KR20060039445A

KR20060039445A - 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060039445A
Application number: KR1020067001645A
Authority: KR
Inventors: 유사이 무라카미; 노리토 야마베
Original assignee: 파나소닉쿠 이브이에나지 가부시키가이샤
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-05-08
Anticipated expiration: 2024-07-26
Also published as: US7557584B2; US20060232277A1; KR101070339B1; WO2005010540A1; US7728598B2; JP2005065482A; US20090261836A1; JP4130425B2

Abstract

무부하 전압 연산부(105)가, 특정 선별 조건이 만족된 경우에, 전류 데이터(I(n))와, 전압 데이터(V(n))의 복수의 조 데이터에 대해, 통계 처리에 의해 구한 근사 직선에 있어서의 전류가 제로일 때의 전압 절편인 무부하 전압(Vsep)을 산출한다. 또, 개방 전압 산출부(106)가, 특정 전류 조건이 일정 시간 계속하여 만족된 경우에, 2차 전지의 단자 전압을 개방 전압(Voc)으로서 산출한다. 추정 충방전 전기량 연산부(114)가, 미리 설정된 전압 변화량 조정 정수(ΔVbc)·조정 계수(Kb), 기전력 변화 정수(Keq), 분극 전압 발생 정수(Kpol)를 사용해, 소정 기간에 있어서의 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량(ΔVb)의 함수로서 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출한다.

Description

2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR ESTIMATING CHARGE/DISCHARGE ELECTRICITY AMOUNT OF SECONDARY CELL}

본 발명은, 전기 자동차(PEV)나 하이브리드 차량(HEV) 등에, 모터의 동력원 및 각종 부하의 구동원으로서 탑재되는 니켈-수소(Ni-MH) 배터리 등의 2차 전지의 잔존 용량(SOC : State of Charge)을 추정하는 기술에 관한 것이다.

종래부터, HEV에서는, 2차 전지의 전압, 전류, 온도 등을 검출하여 2차 전지의 잔존 용량(이하, SOC라 약칭한다)을 연산에 의해 추정하여, 차량의 연료 소비 효율이 가장 좋아지도록 SOC 제어를 행하고 있다. SOC 제어를 정확하게 행하기 위해서는, 충방전을 행하고 있는 2차 전지의 SOC를 정확하게 추정하는 것이 필요하게 된다.

이러한 종래의 SOC 추정 방법으로서, 먼저, 소정 기간에 전지 전압(V)과 충방전된 전류(I)를 측정하여, 그 전류의 적산치(∫I)를 계산하고, 또 온도(T), 전지 전압(V), 전류 적산치(∫I)의 함수로부터, 전회 추정한 전지의 분극 전압 Vc(t-1)을 Vc(t)로서 갱신하여, 보정 전압(V')(=V-Vc(t))을 구해, 보정 전압(V')과 전류(I)의 페어 데이터를 복수개 취득하여 기억하고, 그 페어 데이터로부터, 회귀 분석에 의해 1차의 근사 직선(전압(V')-전류(I) 근사 직선)을 구해, V'-I 근사 직선의 V 절편을 기전력(E)으로서 추정하여, 전회 추정한 SOC, 기전력(E), 온도(T), 전류 적산치(∫I)의 함수로부터, SOC를 추정하는 것이 있다(예를 들면, 일본 특개 2001-223033호 공보 참조).

그러나, 상기 종래의 SOC 추정 방법에서는, 이하와 같은 문제점이 있다.

먼저, SOC를 추정하기 위해서, 2차 전지에 흐르는 충방전 전류를 전류 센서에 의해 측정하고 있다. 이 전류 센서는, HEV 등에 사용되는 경우, 대 전류를 측정할 필요가 있어, 고 정밀도의 것을 사용하면 비용이 상승하므로, 저 비용이고 정밀도가 그다지 좋지 않은 것을 사용할 수 밖에 없는 것이 실정이다. 그 때문에, 전류 센서에 의해 검출한 전류치에는 측정 오차가 포함되고, 이 전류 오차가 SOC의 추정 오차가 되어 버린다. 특히, 충방전 레이트가 전류 오차보다도 작은 경우(예를 들면, 1A의 충방전 레이트에 대해 ±2A의 전류 오차가 있는 경우 등), 시간의 경과와 함께 추정한 SOC의 거동이 현저하게 이상해진다.

또, 상기 종래예처럼, 이러한 전류 센서에 의해 측정한 전류의 적산치의 함수로서, 전회 추정한 전지의 분극 전압 Vc(t-1)을 Vc(t)로서 갱신하여, 분극 전압의 영향을 고려한 SOC의 추정을 행하는 방법에서는, 과거의 분극 전압의 연산에 전류 오차가 포함되고, 이 전류 오차가 분극 전압의 추정 오차가 되어, 이것이 누적되어 가므로, 시간의 경과와 함께 SOC의 참값과 추정치의 오차가 커져 버린다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 전류 측정 오차의 영향을 받지 않고 충방전 전기량, 분극 전압을 추정할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고, 그에 의해 전류치에 측정 오차를 포함하는 경우라도, SOC를 고 정밀도로 추정할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법은, 2차 전지에 흐르는 전류와, 이 전류에 대응하는 2차 전지의 단자 전압의 조(組) 데이터를 측정하여, 조 데이터를 복수개 취득하는 공정과, 특정 선별 조건(예를 들면, 전류의 값이 충전측 및 방전측에서 소정의 범위 내(예를 들면, ±50A)에 있고, 복수의 조 데이터 수가 충전측과 방전측에서 소정 수(예를 들면, 60샘플 중의 각 10개) 이상이고, 복수개의 조 데이터의 취득 중에 있어서의 충방전 전기량이 소정의 범위 내(예를 들면, 0.3Ah)에 있다는 조건이 만족된 경우에, 복수개의 조 데이터에 대해, 최소자승법 등의 수법을 사용한 회귀 분석 등의 통계 처리에 의해 구한 근사 직선에 있어서의 전류가 제로일 때의 전압 절편인 무부하 전압(Vsep)을 산출하는 공정과, 특정 전류 조건(예를 들면, 전류의 절대치가 10암페어 미만이라는 조건) 또는 전압 조건(예를 들면, 전압의 변화량이 1볼트 미만이라는 조건)이 일정 시간 계속하여(예를 들면, 10초간) 만족된 경우에, 2차 전지의 단자 전압으로부터 개방 전압(Voc)을 산출하는 공정과, 소정 기간(예를 들면, 1분간)에 있어서의 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량(ΔVb)을 산출하는 공정과, 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량에 기초해, 2차 전지에 대한 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출하는 공정을 포함하는 것이다.

본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법은, 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량(ΔVb)에 대해, 2차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는 전압 변화량의 조정 정수(ΔVbc) 및 조정 계수(Kb)를 미리 설정하는 공정과, 2차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는, 잔존 용량의 사용 영역에서의 충방전 전기량에 대한 기전력의 변화량인 기전력 변화 정수(Keq)를 미리 설정하는 공정과, 이차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는, 잔존 용량의 사용 영역에서의 충방전 전기량에 대한 분극 전압의 변화량인 분극 전압 발생 정수(Kpol)를 미리 설정하는 공정을 더 포함하고, 추정 충방전 전기량(ΔQe)은, ΔQe=Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+Kpol)로 표시되는 식을 사용해, 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량(ΔVb)의 함수로서 산출된다.

또는, 본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법은, 2차 전지에 흐르는 전류로부터 소정 기간에 있어서의 측정 충방전 전기량(ΔQm)을 산출하는 공정과, 측정 충방전 전기량에 기초해 2차 전지의 분극 전압(Vpol)을 산출하는 공정과, 측정 충방전 전기량에 기초해 2차 전지의 기전력(Veq)을 산출하는 공정과, 소정 기간에 있어서의 분극 전압의 변화량(ΔVpol) 및 기전력의 변화량(ΔVeq)을 산출하는 공정을 더 포함하고, 추정 충방전 전기량의 산출 공정에 있어서, 분극 전압 변화량, 기전력 변화량, 및 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량에 기초해, 추정 충방전 전기량(ΔQe)이 산출된다.

이 경우, 추정 충방전 전기량의 산출 공정은, 분극 전압 변화량, 기전력 변화량, 및 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량에 기초해, 측정 충방전 전기량에 대한 보정 계수(α)를 산출하는 공정을 포함하고, 측정 충방전 전기량(ΔQm)에 보정 계수를 승산하여 추정 충방전 전기량(ΔQe)이 산출된다.

여기서, 분극 전압 변화량을 ΔVpol, 기전력 변화량을 ΔVeq, 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량을 ΔVb, 보정 계수를 α로 한 경우, 보정 계수α는, α=ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)로 표시된다.

분극 전압의 산출 공정에 있어서, 소정 기간 전에 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해 산출된 분극 전압(Vppre)과, 측정 충방전 전기량(ΔQm)에 기초해, 분극 전압(Vpol)이 산출된다.

또, 기전력의 산출 공정에 있어서, 소정 기간 전에 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해 산출된 기전력(Vepre)과, 측정 충방전 전기량(ΔQm)에 기초해, 기전력(Veq)이 산출된다.

분극 전압의 산출 공정에 있어서, 온도를 파라미터로 해서 미리 준비되어 있는 분극 전압-충방전 전기량 특성을 참조하여, 분극 전압이 산출된다.

기전력의 산출 공정에 있어서, 소정 기간 전에 산출한 잔존 용량과 측정 충방전 전기량의 가산치에 기초해, 온도를 파라미터로 해서 미리 준비되어 있는 기전력-잔존 용량 특성을 참조하여, 기전력이 산출된다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 2차 전지의 분극 전압 추정 방법은, 본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법을 사용해 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출하는 공정과, 추정 충방전 전기량에 기초해, 2차 전지의 분극 전압(Vpe)을 재계산하는 공정을 포함하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 2차 전지의 잔존 용량 추정 방법은, 본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법을 사용해 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출하는 공정과, 추정 충방전 전기량에 기초해, 2차 전지의 잔존 용량(SOC)을 산출하는 공정을 포함하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치는, 2차 전지에 흐르는 전류를 전류 데이터(I(n))로서 측정하는 전류 측정부와, 2차 전지의 단자 전압을 전압 데이터(V(n))로서 측정하는 전압 측정부와, 전류 측정부로부터의 전류 데이터와, 이 전류 데이터에 대응한 전압 측정부로부터의 전압 데이터의 조 데이터를 복수개 취득하여, 특정 선별 조건(예를 들면, 전류의 값이 충전측 및 방전측에서 소정의 범위 내(예를 들면, ±50A)에 있고, 복수의 조 데이터 수가 충전측과 방전측에서 소정 수(예를 들면, 60샘플 중의 각 10개) 이상이고, 복수개의 조 데이터의 취득 중에 있어서의 충방전 전기량이 소정의 범위 내(예를 들면, 0.3Ah)에 있다는 조건이 만족된 경우에, 복수개의 조 데이터에 대해, 최소자승법 등의 수법을 사용한 회귀 분석 등의 통계 처리에 의해 구한 근사 직선에 있어서의 전류가 제로일 때의 전압 절편인 무부하 전압(Vsep)을 산출하는 무부하 전압 연산부와, 특정 전류 조건(예를 들면, 전류의 절대치가 10암페어 미만이라는 조건) 또는 전압 조건(예를 들면, 전압의 변화량이 1볼트 미만이라는 조건)이 일정 시간 계속하여(예를 들면, 10초간) 만족된 경우에, 2차 전지의 단자 전압으로부터 개방 전압(Voc)을 산출하는 개방 전압 산출부와, 소정 기간(예를 들면, 1분간)에 있어서의 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량(ΔVb)을 산출하는 측정 전압 변화량 산출부와, 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량에 기초해, 2차 전지에 대한 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출하는 추정 충방전 전기량 연산부를 구비한 것이다.

본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치는, 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량(ΔVb)에 대해, 2차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는 전압 변화량의 조정 정수(ΔVbc) 및 조정 계수(Kb)를 미리 설정하는 전압 변화량 조정 정수/조정 계수 설정부와, 2차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는, 잔존 용량의 사용 영역에서의 충방전 전기량에 대한 기전력의 변화량인 기전력 변화 정수(Keq)를 미리 설정하는 기전력 변화 정수 설정부와, 2차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는, 잔존 용량의 사용 영역에서의 충방전 전기량에 대한 분극 전압의 변화량인 분극 전압 발생 정수(Kpol)를 미리 설정하는 분극 전압 발생 정수 설정부를 더 구비하고, 추정 충방전 전기량 연산부는, ΔQe=Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+Kpol)로 표시되는 식을 사용해, 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량(ΔVb)의 함수로서 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출한다.

또는, 본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치는, 2차 전지에 흐르는 전류로부터 소정 기간(예를 들면, 1분간)에 있어서의 측정 충방전 전기량(ΔQm)을 산출하는 측정 충방전 전기량 산출부와, 측정 충방전 전기량에 기초해 2차 전지의 분극 전압(Vpol)을 산출하는 분극 전압 연산부와, 측정 충방전 전기량에 기초해 2차 전지의 기전력(Veq)을 산출하는 기전력 연산부와, 소정 기간(예를 들면, 1분간)에 있어서의 분극 전압의 변화량(ΔVpol)을 산출하는 분극 전압 변화량 연산부와, 소정 기간(예를 들면, 1분간)에 있어서의 기전력의 변화량(ΔVeq)을 산출하는 기전력 변화량 연산부를 더 구비하고, 추정 충방전 전기량 연산부는, 분극 전압 변화량, 기전력 변화량, 및 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량에 기초해, 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출한다.

이 경우, 추정 충방전 전기량 연산부는, 분극 전압 변화량, 기전력 변화량, 및 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량에 기초해, 측정 충방전 전기량에 대한 보정 계수(α)를 산출하는 보정 계수 연산부를 구비하고, 측정 충방전 전기량(ΔQm)에 보정 계수를 승산하여 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출한다.

여기서, 분극 전압 변화량을 ΔVpol, 기전력 변화량을 ΔVeq, 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량을 ΔVb, 보정 계수를 α로 한 경우, 보정 계수 α는, α=ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)로 표시된다.

분극 전압 연산부는, 소정 기간 전에 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해 산출된 분극 전압(Vppre)과, 측정 충방전 전기량(ΔQm)에 기초해, 분극 전압(Vpol)을 산출한다.

또, 기전력 연산부는, 소정 기간 전에 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해 산출된 기전력(Vepre)과, 측정 충방전 전기량(ΔQm)에 기초해, 기전력(Veq)을 산출한다.

본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치는, 2차 전지의 온도를 온도 데이터로서 측정하는 온도 측정부를 더 구비하고, 분극 전압 연산부는, 온도 측정부로부터의 온도 데이터(T(n))를 파라미터로 해서 미리 준비되어 있는 분극 전압-충방전 전기량 특성을 참조하여, 분극 전압을 산출한다.

또, 기전력 연산부는, 소정 기간 전에 산출한 잔존 용량과 측정 충방전 전기량의 가산치에 기초해, 온도 측정부로부터의 온도 데이터(T(n))를 파라미터로 해서 미리 준비되어 있는 기전력-잔존 용량 특성을 참조하여, 기전력을 산출한다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 2차 전지의 분극 전압 추정 장치는, 본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치에 의해 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해, 2차 전지의 분극 전압(Vpe)을 재계산하는 분극 전압 재계산부를 구비한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 2차 전지의 잔존 용량 추정 장치는, 본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치에 의해 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해, 2차 전지의 잔존 용량(SOC)을 산출하는 잔존 용량 연산부를 구비한 것이다.

본 발명에 의하면, 전류 측정 오차의 영향이 적은 측정 전압(무부하 전압 또는 개방 전압)으로부터, 또는 전류 측정 오차를 포함하는 측정 충방전 전기량으로부터, 전류 측정 오차를 포함하지 않는 추정 충방전 전기량을 산출할 수 있어, 이 추정 충방전 전기량을 사용함으로써, 전류 측정 오차에 의존하지 않는 분극 전압 및 SOC를 산출하는 것이 가능해진다. 따라서, SOC 추정 정밀도가 향상하여, SOC 관리에 의한 전지의 보호 제어나 장 수명화가 가능해진다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전지 팩 시스템의 일 구성예를 나타낸 블록도이다.

도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법을 포함하는 잔존 용량 추정 방법 및 분극 전압 추정 방법에 있어서의 처리 순서를 나타낸 흐름도이다.

도 3은, 도 2의 흐름도에 기초해 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe), 도 2의 흐름도에 있어서의 ΔVbc, Kb, Keq, Kpol 등의 정수, 계수를 사용하지 않는 방법에 의해 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQc), 및 고정밀도의 전류 센서를 사용해 측정된 전류의 적산치에 기초해 산출된 참의 충방전 전기량(ΔQt)의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.

도 4는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전지 팩 시스템의 일 구성예를 나타낸 블록도이다.

도 5는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법을 포함하는 잔존 용량 추정 방법 및 분극 전압 추정 방법에 있어서의 처리 순서를 나타낸 흐름도이다.

도 6은, 도 5의 흐름도에 기초해 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe), 도 5의 흐름도에 있어서의 보정 계수(α)를 사용하지 않는 방법에 의해 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQc), 및 고 정밀도의 전류 센서를 사용해 측정된 전류의 적산치에 기초해 산출된 참의 충방전 전기량(ΔQt)의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관해, 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 전지 팩 시스템의 일 구성예를 나타낸 블록도이다. 도 1에서, 전지 팩 시스템(1A)은, 전지 팩(100)과, 마이크로 컴퓨터 시스템의 일부로서 본 발명에 따른 잔존 용량 추정 장치가 포함되는 전지 ECU(101A)로 구성된다.

전지 팩(100)은, HEV 등에 탑재된 경우, 통상 모터에 대한 소정의 출력을 얻기 위해서, 예를 들면 니켈-수소 배터리인 복수의 단전지 또는 단위 전지가 전기적으로 직렬 접속된 전지 블록을 복수개 더 전기적으로 직렬 접속되어 구성된다.

전지 ECU(101A)에 있어서, 102는 전압 센서(도시 생략)에 의해 검출된 전지 팩(100) 내의 각 전지 블록에 있어서의 단자 전압을 소정의 샘플링 주기로 전압 데이터(V(n))로서 측정하는 전압 측정부이고, 103은 전류 센서(도시 생략)에 의해 검출된 전지 팩(100)의 충방전 전류를 소정의 샘플링 주기로 전류 데이터(I(n))(그 부호는 충전 방향인지 방전 방향인지를 표시한다)로서 측정하는 전류 측정부이고, 104는 온도 센서(도시 생략)에 의해 검출된 전지 팩(100) 내의 각 전지 블록에 있어서의 온도를 온도 데이터(T(n))로서 측정하는 온도 측정부이다.

전압 측정부(102)로부터의 전압 데이터(V(n))와, 전류 측정부(103)로부터의 전류 데이터(I(n))는, 조 데이터로서 무부하 전압 연산부(105)에 입력된다. 무부하 전압 연산부(105)는, 먼저 특정 선별 조건으로서, 충전 방향(-)과 방전 방향(+)에 있어서의 전류 데이터(I(n))의 값이 소정의 범위 내(예를 들면, ±50A)에 있고, 충전 방향과 방전 방향에 있어서의 전류 데이터(I(n))의 개수가 소정 수 이상(예를 들면, 60샘플 중의 각 10개)이고, 또 조 데이터 취득 중의 충방전 전기량이 소정의 범위 내(예를 들면, 0.3Ah)에 있는 경우에, 전압 데이터(V(n))와 전류 데이터(I(n))의 조 데이터가 유효하다고 판단한다.

다음에, 무부하 전압 연산부(105)는, 유효한 조 데이터로부터, 최소자승법 등의 수법을 사용한 회귀 분석 등의 통계 처리에 의해, 1차의 전압-전류 직선(근사 직선)을 구해, 전류가 제로일 때의 전압치(전압 절편)인 무부하 전압(Vsep)을 산출한다.

전압 데이터(V(n))와 전류 데이터(I(n))는 또, 개방 전압 연산부(106)에 입력된다. 개방 전압 연산부(106)는, 특정 전류 조건(예를 들면, 전류 데이터(I(n))의 절대치가 10A 미만이다) 또는 전압 조건(예를 들면, 전압 데이터(V(n))의 변화량이 1V 미만이다)이 일정 시간 계속하여(예를 들면, 10초간) 만족된 경우, 각 전지 블록에 있어서의 전압 데이터(V(n))의 평균치(Vave)에, 전류 데이터(I(n))의 평균치(Iave)를 부품 저항치(Rcom)에 승산한 것을 더해, 부품 저항에 의한 전압 강하분을 보정하여 개방 전압(Voc)을 산출한다(Voc=Vave+Rcom×Iave).

무부하 전압 연산부(105)로부터의 무부하 전압(Vsep)과, 개방 전압 연산부(106)로부터의 개방 전압(Voc)은, 측정 전압 선택부(107)에 입력되어, 여기서 상기 선별 조건을 만족한 경우에는, 무부하 전압(Vsep)이 선택되고, 선별 조건을 만족하지 않고, 상기 전류 조건 또는 전압 조건이 일정 시간 계속하여 만족된 경우에는, 개방 전압(Voc)이 선택되어, 측정 전압(Vb)으로서 출력된다. 또한, 어느 조건도 만족하지 않는 경우는, 전압 데이터(V(n))와 전류 데이터(I(n))의 조 데이터가 다시 취득된다.

측정 전압 선택부(107)로부터의 측정 전압(Vb)은, 측정 전압 변화량 연산부(108)에 입력되어, 여기서 소정 기간(예를 들면, 1분간)에 있어서의 측정 전압(Vb)의 변화량(측정 전압 변화량)(ΔVb)이 산출된다.

전압 변화량 조정 정수(ΔVbc)·조정 계수(Kb) 설정부(117)는, 측정 전압(Vb)의 변화량(ΔVb)에 대해, 2차 전지의 물성에 의해 결정되는 분극 특성이나, 2차 전지의 충방전(사용) 상태에 의해 결정되는 전압 감쇠 특성 등에 의존하여, 참조 테이블(LUT)(1171)에 미리 기억되어 있는, 온도를 파라미터로 한 전압 변화량의 조정 정수(ΔVbc) 및 조정 계수(Kb)로부터, 전압 변화량의 조정 정수(ΔVbc) 및 조정 계수(Kb)를 미리 설정한다. 예를 들면, 온도가 25℃에서, 전압 변화량의 조정 정수(ΔVbc)로서 0.01볼트(V)가 LUT(1171)에 기억되어 있다. 조정 계수(Kb)는, 실제의 시스템에 맞춰서 적절하게 설정되는 계수이다.

기전력 변화 정수(Keq) 설정부(118)는, 2차 전지의 물성이나 충방전(사용) 상태에 의존하여, 참조 테이블(LUT)(1181)에 미리 기억되어 있는, 온도를 파라미터로 한 SOC 사용 영역(예를 들면, SOC가 20% 부터 80%까지의 범위)에서의 충전(또는 방전) 전기량에 대한 기전력 변화 정수(Keq)의 특성 곡선의 기울기로부터, 온도 측정부(104)에 의해 측정된 온도 데이터(T(n))에 기초해, 기전력 변화 정수(Keq)를 미리 설정한다. 예를 들면, 온도가 25℃에서, 기전력 변화 정수(Keq)로서 0.1볼트/암페어·아워(V/Ah)가 LUT(1181)에 기억되어 있다.

분극 전압 발생 정수(Kpol) 설정부(119)는, 2차 전지의 물성이나 충방전(사용) 상태에 의존하여, 참조 테이블(LUT)(1191)에 미리 기억되어 있는, 온도를 파라 미터로 한 충전(또는 방전) 전기량에 대한 분극 전압 발생 정수(Kpol)의 특성 곡선의 기울기로부터, 온도 측정부(104)에 의해 측정된 온도 데이터(T(n))에 기초해, 분극 전압 발생 정수(Kpol)를 미리 설정한다. 예를 들면, 온도가 25℃, SOC가 60%에서, 분극 전압 발생 정수(Kpol)로서 0.1볼트/암페어·아워(V/Ah)가 LUT(1191)에 기억되어 있다.

측정 전압 변화량 연산부(108)로부터의 측정 전압 변화량(ΔVb)과, 전압 변화량 조정 정수·조정 계수 설정부(117)로부터의 전압 변화량 조정 정수(ΔVbc), 조정 계수(Kb)와, 기전력 변화 정수 설정부(118)로부터의 기전력 변화 정수(Keq)와, 분극 전압 발생 정수 설정부(119)로부터의 분극 전압 발생 정수(Kpol)는, 추정 충방전 전기량 연산부(114A)에 입력된다. 추정 충방전 전기량 연산부(114A)는,

ΔQe=Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+KPol)로 표시되는 식을 사용해, 측정 전압(Vb)의 변화량(ΔVb)의 함수로서 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출한다.

추정 충방전 전기량(ΔQe)은, 잔존 용량 연산부(115)에 입력되고, 여기서 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해, 전지 팩(100) 내의 각 전지 블록에 있어서의 잔존 용량(SOC)이 산출된다. 또한, 추정 충방전 전기량(ΔQe)은, 분극 전압 재계산부(116)에 입력된다. 분극 전압 재계산부(116)는, 참조 테이블(LUT)(1161)에 미리 기억되어 있는, 온도를 파라미터로 한 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 대한 분극 전압(Vpe)의 특성 곡선 또는 식으로부터, 온도 측정부(104)에 의해 측정된 온도 데이터(T(n))에 기초해, 분극 전압(Vpe)을 재계산한다.

다음에, 이상과 같이 구성된 본 실시형태에 의한 전지 팩 시스템에 있어서의 잔존 용량 추정 및 분극 전압 추정의 처리 순서에 관해, 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법을 포함하는 잔존 용량 추정 방법 및 분극 전압 추정 방법에 있어서의 처리 순서를 나타낸 흐름도이다. 도 2에 있어서, 먼저, 전압 데이터(V(n))와 전류 데이터(I(n))를 조 데이터로서 측정한다(S201). 다음에, 단계 S201에서 측정된 전압 데이터(V(n))와 전류 데이터(I(n))의 조 데이터가, 유효한 조 데이터인지 여부를 조사하기 위해서, 그들이 상기한 것 같은 특정 선별 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S202). 단계 S202의 판단에서, 특정 선별 조건을 만족하는 경우(Yes), 단계 S203으로 진행하여, 복수개(예를 들면, 60샘플 중의 충전 및 방전 방향에서 각 10개)의 유효한 조 데이터를 취득하고, 유효한 조 데이터로부터, 최소자승법 등의 수법을 사용한 회귀 분석 등의 통계 처리에 의해, 1차의 근사 직선(V-I 직선)을 구하고, 그 근사 직선의 V절편을 무부하 전압(Vsep)으로서 산출하여, 산출한 무부하 전압(Vsep)을 측정 전압(Vb)으로서 격납한다(Vb←Vsep).

한편, 단계 S202의 판단에서, 특정 선별 조건을 만족하지 않는 경우(No), 단계 S204로 진행하여, 전류 데이터(I(n))가 상기한 것 같은 특정 전류 조건 또는 전압 조건을 일정 시간 계속하여 만족하는지 여부를 판단한다. 단계 S204의 판단에서, 특정 전류 조건을 만족하는(예를 들면, 전류 데이터(I(n))의 절대치가 10초간 계속하여 10A 미만이다) 경우(Yes) 또는 전압 조건을 만족하는(예를 들면, 전압 데이터(V(n))의 변화량이 10초간 계속하여 1V 미만이다) 경우(Yes), 단계 S205로 진 행하여, 그때의 각 전지 블록에 있어서의 전압 데이터(V(n))의 평균을 취해 개방 전압(Voc)을 산출하고, 산출한 개방 전압(Voc)을 측정 전압(Vb)으로서 격납한다(Vb←Voc).

한편, 단계 S204의 판단에서, 특정 전류 조건 또는 전압 조건을 만족하지 않는 경우(No), 단계 S201로 되돌아가, 전압 데이터(V(n))와 전류 데이터(I(n))의 조 데이터를 다시 측정한다.

다음에, 단계 S203 또는 S205에서 얻어진 측정 전압(Vb)의 소정 기간(예를 들면, 1분간)에 있어서의 변화량(측정 전압 변화량)(ΔVb)을 산출한다(S206).

이어서, 전압 변화량 조정 정수(ΔVbc)·조정 계수(Kb), 기전력 변화 정수(Keq), 및 분극 전압 발생 정수(Kpol)를 미리 설정하여(S207, S208, S209), ΔQe=Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+Kpol)로 표시되는 식을 사용해, 측정 전압(Vb)의 변화량(ΔVb)의 함수로서 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출한다(S210).

이렇게 해서 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해, 분극 전압(Vpe)을 재계산하는(S211) 동시에, 잔존 용량(SOC)을 산출한다(S212).

이상과 같이 하여, 전지 팩(100) 내의 각 전지 블록에 있어서의 잔존 용량(SOC) 및 분극 전압(Vpe)이 추정된다.

또한, 본 실시형태에서는, 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출하기 위해서, 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량(ΔVb)의 1차 함수식을 사용했으나, N(N은 자연수)차 함수식 또는 지수 함수식을 사용해도 된다.

도 3은, 본 실시형태에 있어서의 도 2의 흐름도에 기초해 산출된 추정 충방 전 전기량(ΔQe), 도 2의 흐름도에 있어서의 ΔVbc, Kb, Keq, Kpol 등의 정수, 계수를 사용하지 않는 방법에 의해 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQc), 및 고정밀도(전류오차가 없다)의 전류 센서를 사용해 측정된 전류의 적산치에 기초해 산출된 충방전 전기량(ΔQt)(본 명세서에서는, 참의 충방전 전기량이라 칭한다)의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 참의 충방전 전기량(ΔQt)에 가깝게 할 수 있었다.

(제2 실시형태)

도 4는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 전지 팩 시스템의 일 구성예를 나타낸 블록도이다. 또한, 도 4에 있어서, 제1 실시형태의 설명에서 참조한 도 1과 동일한 구성 및 기능을 갖는 부분에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

전류 측정부(103)에 의해 측정된 전류 데이터(I(n))는, 측정 충방전 전기량 연산부(109)에 입력된다. 측정 충방전 전기량 연산부(109)는, 충전 방향 및 방전 방향의 전류 데이터(I(n))로부터 소정 기간(예를 들면, 1분간)에 있어서의 측정 충방전 전기량(ΔQm)을 산출한다.

측정 충방전 전기량 연산부(109)로부터의 측정 충방전 전기량(ΔQm)은, 다음에 분극 전압 연산부(110)에 입력된다. 분극 전압 연산부(110)는, 참조 테이블(LUT)(1101)에 미리 기억되어 있는, 온도를 파라미터로 한 측정 충방전 전기량(ΔQm)에 대한 분극 전압(Vpol)의 특성 곡선 또는 식으로부터, 온도 측정부(104)에 의 해 측정된 온도 데이터(T(n))에 기초해, 분극 전압(Vpol)을 산출한다.

분극 전압 연산부(110)로부터의 분극 전압(Vpol)은, 다음에 분극 전압 변화량 연산부(111)에 입력되어, 여기서 소정 기간(예를 들면, 1분간)에 있어서의 분극 전압(Vpol)의 변화량(분극 전압 변화량)(ΔVpol)이 산출된다. 분극 전압 변화량(ΔVpol)은, 측정 충방전 전기량(ΔQm)에 기초해 산출된 분극 전압(Vpol)으로부터, 후술하는데, 소정 기간(예를 들면, 1분) 전에 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해 산출된 분극 전압(Vppre)을 감산하여 산출된다.

또, 측정 충방전 전기량 연산부(109)로부터의 측정 충방전 전기량(ΔQm)은, 기전력 연산부(112)에도 입력된다. 기전력 연산부(112)는, 참조 테이블(LUT)(1121)에 미리 기억되어 있는, 온도를 파라미터로 한 잔존 용량(SOC)에 대한 기전력(Veq)의 특성 곡선 또는 식으로부터, 온도 측정부(104)에 의해 측정된 온도 데이터(T(n))에 기초해, 기전력(Veq)을 산출한다.

기전력 연산부(112)로부터의 기전력(Veq)은, 다음에 기전력 변화량 연산부(113)에 입력되고, 여기서 소정 기간(예를 들면, 1분간)에 있어서의 기전력(Veq)의 변화량(기전력 변화량)(ΔVeq)이 산출된다. 기전력 변화량(ΔVeq)은, 측정 충방전 전기량(ΔQm)에 기초해 산출된 기전력(Vpol)으로부터, 후술하는데, 소정 기간(예를 들면, 1분) 전에 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해 산출된 기전력(Vepre)을 감산하여 산출된다.

제1 실시형태에서 설명한 측정 전압 변화량 연산부(108)로부터의 측정 전압 변화량(ΔVb)과, 분극 전압 변화량 연산부(111)로부터의 분극 전압 변화량(ΔVpol) 과, 기전력 변화량 연산부(113)로부터의 기전력 변화량(ΔVeq)은, 추정 충방전 전기량 연산부(114B)에 입력된다. 추정 충방전 전기량 연산부(114B)에서는, 먼저 보정 계수 연산부(1141)에 의해, 측정 전압 변화량(ΔVb), 분극 전압 변화량(ΔVpol), 및 기전력 변화량(ΔVeq)으로부터, 보정 계수(α)가 α=ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)로 해서 산출된다. 이 보정 계수(α)는, 측정 충방전 전기량(ΔQm)에 승산되어, 추정 충방전 전기량(ΔQe)이 산출된다.

이렇게 해서 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)은, 분극 전압 연산부(110) 및 기전력 연산부(112)에 공급되어, 각각 소정 기간(예를 들면, 1분) 전의 분극 전압(Vppre) 및 기전력(Vepre)이 산출된다.

이후의 구성 및 기능은, 제1 실시형태와 동일하다.

다음에, 이상과 같이 구성된 본 실시형태에 의한 전지 팩 시스템에 있어서의 잔존 용량 추정 및 분극 전압 추정의 처리 순서에 관해, 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법을 포함하는 잔존 용량 추정 방법 및 분극 전압 추정 방법에 있어서의 처리 순서를 나타낸 흐름도이다. 또한, 도 5에 있어서, 제1 실시형태의 설명에서 참조한 도 2와 동일한 처리 공정에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

단계 S401에 있어서, 충전 방향 및 방전 방향의 전류 데이터(I(n))로부터 소정 기간(예를 들면, 1분간)에 있어서의 측정 충방전 전기량(ΔQm)을 산출한다. 다음에, 산출된 측정 충방전 전기량(ΔQm)과, 단계 S406에서 소정 기간(예를 들면, 1 분) 전에 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해 산출된 분극 전압(Vppre) 및 기전력(Vepre)에 기초해, 각각 분극 전압(Vpol) 및 기전력(Veq)을 산출한다(S402). 그리고, 이렇게 해서 산출된 분극 전압(Vpol) 및 기전력(Veq)으로부터, 분극 전압 변화량(ΔVpol) 및 기전력 변화량(ΔVeq)을 산출한다(S403).

다음에, 단계 S206에서 산출된 측정 전압 변화량(ΔVb), 단계 S403에서 산출된 분극 전압 변화량(ΔVpol) 및 기전력 변화량(Veq)을 사용해, 보정 계수(α)를 α=ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)로 해서 산출한다(S404). 이렇게 해서 산출된 보정 계수(α)를, 단계 S401에서 산출된 측정 충방전 전기량(ΔQm)에 승산하여, 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출한다(S405). 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe)에 기초해, 분극 전압(Vpe)을 재계산하는(S211) 동시에, 잔존 용량(SOC)을 산출한다(S212).

이상과 같이 해서, 전지 팩(100) 내의 각 전지 블록에 있어서의 잔존 용량(SOC) 및 분극 전압(Vpe)이 추정된다.

도 6은, 본 실시형태에 있어서의 도 5의 흐름도에 기초해 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQe), 도 5의 흐름도에 있어서의 보정 계수(α)를 사용하지 않는 방법에 의해 산출된 추정 충방전 전기량(ΔQc), 및 고 정밀도(전류 오차가 없다)의 전류 센서를 사용해 측정된 전류의 적산치에 기초해 산출된 충방전 전기량(ΔQt)(본 명세서에서는, 참의 충방전 전기량이라 칭한다)의 시간 변화를 나타낸 그래프이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 참의 충방전 전기량(ΔQt)에 가깝게 할 수 있었다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법 및 장치는, 전류 측정 오차의 영향이 적은 측정 전압(무부하 전압 또는 개방 전압)으로부터, 또는 전류 측정 오차를 포함하는 측정 충방전 전기량으로부터, 전류 측정 오차를 포함하지 않는 추정 충방전 전기량을 산출하고, 또 본 발명에 따른 2차 전지의 분극 전압 추정 방법 및 장치, 2차 전지의 잔존 용량 추정 방법 및 장치는, 전류 측정 오차를 포함하지 않는 추정 충방전 전기량을 사용하는 것에 의해, 전류 측정 오차에 의존하지 않는 분극 전압, 잔존 용량을 추정함으로써, 잔존 용량이 높은 추정 정밀도가 필요한, 전기 자동차(PEV), 하이브리드 차량(HEV), 연료 전지와 2차 전지를 갖는 하이브리드 차량 등의 전동 차량 등의 용도에 유용하다.

Claims

2차 전지에 흐르는 전류와, 상기 전류에 대응한 상기 2차 전지의 단자 전압의 조(組) 데이터를 측정하여, 상기 조 데이터를 복수개 취득하는 공정과,

특정 선별 조건이 만족된 경우에, 상기 복수개의 조 데이터에 대해, 통계 처리에 의해 구한 근사 직선에 있어서의 전류가 제로일 때의 전압 절편인 무부하 전압을 산출하는 공정과,

특정 전류 조건 또는 전압 조건이 일정 시간 계속하여 만족된 경우에, 상기 2차 전지의 단자 전압으로부터 개방 전압을 산출하는 공정과,

소정 기간에 있어서의 상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량(ΔVb)을 산출하는 공정과,

상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량에 기초해, 상기 2차 전지에 대한 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출하는 공정을 포함하는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법은,

상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량(ΔVb)에 대해, 상기 2차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는 전압 변화량의 조정 정수(ΔVbc) 및 조정 계수(Kb)를 미리 설정하는 공정과,

상기 2차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는, 잔존 용량의 사 용 영역에서의 충방전 전기량에 대한 기전력의 변화량인 기전력 변화 정수(Keq)를 미리 설정하는 공정과,

상기 2차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는, 잔존 용량의 사용영역에서의 충방전 전기량에 대한 분극 전압의 변화량인 분극 전압 발생 정수(Kpol)를 미리 설정하는 공정을 더 포함하고,

상기 추정 충방전 전기량(ΔQe)은,

ΔQe=Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+Kpol)

로 표시되는 식을 사용해, 상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량(ΔVb)의 함수로서 산출되는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법은,

상기 2차 전지에 흐르는 전류로부터 상기 소정 기간에 있어서의 측정 충방전 전기량을 산출하는 공정과,

상기 측정 충방전 전기량에 기초해 상기 2차 전지의 분극 전압을 산출하는 공정과,

상기 측정 충방전 전기량에 기초해 상기 2차 전지의 기전력을 산출하는 공정과,

상기 소정 기간에 있어서의 상기 분극 전압의 변화량 및 상기 기전력의 변화량을 산출하는 공정을 더 포함하고,

상기 추정 충방전 전기량의 산출 공정에 있어서, 상기 분극 전압 변화량, 상기 기전력 변화량, 및 상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량에 기초해, 추정 충방전 전기량이 산출되는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법.
제3항에 있어서,

상기 추정 충방전 전기량의 산출 공정은, 상기 분극 전압 변화량, 상기 기전력 변화량, 및 상기 무부하 전압 또는 개방 전압의 변화량에 기초해, 상기 측정 충방전 전기량에 대한 보정 계수를 산출하는 공정을 포함하고, 상기 측정 충방전 전기량에 상기 보정 계수를 승산하여 상기 추정 충방전 전기량이 산출되는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법.
제4항에 있어서,

상기 분극 전압 변화량을 ΔVpol, 상기 기전력 변화량을 ΔVeq, 상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량을 ΔVb, 상기 보정 계수를 α로 한 경우, 상기 보정 계수 α는, α=ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)로 표시되는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법.
제3항에 있어서,

상기 분극 전압의 산출 공정에 있어서, 상기 소정 기간 전에 산출된 상기 추정 충방전 전기량에 기초해 산출된 분극 전압과, 상기 측정 충방전 전기량에 기초해, 상기 분극 전압이 산출되는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법.
제3항에 있어서,

상기 기전력의 산출 공정에 있어서, 상기 소정 기간 전에 산출된 상기 추정 충방전 전기량에 기초해 산출된 기전력과, 상기 측정 충방전 전기량에 기초해, 상기 기전력이 산출되는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법.
제3항에 있어서,

상기 분극 전압의 산출 공정에 있어서, 온도를 파라미터로 해서 미리 준비되어 있는 분극 전압-충방전 전기량 특성을 참조하여, 상기 분극 전압이 산출되는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법.
제3항에 있어서,

상기 기전력의 산출 공정에 있어서, 상기 소정 기간 전에 산출한 잔존 용량과 상기 측정 충방전 전기량의 가산치에 기초해, 온도를 파라미터로 해서 미리 준비되어 있는 기전력-잔존 용량 특성을 참조하여, 상기 기전력이 산출되는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법.
제1항에 기재된 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법을 사용해 추정 충방전 전기량을 산출하는 공정과,

상기 추정 충방전 전기량에 기초해, 상기 2차 전지의 분극 전압을 재계산하 는 공정을 포함하는 2차 전지의 분극 전압 추정 방법.
제1항에 기재된 2차 전지의 충방전 전기량 추정 방법을 사용해 추정 충방전 전기량을 산출하는 공정과,

상기 추정 충방전 전기량에 기초해, 상기 2차 전지의 잔존 용량을 산출하는 공정을 포함하는 2차 전지의 잔존 용량 추정 방법.
2차 전지에 흐르는 전류를 전류 데이터로서 측정하는 전류 측정부와,

상기 2차 전지의 단자 전압을 전압 데이터로서 측정하는 전압 측정부와,

상기 전류 측정부로부터의 전류 데이터와, 이 전류 데이터에 대응한 상기 전압 측정부로부터의 전압 데이터의 조 데이터를 복수개 취득하여, 특정 선별 조건이 만족된 경우에, 상기 복수개의 조 데이터에 대해, 통계 처리에 의해 구한 근사 직선에 있어서의 전류가 제로일 때의 전압 절편인 무부하 전압을 산출하는 무부하 전압 연산부와,

특정 전류 조건 또는 전압 조건이 일정 시간 계속하여 만족된 경우에, 상기 2차 전지의 단자 전압으로부터 개방 전압을 산출하는 개방 전압 연산부와,

소정 기간에 있어서의 상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량(ΔVb)을 산출하는 측정 전압 변화량 연산부와,

상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량에 기초해, 상기 2차 전지에 대한 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출하는 추정 충방전 전기량 연산부를 구비한 2 차 전지의 충방전 전기량 추정 장치.
제12항에 있어서, 상기 장치는,

상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량(ΔVb)에 대해, 상기 2차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는 전압 변화량의 조정 정수(ΔVbc) 및 조정 계수(Kb)를 미리 설정하는 전압 변화량 조정 정수·조정 계수 설정부와,

상기 2차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는, 잔존 용량의 사용영역에서의 충방전 전기량에 대한 기전력의 변화량인 기전력 변화 정수(Keq)를 미리 설정하는 기전력 변화 정수 설정부와,

상기 2차 전지의 물성 및 충방전 상태에 의존하여 결정되는, 잔존 용량의 사용 영역에서의 충방전 전기량의 변화량에 대한 분극 전압의 변화량인 분극 전압 발생 정수(Kpol)를 미리 설정하는 분극 전압 발생 정수 설정부를 더 구비하고,

상기 추정 충방전 전기량 연산부는,

ΔQe=Kb×(ΔVb+ΔVbc)/(Keq+Kpol)

로 표시되는 식을 사용해, 상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량(ΔVb)의 함수로서 상기 추정 충방전 전기량(ΔQe)을 산출하는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치.
제12항에 있어서, 상기 장치는,

상기 2차 전지에 흐르는 전류로부터 상기 소정 기간에 있어서의 측정 충방전 전기량을 산출하는 측정 충방전 전기량 연산부와,

상기 측정 충방전 전기량에 기초해 상기 2차 전지의 분극 전압을 산출하는 분극 전압 연산부와,

상기 측정 충방전 전기량에 기초해 상기 2차 전지의 기전력을 산출하는 기전력 연산부와,

상기 소정 기간에 있어서의 상기 분극 전압의 변화량을 산출하는 분극 전압 변화량 연산부와,

상기 소정 기간에 있어서의 상기 기전력의 변화량을 산출하는 기전력 변화량연산부를 더 구비하고,

상기 추정 충방전 전기량 연산부는, 상기 분극 전압 변화량, 상기 기전력 변화량, 및 상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량에 기초해, 상기 추정 충방전 전기량을 산출하는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치.
제14항에 있어서,

상기 추정 충방전 전기량 연산부는, 상기 분극 전압 변화량, 상기 기전력 변화량, 및 상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량에 기초해, 상기 측정 충방전 전기량에 대한 보정 계수를 산출하는 보정 계수 연산부를 구비하고, 상기 측정 충방전 전기량에 상기 보정 계수를 승산하여 상기 추정 충방전 전기량을 산출하는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치.
제15항에 있어서, 상기 분극 전압 변화량을 ΔVpol, 상기 기전력 변화량을 ΔVeq, 상기 무부하 전압 또는 상기 개방 전압의 변화량을 ΔVb, 상기 보정 계수를 α로 한 경우, 상기 보정 계수 α는, α=ΔVb/(ΔVpol+ΔVeq)로 표시되는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치.
제14항에 있어서, 상기 분극 전압 연산부는, 상기 소정 기간 전에 산출된 상기 추정 충방전 전기량에 기초해 산출된 분극 전압과, 상기 측정 충방전 전기량에 기초해, 상기 분극 전압을 산출하는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치.
제14항에 있어서, 상기 기전력 연산부는, 상기 소정 기간 전에 산출된 상기 추정 충방전 전기량에 기초해 산출된 기전력과, 상기 측정 충방전 전기량에 기초해, 상기 기전력을 산출하는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치.
제14항에 있어서, 상기 장치는, 상기 2차 전지의 온도를 온도 데이터로서 측정하는 온도 측정부를 더 구비하고, 상기 분극 전압 연산부는, 상기 온도 측정부로부터의 온도 데이터를 파라미터로 해서 미리 준비되어 있는 분극 전압-충방전 전기량 특성을 참조하여, 상기 분극 전압을 산출하는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치.
제14항에 있어서, 상기 장치는, 상기 2차 전지의 온도를 온도 데이터로서 측 정하는 온도 측정부를 더 구비하고, 상기 기전력 연산부는, 상기 소정 기간 전에 산출한 잔존 용량과 상기 측정 충방전 전기량의 가산치에 기초해, 상기 온도 측정부로부터의 온도 데이터를 파라미터로 해서 미리 준비되어 있는 기전력-잔존 용량 특성을 참조하여, 상기 기전력을 산출하는 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치.
제12항에 기재된 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치에 의해 산출된 추정 충방전 전기량에 기초해, 상기 2차 전지의 분극 전압을 재계산하는 분극 전압 재계산부를 구비한 2차 전지의 분극 전압 추정 장치.
제12항에 기재된 2차 전지의 충방전 전기량 추정 장치에 의해 추정된 충방전 전기량에 기초해, 상기 2차 전지의 잔존 용량을 산출하는 잔존 용량 연산부를 구비한 2차 전지의 잔존 용량 추정 장치.