KR101288671B1

KR101288671B1 - 전지 시스템

Info

Publication number: KR101288671B1
Application number: KR1020127003302A
Authority: KR
Inventors: 데츠로 시게미즈
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2013-07-22
Also published as: CN102687367B; US20120299597A1; WO2011087128A1; KR20120085237A; JP2011146331A; EP2528187A1; EP2528187A4; JP5448865B2; US9124102B2; CN102687367A

Abstract

본 발명의 전지 시스템에 있어서, BMS는, 조전지를 구성하는 복수의 이차전지 각각의 현재의 충전율 중 최대치를 나타내는 최대 충전율과 최소 충전율을 연산한다. 그리고, 이차전지가 만충전인 경우의 만충전율을 상한으로 하고, 이차전지가 공충전인 경우의 공충전율을 하한으로 하는 충전율 표시 범위에 표시하는 파형 신호로서, 최대 충전율을 최대 피크, 최소 충전율을 최소 피크로 하는 통상시 파형 신호를 생성한다. 그리고, 통상시 파형 신호를 충전율 표시 범위에 표시한다.

Description

전지 시스템{BATTERY SYSTEM}

본 발명은 이차전지의 충전율을 표시하는 전지 시스템에 관한 것이다.

본원은 2010년 1월 18일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2010-008039호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

복수의 이차전지를 접속하여 구성되는 조전지(組電池)를 전원으로서 이용하는 장치에서는, 그 조전지에 있어서의 충전율을 검출하고, 그 검출한 정보를 충전 개시나 충전 완료의 타이밍을 파악하는 등의 처리에 이용하고 있다. 그리고, 이와 같은 충전율을 표시하는 기술에 관련되는 것이 특허 문헌 1에 개시되어 있다.

(선행 기술 문헌)

(특허 문헌)

(특허 문헌 1) 일본 특허 제3533076호 공보

그런데, 상술한 것과 같은 조전지를 전원으로서 이용하는 시스템에 있어서는, 그 조전지를 구성하는 이차전지 각각의 충전율이 다르다. 그 때문에, 충전시에는, 최대의 충전율을 나타내는 이차전지가 만충전시의 충전율의 값을 넘지 않도록 제어하고, 방전시에는, 최소의 충전율을 나타내는 이차전지가 공(空)충전시(이하, 공충전(空充電; empty charge)이라고 부르기로 한다)가 되는 충전율(이하, 공충전율이라고 부르기로 한다)의 값을 하회하지 않도록 제어하고 있다. 그리고 이와 같은 제어에 의해, 조전지를 전원으로서 이용하는 시스템은, 이차전지의 경년열화의 진행을 막는 처리를 행하고 있어, 그 시스템을 간단한 구성으로 한 채로, 이용자가 이차전지의 충전율을 용이하게 파악할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 조전지에 충전을 행하는 경우에는, 이차전지의 충전율이 만충전시의 충전율의 값을 넘지 않도록 주의하여 충전을 행할 필요가 있다. 따라서 이와 같은 경우에도, 조전지를 전원으로서 이용하는 시스템을 간단한 구성으로 한 채로, 시스템의 이용자가 이차전지의 충전율을 용이하게 파악할 수 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이 발명은, 조전지를 전원으로서 이용하는 시스템을 간단한 구성으로 한 채로, 장치의 이용자가 이차전지의 충전율을 용이하게 파악할 수 있는 전지 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 전지 시스템은, 전지 제어 장치와 표시 장치를 구비한다.

상기 전지 제어 장치는, 조전지를 구성하는 복수의 이차전지 각각의 현재의 충전율 중 최대치를 나타내는 최대 충전율을 연산하는 최대 충전율 연산부와, 상기 이차전지 각각의 현재의 충전율 중 최소치를 나타내는 최소 충전율을 연산하는 최소 충전율 연산부와, 상기 이차전지가 만충전인 경우의 만충전율을 상한으로 하고, 상기 이차전지가 공충전인 경우의 공충전율을 하한으로 하는 충전율 표시 범위에 표시하는 파형 신호로서, 상기 최대 충전율을 최대 피크, 상기 최소 충전율을 최소 피크로 하는 통상시 파형 신호를 생성하는 파형 생성부를 구비한다.

상기 표시 장치는, 상기 통상시 파형 신호를 상기 충전율 표시 범위에 표시하는 충전율 표시부를 구비한다.

본 발명의 전지 시스템의 한 형태는, 상기 이차전지의 이상을 검출하는 이상 검출부를 구비하고, 상기 파형 생성부는, 상기 만충전율을 상기 최대 피크, 상기 공충전율을 상기 최소 피크로 하는 이상시 파형 신호를 생성하고, 상기 충전율 표시부는, 상기 통상시 파형 신호 대신에 상기 이상시 파형 신호를 상기 충전율 표시 범위에 표시하더라도 좋다.

본 발명의 전지 시스템에 있어서, 상기 충전율 표시부는, 상기 통상시 파형 신호와 상기 이상시 파형 신호를 교대로 상기 충전율 표시 범위에 표시하더라도 좋다.

본 발명의 전지 시스템의 다른 형태는, 상기 이차전지의 이상을 검출하는 이상 검출부를 구비하고, 상기 파형 생성부는, 상기 만충전율을 상기 최대 피크, 상기 공충전율을 상기 최소 피크로 하는 이상시 파형 신호를 생성하고, 상기 충전율 표시부는, 상기 통상시 파형 신호와 상기 이상시 파형 신호를 상기 충전율 표시 범위에 표시하더라도 좋다.

본 발명의 전지 시스템에 있어서, 상기 파형 생성부는, 상기 이차전지 각각의 현재의 충전율로부터 연산한 지표 충전율의 값을 파형의 기본 위치로 하는 상기 이상시 파형 신호를 생성하더라도 좋다.

본 발명의 전지 시스템에 있어서, 상기 표시 장치는, 상기 최대 충전율과 상기 최소 충전율의 괴리가 임계값 이상인 경우에는, 상기 조전지가 이상인 것을 나타내는 이상 신호를 출력하는 이상 신호 출력부를 구비하더라도 좋다.

본 발명에 의하면, 조전지를 전원으로서 이용하는 장치를 간단한 구성으로 한 채로, 장치의 이용자가 이차전지의 충전율을 용이하게 파악할 수 있는 전지 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 전지 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 이차전지와 ADC와 CMU의 신호선의 접속예를 나타내는 도면이다.
도 3은 BMU와 표시 장치의 기능 블록을 나타내는 도면이다.
도 4는 전지 시스템의 처리 흐름을 나타내는 제 1 도면이다.
도 5는 실시예 1에 의한 충전율 인디케이터에 있어서 표시되는 파형의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시예 2에 의한 충전율 인디케이터에 있어서 표시되는 파형의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예 3에 의한 충전율 인디케이터에 있어서 표시되는 파형의 이미지를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 한 실시 형태에 의한 전지 시스템을, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 이 실시 형태에 의한 전지 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

이 도면에 있어서, 부호 1은 전지 시스템이다. 본 실시 형태에 있어서 전지 시스템(1)은 전기 자동차에 설치되어 그 전기 자동차에 전력을 공급하는 것으로 하여 설명한다. 그 전지 시스템은, 조전지(10), BMS(Battery Management System)(20), 전력 부하 제어 장치(30), 표시 장치(40), 전력 부하(50)를 구비하고 있다.

조전지(10)는, 전기 자동차의 전력 부하(50)에 전력을 공급하는 것이며, 복수의 이차전지(11c~11f)(이하, 총칭하여 이차전지(11)로 한다)가 직렬로 접속되는 것에 의해 구성된다.

또한 BMS(20)는, 조전지(10)를 구성하는 이차전지(11)를 감시ㆍ제어하는 처리부이다. BMS(20)는 후술하는 ADC(21a, 21b), CMU(22a, 22b), BMU(23)를 포함하여 구성되어 있다. 또한 전력 부하 제어 장치(30)는, BMS(20)로부터의 제어에 근거하여 전력 부하(50)를 제어하는 처리부이며, 표시 장치(40)는 BMS(20)로부터의 제어에 근거하여 조전지(10)를 구성하는 이차전지(11)의 충전율 등의 표시를 행하는 처리부이다. BMS(20)와 조전지(10)는, 신호선에 의해 접속되고, 또한 BMS(20)와 전력 부하 제어 장치(30) 및 표시 장치(40), 또한 전력 부하 제어 장치(30)와 전력 부하(50)가 신호선에 의해 접속된다. 또한 전력 부하(50)는 조전지(10)와 전력선에 의해 접속되어 있다.

전력 부하(50)는 예컨대 전기 자동차의 차륜에 접속된 전기 모터나 인버터 등의 전력 변환기이며, 전력 부하 제어 장치(30)에 의해 인버터 등의 전력 변환기의 동작이나 전기 모터의 회전수가 제어된다. 또한, 전력 부하(50)는, 와이퍼 등을 구동하는 전기 모터이더라도 좋다.

또한 전지 시스템(1)은, 전기 자동차 이외에도, 예컨대, 지게차 등의 산업 차량이나 전차, 전력 부하(50)인 전기 모터에 프로펠러 또는 스크류를 접속한 비행기 또는 배 등의 이동체에 구비되도록 하더라도 좋다. 또한, 전지 시스템(1)은, 예컨대 가정용의 전력 저장 시스템이나, 풍차나 태양광과 같은 자연 에너지 발전과 조합한 계통 연계 원활화 축전 시스템 등의 정치용(定置用)의 시스템에 구비되도록 하더라도 좋다. 즉, 전지 시스템(1)은, 이차전지에 의한 전력의 충방전을 이용하는 시스템에 구비된다.

또한 상술한 바와 같이, 전지 시스템(1)의 BMS(20)는, ADC(Analog Digital Converter)(21a, 21b)(이하, 총칭하여 ADC(21)로 한다), CMU(Cell Monitor Unit)(22a, 22b)(이하, 총칭하여 CMU(22)로 한다), BMU(Battery Management Unit)(23)를 포함하여 구성하고 있다.

ADC(21)는, 이차전지(11)로부터 그 이차전지(11)의 상태를 나타내는 파라미터값의 신호를 아날로그 신호로서 받아, 이 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 CMU(22)에 출력하는 처리를 행하는 것이다. 본 실시 형태에 있어서는, 이 이차전지(11)의 상태를 나타내는 파라미터값은 전류치, 전압치, 이차전지의 하우징의 온도 등인 것으로 한다. 또, 파라미터값으로서는, 그밖에, 도전 소재로 형성된 이차전지(11)의 하우징과 그 이차전지(11)의 양극 사이의 전위차(이하, 캔 전위(can potential)라고 부른다)이더라도 좋고, 이차전지(11)의 상태에 따라 변화하는 것이면 다양한 것이 적용 가능하다.

또한, CMU(22)는, ADC(21)로부터 접수한 파라미터값을, BMU(23)에 출력하는 처리를 행한다. 또한, CMU(22)는 복수의 이차전지(11)를 관리하는 처리를 행한다. 본 실시 형태에 있어서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, CMU(22a)가 3개의 이차전지(11a, 11b, 11c)와 ADC(21a)를 통해 신호선에 의해 접속되어 있다. 또한 CMU(22b)가 3개의 이차전지(11d, 11e, 11f)와 ADC(21b)를 통해 신호선에 의해 접속되어 있다.

또한, BMU(23)는, CMU(22)로부터 접수한 파라미터값에 근거하여, 복수의 이차전지(11)의 현재의 충전율 중 최대와 최소를 나타내는 충전율을 연산하고, 그 충전율의 값을 나타내는 신호를 출력하는 처리를 행한다. BMU(23)는, 신호선에 의해 복수의 CMU(22)와 접속되어 있고, 이들 복수의 CMU(22)로부터 얻어진 정보에 근거하여, 조전지(10)를 구성하는 복수의 이차전지(11)를 집중 관리하는 처리를 행한다.

도 2는 이차전지와 ADC와 CMU의 신호선의 접속예를 나타내는 도면이다.

ADC(21)는, 이차전지(11)로부터 출력되는 전류치, 이차전지(11)의 전압치, 이차전지(11)의 캔 전위, 이차전지(11)의 온도 등의 파라미터값의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 CMU(22)에 출력하는 것이다.

또한 CMU(22)는, ADC(21)로부터 파라미터값의 신호를 받아, 각 파라미터값을 검출하는 파라미터값 검출부(221)를 구비하고 있다.

파라미터값이 이차전지(11)의 전압치인 경우, CMU(22)의 파라미터값 검출부(221)는, ADC(21)를 통해, 이차전지(11)의 양극 단자(230)와 음극 단자(220)의 사이에 마련된 전압계(3)로부터 이차전지(11)의 전압치를 취득한다.

또한, 이차전지(11)의 하우징(100)에는, 온도 계측 회로(4)가 부착된다. 온도 계측 회로(4)는, 이차전지(11)의 온도를 계측하는 센서를 포함하는 것이다. 그리고, 파라미터값이 온도인 경우, CMU(22)의 파라미터값 검출부(221)는, ADC(21)를 통해, 각 이차전지(11)의 하우징(100)에 부착된 온도 계측 회로(4)에서, 그 온도 계측 회로(4)에 의해 계측된 이차전지(11)의 하우징(100)의 온도치를 나타내는 데이터를 취득한다.

또한, 파라미터값이 캔 전위인 경우, CMU(22)의 파라미터값 검출부(221)는, ADC(21)를 통해, 이차전지(11)의 하우징(100)과 이차전지(11)의 양극 단자(230)의 사이의 전위를 검출하는 전압계(5)로부터 캔 전위를 취득한다.

또한, 파라미터값이 이차전지(11)가 출력하는 전류치인 경우, 그 이차전지(11)에 직렬로 접속된 전류계(2)로부터 전류치를 취득한다.

또, 전류치는 조전지(10)와 같은 직렬에서는 동일하기 때문에, BMU(23)가 계측하더라도 좋다. BMU(23)와 CMU(22)는 서로 데이터를 주고받을 수 있기 때문에, BMU(23)가 계측한 전류치는 CMU(22)에 제공하더라도 좋다. 이차전지 단위의 충전율은 CMU(22)에서 계산하더라도 좋고, CMU(22)의 정보를 집약하고 있는 BMU(23)에서 계산하더라도 좋다.

그리고, 본 실시 형태에 의한 전지 시스템(1)은, BMS(20)에 있어서, 조전지를 구성하는 복수의 이차전지(11) 각각의 현재의 충전율 중 최대치를 나타내는 최대 충전율과, 이차전지(11) 각각의 현재의 충전율 중 최소치를 나타내는 최소 충전율을 연산하고, 이차전지(11)가 만충전인 경우의 만충전율을 상한으로 하고, 이차전지가 공충전인 경우의 공충전율을 하한으로 하는 충전율 표시 범위에 표시하는 파형 신호로서, 최대 충전율을 최대 피크, 최소 충전율을 최소 피크로 하는 통상시 파형 신호를 생성하여 출력한다. 그리고, 표시 장치(40)가, 통상시 파형 신호를 BMS(20)로부터 수신하여, 그 통상시 파형 신호에서 나타나는 파형을 충전율 표시 범위에 표시하는 처리를 행하는 것이다.

(실시예 1)

도 3은 BMU와 표시 장치의 기능 블록을 나타내는 도면이다. 도 4는 전지 시스템의 처리 흐름을 나타내는 제 1 도면이다. 도 5는 실시예 1에 의한 충전율 인디케이터에 있어서 표시되는 파형의 이미지를 나타내는 도면이다.

다음으로, 도 3~도 5를 이용하여 전지 시스템(1)의 처리 흐름에 대하여 차례대로 설명한다.

BMU(23)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 최대 충전율 연산부(231), 최소 충전율 연산부(232), 파형 생성부(233), 이상 검출부(234)를 구비하고 있고, 또한 표시 장치(40)는, 충전율 표시부(301), 충전율 인디케이터(302), 이상 램프(303)를 구비하고 있다.

우선, BMU(23)는, ADC(21) 및 CMU(22)를 통해 이차전지(11a~11f) 각각의 전압치, 직렬로 접속된 이차전지(11a~11f)가 출력하는 전류치(BMU(23)에서 전류치를 직접 계측하는 경우에는, 그 전류치는 BMU(23)에서 취득되고 있기 때문에, CMU(22)는 BMU(23)에 전류치의 출력을 행하지 않더라도 좋다), 각 이차전지(11a~11f)의 하우징(100)의 온도, 이차전지(11a~11f)의 캔 전위 등의 파라미터값을 취득한다(단계 S101).

그리고 BMU(23)의 최대 충전율 연산부(231)는, 취득한 전압치, 전류치, 온도 중 어느 하나 또는 복수를 이용하여, 이차전지(11a~11f) 각각의 현재의 충전율을 연산(단계 S102)한다. 또, CMU(22)에서 이미 이차전지 단위의 충전율까지 계산하여 두고, 단계 S101에서는 BMU(23)가 이차전지 단위의 충전율을 직접 취득하더라도 좋다. 그 경우는 단계 S102의 BMU(23)에서의 이차전지 단위의 충전율 연산은 생략한다. 그리고, 최대 충전율 연산부(231)는, 이차전지 단위의 충전율을 연산하면, 그 중 최대 충전율을 특정한다(단계 S103). 또한, 최소 충전율 연산부(232)는, 최대 충전율 연산부(231)가 연산한 이차전지(11a~11f) 각각의 현재의 충전율 중 최소 충전율을 특정한다(단계 S104).

여기서, 최대 충전율 연산부(231)나 최소 충전율 연산부(232)는, 예컨대, 전압치를 이용하여 충전율을 연산하는 경우에는, 전압치에 대응하는 충전율을 BMU(23) 내(또는 CMU(22) 내)의 충전율 기억 테이블에 미리 기억하여 두고, 취득한 전압치와, 충전율 기억 테이블에 기록되어 있는 전압치와 충전율의 관계를 이용하여, 보간 계산에 의해, 현재의 이차전지(11a~11f) 각각의 충전율을 연산하면 된다. 그리고, 그 중에서 최대 충전율 또는 최소 충전율을 특정한다.

또한, 최대 충전율 연산부(231)나 최소 충전율 연산부(232)는, 예컨대, 전류치를 이용하여 충전율을 연산하는 경우에는, 한 충전율의 상태로부터, 이차전지(11)에 충방전하는 전류치를 적분하여, 각 이차전지(11a~11f)의 충전율을 연산하면 된다. 그리고, 그 중에서 최대 충전율 또는 최소 충전율을 특정한다.

또, 이 이외에도, 충전율의 연산 수법이라면 어떤 수법에 의해 충전율을 연산하더라도 좋다.

그리고, 최대 충전율 연산부(231)가, 특정한 최대 충전율을 파형 생성부(233)에 출력한다. 또한 최소 충전율 연산부(232)가, 특정한 최소 충전율을 파형 생성부(233)에 출력한다. 그리고, 파형 생성부(233)는, 1주기를 T(s), 1주기분의 시작을 시각 t=0s로 하고, 하기 식(1)의 충전율(SOC) 산출식을 이용하여, 그 충전율의 파형의 신호(이하, 통상시 파형 신호로 한다)를 생성하고(단계 S105), 그 신호를 전기 신호로 변환하여 충전율 표시부(301)에 출력한다(단계 S106).

[수학식 1]

다음으로 충전율 표시부(301)는 충전율 인디케이터(302)에, 도 5에 나타내는 바와 같은 통상시 파형 신호를 출력한다(단계 S107). 충전율 인디케이터(302)는, 예컨대, 세로로 긴 직사각형의 액정 등의 표시부에 휘선을 표시하는 것이며, 그 표시부의 가장 상부의 위치에 휘선이 표시되는 경우에는, 이차전지(11a~11f) 중 어느 하나의 이차전지(11)의 충전율이 만충전(SOCFULL)인 것을 나타내고, 그 표시부의 가장 하부의 위치에 휘선이 표시되는 경우에는, 이차전지(11a~11f) 중 어느 하나의 이차전지(11)의 충전율이 공충전(SOCEMPTY)인 것을 나타내는 것이다. 충전율 표시부(301)가 충전율 인디케이터(302)에, 통상시 파형 신호를 출력하는 것에 의해, 충전율 인디케이터(302)에는, 이차전지가 만충전인 경우의 만충전율을 상한으로 하고, 이차전지가 공충전인 경우의 공충전율을 하한으로 하는 충전율 표시 범위에 표시하는 파형 신호로서, 최대 충전율을 최대 피크, 최소 충전율을 최소 피크로 하는 통상시 파형 신호에 의한 정현파의 휘선이 표시된다.

또, 상기 식(1)은 정현파를 나타내는 식이지만, 이것에 한정되지 않고, 여현파를 나타내는 통상시 파형 신호를 출력하도록 하더라도 좋다. 또한, 상술한 식(1)에 있어서 임의의 위상의 앞섬(phase lead), 또는 지연(lag)분을 가하도록 하더라도 좋다. 또한 파형 생성부(233)는, 통상시 파형 신호로서, 정현파나 여현파가 아닌, 최대 충전율의 값을 최대 피크, 최소 충전율의 값을 최소 피크로 하는 구형파의 신호를 생성하여, 그 신호를 전기 신호로 변환하여 출력하도록 하더라도 좋다. 구형파인 통상시 파형 신호를 출력하는 경우에는, 파형 생성부(233)는, 0≤t<t/2(s)의 사이에서 SOC(충전율)=최대 충전율(SOCmax)을 나타내고, t/2(s)≤t<T(s)의 사이에서 SOC=최소 충전율(SOCmin)을 나타내는 통상시 파형 신호를 출력한다. 또, 0≤t<t/2(s)의 사이에서 SOC(충전율)=최소 충전율을 나타내고, t/2(s)≤t<T(s)의 사이에서 SOC=최대 충전율을 나타내는 통상시 파형 신호를 출력하도록 하더라도 좋다. 또한 구형파가 구형(矩形)이 되지 않도록, 최대 충전율과 최소 충전율의 전환을 급한 파형이 아닌 매끄러운 파형으로 한 통상시 파형 신호를 출력하도록 하더라도 좋다.

이상의 처리에 의해, 통상파 신호 하나의 신호만으로, 조전지(10)를 구성하는 복수의 이차전지(11)의 충전율 중 현재의 최대 충전율과 최소 충전율을 BMU(23)로부터 표시 장치(40)에 통지할 수 있다. 이에 의해, 그 최대 충전율과 최소 충전율을 충전율 인디케이터(302)에 표시함에 있어서, 1라인의 신호선만으로 BMU(23)와 표시 장치(40)의 사이에 접속되어 있으면 되므로, 간단한 구성으로 할 수 있다. 또한 통상시 파형 신호의 휘선이 표시된 충전율 인디케이터(302)를 본 사용자에게, 조전지(10)를 구성하는 복수의 이차전지(11)의 충전율 중 현재의 최대 충전율과 최소 충전율을, 파형의 최대 피크와 최소 피크에 의해 용이하게 인식시킬 수 있다.

(실시예 2)

도 6은 실시예 2에 의한 충전율 인디케이터에 있어서 표시되는 파형의 이미지를 나타내는 도면이다.

다음으로, 조전지를 구성하는 이차전지에 이상이 검지된 경우의 처리에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이 BMU(23)는, ADC(21) 및 CMU(22)를 통해 이차전지(11a~11f) 각각의 전압치, 직렬로 접속된 이차전지(11a~11f)가 출력하는 전류치, 각 이차전지(11a~11f)의 하우징(100)의 온도, 이차전지(11a~11f)의 캔 전위 등의 파라미터값을 취득한다. 그리고, BMU(23)의 이상 검출부(234)는, 이들 파라미터값으로부터 전지가 이상인지를 판정한다. 예컨대 전압치, 전류치, 캔 전위, 온도가 임계값 이상인 경우 등에 이차전지의 이상으로 판정한다. 그리고 이상 검출부(234)는, 이상으로 판정한 경우, 파형 생성부(233)에 이상 신호를 출력한다. 또한 최대 충전율 연산부(231) 및 최소 충전율 연산부(232)는, 실시예 1과 마찬가지로 파형 생성부(233)에, 연산한 최대 충전율이나 최소 충전율을 각각 출력한다.

파형 생성부(233)는, 통상, 실시예 1과 같이 통상시 파형 신호를 생성하여 출력하고 있다. 그러나, 파형 생성부(233)는, 이상 검출부(234)에서 이상 신호를 수신하면, 1주기를 T(s), 1주기분의 시작을 시각 t=0s로 하고, 하기 식(2)의 이상시 신호 산출식을 이용하여, 그 이상시의 파형의 신호인 이상시 파형 신호를 생성하고, 통상시 파형 신호 대신에, 이상시 파형 신호를 전기 신호로 변환하여 충전율 표시부(301)에 출력한다.

[수학식 2]

다음으로 충전율 표시부(301)는 충전율 인디케이터(302)에, 도 6에 나타내는 것과 같은 이상시 파형 신호를 출력한다. 식(2)에 나타내는 이상시 파형은, 다시 말해, 충전율 인디케이터(302)의 표시부의 가장 상부의 만충전(SOCFULL)을 나타내는 위치를 최대 피크로 하고, 그 표시부의 가장 하부의 공충전(SOCEMPTY)을 나타내는 위치를 최소 피크로 하는 파형으로서, 표시부의 세로 방향의 중앙을 경계로, 최상부와 최하부까지를 각각 진폭으로 하는 파형이다. 따라서, 이와 같이, 충전율 인디케이터(302)의 표시부 전체에 크게 변동하는 파형의 휘선이 충전율 인디케이터(302)의 표시부에 출력되기 때문에, 이차전지(11)에 이상이 발생했을 때에, 사용자가 이차전지(11)의 이상을 알기 쉬운 전지 시스템을 제공할 수 있다.

또, 통상시 파형 신호와 마찬가지로, 파형 생성부(233)는, 이상시 파형 신호로서, 정현파나 여현파가 아닌, 표시부의 가장 상부의 만충전율(SOCFULL)을 나타내는 위치를 최대 피크, 표시부의 가장 하부의 공충전율(SOCEMPTY)을 나타내는 위치를 최소 피크로 하는 구형파의 신호를 생성하여, 그 신호를 전기 신호로 변환하여 출력하도록 하더라도 좋다. 구형파인 이상시 파형 신호를 출력하는 경우에는, 파형 생성부(233)는, 0≤t<t/2(s)의 사이에서 만충전율(SOCFULL)을 나타내고, t/2(s)≤t<T(s)의 사이에서 공충전율(SOCEMPTY)을 나타내는 이상시 파형 신호를 출력한다. 또, 0≤t<t/2(s)의 사이에서 공충전율(SOCEMPTY)을 나타내고, t/2(s)≤t<T(s)의 사이에서 만충전율(SOCFULL)을 나타내는 이상시 파형 신호를 출력하도록 하더라도 좋다. 또한 구형파가 구형이 되지 않도록, 만충전율(SOCFULL)과 공충전율(SOCEMPTY)의 파형의 전환을 급한 파형이 아닌 매끄러운 파형으로 한 이상시 파형 신호를 출력하도록 하더라도 좋다.

(실시예 3)

도 7은 실시예 3에 의한 충전율 인디케이터에 있어서 표시되는 파형의 이미지를 나타내는 도면이다.

또한, 파형 생성부(233)는, 이차전지(11)의 이상을 검출한 경우에는, 상술한 것과 같은 이상시 파형을 충전율 인디케이터(302)에 표시할 수 있는 이상시 파형 신호로서, 파형 생성부(233)가 특정한 충전율 SOCR(최대 충전율, 최소 충전율, 복수의 이차전지의 충전율의 평균치(예컨대, 그 평균치는 파형 생성부(233)가 연산한다) 중, 미리 설정된 값인 지표 충전율)이 그 이상시 파형으로 표현할 수 있는 이상시 파형 신호를 생성하여 출력하도록 하더라도 좋다. 이 경우, 파형 생성부(233)는, 1주기를 T(s), 1주기분의 시작을 시각 t=0s로 하고, 하기 식(3), 식(4)의 이상시 신호 산출식을 이용하여, 그 이상시의 파형의 신호인 이상시 파형 신호를 생성하고, 통상시 파형 신호 대신에, 이상시 파형 신호를 전기 신호로 변환하여 충전율 표시부(301)에 출력한다.

[수학식 3]

[수학식 4]

그리고, 충전율 표시부(301)는 충전율 인디케이터(302)에, 도 7에 나타내는 것과 같은 이상시 파형 신호를 출력한다. 식(3), 식(4)에 나타내는 이상시 파형은, 다시 말해, 파형의 최대 피크가 충전율 인디케이터(302)의 표시부의 가장 상부의 만충전율(SOCFULL)을 나타내고, 파형의 최소 피크가 충전율 인디케이터(302)의 표시부의 가장 하부의 공충전율(SOCEMPTY)을 나타낸다. 그리고, 그 이상시 파형의 진폭의 기준이 되는 기본 위치의 충전율(변곡점을 잇는 직선을 나타내는 충전율)이 나타내는 값이 SOCR이 된다. 이에 의해, 충전율 인디케이터(302)의 표시부 전체에 크게 변동하는 파형의 휘선이 충전율 인디케이터(302)의 표시부에 출력되기 때문에, 이차전지(11)에 이상이 발생했을 때에, 사용자가 이차전지(11)의 이상을 알기 쉬운 전지 시스템을 제공할 수 있고, 또한 파형 발생 장치가 특정한 소정의 충전율 SCOR의 표시에 의해, 그 충전율 SCOR(이차전지(11) 중 최대 충전율이나, 최소 충전율이나, 복수의 이차전지의 충전율의 평균치 등, 파형 생성부(233)가 특정한 값)을 사용자가 인지할 수 있다.

그리고, 실시예 3에 있어서 이상 파형 신호를, 정현파가 아닌 구형파에 의해 출력하는 경우에는, 파형 생성부(233)는, 0≤t<T/4에 있어서, SOC=SOCRT/4≤t<2T/4에 있어서, SOC=SOCFULL2T/4≤t<3T/4에 있어서, SOC=SOCR3T/4≤t<T에 있어서, SOC=SOCEMPTY의 이상시 파형 신호를 출력한다. 이 이상시 파형 신호의 출력에 있어서, 구형파가 구형이 되지 않도록, 만충전율(SOCFULL)과 공충전율(SOCEMPTY)의 파형의 전환을 급한 파형이 아닌 매끄러운 파형으로 한 이상시 파형 신호를 출력하도록 하더라도 좋다.

또, 상술한 처리에서는, 파형 생성부(233)는, 이상 검출부(234)에서 이상 신호를 수신한 경우, 통상시 파형 신호와 이상시 파형 신호를 교체하여 출력했지만, 통상시 파형 신호와 이상시 파형 신호를 교대로 충전율 표시부(301)에 출력하도록 하더라도 좋다.

또한, 상술한 통상시 파형 신호나 이상시 파형 신호의 주파수를, 충전율 인디케이터(302)에 있어서, 잔상이 남는 주파수로 한다. 예컨대, 사람의 눈의 시간 분해능은 약 50㎳~100㎳ 정도이기 때문에, 20㎐ 이상의 주파수가 되는 통상시 파형 신호나 이상시 파형 신호로 하는 것에 의해, 충전율 인디케이터(302)에 있어서, 잔상이 남는 파형의 휘선을 표시할 수 있다.

또한, 상술한 처리에 있어서, 통상시 파형 신호의 최대 충전율과 최소 충전율의 차가, 소정의 임계값 이상이 되어 있는 경우에는, 어느 하나의 이차전지(11)만의 충전율의 값이 다른 충전율의 값과 괴리하고 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, 표시 장치(40)의 충전율 표시부(301)는, 특정한 이차전지(11)의 충전율이 이상인 것으로 판단하고, 이상 램프(303)에 이상 신호를 출력하여 점등시키도록 하더라도 좋다. 이에 의해, 이상시 파형 신호가 나오지 않는 경우에도, 표시 장치측에서 이상을 통지할 수 있다.

이상의 처리에 의해, 본 실시 형태의 전지 시스템(1)에 의하면, 조전지를 전원으로서 이용하는 장치를 간단한 구성으로 한 채로, 장치의 이용자가 이차전지의 충전율을 용이하게 파악할 수 있는 전지 시스템을 제공할 수 있다. 또한 본 실시 형태의 전지 시스템(1)에 의하면, 이차전지(11)의 이상을 신속하게 특정할 수 있다. 그리고, 이상이 있는 이차전지(11)를 신속하게 특정하는 것에 의해, 예컨대, 이상이 있는 상태로 되어 있는, 이차전지(11)의 교환이나 보수를 행하면, 전지 시스템인 전기 자동차 등의 안전성을 높일 수 있다.

또, 상술한 전지 시스템(1)에 있어서의 CMU(22)나 BMU(23)는 내부에 컴퓨터 시스템을 갖고 있다. 그리고, 상술한 처리의 과정은, 프로그램의 형식으로 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기억되어 있고, 이 프로그램을 컴퓨터가 판독하여 실행하는 것에 의해, 상기 처리가 행해진다.

또한, 도 1에는, CMU(22)가 BMS(20)에 있어서 복수 존재하는 경우의 예를 나타냈지만, 그 CMU(22)가 BMS(20)에 하나만 존재하고, 그 CMU(22)가, 조전지(10)를 구성하는 모든 이차전지(11a~11f)를 관리하도록 하더라도 좋다. 또한 CMU(22)가 BMU(23)의 처리 기능의 일부를 구비하도록 하더라도 좋고, BMU(23)가 CMU(22)의 처리 기능의 일부를 구비하도록 하더라도 좋다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 부가, 생략, 치환 및 그 밖의 변경이 가능하다. 본 발명은 상술한 설명에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부의 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

(산업상이용가능성)

본 발명은 전지 제어 장치와 표시 장치를 구비하는 전지 시스템에 관한 것이다.

상기 전지 제어 장치는, 조전지를 구성하는 복수의 이차전지 각각의 현재의 충전율 중 최대치를 나타내는 최대 충전율을 연산하는 최대 충전율 연산부와, 상기 이차전지 각각의 현재의 충전율 중 최소치를 나타내는 최소 충전율을 연산하는 최소 충전율 연산부와, 상기 이차전지가 만충전인 경우의 만충전율을 상한으로 하고, 상기 이차전지가 공충전인 경우의 공충전율을 하한으로 하는 충전율 표시 범위에 표시하는 파형 신호로서, 상기 최대 충전율을 최대 피크, 상기 최소 충전율을 최소 피크로 하는 통상시 파형 신호를 생성하는 파형 생성부를 구비한다. 상기 표시 장치는, 상기 통상시 파형 신호를 상기 충전율 표시 범위에 표시하는 충전율 표시부를 구비한다.

본 발명에 의하면, 조전지를 전원으로서 이용하는 장치를 간단한 구성으로 한 채로, 장치의 이용자가 이차전지의 충전율을 용이하게 파악할 수 있다.

1 : 전지 시스템
10 : 조전지
11 : 이차전지
20 : BMS(전지 제어 장치)
21 : ADC
22 : CMU
23 : BMU
30 : 전력 부하 제어 장치
40 : 표시 장치
50 : 전력 부하
221 : 파라미터값 검출부
231 : 최대 충전율 연산부
232 : 최소 충전율 연산부
233 : 파형 생성부
234 : 이상 검출부
301 : 충전율 표시부
302 : 충전율 인디케이터
303 : 이상 램프

Claims

전지 제어 장치와 표시 장치를 구비하는 전지 시스템으로서,
상기 전지 제어 장치는, 조전지를 구성하는 복수의 이차전지 각각의 현재의 충전율 중 최대치를 나타내는 최대 충전율을 연산하는 최대 충전율 연산부와,
상기 이차전지 각각의 현재의 충전율 중 최소치를 나타내는 최소 충전율을 연산하는 최소 충전율 연산부와,
상기 이차전지가 만충전인 경우의 만충전율을 상한으로 하고, 상기 이차전지가 공충전(empty charge)인 경우의 공충전율을 하한으로 하는 충전율 표시 범위에 표시하는 파형 신호로서, 상기 최대 충전율을 최대 피크, 상기 최소 충전율을 최소 피크로 하는 통상시 파형 신호를 생성하는 파형 생성부
를 구비하고,
상기 표시 장치는, 상기 통상시 파형 신호를 상기 충전율 표시 범위에 표시하는 충전율 표시부를 구비하는
전지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이차전지의 이상을 검출하는 이상 검출부를 구비하고,
상기 파형 생성부는, 상기 만충전율을 상기 최대 피크, 상기 공충전율을 상기 최소 피크로 하는 이상시 파형 신호를 생성하고,
상기 충전율 표시부는, 상기 통상시 파형 신호 대신에 상기 이상시 파형 신호를 상기 충전율 표시 범위에 표시하는
전지 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 충전율 표시부는, 상기 통상시 파형 신호와 상기 이상시 파형 신호를 교대로 상기 충전율 표시 범위에 표시하는 전지 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 이차전지의 이상을 검출하는 이상 검출부를 구비하고,
상기 파형 생성부는, 상기 만충전율을 상기 최대 피크, 상기 공충전율을 상기 최소 피크로 하는 이상시 파형 신호를 생성하고,
상기 충전율 표시부는, 상기 통상시 파형 신호와 상기 이상시 파형 신호를 상기 충전율 표시 범위에 표시하는
전지 시스템.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파형 생성부는, 상기 이차전지 각각의 현재의 충전율로부터 연산한 지표 충전율의 값을 파형의 기본 위치로 하는 상기 이상시 파형 신호를 생성하는 전지 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표시 장치는, 상기 최대 충전율과 상기 최소 충전율의 괴리가 임계값 이상인 경우에는, 상기 조전지가 이상인 것을 나타내는 이상 신호를 출력하는 이상 신호 출력부를 구비하는 전지 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 표시 장치는, 상기 최대 충전율과 상기 최소 충전율의 괴리가 임계값 이상인 경우에는, 상기 조전지가 이상인 것을 나타내는 이상 신호를 출력하는 이상 신호 출력부를 구비하는 전지 시스템.