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JP6989087B2 - Ｓｏｃ推定装置及び方法 - Google Patents
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JP6989087B2 - Ｓｏｃ推定装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ＳＯＣ推定装置及び方法に関し、より詳しくは、車両に備えられるＳＬＩ（Ｓｔａｒｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）バッテリーによる車両始動時の初期ＳＯＣを推定するＳＯＣ推定装置及び方法に関する。
本出願は、２０１８年９月２７日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−０１１４９９０に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
近来、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、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二次電池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、リチウム二次電池などの二次電池が商用化しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池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長所から脚光を浴びている。
特に近年、炭素エネルギーが枯渇し、環境への関心が高まりながら、米国、欧州、日本、韓国を含めて全世界的にハイブリッド自動車及び電気自動車の需要が増加している。このようなハイブリッド自動車や電気自動車は、バッテリーパックの充放電エネルギーを用いて車両の駆動力を得るため、エンジンのみを用いる自動車に比べて燃費に優れ、公害物質を排出しないか又は減少できるという点から、多くの消費者に好反応を得ている。したがって、ハイブリッド自動車や電気自動車の核心的な部品である車両用バッテリーにより多い関心と研究が集中されている。
このようにバッテリーは自動車のような各種の移動性装置に使用されるものであって、使用時間に限界があるため、バッテリーの残存量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に対する正確な情報を把握することが重要である。ＳＯＣは、どのくらいの時間だけバッテリーを使用可能であるかを見積る尺度になるため、該当装置を使用するにあたって非常に重要な情報である。したがって、ノートパソコンや携帯電話、自動車などの一般的なバッテリー搭載装置は、バッテリーのＳＯＣを推定し、それからバッテリーの使用可能時間や使用可能量などの情報を把握してユーザに提供する。
一般に、車両の始動用として使用されるＳＬＩバッテリーの場合、駐車中にも電装品（例えば、ドライブレコーダー）によって持続的に放電し得る。このような現象によって、ＳＬＩバッテリーが車両を始動するときの初期ＳＯＣは、始動を終了するときのＳＯＣと大きい差を見せることがある。
また、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）は、車両を駐車し、始動を終了する場合、効率的な電力運用のためにスリップモードに切り換えられ得る。このようなスリップモード状態では、ＢＭＳが車両始動用バッテリーの放電電流値を測定できず、その結果、車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを推定し難い。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、車両に備えられるＳＬＩバッテリーによる車両始動時の初期ＳＯＣを推定する改善されたＳＯＣ推定装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
上記の目的を達成するため、本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置は、車両始動用バッテリーのＳＯＣを推定する装置であって、前記バッテリーの放電電流を測定するように構成された電流測定部と、前記バッテリーの両端電圧を測定するように構成された電圧測定部と、前記電流測定部及び前記電圧測定部から前記バッテリーの放電電流値及び両端電圧値を受信し、車両の駐車持続時間を測定し、前記駐車持続時間に基づいてＳＯＣ推定モードを判断し、判断された前記ＳＯＣ推定モードに応じて、前記駐車持続時間中の前記放電電流値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するか、または、前記バッテリーの両端電圧測定時の前記放電電流値に基づいて前記バッテリーの両端電圧値を補正し、補正された前記バッテリーの両端電圧値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するように構成されたプロセッサとを含む。
また、前記プロセッサは、前記車両の始動終了時点から前記車両の再始動時までの経過時間に基づいて前記駐車持続時間を測定するように構成され得る。
また、前記プロセッサは、前記車両が駐車され、前記車両の始動が終了した場合、前記駐車持続時間中に予め決められた周期毎にウェイクアップして、ウェイクアップ時に前記電流測定部によって測定された前記放電電流値に基づいて前記バッテリーのＳＯＣを推定するように構成され得る。
また、前記プロセッサは、ウェイクアップ時に前記電流測定部によって測定された前記放電電流値に基づいて一周期中のＳＯＣ変化量を推定し、前記ＳＯＣ変化量に基づいて前記バッテリーのＳＯＣを推定するように構成され得る。
また、前記プロセッサは、直前周期で推定されたバッテリーのＳＯＣから現在周期で推定されたＳＯＣ変化量を引いた値に基づいて前記バッテリーのＳＯＣを補正し、前記駐車持続時間中のウェイクアップ周期毎に前記バッテリーのＳＯＣを更新するように構成され得る。
また、前記プロセッサは、前記駐車持続時間及び予め決められた基準時間値に基づいて前記ＳＯＣ推定モードを判断し、前記ＳＯＣ推定モードは、前記駐車持続時間中の前記バッテリーの放電電流値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するＳＯＣ補正モード、及び前記バッテリーの放電電流値に基づいて前記バッテリーの両端電圧値を補正し、補正された前記バッテリーの両端電圧値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するＯＣＶ推定モードを含み得る。
また、前記プロセッサは、前記駐車持続時間が予め決められた基準時間値未満である場合、前記ＳＯＣ推定モードを前記ＳＯＣ補正モードと判断するように構成され得る。
また、前記プロセッサは、前記ＳＯＣ推定モードが前記ＳＯＣ補正モードと判断されれば、ウェイクアップ周期毎に更新された前記バッテリーのＳＯＣに基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するように構成され得る。
また、前記プロセッサは、前記車両始動時の前記放電電流値に基づいて直前ウェイクアップ周期以後のＳＯＣ変化量を推定し、前記ＳＯＣ変化量に基づいて直前ウェイクアップ周期で更新された前記バッテリーのＳＯＣを補正し、補正された前記バッテリーのＳＯＣに基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するように構成され得る。
また、前記プロセッサは、前記駐車持続時間が予め決められた基準時間値以上である場合、前記ＳＯＣ推定モードを前記ＯＣＶ推定モードと判断するように構成され得る。
また、本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置は、前記バッテリーの温度を測定するように構成された温度測定部をさらに含み得る。
また、前記プロセッサは、前記温度測定部から前記バッテリーの温度測定値を受信し、前記ＳＯＣ推定モードが前記ＯＣＶ推定モードと判断されれば、前記車両始動時に測定された前記両端電圧値、前記放電電流値及び前記温度測定値に基づいて前記バッテリーのＯＣＶを推定し、推定された前記ＯＣＶに基づいてＳＯＣ−ＯＣＶルックアップテーブルを用いて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するように構成され得る。
また、前記プロセッサは、直前ウェイクアップ周期で更新された前記バッテリーのＳＯＣ及び前記温度測定値に基づいて前記バッテリーの内部抵抗値を演算し、演算された前記内部抵抗値と前記放電電流値との積と前記両端電圧値との差に基づいて前記バッテリーのＯＣＶを推定するように構成され得る。
また、上記の目的を達成するため、本発明の一実施形態によるＢＭＳは、本発明によるＳＯＣ推定装置を含む。
また、上記の目的を達成するため、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、本発明によるＳＯＣ推定装置を含む。
また、上記の目的を達成するため、本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定方法は、車両始動用バッテリーのＳＯＣを推定する方法であって、前記バッテリーの充放電電流を測定する電流測定段階と、前記バッテリーの両端電圧を測定する電圧測定段階と、前記電流測定段階及び前記電圧測定段階から前記バッテリーの放電電流値及び両端電圧値を受信し、車両の駐車持続時間を測定し、前記駐車持続時間に基づいてＳＯＣ推定モードを判断し、判断された前記ＳＯＣ推定モードに応じて、前記駐車持続時間中の前記放電電流値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するか、または、前記バッテリーの両端電圧測定時の前記放電電流値に基づいて前記バッテリーの両端電圧値を補正し、補正された前記バッテリーの両端電圧値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するＳＯＣ推定段階とを含む。
本発明の一態様によれば、車両の走行モードまたは駐車モードに関係なく常に電流を使用する車両始動用バッテリーの初期ＳＯＣを正確に推定することができる。
本発明の他の態様によれば、車両の駐車持続時間中に予め決められた周期毎に繰り返して車両始動用バッテリーのＳＯＣを持続的に推定することができる。
本発明のさらに他の態様によれば、車両始動時に測定されたバッテリー両端電圧をそのままバッテリーのＯＣＶとして使用せず、車両始動用バッテリーの場合は常に電流が流れる点を考慮して、車両始動用バッテリーのＯＣＶを正確に推定することができる。
外にも本発明は他の多様な効果を有し得、このような本発明の他の効果は後述する詳細な説明によって理解でき、本発明の実施形態からより明らかに分かるであろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、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ものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置がバッテリーパックに備えられた構成を概略的に示した図である。 本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定方法を概略的に示したフロー図である。
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。これに先立ち、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
また、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
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「プロセッサ」のような用語は、少なくとも一つの機能または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として具現され得る。
さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されるとするとき、これは「直接的な連結（接続）」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結（接続）」も含む。
本明細書において、二次電池は、負極端子及び正極端子を備え、物理的に分離可能な一つの独立したセルを意味する。一例として、一つのパウチ型リチウムポリマーセルを二次電池として見なし得る。また、本明細書において、セルアセンブリは、直列及び／または並列で接続された少なくとも一つ以上の二次電池を含み得る。
本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置は、車両に備えられた車両始動用バッテリーのＳＯＣを推定する装置である。例えば、前記車両始動用バッテリーは、１２ＶのＳＬＩバッテリーであり得る。例えば、図１に示されたように、本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置が備えられたバッテリーは、スターターモータ５０と電気的に接続され得る。例えば、プロセッサ４００が車両始動信号（例えば、イグニッションシグナル（ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｓｉｇｎａｌ））を受信する場合、前記バッテリーは、スターターモータ５０に電力を供給し得る。
また、本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置が備えられたバッテリーは、図１に示されたように、車両電装品７０と電気的に接続され得る。例えば、前記車両電装品７０は、冷却装置、予熱装置、燃料供給装置、照明装置、計器装置などの車両に備えられた電装装置であり得る。例えば、前記バッテリーは、車両が走行する走行モード及び車両が駐車される駐車モードにおいて、車両の始動終了とは関係なく、車両電装品７０に電力を供給することができる。すなわち、本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置は、車両の走行モードまたは駐車モードに関係なく常に電流を使用する車両の始動用バッテリーのＳＯＣを推定する装置であり得る。
図１は、本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置がバッテリーパックに備えられた構成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ＳＯＣ推定装置は、電流測定部１００、電圧測定部２００及びプロセッサ４００を含むことができる。
前記電流測定部１００は、セルアセンブリ１０と接続された充放電経路上に備えられた電流センサ３０と電気的に接続され、電流センサ３０から電気的信号を受信することができる。また、電流測定部１００は、電流センサ３０から受信した電気的信号に基づいて充放電経路に流れる充放電電流を測定することができる。
例えば、図１に示されたように、本発明の一実施形態による電流測定部１００は、電流センサ３０の両端と電気的に接続され得る。ここで、電流センサ３０は、セルアセンブリ１０の負極端子とバッテリーパックの負極端子との間に電気的に接続され得る。また、電流測定部１００は、電流センサ３０の両端電圧を測定し、電流センサ３０の両端電圧に基づいて充放電経路に流れる充電電流または放電電流を測定することができる。例えば、電流測定部１００は、電流センサ３０の抵抗値及び電流センサ３０の両端電圧に基づいてオームの法則を用いて充放電経路に流れる電流を測定し得る。
望ましくは、電流測定部１００は、電気的信号を送受信できるように、プロセッサ４００と電気的に接続され得る。また、電流測定部１００は、プロセッサ４００の統制の下、時間間隔を置いてセルアセンブリ１０の充電電流または放電電流の大きさを繰り返して測定し、測定された電流の大きさを示す信号をプロセッサ４００に出力することができる。例えば、電流センサ３０は、当業界で一般に使用されるホールセンサまたはセンス抵抗を用いて具現され得る。
前記電圧測定部２００は、セルアセンブリ１０の両端と電気的に接続され得る。例えば、図１に示されたように、電圧測定部２００は、電気的信号を送受信できるように、セルアセンブリ１０の両端とそれぞれ電気的に接続され得る。
また、電圧測定部２００は、セルアセンブリ１０の両端電圧を測定するように構成され得る。より具体的には、電圧測定部２００は、セルアセンブリ１０の両端から受信した電気的信号に基づいてセルアセンブリ１０の両端電圧を測定することができる。また、電圧測定部２００は、セルアセンブリ１０の正極端子及びセルアセンブリ１０の負極端子とそれぞれ接続され、セルアセンブリ１０の両端電圧を測定することができる。
望ましくは、電圧測定部２００は、電気的信号を送受信できるように、プロセッサ４００と電気的に接続され得る。また、電圧測定部２００は、プロセッサ４００の統制の下、時間間隔を置いてセルアセンブリ１０の正極端子とセルアセンブリ１０の負極端子との間の電位差を測定し、測定された電圧の大きさを示す信号をプロセッサ４００に出力することができる。例えば、電圧測定部２００は、当業界で一般に使用される電圧測定回路を用いて具現され得る。
前記プロセッサ４００は、電流測定部１００及び電圧測定部２００からバッテリーの放電電流値及び両端電圧値を受信することができる。例えば、図１に示されたように、プロセッサ４００は、電流測定部１００及び電圧測定部２００と電気的に接続され、電流測定部１００及び電圧測定部２００からバッテリーの放電電流値及び両端電圧値を受信し得る。
また、プロセッサ４００は、車両の駐車持続時間を測定し、駐車持続時間に基づいてＳＯＣ推定モードを判断することができる。望ましくは、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、車両の始動終了時点から車両の再始動時までの経過時間に基づいて駐車持続時間を測定することができる。また、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、駐車持続時間及び予め決められた基準時間値に基づいてＳＯＣ推定モードを判断することができる。例えば、前記予め決められた基準時間値は１時間であり得る。そして、プロセッサ４００は駐車持続時間と予め決められた基準時間値とを比べた結果に基づいて、ＳＯＣ推定モードを判断し得る。
また、プロセッサ４００は、判断されたＳＯＣ推定モードに応じて、駐車持続時間中の放電電流値に基づいて車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを推定することができる。例えば、プロセッサ４００は、駐車持続時間中に測定された放電電流値に基づいて車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを推定し得る。
また、プロセッサ４００は、判断されたＳＯＣ推定モードに応じて、バッテリーの両端電圧測定時の放電電流値に基づいてバッテリーの両端電圧値を補正し、補正されたバッテリーの両端電圧値に基づいて車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを推定することができる。
望ましくは、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、車両が駐車され、車両の始動が終了した場合、駐車持続時間中に予め決められた周期毎にウェイクアップして、ウェイクアップ時に電流測定部１００によって測定された放電電流値に基づいてバッテリーのＳＯＣを推定することができる。例えば、プロセッサ４００は、駐車持続時間中に、２５６秒毎にウェイクアップして放電電流値を測定し、測定された放電電流値に基づいて下記数式１を用いて２５６秒間の放電量を演算することができる。
Figure 0006989087
ここで、Ｃｄｉｓ，ｓｌｅｅｐは駐車持続時間中の一周期の放電量であり、Ｉｄｉｓ，Ｔ−１は直前周期の放電電流値であり、Ｉｄｉｓ，Ｔは現在周期の放電電流値であり、ｔＴは一周期の時間値であり得る。
例えば、直前周期である２５６秒前に測定された放電電流値が１００ｍＡであり、現在周期で測定された放電電流値が６０ｍＡであり、一周期の時間が２５６秒である場合、プロセッサ４００は、下記数式２のように、２５６秒である一周期中の放電量を０．００５６８９Ａｈと演算し得る。
Figure 0006989087
より望ましくは、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、ウェイクアップ時に電流測定部１００によって測定された放電電流値に基づいて一周期中のＳＯＣ変化量を推定し、ＳＯＣ変化量に基づいてバッテリーのＳＯＣを推定することができる。例えば、プロセッサ４００は、下記数式３を用いて駐車持続時間中の一周期の放電量に基づいてＳＯＣ変化量を推定することができる。
Figure 0006989087
ここで、ΔＳＯＣＴは一周期中のＳＯＣ変化量であり、Ｃｄｉｓ，ｓｌｅｅｐは駐車持続時間中の一周期の放電量であり、ＣＢはバッテリーの容量であり得る。
より望ましくは、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、直前周期で推定されたバッテリーのＳＯＣから現在周期で推定されたＳＯＣ変化量を引いた値に基づいてバッテリーのＳＯＣを補正し、駐車持続時間中のウェイクアップ周期毎にバッテリーのＳＯＣを更新することができる。例えば、プロセッサ４００は、下記数式４を用いて駐車持続時間中のウェイクアップ周期毎にバッテリーのＳＯＣを更新することができる。
Figure 0006989087
ここで、ＳＯＣは更新されたバッテリーのＳＯＣであり、ＳＯＣｐｒｅｖは直前周期のバッテリーのＳＯＣであり、ΔＳＯＣＴは一周期中のＳＯＣ変化量であり得る。
このような構成を通じて本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置は、予め決められた周期毎（例えば、２５６秒毎）に繰り返して駐車持続時間中のＳＯＣを持続的に推定することができる。
より望ましくは、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、駐車持続時間と予め決められた基準時間値とを比べた結果に基づいてＳＯＣ推定モードを判断することができる。より具体的には、ＳＯＣ推定モードは、ＳＯＣ補正モード及びＯＣＶ推定モードを含むことができる。
望ましくは、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、駐車持続時間が予め決められた基準時間値以上である場合、ＳＯＣ推定モードをＯＣＶ推定モードと判断することができる。また、望ましくは、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、駐車持続時間が予め決められた基準時間値未満である場合、ＳＯＣ推定モードをＳＯＣ補正モードと判断することができる。
例えば、プロセッサ４００は、駐車持続時間が１時間以上である場合、ＳＯＣ推定モードをＯＣＶ推定モードと決定し得る。また、プロセッサ４００は、駐車持続時間が１時間未満である場合、ＳＯＣ推定モードをＳＯＣ補正モードと決定し得る。
前記ＳＯＣ補正モードは、駐車持続時間中のバッテリーの放電電流値に基づいて車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを推定するモードであり得る。
前記ＯＣＶ推定モードは、バッテリーの放電電流値に基づいてバッテリーの両端電圧値を補正し、補正されたバッテリーの両端電圧値に基づいて車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを推定するモードであり得る。
より望ましくは、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、ＳＯＣ推定モードがＳＯＣ補正モードと判断されれば、ウェイクアップ周期毎に更新されたバッテリーのＳＯＣに基づいて車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを推定することができる。例えば、プロセッサ４００は、車両始動時に測定された駐車持続時間が１時間未満である場合、ＳＯＣ推定モードをＳＯＣ補正モードと判断し得る。また、プロセッサ４００は、２５６秒毎に更新されたバッテリーのＳＯＣに基づいて車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを推定し得る。例えば、プロセッサ４００は、直前更新周期で更新されたバッテリーのＳＯＣを車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣとして推定し得る。
より望ましくは、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、車両始動時の放電電流値に基づいて直前ウェイクアップ周期以後のＳＯＣ変化量を推定し、ＳＯＣ変化量に基づいて直前ウェイクアップ周期で更新されたバッテリーのＳＯＣを補正し、補正されたバッテリーのＳＯＣに基づいて車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを推定することができる。
より望ましくは、本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置は、図１に示されたように、温度測定部３００をさらに含むことができる。
前記温度測定部３００は、セルアセンブリ１０に隣接してセルアセンブリ１０の温度を測定することができる。また、温度測定部３００は、電気的信号を送受信できるように、セルアセンブリ１０に隣接してセルアセンブリ１０と電気的に接続され得る。または、温度測定部３００は、セルアセンブリ１０に取り付けられてセルアセンブリ１０と電気的に接続され得る。このような構成を通じて、温度測定部３００は、セルアセンブリ１０の温度を測定することができる。
望ましくは、前記温度測定部３００は、ＢＭＳの集積回路基板上に取り付けられ得る。特に、温度測定部３００は、集積回路基板上に実装され得る。例えば、温度測定部３００は、集積回路基板上に半田付けした形態で取り付けられるＮＴＣサーミスタ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）であり得る。
望ましくは、温度測定部３００は、電気的信号を送受信できるように、プロセッサ４００と電気的に接続され得る。また、温度測定部３００は、時間間隔を置いてセルアセンブリ１０の温度を繰り返して測定し、測定された温度の大きさを示す信号をプロセッサ４００に出力することができる。例えば、温度測定部３００は、当業界で一般に使用される熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）を用いて具現され得る。
より望ましくは、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、温度測定部３００からバッテリーの温度測定値を受信し、ＳＯＣ推定モードがＯＣＶ推定モードと判断されれば、車両始動時に測定された両端電圧値、放電電流値及び温度測定値に基づいてバッテリーのＯＣＶを推定し、推定されたＯＣＶに基づいてＳＯＣ−ＯＣＶルックアップテーブルを用いて車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを推定することができる。
より望ましくは、本発明の一実施形態によるプロセッサ４００は、直前ウェイクアップ周期で更新されたバッテリーのＳＯＣ及び温度測定値に基づいてバッテリーの内部抵抗値を演算し、演算された内部抵抗値と放電電流値との積と両端電圧値との差に基づいてバッテリーのＯＣＶを推定することができる。例えば、プロセッサ４００は、下記数式５を用いてバッテリーのＯＣＶを推定し、推定されたＯＣＶに基づいてＳＯＣ−ＯＣＶルックアップテーブルを用いて車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを推定することができる。
Figure 0006989087
ここで、ＶＯＣＶは車両始動時のバッテリーのＯＣＶであり、Ｖｉｎｉｔは車両始動時に測定されたバッテリーの両端電圧値であり、Ｉｉｎｉｔは車両始動時に測定されたバッテリーの放電電流値であり、Ｒ（ＳＯＣ，Ｔ）はバッテリーの内部抵抗値であり得る。
このような構成を通じて本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置は、車両始動時に測定されたバッテリー両端電圧をそのままバッテリーのＯＣＶとして使用せず、車両始動用バッテリーの場合は常に電流が流れる点を考慮してバッテリーのＯＣＶを推定することで、正確なバッテリーのＯＣＶ値を求めることができる。
望ましくは、本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置は、図１に示されたように、メモリデバイス５００をさらに含むことができる。
前記メモリデバイス５００は、本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定装置の動作に必要な情報を予め保存することができる。また、メモリデバイス５００は、電気的信号を送受信できるように、プロセッサ４００と電気的に接続され得る。例えば、メモリデバイス５００は、ウェイクアップ周期毎に更新されたバッテリーのＳＯＣを保存し得る。また、メモリデバイス５００は、バッテリーのＳＯＣ及び温度測定値を変数とするバッテリーの内部抵抗値テーブルを予め保存し得る。また、メモリデバイス５００は、ＳＯＣ−ＯＣＶルックアップテーブルを予め保存し得る。
一方、プロセッサ４００は、上述したような動作を実行するため、当業界に知られたプロセッサ４００、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、他のチップセット、論理回路、レジスタ、通信モデム及び／またはデータ処理装置などを選択的に含む形態で具現され得る。
一方、メモリデバイス５００は、情報を記録し消去可能な保存媒体であれば、その種類に特に制限がない。例えば、メモリデバイス５００は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体であり得る。また、メモリデバイス５００は、プロセッサ４００によってそれぞれアクセスできるように、例えばデータバスなどを介してプロセッサ４００とそれぞれ電気的に接続され得る。また、メモリデバイス５００は、プロセッサ４００がそれぞれ実行する各種の制御ロジックを含むプログラム及び／または制御ロジックの実行時に発生するデータを、保存及び／または更新及び／または消去及び／または伝送することができる。
本発明によるＳＯＣ推定装置は、ＢＭＳに適用できる。すなわち、本発明によるＢＭＳは、上述した本発明によるＳＯＣ推定装置を含むことができる。このような構成において、本発明によるＳＯＣ推定装置の各構成要素のうち少なくとも一部は、従来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、本発明によるＳＯＣ推定装置のプロセッサ４００及びメモリデバイス５００は、ＢＭＳの構成要素として具現され得る。
また、本発明によるＳＯＣ推定装置は、バッテリーパックに備えることができる。すなわち、本発明によるバッテリーパックは、上述した本発明によるＳＯＣ推定装置を含むことができる。ここで、バッテリーパックは、一つ以上の二次電池、前記ＳＯＣ推定装置、電装品（ＢＭＳやリレー、ヒューズなどを備える）及びケースなどを含むことができる。
本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定方法は、ＳＯＣ推定装置で実行されるものであって、電流測定段階、電圧測定段階及びＳＯＣ推定段階を含むことができる。
電流測定段階は、バッテリーの充放電電流を測定する段階であって、電流測定部１００によって実行され得る。
電圧測定段階は、前記バッテリーの両端電圧を測定する段階であって、電圧測定部２００によって実行され得る。
ＳＯＣ推定段階は、前記電流測定段階及び前記電圧測定段階で測定された結果に基づいて前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定する段階であって、プロセッサ４００によって実行され得る。
具体的には、ＳＯＣ推定段階において、プロセッサ４００は、前記電流測定段階及び前記電圧測定段階から前記バッテリーの放電電流値及び両端電圧値を受信することができる。
そして、プロセッサ４００は、車両の駐車持続時間を測定し、前記駐車持続時間に基づいてＳＯＣ推定モードを判断することができる。例えば、プロセッサ４００は、ＳＯＣ推定モードをＳＯＣ補正モードまたはＯＣＶ推定モードと判断することができる。
プロセッサ４００は、判断された前記ＳＯＣ推定モードに応じて、前記駐車持続時間中の前記放電電流値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するか、または、前記バッテリーの両端電圧測定時の前記放電電流値に基づいて前記バッテリーの両端電圧値を補正し、補正された前記バッテリーの両端電圧値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定することができる。
ＳＯＣ推定方法について、図２を参照して具体的に説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるＳＯＣ推定方法を概略的に示したフロー図である。
段階Ｓ１００においては、プロセッサ４００がウェイクアップする。例えば、プロセッサ４００は、予め決められた周期毎にＢＭＳをウェイクアップすることができる。この場合、ＢＭＳの作動モードは、スリップモードから予め決められた周期毎にウェイクアップモードに切り換えられ得る。
次いで、段階Ｓ１０５において、プロセッサ４００は、車両始動がかけられているか否かを判断することができる。すなわち、プロセッサ４００は、車両始動がかけられているか否かに基づいて走行モード及び駐車モードのいずれかのモードに属するかを判断し得る。段階Ｓ１０５において、車両始動がかけられている場合、プロセッサ４００は、車両のモードを走行モードと判断し、段階Ｓ１２０に進む。また、段階Ｓ１０５において、車両始動がかけられていない場合、プロセッサ４００は、車両のモードを駐車モードと判断し、段階Ｓ１１０に進む。
次いで、段階Ｓ１１０において、プロセッサ４００は、電流測定部１００によって測定された放電電流値を受信することができる。例えば、プロセッサ４００は、駐車持続時間中に予め決められた周期毎にウェイクアップし、ウェイクアップ時に電流測定部１００によって測定された放電電流値を受信し得る。
次いで、段階Ｓ１１１において、プロセッサ４００は、駐車持続時間中の一周期の放電量に基づいてＳＯＣ変化量を推定することができる。例えば、プロセッサ４００は、上記数式１及び上記数式３を用いてＳＯＣ変化量を推定できる。
次いで、段階Ｓ１１２において、プロセッサ４００は、駐車持続時間中のウェイクアップ周期毎にバッテリーのＳＯＣを推定することができる。例えば、プロセッサ４００は、上記数式４を用いてバッテリーのＳＯＣを推定できる。
次いで、段階Ｓ１１３において、プロセッサ４００は、駐車持続時間中のウェイクアップ周期毎にバッテリーのＳＯＣを更新することができる。例えば、プロセッサ４００は、駐車持続時間中のウェイクアップ周期毎に推定されたバッテリーのＳＯＣをメモリデバイスに更新し保存し得る。
次いで、段階Ｓ１１４において、プロセッサ４００は、ＢＭＳをスリップモードに切り換えることができる。この場合、ＢＭＳの作動モードは、ウェイクアップモードからスリップモードに切り換えられ得る。次いで、本方法は段階Ｓ１００に戻る。
また、段階Ｓ１２０において、プロセッサ４００は、駐車持続時間を測定することができる。例えば、プロセッサ４００は、車両の始動終了時点から車両の再始動時までの経過時間に基づいて駐車持続時間を測定し得る。
次いで、段階Ｓ１２５において、プロセッサ４００は、駐車持続時間が予め決められた時間値である１時間以上であるか否かを判断することができる。段階Ｓ１２５の結果が「はい」であれば、段階Ｓ１３０に進み、そうでなければ、段階Ｓ１４０に進む。
次いで、段階Ｓ１３０において、プロセッサ４００は、車両始動時のバッテリーの両端電圧値、車両始動時のバッテリーの放電電流値、車両始動時のバッテリーの温度測定値を受信することができる。
次いで、段階Ｓ１３１において、プロセッサ４００は、前記両端電圧値、前記放電電流値及び前記温度測定値に基づいて上記数式５を用いてバッテリーのＯＣＶを推定することができる。
次いで、段階Ｓ１３２において、プロセッサ４００は、ＳＯＣ−ＯＣＶルックアップテーブルを用いてＳＯＣを推定することができる。その後、本方法は、段階Ｓ１４３に進む。
また、段階Ｓ１４０において、プロセッサ４００は、電流測定部１００によって測定された放電電流値を受信することができる。例えば、プロセッサ４００は、車両始動時に電流測定部１００によって測定された放電電流値を受信し得る。
次いで、段階Ｓ１４１において、プロセッサ４００は、車両始動時に測定された放電量に基づいてＳＯＣ変化量を推定することができる。例えば、プロセッサ４００は、上記数式１及び上記数式３を用いてＳＯＣ変化量を推定できる。
次いで、段階Ｓ１４２において、プロセッサ４００は、車両始動時のバッテリーのＳＯＣを推定し、バッテリーのＳＯＣを更新することができる。例えば、プロセッサ４００は、上記数式４を用いてバッテリーのＳＯＣを推定できる。
次いで、段階Ｓ１４３において、プロセッサ４００は、推定されたバッテリーのＳＯＣを車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣとして出力することができる。例えば、プロセッサ４００は、車両始動時のバッテリーの初期ＳＯＣを外部装置である車両のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に出力し得る。
また、前記制御ロジックがソフトウェアとして具現されるとき、プロセッサは、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装置に保存され、プロセッサによって実行され得る。
また、プロセッサの多様な制御ロジックは少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジックは、コンピュータ可読のコード体系で作成されてコンピュータによってアクセス可能なものであれば、その種類に特に制限がない。一例として、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク及び光データ記録装置を含む群から選択された少なくとも一つ以上を含む。また、前記コード体系は、ネットワークで接続されたコンピュータに分散して保存されて実行され得る。また、組み合わせられた制御ロジックを具現するための機能的なプログラム、コード及びセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマによって容易に推論可能である。
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。
１０：セルアセンブリ
５０：スターターモータ
３０：電流センサ
７０：車両電装品
１００：電流測定部
２００：電圧測定部
３００：温度測定部
４００：プロセッサ
５００：メモリデバイス

Claims (14)

  1. 車両始動用バッテリーのＳＯＣを推定する装置であって、
    前記バッテリーの放電電流を測定するように構成された電流測定部と、
    前記バッテリーの両端電圧を測定するように構成された電圧測定部と、
    前記電流測定部及び前記電圧測定部から前記バッテリーの放電電流値及び両端電圧値を受信し、車両の駐車持続時間を測定し、前記駐車持続時間に基づいてＳＯＣ推定モードを判断し、判断された前記ＳＯＣ推定モードに応じて、前記駐車持続時間中の前記放電電流値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するか、または、前記バッテリーの両端電圧測定時の前記放電電流値に基づいて前記バッテリーの両端電圧値を補正し、補正された前記バッテリーの両端電圧値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するように構成されたプロセッサとを含み、
    前記プロセッサは、前記駐車持続時間及び予め決められた基準時間値に基づいて前記ＳＯＣ推定モードを判断し、
    前記ＳＯＣ推定モードは、前記駐車持続時間中の前記バッテリーの放電電流値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するＳＯＣ補正モード、及び前記バッテリーの放電電流値に基づいて前記バッテリーの両端電圧値を補正し、補正された前記バッテリーの両端電圧値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するＯＣＶ推定モードを含む、
    ＳＯＣ推定装置。
  2. 前記プロセッサは、前記車両の始動終了時点から前記車両の再始動時までの経過時間に基づいて前記駐車持続時間を測定するように構成された、請求項１に記載のＳＯＣ推定装置。
  3. 前記プロセッサは、前記車両が駐車され、前記車両の始動が終了した場合、前記駐車持続時間中に予め決められた周期毎にウェイクアップして、ウェイクアップ時に前記電流測定部によって測定された前記放電電流値に基づいて前記バッテリーのＳＯＣを推定するように構成された、請求項１または２に記載のＳＯＣ推定装置。
  4. 前記プロセッサは、ウェイクアップ時に前記電流測定部によって測定された前記放電電流値に基づいて一周期中のＳＯＣ変化量を推定し、前記ＳＯＣ変化量に基づいて前記バッテリーのＳＯＣを推定するように構成された、請求項３に記載のＳＯＣ推定装置。
  5. 前記プロセッサは、直前周期で推定されたバッテリーのＳＯＣから現在周期で推定されたＳＯＣ変化量を引いた値に基づいて前記バッテリーのＳＯＣを補正し、前記駐車持続時間中のウェイクアップ周期毎に前記バッテリーのＳＯＣを更新するように構成された、請求項４に記載のＳＯＣ推定装置。
  6. 前記プロセッサは、前記駐車持続時間が予め決められた基準時間値未満である場合、前記ＳＯＣ推定モードを前記ＳＯＣ補正モードと判断するように構成された、請求項１から５のいずれか一項に記載のＳＯＣ推定装置。
  7. 前記プロセッサは、前記ＳＯＣ推定モードが前記ＳＯＣ補正モードと判断されれば、ウェイクアップ周期毎に更新された前記バッテリーのＳＯＣに基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するように構成された、請求項６に記載のＳＯＣ推定装置。
  8. 前記プロセッサは、前記車両始動時の前記放電電流値に基づいて直前ウェイクアップ周期以後のＳＯＣ変化量を推定し、前記ＳＯＣ変化量に基づいて直前ウェイクアップ周期で更新された前記バッテリーのＳＯＣを補正し、補正された前記バッテリーのＳＯＣに基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するように構成された、請求項７に記載のＳＯＣ推定装置。
  9. 前記プロセッサは、前記駐車持続時間が予め決められた基準時間値以上である場合、前記ＳＯＣ推定モードを前記ＯＣＶ推定モードと判断するように構成された、請求項１から８のいずれか一項に記載のＳＯＣ推定装置。
  10. 前記バッテリーの温度を測定するように構成された温度測定部をさらに含む、請求項９に記載のＳＯＣ推定装置。
  11. 前記プロセッサは、前記温度測定部から前記バッテリーの温度測定値を受信し、前記ＳＯＣ推定モードが前記ＯＣＶ推定モードと判断されれば、前記車両始動時に測定された前記両端電圧値、前記放電電流値及び前記温度測定値に基づいて前記バッテリーのＯＣＶを推定し、推定された前記ＯＣＶに基づいてＳＯＣ−ＯＣＶルックアップテーブルを用いて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するように構成された、請求項１０に記載のＳＯＣ推定装置。
  12. 前記プロセッサは、直前ウェイクアップ周期で更新された前記バッテリーのＳＯＣ及び前記温度測定値に基づいて前記バッテリーの内部抵抗値を演算し、演算された前記内部抵抗値と前記放電電流値との積と前記両端電圧値との差に基づいて前記バッテリーのＯＣＶを推定するように構成された、請求項１１に記載のＳＯＣ推定装置。
  13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載のＳＯＣ推定装置を含むバッテリーパック。
  14. 車両始動用バッテリーのＳＯＣを推定する方法であって、
    前記バッテリーの充放電電流を測定する電流測定段階と、
    前記バッテリーの両端電圧を測定する電圧測定段階と、
    前記電流測定段階及び前記電圧測定段階から前記バッテリーの放電電流値及び両端電圧値を受信し、車両の駐車持続時間を測定し、前記駐車持続時間に基づいてＳＯＣ推定モードを判断し、判断された前記ＳＯＣ推定モードに応じて、前記駐車持続時間中の前記放電電流値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するか、または、前記バッテリーの両端電圧測定時の前記放電電流値に基づいて前記バッテリーの両端電圧値を補正し、補正された前記バッテリーの両端電圧値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するＳＯＣ推定段階とを含み、
    前記ＳＯＣ推定段階は、前記駐車持続時間及び予め決められた基準時間値に基づいて前記ＳＯＣ推定モードを判断する段階を含み、
    前記ＳＯＣ推定モードは、前記駐車持続時間中の前記バッテリーの放電電流値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するＳＯＣ補正モード、及び前記バッテリーの放電電流値に基づいて前記バッテリーの両端電圧値を補正し、補正された前記バッテリーの両端電圧値に基づいて車両始動時の前記バッテリーの初期ＳＯＣを推定するＯＣＶ推定モードを含む、
    ＳＯＣ推定方法。
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