記プロセッサーは、前記バッテリーの測定電流に基づいて決定される前記バッテリーの反応速度および前記バッテリーの充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）に基づいて決定される前記バッテリーの拡散抵抗に基づいて前記第１表面ＳＯＣを推定する
    バッテリー装置。
  2. 前記プロセッサーは、
    前記バッテリーの端子電圧が前記カットオフ電圧になる時の前記表面ＳＯＣを第２表面ＳＯＣとして決定し、
    前記第１表面ＳＯＣから前記要請時間以降に前記第２表面ＳＯＣが推定されるための前記バッテリーの電流を推定し、
    前記電流に基づいて前記出力を予測する
    請求項１に記載のバッテリー装置。
  3. 前記プロセッサーは、
    前記バッテリーの端子電圧が前記カットオフ電圧になる時の前記バッテリーの開放回路電圧を決定し、
    前記開放回路電圧に基づいて前記第２表面ＳＯＣを決定する
    請求項２に記載のバッテリー装置。
  4. 前記プロセッサーは、前記第１表面ＳＯＣから前記要請時間以降に第２表面ＳＯＣが推定されるように前記バッテリーの電流を推定し、
    前記バッテリーの電流に基づいて前記出力を予測し、
    前記第２表面ＳＯＣと前記電流に基づいて決定される前記バッテリーの端子電圧が前記カットオフ電圧になる
    請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー装置。
  5. 前記端子電圧は、前記第２表面ＳＯＣに対応する前記バッテリーの開放回路電圧および前記電流に対応する電圧に基づいて決定される、請求項４に記載のバッテリー装置。
  6. 前記端子電圧は、前記バッテリーの開放回路電圧、前記電流に対応する電圧および前記バッテリーの過電位に基づいて決定される、請求項５に記載のバッテリー装置。
  7. 前記プロセッサーは、前記バッテリーの温度に基づいて前記カットオフ電圧を決定する、請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリー装置。
  8. 前記プロセッサーは、前記予測した出力に対応する前記バッテリーの電圧が負荷軽減電圧に到達した場合、前記予測した出力を減少させる、請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリー装置。
  9. バッテリーの出力予測方法であって、
    前記バッテリーの電極表面での電位を示す表面充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）を含む前記バッテリーの状態を推定する段階、および
    前記バッテリーの状態、カットオフ（ｃｕｔ－ｏｆｆ）電圧および要請時間に基づいて前記要請時間の間の前記バッテリーの出力を予測する段階
    を含み、
    前記バッテリーの状態を推定する段階は、前記バッテリーの測定電流に基づいて決定される前記バッテリーの反応速度および前記バッテリーの充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）に基づいて決定される前記バッテリーの拡散抵抗に基づいて前記表面ＳＯＣを推定する段階を含む
    出力予測方法。
  10. 前記バッテリーの出力を予測する段階は、
    前記推定した表面ＳＯＣから前記要請時間以降に特定の表面ＳＯＣが推定されるように前記バッテリーの電流を推定する段階、および
    前記電流に基づいて前記出力を予測する段階を含み、
    前記特定の表面ＳＯＣと前記電流に基づいて決定される前記バッテリーの端子電圧が前記カットオフ電圧になる
    請求項９に記載の出力予測方法。
  11. 前記端子電圧は、前記特定の表面ＳＯＣに対応する前記バッテリーの開放回路電圧と前記電流に対応する電圧に基づいて決定される、請求項１０に記載の出力予測方法。
  12. バッテリー装置のプロセッサーにより実行され、記録媒体に保存されているプログラムであって、
    前記プログラムは、前記プロセッサーに、
    前記バッテリー装置のバッテリーの電極表面での電位を示す表面充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）を含む前記バッテリーの状態を推定する段階、および
    前記バッテリーの状態、カットオフ（ｃｕｔ－ｏｆｆ）電圧および要請時間に基づいて前記要請時間の間の前記バッテリーの出力を予測する段階
    を実行させ、
    前記バッテリーの状態を推定する段階は、前記バッテリーの測定電流に基づいて決定される前記バッテリーの反応速度および前記バッテリーの充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）に基づいて決定される前記バッテリーの拡散抵抗に基づいて前記表面ＳＯＣを推定する段階を含む
    プログラム。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3139913A1 (fr) * 2022-09-19 2024-03-22 Psa Automobiles Sa Estimation précise de la puissance maximale de fonctionnement d’une batterie cellulaire d’un véhicule
CN116243179B (zh) * 2023-05-11 2023-07-25 上海泰矽微电子有限公司 电池放电电压的处理方法、装置、电子设备和介质
CN117971604A (zh) * 2024-03-29 2024-05-03 此芯科技(上海)有限公司 一种静态电流预测方法、装置、存储介质及电子设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147487A (ja) 2005-11-29 2007-06-14 Nissan Motor Co Ltd 二次電池の入出力可能電力推定装置
JP2007179968A (ja) 2005-12-28 2007-07-12 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk バッテリ状態管理装置
US20150316618A1 (en) 2014-05-05 2015-11-05 Apple Inc. Methods and apparatus for battery power and energy availability prediction
JP2016126999A (ja) 2014-12-26 2016-07-11 株式会社デンソー 電池電力予測装置
JP2017107763A (ja) 2015-12-10 2017-06-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置、動力システム
WO2019116815A1 (ja) 2017-12-11 2019-06-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池監視装置、二次電池状態演算装置および二次電池状態推定方法
WO2019124187A1 (ja) 2017-12-18 2019-06-27 株式会社村田製作所 制御装置、制御方法、電池パック、電源システム、電子機器、電動工具及び電動車両
JP2019134504A (ja) 2018-01-29 2019-08-08 トヨタ自動車株式会社 電動車両及び電動車両の制御方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004301783A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Yazaki Corp バッテリ状態監視方法およびその装置
KR20130053064A (ko) * 2011-11-14 2013-05-23 현대자동차주식회사 차량의 저온시 배터리 출력성능 향상 방법
JP6251091B2 (ja) * 2014-03-17 2017-12-20 株式会社東芝 二次電池内部状態算出装置および二次電池内部状態算出方法
KR102350920B1 (ko) * 2017-01-09 2022-01-13 한화디펜스 주식회사 Soc 검출 장치
KR102405514B1 (ko) * 2018-12-06 2022-06-03 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지의 충전 장치 및 방법

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147487A (ja) 2005-11-29 2007-06-14 Nissan Motor Co Ltd 二次電池の入出力可能電力推定装置
JP2007179968A (ja) 2005-12-28 2007-07-12 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk バッテリ状態管理装置
US20150316618A1 (en) 2014-05-05 2015-11-05 Apple Inc. Methods and apparatus for battery power and energy availability prediction
JP2016126999A (ja) 2014-12-26 2016-07-11 株式会社デンソー 電池電力予測装置
JP2017107763A (ja) 2015-12-10 2017-06-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池制御装置、動力システム
WO2019116815A1 (ja) 2017-12-11 2019-06-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池監視装置、二次電池状態演算装置および二次電池状態推定方法
WO2019124187A1 (ja) 2017-12-18 2019-06-27 株式会社村田製作所 制御装置、制御方法、電池パック、電源システム、電子機器、電動工具及び電動車両
JP2019134504A (ja) 2018-01-29 2019-08-08 トヨタ自動車株式会社 電動車両及び電動車両の制御方法

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