KR101089000B1 - 전지 시스템, 차량 및 전지 장착 기기 - Google Patents

전지 시스템, 차량 및 전지 장착 기기 Download PDF

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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 전지 시스템(SV1)은 리튬 이온 2차 전지(101)과, 충방전 제어 수단(S2, S6-8)과, 내부 저항 검지 수단(M1)을 구비한다. 충방전 제어 수단은 리튬 이온 2차 전지의 내부 저항을 증가시키는 증대 모드 제어 수단(S2) 및 내부 저항을 감소시키는 감소 모드 제어 수단(S8)을 구비하는 모드 제어 수단과, 내부 저항 검지 수단에 의해 내부 저항의 레벨이 추정될 때 감소 모드 제어 수단(S8) 또는 증대 모드 제어 수단(S2)을 선택하는 모드 선택 수단(S6, S7)을 포함한다.
전지 시스템, 발전 요소, 리튬 이온 2차 전지, 충방전 제어 수단, 모드 제어 수단, 모드 선택 수단, 내부 저항

Description

전지 시스템, 차량 및 전지 장착 기기{BATTERY SYSTEM, VEHICLE, AND BATTERY MOUNTED DEVICE}
본 발명은 전지 시스템과, 전지 시스템이 장착된 차량과, 전지 장착 기기에 관한 것이다.
최근, 리튬 이온 2차 전지가 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차 등의 차량, 또는 노트북 컴퓨터 또는 비디오 캠코더 등의 휴대용 전자 기기의 구동용 전원으로써 사용되고 있다.
예를 들어, 특허 문헌 1에는 LiPF6을 비수 전해액으로써 사용하고, 0.4 내지0.8 mol/L의 리튬염의 농도를 갖는 리튬 이온 2차 전지가 개시된다. 이러한 리튬 이온 2차 전지의 반복적인 충방전은 전지의 내부 저항을 점차적으로 증가시키는 점을 포함하는 열화 현상을 야기시킨다.
특허 문헌 1 : JP2000-21441A
그러나, 본 발명자들은 증가한 내부 저항치를 갖는 리튬 이온 2차 전지의 충방전 조건이 예를 들어, 충전 시의 전류보다 작은 전류에서 방전이 수행되도록 충방전을 반복함으로써 적절하게 조정되어 전지의 내부 저항을 서서히 저하시킬 수 있는 것을 발견했다. 이와 반대로, 방전 전류보다 작은 충전 전류는 내부 저항을 서서히 증가시킨다는 점을 발견하였다. 이러한 현상은 높은 비(큰 충방전 전류)에서 전지의 충방전을 행하는 중에 발생하기 쉽다.
전지의 내부 저항이 충방전의 반복에 의해 증가될 때, 발전 요소의 정극판과 부극판 사이에 보유된 보유 전해액 중의 리튬 이온의 농도가 저하된다. 즉, 내부 저항의 증가가 농도를 저하시킨다는 부상관(negative correlation)이 내부 저항과 농도 사이에 존재한다는 점이 발견되었다. 이와 반대로, 전해액 중 보유된 전해액과 유통가능하고 전지 케이스의 발전 요소의 외측에 저류되는 저류 전해액에 대해서는 리튬 이온 농도와 전지의 내부 저항 사이에 내부 저항의 증가가 농도를 증가시킨다는 정상관(positive correlation)이 있다는 점도 발견되었다.
본 발명은 상기 사정의 관점에서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 전지의 내부 저항의 증가를 억제하고 그에 더하여 전지의 내부 저하을 저하시킴으로써 전지의 열화를 회복시켜 내부 저항을 적절한 범위에서 억제할 수 있도록 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하는 전지 시스템과, 이러한 전지 시스템을 장착한 차량 및 전지 장착 기기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 발전 요소 및 발전 요소에 함침되고 리튬 이온을 함유하는 전해액을 각각 갖는 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지와, 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 수단과, 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지에서의 내부 저항의 레벨에 대한 검지 및 추정 중 하나 이상을 수행하는 내부 저항 검지 수단을 포함하는 전지 시스템을 제공하며, 충방전 제어 수단은, 증대 모드 제어 수단 및 감소 모드 제어 수단을 구비하고 미리 정해진 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 복수의 모드 제어 수단과, 모드 선택 수단을 포함하며, 증대 모드 제어 수단은 증대 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 것으로, 충방전 제어를 계속해서 행함으로써 각각의 리튬 이온 2차 전지의 내부 저항을 점차적으로 증가시키도록 구성되고, 감소 모드 제어 수단은 증대 충방전 조건과는 상이한 감소 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 것으로, 충방전 제어를 계속해서 행함으로써 각각의 리튬 이온 2차 전지의 내부 저항을 점차적으로 감소시키도록 구성되고, 모드 선택 수단은 사용되는 하나의 모드 제어 수단을 복수의 모드 제어 수단으로부터 선택하고, 모드 선택 수단은, 내부 저항 검지 수단에서 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 높은 것을 검지 또는 추정했을 때에는 감소 모드 제어 수단을 선택하고, 내부 저항 검지 수단에서 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 낮은 것을 검지 또는 추정했을 때에는 증대 모드 제어 수단을 선택하도록 구성된다.
본 발명의 전지 시스템은 내부 저항 검지 수단, 증대 모드 제어 수단, 감소 모드 제어 수단 및 모드 선택 수단을 포함한다. 따라서, 예로써, 각각의 리튬 이온 2차 전지(이하, 간단하게 "전지"로 칭함)의 충방전이 증대 모드 제어 수단에 의해 제어되어 각각의 전지의 내부 저항이 점차적으로 증가하여 임계값과 비교하여 상대적으로 높아졌을 때, 충방전 제어는 증대 모드 제어 수단으로부터 감소 모드 제어 수단으로 절환된다. 결국, 각각의 전지의 내부 저항은 전지의 열화를 회복시킬 수 있도록 감소될 수 있다. 역으로, 충방전이 감소 모드 제어 수단에 의해 제어되어 각각의 전지의 내부 저항이 점차적으로 감소하여 임계값과 비교하여 상대적으로 낮아졌을 때, 충방전은 증대 모드 제어 수단으로 절환되어, 내부 저항이 과하게 감소되는 것을 방지할 수 있거나 또는 내부 저항을 감소시키는 감소 모드 제어 수단에 의한 계속적인 제어로 인해 내부 저항이 오히려 증가하는 것을 방지할 수 있다.
내부 저항 검지 수단을 사용하여 내부 저항의 레벨을 검지 또는 추정하기 위한 방법으로는 예로써, 검지 혹은 추정된 내부 저항의 값(또는 이하 설명하는 물래량의 값)을 임계값과 비교해서 판정하는 방법을 들 수 있다. 임계값으로서는 미리 정한 값을 사용할 수 있다. 또한, 각각의 전지의 사용 개시 후 측정 또는 연산된 적절한 값도 임계값으로서 사용될 수 있다.
한편, 내부 저항의 값을 검지 혹은 추정하는 방법으로는 예를 들어, 검지되는 전지의 DC 저항 또는 임피던스를 측정하여 내부 저항을 검지하는 방법을 들 수 있다. 다른 방법으로는 내부 저항과 상관 관계를 갖는 물리량의 측정, 예를 들어, 검지되는 전지 내의 전해액(보유 전해액 또는 저류 전해액)의 리튬 이온 농도의 측정에 의해 내부 저항 값을 추정하는 방법과, 전지 사용 상황(충방전 횟수, 충전 전류 또는 방전 전류의 크기, 환경 온도 등)로부터 연산에 의해 내부 저항을 추정하는 방법을 포함할 수 있다.
각각의 전지의 내부 저항은 반복된 충방전으로 인해 서서히 변화된다. 예로써, 동일한 전기량을 방전시키기 위해서는, 방전 전류가 임계값과 비교하여 상대적으로 크도록 연속하여 제어되는 경우와, 방전 전류가 임계값과 비교하여 상대적으로 작도록 연속하여 제어되는 경우를 생각할 수 있다. 후자의 경우, 각각의 전지의 내부 저항에서의 증대가 억제될 수 있거나 또는 전자에 비해 오히려 감소될 수 있다.
이와 반대로, 동일한 전기량을 충전하기 위해서는, 충전 전류가 임계값과 비교하여 상대적으로 커지도록 연속하여 제어되는 경우와, 충전 전류가 임계값과 비교하여 상대적으로 작아지도록 연속하여 제어하는 경우를 생각할 수 있다. 전자의 경우, 각가의 전지의 내부 저항의 증가가 억제될 수 있거나 또는 후자의 경우에 비해 오히려 감소될 수 있다.
예로써, 하이브리드 전기 차량을 고려하여 알 수 있는 바와 같이, 각각의 전지의 실제 사용에서 전지는 일정한 충방전 패턴에 따라 구동하는 경우는 적고 다양한 충방전 패턴의 조합에 다라 구동된다. 그러나, 어느 정도의 장기간(예로써, 3개월 이상)동안 내부 저항을 관찰했을 때, 충방전 설정 조건에 따라 내부 저항을 점차적으로 증가시키기 위한 조건 및 내부 저항을 점차적으로 감소시키기 위한 조건이 존재한다.
즉, 감소 충방전 조건은 이러한 조건에 상응하는 감소 모드 제어 수단에 의해 각각의 전지의 충방전을 반복함으로써 각각의 전지의 내부 저항이 점차적으로 감소하는 충방전 조건이다. 따라서, 각각의 전지의 내부 저항을 점차적으로 감소시키기 위한 충방전 조건은 예로써, 방전 중에 방전 전류를 임계값과 비교하여 상대적으로 작게하는 방전 조건 또는 충전 중에 충전 전류를 임계값과 비교하여 상대적으로 크게하는 충전 조건을 포함한다.
증대 충방전 조건은 이러한 조건에 상응하는 증대 모드 제어 수단에 의해 각각의 전지의 충방전을 반복함으로써 각각의 전지의 내부 저항이 점차적으로 증가하는 충방전 조건이다. 따라서, 각각의 전지의 내부 저항을 점차적으로 증가시키기 위한 충방전 조건은 예로써, 방전 중에 방전 전류를 임계값과 비교하여 상대적으로 크게하는 방전 조건 또는 충전 중에 충전 전류를 임계값과 비교하여 상대적으로 작게하는 충전 조건을 포함한다.
또한, 다른 태양에 따르면, 본 발명은 발전 요소 및 발전 요소에 함침되고 리튬 이온을 함유하는 전해액을 각각 갖는 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지와, 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 수단과, 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지에서의 내부 저항의 레벨에 대한 검지 및 추정 중 하나 이상을 수행하는 내부 저항 검지 수단을 포함하는 전지 시스템을 제공하며, 충방전 제어 수단은, 제1 모드 제어 수단 및 제2 모드 제어 수단을 구비하고 미리 정해진 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 복수의 모드 제어 수단과, 모드 선택 수단을 포함하며, 제1 모드 제어 수단은 제1 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고, 제2 모드 제어 수단은 제1 충방전 조건과는 상이한 제2 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고, 모드 선택 수단은 사용되는 하나의 모드 제어 수단을 복수의 모드 제어 수단으로부터 선택하고, 제1 모드 제어 수단에 의한 각각의 리튬 이온 2차 전지의 방전의 경우와 제2 모드 제어 수단에 의한 각각의 리튬 이온 2차 전지의 방전의 경우를 비교했을 때, 제2 모드 제어 수단에 의한 방전 전류는 미리 정해진 방전 조건에서는 제1 모드 제어 수단에 의한 방전 전류보다 작게되고, 다른 방전 조건에서는 동일하거나 작게되고, 모드 선택 수단은, 내부 저항 검지 수단에서 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 높은 것으로 검지 또는 추정했을 때에는 제2 모드 제어 수단을 선택하고, 내부 저항 검지 수단에서 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 낮은 것으로 검지 또는 추정했을 때에는 제1 모드 제어 수단을 선택하도록 구성된다.
본 발명의 전지 시스템은 리튬 이온 2차 전지, 충방전 제어 수단 및 내부 저항 검지 수단을 구비한다. 충방전 제어 수단은 제1 모드 제어 수단 및 제2 모드 제어 수단을 구비하는 복수의 모드 제어 수단과, 모드 선택 수단을 포함한다. 본 발명의 전지 시스템에서, 검지되는 전지의 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 높은 것으로 검지 또는 추정될 때, 제2 충방전 조건을 따르는 제2 모드 제어 수단에 의한 충방전이 선택된다. 각각의 전지가 제2 모드 제어 수단에 의해 충전 또는 방전될 때, 제2 충방전 조건 중 미리 정해진 방전 조건에서 유동하는 방전 전류는 제1 충방전 조건을 따르는 제1 모드 제어 수단에 의한 경우에 비해 임계값과 비교하여 상대적으로 작게 된다. 다른 방전 조건에서도, 방전 전류는 동일하거나 또는 작게 된다. 따라서, 제2 모드 제어 수단을 사용해서 각각의 전지의 반복적인 충방전은 내부 저항을 감소시켜, 각각의 전지의 열화를 회복시킬 수 있다.
역으로, 전지의 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 낮은 것으로 검지 또는 추정되면, 제1 모드 제어 수단이 선택된다. 충방전이 제1 모드 제어 수단에 의해 실행될 때, 미리 정해진 방전 조건에서의 방전 전류는 제2 모드 제어 수단의 경우에 비해 상대적으로 크게 된다. 다른 방전 조건에서도 방전 전류는 동일하거나 작게된다. 따라서, 제1 모드 제어 수단을 선택해서 반복해서 충방전을 행함으로써, 내부 저항이 지나치게 저하되거나 또는 내부 저항을 저하시키는 제2 모드 제어 수단에 의한 연속적인 제어로 인해 내부 저항이 오히려 증대해하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 각각의 전지의 내부 저항을 적절한 범위로 항상 억제하도록 적절한 수단이 제1 모드 제어 수단 및 제2 모드 제어 수단으로부터 선택되어 사용될 수 있다.
제1 모드 제어 수단 및 제2 모드 제어 수단은 동일한 충전 조건을 갖는 것이 바람직하다.
제1 충방전 조건은 이러한 조건을 따르는 제1 모드 제어 수단에 의해 각각의 전지의 반복적인 충방전에 의해 각각의 전지의 내부 저항이 점차적으로 증대되는 충방전 조건인 것이 바람직하다.
또한, 제2 충방전 조건은 이러한 조건을 따르는 제2 모드 제어 수단에 의해 각각의 전지의 반복적인 충방전에 의해 각각의 전지의 내부 저항이 점차적으로 감소되는 충방전 조건이 바람직하다.
상술한 전지 시스템에서, 미리 정해진 방전 조건은 제1 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 방전 전류를 유동시키는 방전 조건이 바람직하다.
본 발명의 전지 시스템에서, 각각의 전지가 미리 정해진 방전 조건, 즉, 제1 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 방전 전류가 유동하는 방전 조건에서 제2 모드 제어 수단에 의해 방전될 때, 최대 방전 전류보다 작은 방전 전류가 시스템을 통해 유동하는 것이 허용된다. 즉, 본 발명의 전지 시스템에서, 제1 모드 제어 수단에 의한 방전 중에 최대 방전 전류가 시스템을 통해 유동하는 것을 허용하는 방전 조건에서도, 제2 모드 제어 수단은 최대 전류보다 작은 방전 전류가 시스템을 통해 유동하는 것을 허용한다. 따라서, 각각의 전지의 충방전 제어가 제2 모드 제어 수단에 의해 실행될 때, 방전 전류의 크기가 억제된다. 제2 모드 제어 수단을 사용하는 반복적인 충방전은 각각의 전지의 내부 저항의 증대를 억제하고, 내부 저항을 서서히 감소시킬 수 있어, 각각의 전지의 열화를 회복시킬 수 있다. 역으로, 제1 모드 제어 수단을 사용하는 반복적인 충방전은 각각의 전지의 내부 저항을 증대시킬 수 있다. 즉, 이러한 배치는 내부 저항의 변화가 서로 역의 경향이 되는 2 개의 모드 제어 수단을 용이하게 실현할 수 있는다.
전술한 전지 시스템에서, 상기 미리 정해진 방전 조건 및 다른 방전 조건 중 임의의 하나에서, 제2 모드 제어 수단에 의한 방전 전류는 제1 모드 제어 수단에 의한 방전 전류보다 작게되는 것이 바람직하다.
본 발명의 전지 시스템에서, 제2 모드 제어 수단에 의한 방전 전류는 방전 조건들 중 어느 하나에서 제1 모드 제어 수단에 의한 것보다 작아진다. 제2 모드 제어 수단을 사용하는 반복적인 충방전은 각각의 전지의 내부 저항의 증대를 확실하게 억제하고, 내부 저항을 서서히 감소시킬 수 있어, 전지의 열화를 회복시킬 수 있다. 역으로, 제1 모드 제어 수단을 사용하는 반복적인 충방전은 각각의 전지의 내부 저항을 서서히 증대시킬 수 있다. 즉, 이러한 배치는 내부 저항의 변화가 서로 역의 경향이 되는 2 개의 모드 제어 수단을 용이하게 실현할 수 있는다.
또 다른 태양에 따라, 본 발명은 발전 요소 및 발전 요소에 함침되고 리튬 이온을 함유하는 전해액을 각각 갖는 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지와, 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 수단과, 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지에서의 내부 저항의 레벨에 대한 검지 및 추정 중 하나 이상을 수행하는 내부 저항 검지 수단을 포함하는 전지 시스템을 제공하며, 충방전 제어 수단은, 제3 모드 제어 수단 및 제4 모드 제어 수단을 구비하고 미리 정해진 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 복수의 모드 제어 수단과, 모드 선택 수단을 포함하며, 제3 모드 제어 수단은 제3 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고, 제4 모드 제어 수단은 제3 충방전 조건과는 상이한 제4 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고, 모드 선택 수단은 사용되는 하나의 모드 제어 수단을 복수의 모드 제어 수단으로부터 선택하고, 제3 모드 제어 수단에 의한 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충전의 경우와 제4 모드 제어 수단에 의한 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충전의 경우를 비교했을 때, 제3 모드 제어 수단에 의한 충전 전류는 미리 정해진 충전 조건에서는 제4 모드 제어 수단에 의한 충전 전류보다 작아지고, 다른 충전 조건에서는 동일하거나 작아지고, 모드 선택 수단은, 내부 저항 검지 수단에서 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 높은 것으로 검지 또는 추정했을 때에는 제4 모드 제어 수단을 선택하고, 내부 저항 검지 수단에서 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 낮은 것으로 검지 또는 추정했을 때에는 제3 모드 제어 수단을 선택하도록 구성된다.
본 발명의 전지 시스템은 리튬 이온 2차 전지, 충방전 제어 수단 및 내부 저항 검지 수단을 구비한다. 충방전 제어 수단은 제3 모드 제어 수단 및 제4 모드 제어 수단을 구비하는 복수의 모드 제어 수단과, 모드 선택 수단을 포함한다. 본 발명의 전지 시스템에서, 전지의 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 높은 것으로 검지 또는 추정될 때, 제4 충방전 조건을 따르는 제4 모드 제어 수단에 의한 충방전이 선택된다. 제4 모드 제어 수단에 의한 충방전에서, 미리 정해진 충전 조건에서 유동하는 충전 전류는 제3 충방전 조건을 따르는 제3 모드 제어 수단에서의 경우에 비해 상대적으로 크게 된다. 다른 충전 조건에서도 충전 전류는 동일하거나 또는 크게 된다. 따라서, 제4 모드 제어 수단을 사용하는 각각의 전지의 반복적 충방전은 내부 저항을 감소시켜, 전지의 열화를 회복시킬 수 있다.
역으로, 검지되는 전지의 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 낮은 것으로 검지 또는 추정될 때, 제3 모드 제어 수단이 선택된다. 충방전이 제3 모드 제어 수단에 의해 실행될 때, 미리 정해진 충전 조건에서의 충전 전류는 제4 모드 제어 수단에 의한 경우에 비해 상대적으로 작게 된다. 다른 충전 조건에서도, 충전 전류는 동일하거나 작게된다. 따라서, 제3 모드 제어 수단을 선택함으로써 충방전이 반복해서 수행되어, 내부 저항이 지나치게 저하되거나 또는 내부 저항을 저하시키는 제4 모드 제어 수단에 의해 연속하여 제어하는 것에 의해 내부 저항이 오히려 증대해버리는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 각각의 전지의 내부 저항을 항상 적절한 범위에 억제할 수 있도록 적절한 수단이 제3 모드 제어 수단 및 제4 모드 제어 수단으로부터 선택되어 사용될 수 있다.
제3 모드 제어 수단 및 제4 모드 제어 수단이 동일한 방전 조건은 갖는 것이 바람직하다.
제3 충방전 조건은 이러한 조건을 따르는 제3 모드 제어 수단에 의한 각각의 전지의 반복적인 충방전에 의해 각각의 전지의 내부 저항이 점차적으로 증대되는 충방전 조건이 바람직하다.
또한, 제4 충방전 조건은 이러한 조건을 따르는 제4 모드 제어 수단에 의한 각각의 전지의 반복적인 충방전에 의해 각각의 전지의 내부 저항이 점차적으로 감소되는 충방전 조건이 바람직하다.
상술한 전지 시스템에서, 상기 미리 정해진 충전 조건은 제4 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 충전 전류가 유동되는 충전 조건인 것이 바람직하다.
본 발명의 전지 시스템에서, 미리 정해진 충전 조건, 즉, 제4 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 충전 전류가 유동되는 충전 조건에서 각각의 전지가 제3 모드 제어 수단에 의해 충전될 때, 최대 충전 전류보다 작은 충전 전류가 시스템을 통해 유동하는 것이 허용된다. 즉, 본 발명의 전지 시스템에서, 제4 모드 제어 수단에 의한 충전 중에 최대 충전 전류가 시스템을 통해 유동하는 것을 허용하는 충전 조건에서도, 제3 모드 제어 수단은 최대 전류보다 작은 충전 전류가 시스템을 통해 유동하는 것을 허용한다. 따라서, 각각의 전지의 충방전 제어가 제3 모드 제어 수단에 의해 실행될 때, 충전 전류의 크기는 억제된다. 이러한 제3 모드 제어 수단을 사용하는 반복적인 충방전은 각각의 전지의 내부 저항의 감소를 억제하고, 내부 저항을 서서히 증대시킬 수 있다. 역으로, 제4 모드 제어 수단을 사용하는 반복적인 충방전은 각각의 전지의 내부 저항의 증대를 억제하고, 내부 저항을 서서히 감소시킬 수 있어 각각의 전지의 열화를 회복시킬 수 있다. 즉, 내부 저항의 변화가 서로 역의 경향이 되는 2 개의 모드 제어 수단을 용이하게 실현할 수 있는다.
이와 달리, 전술한 전지 시스템에서, 제3 모드 제어 수단에 의한 충전 전류는 미리 정해진 충전 조건 및 다른 충전 조건 중 어느 하나에서 제4 모드 제어 수단에 의한 충전 전류보다 작게되는 것이 바람직하다.
본 발명의 전지 시스템에서, 제3 모드 제어 수단에 의한 충전 전류는 충전 조건 중 어느 하나에서 제4 모드 제어 수단에 의한 것보다 작아진다. 제3 모드 제어 수단을 사용한 반복적인 충방전은 각각의 전지의 내부 저항을 서서히 증대시킬 수 있다. 역으로, 제4 모드 제어 수단을 사용한 반복적인 충방전은 각각의 전지의 내부 저헝에서의 증대를 확실하게 억제하고, 내부 저항을 서서히 감소시킬 수 있어, 전지의 열화를 회복시킬 수 있다. 즉, 이러한 배치는 내부 저항의 변화가 서로 역의 경향이 되는 2 개의 모드 제어 수단을 용이하게 실현할 수 있는다.
상기 전지 시스템 중 하나에서, 내부 저항 검지 수단은 내부 저항과 상관 관계를 갖는 저항 상관 물리량에 기초하여 내부 저항의 레벨을 추정하기 위한 저항 상관 물리량 검지 수단인 것이 바람직하다.
리튬 이온 전지의 내부 저항을 직접 계측하기 위해서, 측정 기기는 별도로 준비되어야 하여 계측이 어려워지고 복잡해진다. 반대로, 내부 저항과 상관 관계를 갖는 적절한 물리량(저항 상관 물리량)에 기초하여 내부 저항을 추정함으로써 비교적 용이하게 내부 저항을 계측할 수 있다.
상술한 전지 시스템에서, 발전 요소는 정극판 및 부극판을 포함하고, 전해액은 정극판과 부극판 사이에 보유되는 보유 전해액을 포함하고, 저항 상관 물리량 검지 수단은 내부 저항과 상관 관계를 갖는 보유 전해액의 리튬 이온 농도의 레벨에 대한 검지 및 추정 중 하나 이상을 실행함으로써 내부 저항의 레벨을 추정하는 보유 전해액 농도 검지 수단인 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 각각의 전지의 반복적인 충방전으로 인해 내부 저항이 증가된 리튬 이온 2차 전지에서, 발전 요소의 정극판과 부극판 사이에 보유되는 보유 전해액의 리튬 이온 농도는 초기 단계에 비해 점차적으로 저하된다. 따라서, 보유 전해액의 리튬 이온 농도는 각각의 전지의 내부 저항과는 부의 상관 관계를 갖는다.
본 발명의 전지 시스템은 보유 전해액의 리튬 이온 농도를 저항 상관 물리량으로서 이용하는 저항 상관 물리량 검지 수단인 보유 전해액 농도 검지 수단을 포함한다. 따라서, 보유 전해액의 리튬 이온 농도를 검지 또는 추정하여 검지되는 전지의 내부 저항의 레벨을 적절하게 추정할 수 있다.
보유 전해액 농도 검지 수단은 예를 들어, 검지되는 전지의 발전 요소로부터 보유 전해액을 추출함으로써 리튬 이온 농도를 직접 측정할 수 있는 분석기이다. 다른 농도 검지 수단으로는 서로 이격되고 보유 전해액에 접촉하는 2 개의 전극을 제공하고, 이들 전극 사이의 저항을 계측하여, 리튬 이온 농도를 계측하는 것도 들 수 있다. 이와 달리, 보유 전해액과, 보유 전해액과는 별도로 유지되고 기준 리튬 이온 농도를 갖는 기준 전해액을 사용하여 농담 전지가 구성되어 기전력을 계측할 수 있다. 또한, 보유 전해액의 리튬 이온 농도는 전지 사용 상황(충방전 횟수, 충전 전류 또는 방전 전류의 크기, 환경 온도 등)에 기초하여 연산에 의해 추정된다. 또한, 후술하는 저류 전해액 농도 검지 수단의 사용도 저류 전해액의 리튬 이온 농도를 검지 혹은 추정할 수 있어 보유 전해액의 리튬 이온 농도를 추정할 수 있다.
상술한 전지 시스템에서, 발전 요소는 정극판 및 부극판을 포함하고, 각각의 리튬 이온 2차 전지는 발전 요소를 보유하는 전지 케이스를 갖고, 전해액은 정극판과 부극판 사이에 보유되는 보유 전해액과, 보유 전해액과 서로 유통 가능하도록 발전 요소와 전지 케이스 사이에 저류되는 저류 전해액을 포함하고, 저항 상관 물리량 검지 수단은 내부 저항과 상관 관계를 갖는 저류 전해액의 리튬 이온 농도의 레벨에 대한 검지 및 추정 중 하나 이상을 실행함으로써 내부 저항의 레벨을 추정하는 저류 전해액 농도 검지 수단이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 전지 케이스내에 보유 전해액 이외에 저류 전해액을 포함하는 리튬 이온 2차 전지에서, 저류 전해액의 리튬 이온 농도는 전지의 반복적인 충방전에 의한 전지의 내부 저항의 증가에 따라 증가한다. 이러한 점은 전술한 바와 같이 보유 전해액의 리튬 이온 농도가 각각의 전지의 내부 저항의 증가에 따라 감소되는 것에 부합한다. 즉, 저류 전해액의 리튬 이온 농도는 보유 전해액의 리튬 이온 농도와는 부의 상관 관계를 갖고, 내부 저항과는 정의 상관 관계를 갖는다.
본 발명의 전지 시스템은 저류 전해액의 리튬 이온 농도를 저항 상관 물리량으로서 이용하는 저항 상관 물리량 검지 수단인 저류 전해액 농도 검지 수단을 포함한다. 따라서, 저류 전해액의 리튬 이온 농도는 검지 또는 추정되어 검지되는 전지의 내부 저항의 레벨을 추정할 수 있다.
저류 전해액 농도 검지 수단은 예를 들어, 검지되는 전지로부터 저류 전해액을 추출함으로써 리튬 이온 농도를 직접 측정할 수 있는 분석기이다. 다른 농도 검지 수단으로는 서로 이격되고 저류 전해액에 접촉하는 2 개의 전극을 제공하고, 이들 전극 사이에 저항을 측정하여 리튬 이온 농도를 측정하는 것도 들 수 있다. 이와 달리, 농담 전지가 저류 전해액과, 저류 전해액과는 별도로 보유되고 기준 리튬 이온 농도를 갖는 기준 전해액을 사용하여 구성되어 기전력을 계측할 수 있다. 또한, 저류 전해액의 리튬 이온 농도는 전지 사용 상황(충방전 횟수, 충전 전류 또는 방전 전류의 크기, 환경 온도 등)에 기초하여 연산에 의해서도 추정된다.
또한, 다른 태양에 따라, 본 발명은 정극판 및 부극판을 갖는 발전 요소와, 발전 요소에 함침되고 리튬 이온을 함유하는 전해액과, 발전 요소 및 전해액을 보유하는 전지 케이스를 각각 구비하는 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지와, 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 수단과, 저류 전해액 농도 검지 수단을 포함하는 전지 시스템을 제공하며, 전해액은 정극판과 부극판 사이에 보유된 보유 전해액과, 보유 전해액과 상호 유통가능하도록 발전 요소와 전지 케이스 사이에 저류되는 저류 전해액을 포함하고, 저류 전해액 농도 검지 수단은 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지의 전해액 중 저류 전해액의 리튬 이온 농도의 레벨에 대한 검지 및 추정 중 하나 이상을 행하고, 충방전 제어 수단은, 제5 모드 제어 수단, 제6 모드 제어 수단 및 제7 모드 제어 수단을 구비하고 미리 정해진 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 복수의 모드 제어 수단과, 모드 선택 수단을 포함하며, 제5 모드 제어 수단은 제5 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고, 제6 모드 제어 수단은 제5 충방전 조건과는 상이한 제6 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고, 제7 모드 제어 수단은 제5 및 제6 충방전 조건과는 상이한 제7 충방전 조건에 따라 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고, 모드 선택 수단은 사용되는 하나의 모드 제어 수단을 복수의 모드 제어 수단으로부터 선택하고, 제5 모드 제어 수단에 의한 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전의 경우와, 제6 모드 제어 수단에 의한 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전의 경우와, 제7 모드 제어 수단에 의한 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전의 경우를 비교했을 때, 제6 모드 제어 수단에 의한 방전 전류는 미리 정해진 방전 조건에서 제5 모드 제어 수단에 의한 방전 전류보다 작게되고, 다른 방전 조건에서는 동일하거나 작게되고, 제7 모드 제어 수단에 의한 충전 전류는 미리 정해진 충전 조건에서 제5 모드 제어 수단에 의한 충전 전류보다 작게되고, 다른 충전 조건에서는 동일하거나 작게되고, 모드 선택 수단은, 저류 전해액 농도 검지 수단에서 저류 전해액의 리튬 이온 농도가 제6 모드용 농도 임계값보다 높은 것으로 검지 또는 추정될 때에는 제6 모드 제어 수단을 선택하고, 저류 전해액 농도 검지 수단에서 저류 전해액의 리튬 이온 농도가 제6 모드용 농도 임계값보다 낮은 제7 모드용 농도 임계값보다 낮은 것으로 검지 또는 추정될 때에는 제7 모드 제어 수단을 선택하도록 구성된다.
본 발명의 전지 시스템은 리튬 이온 2차 전지, 충방전 제어 수단 및 저류 전해액 농도 검지 수단을 포함한다. 충방전 제어 수단은 제5 모드 제어 수단, 제6 모드 제어 수단 및 제7 모드 제어 수단을 구비하는 복수의 모드 제어 수단과, 모드 선택 수단을 포함한다.
본 발명의 전지 시스템은 제6 모드 제어 수단에 의한 충방전 중 미리 정해진 방전 조건에서 유동하는 방전 전류가 제5 모드 제어 수단에 의한 것에 비해 작게한다. 다른 방전 조건에서도 방전 전류는 동일하거나 작아진다. 반대로, 제7 모드 제어 수단에 의한 충방전 중 미리 정해진 충전 조건에서 유동하는 충전 전류는 제5 모드 제어 수단에 의한 충방전에 비해 작게 된다. 다른 충전 조건에서도, 충전 전류는 동일하거나 작게 된다.
각각의 전지의 충방전에 의해 저류 전해액의 리튬 이온 농도가 서서히 높아져 제6 모드용 농도 임계값보다 높아지는 것이 검지 또는 추정될 때, 충방전은 제6 모드 제어 수단에 의한 충방전 제어로 절환되어 수행된다. 따라서, 각각의 전지의 내부 저항은 전지의 열화를 회복시키도록 감소될 수 있다.
반대로, 저류 전해액의 리튬 이온 농도가 서서히 낮아져 제7 모드용 농도 임계값보다 낮아진 것으로 검지 또는 추정될 때, 충방전은 제7 모드 제어 수단에 의한 충방전 제어로 절환되어 수행된다. 이것은 각각의 전지의 내부 저항이 지나치게 저하되거나 또는 내부 저항을 저하시키는 제6 모드 제어 수단에 의한 연속적인 제어로 인해 내부 저항이 오히려 증대해지는 것을 방지할 수 있다.
이러한 방식으로, 각각의 전지의 내부 저항은 적절한 범위 내에서 항상 억제할 수 있다.
제5 모드 제어 수단 및 제7 모드 제어 수단은 동일한 방전 조건은 갖는 것이 바람직하다. 또한, 제5 모드 제어 수단 및 제6 모드 제어 수단은 동일한 충전 조건을 갖는 것이 바람직하다.
제6 충방전 조건은 이러한 조건을 따르는 제6 모드 제어 수단에 의한 각각의 전지의 반복적인 충방전에 의해 저류 전해액의 리튬 이온 농도가 점차 저하되는 충방전 조건인 것이 바람직하다.
제7 충방전 조건은 이러한 조건을 따르는 제7 모드 제어 수단에 의한 각각의 전지의 반복적인 충방전에 의해 저류 전해액의 리튬 이온 농도가 점차 상승하는 충방전 조건인 것이 바람직하다.
상술한 전지 시스템에서, 미리 정해진 방전 조건은 제5 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 방전 전류가 유동하는 방전 조건인 것이 바람직하다.
본 발명의 전지 시스템에서, 각각의 전지가 미리 정해진 방전 조건 즉, 제5 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 방전 전류가 유동하는 방전 조건에서 제6 모드 제어 수단에 의해 방전될 때, 최대 방전 전류보다 작은 방전 전류가 시스템을 통해 유동한다. 즉, 본 발명의 전지 시스템에서, 제5 모드 제어 수단에 의한 방전 중 최대 방전 전류가 시스템을 통해 유동하는 것을 허용하는 방전 조건의 경우에도, 제6 모드 제어 수단은 최대 전류보다 작은 방전 전류가 시스템을 통해 유동하는 것을 허용한다. 따라서, 각각의 전지의 충방전 제어가 제6 모드 제어 수단에 의해 실행될 때, 방전 전류의 크기는 억제된다. 이러한 제6 모드 제어 수단을 사용한 반복적인 충방전은 각각의 전지의 내부 저항의 증대를 억제하고, 내부 저항을 서서히 감소시켜, 전지의 열화를 회복시킬 수 있다.
상술의 전지 시스템 중 하나에서, 미리 정해진 충전 조건은 제5 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 충전 전류가 유동하는 충전 조건인 것이 바람직하다.
본 발명의 전지 시스템에서, 미리 정해진 충전 조건 즉, 제5 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 충전 전류가 유동하는 충전 조건에서 제7 모드 제어 수단에 의해 각각의 전지가 충전될 때, 최대 충전 전류보다 작은 충전 전류가 시스템을 통해 유동하는 것이 허용된다. 즉, 본 발명의 전지 시스템에서, 제5 모드 제어 수단에 의한 충전 중 최대 충전 전류가 시스템을 통해 유동하는 것을 허용하는 충전 조건의 경우에도, 제7 모드 제어 수단은 최대 전류보다 작은 충전 전류가 시스템을 통해 유동하는 것을 허용한다. 따라서, 각각의 전지의 충방전 제어가 제7 모드 제어 수단에 의해 실행될 때, 충전 전류의 크기가 억제된다. 이러한 제7 모드 제어 수단을 사용한 반복적인 충방전은 내부 저항을 서서히 증대시킬 수 있다.
이와 달리, 전술한 전지 시스템에서, 미리 정해진 방전 조건 및 다른 방전 조건 중 임의의 하나에서, 제6 모드 제어 수단에 의한 방전 전류는 제5 모드 제어 수단에 의한 것보다 작게되는 것이 바람직하다.
본 발명의 전지 시스템에서, 제6 모드 제어 수단에 의한 방전 전류는 방전 조건 중 임의의 하나에서 제5 모드 제어 수단에 의한 것보다 작아진다. 이러한 제6 모드 제어 수단을 사용한 반복적인 충방전은 각각의 전지의 내부 저항의 증대를 확실하게 억제하고, 내부 저항을 서서히 감소시켜, 전지의 열화를 회복시킬 수 있다.
상술의 전지 시스템 중 하나에서, 미리 정해진 충전 조건 및 다른 충전 조건 중 임의의 하나에서, 제7 모드 제어 수단에 의한 충전 전류는 제5 모드 제어 수단에 의한 것보다 작게되는 것이 바람직하다.
본 발명의 전지 시스템에서, 제7 모드 제어 수단에 의한 충전 전류는 방전 조건 중 임의의 하나에서 제5 모드 제어 수단에 의한 것보다 작아진다. 이러한 제7 모드 제어 수단을 사용한 반복적인 충방전은 확실하게 내부 저항을 서서히 증대시킬 수 있다.
상술한 전지 시스템 중 하나에서, 저류 전해액 농도 검지 수단은 저류 전해액에 침지되는 제1 전극 본체부와, 전지 케이스의 외부에 노출되고 제1 전극 본체부에 전기 접속되는 제1 도체부를 구비하는 제1 측정 전극과, 기준의 리튬 이온 농도를 갖는 기준 전해액과, 기준 전해액을 수용하는 기준 전해액 케이스부와, 기준 전해액에 침지되는 제2 전극 본체부와, 기준 전해액 케이스부의 외부에 노출되고 제2 전극 본체부에 전기 접속되는 제2 도체부를 구비하는 제2 측정 전극과, 저류 전해액와 기준 전해액을 서로 격리시키기 위해 저류 전해액과 접하는 제1 면 및 기준 전해액과 접하는 제2 면을 갖는 격리 부재를 포함하며, 격리 부재는 저류 전해액과 기준 전해액 사이의 농도차로 인한 제1 면과 제2 면과의 사이에서의 이온의 이동을 방지하고, 제1 및 제2 측정 전극에 의해 상기 기준 전해액과 저류 전해액 사이의 전위 측정을 가능하게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 전지 시스템은 저류 전해액 농도 검지 수단으로서, 저류 전해액에 침지되는 제1 측정 전극과, 기준 전해액에 침지되는 제2 측정 전극을 포함한다. 따라서, 저류 전해액의 리튬 이온의 농도는 제1 측정 전극과 제2 측정 전극의 사이의 기전력의 크기와, 공지되어 있는 기준 전해액의 리튬 이온의 농도로부터 적절하게 결정된다.
격리 부재는 격리 부재의 제1 면과 제2 면 사이에서 저류 전해액과 기준 전해액 사이의 농도차로 인한 이온의 이동을 방지하고, 제1 및 제2 측정 전극에 의한 기준 전해액과 저류 전해액 사이의 전위를 측정하는 부재이다. 구체적으로, 격리 부재는 이러한 특성을 갖는 예를 들어, 다공질 유리[바이코어(Vycor) 유리], 다공질판과 같은 세라믹 또는 수지로 제조될 수 있다.
다른 태양에 따라, 본 발며은 상술한 전지 시스템 중 하나가 장착되는 차량을 제공한다.
본 발명의 차량은 상술한 전지 시스템을 장착한다. 따라서, 내부 저항 검지 수단, 보유 전해액 농도 검지 수단 또는 저류 전해액 농도 검지 수단에 의해 검지 또는 추정되는 보유 전해액 또는 저류 전해액의 리튬 이온 농도 또는 내부 저항을 기초로 하여, 증가 모드 제어 수단(제1 모드 제어 수단, 제3 모드 제어 수단 또는 제7 모드 제어 수단) 및 감소 모드 제어 수단(제2 모드 제어 수단, 제4 모드 제어 수단 또는 제6 모드 제어 수단) 중 하나가 선택될 수 있다. 따라서, 장착된 전지의 내부 저항의 증대를 확실하게 억제하거나 또는 내부 저항을 확실하게 저하 및 회복시켜, 내부 저항을 적절한 범위로 제어할 수 있다.
다른 태양에 따라, 본 발명은 상술한 전지 시스템 중 하나가 장착된 배터리 장착 기기를 제공한다.
본 발명의 전지 장착 기기는 상술한 전지 시스템을 장착한다. 따라서, 내부 저항 검지 수단, 보유 전해액 농도 검지 수단 또는 저류 전해액 검지 수단에 의해 검지 또는 추정되는 보유 전해액 또는 저류 전해액의 리튬 이온 농도 또는 내부 저항을 기초로 하여, 증가 모드 제어 수단(제1 모드 제어 수단, 제3 모드 제어 수단 또는 제7 모드 제어 수단) 및 감소 모드 제어 수단(제2 모드 제어 수단, 제4 모드 제어 수단 또는 제6 모드 제어 수단) 중 하나가 선택될 수 있다. 따라서, 장착된 전지의 내부 저항의 증대를 확실하게 억제하거나 또는 내부 저항을 확실하게 저하 및 회복시켜, 내부 저항을 적절한 범위로 제어할 수 있다.
도 1은 제1 실시예 및 제1 내지 제4 변형 실시예의 차량의 사시도이다.
도 2는 제1 실시예 및 제1 내지 제4 변형 실시예의 차량에 장착된 조전지의 설명도이다.
도 3은 제1 실시예의 전지 시스템에서의 전지의 사시도이다.
도 4는 제1 실시예의 전지 시스템에서의 전지의 부분 단면도이다.
도 5는 제1 실시예의 전지 시스템에서의 전지의 (라인 A-A를 따르는) 단면도이다.
도 6은 제1 실시예의 전지 시스템에서의 농도차 기전력 측정 수단의 기전력과 저류 전해액의 리튬 이온 농도 사이의 관계를 도시한 그래프이다.
도 7은 제1 실시예의 전지 시스템에서의 전지에 대한 충방전 시험(A, B) 전후에서의 초기값에 대한 내부 저항의 비와 초기값에 대한 리튬 이온 농도의 비의 추이를 도시한 그래프이다.
도 8은 제1 실시예의 전지 시스템에서의 전지의 내부 저항 및 저류 전해액의 리튬 이온 농도 사이의 관계를 도시한 그래프이다.
도 9는 제1 및 제2 실시예에서의 전지 시스템의 플로우챠트이다.
도 10은 제1 실시예에서의 전지 시스템의 설명도이다.
도 11은 제1 변형 실시예의 전지 시스템의 플로우챠트이다.
도 12는 제2 변형 실시예의 전지 시스템의 플로우챠트이다.
도 13은 제3 변형 실시예의 전지 시스템의 플로우챠트이다.
도 14는 제4 변형 실시예의 전지 시스템에서의 전지의 부분 단면도이다.
도 15는 제4 실시예의 전지 시스템에서의 전지의 (라인 B-B를 따르는) 단면도이다.
도 16은 제4 실시예의 전지 시스템에서의 전지의 (C 영역) 부분 확대 단면도이다.
도 17은 제4 실시예의 전지 시스템에서의 전지의 플로우챠트이다.
도 18은 제2 실시예에 따른 노트북 컴퓨터의 설명도이다.
<제1 실시예>
이제, 본 발명의 제1 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
우선, 제1 실시예에 따른 차량(100)에 대해서 설명한다. 도1은 차량(100)의 사시도이다.
제1 실시예의 차량(100)은 엔진(50), 전방 모터(30) 및 후방 모터(40)을 사용하여 HV 컨트롤러(20)에 의해 구동하는 하이브리드 전기 차량이다. 차량(100)은 차체(90), 엔진(50), 부착된 전방 모터(30), 후방 모터(40), 케이블(60), 인버터(70) 및 조전지(10)을 포함한다.
HV 컨트롤러(20)는 CPU, ROM 및 RAM을 갖고, 미리 정해진 프로그램에 따라 작동되는 마이크로 컴퓨터를 포함한다. HV 컨트롤러(200)은 후술하는 바와 같이 통신 케이블(12B)을 통해 접속된 전지 감시 장치(12), 전방 모터(30), 후방 모터(40), 엔진(50) 및 인버터(70)에 통신 가능하다. 따라서, HV 컨트롤러(20)는 이러한 부품의 조건에 따라 다양한 형태로 제어할 수 있다. 예를 들어, 차량(100)의 주행 상황에 따라 최상의 연비 효율이 이루어지도록, 엔진(50)의 구동력과 모터(30, 40)의 구동력의 조합을 제어한다. 이러한 제어와 함께, HV 컨트롤러(20)는 조전지(10)의 충방전을 제어한다.
도2에 도시한 바와 같이, 조전지(10)는 조전지 케이스(11A)중에 복수의 리튬 이온 2차 전지(101, 102; 이하, 간단하게 "전지"라 칭함)를 갖는 전지부(11)와, 전지 감시 장치(12)를 포함한다. 전지 감시 장치(12)는 전지부(11)의 전지(101, 102)의 상태(전지 온도 및 전압)에 관한 데이터를 서미스터 또는 센싱 라인을 사용하여 취득한다.
또한, 전지부(11)는 직사각형 상자 형상의 전지 케이스(110)에 2개의 종류의 전지(101, 102)를 포함한다. 권회형 리튬 이온 2차 전지(101)는 발전 요소(120) 및 전해액(130)을 갖을 뿐만 아니라, 후술하는 농도차 기전력 측정 수단(M1)도 갖는다. 리튬 이온 2차 전지(102)는 전지(102)가 농도차 기전력 측정 수단(M1)을 구 비하지 않는 점만 전지(101)과 상이하다. 전지(101, 102)는 버스 바(bus bar; 190)와의 볼트 체결에 의해 직렬로 접속된다.
농도차 기전력 측정 수단(M1)을 구비하는 전지(101)에 대해서는 도3 내지 도5을 참조하여 설명한다.
전지(101)의 전지 케이스(110)는 스테인리스강으로 제조된 케이스 본체(111) 및 밀봉 덮개(112)을 갖는다(도3 참조). 케이스 본체(111)는 바닥이 있는 직사각형 상자 형상을 갖고, 내측 전면은 수지로 이루어지는 절연 필름이 부착되어 있다.
밀봉 덮개(112)은 케이스 본체(111)의 개구부(111A)를 폐색하도록 직사각형 판형상을 갖고, 케이스 본체(111)에 용접된다.(도3, 도4 참조) 발전 요소(120)에 접속된 정극 집전 부재(171) 및 부극 집전 부재(172) 각각은 밀봉 덮개(112)를 뚫고 상면(112a)으로부터 돌출하도록 정극 단자(171A) 및 부극 단자(172A)를 선단에서 갖는다. 수지로 제조된 절연 부재(175)는 정극 단자(171A)와 밀봉 덮개(112) 사이에, 그리고 부극 단자(172A)와 밀봉 덮개(112) 사이에 개재하여 각각의 단자를 덮개(112)로부터 절연시킨다. 조전지(10)의 전지부(11)에서, 전지(101, 102)는 단자(171A, 172A)의 체결 구멍(171H, 172H)을 사용하여 버스 바(190)을 통한 볼트 체결에 의해 직렬로 서로 접속된다.(도2 참조).
후술하는 제1 측정 전극(140)의 제1 리드선(도선, 142) 및 제2 측정 전극(150)의 제2 리드선(도선, 152)은 상면(112a)로부터 돌출하도록 밀봉 덮개(112)를 관통한다.(도3, 도4 참조). 직사각형 판 형상의 안전 밸브(177)가 밀봉되어 밀봉 덮개(112)에 부착된다.
발전 요소(120)는 띠 형상의 정극판(121) 및 부극판(122)을 이들 사이에 폴리에틸렌으로 제조된 띠 형상의 세퍼레이터(123)을 개재하여 권회시킴으로써 편평 형상의 구조를 갖는다.(도 5 참조). 발전 요소(120)의 정극판(21) 및 부극판(22)은 각각 크랭크 형상으로 굴곡된 판상의 정극 집전 부재(171) 및 부극 집전 부재(172)에 접합된다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 동박으로 이루어지고 부극판(122)의 세퍼레이터(123)의 제2 엣지(123B)로부터 돌출되는 부극 리드부(122f)의 대략 절반부(도 5중에 도시된 바와 같은 상부)는 부극 집전 부재(172)에 밀착해서 용접된다. 마찬가지로, 정극판(121)의 정극 리드부(121f)도 부극 리드부(122f)와 유사하게 정극 집전 부재(171)에 용접된다.
정극판(121)은 양측에 정극 활물질층(도시 생략)을 담지하여 띠 형상의 알루미늄 박의 한쪽 긴측면을 따라 정극 리드부(121f)를 남긴다. 정극 활물질층은 정극 활물질인 니켈산 리튬(LiNiO2)과, 도전제인 아세틸렌 블랙과, 결착제인 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 카르복실 메틸셀룰로오스(CMC)를 함유한다. 정극 활물질층에서의 이들 성분의 질량비는, LiNiO2가 90 질량％,아세틸렌 블랙이 7 질량％,PTFE가 1 질량％, CMC가 2질량％이다.
부극판(122)은 양측에 부극 활물질층(도시 생략)을 담지하고, 띠형상 동박의 하나의 긴 측면을 따라 부극 리드부(122f)를 남긴다. 부극 활물질층은 그라파이트 및 결착제를 함유한다.
전해액(130)은 혼합 유기 용매를 제조하기 위해 에틸렌 카보네이트(EC)와 에 틸메틸 카보네이트(EMC)를 EC:EMC = 3:7의 체적비로 혼합한 뒤 리튬 이온의 농도가 1 mol/L가 되도록 용질로서 LiPF6을 첨가하여 이루어진 유기 전해액이다.
제1 실시예에서, 전해액(130)은 보유되는 위치에 따라 다음과 같이 분류된다. 즉, 상술한 발전 요소(120)의 정극판(121)과 부극판(122) 사이에 보유된 전해액을 이후에는 보유 전해액(130H)으로 언급한다. 발전 요소(120)에 의해 보유된 전해액보다 많은 전해액이 전지 케이스(110)에 주입된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전해액이 보유 전해액과 서로 유통되도록 발연 요소(120)와 전지 케이스(11) 사이에서 전지 케이스(11) 내의 하부(110B)에 저류된 전해액은 이후 저류 전해액(130S)으로 언급힌다.
이후, 농도차 기전력 측정 수단(M1)에 대해 설명한다. 농도차 기전력 측정 수단(M1)은 저류 전해액(130S)에 침지되는 제1 측정 전극(140), 기준 전해액(160), 기준 전해액(160)을 수용하는 원통 용기(161), 기준 전해액(160)에 침지되는 제2 측정 전극(150), 및 저류 전해액(130S)과 기준 전해액(160)을 격리하는 필터(180)을 구비한다.(도4 참조)
제1 측정 전극(140)은 금속 리튬으로 제조된 제1 금속판(141L)을 양측에 보유하는 니켈로 제조된 직사각형 메쉬 형상의 담지체(141A)를 갖는 제1 전극 본체부(141)를 포함한다. 마찬가지로, 제2 측정 전극(150)은 금속 리튬으로 제조된 제2 금속판(151L)을 양측에 보유하는 니켈로 제조된 직사각형 메쉬 형상의 담지체(151A)를 갖는 제2 전극 본체부(151)를 포함한다. 제1 및 제2 전극(140, 150)은 각각 제1 리드선(142) 및 제2 리드선(152)도 포함한다. 제1 리드선(142) 및 제2 리드선(152)은 전극 본체부(141, 151)에 접속된 니켈 선(142X, 152X)과, 상기 선(142X, 152X)를 코팅한 절연 수지로 이루어진 피복 부재(142Y, 152Y)를 각각 포함한다.
제1 측정 전극(140)의 제1 전극 본체부(141)는 상술한 저류 전해액(130S)에 침지된다. 한편, 제2 측정 전극(150)에서, 제2 전극 본체부(151) 및 제2 도선(152)의 일부는 유리로 만든 원통 용기(161)에 보유된다. 상술한 전해액(130)에서와 동일한 조성을 갖는 기준 전해액(160)이 원통 용기(161)에 밀봉된다. 구체적으로, 전해액(160)은 혼합 유기 용매를 제조하기 위해 에틸렌 카보네이트(EC)와 에틸메틸 카보네이트(EMC)를 EC:EMC = 3:7의 체적비로 혼합하고, 리튬 이온 농도(BC, 이하에서는 간단하게 "농도"로 언급함)가 1 mol/L의 기준 농도가 되도록 용질로서 LIPF6이 상기 혼합 유기 용매에 부가하여 제조된다. 따라서, 제2 측정 전극(150)의 제2 전극 본체부(151)는 원통 용기(161)의 기준 전해액(160)에 침지된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 상술한 원통 용기(161)는 저류 전해액(130S)에 침지된 저부(161B)를 갖는다. 원통 용기(161)의 저부(161B)에는 다공질의 유리판으로 이루어진 필터(180)가 구비된다. 필터(180)는 저류 전해액(130S) 및 기준 전해액(160)의 사이의 농도차로 인한 이온의 이동을 방지하고, 저류 전해액(130S)과 기준 전해액(160)과의 사이의 전위는 제1 측정 전극(140) 및 제2 측정 전극(150)에 의해 측정될 수 있다.
제1 측정 전극(140)의 제1 리드선(142)은 수지로 이루어진 2개의 고정 부재(142Z)를 통해 케이스 본체(111)의 제1 측부(111m)에 고정된다. 따라서, 제1 측정 전극(140)의 제1 전극 본체부(141)는 예를 들어, 발전 요소(120)와의 접촉이 방지될 수 있어, 전지(101)의 단락의 발생을 억제할 수 있다. 제2 측정 전극(150)의 제2 리드선(152)도 마찬가지로 고정된다. 한편, 원통 용기(161)는 케이스 본체(111)의 제2 측부(111n)에 접착된다.
농도차 기전력 측정 수단(M1)은 농담 전지를 구성하도록 저류 전해액(130S)과 기준 전해액(160)을 사용하고, 후술하는 기전력(VP)을 계측함으로써, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)를 검지할 수 있다. 따라서, 전지(101)의 내부 저항(IR)의 크기 및 레벨이 추정될 수 있다. 또한, 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)의 레벨을 추정할 수도 있다. 제1 실시예에서, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)는 전지(101)의 내부 저항(IR)과 상관 관계를 갖고, 저항 상관 물리량에 상당한다.
발명자들은 전지(101)와 동일한 구조를 갖지만, 전지 케이스(110)의 전해액[130, 저류 전해액(130S)]의 리튬 이온 농도(SC)가 상이한 전지를 제작하였다. 상기 대응 전지의 제1 전극 본체부(141)과 제2 전극 본체부(151) 사이에 발생하는 기전력(VP)을 측정했다. 구체적으로, 제1 측정 전극(140)의 제1 리드선(142) 및 제2 측정 전극(150)의 제2 리드선(152)이 전압계에 접속되어 기전력(VP)을 측정했다.
그 결과를 도 6에 나타낸다. 도 6은 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농 도(SC)과, 제1 전극 본체부(141)과 제2 전극 본체부(151) 사이에 발생한 기전력(VP)과의 관계를 나타내는 그래프다. 이 그래프로부터 알 수 있는바 같이, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)와, 전극 본체부(141, 151)들 사이의 기전력(VP)과의 사이에는 정의 상관가 발견된다.
이어서, 발명자들은 제1 실시예에 따른 전지(101)의 충방전 사이클 시험(충방전 시험 A)을 수행했다.
충방전 시험(A)는 이하의 충방전 패턴을 기초로 하여 전지(101)를 충방전함으로써 수행했다. 구체적으로, 분위기 온도 25℃를 갖도록 제어된 항온조에 전지(101)을 움직이지 않게 위치시키고, 전지(SOC)의 50%을 중심으로 하여 20C에서 10초 동안 방전을 행하고, 4C에서 50초 동안 충전을 행하는 펄스 충방전 사이클 시험을 행했다.
상술한 충방전 시험(A)를 행한 후, 전지(101)의 내부 저항(IR) 및 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)을 측정했다.
구체적으로, 전지의 내부 저항(IR)은 분위기 온도 25℃에서 50%의 전지(SOC)를 갖도록 준비되고 10초 동안 20C의 방전 레이트로 방전된 후의 전지 전압과 전류의 크기로부터 결정된다. 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)는 제1 및 제2 측정 전극(140, 150)에 접속된 전압계에 의해 제1 전극 본체부(141) 및 제2 전극 본체부(151) 사이에 발생하는 기전력(VP)을 측정하고, 도 6에서 나타낸 그래프를 참조하여 측정된 기전력(VP)을 리튬 이온 농도(SC)로 환산함으로써 얻어진다.
또한, 상술한 바와 같이 내부 저항 및 리튬 이온 측정 종료 후, 충방전 시 험(A)와는 다른 충방전 시험(B)을 행했다.
충방전 시험(B)은 이하의 충방전 패턴을 기초로 하여 전지(101)를 충방전함으로써 수행된다. 구체적으로, 분위기 온도 25℃를 갖도록 제어된 항온조에 전지(101)을 움직이지 않게 위치시키고 50%의 전지(SOC)를 중심으로 하여 200초 동안 1C에서 방전을 행하고 10초 동안 20C에서 충전을 행하는 펄스 충방전 사이클 시험(B)이 수행된다.
상술한 충방전 시험(B)을 행한 후, 충방전 시험(A)에서 수행된 것과 동일한 조건 하에서, 전지(101)의 내부 저항(IR) 및 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)을 측정했다.
그 시험 결과를 도7 에 나타낸다. 도 7은 "충방전 시험(A)를 행하는 이전"(이하, "초기"라 언급함), "충방전 시험(A) 이후" 그리고 "충방전 시험(B) 이후"에서의 전지(101)의 내부 저항(IR) 초기에서의 내부 저항으로 나눔으로써 결정된 내부 저항 초기비를 나타낸다. 마찬가지로, 리튬 이온 농도(SC)도 초기에서의 농도에 의해 규격화된 리튬 이온 농도 초기비로 나타낸다.
이 그래프는, 충방전 시험(A)의 충방전 패턴에 따른 전지(101)의 반복적인 충방전이 내부 저항(IR)을 점차적으로 증대시킨다는 점을 나타낸다. 또한, 충방전 시험(B)의 충방전 패턴에 따른 전지의 반복적인 충방전은 전지(101)의 내부 저항(IR)을 점차적으로 증대시켜, 증대된 내부 저항(IR)이 낮은 값으로 회복될 수 있다는 점도 알 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC, 리튬 이 온 농도 초기비)도 전지(101)의 내부 저항(IR, 내부 저항 초기비)과 동일한 경향을 갖는다는 것도 알 수 있다. 즉, 충방전 시험(A)의 충방전 패턴에 따른 전지의 반복적인 충방전은 농도(SC)를 증대시킬 수 있는 반면, 충방전 시험(B)의 충방전 패턴에 따른 반복적인 충방전은 농도(SC)을 저하시킬 수 있다.
이러한 점은, 전지(101, 102)를 반복적으로 충방전할 때, 방전 전류를 임계값과 비교하여 상대적으로 크게하는 것은 내부 저항(IR)을 증대시키는 것으로 일반화시킬 수 있다. 반대로, 방전 전류를 임계값과 비교하여 상대적으로 작게하는 것은 내부 저항(IR)을 감소시킬 수 있다. 역으로, 충전 전류를 임계값과 비교하여 임계값과 비교하여 상대적으로 작게하는 것은 내부 저항(IR)을 증가시킬 수 있다. 한편, 충전 전류를 임계값과 비교하여 상대적으로 크게할 때, 내부 저항(IR)은 감소될 수 있다는 점을 알 수 있다.
또한, 발명자들은 전지(101)가 상이한 저항(IRs)을 갖도록 상술한 전지(101)의 충방전 시험(A) 및 충방전 시험(B)을 조합해서 행한 뒤, 저류 전해액(130S)의 각각의 리튬 이온 농도(SC)을 측정했다.
상술한 시험 결과를 도 8에 나타낸다. 도 8은 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)와 전지(101)의 내부 저항(IR) 사이의 관계를 나타내는 그래프다. 이 그래프는, 전체적으로 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)가 높아지면, 전지(101)의 내부 저항(IR)이 높아진다는 점을 나타낸다. 보다 상세하게, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)가 1.2 mol/L이상인 전지(101)는 리튬 이온 농도(SC)가 높아지면, 내부 저항(IR)도 높아지는 정의 상관을 갖는다. 한편, 0.8 내지 1.1 mol/L의 리튬 이온 농도(SC)에서는, 리튬 이온 농도(SC)에서의 증가가 내부 저항(IR)을 약간 증대시키거나 또는 대부분 변화시키지 않고 저항을 낮은값으로 유지시킨다. 또한, 0.8 mol/L 미만의 리튬 이온 농도에서는, 리튬 이온 농도(SC)의 감소가 내부 저항(IR)을 증가시킨다.
또한, 전지(101)의 정극판(121)과 부극판(122) 사이에 보유되는 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)와 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)는 내부 저항(IR)과 역관계를 갖는다는 것을 알 수 있다.
즉, 전지(101)의 내부 저항(IR)가 높을 경우, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)는 상술한 바와 같이 높아지지만(도8 참조), 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)는 낮아진다.
한편, 전지(101)의 내부 저항(IR)가 낮을 경우, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)은 낮아지지만, 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)는 높아진다. 이러한 거동은 보유 전해액(130H)과 저류 전해액(130S) 사이에서의 리튬 이온의 이동에 의해 나타나는 것으로 고려된다.
상기 결과 및 지식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제1 실시예의 차량(100)은, 전지(101, 102)의 내부 저항의 증대를 억제하거나 또는 내부 저항을 감소 및 회복시켜 내부 저항을 적절한 범위로 억제시키도록 전지(101, 102)의 충방전을 제어하는 차량 전지 시스템(SV1)을 포함한다. 차량 전지 시스템(SV1)은 상술한 조전지(10), HV 컨트롤러(20), 전방 모터(30), 후방 모터(40), 엔진(50), 케이블(60) 및 인버터(70)를 포함한다.
구체적으로, 차량 전지 시스템(SV1)의 작동은 도 9의 흐름도를 참조하여 이 하 설명한다.
우선, 차량(100)이 기동[키온(key on)]되면(스텝 S1), HV 컨트롤러(20)의 CPU는 차량 전지 시스템(SV1)을 제어하는 프로그램을 따라 작동한다. HV 컨트롤러(20)는 S모드에서 조전지(10)의 충방전을 선택한다.(스텝 S2) 예를 들어, 모터(30, 40)에 필요한 전력을 공급하기 위해, S모드의 충방전 제어는 조전지(10)로부터의 전력에 상응하는 전류를 인버터(70)에 방전하거나, 또는 모터(30, 40) 또는 엔진(50)으로부터 인버터(70)를 통해 공급된 전력으로 조전지(10)를 충전한다.
S모드에 의한 충방전 제어에서, HV 컨트롤러(20)는 차량(100)의 급가속시, 급발진시 등에 대응하는 방전 조건 하에서 조전지(10)로부터 방전되는 최대 방전 전류(IDmax)를 200A로 제한한다. 엔진(50)에 의한 조전지(10)의 충전 또는 차량(100)의 제동에 대응하는 충전 조건 하에서, HV 컨트롤러(20)는 조전지(10)에 충전하는 최대 충전 전류(ICmax)를 200A로 제한한다.
HV 컨트롤러(20)는 자체에 타이머(도시 생략)을 갖고 있어, 스텝 S3에서 전지(101)의 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)를 검지하는 미리 정해진 타이밍, 예를 들어 매10일이 도래했는 지 여부를 판정한다. 만일 "아니오(NO)"인 경우, 즉 리튬 이온 농도(SC) 검지 타이밍이 도래하지 않은 경우, 작동은 스템 S3으로 복귀한다. 반대로, 만일 스텝 S3에서 "예(YES)"인 경우, 즉 리튬 이온 농도(SC) 검지 타이밍이 도래한 경우, 제1 및 제2 전극 본체부(141, 151) 사이에서 발생하는 기전력(VP)이 전지(101)의 농도차 기전력 측정 수단(M1)을 사용하여 측정 되는 스텝 S4로 진행한다.
도 10은 상술한 차량 전지 시스템(SV1)에서 HV 컨트롤러(20), 전지 감시 장치(12) 및 전지(101)을 선택적으로 도시한다. 전지 감시 장치(12)는 기전력 취득 회로(12A1)을 포함하는 전지 감시 장치 본체(12A)를 갖고, 통신 케이블(12B)을 통해서 HV 컨트롤러(20)과 접속되어 HV 컨트롤러(20)와 통신을 행한다. 전지 감시 장치(12)는 전지(101)의 농도차 기전력 측정 수단(M1)에 접속되어, 제1 및 제2 전극 본체부(141, 151) 사이의 기전력(VP)을 검지한다. 검지한 기전력(VP)은 통신 케이블(12B)을 통해 HV 컨트롤러(20)에 송신된다.
스텝 S4에서, 상술한 농도차 기전력 측정 수단(M1)은 기전력(VP)을 측정한다. 기전력(VP)의 측정 후, 차량 전지 시스템(SV1)이 S모드에 의한 충방전 제어를 행하는지 여부를 판정한다.(스텝 S5) 만일 "예"인 경우, 즉 S모드에 의한 충방전 제어를 행하고 있을 경우, 스텝 S6로 진행한다. 이와 달리, 만일 "아니오"인 경우, 즉 후술하는 T1모드에 의한 충방전 제어를 행하고 있을 경우에는 스텝 S7로 진행한다.
스텝 S6에서, HV 컨트롤러(20)는 기전력(VP)이 높은 기전력 임계값(VPH)보다 큰지의 여부를 판정한다. 제1 실시예에서, VPH는 예를 들어, 24㎷이다.[(VPH)=24㎷](도6 참조). 이 값(24 ㎷)은 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)가 높은 임계값(SCH)(= 1.4mol/L)일 경우에 상당한다. 또한, 이 값은 도 8에 도시된 바와 같이 전지(101)의 내부 저항(IR)이 높은 저항 임계값(IRH)(=7.0mΩ)일 경우에 상당한다.
따라서, 기전력(VP)이 높은 기전력 임계값(VPH)보다 큰지의 여부를 판단함으로써, 리튬 이온 농도(SC)가 높은 농도 임계값(SCH)보다 큰지의 여부를 추정할 수 있다.(도9 참조) 또한, 농도(SC)가 높은 농도 임계값(SCH)보다 큰지의 여부를 추정함으로써, 전지(101)의 내부 저항(IR)이 높은 저항 임계값(IRH)보다 큰지의 여부를 추정할 수 있다.(도9 참조)
만일 "아니오"인 경우, 즉 기전력(VP)이 높은 기전력 임계값(VPH)이하(VP≤VPH)의 경우, 스텝 S3로 복귀되고, 상술한 처리를 반복한다.
한편, 만일 "예"인 경우, 즉 기전력(VP)이 높은 기전력 임계값(VPH)보다 큰 경우(VP>VPH)), 스텝 S8로 진행하여, T1모드에 의한 조전지(10)의 충방전 제어를 행한다. T1모드에서도, 상술한 S모드와 거의 동일한 제어가 행해진다.
T1모드에 의한 제어는 조전지(10)로부터 방전되는 방전 전류(IDu)의 상한값을 차량(100)의 급가속 또는 급발진과 같은 방전 조건 하에서 S모드에 의한 제어에서의 최대 방출 전류(IDmax)의 값보다 20% 낮은 값으로 설정한다는 점을 알 수 있다. 즉, 차량(100)의 급가속 또는 급발진 시, HV 컨트롤러(20)는 S모드 제어에서 최대 방전 전류(IDmax)를 방전할 수 있다. 그러나, 이러한 방전 조건에서, T1모드 제어에서는 HV 컨트롤러(20)가 상한 방전 전류(IDu)(=0.8×IDmax, 예를 들어 160A)만 방전시킬 수 있다. 이러한 제어로 인한 모터(30, 40)로부터의 출력 부족은, 예를 들어, 엔진(50)의 운전 조건을 변경함으로써 보상된다.
제1 실시예에서, 충전에 관해서는 S모드와 T1모드에서 충전 제어에 대해서는 서로 상이하지 않다.
이와 같이, 차량(100) 이동 중에, T1모드에 의한 조전지(10)의 충방전 제어는 어느 정도의 장기간(예를 들어 3개월 이상)에 걸쳐 계속한다. 상기로부터 알 수 있는 바와 같이, 장기간 중, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)는 S모드에서의 충방전의 경우에 비해 점차적으로 낮아진다. 반대로, 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)이 점차적으로 높아진다. 또한, 이러한 점은 각각의 전지(101, 102)의 내부 저항(IR)의 증가를 멈추거나 또는 오히려 점차적으로 감소시킬 수 있다.
이와 달리, 스텝 S7에서, HV 컨트롤러(20)는 기전력(VP)이 낮은 기전력 임계값(VPL)보다 작은지의 여부를 판정한다. 제1 실시예에서, VPL은 7㎷이다.(VPL=7㎷, 도6 참조) 이 값(7㎷)은 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)가 낮은 농도 임계값(SCL)(= 1.1mol/L)일 경우에 상당한다. 또한, 이 값은 도8에 도시된 바와 같이 전지(101)의 내부 저항(IR)이 낮은 저항 임계값(=4.2mΩ)일 경우에 상당한다.
따라서, 기전력(VP)이 낮은 기전력 임계값(VPL)보다 작은지의 여부를 판단 함으로써, 농도(SC)가 낮은 농도 임계값(SCL)보다 작은지의 여부를 추정할 수 있다.(도9 참조) 또한, 농도(SC)가 높은 농도 임계값(SCH)보다 작은지의 여부를 추정함으로써, 전지(101)의 내부 저항(IR)이 높은 저항 임계값(IRH)보다 작은지의 여부를 추정할 수 있다.(도9 참조)
만일 "아니오"인 경우, 즉 기전력(VP)이 낮은 기전력 임계값(VPL)이상일 경우(V ≥ VPL), 스텝 S3으로 복귀되어 T1모드에 의한 처리가 반복된다.
만일 "예"인 경우, 즉 기전력(VP)이 낮은 기전력 임계값(VPL)보다 작은 경우(V < VPL)경우, 스텝 S2로 복귀되고, 이후 S모드에 의한 충방전 제어가 수행된다.
이와 같이, 제1 실시예의 차량 전지 시스템(SV1)은 농도차 기전력 측정 수단(M1), S모드에 의한 제어 수단(S2), T1모드에 의한 제어 수단(S8) 및 모드 선택 수단(S6, S7)을 구비한다. 따라서, 예를 들어, S모드에 의한 제어 수단(S2)에 의해 조전지(10)[전지(101) 등)의 충방전을 제어함으로써 전지(101)의 내부 저항(IR)이 임계값과 비교하여 상대적으로 높게되도록 점차적으로 증가할 때, 즉 기전력(VP)이 높은 기전력 임계값(VPH)보다 높아졌을 때, S모드에서의 충방전 제어는 T1모드의 제어 수단(S8)에 의한 충방전 제어로 절환되어, 전지(101)의 열화를 회복시키도록 내부 저항(IR)를 감소시킨다. 이와 함께, 기전력(VP) 및 농도(SC)는 점차적으로 감소될 수 있다.
반대로, T1모드의 제어 수단(S8)에 의한 충방전 제어에 의해, 전지(101)의 내부 저항(IR)가 임계값과 비교하여 상대적으로 낮아지도록 서서히 감소될 때, 즉 기전력(VP)이 낮은 기전력 임계값(VPL)보다 낮아졌을 때, T1모드의 충방전 제어는 S모드의 제어 수단(S2)에 의한 충방전 제어로 절환되어, 내부 저항(IR)이 지나치게 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이와 달리, 이러한 경우, 내부 저항(IR)을 저하시키는 T1모드의 제어 수단에 의한 제어가 계속되어, 내부 저항(IR)가 오히려 증가하는 것을 방지할 수 있다. 이와 함께, 기전력(VP) 및 농도(SC)는 서서히 증가될 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 기전력(VP)을 약 7 내지 24mV의 범위로, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)를 약 1.1 내지 1.4mol/L의 범위로, 전지(101)의 내 부 저항(IR)을 약 4.2 내지7.0 mΩ의 범위로 제어한다.
따라서, 본 실시예는 전지(101, 102)의 내부 저항(IR)의 연속적인 증가로 인해 전지(101) 등이 열화되는 것을 방지하여, 내부 저항(IR)를 항상 적절한 범위로 억제할 수 있다.
차량 전지 시스템(SV1)은 미리 정해진 방전 조건 즉, S모드의 제어 수단(S2)이 최대 방전 전류(IDmax)가 유동하는 것을 허용하는 경우에 상응하는 방전 조건 하에서, T1모드의 제어 수단(S8)을 사용하여 방전 중에 최대 방전 전류(IDmax)보다 낮은 방전 전류[상한 방전 전류(IDu)]가 유동하는 것을 허용한다. 따라서, 각각의 내부 저항(IRs)의 변화가 서로 역이 경향이 되는 2개의 모드 제어 수단[S모드의 제어 수단(S2) 및 T1모드의 제어 수단(S8)]이 용이하게 실현될 수 있다.
저류 전해액 농도 검지 수단은, 저류 전해액(130S)에 침지되는 제1 측정 전극[140, 제1 전극 본체부(141)]과, 기준 전해액(160)에 침지되는 제2 측정 전극[150, 제2 전극 본체부(151)]를 포함하는 농도차 기전력 측정 수단(M1)을 갖는다. 따라서, 전지(101, 102)의 내부 저항(IR)와 상관 관계를 갖는 적절한 물리량[저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)]에 기초해 내부 저항(IR)를 추정함으로써, 비교적 용이하게 내부 저항(IR)를 계측할 수 있다.
농도차 기전력 측정 수단(M1)은, 제1 및 제2 전극 본체부(141, 151) 사이의 기전력(VP)의 크기와 기준 전해액(160)의 공지된 리튬 이온 농도(BC)로부터 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)을 용이하고 적절하게 결정할 수 있다. 또한, 저류 전해액(130S)와 상관 관계를 갖는 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)의 레벨이 추정될 수 있다. 이러한 점에 기초하여, 전지(101)의 내부 저항(IR)의 레벨이 추정될 수 있다.
제1 실시예에 따른 차량(100)은 상술한 차량 전지 시스템(SV1)을 장착하므로, 장착한 전지(101, 102)의 내부 저항(IR)의 증대를 확실하게 억제하거나 또는 내부 저항을 확실하게 저하 및 회복시켜, 내부 저항(IR)를 적절한 범위로 억제할 수 있다. 따라서, 차량(100)은 양호한 운전 성능을 유지할 수 있다.
본 실시예에서, 차량 전지 시스템(SV1)은 전지 시스템에 대응한다. 농도차 기전력 측정 수단(M1)은 내부 저항 검지 수단, 저항 상관 물리량 검지 수단 및 저류 전해액 농도 검지 수단에 대응한다. S모드에 의한 제어 수단(S2)은 증대 모드 제어 수단 또는 제1 모드 제어 수단에 대응한다. T1모드에 의한 제어 수단(S8)은 감소 모드 제어 수단 또는 제2 모드 제어 수단에 대응한다.
제1 실시예에서, S모드와 T1모드 사이의 절환은, 높은 기전력 임계값(VPH)를 24mV로, 낮은 기전력 임계값(VPL)을 상기 값으로부터 이격된 7mV로 설정하도록 2개의 임계값(VPH, VPL)을 사용한다. 그러나, 상기 제어는 기전력(VP)에 대한 하나의 기전력 임계값(VPT)[예를 들어, VPT = 13㎷(농도 임계값(SCT) = 1.2mol/L, 저항 임계값(IRT) = 4.7mΩ에 상당]을 사용해서 실행될 수 있다.(도9 참조). 이 경우, 상기 제어는 기전력(VP)이 약 13mV이고, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)가 약 1.2 mol/L이고, 전지(101)의 내부 저항(IR)이 약 4.7 mΩ이 되도록 실행된다.
<제1 변형 실시예>
본 발명의 제1 변형 실시예에 따른 차량에 대해 도1 및 도 11을 참조하여 설 명한다.
제1 변형 실시예의 차량(200)은 차량 전지 시스템의 충방전 제어의 내용을 제외하고는 전술한 제1 실시예에서와 동일하다. 구체적으로, 제1 실시예의 T1모드에서, S모드의 최대 방전 전류(IDmax)의 값보다 20% 낮은 상한 방전 전류(IDu)가 조전지의 방전 전류를 제어하기 위해 제공된다. 한편, 제1 변형 실시예에서는, 조전지의 방전 전류의 값을 일률적으로 제한하도록 제어된다.
따라서, 이하의 설명에서는 제1 실시예에서와 유사하거나 동일한 부분에 대해서는 설명하지 않거나 또는 간단하게 설명하고 다른 점을 중점적으로 설명한다. 상기 동일하거나 또는 유사한 부분은 제1 실시예에서와 동일한 작동 및 이점을 제공한다는 점을 알아야 한다. 동일한 내용은 동일한 참조 부호를 사용하여 설명한다.
제1 변형 실시예에 따른 차량(200)은 전지(101, 102)의 내부 저항(IR)의 증대를 억제하거나 또는 내부 저항(IR)를 저하 및 회복시켜, 내부 저항(IR)를 적절한 범위로 억제할 수 있도록 전지(101, 102)의 충방전을 제어하는 차량 전지 시스템(SV2)을 포함한다. 제1 실시예에서와 마찬가지로, 차량 전지 시스템(SV2)은 상술한 조전지(10), HV 컨트롤러(20), 전방 모터(30), 후방 모터(40), 엔진(50), 케이블(60) 및 인버터(70)를 포함한다. 차량 전지 시스템(SV2)에서의 조전지(10)의 충방전 제어는 제1 실시예의 차량 전지 시스템(SV1)과 상이하다.
구체적으로는, 도 11에 도시된 흐름도를 참조하여 차량 전지 시스템(SV2)의 제어를 설명한다.
도 11에 도시된 스텝 중 S1 내지 S7은 제1 실시예에서와 동일하여, 이하에서는 S1 내지 S5 및 S7에 대한 설명은 생략한다.
스텝 S6에서, HV 컨트롤러(20)는 측정한 기전력(VP)이 높은 기전력 임계값(VPH)보다 큰 지의 여부를 판정한다.
만일 "아니오"인 경우, 즉 기전력(VP)이 높은 기전력 임계값(VPH)이하인 경우(VP ≤ VPH), 스텝 S3로 복귀되어 상술한 처리를 반복한다.
한편, "예"인 경우, 즉 기전력(VP)이 높은 기전력 임계값(VPH)보다 큰경우(VP > VPH), 스텝 S10로 진행하고, 조전지(10)에 대해서 T2 모드에 의한 충방전 제어를 행한다. T2 모드에서도, 상술한 S모드에서와 거의 동일한 제어를 행한다.
T2에 의한 제어에서, 조전지[10, 전지들(101, 102)]로부터 방전되는 방전 전류의 크기는 S모드에서의 제어시의 방전 전류보다 20% 낮은 값으로 항상 설정된다. 즉, HV 컨트롤러(20)는, S모드에 의한 제어에서의 방전에 비해, T2 모드에 의한 제어에서 방전 전류가 일률적으로 20 % 낮아지도록 조전지(10)을 방전시킨다. 또한, 예를 들어 엔진(50)의 운전 조건을 변경함으로써 모터(30, 40)로부터의 출력 부족이 보상된다.
제1 변형 실시예에서, 충전에 관해서는, S모드와 T2 모드는 충전 제어면에서 상이하지 않다.
상기로부터 알 수 있는 바와 같이, T2 모드에 의한 조전지(10)의 충방전 제어가 어느 정도의 장기간(예를 들어, 3개월 이상) 계속되면, S모드에 의한 충방전 제어의 경우에 비해 상기 기간 동안 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)이 점차적으로 감소한다. 역으로, 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)는 점차적으로 증가한다. 또한, 조전지[10, 전지(101)]의 내부 저항(IR)의 증가를 멈추거나 또는 서서히 저하시킬 수 있다.
제1 변형 실시예에 따른 차량(200)의 차량 전지 시스템(SV2)은, 임의의 방전 조건에서도 T2 모드의 제어 수단(S10)에 의한 방전 전류를 S모드의 제어 수단(S2)에 의한 것보다 작게한다. T2 모드의 제어 수단(S10)은, 전지(101) 등의 내부 저항(IR)의 증대를 확실하게 억제하고, 내부 저항(IR)를 서서히 감소시켜 전지(101) 등의 열화를 회복시킬 수 있도록 충방전을 반복하여 행하는 데 사용될 수 있다. 역으로, S모드의 제어 수단(S2)은 전지(101) 등의 내부 저항(IR)를 서서히 증대시키도록 충방전을 반복하여 행하는 데 사용될 수 있다. 즉, 이러한 구성은 내부 저항(IR)의 변화가 서로 역의 경향이 되는 2개의 모드 제어 수단[S모드에 의한 제어 수단(S2) 및 T2 모드에 의한 제어 수단(S10)]을 용이하게 실현할 수 있다.
차량 전지 시스템(SV2)은 전지 시스템에 대응한다.
<제2 변형 실시예>
이하, 본 발명의 제2 변형 실시예에 따른 차량에 대해 도1 및 도 12을 참조하여 설명한다.
제2 변형 실시예의 차량(300)은 차량 전지 시스템의 충방전 제어의 내용을 제외하고는 전술한 제1 실시예와 동일한 구조를 갖는다. 구체적으로는, 제1 실시예의 S모드 및 T1모드에 부가하여 U1모드가 제공된다는 점에서 제2 변형 실시예는 제1 실시예와 상이하다.
따라서, 이하에서는 제1 실시예에서와 상이한 부분에 초점을 맞춰 설명하며, 유사한 또는 동일한 부분에 대해서는 설명하지 않거나 간단하게 설명한다. 유사한 또는 동일한 부분은 제1 실시예에서와 동일한 작동 및 효과를 제공한다는 점을 알아야 한다. 동일한 내용은 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.
제2 변형 실시예에 따른 차량(300)은 전지(101) 등의 내부 저항(IR)의 증대를 억제 또는 내부 저항(IR)를 저하 및 회복시켜, 내부 저항(IR)을 적절한 범위로 억제할 수 있도록 전지(101, 102)의 충방전을 제어하는 차량 전지 시스템((SV3)을 포함한다.(도1 참조) 제1 실시예에서와 유사하게, 차량 전지 시스템(SV3)은 상술한 조전지(10), HV 컨트롤러(20), 전방 모터(30), 후방 모터(40), 엔진(50), 케이블(60) 및 인버터(70)를 포함한다. 차량 전지 시스템(SV3)의 조전지(10)의 충방전 제어는 제1 실시예의 차량 전지 시스템(SV1)과 상이하다.
구체적으로, 차량 전지 시스템(SV3)의 제어에 대해서는 12의 흐름도를 참조하여 설명한다.
본 변경 실시예의 도 12에 도시한 스텝 중 S1 내지 S5 및 S8은 제1 실시예에서와 마찬가지이므로, 스텝 S1 내지 S4 및 S8에 관한 상세한 설명을 생략한다.
기전력(VP)의 측정후, 차량 전지 시스템(SV3)이 스텝 S5에서 S모드에 의한 충방전 제어를 행할 경우, 스텝 S11로 진행한다. 만일 "아니오"일 경우, 즉 T1모드 또는 후술하는 Ｕ1 모드에 의한 충방전 제어를 행할 경우, 스텝 S15로 진행한다.
스텝 S11에서, HV 컨트롤러(20)는 측정한 기전력(VP)을 기전력 취득 회 로(12A1)을 통해 수신하고, 기전력(VP)이 제1 높은 기전력 임계값(VPH1)보다 큰지의 여부를 판정한다.
제2 변형 실시예에서, VPH1은 예를 들어, 24㎷이다.[(VPH1) = 24㎷, 도6 참조] 이 값(24㎷)은 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)가 제1 높은 농도 임계값(SCH1)(=1.4mol/L)일 경우에 상당한다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 전지(101)의 내부 저항(IR)이 이 값은 제1 높은 저항 임계값(IRH1)(=7.0mΩ)을 가질 경우에 상당한다. 따라서, 기전력(VP)이 제1 높은 기전력 임계값(VPH1)보다 큰지의 여부를 판단함으로써, 농도(SC)가 제1 높은 농도 임계값(SCH1)보다 큰지의 여부가 추정될 수 있다.(도 12 참조) 또한, 농도(SC)가 제1 높은 농도 임계값(SCH1)보다 큰지의 여부를 추정함으로써, 전지(101)의 내부 저항(IR)이 제1 높은 저항 임계값(IRH1)보다 큰지의 여부가 추정될 수 있따.(도 12 참조)
만일 "예"인 경우, 즉 기전력(VP)이 제1 높은 기전력 임계값(VPH1)보다 클 경우(VP > VPH1)경우, 스텝 S8로 진행하고, 조전지(10)에 대해서 T1모드에 의한 충방전 제어를 행한다. T1모드에 의한 충방전 제어는 제1 실시예에서와 동일하다. 제2 변형 실시예에서, S모드와 T1모드는 충전 제어에 있어서 차이는 없다.
스텝 S8 후, 스텝 S3로 복귀되어서 상술한 처리를 반복한다.
만일 "아니오"인 경우, 즉 기전력(VP)이 제1 높은 기전력 임계값(VPH1) 이하인 경우(VP ≤ VPH1), 스텝 S13로 진행하고, 기전력(VP)이 제1 낮은 기전력 임계값(VPL1)보다 작은지의 여부를 판정한다.
제2 변형 실시예에서, VPL1은 -12㎷이다.(VPL1 = -12㎷, 도6 참조) 이 값(- 12㎷)은 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)가 제1 낮은 농도 임계값(SCL1)(=0.8mol/L)일 경우에 상당한다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 이 값은 전지(101)의 내부 저항(IR)이 4.0mΩ[= 제1 낮은 저항 임계값(IRL1)]일 경우에 상당한다.
따라서, 기전력(VP)이 제1 낮은 기전력 임계값(VPL1)보다 작은지의 여부를 판단함으로써, 농도(SC)가 제1 낮은 농도 임계값(SCL1)보다 작은지의 여부가 추정될 수 있다(도9 참조).
만일 "아니오"인 경우, 즉 기전력(VP)이 제1 낮은 기전력 임계값(VPL1) 이상일 경우(VP ≥ VPL1), 스텝 S3로 복귀되어서 상술한 처리를 반복한다.
반대로 "예"인 경우, 즉 기전력(VP)이 제1 낮은 기전력 임계값(VPL1) 미만일 경우(VP < VPL1), 스텝 S14로 진행하고, U1모드에 의한 충방전 제어를 행한다.
Ｕ1 모드에서, 상술한 S모드와 실질적으로 동일한 제어가 행해진다. Ｕ1에 의한 제어는, 차량(300)의 엔진(50)에 의한 또는 차량(300)의 제동 시 조전지[10, 전지(100) 등]의 충전에 있어서 상한 충전 전류(ICu)를 S모드의 제어 때의 최대 충전 전류(ICmax)의 값보다 20% 낮은 값으로 제한한다. 즉, HV 컨트롤러(20)는 엔진(50)로부터의 충전 중 또는 회생 브레이크에 의한 충전 중, S모드에 의한 제어 하에서 최대 충전 전류(ICmax)로 조전지(10)를 충전한다. 그러나, 이러한 충전 조건에서도, Ｕ1 모드에 의한 제어는 조전지(10)를 상한 충전 전류(ICu)(=0.8×ICmax, 예를 들어, 160A)로만 충전한다.
제2 변형 실시예에서, S모드와 U1모드는 방전 제어에 있어서 차이는 없다.
스텝 S14에서의 제어 후, 스텝 S3로 복귀되어서 상술한 처리를 반복한다.
이후, 스텝 S15에서의 처리에 대해 설명한다. 스텝 S15에서, 차량 전지 시스템(SV3)이 T1모드에 의한 충방전 제어를 행하는 지 여부를 판정한다. 만일 "예"인 경우, 즉 T1모드에 의한 충방전 제어를 행하고 있을 경우, 스텝 S16로 진행한다. 반대로 "아니오"인 경우, 즉, 상술한 U1모드에 의한 충방전 제어를 행하고 있을 경우, 스텝 S17로 진행한다.
스텝 S16에서, HV 컨트롤러(20)는 측정한 기전력(VP)이 제2 높은 기전력 임계값(VPH2)보다 작은지의 여부를 판정한다.
제2 변형 실시예에서, VPH2는 예를 들어 13㎷이다.(VPH2 = 13㎷, 도6 참조) 이 값(13㎷)은 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)가 제2 높은 농도 임계값(SCH2)(= 1.2mol/L)일 경우에 상당한다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 이 값은 전지(101)의 내부 저항(IR)이 제2 높은 저항 임계값(IRH2)(= 4.7mΩ)을 갖는 경우에 상당한다. 따라서, 기전력(VP)이 제2 높은 기전력 임계값(VPH2)보다 큰지의 여부를 판단함으로써, 농도(SC)가 제2 높은 농도 임계값(SCH2)보다 큰지의 여부가 추정될 수 있다.(도 12 참조) 또한, 농도(SC)가 제2 높은 농도 임계값(SCH2)보다 큰지의 여부를 추정함으로써, 농도(SC)가 약 1.0 mol/L 이상의 범위에서 전지(101)의 내부 저항(IR)이 제2 높은 저항 임계값(IRH2)보다 큰지의 여부가 추정될 수 있다.(도 12 참조)
만일 "예"인 경우, 즉 기전력(VP)이 제2 높은 기전력 임계값(VPH2)보다 작은 경우(V < VH2), 스텝 S2로 복귀되고, S모드에 의한 충방전 제어를 행한다. 반대 로, "아니오"인 경우, 즉 기전력(VP)이 제2 높은 기전력 임계값(VPH2)이상인 경우(VP ≥ VPH2), 스텝 S3로 복귀되어 상술한 처리를 반복한다.
한편, 스텝 S17에서, 측정한 기전력(VP)이 제2 낮은 기전력 임계값(VPL2)보다 큰지의 여부를 판정한다.
제2 변형 실시예에서, VPL2는 예를 들어 -5㎷이다.(VPL1 = -5㎷, 도6 참조) 이 값(-5㎷)은 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)가 제2 낮은 농도 임계값(SCL2)(=0.9mol/L)일 경우에 상당한다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 이 값은 전지(101)의 내부 저항(IR)이 3.8mΩ([ 제2 저항 임계값(IRL2)]일 경우에 상당한다. 따라서, 기전력(VP)이 제2 낮은 기전력 임계값(VPL2)보다 작은지의 여부를 판단함으로써, 농도(SC)가 제2 낮은 농도 임계값(SCL2)보다 작은지의 여부가 추정될 수 있다.(도9 참조)
만일 "예"인 경우, 즉 기전력(VP)이 제2 낮은 기전력 임계값(VPL2)보다 큰 경우(VP > VPL2), 스텝 S2로 복귀되고, S모드에 의한 충방전 제어를 행한다. 만일 "아니오"인 경우, 즉 기전력(VP)이 제2 낮은 기전력 임계값(VPL2)이하인 경우(VP ≤ VPL2), 스텝 S3로 복귀되어 상술한 처리를 반복한다.
따라서, 제2 변형 실시예에서는, 기전력(VP)이 약 -12 내지 24mV의 범위, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)가 약 0.8 내지 1.4mol/L의 범위, 그리고 전지(101)의 내부 저항(IR)이 약 3.8 내지 7.0mΩ의 범위로 제어된다.
상술한 바와 같이, 제2 변형 실시예에 따른 차량(300)에서, 차량 전지 시스템(SV3)은 전지(101)와, 농도차 기전력 측정 수단(M1)와, S모드에 의한 제어 수단(S2), T1모드에 의한 제어 수단(S8), U1모드에 의한 제어 수단(S14) 및 모드 선택 수단(S11, S13, S15, S17)을 갖는 충방전 제어 수단[HV 컨트롤러(20)]을 포함한다. 차량 전지 시스템(SV3)에서, T1모드에 의한 제어 수단(S8)에 의해 충방전 시킬 경우, S모드에 의한 제어 수단(S2)에 의한 경우에 비해 미리 정해진 방전 조건(예를 들어, 급가속 또는 급발진시의 방전)에서 유동하는 방전 전류를 작게 한다. 그 밖의 방전 조건에서, 상기 모드의 방전 전류는 동일해진다. 따라서, T1모드의 충방전 제어는 전지(101) 등의 내부 저항(IR)을 서서히 저하시킬 수 있다. 이와 함께, 기전력(VP) 및 농도(SC)가 서서히 저하시될 수 있다.
한편, U1모드에 의한 제어 수단(S14)에 의해 충방전 시킬 경우, S모드에 의한 제어 수단(S2)에 의한 경우보다, 미리 정해진 충전 조건(예를 들어, 엔진에 의한 충전 또는 회생 브레이크에 의한 충전)에서 유동하는 충전 전류를 작게 한다. 기타의 충전 조건에서, 상기 모드에서의 충전 전류를 동일해진다. 따라서, U1모드에서의 충방전 제어는 전지(101) 등의 내부 저항(IR)을 서서히 증가시킬 수 있다. 이와 함께, 기전력(VP) 및 농도(SC)가 서서히 상승시될 수 있다.
따라서, 제2 변형 실시예에서도, 농도차 기전력 측정 수단(M1)로 측정한 기전력(VP)이 제1 높은 기전력 임계값(VPH1)보다 높은 것으로 검지됐을 때[농도(SC)가 제1 높은 농도 임계값(SCH1)보다 크고, 내부 저항(IR)이 제1 높은 저항 임계값(IRH1)보다 높을 때, T1모드에 의한 제어 수단(S8)에서의 충방전 제어로 절환해서 충방전을 제어한다. 이러한 점은 전지(101, 102)의 내부 저항(IR)를 감소시켜, 전지(101) 등의 열화를 회복시킬 수 있다.
반대로, 기전력(VP)이 제1 낮은 기전력 임계값(VPL1)보다 낮은 것으로 검지을 때[농도(SC)가 제1 낮은 농도 임계값(SCL1)보다 작을 때), 제어 수단(S14)을 사용하는 U1모드에 의한 충방전 제어으로 절환된다. 이러한 점은 전지(101) 등의 내부 저항(IR)이 지나치게 저하되는 것을 방지할 수 있다. 이와 달리, 내부 저항(IR)을 저하시키는 모드에서의 계속적인 제어는 내부 저항(IR)이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 전지(101) 등의 내부 저항(IR)이 계속해서 증가하여 열화되는 것이 방지할 수 있어 내부 저항(IR)를 항상 적절한 범위로 억제할 수 있다.
차량 전지 시스템(SV3)은 S모드에 비해, T1모드에서는 방전 조건을 제한하고, U1모드에서는 충전 조건을 제한한다. 구체적으로, T1모드에 의한 제어 수단(S8)의 제어 하에서 방전되는 동안, 최대 방전 전류(IDmax)보다 작은 방전 전류[상한 방전 전류(IDu)]가 시스템을 통해 유동하는 것이 헝요된다. 반대로, U1모드에 의한 제어 수단(S14)의 제어 하에서 충전되는 동안, 최대 충전 전류(ICmax)보다 작은 충전 전류[상한 충전 전류(ICu)]가 시스템을 통해 유동하는 것이 허용된다. 이러한 방식으로, 내부 저항(IR)의 변화가 서로 역의 경향이 되는 2개의 모드 제어 수단(S8, S14)을 용이하게 실현할 수 있다.
제2 변형 실시예에 있어서, 차량 전지 시스템(SV3)은 전지 시스템에 대응한다. 농도차 기전력 측정 수단(M1)은 내부 저항 검지 수단, 저항 상관 물리량 검지 수단, 저류 전해액 농도 검지 수단에 대응한다. T1모드에 의한 제어 수단(S8)은 감소 모드 제어 수단, 제2 모드 제어 수단 또는 제4 모드 제어 수단에 대응한다. U1모드에 의한 제어 수단(S14)은 증대 모드 제어 수단, 제1 모드 제어 수단 또는 제3 모드 제어 수단에 대응한다. 또한, S모드에 의한 제어 수단(S2)은 제5 모드 제어 수단에, T1모드에 의한 제어 수단(S8)은 제6 모드 제어 수단에, U1모드에 의한 제어 수단(S14)은 제7 모드 제어 수단에, 각각 대응한다.
제2 변형 실시예에서, S모드와 T1모드 사이의 절환은, 제1 높은 기전력 임계값(VPH1)을 24mV로, 제2 높은 기전력 임계값(VPH2)을 상기 값에서 이격된 13mV로 설정하도록 2개의 임계값(VPH1, VPH2)을 사용한다. 그러나, S모드와 T1모드 사이의 절환은 기전력(VP)에 대하여, 1개의 제1 기전력 임계값(VPT1)[예를 들어, VPT1 = 13㎷(제1 농도 임계값(SCT1) = 1.2mol/L 및 제1 저항 임계값(IRT1) = 4.7mΩ에 상당)]을 사용하여 행해질 수도 있다.(도 12 참조).
또한, S모드와 U1모드와의 절환은, 제1 낮은 기전력 임계값(VPL1)을 -12㎷로, 제2 낮은 기전력 임계값(VPL2)을 상기 값에서 이격된 -5㎷로 설정하도록 2개의 임계값(VPL1, VPL2)을 사용한다. 그러나, S모드와 U1모드 사이의 절환은 기전력(VP)에 대하여, 1개의 제2 기전력 임계값(VPT2)[예를 들어, VPT2 = -5㎷(제2 농도 임계값(SCT2) = 0.9mol/L, 제2 저항 임계값(IRT2) = 3.8mΩ에 상당)]을 사용하여 행해질 수도 있다.(도 12 참조).
이러한 경우들에서, 제2 변형 실시예에서는 기전력(VP)을 약 -5 내지 13mV의 범위로, 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)를 약 0.9 내지 1.2mol/L의 범위로, 그리고 전지(101)의 내부 저항(IR)을 약 3.8 내지 7.0mΩ의 범위로 제어한다.
<제3 변형 실시예>
본 발명의 제3 변형 실시예에 따른 차량에 대해서, 도1 및 도 13을 참조하여 설명한다.
본 제3 변형 실시예의 차량(400)은 차량 전지 시스템의 충방전 제어의 내용을 제외하고는 전술한 제2 변형 실시예와 동일하다. 구체적으로, 제2 변형 실시예의 T1모드에서, S모드의 최대 방전 전류(IDmax)의 값보다 20% 낮은 상한 방전 전류(IDu)가 제공되고, 조전지의 방전 전류를 제한하는 제어를 행한다. 그러나, 제3 변형 실시예에서, 조전지의 방전 전류의 값은 전체적으로 동일하게 제한되도록 제어된다. 또한, 전술한 변형 실시예에서, U1모드에서는 S모드의 최대 충전 전류(ICmax)의 값보다 20% 낮은 상한 충전 전류(ICu)가 제공되고, 조전지의 충전 전류를 제한하는 제어를 행한다. 그러나, 제3 변형 실시예에서, 조전지의 충전 전류의 값도 균일하게 제한하는 제어된다.
따라서, 이하의 설명에서는 상이한 점을 중심으로 설명하고, 제2 변형 실시예에서와 유사한 또는 동일한 부분에 대해서는 설명하지 않거나 또는 간단하게 설명한다. 유사하거나 또는 동일한 부분은 제2 변형 실시예에서와 동일한 작용 및 이점을 제공한다는 점을 알아야 한다. 동일한 내용은 동일한 도면 부호로 설명한다.
제3 변형 실시예의 차량(400)은 전지(101) 등의 충방전을 제어함으로써,전지(101)의 내부 저항(IR)의 증대를 억제하거나 또는 내부 저항(IR)를 저하 및 회복시켜, 내부 저항(IR)를 적절한 범위로 억제할 수 있는 차량 전지 시스템(SV4)을 구비한다.(도1 참조) 차량 전지 시스템(SV4)은 제1 실시예 및 제2 변형 실시예에서 와 유사하게, 상술한 조전지(10), HV 컨트롤러(20), 전방 모터(30), 후방 모터(40), 엔진(50), 케이블(60) 및 인버터(70)를 포함한다. 차량 전지 시스템(SV4)에 의한 조전지(10)의 충방전 제어는 제2 변형 실시예의 차량 전지 시스템(SV3)과 상이하다.
구체적으로, 도 13의 흐름도에 나타내는 각 스텝 중 스텝 S8 대신에 스텝 S10을 그리고 스텝 S14 대신에 스텝 S20을 사용하는 점에서, 제3 변형 실시예는 도 12에 도시한 전술한 제2 변형 실시예와 상이한다. 상기 스텝 중, 스텝 S10은 제1 변형 실시예에서 설명한 T2 모드에 의한 제어이며, 이미 설명하였다. 따라서, 이에 대한 설명은 이하에서 생략한다. 이제, 스텝 S20에 대해서 이하 설명한다.
스텝 S20에서, 조전지(10)의 U2 모드에 의한 충방전 제어가 행해진다. Ｕ2 모드에서, 상술한 S모드와 거의 동일한 제어가 행해진다. Ｕ2에 의한 제어는 조전지(10)를 충전하는 충전 전류를 S모드에서의 제어 시의 충전 전류의 값보다 20% 낮은 값이 되게 한다. 즉, HV 컨트롤러(20)는, S모드에 의한 제어에서 전지를 충전하는 충전 전류의 크기에 비해 U2 모드에 의한 제어에서 일률적으로 20% 낮은 충전 전류로 조전지(10)를 충전한다.
제3 변형 실시예에서는, S모드와 U2 모드는 방전 제어에 있어서 상이하지 않다.
제3 변형 실시예에 따른 차량(400)의 차량 전지 시스템(SV4)은 임의의 방전 조건에서도 T2 모드의 제어 수단(S10)의 제어에 의한 방전 전류를 S모드의 제어 수단(S2)에 의한 경우보다 작게 한다. 이러한 T2 모드의 제어 수단(S10)은 충방전을 반복적으로 행하는 데 사용될 수 있어, 확실하게 전지(101) 등의 내부 저항(IR)를 서서히 감소시켜, 전지(101) 등의 열화를 회복시킬 수 있다.
한편, 차량 전지 시스템(SV4)은 임의의 충전 조건에서 U2 모드의 제어 수단(S20)에 의한 충전 전류를 S모드의 제어 수단(S2)에 의한 경우보다 작게 한다. 이러한 U2 모드에 의한 제어 수단(S20)을 사용해서 충방전을 반복함으로써, 전지(101) 등의 내부 저항(IR)를 증대시킬 수 있다.
따라서, 각각의 내부 저항(IR)의 변화의 경향이 서로 역이 되는 2개의 모드 제어 수단(S10, S20)이 용이하게 실현될 수 있다.
<제4 변형 실시예>
이후, 본 발명의 제4 변형 실시예에 따른 차량에 대해 도1, 도2 및 도 14 내지 도 17를 참조하여 설명한다.
제4 변형 실시예의 차량(500)은, 장착하는 조전지(10)가 도14에 도시된 바와 같이 전지(101) 대신 보유 전해액 농도 검지 수단(M2)을 갖는 전지(201)을 구비한다는 점을 제외하고는 전술한 제1 실시예에서와 동일하다.
따라서, 이하의 설명은 제1 실시예과 다른 점을 중심으로 설명하고, 유사하거나 또는 동일한 부분에 대해서는 설명하지 않거나 또는 간단하게 설명한다. 상기 유사하거나 또는 동일한 부분은 제1 실시예에서와 동일한 작용 및 이점을 제공한다는 점을 알아야 한다. 동일한 내용은 동일한 도면 부호로 설명한다.
또한, 제4 변형 실시예의 차량(500)도 제1 실시예와 유사하게 엔진(50), 전방 모터(30) 및 후방 모터(40)을 사용하여 HV 컨트롤러(20)에 의해 구동되는 하이 브리드 자동차이다. 차량(500)도 상기 구성품에 부가하여 차체(90), 케이블(60), 인버터(70) 및 조전지(10)을 포함한다.
조전지(10)는 도 2에 도시된 제1 실시예과 같이 전지부(11)과 전지 감시 장치(12)를 포함한다.
본 실시예의 전지부(11)는 전지부(11)가 직사각형 상자 형상 전지 케이스(110), 발전 요소(120), 전해액(130)에 부가하여 보유 전해액 농도 검지 수단(M2)을 구비하는 권회형 전지(201)와, 보유 전해액 농도 검지 수단(M2)을 구비하지 않는 전지(102)를 포함한다는 점에서 제1 실시예와 상이하다.
이제, 보유 전해액 농도 검지 수단(M2)을 구비하는 전지(201)에 대해서 도 14 내지 도 16를 참조하여 설명한다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 전지(201)의 보유 전해액 농도 검지 수단(M2)은 발전 요소(120)의 정극판(121)과 부극판(122) 사이에 보유된 보유 전해액(130H)에 접촉하는 제1 전극 본체부(241)와, 제1 전극 본체부(241)과 이격하면서 보유 전해액(130H)에 접촉하는 제2 전극 본체부(251)을 포함한다.
제1 측정 전극(240)은 상술한 제1 전극 본체부(241) 및 제1 리드선(242)을 포함한다. 제1 전극 본체부(241)는 담지체(241A)의 양측면 상에 제1 금속판(241L)을 담지한다. 제1 리드선(242)은 전극 본체부(241)에 전지 접속되고 절연 수지로 이루어진 피복 부재(242Y)로 피복된 니켈선(242X)을 포함한다. 마찬가지로, 제2 측정 전극(250)은 상술한 제2 전극 본체부(251) 및 제2 리드선(252)을 포함한다. 제2 전극 본체부(251)는 담지체(251A)의 양측면 상에 제2 금속판(251L)을 담지한 다. 제2 리드선(252)은 전극 본체부(251)에 전지 접속되고 절연 수지로 이루어진 피복 부재(252Y)로 피복된 니켈선(252X)을 포함한다.
제1 전극 본체부(241) 및 제2 전극 본체부(251)는 정극판(121)과 부극판(122) 사이에 개재된 세퍼레이터(123)의 제1 단부(123A)로부터 발전 요소(120)의 중앙측을 향해서 각각 삽입되어 세퍼레이터(123)의 일측에 서로 이격되어 배열된다.(도 14, 도 15 및 도 16 참조) 제1 전극 본체부(241) 및 제2 전극 본체부(251)는 세퍼레이터(123)에 의해 보유된 보유 전해액(130H)에 접촉된다.(도 15 및 도 16 참조)
세퍼레이터(123)와 동일한 폴리에틸렌으로 제조된 제1 절연막(123SA) 및 제2 절연막(123SB)은 제1 전극 본체부(241) 및 제2 전극 본체부(251)를 덮도록 제1 및 제2 전극 본체부(241, 251)와 정극판(121)[또는 부극판(122)] 사이에 개재된다. 따라서, 제1 전극 본체부(241) 및 제2 전극 본체부(251)는 부극판(122)과 절연된다.(도 15 및 도 16 참조) 발전 요소(120)로부터 연장된 제1 리드선(242) 및 제2 리드선(252)은 각각 수지로 이루어지는 복수의 고정 부재(242Z, 252Z)를 통해 케이스 본체(111)의 제1 측부(111m) 및 밀봉 덮개(112)에 고정된다.(도 14 참조)
따라서, 제4 변형 실시예의 전지(201)는 보유 전해액(130H)에 접촉하는 제1 전극 본체부(241)과 제2 전극 본체부(251)을 구비한다. 제1 전극 본체부(241)과 제2 전극 본체부(251) 사이에 소정 전압을 인가하면, 보유 전해액(130H)를 통해 전류가 흐른다. 전극 본체부(241, 251)사이에 발생하는 저항의 크기는 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)에 따라 변화된다. 따라서, 보유 전해액 농도 검지 수단(M2)은 제1 전극 본체부(241)과 제2 전극 본체부(251) 사이에 소정 전압을 인가했을 때에 흐르는 농도 검지 전류(HI)의 크기로부터 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)를 결정하는 데 사용될 수 있다. 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)과 보유 전해액 농도 검지 수단(M2)에 의해 측정된 농도 검지 전류(HI) 사이에는 정의 상관이 존재한다. 즉, 농도(HC)가 높아지면, 농도 검지 전류(HI)가 커진다. 한편, 전술한 바와 같이, 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)는 전지(201)의 내부 저항(IR)과 부의 상관이 존재한다. 전지(201)의 내부 저항(IR)이 증대하면, 농도(HC)는 낮아진다. 따라서, 전지(201)의 내부 저항(IR)가 높을 경우, 보유 전해액(130H)의 농도(HC)가 낮아지고, 보유 전해액 농도 검지 수단(M2)의 농도 검지 전류(HI)도 작아진다. 반대로, 전지(201)의 내부 저항(IR)가 낮을 경우, 농도(HC)가 높아지고, 농도 검지 전류(HI)도 커진다. 따라서, 내부 저항(IR)의 레벨은 농도 검지 전류(HI) 사용해서 추정한 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)로부터 추정될 수 있다.
제4 변형 실시예의 차량(500)은 전지(201, 102)의 충방전을 제어하여 전지(201) 등의 내부 저항(IR)의 증대를 억제하거나 또는 내부 저항(IR)를 저하 및 회복시켜, 내부 저항(IR)를 적절한 범위로 억제할 수 있는 차량 전지 시스템(SV5)을 포함한다. 차량 전지 시스템(SV5)은 제1 실시예과 마찬가지로, 상술한 조전지(10), HV 컨트롤러(20), 전방 모터(30), 후방 모터(40), 엔진(50), 케이블(60) 및 인버터(70)를 포함한다.
이제, 상술한 차량 전지 시스템(SV5)의 제어에 대해서 도 17의 흐름도를 참 조하여 설명한다.
도 17에 도시한 스텝들 중, 스텝 S1 내지 S3, S5 및 S8은 제1 실시예과 동일하므로, 스텝 S1 내지 S3 및 S8에 관한 상세한 설명을 생략한다. 스텝 S3에서, HV 컨트롤러(20)는 전지(201)의 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)의 검지 타이밍이 도래했는 지 여부를 판정한다. 만일 "아니오"인 경우, 즉 리튬 이온 농도(HC)의 검지 타이밍이 도래하지 않은 경우, 스텝 S3로 복귀된다.
만일 "예"인 경우, 즉 리튬 이온 농도(HC)의 검지 타이밍이 도래한 경우, 제1 전극 본체부(241)과 제2 전극 본체부(251) 사이를 유동하는 농도 검지 전류(HI)의 측정하는 데 전지(201)의 보유 전해액 농도 검지 수단(M2)이 사용되는 스텝 S31로 진행한다.
스텝 S31에서 농도 검지 전류(HI)를 측정한 후, 차량 전지 시스템(SV5)이 S모드에 의한 충방전 제어를 행하는 지 여부를 판정한다.(스텝 S5) 만일 "예"인 경우, 즉 S모드에 의한 충방전 제어를 행하는 경우, 스텝 S32로 진행한다. 반대로, 만일 "아니오"인 경우 즉, T1모드에 의한 충방전 제어를 행하는 경우, 스텝 S33로 진행한다.
스텝 S32에서, HV 컨트롤러(20)는 측정한 농도 검지 전류(HI)가 낮은 전류 임계값(HIL)보다 작은지의 여부를 판정한다.
만일 "아니오"인 경우, 즉 농도 검지 전류(HI)가 낮은 전류 임계값(HIL) 이상인 경우(HI ≥ HIL), 스텝 S3로 복귀되고, 상술한 처리를 반복한다.
만일 "예"인 경우, 즉 농도 검지 전류(HI)가 낮은 전류 임계값(HIL)보다 작 은 경우(HI < HIL), 스텝 S8로 진행하고, 조전지(10)[전지(201, 102)]에 대해서 T1모드에 의한 충방전 제어를 행한다.
스텝 S33에서, HV 컨트롤러(20)는 측정한 농도 검지 전류(HI)가 높은 전류 임계값(HIH)보다 큰지의 여부를 판정한다. 또한, 높은 전류 임계값(HIH)은 낮은 전류 임계값(HIL)보다 크다.
만일 "아니오"인 경우, 즉 농도 검지 전류(HI)가 높은 전류 임계값(HIH)이하인 경우(HI ≤ HIH), 스텝 S3로 복귀되고, 상술한 처리를 반복한다.
반대로 "예"인 경우, 즉 농도 검지 전류(HI)가 높은 전류 임계값(HIH)보다 큰 경우(HI > HIH), 스텝 S2로 복귀되고, 다시 S모드에 의한 충방전 제어를 행한다.
따라서, 제4 변형 실시예의 차량 전지 시스템(SV5)은 보유 전해액 농도 검지 수단(M2), S모드에 의한 제어 수단(S2), T1모드에 의한 제어 수단(S8) 및 모드 선택 수단(S32, S33)을 구비한다. 예를 들어, 조전지(10)[전지(201) 등]의 충방전이 S모드에 의한 제어 수단(S2)에 의해 제어되어 전지(201)의 내부 저항(IR)이 서서히 증대하여 내부 저항(IR)이 임계값과 비교하여 상대적으로 높아졌을 때, 즉 농도 검지 전류(HI)가 낮은 전류 임계값(HIL)보다 작을때, 충방전 제어는 T1모드에 의한 제어 수단(S8)에 의한 것으로 절환된다. 따라서, 내부 저항(IR)은 전지(201)의 열화를 회복시킬 수 있도록 낮아질 수 있다. 이와 함께, 농도 검지 전류(HI) 및 농도(HC)는 서서히 증가될 수 있다.
반대로, 조전지(10)의 충방전이 T1모드에 의한 제어 수단(S8)에 의해 제어되어 전지(201)의 내부 저항(IR)이 서서히 감소하여 내부 저항(IR)이 임계값과 비교하여 상대적으로 낮아졌을 때, 즉 농도 검지 전류(HI)가 높은 전류 임계값(HIH)보다 클 때, 충방전은 S모드에서의 제어 수단(S2)에 의한 것으로 절환되어 내부 저항(IR)가 지나치게 저하되는 것을 방지하거나 또는 내부 저항(IR)을 저하시키는 T1모드에 의한 제어 수단에서의 계속적인 제어로 인해 내부 저항(IR)가 오히려 증대해지는 것을 방지한다. 따라서, 농도 검지 전류(HI) 및 농도(HC)도 서서히 저하될 수 있다.
따라서, 제4 변형 실시예에서, 농도 검지 전류(HI)는 사실상 2개의 임계값(HIL, HIH) 사이에서 제어되며, 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC) 및 전지(201)의 내부 저항(IR)은 그에 대응하는 범위로 제어된다.
이러한 점은 전지(201, 102)의 내부 저항(IR)의 계속적인 증가로 인해 전지(201) 등이 열화하는 것을 방지할 수 있고, 내부 저항(IR)를 항상 적절한 범위로 억제할 수 있다.
또한, 제4 변형 실시예에서, 보유 전해액 농도 검지 수단(M2)은 농도 검지 전류(HI)를 측정하여 보유 전해액(130H)의 농도(HC) 및 전지(201)의 내부 저항(IR)를 추정한다. 그러나, 제1 전극 본체부(241)와 제2 전극 본체부(251)과의 사이에 발생하는 저항을 측정하여 보유 전해액(130H)의 농도(HC) 및 전지(201)의 내부 저항(IR)를 추정할 수도 있다.
<제2 실시예>
본 발명의 제2 실시예에 따른 노트북형 퍼스널 컴퓨터(900, 이하, "노트북 컴퓨터"라 칭함)대해서, 도 10 및 도 18를 참조해서 설명한다.
노트북(900), CPU(920), 메모리(도시 생략), 조전지(910) 및 본체(990)를 포함하는 전지 장착 기기다. 조전지(910)는 전해액(130)의 농도 측정 기능을 갖지 않는 복수의 전지(102) 외에 농도차 기전력 측정 수단(M1)을 갖고 직렬 접속된 전지(101)와, 전지 감시 장치(912)을 포함한다. 제2 실시예의 PC 전지 시스템(SP1)은 CPU(920), 메모리(도시 생략), 조전지(910) 및 전지 감시 장치(912)를 포함한다.
CPU(920)는 회로(도시 생략) 및 통신 케이블(912B)을 갖는 조전지(910)과 통신하고, 메모리에 준비된 프로그램을 판독하고, 이 프로그램을 고속 처리한다. 예를 들어, CPU(920)는 조전지(910)용 충방전 제어 프로그램을 실행한다.
전지 감시 장치(912)는 서미스터(도시 생략)와 같은 센서를 사용해서 조전지(910)의 전지(101, 102)의 상태(전지 온도 및 전압)에 관한 데이터를 취득하는 취득 회로(도시 생략)와, 전지 감시 장치 본체(912A) 내에 기전력 취득 회로(912A1)을 포함한다.(도 10 참조)
도 10은 상술한 PC 전지 시스템(SP1)에서 CPU(920), 전지 감시 장치(912) 및 전지(101)을 선택하여 도시한다. 기전력 취득 회로(912A1)을 포함하는 전지 감시 장치(912)는 상술한 바와 같이 통신 케이블(912B)을 통해 CPU(920)과 접속되어 통신하면서, 전지(101)의 농도차 기전력 측정 수단(M1)과 접속된다. 따라서, 기전력 취득 회로(912A1)는 제1 측정 전극(140)과 제2 측정 전극(150)과의 사이의 기전력(VP)을 취득할 수 있다. 취득한 기전력(VP)은 전지와 관련된 다른 데이터와 함께 통신 케이블(912B)을 통해 CPU(920)로 송신된다.
PC 전지 시스템(SP1)의 CPU(920)는 기전력 취득 회로(912A1)로부터 수신한 전지 데이터를 기초로 하여 전지(101)의 열화 상황을 판단할 수 있다. 그 판단에 따라, 조전지(910) 내부의 전지(101, 102)의 제어의 모드가 변화한다.
예를 들어, PC 전지 시스템(SP1)의 제어는 도 9에 나타낸 흐름도에 따라 행해진다.
우선, 노트북 컴퓨터(900)의 전원을 온(on)하면(스텝 S1), CPU(920)는 PC 전지 시스템(SP1)을 제어하는 프로그램을 따라 작동하도록 기동된다. 이후, 조전지(910)에 대해서 S모드에서의 충방전 제어가 선택된다.(스텝 S2) S 모드에 의한 충방전 제어에서, 노트북 컴퓨터(900) 내의 회로 및 장치[예를 들어, CPU(920), 도시 생략된 HDD, 냉각 팬 및 모니터)에 요구되는 전력을 공급하기 위해, 전력에 상응하는 전류가 조전지(910)로부터 방전되거나 또는 외부 전원(도시 생략)으로부터 공급된 전력으로 조전지(910)가 충전된다.
CPU(920)는 S모드에서의 충방전 제어 하에서 전지(101) 등의 최대 방전 전류(IDmax) 및 최대 충전 전류(ICmax)를 설정한다.
CPU(920)는 타이머(도시 생략)를 자체에 갖고 있으며, 스텝 S3에서 예를 들어 매 10일 마다 전지(101)의 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)의 검지 타이밍이 도래하였는 지 여부를 판정한다. 만일 "아니오"인 경우, 즉 리튬 이온 농도(SC)의 검지 타이밍이 도래하지 않은 경우, 스텝 S3로 복귀된다. 반대로, 스텝 S3에서 "예"인 경우, 즉 리튬 이온 농도(SC)의 검지 타이밍이 도래한 경우, 전지(101)의 농도차 기전력 측정 수단(M1)을 사용하여 제1 전극 본체부(141)과 제2 전극 본체부(151) 사이에 발생한 기전력(VP)이 측정되는 스텝 S4로 진행한다.
스텝 S4에서, 상술한 농도차 기전력 측정 수단(M1)에 의해 기전력(VP)이 측정된다. 기전력(VP)의 측정 후, PC 전지 시스템(SP1)이 S모드에 의한 충방전을 제어하는 지 여부를 판정한다(스텝 S5). 만일 "예"인 경우, 스텝 S6로 진행한다. 한편, "아니오"인 경우, 즉 T1모드에 의한 충방전 제어를 행하는 경우, 스텝 S7로 진행한다.
스텝 S6에서, CPU(920)는 측정한 기전력(VP)을 기전력 취득 회로(912A1)를 통해 수신하고, 기전력(VP)이 높은 기전력 임계값(VPH)보다 큰지의 여부를 판정한다.
만일 "아니오"인 경우, 즉 기전력(VP)이 높은 기전력 임계값(VPH)이하인 경우(VP ≤ VPH), 스텝 S3로 복귀되고, 상술한 처리를 반복한다.
만일 "예"인 경우, 즉 기전력(VP)이 높은 기전력 임계값(VPH)보다 큰 경우(VP > VPH), 조전지(10)에 대해서 T1모드에 의한 충방전 제어를 행하는 스텝 S8로 진행한다. T1모드에서, 상술한 S모드와 동일한 제어 처리가 수행된다. T1모드의 제어 하에서, 조전지(910)로부터 방전되는 상한 방전 전류(IDu)는 S모드의 제어 하에서의 최대 방전 전류(IDmax)의 값보다 20% 낮은 값으로 설정된다.(IDu = 0.8× IDmax) 즉, CPU(920)는 S모드의 제어 하에서, 최대 방전 전류(IDmax)를 방전시킨다. 이러한 T1 모드에 의한 제어 하의 조건에서, CPU(920)는 최대 방전 전류(IDmax)에 비해 20 % 감소된 상한 방전 전류(IDu)를 방전만시킨다.
제2 실시예에서, 충전에 관해서는, S모드와 T1모드는 충전 제어면에서 서로 상이하지 않다.
전술한 지식으로부터 알 수 있는 바와 같이, T1모드에 의한 조전지(910)의 충방전 제어가 어느 정도의 장기간(예를 들어 3 개월 이상)에 걸쳐 계속될 때, 그 기간 중에 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)는 S모드에 의한 충방전 제어의 경우에 비해 서서히 낮아진다. 역으로, 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC)는 서서히 높아진다. 이러한 점은 조전지(910)에서의 전지(101, 102)의 내부 저항(IR)의 증가를 방지할 수 있고 오히려 저하시킬 수 있다.
한편, 스텝 S7에서, CPU(920)는 측정한 기전력(VP)이 낮은 기전력 임계값(VPL)보다 작은지의 여부를 판정한다.
만일 "아니오"인 경우, 즉 기전력(VP)이 낮은 기전력 임계값(VPL) 이상인 경우(VP ≥ VPL), 스텝 S3로 복귀되고, 상술한 처리를 반복한다.
만일 "예"인 경우, 즉 기전력(VP)이 낮은 기전력 임계값(VPL)보다 작은 경우(VP < VPL), S모드에 의한 충방전 제어가 행해지는 스텝 S2로 복귀된다.
제2 실시예에 따른 노트북 컴퓨터(900)는 상술한 PC 전지 시스템(SP1)을 구비하여, 농도차 기전력 측정 수단(M1)에 의해 추정되고 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)와 상관 관계를 갖는 기전력(VP)을 사용하여, S모드에 의한 제어 수단(S2)과 T1모드에 의한 제어 수단(S8) 중 임의의 하나를 선택할 수 있다. 이러한 점은 장착한 전지(101, 102)의 내부 저항(IR)의 증대를 확실하게 억제할 수 있거나 또는 내부 저항(IR)를 확실하게 저하 및 회복시킬 수 있어, 내부 저항(IR)를 적절한 범위로 억제할 수 있다.
본 발명을 제1 및 제2 실시예와, 제1 내지 제4 변형 실시예를 사용하여 설명하였지만, 본 발명은 본 명세서에 개시한 실시예로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 범위 내에 다양한 변형이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 한다.
상술한 실시예에서는 권회형 리튬 이온 2차 전지를 전지로서 사용하였지만, 본 발명은 세퍼레이터를 사이에 개재하도록 적층된 정극판과 부극판을 포함하는 적층형 리튬 이온 2차 전지에 적용될 수도 있다. 보유 전해액(130H)의 리튬 이온 농도(HC) 또는 저류 전해액(130S)의 리튬 이온 농도(SC)을 검지하기 위해서, 전지(101)의 제1 측정 전극(140)과 제2 측정 전극(150) 사이 또는 전지(201)의 제1 측정 전극(240)과 제2 측정 전극(250) 사이의 기전력(VP) 또는 농도 검지 전류(HI)가 측정된다. 그러나, 예를 들어, 제1 측정 전극과 제2 측정 전극과의 사이의 정전류를 유동시킴으로써, 전해액(130S, 130H)의 리튬 이온 농도(SC, HC)에 대응하는 제1 측정 전극과 제2 측정 전극 사이의 전압의 크기가 측정될 수 있다. 이와 달리, 제1 측정 전극과 제2 측정 전극 사이에 유동하는 전류의 크기는 그들 사이에 정전압을 인가하여 측정될 수 있다.
제1 실시예에서, 다공질의 글래스판으로 이루어진 필터(180)가 격리 부재로써 사용된다. 그러나, 상기 격리 부재는, 격리 부재의 제1 면과 제2 면 사이의 갭에서 저류 전해액과 기준 전해액 사이의 농도차로 인한 이온의 이동을 방지하고, 제1 및 제2 측정 전극(140, 150)에 의해 저류 전해액(130S)과 기준 전해액(160) 사이의 전위를 측정할 수 있는 임의의 다른 부재로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 필터는 이러한 특성을 갖는 세라믹스 또는 수지로 이루어질 수도 있다.

Claims (18)

  1. 발전 요소 및 상기 발전 요소에 함침되고 리튬 이온을 함유하는 전해액을 각각 갖는 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지와,
    상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 수단과,
    상기 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지에서의 내부 저항의 레벨에 대한 검지 및 추정 중 하나 이상을 수행하는 내부 저항 검지 수단을 포함하는 전지 시스템이며,
    상기 충방전 제어 수단은, 증대 모드 제어 수단 및 감소 모드 제어 수단을 구비하고 미리 정해진 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 복수의 모드 제어 수단과, 모드 선택 수단을 포함하며,
    상기 증대 모드 제어 수단은 증대 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 것으로, 충방전 제어를 계속해서 행함으로써 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 내부 저항을 점차적으로 증가시키도록 구성되고,
    상기 감소 모드 제어 수단은 상기 증대 충방전 조건과는 상이한 감소 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 것으로, 충방전 제어를 계속해서 행함으로써 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 내부 저항을 점차적으로 감소시키도록 구성되고,
    상기 모드 선택 수단은 사용되는 하나의 모드 제어 수단을 상기 복수의 모드 제어 수단으로부터 선택하고,
    상기 모드 선택 수단은, 상기 내부 저항 검지 수단에서 상기 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 높은 것을 검지 또는 추정했을 때에는 상기 감소 모드 제어 수단을 선택하고, 상기 내부 저항 검지 수단에서 상기 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 낮은 것을 검지 또는 추정했을 때에는 상기 증대 모드 제어 수단을 선택하도록 구성된, 전지 시스템.
  2. 발전 요소 및 상기 발전 요소에 함침되고 리튬 이온을 함유하는 전해액을 각각 갖는 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지와,
    상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 수단과,
    상기 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지에서의 내부 저항의 레벨에 대한 검지 및 추정 중 하나 이상을 수행하는 내부 저항 검지 수단을 포함하는 전지 시스템이며,
    상기 충방전 제어 수단은, 제1 모드 제어 수단 및 제2 모드 제어 수단을 구비하고 미리 정해진 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 복수의 모드 제어 수단과, 모드 선택 수단을 포함하며,
    상기 제1 모드 제어 수단은 제1 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고, 상기 제2 모드 제어 수단은 상기 제1 충방전 조건과는 상이한 제2 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고,
    상기 모드 선택 수단은 사용되는 하나의 모드 제어 수단을 상기 복수의 모드 제어 수단으로부터 선택하고,
    상기 제1 모드 제어 수단에 의한 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 방전의 경우와 상기 제2 모드 제어 수단에 의한 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 방전의 경우를 비교했을 때, 상기 제2 모드 제어 수단에 의한 방전 전류는 미리 정해진 방전 조건에서는 상기 제1 모드 제어 수단에 의한 방전 전류보다 작게되고, 다른 방전 조건에서는 동일하거나 작게되고,
    상기 모드 선택 수단은, 상기 내부 저항 검지 수단에서 상기 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 높은 것으로 검지 또는 추정했을 때에는 상기 제2 모드 제어 수단을 선택하고, 상기 내부 저항 검지 수단에서 상기 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 낮은 것으로 검지 또는 추정했을 때에는 상기 제1 모드 제어 수단을 선택하도록 구성된, 전지 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 미리 정해진 방전 조건은 상기 제1 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 방전 전류를 유동시키는 방전 조건인, 전지 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 미리 정해진 방전 조건 및 다른 방전 조건 중 어느 하나에서, 상기 제2 모드 제어 수단에 의한 방전 전류는 상기 제1 모드 제어 수단에 의한 방전 전류보다 작게되는, 전지 시스템.
  5. 발전 요소 및 상기 발전 요소에 함침되고 리튬 이온을 함유하는 전해액을 각각 갖는 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지와,
    상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 수단과,
    상기 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지에서의 내부 저항의 레벨에 대한 검지 및 추정 중 하나 이상을 수행하는 내부 저항 검지 수단을 포함하는 전지 시스템이며,
    상기 충방전 제어 수단은, 제3 모드 제어 수단 및 제4 모드 제어 수단을 구비하고 미리 정해진 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 복수의 모드 제어 수단과, 모드 선택 수단을 포함하며,
    상기 제3 모드 제어 수단은 제3 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고, 상기 제4 모드 제어 수단은 상기 제3 충방전 조건과는 상이한 제4 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고,
    상기 모드 선택 수단은 사용되는 하나의 모드 제어 수단을 상기 복수의 모드 제어 수단으로부터 선택하고,
    상기 제3 모드 제어 수단에 의한 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충전의 경우와 상기 제4 모드 제어 수단에 의한 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충전의 경우를 비교했을 때, 상기 제3 모드 제어 수단에 의한 충전 전류는 미리 정해진 충전 조건에서는 상기 제4 모드 제어 수단에 의한 충전 전류보다 작아지고, 다른 충전 조건에서는 동일하거나 작아지고,
    상기 모드 선택 수단은, 상기 내부 저항 검지 수단에서 상기 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 높은 것으로 검지 또는 추정했을 때에는 상기 제4 모드 제어 수단을 선택하고, 상기 내부 저항 검지 수단에서 상기 내부 저항이 임계값과 비교하여 상대적으로 낮은 것으로 검지 또는 추정했을 때에는 상기 제3 모드 제어 수단을 선택하도록 구성된, 전지 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 미리 정해진 충전 조건은 상기 제4 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 충전 전류를 유동시키는 충전 조건인, 전지 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 미리 정해진 충전 조건 및 다른 충전 조건 중 임의의 하나에서, 상기 제3 모드 제어 수단에 의한 충전 전류는 상기 제4 모드 제어 수단에 의한 충전 전류보다 작게되는, 전지 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 저항 검지 수단은 상기 내부 저항과 상관 관계를 갖는 저항 상관 물리량에 기초하여 상기 내부 저항의 레벨을 추정하기 위한 저항 상관 물리량 검지 수단인, 전지 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 발전 요소는 정극판 및 부극판을 포함하고,
    상기 전해액은 상기 정극판과 부극판과의 사이에 보유된 보유 전해액을 포함하고,
    상기 저항 상관 물리량 검지 수단은 상기 내부 저항과 상관 관계를 갖는 상 기 보유 전해액의 리튬 이온 농도의 레벨에 대한 검지 및 추정 중 하나 이상을 수행함으로써, 상기 내부 저항의 레벨을 추정하기 위한 보유 전해액 농도 검지 수단인, 전지 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 발전 요소는 정극판 및 부극판을 포함하고,
    상기 각각의 리튬 이온 2차 전지는 상기 발전 요소를 보유하는 전지 케이스를 갖고,
    상기 전해액은,
    상기 정극판과 부극판 사이에 보유된 보유 전해액과,
    상기 보유 전해액과 상호 유통가능하도록 상기 발전 요소와 전지 케이스 사이에 저류되는 저류 전해액을 포함하고,
    상기 저항 상관 물리량 검지 수단은 상기 내부 저항과 상관 관계를 갖는 상기 저류 전해액의 리튬 이온 농도 레벨의 검지 및 추정 중 하나 이상을 수행함으로써, 상기 내부 저항의 레벨을 추정하기 위한 저류 전해액 농도 검지 수단인, 전지 시스템.
  11. 정극판 및 부극판을 갖는 발전 요소와, 상기 발전 요소에 함침되고 리튬 이온을 함유하는 전해액과, 상기 발전 요소 및 전해액을 보유하는 전지 케이스를 각각 구비하는 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지와,
    상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하는 충방전 제어 수단과,
    저류 전해액 농도 검지 수단을 포함하는 전지 시스템이며,
    상기 전해액은 상기 정극판과 부극판 사이에 보유된 보유 전해액과, 상기 보유 전해액과 상호 유통가능하도록 상기 발전 요소와 전지 케이스 사이에 저류되는 저류 전해액을 포함하고,
    상기 저류 전해액 농도 검지 수단은 상기 하나 이상의 리튬 이온 2차 전지의 전해액 중 저류 전해액의 리튬 이온 농도의 레벨에 대한 검지 및 추정 중 하나 이상을 행하고,
    상기 충방전 제어 수단은, 제5 모드 제어 수단, 제6 모드 제어 수단 및 제7 모드 제어 수단을 구비하고 미리 정해진 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하기 위한 복수의 모드 제어 수단과, 모드 선택 수단을 포함하며,
    상기 제5 모드 제어 수단은 제5 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고, 상기 제6 모드 제어 수단은 상기 제5 충방전 조건과는 상이한 제6 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고, 상기 제7 모드 제어 수단은 상기 제5 및 제6 충방전 조건과는 상이한 제7 충방전 조건에 따라 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전을 제어하고,
    상기 모드 선택 수단은 사용되는 하나의 모드 제어 수단을 상기 복수의 모드 제어 수단으로부터 선택하고,
    상기 제5 모드 제어 수단에 의한 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전의 경우와, 상기 제6 모드 제어 수단에 의한 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충 방전의 경우와, 상기 제7 모드 제어 수단에 의한 상기 각각의 리튬 이온 2차 전지의 충방전의 경우를 비교했을 때, 상기 제6 모드 제어 수단에 의한 방전 전류는 미리 정해진 방전 조건에서 상기 제5 모드 제어 수단에 의한 방전 전류보다 작게되고, 다른 방전 조건에서는 동일하거나 작게되고, 상기 제7 모드 제어 수단에 의한 충전 전류는 미리 정해진 충전 조건에서 상기 제5 모드 제어 수단에 의한 충전 전류보다 작게되고, 다른 충전 조건에서는 동일하거나 작게되고,
    상기 모드 선택 수단은, 상기 저류 전해액 농도 검지 수단에서 상기 저류 전해액의 리튬 이온 농도가 상기 제6 모드용 농도 임계값보다 높은 것으로 검지 또는 추정될 때에는 상기 제6 모드 제어 수단을 선택하고, 상기 저류 전해액 농도 검지 수단에서 상기 저류 전해액의 리튬 이온 농도가 상기 제6 모드용 농도 임계값보다 낮은 상기 제7 모드용 농도 임계값보다 낮은 것으로 검지 또는 추정될 때에는 상기 제7 모드 제어 수단을 선택하도록 구성된, 전지 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 미리 정해진 방전 조건은 상기 제5 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 방전 전류를 유동시키는 방전 조건인, 전지 시스템.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 미리 정해진 충전 조건은 상기 제5 모드 제어 수단에 의해 유동 가능한 최대 충전 전류를 유동시키는 충전 조건인, 전지 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 미리 정해진 방전 조건 및 다른 방전 조건 중 임의의 하나에서, 상기 제6 모드 제어 수단에 의한 방전 전류는 상기 제5 모드 제어 수단에 의한 것보다 작게되는, 전지 시스템.
  15. 제11항 또는 제14항에 있어서, 상기 미리 정해진 충전 조건 및 다른 충전 조건 중 임의의 하나에서, 상기 제7 모드 제어 수단에 의한 충전 전류는 상기 제5 모드 제어 수단에 의한 것보다 작게되는, 전지 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 상기 저류 전해액 농도 검지 수단은,
    상기 저류 전해액에 침지되는 제1 전극 본체부와, 상기 전지 케이스의 외부에 노출되고 상기 제1 전극 본체부에 전기 접속되는 제1 도체부를 구비하는 제1 측정 전극과,
    기준의 리튬 이온 농도를 갖는 기준 전해액과,
    상기 기준 전해액을 수용하는 기준 전해액 케이스부와,
    상기 기준 전해액에 침지되는 제2 전극 본체부와, 상기 기준 전해액 케이스부의 외부에 노출되고 상기 제2 전극 본체부에 전기 접속되는 제2 도체부를 구비하는 제2 측정 전극과,
    상기 저류 전해액와 기준 전해액을 서로 격리시키기 위해 상기 저류 전해액과 접하는 제1 면 및 상기 기준 전해액과 접하는 제2 면을 갖는 격리 부재를 포함하며,
    상기 격리 부재는 상기 저류 전해액과 기준 전해액 사이의 농도차로 인한 상기 제1 면과 제2 면과의 사이에서의 이온의 이동을 방지하고, 상기 제1 및 제2 측정 전극에 의해 상기 기준 전해액과 저류 전해액 사이의 전위 측정을 가능하게 하는, 전지 시스템.
  17. 제1항, 제2항, 제5항 및 제11항 중 어느 한 항에 따른 전지 시스템이 장착된 차량.
  18. 제1항, 제2항, 제5항 및 제11항 중 어느 한 항에 따른 전지 시스템이 장착된 전지 장착 기기.
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