KR101414287B1 - 2차 전지의 내부 저항/개방-회로 전압을 계산하기 위한 산술 처리 장치 - Google Patents

2차 전지의 내부 저항/개방-회로 전압을 계산하기 위한 산술 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 2차 전지의 충전과 방전 사이의 스위칭을 위한 충전-방전 스위칭 디바이스를 구비한 산술 처리 장치에 있어서, 전압 센서에 의해서 검출된 전압 및 전류 센서에 의해서 검출된 전류를 포함하는 데이터를 기초로 2차 전지의 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하기 위한 프로세서가 제공된다. 상기 프로세서는, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간까지의 지속 시간 동안 검출된 2차 전지의 전압 및 전류 데이터를 이용하지 않고, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 충전-기간 전압 및 전류 데이터 그리고 방전-기간 전압 및 전류 데이터 중 하나 이상의 이용하여 IV 특성을 유도하도록 구성되고, 그리고 상기 유도된 IV 특성으로부터 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성된다.

Description

2차 전지의 내부 저항/개방-회로 전압을 계산하기 위한 산술 처리 장치{ARITHMETIC PROCESSING APPARATUS FOR CALCULATING INTERNAL RESISTANCE/OPEN-CIRCUIT VOLTAGE OF SECONDARY BATTERY}
본원 발명은 2차 전지의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산하기 위한 산술 처리 장치(arithmetic processing apparatus)에 관한 것이다.
특허 문서 1은, 전지의 방전 전류 및 방전 전압에 관하여 샘플링된 데이터를 기초로, IV 특성들로부터 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하기 위한, 그리고 계산된 내부 저항 및 계산된 개방-회로 전압을 기초로 전지의 최대 방전 파워를 계산하기 위한 연산 방법(operation method)을 기술하고 있다.
인용 리스트
특허 문헌
특허 문서 1: 일본 특허 예비 공보(Japanese Patent Provisional Publication) 제10-104325(A).
기술적 문제점
그러나, 전술한 종래 기술의 연산 방법의 경우에, IV 특성으로부터 산술적 연산을 위해서 사용된 전지의 검출된 전압 및 전류 값들은 차량이 운행중일 때의 전지의 상태에 따라서 달라지는 경향이 있다. 그에 따라, 계산된 내부 저항에 대한 오류가 발생할 가능성이 있다.
그에 따라, 종래 기술의 전술한 단점들을 고려하여, 본원 발명의 목적은 2차 전지의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압에 대한 산술적인 오류들을 억제하도록 구성된 산술 처리 장치를 제공하는 것이다.
본원 발명의 전술한 목적들 및 기타 목적들을 달성하기 위해서, 산술 처리 장치는, 충전과 방전 사이의 스위칭이 발생된 시점으로부터 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는, 하나 이상의 충전 전압 및 전류 데이터 및 방전 전압 및 전류 데이터를 이용하여, IV 특성으로부터 2차 전지의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되고, 상기 미리 결정된 시간은 2차 전지의 온도 또는 열화 비율에 기초하여 설정된다.
그에 따라, 본원 발명의 산술 처리 장치에 따라서, 2차 전지의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압은, 충전과 방전 사이의 스위칭이 발생된 후의 불안정한 전압 및 전류를 포함하지 않는 검출 데이터를 기초로 계산될 수 있고, 그에 따라 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압에 대한 산술적인 오류들을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1은 제1 실시예의 산술 처리 장치를 채용한 자동차 차량을 도시한 블록 선도이다.
도 2는 제1 실시예의 산술 처리 장치를 도시한 블록 선도이다.
도 3은 도 2의 전지에서 변화되는 전압의 전압-변동 특성을 방전 시간에 대해서 도시한 그래프이다.
도 4는 도 2의 전지에서 변화되는 전압의 전압-변동 특성을 충전 시간에 대해서 도시한 그래프이다.
도 5는 도 2의 전지에서 전압의 특성을 전류에 대해서 도시한 그래프이다.
도 6은 도 2의 산술 처리 장치 내에서 수행되는 제어 루틴(routine)을 도시한 흐름도이다.
도 7은 도 2의 전지에서 충전 상태(SOC)에 대해서 개방-회로 전압의 특성을 도시한 그래프이다.
도 8은 도 2의 전지에서 충전 상태(SOC)에 대해서 내부 저항의 특성을 도시한 그래프이다.
도 9는 도 2의 전지에서 충전 상태(SOC)에 대해서 내부 저항 변환 인자의 특성을 도시한 그래프이다.
도 10은 도 2의 전지에서 전지 온도에 대해서 내부 저항 변환 인자의 특성을 도시한 그래프이다.
도 11은 제2 실시예의 산술 처리 장치에서 수행되는 제어 루틴을 도시한 흐름도이다.
도 12는 제3 실시예의 산술 처리 장치를 도시한 블록 선도이다.
도 13은 제3 실시예의 산술 처리 장치 내에서 수행되는 제어 루틴을 도시한 흐름도이다.
도 14는 제4 실시예의 산술 처리 장치 내에서 수행되는 제어 루틴을 도시한 흐름도이다.
도 15는 제5 실시예의 산술 처리 장치 내에서 수행되는 제어 루틴을 도시한 흐름도이다.
이하에서, 도시된 실시예들의 도면을 참조하여 본원 발명의 산술 처리 장치를 구체적으로 설명한다.
제1 실시예
제1 실시예의 산술 처리 장치가 도 1-2를 참조하여 이하에서 구체적으로 설명된다. 도 1은 제1 실시예의 산술 처리 장치를 채용한 차량의 블록 선도이다. 도 1에서, 실선은 기계적인-힘 전달 경로의 라인을 나타내고, 화살표는 제어 라인을 나타내며, 점선은 파워 라인을 나타내고, 그리고 이중 라인은 유압 시스템 라인을 나타낸다. 도 2는 제1 실시예의 산술 처리 장치의 블록 선도를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 실시예의 산술 처리 장치를 구비한 차량은 모터(1), 엔진(2), 클러치(3), 모터(4), 무단 변속기(CVT)(5), 감속기(6), 차동장치(7), 드라이브 로드 휘일들(8)을 포함한다. 모터(1)는 3-상 동기식 모터, 또는 3-상 유도 모터 등과 같은 교류 모터이다. 모터(1)는 인버터(9)를 통해서 전지(12)로부터 공급되는 전력에 의해서 구동되어, 엔진(2)을 시동한다. 모터(1)는 또한 발전기로서 기능하여, 엔진(2)에 의해서 생성된 파워를 이용하여 전지(12)를 충전한다. 엔진(2)은 차량을 움직일 수 있게 하는 파워의 공급원이고, 그리고 가솔린 또는 경유를 연료로서 이용하는 내연 기관이다. 클러치(3)는 파우더 클러치로서, 파우더 클러치는 엔진(2)의 출력 샤프트와 모터(4)의 회전 샤프트 사이에 개재되어 엔진(10)과 모터(4) 사이의 동력 전달을 가능하게 하거나 또는 불가능하게 한다. 클러치를 통해서 전달되는 토크 및 클러치에 인가되는 여기(exciting) 전류는 서로 거의 비례하고, 그에 따라 전달되는 토크의 크기가 클러치(3)에 의해서 조정될 수 있다.
모터(4)는 차량을 추진 및 제동하기 위해서 이용된다. 모터(4)는 3-상 동기식 모터, 또는 3-상 유도 모터 등과 같은 교류 모터이다. 모터(4)는 인버터(10)를 통해서 전지(12)로부터 공급되는 전력에 의해서 구동된다. 무단 변속기(5)는 연속 가변 자동 변속기(CVT)로서, 그 동력전달 비율은 자동적으로 그리고 연속적으로 변화될 수 있다. CVT는 벨트-드라이브 연속 가변 변속기 또는 토로이달(toroidal) 연속 가변 변속기에 의해서 구성된다. 예를 들어, 벨트 드라이브 CVT의 벨트의 클램프를 윤활하기 위해서, 가압된 작동 유체(working fluid)가 유압 유닛(11)을 통해서 무단 변속기(5)로 공급된다. 유압 유닛(11)의 오일 펌프(도시하지 않음)가 모터(14)에 의해서 구동된다. 모터(14)는 3-상 동기식 모터, 또는 3-상 유도 모터 등과 같은 교류 모터이다. 모터(14)는 인버터(13)를 통해서 전지(12)로부터 공급되는 전력에 의해서 구동된다.
모터(1)의 출력 샤프트, 엔진(2)의 출력 샤프트, 및 클러치(3)의 입력 샤프트가 서로 연결된다. 또한, 클러치(3)의 출력 샤프트, 모터(4)의 출력 샤프트, 및 무단 변속기(5)의 입력 샤프트가 서로 연결된다. 클러치(3)가 결합되었을 때, 엔진(2) 및 모터(4) 모두가 차량의 추진 파워 공급원으로의 역할을 한다. 클러치(3)가 분리될 때(해제될 때), 모터(4)는 차량의 추진 파워 공급원으로서의 역할을 한다. 클러치(3)가 결합되었을 때, 모터(1)는 또한 차량의 추진 및 제동을 위해서 사용될 수 있으며, 그리고 모터(4)가 엔진(2)의 시동을 위해서 또는 발전을 위해서 사용될 수 있다.
인버터들(9, 10 및 13)은 전지(12)로부터 공급되는 직류(dc) 전력을 교류(ac) 전력으로 변환하고, ac 전력을 각각의 모터들(1, 4, 및 14)로 공급하는 dc-ac 변환기들로서 기능한다. 인버터들(9, 10 및 13)은 또한 모터들(1, 4, 및 14)에 의해서 생성된 ac 전력을 dc 전력으로 변환하고, 또한 전지(12)를 충전하기 위해서 dc 전력을 전지(12)로 공급하는 ac-dc 변환기들로서 기능한다. 인버터들(9, 10 및 13)은 직류 링크로서 역할하는 전력 라인들을 통해서 서로 연결되고, 그에 따라 전지(12)를 통과하지 않고, 모터들(1, 4, 및 14) 중에서 에너지-재생 작동(operation) 모드 상태인 특정 모터에 의해서 생성된 전력이 모터들(1, 4, 및 14) 중에서 파워-운행 모드 상태인 특정 모터로 공급될 수 있다.
리튬-이온 전지, 니켈-수소화물 전지, 또는 납-산 저장 전지와 같은 2차 전지가 전지(12)로서 이용된다.
제어기(100)는 마이크로컴퓨터, 기록 매체, 주변 구성 요소 부품들, 및 여러 가지 액추에이터들을 내부에 포함한다. 제어기(100)는 엔진(2)의 회전 속도 및 출력 토크 그리고 무단 변속기(5)의 동력전달 비율을 제어하도록 구성된다. 제어기(100)는 또한 각각의 모터들(1, 4, 및 14)의 회전 속도 및 출력 토크, 전지(12)에 의해서 발생되는 출력 전력, 및 전지(12)에서 충전되는 충전 전력을 제어하도록, 모터들(1, 4, 및 14), 인버터들(9, 10 및 13) 및 전지(12)를 제어하도록 구성되고, 그리고 추가적으로 전지(12)의 충전 및 방전을 관리하도록 구성된다.
그 대신에, 직류 모터들이 모터들(1, 4, 및 14)로서 사용된다고 가정하면, dc/dc 변환기들이 인버터들(9, 10 및 13) 대신에 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 보조 전지(15), DC/DC 변환기(16), 전지(12), 및 차량 키이 스위치(17)가 제어기(100)에 연결된다. 보조 전지(15)는 제어기(100)를 포함하는 제어 장비 및 및 액세서리들(도시하지 않음) 등의 각각으로 전력을 공급하도록 구성된다. 보조 전지(15)는 DC/DC 변환기(16)를 통해서 전지(12)로부터 전달되는 전력에 의해서 충전된다. 차량 키이 스위치(17)는 차량 구동 스위치이며, 그러한 구동 스위치에서 턴-온과 턴-오프 사이의 스위칭이 차량 탑승자에 의해서 이루어진다.
전지(12)와 보조 전지(15) 사이의 전력 라인을 통한 전류 유동의 크기를 검출하기 위해서, 전류 센서(electric-current sensor)(106)가 전지(12)와 보조 전지(15) 사이의 전력 라인에 연결된다. 전지(12)로부터 모터로의 전류 유동의 크기에 비해, 전지(12)와 보조 전지(15) 사이의 전력 라인을 통한 전류 유동의 크기는 작다. 그에 따라, 전류 센서(106)의 정격(rated) 전류는 전류 센서(103)(이하에서 설명된다)의 정격 전류보다 낮게 설정된다.
전류 센서(103)뿐만 아니라 전압 센서(104)가 전지(12)에 연결된다. 전지(12)로부터 인버터(10)로 또는 인버터를 통해서 모터(4)로 출력되는 전기 전류의 크기를 검출하기 위해서, 그리고 전지(12) 내에서 충전되는 충전 전류의 크기를 검출하기 위해서 전류 센서(103)가 제공된다. 전압 센서(104)는 전지(12)의 전압 값을 검출하기 위해서 제공된다. 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)는, 매 번의 미리 결정된 샘플링 시간 간격마다, 전지(12)의 전류 및 전압과 관련한 정보 데이터를 주기적으로 검출하도록 구성된다. 온도 센서(105)가 전지(12)의 온도를 검출하도록 제공된다.
제어기(100)는 전지(12)의 방전 전류, 충전 전류, 단자 전압, 및 온도를 검출하기 위해 그리고 전지의 검출된 전류 및 전압을 포함하는 획득된 정보 데이터를 기초로 전지(12)를 관리하기 위해 전류 센서(103), 전압 센서(104), 및 온도 센서(105)에 연결되도록 구성되고, 그리고, 또한 보조 전지(15)의 방전 전류 및 충전 전류를 검출하기 위해 그리고 보조 전지의 검출된 전류 및 전압을 포함하는 획득된 정보 데이터를 기초로 보조 전지(15)를 관리하기 위해 전류 센서(106)에 연결되도록 구성된다.
제어기(100)는 충전-방전 스위칭 섹션(충전-방전 스위칭 디바이스)(101) 및 산술 처리 섹션(산술-논리 프로세서(arithmetic-logic processor))(102)을 포함한다. 충전-방전 스위칭 섹션(101)은, 전지(12)로부터 각 모터들(1, 4, 및 14)로의 방전과 각 모터들(1, 4, 및 14)로부터 전지(12)로의 충전 사이의 스위칭을 위해서 제공된 제어 부분이다. 예를 들어, 운전자의 모터-출력-토크 요구의 경우, 전지(12)는 방전된다. 역으로, 모터의 에너지 재생 제어 모드의 경우, 전지(12)가 충전된다. 즉, 전지(12)의 방전 및 충전 사이의 스위칭이 차량의 운행 상태에 따라서 수행된다. 충전/방전 스위칭 작용은 일정한 주기를 가지지 않는다. 산술 처리 섹션(102)은 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하기 위해서 제공된 산술 처리 부분이다.
제어기(100)는 또한 저장 메모리들과 같은 기록 매체에 의해서 구성된 저장 메모리 섹션(107)을 포함한다.
도 3-5를 참조하여, 제1 실시예의 산술 처리 장치에 의해서 전지(12)의 내부 저항("R") 및 개방-회로 전압("Vo")을 계산하는 방법이 후술된다. 도 3은 전지(12)의 방전-시간 대 전압-변동 특성을 도시한 그래프이며, 도 4는 전지(12)의 충전-시간 대 전압-변동 특성을 도시한 그래프이며, 도 5는 전지(12)의 전류 대 전압 특성(IV 특성)을 도시한 그래프이다.
첫 번째로, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)에 의해서, 제어기(100)는 전지(12)의 전기 전류 및 전압을 매 번의 미리 결정된 샘플링 시간 간격마다 검출한다. 이어서, 충전-방전 스위칭 섹션(101)은, 차량의 현재 운행 상태에 따라서, 모터(4) 및 인버터(10)를 제어함으로써 전지(12)의 충전/방전 스위칭을 실시한다. 예를 들어, 차량의 시동 기간 동안에 모터(4) 상의 로드(load) 요구의 경우, 충전-방전 스위칭 섹션(101)은 전지(12)의 충전-대-방전 스위칭 제어(charge-to-discharge switching control)를 수행한다. 역으로, 에너지-재생 작동 모드 동안에, 충전-방전 스위칭 섹션(101)은 전지(12)의 방전-대-충전 스위칭 제어를 수행한다. 즉, 충전-방전 스위칭 섹션(101)은, 전지(12)로부터 모터(4) 등과 같은 전지 로드(battery load)의 각각으로의 전력 공급이 가능하게 되는 파워-공급 가능 상태하에서, 전지(12)의 충전과 방전 사이를 스위칭하도록 구성된다. 산술 처리 섹션(102)은, 충전-방전 스위칭 섹션(101)에 의해서 수행되는 충전/방전 스위칭의 타이밍, 그리고 매 번의 미리 결정된 샘플링 시간 간격마다 검출된 정보 데이터를 기초로, 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하도록 구성된다.
전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압의 계산에서, 충전-대-방전 스위칭이 충전-방전 스위칭 섹션(101)에 의해서 수행되었을 때, 산술 처리 섹션(102)은, 충전 기간 동안의 검출 데이터 및 방전 기간 동안의 검출 데이터를 이용하여, 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산한다. 이하에서, 방전-기간 검출 데이터는, 기준으로서 사용된, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 제1의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 전압 및 전류 데이터를 의미한다.
역으로, 방전-대-충전 스위칭이 충전-방전 스위칭 섹션(101)에 의해서 수행되었을 때, 산술 처리 섹션(102)은, 충전 기간 동안의 검출 데이터 및 방전 기간 동안의 검출 데이터를 이용하여, 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산한다. 이하에서, 충전-기간(charging-period) 검출 데이터는, 기준으로서 사용된, 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 제2의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 전압 및 전류 데이터를 의미한다.
산술 처리 섹션(102)은, 미리 결정된 샘플링 시간 간격 및 충전-방전 스위칭 섹션(101)에 의해서 수행된 충전/방전 스위칭의 타이밍을 기초로, 연산 객체(operation object)로 사용되는 검출 데이터를 추출하도록 구성된다. 즉, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)에 의해서 매 번의 미리 결정된 샘플링 시간 간격마다 전지(12)의 전압 및 전류를 검출하는 동안 충전/방전 스위칭이 충전-방전 스위칭 섹션(101)에 의해서 수행되었을 때, 산술 처리 섹션(102)은 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 제1의 미리 결정된 시간까지의 지속 시간 동안에 검출된 방전-기간 전압 및 전류 데이터를 제외하고, 그리고 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 제2의 미리 결정된 시간까지의 지속 시간 동안에 검출된 충전-기간 전압 및 전류 데이터를 제외하며, 그리고 또한 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 제1의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 방전-기간 전압 및 전류 데이터를 추출하고 그리고 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 제2의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 충전-기간 전압 및 전류 데이터를 추출한다.
예로서, 도 3-4에 도시된 바와 같이, 충전/방전 스위칭 시간 기간 동안에, 전지(12)의 단자 전압이 요동치는(fluctuate) 경향이 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 시간(T1)까지의 지속 시간 동안에, 방전 시간에 대한 단자 전압의 큰 강하가 발생하는 경향이 있다. 시간(T1)이 경과된 후에, 방전 시간에 대한 전압의 강하가 안정되는 것이 확인된다. 유사한 방식으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 시간(T2)까지의 지속 시간 동안에, 충전 시간에 대한 단자 전압의 큰 상승이 발생하는 경향이 있다. 시간(T2)이 경과된 후에, 충전 시간에 대한 전압 상승이 안정화되는 것이 확인되었다. 물론, 전지(12)의 단자 전압이 크게 요동하는 기간 동안에 검출된 전압 데이터를 기초로 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하는 것은 연산 정확도의 저감을 초래한다.
그에 따라, 제1 실시예에서, 산술 처리 섹션(102)은, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간(즉, 제1의 미리 결정된 시간 또는 제2의 미리 결정된 시간)까지의 지속 시간 동안에 검출된 전압 및 전류 데이터를 배제함으로써, 그리고 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 전압 및 전류 데이터를 테이터 추출 및 이용함으로써, 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하도록 구성된다. 미리 결정된 시간은 충전-대-방전 스위칭이 발생하는 경우에 제1의 미리 결정된 시간에 상응한다. 미리 결정된 시간은 방전-대-충전 스위칭이 발생하는 경우에 제2의 미리 결정된 시간에 상응한다. 제1의 미리 결정된 시간은, 충전-대-방전 스위칭이 충전-방전 스위칭 섹션(101)에 의해서 수행된 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 방전 시간에 대한 전지(12)의 전압 변화가 안정화되는 시점까지의 지속 시간이다. 제2의 미리 결정된 시간은, 방전-대-충전 스위칭이 충전-방전 스위칭 섹션(101)에 의해서 수행되는 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 충전 시간에 대한 전지(12)의 전압 변화가 안정화되는 시점까지의 지속 시간이다. 충전/방전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압이 안정화되는 시점까지의 미리 결정된 시간(즉, 제1의 미리 결정된 시간 및 제2의 미리 결정된 시간)은 전지(12)의 특성들에 따라 달라진다. 도 3-4의 전지-전압-변동 특성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 미리 결정된 시간은 방전 시간 또는 충전 시간에 대해 전지(12)의 전압 변동을 플로팅(plotting)함으로써 미리 설정(preset)되거나 미리 프로그래밍될 수 있다.
산술 처리 섹션(102)에서, 전지(12)의 개방-회로 전압 및 내부 저항은, 연산 객체들로서 이용된, 검출 데이터에 포함된 검출된 전압 및 검출된 전류로부터 계산된다. 예를 들어, 전지(12)의 개방-회로 전압 및 내부 저항은, 후술하는 바와 같이, IV 선형 특성(IV linear characteristic)으로부터 계산될 수 있다. 실시예에서, 산술 처리 섹션은 IV 선형 특성을 이용한다. 그 대신에, 산술 처리 목적을 위해서, 대략적인 이차(approximate second-order) 곡선이 이용될 수 있다.
또한, 실시예에서, 연산 정확도를 높이기 위해서, 검출된 데이터로부터 연산-객체 데이터와 같은 미리 결정된 조건을 충족시키는 특정 데이터를 추출한 후에, IV 선형 특성이 유도된다. 충전/방전 시간에 대한 전압의 특성 데이터가 정상 특성 데이터일 때, 그러한 특성 데이터는 미리 결정된 전압-값 범위 내에 있게 된다. 미리 결정된 전압-값 범위를 벗어난 검출 데이터의 일부 데이터를 이용하여, 후술하는 바와 같이 산술 처리가 수행된다고 가정한다. 그러한 경우에, 산술적인 오류가 발생할 가능성이 있다. 전술한 이유들로, 검출된 전압 및 전류 데이터에 대한 문턱값들(threshold values)을 미리 결정된 조건으로서 설정하도록, 그리고 또한 미리 결정된 조건 내의 검출된 데이터를 이용하여, 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하도록, 산술 처리 섹션(102)이 구성된다.
충전-대-방전 스위칭이 발생할 때 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하기 위한 연산 방법(산술 처리 방법)이 이하에서 구체적으로 설명된다.
[수학 1]
도 5에 도시된 바와 같이, 방전 전류 Id(>0) 가 유동할 때, 전지(12)의 내부 저항으로 인해서, 전지(12)의 단자 전압이 전압 값(Vd)까지 강하된다. 반대로, 충전 전류 Ic(<0)가 유동할 때, 전지(12)의 내부 저항으로 인해서, 전지(12)의 단자 전압이 전압 값(Vc)까지 상승된다. IV 선형 특성의 구배(gradient)에 상응하는 내부 저항(R)은 이하의 [수학식 1]로부터 유도되는데, 상기 IV 특성은 방전 기간 동안에 검출된 전류 및 전압 데이터인 방전 전류(Id) 및 단자 전압(Vd), 그리고 충전 기간 동안에 검출된 전류 및 전압 데이터인 충전 전류(Ic) 및 단자 전압(Vc)에 기초하여 결정된다.
Figure 112012101602300-pct00001
한편, IV 선형 특성의 절편(intercept)에 상응하는 개방-회로 전압(Vo)은 후속하는 [수학식 2] 또는 후속하는 [수학식 3]으로부터 유도된다.
Figure 112012101602300-pct00002
Figure 112012101602300-pct00003
이러한 방식에서, 전지(12)의 내부 저항(R) 및 개방-회로 전압(Vo)이 산술적으로 계산된다.
이하에서는, 도 6을 참조하여 제1 실시예의 산술-처리 장치에서 수행되는 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압의 연산 절차를 설명한다. 도 6은 제1 실시예의 산술 처리 장치에서 수행되는 연산 절차를 도시한 흐름도이다. 도 6은 충전-대-방전 스위칭이 일어날 때 내부 저항(R) 및 개방-회로 전압(Vo)의 연산 절차를 도시한다.
단계(S1)에서, 제어기(100)는, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)로부터의 입력 정보를 기초로, 충전 기간 동안에 전지(12)의 충전 전류 및 충전 전압을 검출한다.
단계(S2)에서, 제어기(100)는 충전-방전 스위칭 섹션(101)에 의해서 충전으로부터 방전으로의 스위칭이 수행되었는지 여부를 결정한다. 충전-대-방전 스위칭이 발생하지 않았으면, 루틴은 단계(S1)로 되돌아가고, 그에 따라 충전 전류 및 충전 전압을 다시 검출한다. 반대로, 충전-대-방전 스위칭이 발생되었으면, 루틴은 단계(S3)로 진행된다.
단계(S3)에서, 제어기(100)는, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)로부터의 입력 정보를 기초로, 방전 기간 동안에 전지(12)의 방전 전류 및 방전 전압을 검출한다.
다음에, 단계(S4)에서, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 제1의 미리 결정된 시간이 경과되었는지 여부를 결정하기 위한 체크가 이루어진다. 제1의 미리 결정된 시간이 경과되지 않았으면, 단계(S3)를 통해서 검출된 데이터가 크게 요동하고 연산 객체를 위해서 적합하지 않다는 것이 결정된다. 그에 따라, 루틴은 단계(S3)로 되돌아가고, 그에 따라 전지(12)의 전압 및 전류를 다시 검출한다. 반대로, 제1의 미리 결정된 시간이 경과되었으면, 루틴은 단계(S5)로 진행한다.
전술한 내용에 후속하여, 단계(S5)에서, 검출된 데이터에 포함된 충전 전류가 충전-전류 하한선(Ichg_min)보다 높은지 그리고 충전-전류 상한선(Ichg_max)보다 낮은지 여부를 결정하기 위해 체크가 이루어진다. 충전-전류 하한선(Ichg_min) 및 충전-전류 상한선(Ichg_max)은 IV 특성을 유도하기 위해서 사용된 검출 데이터를 위한 미리 설정된 문턱값들을 나타낸다. 충전-전류 하한선(Ichg_min)보다 낮은 검출된 전류, 또는 충전-전류 상한선(Ichg_max)보다 높은 검출된 전류는 IV 특성에서 나타나지 않고, 그에 따라 이들 검출된 전류 데이터는 연산 객체들로부터 배제될 수 있다. IV 특성은 전지(12)의 상태에 따라서 변화되는 직선으로서 유도될 수 있으나, IV 특성의 요동 범위는 전지(12)의 특성들, 일반적인 사용 환경, 및 전지(12)의 상태에 따라서 미리 결정될 수 있다. 그에 따라, 미리 결정된 요동 범위를 전체적으로 고려하여, 충전-전류 하한선(Ichg_min) 및 충전-전류 상한선(Ichg_max)이 미리 설정된다.
단계(S5)에 대한 답변이 긍정적(affirmative)일 때, 즉, 검출된 충전 전류가 충전-전류 하한선(Ichg_min)보다 높고 그리고 충전-전류 상한선(Ichg_max)보다 낮을 때, 루틴은 단계(S6)로 진행한다. 반대로, 단계(S5)에 대한 답변이 부정적일 때, 즉, 검출된 충전 전류가 충전-전류 하한선(Ichg_min)보다 낮고 그리고 충전-전류 상한선(Ichg_max)보다 높을 때, 전술한 충전 전류를 포함하는 제1 검출 데이터가 연산 객체로부터 배제되고 이어서 루틴은 단계(S3)로 되돌아 간다.
유사한 방식으로, 단계(S6)에서, 검출된 데이터에 포함된 방전 전류가 방전-전류 하한선(Idchg_min)보다 높은지 그리고 방전-전류 상한선(Idchg_max)보다 낮은지의 여부를 결정하기 위해서 체크가 이루어진다. 충전-전류 하한선(Ichg_min) 및 충전-전류 상한선(Ichg_max)에서와 같은 방식으로, 방전-전류 하한선(Idchg_min) 및 방전-전류 상한선(Idchg_max)은 IV 특성을 유도하기 위해 사용된 검출 데이터를 위한 미리 설정된 문턱값들을 나타낸다. 방전-전류 하한선(Idchg_min)보다 낮은 검출된 전류, 또는 방전-전류 상한선(Idchg_max)보다 높은 검출된 전류는 IV 특성에서 나타나지 않고, 그에 따라 이들 검출된 전류 데이터가 연산 객체들로부터 배제될 수 있다.
단계(S6)에 대한 답변이 긍정적일 때, 즉, 검출된 방전 전류가 방전-전류 하한선(Idchg_min)보다 높고 그리고 방전-전류 상한선(Idchg_max)보다 낮을 때, 루틴은 단계(S7)로 진행한다. 반대로, 단계(S6)에 대한 답변이 부정적일 때, 즉, 검출된 방전 전류가 방전-전류 하한선(Idchg_min)보다 낮고 그리고 방전-전류 상한선(Idchg_max)보다 높을 때, 전술한 방전 전류를 포함하는 제2 검출 데이터가 연산 객체로부터 배제되고 그에 따라 산술적인 연산의 하나의 수행 사이클이 종료된다.
[수학 2]
전술한 내용에 후속하여, 단계(S7)에서, 제어기(100)에서, 검출된 충전 전류와 검출된 방전 전류 사이의 전류 차이가 전류 유한-차분 문턱값(electric-current finite-difference threshold value)(ΔIc)(델타 Ic)보다 더 큰지의 여부를 결정하기 위한 체크가 이루어진다. 전류 유한-차분 문턱값(ΔIc)은 연산 정확도를 보장하는데 필요한 문턱값이다. 즉, 이러한 실시예에서, 큰 전류 차이를 가지는 검출된 전류 데이터를 이용하여 연산 정확도를 향상시키기 위해, 검출된 충전 전류와 검출된 방전 전류 사이의 전류 차이가 전류 유한-차분 문턱값(ΔIc)보다 작을 때, 이들 검출된 전류 데이터는 연산 객체들로부터 배제되고, 이후 루틴은 단계(S3)로 되돌아 간다.
[수학 3]
단계(S7)에 대한 답변이 긍정적일 때, 즉, 검출된 충전 전류와 검출된 방전 전류 사이의 전류 차이가 전류 유한-차분 문턱값(ΔIc)보다 클 때, 루틴은 단계(S8)로 진행한다. 반대로, 단계(S7)에 대한 답변이 부정적일 때, 즉, 검출된 충전 전류와 검출된 방전 전류 사이의 전류 차이가 전류 유한-차분 문턱값(ΔIc)보다 작을 때, 충전 전류 및 방전 전류를 포함하는 이들 검출된 데이터는 연산 객체들로부터 배제된다.
복수의 충전 전류 데이터와 복수의 방전 전류 데이터가 검출된 데이터에 포함되는 경우에, 차이는 계산된 각각의 그리고 매 번의 충전 및 방전 전류 데이터 세트일 수 있다. 대안적으로, 복수의 충전 전류 데이터의 가장 높은 충전 전류와 복수의 방전 전류 데이터의 가장 높은 방전 전류 사이의 차이만이 계산될 수 있다.
[수학 4]
전술한 내용에 후속하여, 단계(S8)에서는, 제어기(100) 내에서, 검출된 충전 전압과 검출된 방전 전압 사이의 전압 차이가 전압 유한-차분 문턱값(ΔVc)보다 더 큰지의 여부를 결정하기 위한 체크가 이루어진다. 전압 유한-차분 문턱값(ΔVc)이 연산 정확도를 보장하는데 필요한 문턱값이다. 즉, 이러한 실시예에서, 큰 전압 차이를 가지는 검출된 전압 데이터를 이용함으로써 연산 정확도를 높이기 위한 목적을 위해서, 검출된 충전 전압과 검출된 방전 전압 사이의 전압 차이가 전압 유한-차분 문턱값(ΔVc)보다 작을 때, 이들 검출된 전압 데이터가 연산 객체들로부터 배제되고 그리고 이어서 루틴은 단계(S3)로 되돌아 간다.
[수학 5]
단계(S8)에 대한 답변이 긍정적일 때, 즉, 검출된 충전 전압과 검출된 방전 전압 사이의 전압 차이가 전압 유한-차분 문턱값(ΔVc)보다 클 때, 루틴은 단계(S9)로 진행한다. 반대로, 단계(S8)에 대한 답변이 부정적일 때, 즉, 검출된 충전 전압과 검출된 방전 전압 사이의 전기-전압 차이가 전압 유한-차분 문턱값(ΔVc)보다 작을 때, 충전 전압 및 방전 전압을 포함하는 이들 검출된 데이터가 연산 객체들로부터 배제된다.
복수의 충전 전압 데이터와 복수의 방전 전압 데이터가 검출된 데이터에 포함되는 경우에, 차이는 계산된 각각의 그리고 매 번의 충전 및 방전 전압 데이터 세트일 수 있다. 그 대신에, 복수의 충전 전압 데이터의 가장 높은 충전 전압과 복수의 방전 전압 데이터의 가장 높은 방전 전압 사이의 차이만이 계산될 수 있다.
단계(S9)에서, 제어기(100)는 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하기 위한 연산 객체들로서 사용된 검출 데이터가 미리 결정된 수까지 누적되었는지의 여부를 결정한다. 이러한 실시예에서, 충전 전류 및 방전 전류에 관한 정보가 매 번의 미리 결정된 샘플링 시간 간격마다 검출된다. 그에 따라, 데이터의 미리 결정된 수는 검출 수에 상응한다. 미리 결정된 수는 미리 설정된 값이다. 미리 결정된 수는 요구되는 연상 정확도에 따라 결정된다. 단계(S9)에 대한 답변이 긍정적일 때, 즉, 적절한 데이터의 미리 결정된 수가 제어기(100)에서 누적되었을 때, 루틴은 단계(S10)로 진행한다. 반대로, 단계(S9)에 대한 답변이 부정적일 때, 즉, 적절한 데이터의 미리 결정된 수가 제어기(100)에서 누적되지 않았을 때, 루틴은 단계(S3)로 되돌아 간다.
단계(S10)에서, 단계들(S5-S8)에 도시된 바와 같이, 미리 결정된 조건을 만족시키는 검출 데이터를 이용함으로써 IV 특성이 유도되고, 이어서 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압이 유도된 IV 특성들로부터 계산된다.
전술한 바와 같이, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간까지의 지속 시간 동안 검출된 임의의 전압 및 전류 데이터를 이용하지 않고, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는, 충전 전압 및 전류 데이터 및/또는 방전 전압 및 전류 데이터를 이용하면서, 제1 실시예의 산술 처리 장치가 유도된 IV 특성으로부터 전지(12)의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성된다. 그에 따라, 제1 실시예에 따르면, 전지(12)가 불안정한 상태에 있는 시간 기간을 피하고 그에 따라 전지 전압 요동이 큰 시간 기간을 피하면서, 전지(12)의 전압 및 전류가 검출될 수 있으며, 그리고 그 후에 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압이 검출된 데이터를 이용함으로써 계산될 수 있다. 결과적으로, IV 특성이 정확하게 유도될 수 있고, 그에 따라 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 연산 정확도가 높아진다.
전지(12)의 충전/방전 스위칭 포인트들이 차량의 운행 상태에 따라서 요동하는 상황 하에서, 충전-방전 스위칭 섹션(101) 의해서 수행되는 충전/방전 스위칭의 시점과 미리 결정된 샘플링 시간 간격 사이에는 규칙성이 없다. 매 번의 미리 결정된 샘플링 시간 간격마다 샘플링된 검출된 데이터는 충전과 방전 사이의 스위칭 후에 즉각적으로 크게 요동하는 데이터를 포함할 가능성이 있다. 제1 실시예의 경우에, 전지(12)로부터 전기 모터 등과 같은 전지 로드로의 전력 공급이 가능하게 되는 파워-공급 가능 상태하에서, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간까지의 지속 시간 동안 검출된 임의의 전압 및 전류 데이터를 이용하지 않고, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간까지의 지속 시간을 벗어나 검출된 데이터를 이용하여, 전지(12)의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압이 계산된다. 그에 따라, 임의의 시점에서 발생되는, 충전과 방전 사이의 스위칭 직후에 검출되는 일시적-변동 전압 데이터에서의 바람직하지 못한 요동들(오류들)을 제거할 수 있고, 그리고 또한 안정된 검출 데이터를 기초로 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산할 수 있다. 따라서, 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 연산 정확도를 높일 수 있다.
실시예에 따르면, 충전-기간 검출된 전압 및 전류 데이터 및 방전-기간 검출된 전압 및 전류 데이터 모두를 이용하여, 전지의 내부 저항 및 개방-회로 전압이 계산된다. 충전-기간 검출된 전압 및 전류 데이터 및 방전-기간 검출된 전압 및 전류 데이터 모두를 이용함으로써, 검출된 전압 데이터 사이의 전압 차이 및 검출된 전류 데이터 사이의 전류 차이가 커지게 되는 경향이 있다. 결과적으로, IV 특성을 더욱 정확하게 유도할 수 있고, 그에 따라 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 연산 정확도를 높일 수 있다.
또한, 실시예에 따르면, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 제1의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 데이터 및 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 제2의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 데이터 모두를 이용하여, 전지의 내부 저항 및 개방-회로 전압이 계산된다. 그에 따라, IV 특성을 유도하기 위해서 이용되는 검출된 데이터는 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 제1의 미리 결정된 시간까지의 지속 시간 동안 그리고 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 제2의 미리 결정된 시간까지의 지속 시간 동안 일시적으로 요동하는 불안정한 전압 및 전류 데이터를 결코 포함하지 않는다. 따라서, 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 연산 정확도를 높일 수 있고, 그에 따라 계산된 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압에 대한 오류들을 억제할 수 있다.
또한, 실시예에 따르면, 검출된 데이터에 포함된 검출된 전류를 미리 결정된 조건과 비교함으로써, 구체적으로, 산술 처리에 앞서서, IV 특성에 나타나지 않은 충전-전류 상한선(Ichg_max), 충전-전류 하한선(Ichg_min), 방전-전류 상한선(Idchg_max), 및 방전-전류 하한선(Idchg_min)이 연산 객체들로부터 배제된다. 결과적으로, 연산 객체들로서 사용되는 데이터가 IV 특성을 유도하기 위한 적합한 데이터가 되고, 그에 따라 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 연산 정확도를 높인다.
[수학 6]
추가적으로, 실시예에 따르면, 검출된 데이터에 모두 포함된 검출된 충전 전류와 검출된 방전 전류 사이의 전류 차이를 미리 결정된 조건과 비교함으로써, 구체적으로, 산술 처리 이전에, IV 특성에 나타나지 않은 전류 유한-차분 문턱값(ΔIc)(델타 Ic)이 연산 객체들로부터 배제된다. 유사한 방식으로, 실시예에 따르면, 검출된 데이터에 모두 포함된 검출된 충전 전압과 검출된 방전 전압 사이의 전압 차이를 미리 결정된 조건과 비교함으로써, 구체적으로, 산술 처리 이전에, IV 특성에 나타나지 않은 전압 유한-차분 문턱값(ΔVc), 즉 데이터가 연산 객체들로부터 배제된다. 결과적으로, 연산 객체들로서 사용되는 데이터가 IV 특성을 유도하기에 적합한 데이터가 되고, 그에 따라 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 연산 정확도를 높이는데 적합한 데이터가 된다.
전술한 바와 같이, 실시예에 따르면, 충전-기간 검출 데이터 및 방전-기간 검출 데이터 모두를 이용하여, 전지의 내부 저항 및 개방-회로 전압이 계산된다. 그 대신에, 전지의 내부 저항 및 개방-회로 전압은 충전-기간 검출 데이터 및 방전-기간 검출 데이터 중 어느 하나를 이용하여 계산될 수 있다. 또한, 내부 저항 및 개방-회로 전압 모두를 항상 계산하여야 하는 것은 아니다. 내부 저항 및 개방-회로 전압 중 어느 하나가 계산될 수 있다.
실시예에서, 제1의 미리 결정된 시간의 시간 길이 및 제2의 미리 결정된 시간의 시간 길이가 서로 동일하게 설정될 수 있다. 제2의 미리 결정된 시간의 시간 길이를 제1의 미리 결정된 시간의 시간 길이와 동일하게 설정함에 의해서, 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 연산 정확도를 높일 수 있다.
실시예에서, 단계(S10)를 통해서 계산된 내부 저항이 전술한 바와 같은 연산 방법에 따라서 계산된 개방-회로 전압을 기초로 추가적으로 교정될 수 있으며, 그에 따라 전지(12)의 내부 저항을 더욱 정확하게 계산할 수 있다. 일반적으로, 전지(12)의 내부 저항은, 종종 "SOC"로 약칭되고 백분율(%)로 주어지는 충전 상태에 따라서 달라지는 경향이 있다. 그에 따라, 연산 정확도는 내부 저항 계산에 전지 SOC를 반영함으로써 높아질 수 있다. 전지 SOC를 고려하여, 전지(12)의 내부 저항의 연산 방법의 세부 사항들에 대해서 도 7-9의 특성 곡선들을 참조하여 이하에서 설명한다. 도 7은 전지(12)의 SOC 대 개방-회로 전압(Vo) 특성을 도시한 그래프이고, 도 8은 전지(12)의 SOC 대 내부 저항(R)을 도시한 그래프이며, 도 9는 전지(12)의 SOC 대 내부 저항 변환 인자(Ra) 특성을 도시한 그래프이다.
전지(12)의 SOC(단위: %)는 전술한 바와 같은 연산 방법에 의해서 계산된 개방-회로 전압(Vo)을 기초로 계산된다. 도 7의 특성 곡선으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 개방-회로 전지 전압과 전지 충전 상태(SOC) 사이의 관계(상호관계)를 보여주는 SOC 대 개방-회로 전압(Vo) 특성이 2차 전지의 특성들에 따라서 미리 설정되거나 미리 결정된다. 전지(12)의 개방-회로 전압과 SOC 사이의 관계를 나타내는 미리 설정된 참조(lookup) 테이블이 제어기(100)에 미리-저장된다. 전지(12)의 SOC는, 미리 설정된 개방-회로-전지-전압 대 전지 충전 상태(SOC) 참조 테이블로부터 도 6의 단계(S10)을 통해서 계산된, 미리 설정된 개방-회로-전지-전압(Vo)를 기초로 계산되거나 획득될(retrieved) 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 전지(12)의 SOC이 증가됨에 따라, 내부 저항(R)이 감소되는 경향이 있다. 전지 SOC 대 내부-저항 특성이 전지(12)로서 사용된 2차 전지의 특성들에 따라서 결정된다. 실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 전지(12)의 전지 SOC 대 내부-저항 변환 인자(Ra) 특성이 미리 설정되고, 그리고 미리 설정된 SOC-Ra 특성은 전지 SOC 대 내부-저항 변환 인자(Ra) 참조 테이블 형태로 제어기(100) 내에 미리-저장된다. 도 9의 전지 SOC 대 내부-저항 변환 인자(Ra) 특성 곡선과 관련하여, 전지가 절반-충전되었을 때 그에 따라 전지 SOC이 50% 일 때, 내부-저항 변환 인자(Ra)가 "1.0"으로 설정되어, 기준 포인트로서의 역할을 한다. SOC이 감소됨에 따라, 내부-저항 변환 인자(Ra)가 증가된다. 다시 말해서, SOC이 증가됨에 따라, 내부-저항 변환 인자(Ra)가 감소된다. 제어기(100)는, 도 7의 참조 테이블로부터의 SOC(SOC는 단계(S10)를 통해서 계산된 개방-회로 전압(Vo)을 기초로 획득된다)를 기초로, 도 9의 미리 설정된 SOC 대 내부-저항 변환 인자(Ra) 참조 테이블로부터 Ra를 획득 및 추출한다. 전지(12)의 SOC-교정된 내부 저항이 단계(S10)를 통해서 계산된 내부 저항(R)을 변환 인자(Ra)와 곱함으로써 산술적으로 계산된다. 이러한 방식에서, 단계(S10)를 통해서 계산된, 내부 저항이 교정되어 전지(12)의 SOC-교정된 내부 저항을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 실시예에서, IV 특성으로부터 계산된 내부 저항이 전지(12)의 충전 상태(SOC)를 기초로 추가적으로 교정될 수 있고, 그에 따라 전지(12)의 SOC-교정된 내부 저항을 생성할 수 있고, 따라서 전지 내부 저항의 연산 정확도를 개선할 수 있다.
추가적으로, 실시예에서, 단계(S10)를 통해서 계산된 내부 저항이 온도 센서(105)에 의해서 검출된 전지 온도를 기초로 추가적으로 교정되며, 그에 따라 전지(12)의 온도-교정된 내부 저항을 생성한다. 온도 센서(105)에 의해서 검출된 전지 온도를 고려하여, 전지(12)의 내부 저항을 연산하는 방법의 상세 사항들에 대해서 도 10을 참조하여 이하에서 설명한다. 도 10은 전지(12)의 전지-온도 대 내부-저항 변환 인자(Rb)를 도시한 그래프이다.
전지(12)는 전지 온도에 따라서 내부 저항이 달라지는 특성을 갖는다. 이러한 실시예에서, 온도 센서(105)에 의해서 검출된 전지 온도를 이용하여, 산술 처리가 수행된다. 일반적으로, 전지(12)의 내부 저항이 높은 전지 온도보다 낮은 전지 온도에서 더 높아지게 되는 경향이 있다. 전지 내부 저항은, 전지 온도가 상승함에 따라서 내부 저항이 감소되는 특성을 갖는다. 그에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이, 전지 온도 대 내부 저항 특성의 관점으로부터, 전지(12)의 전지 온도 대 내부-저항 변환 인자(Rb) 특성이 미리 설정되고, 그리고 미리 설정된 전지-온도 대 변환 인자(Rb) 특성이 전지-온도 대 내부-저항 변환 인자(Rb) 참조 테이블 형태로 제어기(100) 내에 미리-저장된다. 도 10의 전지 온도 대 내부-저항 변환 인자(Rb) 특성 곡선과 관련하여, 전지 온도가 20 ℃일 때, 내부-저항 변환 인자(Rb)가 "1.0"으로 설정되어, 기준 포인트로서의 역할을 한다. 전지 온도가 낮아짐에 따라, 내부-저항 변환 인자(Rb)가 증가된다. 다시 말해서, 전지 온도가 높아짐에 따라, 내부-저항 변환 인자(Rb)가 감소된다.
제어기(100)는 온도 센서(105)로부터 검출된 전지 온도에 관한 정보를 판독하도록 추가적으로 구성되는 한편, 단계(S10)를 통해서 전지 내부 저항을 계산한다. 제어기(100)는, 검출된 전지 온도를 기초로, 도 10의 미리 설정된 전지 온도 대 내부-저항 변환 인자(Rb) 참조 테이블로부터 내부-저항 변환 인자(Rb)를 획득 및 추출한다. 단계(S10)를 통해서 계산된 내부 저항(R)과 변환 인자(Rb)를 곱함으로써, 전지(12)의 온도-교정된 내부 저항이 산술적으로 계산된다. 이러한 방식에서, 단계(S10)를 통해서 계산된, 내부 저항이 교정되어 전지(12)의 온도-교정된 내부 저항을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 실시예에서, IV 특성으로부터 계산된 내부 저항이 전지(12)의 온도를 기초로 추가적으로 교정될 수 있고, 그에 따라 전지(12)의 온도-교정된 내부 저항을 생성할 수 있고, 따라서 전지 내부 저항의 연산 정확도를 개선할 수 있다.
또한, 실시예에서, 전술한 미리 결정된 시간 및 미리 결정된 조건에 상응하는, 단계(S5-S8)에서 제시된 전술한 문턱값들은 온도 센서(105)에 의해서 검출된 전지(12)의 온도에 따라서 변화되고 설정될 수 있다. 일반적으로, 전지(12)는 충전/방전 전류가 전지 온도에 따라서 변화되는 충전/방전 전류 변동 특성을 갖는다. 또한, 전지(12)는, 충전/방전 전류를 일정하게 유지할 때 충전/방전 시간 지속 시간이 변화되는 충전/방전 지속 시간 변동 특성들을 갖는다. 예를 들어, 충전/방전 전류가 일정하게 유지되는 상태에서, 전지 온도가 올라갈 때, 방전 전류가 높아지게 되고, 그에 따라 방전 시간이 길어지는 경향이 있다. 높은 전지 온도의 경우에, 검출된 데이터에 포함되는 검출된 전압 값 및 검출된 전류 값이 높아지게 되는 경향이 있다. 또한, 높은 전지 온도의 경우에, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및/또는 전류가 안정되는 시점까지의 미리 결정된 시간이 길어지는 경향이 있다.
전술한 이유들로, 실시예에서, 전지(12)의 검출된 온도가 높아지게 될 때, 충전-전류 상한선(Ichg_max), 충전-전류 하한선(Ichg_min), 방전-전류 상한선(Idchg_max), 및 방전-전류 하한선(Idchg_min)이 높은 값들로 설정된다. 반대로, 전지(12)의 온도가 낮아지게 될 때, 충전-전류 상한선(Ichg_max), 충전-전류 하한선(Ichg_min), 방전-전류 상한선(Idchg_max), 및 방전-전류 하한선(Idchg_min)이 낮은 값들로 설정된다. 그에 따라, IV 특성이 전지(12) 내의 온도 변화에 따라서 변화되는 경우에도, IV 특성 변화에 응답하여, 연산 객체들에 적합한 데이터의 미리 결정된 범위 내에서 충전/방전 전압 및 충전/방전 전류의 데이터-추출을 위한 미리 결정된 조건을 설정할 수 있다. 따라서, 연산 정확도를 높일 수 있다.
또한, 실시예에서, 전지(12)의 검출 온도가 높아지게 될 때, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및 전류가 안정되는 시점까지의 미리 결정된 시간이 길어지는 경향이 있고, 그에 따라 전지 온도가 올라감에 따라, 미리 결정된 시간이 더 긴 시간 길이로 교정된다. 반대로, 전지(12)의 검출 온도가 낮아지게 될 때, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및 전류가 안정되는 시점까지의 미리 결정된 시간이 짧아지는 경향이 있고, 그에 따라 전지 온도가 낮아짐에 따라, 미리 결정된 시간이 더 짧은 시간 길이로 교정된다. 그에 따라, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및 전류가 안정화되는 시점까지의 미리 결정된 시간이 전지(12)의 온도 변화에 따라서 변화되는 경우에도, 미리 결정된 시간 변화에 응답하여, 연산 객체들에 적합한 데이터의 미리 결정된 범위 내에서 충전/방전 전압 및 충전/방전 전류의 데이터-추출을 위한 미리 결정된 조건을 설정할 수 있다. 따라서, 연산 정확도를 높일 수 있다.
또한, 실시예에서, 전술한 미리 결정된 시간 또는 미리 결정된 조건에 상응하는, 단계(S5-S8)에서 제시된 전술한 문턱값들은 전지(12)의 열화(deterioration) 비율(rate)에 따라서 변화되고 설정될 수 있다. 일반적으로, 전지(12)는 충전/방전 전류가 전지 열화 비율에 따라서 변화되는 충전/방전 전류 변동 특성을 갖는다. 또한, 전지(12)는, 충전/방전 전류를 일정하게 유지할 때 충전/방전 시간 지속 시간이 변화되는 충전/방전 지속 시간 변동 특성들을 갖는다. 예를 들어, 충전/방전 전류가 일정하게 유지되는 상태에서, 전지 열화 비율이 낮을 때, 방전 전류가 높아지게 되고, 그에 따라 방전 시간이 길어지는 경향이 있다. 전지 열화 비율이 낮은 경우에, 검출된 데이터에 포함되는 검출된 전압 값 및 검출된 전류 값이 높아지게 되는 경향이 있다. 또한, 낮은 전지 열화 비율의 경우에, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및/또는 전류가 안정되는 시점까지의 미리 결정된 시간이 길어지는 경향이 있다.
전지(12)의 열화 비율을 계산하기 위한 목적을 위해서, 제어기(100)의 프로세서 부분이 전지-열화-비율 계산 섹션(전지-열화-비율 연산 부분)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가장 최근의 전지 용량과 초기 전지 용량 사이의 비율을 계산하기 위해서, 그리고 전지 열화 비율을 유도하기 위해서, 전지-열화-비율 계산 섹션은 완전-충전 조건에서 유지되는 전지(12)의 전지 용량에 관한 가장 최근의 정보를 컴퓨팅하도록 구성되고 그리고 그 정보를 완전-충전 조건에서 유지되는 동일한 전지의 초기 전지 용량과 비교하도록 구성된다. 예를 들어, 완전-충전 조건에서 유지되는 2차 전지의 전지 용량은 전류 센서(103)에 의해서 검출된 방전 전류의 적분된 값을 기초로 계산될 수 있다.
전술한 이유로, 실시예에서, 전지(12)의 열화 비율이 낮을 때, 충전-전류 상한선(Ichg_max), 충전-전류 하한선(Ichg_min), 방전-전류 상한선(Idchg_max), 및 방전-전류 하한선(Idchg_min)이 높은 값들로 설정된다. 반대로, 전지(12)의 온도가 높을 때, 충전-전류 상한선(Ichg_max), 충전-전류 하한선(Ichg_min), 방전-전류 상한선(Idchg_max), 및 방전-전류 하한선(Idchg_min)이 낮은 값들로 설정된다. 그에 따라, IV 특성이 전지(12)의 열화 비율에 따라서 변화되는 경우에도, IV 특성 변화에 응답하여, 연산 객체들에 적합한 데이터의 미리 결정된 범위 내에서 충전/방전 전압 및 충전/방전 전류의 데이터-추출을 위한 미리 결정된 조건을 설정할 수 있다. 따라서, 연산 정확도를 높일 수 있다.
실시예에서, 전지(12)의 열화 비율이 높은 경우에, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및 전류가 안정되는 시점까지의 미리 결정된 시간이 짧아지는 경향이 있고, 그에 따라 미리 결정된 시간이 더 짧은 시간 길이로 교정된다. 반대로, 전지(12)의 열화 비율이 낮은 경우에, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및 전류가 안정되는 시점까지의 미리 결정된 시간이 길어지는 경향이 있고, 그에 따라 미리 결정된 시간이 더 긴 시간 길이로 교정된다. 그에 따라, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및 전류가 안정화되는 시점까지의 미리 결정된 시간이 전지(12)의 열화 비율에 따라서 변화되는 경우에도, 미리 결정된 시간 변화에 응답하여, 연산 객체들에 적합한 데이터의 미리 결정된 범위 내에서 충전/방전 전압 및 충전/방전 전류의 데이터-추출을 위한 타이밍을 정확하게 설정할 수 있다. 따라서, 연산 정확도를 높일 수 있다.
전지(12)의 전지 온도 레벨과 열화 비율은 그들의 미리 설정된 문턱값들(그들의 기준 값들)과 비교함으로써 결정되거나 평가될 수 있다. 비교 결과를 기초로, 미리 결정된 조건에 상응하는 미리 결정된 시간 및 미리 설정된 문턱값들이 적절하게 변경될 수 있다. 그 대신에, 전지(12)의 열화 비율이 일반적으로-공지된 방법에 의해서 평가되고 계산될 수 있다.
실시예에서, 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압은, 전지 충전 상태(SOC) 및 차량 운행 상태가 산술적인 연산들을 위한 매 번의 미리 결정된 샘플링 시간 간격마다 달라지는 상황 하에서 계산된다. 그에 따라, 단계(S10)를 통해서 계산된, 내부 저항 및 개방-회로 전압을 각각의 표준 조건들(예를 들어, 20 ℃와 같은 전지(12)의 표준 전지 온도, 그리고 50%와 같은 전지(12)의 표준 전지 충전 상태(SOC))로 변환함으로써, 계산된 내부 저항 및 계산된 개방-회로 전압이 정규화될(normalized) 수 있다. 전지(12)의 계산된 내부 저항들과 전지 온도들 사이에는 미리 설정된 일-대-일 대응이 존재한다. 전지(12)의 계산된 내부 저항들과 전지 SOC들 사이에는 미리 설정된 일-대-일 대응이 존재한다. 유사한 방식으로, 전지(12)의 계산된 개방-회로 전압과 전지 온도들 사이에는 미리 설정된 일-대-일 대응이 존재한다. 또한, 전지(12)의 계산된 개방-회로 전압과 전지 SOC들 사이에는 미리 설정된 일-대-일 대응이 존재한다. 이러한 일-대-일 대응들(상호관계들)이 참조 테이블 형태로 제어기(100)의 저장 메모리 섹션(107)에 저장된다. 제어기(100)는, 각각의 미리-저장된 참조 테이블로부터, 표준 조건(예를 들어, 표준 전지 온도 및 표준 전지 충전 상태(SOC))을 고려하여, 계산된 내부 저항 및 계산된 개방-회로 전압을 각각의 표준 스케일들(scales)로 변환하도록 추가적으로 구성된다. 그러한 정규화로 인해서, 이러한 실시예에서, 데이터가 표준 조건 이외의 전지(12)의 조건 하에서 검출되고 추출되는 경우에도, 정규화된 내부 저항 및 정규화된 개방-회로 전압을 계산할 수 있다.
도시된 실시예에서, 데이터-추출을 위해서, 단계(S5-S8)를 통해, 전류 센서(103)에 의해서 검출된 충전/방전 전류, 및 전압 센서(104)에 의해서 검출된 충전/방전 전압이 각각의 문턱값들과 비교된다. 단계(S5-S8)의 모든 산술적인 연산들이 항상 수행되어야 하는 것은 아니다. 단계(S5-S8)의 산술적인 연산들 중 어느 하나가 수행될 수 있다. 또한, 단계(S5 및 S6)와 관련하여, 검출된 전류/전압 데이터가 상한선 또는 하한선과 비교될 수 있다.
전지(12)는 복수의 전지 셀(battery cell)들을 가지는 전지 팩에 의해 구성될 수 있다. 예를 들어, 전압은 전지 팩의 각각의 그리고 모든 전지 셀에 대해서 검출될 수 있고 이어서 각각의 전지 셀들에 대한 내부 저항 및 개방-회로 전압이 전술한 바와 같은 방식으로 계산될 수 있다. 그러한 경우에, 이러한 계산 결과들이 전지 셀들 사이의 전지-셀 용량 조정을 위해서 의미 있게 사용될 수 있을 것이며, 그에 따라 높은 정밀도의 전지(12)의 전지-셀-용량 조정 및 보호가 보장된다.
추가적으로, 각각의 그리고 모든 전지 셀의 전압을 검출함으로써, 그리고 각각의 그리고 모든 전지 셀의 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산함으로써, 그리고 전지 셀들의 계산된 내부 저항들 및 계산된 개방-회로 전압들의 적분 값을 계산함으로써, 전지 팩의 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산할 수 있다. 그러나, 산술적인 계산들에 대한 증가된 로드(load)라는 관점에서, 전지 팩의 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하는데 있어서, 전지 팩의 양의 그리고 음의 단자들 사이의 단자 전압을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.
도시된 실시예에서, 충전/방전 스위칭 타이밍에 내부 저항 및 개방-회로 전압을 위한 산술 처리가 촉발된다(triggered). 그 대신에, 그러한 산술 처리가 충전-대-방전 스위칭 포인트에서 또는 방전-대-충전 스위칭 포인트에서 촉발될 수 있다.
도시된 실시예에서, 단계(S4)에서, 충전/방전 스위칭 포인트(구체적으로, 충전-대-방전 스위칭 포인트)로부터 경과된 충전/방전 지속 시간(구체적으로, 방전 시간)이 미리 결정된 시간(구체적으로 제1의 미리 결정된 시간)과 비교된다. 그 대신에, 이하에서 설명하는 이유로, 충전/방전 스위칭 포인트로부터의 검출 전압 변동이 주어진 전압-변동 문턱값과 비교될 수 있다. 즉, 도 3-4에 도시된 바와 같이, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 시간(T1)까지의 지속 시간 동안, 그리고 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 시간(T2)까지의 지속시간 동안, 전지(12)의 전압이 불안정하고, 그에 따라 충전/방전 시간에 대한 전압의 변동이 크다. 반대로, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 시간(T1)이 경과된 후에, 그리고 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 시간(T2)이 경과된 후에, 전지(12)의 전압이 안정화되고, 그에 따라 충전/방전 시간에 대한 전압의 변동이 작아지게 된다. 도 3-4의 전지-전압-변동 특성들이 전지(12)로서 사용된 2차 전지의 특성들에 따라서 결정된다. 이러한 이유로, 이러한 변경예에서, 전압-변동 문턱값이 미리 설정되고, 그리고 검출된 전압 변동이 전압-변동 문턱값에 대해서 비교된다. 검출된 전압 변동이 전압-변동 문턱값보다 더 큰 경우에, 전지(12)의 전압이 불안정하고 그에 따라 검출된 전압 데이터가 연산 객체로서 부적절하다는 것이 결정된다. 반대로, 검출된 전압 변동이 전압-변동 문턱값보다 작은 경우에, 전지(12)의 전압이 안정적이고 그에 따라 검출된 전압 데이터가 연산 객체로서 적합하다는 것이 결정된다. 즉, 이러한 변경예에서는, 단계(S4)에서, 제어기(100)가, 이전의 하나의 샘플링 사이클에 검출된 이전의 전압으로부터, 단계(S3)에서 검출된 전압의 변동을 기초로, 단위 시간에 대한 전압 변동을 계산한다. 이어서, 제어기(100)는 계산된 전압 변동을 미리 설정된 전압-변동 문턱값과 비교한다. 계산된 전압 변동이 전압-변동 문턱값보다 클 때, 단계(S3)를 통해서 검출된 데이터가 크게 요동하고 그리고 연산 객체들을 위해서 적합하지 않다는 것이 결정된다. 그에 따라, 루틴은 단계(S3)로 되돌아 가고, 그에 따라 전지(12)의 전압 및 전류를 다시 검출한다. 반대로, 계산된 전압 변동이 전압-변동 문턱값보다 작을 때, 루틴은 단계(S5)로 진행된다.
전술한 바와 같이, 변경예의 산술 처리 장치는, 단위 시간에 대한 전압 변동이 전압-변동 문턱값보다 작아지는 안정적인 전압을 포함하는, 충전 전압 데이터 및/또는 방전 전압 데이터를 이용하면서, 유도된 IV 특성으로부터 전지(12)의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성된다. 그에 따라, 변경예에 따라서, 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압은, 전지(12)가 불안정한 상태에 있고 그에 따라 전지 전압의 요동이 큰 검출된 전압 데이터를 이용하는 것을 피하면서, 안정적인 전압 데이터를 포함하는 검출된 데이터를 이용함으로써 계산될 수 있다. 결과적으로, IV 특성이 정확하게 유도될 수 있고, 그에 따라 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 연산 정확도가 높아질 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 제어 루틴 및 제어 콘텐츠는 충전-대-방전 스위칭의 경우에 있어서 예시된다. 물론, 본원 발명의 개념은 방전-대-충전 스위칭의 경우에도 적용될 수 있으나, 그러한 경우에, 단계(S1)에서 수행되는 충전-기간 전류/전압의 검출이 방전-기간 전류/전압의 검출로 대체되고, 단계(S2)에서 수행되는 충전-대-방전 스위칭에 대한 체크가 방전-대-충전 스위칭에 대한 체크로 대체되며, 단계(S3)에서 수행되는 방전-대-충전 스위칭의 검출이 충전-기간 전류/전압의 검출로 대체되며, 그리고 단계(S4)에서 인용되는 제1의 미리 결정된 시간이 제2의 미리 결정된 시간으로 대체된다.
도시된 실시예에서, 산술 처리 섹션(102)이 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간(즉, 제1의 미리 결정된 시간 또는 제2의 미리 결정된 시간)까지의 지속 시간 동안 검출된 전압 및 전류 데이터를 배제하도록 구성되며, 그에 따라 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간까지의 지속 시간 동안 검출된 전압 및 전류 데이터가 사용되는 것을 방지한다. 그 대신에, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간(즉, 제1의 미리 결정된 시간 또는 제2의 미리 결정된 시간)까지의 지속 시간 동안에 전압 및 전류 데이터가 검출되지 않도록, 제어기(100)가 구성될 수 있다. 즉, 충전/방전 스위칭이 충전-방전 스위칭 섹션(101)에 의해서 수행될 때, 제어기(100)는, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)를 제어함으로써, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간(즉, 제1의 미리 결정된 시간 또는 제2의 미리 결정된 시간)까지의 지속 시간 동안에, 전지(12)의 전압 및 전류 데이터를 검출하지 않는다. 이러한 것에 의해서, 산술 처리 섹션(102)에 의한 전지(12)의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 계산에 있어서, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간(즉, 제1의 미리 결정된 시간 또는 제2의 미리 결정된 시간)까지의 지속 시간 동안에 전지(12)의 전압 및 전류 데이터를 이용하지 않고 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산할 수 있다.
도시된 실시예에서, 충전-방전 스위칭 섹션(101)은 충전-방전 스위칭 수단으로서의 역할을 하고, 전류 센서(103)는 전류 검출 수단으로서의 역할을 하며, 전압 센서(104)는 전압 검출 수단으로서의 역할을 하고, 온도 센서(105)는 온도 검출 수단으로서의 역할을 하며, 산술 처리 섹션(102)은 산술 처리 수단으로서의 역할을 하고, 저장 메모리 섹션(107)은 저장 메모리 수단으로서의 역할을 하고, 그리고 제어기(100)의 프로세서의 일부를 구성하는 전지-열화-비율 계산 섹션이 전지-열화-비율 계산 수단으로서의 역할을 한다.
제2 실시예
제2 실시예의 산술 처리 장치는, 제2 실시예의 제어 콘텐츠가 제1 실시예와 부분적으로 상이하다는 것을 제외하고, 제1 실시예의 산술 처리 장치와 유사하다. 그에 따라, 제1 실시예의 거의 모든 요소들(제1 실시예에 의해서 제공된 거의 모든 효과들)이 제2 실시예의 대응 요소들에 적용될 것이다. 도 11은 제2 실시예의 산술 처리 장치 내에서 수행되는 연산 절차(제어 루틴)를 도시하는 흐름도이다.
제2 실시예에서, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)에 의해서 검출된 데이터와 관련하여, 산술 처리 장치는, 검출된 전류의 시간에 따른 변화를 모두 고려하면서, 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하도록 구성된다. 제2 실시예의 제어 루틴 및 제어 콘텐츠에 대해서는 도 11의 흐름도를 참조하여 이하에서 구체적으로 설명한다.
단계(S11)에서, 제어기(100)는, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)로부터의 입력 정보를 기초로, 충전 기간 동안의 미리 결정된 샘플링 시간 간격들에서 전지(12)의 충전 전류 및 충전 전압을 검출한다.
다음에, 단계(S12)에서, 제어기(100)는, 이전의 하나의 샘플링 사이클에서 검출된 이전의 충전-전류 데이터를 단계(S11)에서 검출된 전류-충전-전류 데이터와 비교한 결과를 기초로, 충전 전류가 시간 경과에 따라 감소하는지의 여부를 결정한다. 단계(S12)에 대한 응답이 부정적일 때, 즉 시간 경과에 따른 충전 전류의 감소가 발생하지 않을 때, 산술적인 연산의 하나의 수행 사이클이 종료된다. 반대로, 단계(S12)에 대한 응답이 긍정적일 때, 즉 시간 경과에 따른 충전 전류의 감소가 발생할 때, 루틴은 단계(S13)로 진행된다. 한편, 단계(S12)와 관련하여, 이전의 하나의 샘플링 사이클에서 검출된 이전의 데이터가 충전 기간 동안에 검출된 데이터에 상응하지 않는 경우에, 충전 전류가 시간에 따라서 감소된다는 것이 결정되고, 그리고 루틴은 단계(S13)로 진행된다.
단계(S13)에서, 제어기(100)는 충전으로부터 방전으로의 스위칭이 충전-방전 스위칭 섹션(101)에 의해서 수행되었는지의 여부를 결정한다. 충전-대-방전 스위칭이 발생하지 않았을 때, 루틴은 단계(S11)로 되돌아 가고, 그에 따라 충전 전류 및 충전 전압을 다시 검출한다. 반대로, 충전-대-방전 스위칭이 발생하였을 때, 루틴은 단계(S14)로 진행한다.
단계(S14)에서, 제어기(100)는 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)로부터의 입력 정보를 기초로, 방전 기간 동안에 미리 결정된 샘플링 시간 간격들에서 전지(12)의 방전 전류 및 방전 전압을 검출한다.
단계(S15)에서, 제1의 미리 결정된 시간이 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 경과되었는지의 여부를 결정하기 위한 체크가 이루어진다. 제1의 미리 결정된 시간이 경과되지 않았을 때, 단계(S14)를 통해서 검출된 데이터가 크게 요동하고 그에 따라 연산 객체들로서 적합하지 않다는 것이 결정된다. 그에 따라, 루틴은 단계(S14)로 되돌아가서, 전지(12)의 전압 및 전류를 다시 검출한다. 반대로, 제1의 미리 결정된 시간이 경과되었을 때, 루틴은 단계(S16)로 진행한다.
단계(S16)에서, 제어기(100)는, 이전의 하나의 샘플링 사이클에서 검출된 이전의 방전-전류 데이터를 단계(S14)에서 검출된 전류-방전-전류 데이터와 비교한 결과를 기초로, 방전 전류가 시간 경과에 따라 감소하는지의 여부를 결정한다. 단계(S16)에 대한 응답이 부정적일 때, 즉 시간 경과에 따른 방전 전류의 증가가 발생하지 않을 때, 산술적인 연산의 하나의 수행 사이클이 종료된다. 반대로, 단계(S16)에 대한 응답이 긍정적일 때, 즉 시간 경과에 따른 방전 전류의 증가가 발생할 때, 루틴은 단계(S17)로 진행된다. 한편, 단계(S16)와 관련하여, 이전의 하나의 샘플링 사이클에서 검출된 이전의 데이터가 방전 기간 동안에 검출된 데이터에 상응하지 않는 경우에, 방전 전류가 시간에 따라서 증가된다는 것이 결정되고, 그리고 루틴은 단계(S17)로 진행된다.
단계(S17)에서, 제어기(100)는, 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하기 위한 연산 객체들로서 사용된 검출 데이터가 미리 결정된 수까지 누적되었는지의 여부를 결정한다. 단계(S17)에 대한 답변이 긍정적일 때, 즉, 적절한 데이터의 미리 결정된 수가 제어기(100)에서 누적되었을 때, 루틴은 단계(S18)로 진행한다. 반대로, 단계(S17)에 대한 답변이 부정적일 때, 즉, 적절한 데이터의 미리 결정된 수가 제어기(100)에서 누적되지 않았을 때, 루틴은 단계(S14)로 되돌아 간다.
단계(S18)에서, 검출된 데이터에 포함된 검출된 전압 및 검출된 전류를 기초로 IV 특성이 유도되고, 이어서 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압이 유도된 IV 특성들로부터 유도된다.
전술한 바와 같이, 제2 실시예의 산술 처리 장치는 연산 객체들에 적합한 데이터로서 검출 시간과 함께 감소되는 충전 전류를 포함하는 검출된 데이터 및 검출 시간과 함께 증가하는 방전 전류를 포함하는 검출된 데이터를 추출하도록, 그리고 또한 추출된 데이터를 이용함으로써 2차 전지의 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하도록 구성된다. 이에 의해서, 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 연산 정확도를 높일 수 있다. 충전 및 방전 사이의 스위칭 직후에 검출되는 데이터와 관련하여, 전지(12)의 전압 및 전류가 불안정하게 요동하는 경향이 있다. 그러한 불안정한 검출 데이터를 이용하여 산술 처리가 이루어질 때, 연산 정확도가 낮아지는 경향이 커진다. 전술한 이유들로, 제2 실시예에서, 특정된 조건, 즉, 검출 시간과 함께 충전 전류가 감소되는 것 그리고 검출 시간과 함께 방전 전류가 증가되는 것 모두를 고려하여, 연산 객체들에 적합한 데이터를 추출할 수 있다. 그에 따라, IV 특성을 유도하는데 있어서 부적합한 데이터를 배제하면서, 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산할 수 있다. 이러한 결과로서, 연산 정확도를 높일 수 있다.
제3 실시예
제3 실시예의 산술 처리 장치는, 제3 실시예에서 연산-빈도수 계산 섹션(operation-frequency calculation section)(연산-빈도수 카운터)(301)이 제어기(100)에 추가로 제공된다는 것을 제외하고, 제1 실시예의 장치와 유사하다. 그에 따라, 제1 실시예의 거의 모든 요소들(제1 실시예에 의해서 제공된 거의 모든 효과들)이 제3 실시예의 대응 요소들에 적용될 것이다. 도 12는 제3 실시예의 산술 처리 장치를 도시한 블록 선도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제3 실시예의 산술 처리 장치에서, 연산-빈도수 계산 섹션(301)이 제어기(100)에 추가로 제공된다. 연산-빈도수 계산 섹션(301)은 단위 시간에 완료되는 연산들(계산들)의 수를 계산 또는 측정하도록 구성된다.
한편, 전지(12)의 검출된 전압 및 검출된 전류는 전지(12)의 열화 비율, 및 전지 온도 등에 따라서 달라진다. 그에 따라, 도 6의 단계(S5) 내지 단계(S8)에 도시된 데이터 검출(데이터-추출)을 위한 미리 결정된 조건을 충족시키는 검출된 데이터의 양(quantity)은 전지(12)의 열화 비율, 전지 온도 등에 따라서 달라진다. 예를 들어, 전지(12)의 전지 온도가 높을 때 또는 전지(12)의 열화 비율이 낮을 때, 전지로부터 공급될 수 있는 전기 전류의 값이 높아지게 되는 경향이 있고, 그에 따라 방전 전류 값을 일정하게 유지함으로써, 방전 시간이 길어지는 경향이 있다. 그에 따라, 연산 객체들에 적합한 검출 데이터 추출에 있어서, 충전/방전 전류 값이 높아게 되거나, 또는 충전/방전 스위칭 포인트로부터 경과된 데이터-검출 시간이 길어지게 된다.
길어진 검출 시간으로 인해서, 미리 결정된 데이터-검출 조건이 변화하지 않는다면, 미리 결정된 데이터-검출 조건을 충족시키는 데이터의 양이 증가하는 경향이 있다. 그 결과, 연산-빈도수가 커지게 되는 경향이 있다. 그에 따라, 제3 실시예에서, 연산-빈도수 계산 섹션(301)에서 계산된 단위 시간 당 연산 빈도수가 커지게 될 때, 미리 결정된 데이터-검출 조건의 범위가 좁아지며, 그에 따라 연산 객체들로서 사용되는 데이터를 위한 데이터-추출 조건이 더 엄격해진다. 결과적으로, 연산 빈도수를 억제하면서, 연산 정확도를 높일 수 있다.
반대로, 전지(12)의 전지 온도가 낮을 때 또는 전지(12)의 열화 비율이 높을 때, 전지로부터 공급될 수 있는 전기 전류가 낮아지게 되는 경향이 있고, 전지로부터 공급될 수 있는 전기 전류의 값이 낮아지게 되는 경향이 있고, 따라서 방전 전류 값을 일정하게 유지함으로써 방전 시간이 짧아지는 경향이 있다. 그에 따라, 연산 객체들을 위해서 적합한 검출 데이터를 추출하는데 있어서, 충전/방전 전류 값이 낮아지게 되거나, 또는 충전/방전 스위칭 포인트로부터 경과된 데이터-검출 시간이 짧아지게 된다. 연산 빈도수는 낮아지는 경향이 있다. 그에 따라, 제3 실시예에서, 연산-빈도수 계산 섹션(301)에 의해서 계산된 단위 시간 당 연산 빈도수가 낮아지게 될 때, 미리 결정된 데이터-검출 조건의 범위가 넓어지고, 그에 따라 연산 객체들을 위해서 사용되는 데이터를 위한 데이터-추출 조건이 완화된다. 결과적으로, 연산 빈도수를 높일 수 있는 한편, 연산 정확도를 다소 낮출 수 있다.
제3 실시예의 산술 처리 장치의 제어 루틴에 대해서 도 13을 참조하여 이하에서 설명한다. 도 13은 제3 실시예의 산술 처리 장치 내에서 수행되는 제어 루틴을 도시하는 흐름도이다.
단계(S21)에서, 연산-빈도수 계산 섹션(301)은, 단위 시간에, 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하기 위한 연산 빈도수를 검출 또는 측정한다. 단계(S22)에서, 제어기(100)는 계산된 연산 빈도수를 연산-빈도수 문턱값과 비교한다. 연산-빈도수 문턱값은 미리 설정된 값이다. 연산-빈도수 문턱값은 이전에-설명된 미리 결정된 데이터-검출 조건을 변화시키기 위해서(좁히거나 넓히기 위해서) 필요한 특정 문턱값이다. 단계(S22)의 응답이 부정적일 때, 즉 계산된 연산 빈도수가 연산-빈도수 문턱값보다 낮을 때, 도 6에 단계(S5) 내지 단계(S8)에 도시된 미리 결정된 조건을 변화시키지 않고 루틴의 하나의 수행 사이클이 종료된다. 반대로, 단계(S22)의 응답이 긍정적일 때, 즉 계산된 연산 빈도수가 연산-빈도수 문턱값보다 높을 때, 루틴은 단계(S23)로 진행한다.
[수학 7]
단계(S23)에서, 제어기(100)는 도 6에 단계(S5) 내지 단계(S8)에 도시된 미리 결정된 조건을 변화시키며, 그에 따라 미리 결정된 데이터-검출 조건의 범위를 좁힌다. 더 구체적으로, 단계(S5)의 조건을 변화시킬 때, 충전-전류 상한선(Ichg_max)이 감소되고, 및/또는 충전-전류 하한선(Ichg_min)이 높아진다. 단계(S6)의 조건을 변화시킬 때, 방전-전류 상한선(Idchg_max)이 낮아지고, 및/또는 방전-전류 하한선(Idchg_min)이 높아진다. 단계(S7)의 조건을 변화시킬 때, 전류 유한-차분 문턱값(ΔIc)이 감소된다. 단계(S8)의 조건을 변화시킬 때, 전압 유한-차분 문턱값(ΔVc)이 높아진다. 이러한 방식에서, 미리 결정된 데이터-검출 조건이 더 엄격해지고, 그리고 도 13의 제어 루틴의 하나의 수행 사이클이 종료된다. 한편, 제3 실시예에서, 단계(S5) 내지 단계(S8)에 도시된 미리 결정된 조건이 단계(S23)의 데이터-검출-조건 변화로 인해서 변화된 후에, 도 6에 도시된 제어 루틴은 수행된다.
전술한 바와 같이, 제3 실시예에 따르면, 산술 처리 섹션(102)의 연산 빈도수가 연산-빈도수 계산 섹션(301)에 의해서 계산된다. 계산된 연산 빈도수가 연산-빈도수 문턱값보다 높을 때, 미리 결정된 데이터-검출 조건의 범위를 좁힘으로써 데이터-추출 조건이 더 엄격해지고, 그에 따라 산술 처리의 하나의 수행 사이클에서 연산 정확도를 높일 수 있다.
[수학 8]
한편, 도 13의 제어 루틴에 따라서, 연산 빈도수가 연산-빈도수 문턱값보다 낮아질 때, 데이터-검출을 위한 미리 결정된 조건을 변화시키지 않고 루틴의 하나의 수행 사이클을 종료시킨다. 그 대신에, 연산 빈도수가 연산-빈도수 문턱값보다 낮을 때, 미리 결정된 데이터-검출 조건의 범위를 넓히도록 제어기를 구성할 수 있다. 즉, 단계(S22)의 결정 결과가 연산 빈도수가 연산-빈도수 문턱값보다 낮다는 것일 때, 제어기(100)는, 미리 결정된 조건의 범위를 넓히는 방식으로, 도 6의 단계(S5) 내지 단계(S8)에 도시된 미리 결정된 데이터-검출 조건을 변화시키는 역할을 할 수 있다. 더 구체적으로, 단계(S5)의 조건을 변화시킬 때, 충전-전류 상한선(Ichg_max)이 높아지고, 및/또는 충전-전류 하한선(Ichg_min)이 낮아진다. 단계(S6)의 조건을 변화시킬 때, 방전-전류 상한선(Idchg_max)이 높아지고, 및/또는 방전-전류 하한선(Idchg_min)이 낮아진다. 단계(S7)의 조건을 변화시킬 때, 전류 유한-차분 문턱값(ΔIc)이 높아진다. 단계(S8)의 조건을 변화시킬 때, 전압 유한-차분 문턱값(ΔVc)이 높아진다. 이러한 방식에서, 미리 결정된 데이터-검출 조건이 느슨해지고, 그리고 도 13의 제어 루틴의 하나의 수행 사이클이 종료된다. 전술한 내용으로부터 예상할 수 있는 바와 같이, 연산 빈도수와 연산-빈도수 문턱값 사이의 비교의 결과를 기초로, 미리 결정된 데이터-검출 조건의 범위를 적절하게 좁히는 것(도 13의 단계(S23)참조) 및/또는 넓히는 것을 수행하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 변경된 루틴에 따라서, 연산-빈도수 계산 섹션(301)에 의해서 계산된 연산 빈도수가 연산-빈도수 문턱값보다 낮을 때, 미리 결정된 데이터-검출 조건의 범위를 넓힘으로써 데이터-추출 조건이 더 느슨해진다. 결과적으로, 연산 정확도를 다소간 낮추면서, 연산 빈도수를 적절하게 높일 수 있다. 그러나, 복수의 계산 결과들의 이동 평균(moving average) 또는 가중치 평균을 취함으로써, 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 연산 정확도를 전체적으로 높일 수 있다.
제3 실시예의 연산-빈도수 계산 섹션(301)은 연산-빈도수 계산 수단으로서의 역할을 한다.
제4 실시예
제4 실시예의 산술 처리 장치는, 제4 실시예의 제어 콘텐츠가 제1 실시예와 부분적으로 상이하다는 것을 제외하고, 제1 실시예의 산술 처리 장치와 유사하다. 그에 따라, 제1 실시예의 거의 모든 요소들(제1 실시예에 의해서 제공된 거의 모든 효과들)이 제4 실시예의 대응 요소들에 적용될 것이다. 도 14는 제4 실시예의 산술 처리 장치 내에서 수행되는 연산 절차(제어 루틴)를 도시하는 흐름도이다.
제4 실시예에서, 연산 객체들을 위해서 사용되는 검출 데이터는 충전 시간 및/또는 방전 시간을 기초로 특정되고, 그리고 전지(12)의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압이 특정된 데이터를 기초로 계산된다. 전지(12)에서의 방전과 충전 사이의 스위칭이 발생되는 상황에서, 분극화(polarization)가 전지(12)에서 발생될 수 있다. 예를 들어, 전지(12)가 오랜 시간 동안 방전되고, 그리고 짧은 시간 동안 충전되고, 그 후에 다시 방전된 사용 상황에서, 즉, 방전 시간이 충전 시간보다 길 때, 긴 시간의 방전으로 인해서, 이온들이 전지(12)의 전지 셀들 내에서 불균질하게 되고, 그에 따라 분극화가 발생하는 경향이 있다. 그 후에, 충전 작용이 짧은 시간 동안 이루어지더라도, 적절한 감극화(depolarization)가 얻어질 수 없고, 그에 따라 충전-기간 검출 전압 및 전류는 분극화가 유지되는 전지 셀들의 검출 값들이 되는 경향이 있다. 분극화 상태 하에서 검출된 전압 및 전류 값들을 기초로 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산할 때, 연산 정확도가 떨어지는 경향이 있다.
전술한 이유로, 제4 실시예의 산술 처리 장치에서, 내부 저항 및 개방-회로 전압은 충전/방전 스위칭 포인트로부터 감극화 시간이 경과된 후에 검출되는 데이터를 이용함으로써 계산된다. 제4 실시예의 제어 루틴 및 제어 콘텐츠가 도 14를 참조하여 이하에서 구체적으로 설명된다. 도 14는 제4 실시예의 산술 처리 장치 내에서 수행되는 제어 루틴을 도시한 흐름도이다.
단계(S31)에서, 제어기(100)는, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)로부터의 입력 정보를 기초로, 방전 기간 동안에 미리 결정된 샘플링 시간 간격들에서 전지(12)의 방전 전류 및 방전 전압을 검출한다.
단계(S32)에서, 제어기(100)는 방전으로부터 충전으로의 스위칭이 충전-방전 스위칭 섹션(101)에 의해서 수행되었는지의 여부를 결정한다. 방전-대-충전 스위칭이 발생되지 않았을 때, 루틴은 단계(S31)로 다시 되돌아 가며, 그에 따라 방전 전류 및 방전 전압을 다시 검출한다. 반대로, 방전-대-충전 스위칭이 발생될 때, 루틴은 단계(S33)로 진행한다.
단계(S33)에서, 제어기(100)는, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)로부터의 입력 정보를 기초로, 충전 기간 동안에 미리 결정된 샘플링 시간 간격들에서 전지(12)의 충전 전류 및 충전 전압을 검출한다.
단계(S34)에서, 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 제2의 미리 결정된 시간이 경과되었는지의 여부를 결정하기 위한 체크가 이루어진다. 제2의 미리 결정된 시간이 경과되지 않았을 때, 단계(S33)를 통해서 검출된 데이터가 크게 요동하고 그리고 연산 객체들을 위해서 적합하지 않다는 것이 결정된다. 그에 따라, 루틴은 단계(S33)로 다시 되돌아 가며, 그에 따라 전지(12)의 전압 및 전류가 다시 검출된다. 반대로 제2의 미리 결정된 시간이 경과되었을 때, 루틴은 단계(S35)로 진행한다.
단계(S35)에서, 감극화 시간이 설정된다. 감극화 시간은 충전으로 스위칭되기 전에 전지 방전에 의해서 유발된 분극화를 제거하는데 필요한 시간이다. 이하에서 설명하는 이유들로, 감극화 시간은 방전 지속 시간에 따라서 설정되거나 결정된다. 분극화의 발생 비율은 방전 시간에 의해서 영향을 받는다. 방전 시간이 길수록, 분극화 발생 비율이 커진다. 그에 따라, 단계(S32)에서의 방전-대-충전 스위칭 이전의 방전 지속 시간에 따라서 감극화 시간(정확하게, 충전-기간 감극화 시간)을 설정하도록 제어기(100)가 구성된다. 한편, 충전으로부터 방전으로의 스위칭이 발생된 후의 방전-기간 감극화 시간의 설정에 있어서, 충전-대-방전 스위칭이 발생하기 전의 충전 지속 시간에 따라서 방전-기간 감극화 시간이 설정되도록 제어기(100)가 구성된다. 감극화 시간은 전지(12)의 특성들에 따라서 미리 설정된다.
단계(S36)에서, 제어기(100)는 충전 시간을 감극화 시간과 비교한다. 충전 시간은 단계(S32)의 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 단계(S33)의 데이터-검출을 위한 시점까지의 지속시간이다. 충전 시간이 감극화 시간보다 짧을 때, 단계(S33)를 통해서 검출된 데이터가 전지-셀 분극화 상태에서 검출된 데이터이고 그리고 연산 객체들을 위해서 적합하지 않다는 것이 결정된다. 그에 따라, 루틴은 단계(S33)로 되돌아가고, 그에 따라 충전 전압 및 충전 전류가 다시 검출된다. 반대로, 충전 시간이 감극화 시간보다 길 때, 단계(S33)를 통해서 검출된 데이터가 전지-셀 감극화 상태에서 검출된 전지(12)의 전압 및 전류 데이터이고 그리고 연산 객체들을 위해서 적합하다는 것이 결정된다. 따라서, 루틴은 단계(S37)로 진행한다.
단계(S37)에서, 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하기 위한 연산 객체들로서 사용된 검출 데이터가 미리 결정된 수까지 누적되었는지의 여부를 제어기(100)가 결정한다. 단계(S37)에 대한 답변이 긍정적일 때, 즉, 적절한 데이터의 미리 결정된 수가 제어기(100)에서 누적되었을 때, 루틴은 단계(S38)로 진행한다. 반대로, 단계(S37)에 대한 답변이 부정적일 때, 즉, 적절한 데이터의 미리 결정된 수가 제어기(100)에서 누적되지 않았을 때, 루틴은 단계(S33)로 되돌아 간다.
단계(S38)에서, IV 특성은 검출된 데이터에 포함된 검출된 전압 및 검출된 전류를 기초로 유도되고, 그리고 이어서 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압이 계산된다.
전술한 바와 같이, 제4 실시예의 산술 처리 장치는, 감극화 시간이 경과된 후에 검출되는 데이터를 이용함으로써, 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하도록 구성된다. 이러한 것에 의해서, 극화된 상태에 있는 전지(12)의 검출된 전압 및 검출된 전류는 연산 객체들로서 이용되는 데이터에 포함되지 않는다. 그에 따라, IV 특성을 정확하게 유도할 수 있고, 그리고 결과적으로 연산 정확도를 높일 수 있다.
제4 실시예에서, 방전-대-충전 스위칭 이전의 방전 지속 시간에 따라서, 방전-대-충전 스위칭 후의 충전-기간 감극화 시간이 결정되거나 설정된다. 한편, 충전-대-방전 스위칭 후의 방전-기간 감극화 시간은 충전-대-방전 스위칭 전의 충전 지속 시간에 따라서 결정되거나 설정된다. 이에 의해서, 충전과 방전 사이의 스위칭이 발생되기 전에 전지(12)에서의 분극화 발생의 비율에 따라서 적절한 감극화 시간을 설정할 수 있게 되고, 그에 따라 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 연산 정확도를 높일 수 있게 된다.
제4 실시예에서, 도 14에 도시된 제어 루틴은 방전-대-충전 스위칭의 경우에 있어서 설명되고 예시된다. 물론, 본원 발명의 개념은 충전-대-방전 스위칭의 경우에 대해서도 적용될 수 있을 것이나, 그러한 경우에, 각각의 단계(S31-S33) 및 단계(S36)에서 이용된 기술적 용어와 관련하여, 2개의 용어 "충전"과 "방전"이 서로 교체되고, 그리고 단계(S34)에서 인용되는 제2의 미리 결정된 시간이 제1의 미리 결정된 시간으로 대체되고, 그리고 단계(S35)에서 수행되는 충전-기간 감극화 시간의 설정이 방전-기간 감극화 시간의 설정과 대체되고, 그리고 부가적으로 이러한 방전-기간 감극화 시간은 충전-대-방전 스위칭이 발생되기 전의 충전 지속 시간에 따라서 설정된다.
제4 실시예에서, 충전-기간 감극화 시간을 방전-대-충전 스위칭 이전의 방전 시간과 비교함으로써 또는 방전-기간 감극화 시간을 충전-대-방전 스위칭 이전의 충전 시간과 비교함으로써, 감극화 시간이 경과된 후에 검출되는 적합한 데이터가 특정된다. 방전/충전 시간을 이용하는 대신에, 전지 용량의 적분 값, 적분된 전류 값, 또는 전류 제곱 곱(square product)(종종 "I2t"로 약칭된다)이 이용될 수 있다. 전지 용량의 적분 값, 적분된 전류 값, 또는 전류 제곱 곱은, 충전/방전 스위칭 포인트로부터 경과된 방전/충전 시간에 따라서 달라지는 파라미터들이다. 그에 따라, 한편으로, 충전/방전 시간은 이러한 파라미터들 중 하나 이상을 검출함으로써 간접적으로 측정될 수 있다. 한편, 감극화 시간은 전지 용량의 적분 값, 적분된 전류 값, 또는 전류 제곱 곱 중 하나 이상을 기초로 결정된 감극화 시간 문턱값으로서 설정될 수 있다.
제5 실시예
제5 실시예의 산술 처리 장치는, 제5 실시예의 제어 콘텐츠가 제1 실시예와 부분적으로 상이하다는 것을 제외하고, 제1 실시예의 산술 처리 장치와 유사하다. 그에 따라, 제1 실시예의 거의 모든 요소들(제1 실시예에 의해서 제공된 거의 모든 효과들)이 제5 실시예의 대응 요소들에 적용될 것이다. 도 15는 제5 실시예의 산술 처리 장치 내에서 수행되는 연산 절차(제어 루틴)를 도시하는 흐름도이다.
제5 실시예에서, 전지(12)의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산하기 위해서, IV 특성이 충전-기간 검출 데이터 및 방전-기간 검출 데이터 모두를 이용하여 유도된다. 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압의 계산에 있어서, 제어기(100)는, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 방전-기간 데이터 검출의 시간의 포인트까지의 지속 시간 그리고 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 충전-기간 데이터 검출의 시점까지의 지속 시간이 서로 동일해지는 조건을 만족시키는 방식으로, 연산 객체들로서 검출 데이터를 추출하도록 구성된다. 이하에서, 이러한 데이터-추출 조건을 "제1 데이터-추출 조건"이라 한다.
예를 들어, 제어기(100)는, 충전/방전 스위칭으로부터 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)에 의해서 검출하고자 하는 정보 데이터를 위한 샘플링 프로세스를 시작하기 위한 방식으로 충전/방전 스위칭을 샘플링 시간 간격과 동기화시키도록 구성된다. 샘플링 시간 간격을 100 밀리초로 가정하고, 그리고 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및 전류가 안정화되는 시점까지의 지속 시간을 150 밀리초로 가정하며, 그리고 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및/또는 전류가 안정화되는 시점까지의 지속 시간을 270 밀리초로 가정한다. 그와 같은 경우에, 안정적인 전압 및 전류 데이터를 위한 방전-기간 데이터 검출 타이밍으로서, 2개의 필수적인 조건들 즉, 150 밀리초 또는 그 초과와 샘플링 시간 간격(100 밀리초)의 배수를 만족시키는 타이밍은, 200 밀리초, 300 밀리초, 400 밀리초이고, 그리고 그 후에 100 밀리초의 간격들로 증가된다. 한편, 안정적인 전압 및 전류 데이터를 위한 충전-기간 데이터 검출 타이밍으로서, 2개의 필수적인 조건들 즉, 270 밀리초 또는 그 초과와 샘플링 시간 간격(100 밀리초)의 배수를 만족시키는 타이밍은, 300 밀리초, 400 밀리초이고, 그리고 그 후에 100 밀리초의 간격들로 증가된다.
예를 들어, 전술한 제1 데이터-추출 조건을 만족시키는 방전-기간 데이터-검출 타이밍은 300 밀리초 및 400 밀리초가 되는 한편, 전술한 제1 데이터-추출 조건을 만족시키는 충전-기간 데이터-검출 타이밍은 또한 300 밀리초 및 400 밀리초가 된다. 전술한 내용으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 200 밀리초의 방전-기간 데이터-검출 타이밍에서 검출된 데이터는 안정적인 전압 및 전류 데이터에 상응하나, 이러한 데이터는 제1 데이터-추출 조건을 만족시키지 못한다. 따라서, 제어기(100)는 (200 밀리초의 타이밍에 검출된) 이러한 데이터를 연산 객체로부터 배제한다.
제1 데이터-추출 조건을 이용하는 대신에, 다소 다른 데이터-추출 조건이 이용될 수 있다. 예를 들어, 제어기(100)는, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 방전-기간 데이터 검출의 시간의 포인트까지의 지속 시간 그리고 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 충전-기간 데이터 검출의 시점까지의 지속 시간 사이의 시간 차이가 미리 결정된 범위 내가 되도록 하는 방식으로, 연산 객체들로서 검출 데이터를 추출하도록 구성될 수 있다. 이하에서, 이러한 데이터-추출 조건을 "제2 데이터-추출 조건"이라 한다. 그러한 미리 결정된 범위는 충전-기간 데이터-검출 타이밍 및 방전-기간 데이터-검출 타이밍 사이의 허용가능한 편차(또는 허용가능한 공차)를 의미한다. 미리 결정된 범위는 미리 설정된 시간-차이 범위이다.
예를 들어, 제어기(100)는 100 밀리초와 같은 미리 결정된 샘플링 시간 간격들에서 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)를 작동시키도록 구성된다. 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및 전류가 안정화되는 시점까지의 지속 시간을 150 밀리초로 가정하며, 그리고 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 전지(12)의 전압 및/또는 전류가 안정화되는 시점까지의 지속 시간을 270 밀리초로 가정한다. 추가적으로, 미리 결정된 범위가 15 밀리초로 설정되는 것으로 가정한다.
충전-대-방전 스위칭의 경우에, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)에 의해서 검출하고자 하는 정보 데이터에 대한 샘플링 프로세스는 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 20 밀리초 후에 수행되는 것으로 가정한다. 그러한 경우에, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)에 의해서 연속적으로 실시되는 데이터-검출로서, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터의 방전-기간 전압/전류 데이터-검출의 타이밍은 20 밀리초 후, 120 밀리초 후, 220 밀리초 후, 320 밀리초 등이 된다. 필요한 조건을 만족시키는 타이밍 즉, 150 밀리초 또는 그 초과인 타이밍으로서, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 안정적인 전압 및 전류 데이터를 위한 연속적인 방전-기간 데이터-검출 타이밍이 220 밀리초 후, 320 밀리초 후 등이 된다.
전술한 내용에 더하여, 방전-대-충전 스위칭의 경우에서, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)에 의해서 검출하고자 하는 정보 데이터에 대한 샘플링 프로세스는 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 30 밀리초 후에 수행되는 것으로 가정한다. 그러한 경우에, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)에 의해서 연속적으로 실시되는 데이터-검출로서, 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터의 충전-기간 전압/전류 데이터-검출의 타이밍은 30 밀리초 후, 130 밀리초 후, 230 밀리초 후, 330 밀리초 등이 된다. 필요한 조건을 만족시키는 타이밍 즉, 270 밀리초 또는 그 초과인 타이밍으로서, 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 안정적인 전압 및 전류 데이터를 위한 연속적인 충전-기간 데이터-검출 타이밍이 330 밀리초 후, 430 밀리초 후 등이 된다.
방전-기간 검출 데이터(220 밀리초 후에 샘플링됨)와 충전-기간 검출 데이터(330 밀리초 후에 샘플링됨) 사이의 데이터-검출 시간 차이가 110 밀리초가 되고, 그러한 시간 차이는 미리 결정된 범위(즉, 15 밀리초의 허용가능한 편차)를 벗어난다. 그에 따라, 방전-기간 검출 데이터(220 밀리초 후에 샘플링됨)가 연산 객체로부터 배제된다. 한편, 방전-기간 검출 데이터(320 밀리초 후에 샘플링됨)와 충전-기간 검출 데이터(330 밀리초 후에 샘플링됨) 사이의 데이터-검출 시간 차이가 10 밀리초가 되고, 그러한 시간 차이는 미리 결정된 범위(즉, 15 밀리초의 허용가능한 편차)를 벗어난다. 그에 따라, 방전-기간 검출 데이터(320 밀리초 후에 샘플링됨) 및 충전-기간 검출 데이터(330 밀리초 후에 샘플링됨)가 연산 객체들로서 이용된다.
즉, 전지(12)의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산하는데 있어서, 제어기(100)는, 제1 데이터-추출 조건 및 제2 데이터-추출 조건을 이용하여, 적합하게 데이터를 추출하도록, 그리고 또한 제1 데이터-추출 조건 또는 제2 데이터-추출 조건을 만족시키는 적합한 추출 데이터를 기초로, 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성된다. 이에 의해서, 제5 실시예에서, 충전-기간 검출 데이터 및 방전-기간 검출 데이터 모두를 이용하여 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산하는데 있어서, 산술 처리 장치는 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되는 한편, 방전-대-충전 스위칭 포인트 후의 충전-기간 데이터-검출 타이밍이 충전-대-방전 스위칭 포인트 후의 방전-기간 데이터-검출 타이밍으로부터 크기 벗어나는 데이터를 배제한다. 결과적으로, IV 특성을 유도하는데 있어서, 연산 정확도를 높일 수 있고, 그에 따라 전지의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압에 대한 산술적인 오류들을 억제할 수 있다.
제5 실시예의 산술 처리 장치에서 수행되는, 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압의 연산 절차가 이하에서 도 15를 참조하여 설명된다. 도 15는, 충전-대-방전 스위칭이 발생되는 시점로부터 방전-대-충전 스위칭이 발생된 때, 이어서 충전-대-방전 스위칭이 다시 발생된 때, 내부 저항(R) 및 개방-회로 전압(Vo)의 연산 절차를 도시한다.
단계(S41)에서, 제어기(100)는, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)로부터의 입력 정보를 기초로, 방전 기간 동안에 전지(12)의 방전 전류 및 방전 전압을 검출한다.
단계(S42)에서, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 제1의 미리 결정된 시간이 경과되었는지의 여부를 결정하기 위한 체크가 이루어진다. 제1의 미리 결정된 시간이 경과되지 않았을 때, 루틴은 단계(S41)로 되돌아가고, 그에 따라 전지(12)의 전압 및 전류를 다시 검출한다. 반대로, 제1의 미리 결정된 시간이 경과되었을 때, 루틴은 단계(S43)로 진행한다.
단계(S43)에서, 제어기(100)는 제1의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 방전-기간 데이터를 축적한다.
단계(S44)에서, 방전-대-충전 스위칭이 발생하였는지의 여부를 결정하기 위한 체크가 이루어진다. 방전-대-충전 스위칭이 발생되지 않았을 때, 루틴은 단계(S41)로 되돌아가고, 그에 따라 미리 결정된 샘플링 시간 간격들에서 방전 전압 및 방전 전류를 검출한다. 반대로, 방전-대-충전 스위칭이 발생하였을 때, 루틴은 단계(S45)로 진행한다.
단계(S45)에서, 제어기(100)는, 전류 센서(103) 및 전압 센서(104)로부터의 입력 정보를 기초로, 충전 기간 동안에 전지(12)의 충전 전류 및 충전 전압을 검출한다.
단계(S46)에서, 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 제2의 미리 결정된 시간이 경과되었는지의 여부를 결정하기 위한 체크가 이루어진다. 제2의 미리 결정된 시간이 경과되지 않았을 때, 루틴은 단계(S45)로 되돌아가고, 그에 따라 전지(12)의 전압 및 전류를 다시 검출한다. 반대로, 제2의 미리 결정된 시간이 경과되었을 때, 루틴은 단계(S47)로 진행한다.
단계(S47)에서, 제어기(100)는 제2의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 충전-기간 데이터를 축적한다.
단계(S48)에서, 충전-대-방전 스위칭이 발생하였는지의 여부를 결정하기 위한 체크가 이루어진다. 충전-대-방전 스위칭이 발생되지 않았을 때, 루틴은 단계(S45)로 되돌아가고, 미리 결정된 샘플링 시간 간격들에서 충전 전류 및 충전 전압을 검출한다. 반대로, 충전-대-방전 스위칭이 발생하였을 때, 루틴은 단계(S49)로 진행한다.
단계(S49)에서, 제어기(100)는, 미리 설정된 데이터-추출 조건(제1 데이터-추출 조건 또는 제2 데이터 추출 조건)을 이용하는 동안, 단계(S43)를 통해 누적된 방전-기간 검출 데이터 및 단계(S47)를 통해 누적된 충전-기간 검출 데이터로부터, 미리 설정된 데이터-추출 조건을 만족시키는 데이터를 추출한다. 한편, 제1 데이터-추출 조건 및 제2 데이터 추출 조건 중 어느 것을 이용하여야 하는지와 관련하여, 제1 데이터-추출 조건 및 제2 데이터 추출 조건 중 어느 하나가 산술적인 연산에 앞서서 주어진 데이터-추출 조건으로서 미리 설정된다.
단계(S50)에서, 제어기(100)는 단계(S49)를 통해서 추출된 데이터를 이용함으로써 IV 특성을 유도하고, 이어서 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압이 계산된다.
전술한 바와 같이, 제1 데이터-추출 조건을 이용하는 경우에, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 방전-기간 데이터 검출의 시점까지의 지속 시간과 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 충전-기간 데이터 검출의 시점까지의 지속 시간이 서로 동일해지게 되는 검출 데이터를 이용함으로써 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하도록 제5 실시예의 산술 처리 장치가 구성된다. 이에 의해서, IV 특성의 유도에 있어서, 연산 정확도를 높일 수 있고, 그에 따라 전지의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압에 대한 산술적인 오류들을 억제한다.
또한, 제2 데이터 추출 조건을 이용하는 경우에, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 방전-기간 데이터 검출의 시점까지의 지속 시간과 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 충전-기간 데이터 검출의 시점까지의 지속 시간이 미리 결정된 범위(즉, 허용가능한 편차) 이내가 되는 검출 데이터를 이용함으로써 전지(12)의 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하도록 제5 실시예의 산술 처리 장치가 구성된다. 이에 의해서, IV 특성의 유도에 있어서, 연산 정확도를 높일 수 있고, 그에 따라 전지의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압에 대한 산술적인 오류들을 억제한다. 한편, 복수의 충전-기간 검출 데이터 및 복수의 방전-기간 검출 데이터를 이용함으로써 2차 전지의 내부 저항 및/또는 개방-회로 전압을 계산하는데 있어서, 미리 설정된 데이터-추출 조건에 대해서 각각의 그리고 모든(every) 데이터 쌍(data pairs)을 체크하면서, 미리 설정된 데이터-추출 조건(제1 데이터-추출 조건 또는 제2 데이터 추출 조건)을 충족하는 검출 데이터 쌍을 추출하도록 제어기(100)가 구성될 수 있다.

Claims (21)

  1. 산술 처리 장치이며,
    2차 전지의 충전과 방전 사이의 스위칭을 위한 충전-방전 스위칭 디바이스;
    2차 전지의 전압을 검출하기 위한 전압 센서;
    2차 전지의 전기 전류를 검출하기 위한 전류 센서; 및
    상기 전압 센서에 의해서 검출된 전압 및 상기 전류 센서에 의해서 검출된 전류를 포함하는 데이터를 기초로 2차 전지의 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하기 위한 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 충전-방전 스위칭 디바이스에 의해서 충전/방전 스위칭이 수행되는 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 충전-기간 전압 및 전류 데이터와 방전-기간 전압 및 전류 데이터 중 하나 이상을 이용하지만, 상기 충전/방전 스위칭 포인트로부터 상기 미리 결정된 시간까지의 지속 시간 동안 검출되는 2차 전지의 전압 및 전류 데이터를 이용하지 않고 IV 특성을 유도하도록 구성되고, 그리고 상기 유도된 IV 특성으로부터 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되고,
    상기 미리 결정된 시간은 2차 전지의 온도 또는 열화 비율에 기초하여 설정되는,
    산술 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 결정된 시간은 충전/방전 스위칭 포인트로부터 상기 2차 전지의 전압 및 전류 각각의 변화가 안정화되는 시점까지의 지속 시간인
    산술 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 전지는, 전력 공급원으로서 역할을 하는 상기 2차 전지에 의해서 활성화되는 전지 로드에 연결되고;
    상기 충전-방전 스위칭 디바이스는 상기 2차 전지로부터 전지 로드로의 전력 공급이 가능하게 되는 파워-공급 가능 상태 하에서 충전/방전 스위칭을 수행하도록 구성되고;
    상기 프로세서는 상기 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간까지의 지속 시간을 벗어나서 검출되는 데이터를 이용하여 내부 저항 및 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되는
    산술 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 데이터에 포함되는, 복수의 충전-기간 전압 및 전류 데이터 또는 복수의 방전-기간 전압 및 전류 데이터를 이용함으로써, 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되는
    산술 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 충전/방전 스위칭 포인트로부터 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 데이터에 포함되는, 충전-기간 데이터 및 방전-기간 데이터 모두를 이용하여, 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되는
    산술 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 제1의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 방전-기간 데이터와, 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 제2의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 충전-기간 데이터 모두를 이용하여, 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되고, 상기 제1의 미리 결정된 시간의 시간 길이와 상기 제2의 미리 결정된 시간의 시간 길이는 서로 동일하도록 설정되는
    산술 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 충전/방전 스위칭 포인트는 충전-대-방전 스위칭 포인트이고;
    상기 프로세서는 충전-기간 데이터 및 방전-기간 데이터 모두를 이용하여 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되고;
    상기 충전-기간 데이터에 포함된 검출 전류는 시간 경과에 따라 감소되고;
    상기 방전-기간 데이터에 포함된 검출 전류는 시간 경과에 따라 증가되는
    산술 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 제1의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 방전-기간 데이터와, 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 제2의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 충전-기간 데이터 모두를 이용하여, 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되고;
    상기 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 상기 방전-기간 데이터의 데이터-검출의 시점까지의 지속 시간 및 상기 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 상기 충전-기간 데이터의 데이터-검출의 시점까지의 지속 시간이 서로 동일한
    산술 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 제1의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 방전-기간 데이터와, 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 제2의 미리 결정된 시간이 경과된 후에 검출되는 충전-기간 데이터 모두를 이용하여, 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되고;
    상기 충전-대-방전 스위칭 포인트로부터 상기 방전-기간 데이터의 데이터-검출의 시점까지의 지속 시간과, 상기 방전-대-충전 스위칭 포인트로부터 상기 충전-기간 데이터의 데이터-검출의 시점까지의 지속 시간 사이의 시간 차이는 미리 결정된 범위 내에 있는
    산술 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 미리 결정된 조건을 만족시키고 상기 검출된 데이터로부터 추출되는 특정 데이터를 이용하여, 내부 저항 또는 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되는
    산술 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 2차 전지의 상기 온도를 검출하기 위한 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 온도 센서에 의해서 검출된 전지 온도에 따라서 상기 미리 결정된 조건을 변화시키도록 구성되는
    산술 처리 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 2차 전지의 상기 열화 비율을 계산하기 위한 열화-비율 연산 부분을 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 열화-비율 연산 부분에 의해서 계산된 열화 비율에 따라서 상기 미리 결정된 조건을 변화시키도록 구성되는
    산술 처리 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 내부 저항 또는 상기 개방-회로 전압을 계산하기 위한 연산 빈도수를 측정하기 위한 연산-빈도수 카운터를 더 포함하고;
    상기 프로세서는, 상기 연산 빈도수가 미리 설정된 연산-빈도수 문턱값보다 높을 때, 상기 미리 결정된 조건의 범위를 좁히도록 구성되는
    산술 처리 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 내부 저항 또는 상기 개방-회로 전압을 계산하기 위한 연산 빈도수를 측정하기 위한 연산-빈도수 카운터를 더 포함하고;
    상기 프로세서는, 상기 연산 빈도수가 미리 설정된 연산-빈도수 문턱값보다 낮을 때, 상기 미리 결정된 조건의 범위를 넓히도록 구성되는
    산술 처리 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    상기 내부 저항 및 개방-회로 전압 중 어느 하나와 상기 2차 전지의 충전 상태 사이의 상호관계를 나타내는 참조 테이블을 미리-저장하기 위한 저장 메모리를 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 계산된 내부 저항 또는 상기 계산된 개방-회로 전압을 표준 전지 충전 상태에 상응하는 표준 스케일로 변환시키도록 구성되는
    산술 처리 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 2차 전지의 상기 온도를 검출하기 위한 온도 센서; 및
    상기 내부 저항 및 개방-회로 전압 중 어느 하나와 상기 2차 전지의 온도 사이의 상호관계를 나타내는 참조 테이블을 미리-저장하기 위한 저장 메모리를 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 계산된 내부 저항 또는 상기 계산된 개방-회로 전압을 표준 전지 온도에 상응하는 표준 스케일로 변환시키도록 구성되는
    산술 처리 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 충전/방전 스위칭 포인트로부터 상기 2차 전지의 감극화 시간이 경과된 후에 검출되는 데이터를 이용함으로써 상기 내부 저항 또는 상기 개방-회로 전압을 계산하도록 구성되는
    산술 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 감극화 시간은 방전-대-충전 스위칭 이전의 방전 지속 시간 또는 충전-대-방전 스위칭 이전의 충전 지속 시간에 따라서 결정되는
    산술 처리 장치.
  21. 삭제
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