KR101397901B1 - 셀 용량 조정 장치 - Google Patents

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 셀(111 내지 116)을 직렬 접속하여 구성된 조전지(101)를 주전원으로 하는 전동기기의 동작 휴지중에 조전지(101)의 셀 사이의 잔용량 편차를 저감하기 위한 셀 용량 조정 장치이다. 복수의 셀(111 내지 116)로부터, 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치를 갖는 하나 또는 복수개의 셀을 선택한다. 선택한 셀에 의해, 전동기기의 동작 휴지중에도 가동하는 간헐 가동 유닛(105)을 간헐 가동한다. 당해 간헐 가동을 반복함으로써, 선택한 셀의 전압치를 내려감에 의해, 조전지(101)의 전지 축전 에너지를 필요없이 방전하는 일 없이, 셀 사이의 잔용량 편차를 저감한다.

Description

셀 용량 조정 장치{CELL CAPACITY ADJUSTING DEVICE}
본 발명은 셀 용량 조정 장치에 관한 것으로, 특히, 복수의 셀로 구성되는 조전지(組電池)의 셀 사이의 용량 조정을 행하기 위한 장치에 관한 것이다.
복수의 셀로 구성되는 조전지에서는, 종래, 셀 사이의 잔용량 편차에 기인하는 과방전 및 과충전의 발생을 방지하기 위해, 각 셀의 편차에 응하여 용량 조정을 행하여, 용량을 균일화하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
이 기술에서는, 조전지를 구성하는 복수의 셀마다 방전 회로를 설치하고, 잔용량이 높은 셀에 대해 방전시킴에 의해, 당해 셀의 잔용량을, 잔용량이 낮은 셀에 맞추도록 하여, 잔용량을 균일하게 조정하도록 하고 있다.
특허 문헌 1 : 일본국 특허 제3709766호 공보
그러나, 상기한 종래 기술에서는, 상대적으로 잔용량이 높은 셀을 방전 저항으로 방전시켜서 열로 바꿈에 의해, 당해 셀의 잔용량을, 잔용량이 낮은 셀의 값에 수석시키는 것이기 때문에, 귀중한 전지 축전 에너지의 손실이 생겨 버린다는 결점이 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이고, 전지 축전 에너지를 유효하게 활용하면서, 셀 사이의 잔용량 편차를 저감하는 것이 가능한 셀 용량 조정 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 복수의 셀을 직렬 접속하여 구성된 조전지를 주전원으로 하는 전동기기의 동작 휴지중에 그 조전지의 셀 사이의 잔용량 편차를 저감하는 셀 용량 조정 장치로서, 셀 용량 조정 목표 전압을 설정하는 셀 용량 목표치 설정 수단과, 상기 조전지의 각 셀의 개방(開放) 전압을 검출하고, 상기 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치의 셀중에서 소정개(所定個)의 셀을 선택하는 셀 선택 수단과, 상기 셀 선택 수단에 의해 선택된 셀을 그 전동기기의 동작 휴지중에도 가동하는 유닛에 접속하고, 당해 셀로부터 상기 유닛에 전력을 공급하는 셀 접속 스위치 수단과, 소정 기간마다 상기 셀 접속 스위치 수단의 ON과 OFF를 반복함으로써, 상기 유닛을 간헐 가동시키는 간헐 가동 제어 수단을 구비하고, 그 전동기기가 동작을 휴지하고 있는 사이에 모든 셀의 전압치가 상기 셀 용량 조정 목표 전압 이하로 될 때까지 상기 유닛의 간헐 가동을 반복하는 것을 특징으로 하는 셀 용량 조정 장치이다.
본 발명은, 복수의 셀을 직렬 접속하여 구성된 조전지를 주전원으로 하는 전동기기의 동작 휴지중에 그 조전지의 셀 사이의 잔용량 편차를 저감하는 셀 용량 조정 장치로서, 셀 용량 조정 목표 전압을 설정하는 셀 용량 목표치 설정 수단과, 상기 조전지의 각 셀의 개방 전압을 검출하고, 상기 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치의 셀중에서 소정개의 셀을 선택하는 셀 선택 수단과, 상기 셀 선택 수단에 의해 선택된 셀을 그 전동기기의 동작 휴지중에도 가동하는 유닛에 접속하고, 당해 셀로부터 상기 유닛에 전력을 공급하는 셀 접속 스위치 수단과, 소정 기간마다 상기 셀 접속 스위치 수단의 ON과 OFF를 반복함으로써, 상기 유닛을 간헐 가동시키는 간헐 가동 제어 수단을 구비하고, 그 전동기기가 동작을 휴지하고 있는 사이에 모든 셀의 전압치가 상기 셀 용량 조정 목표 전압 이하로 될 때까지 상기 유닛의 간헐 가동을 반복하는 것을 특징으로 하는 셀 용량 조정 장치이다. 당해 간헐 가동에 의해, 전지 축전 에너지를 유효하게 활용하면서, 셀 사이의 잔용량 편차를 저감한다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1 및 2에 관한 셀 용량 조정 장치의 구성을 도시하는 구성도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 셀 용량 조정 장치에서의 용량 조정의 제어의 흐름을 도시하는 플로 차트.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 셀 용량 조정 장치에서의 용량 조정 제어에 의한 각 셀의 전압의 추이를 그래프로 도시하는 설명도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 셀 용량 조정 장치에서의 용량 조정의 제어의 흐름을 도시하는 플로 차트.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 셀 용량 조정 장치에서의 용량 조정 제어에 의한 각 셀의 전압의 추이를 그래프로 도시하는 설명도.
이하, 본 발명의 실시의 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
실시의 형태 1.
도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 셀 용량 조정 장치의 구성을 도시하는 도면이다. 그리고, 이후에는, 도 1 내지 5에서, 동일 부호는, 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.
본 발명의 셀 용량 조정 장치는, 예를 들면 전기 자동차 등의 전동기기에 탑재되여 사용된다. 전동기기는, 복수의 셀을 직렬 접속하여 구성된 조전지를 주전원으로 한다. 본 발명의 셀 용량 조정 장치는, 전동기기의 동작 휴지중에, 그 조전지의 셀 사이의 잔용량(殘容量) 편차를 저감시킨다.
본 실시의 형태로는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 조전지(101)는, 예를 들면, 리튬 이온 전지와 같은, 잔용량이 개방 전압과 일정한 비례 관계에 있는 전지이다. 조전지(101)는, 복수의 셀(111, 112, 113, 114, 115, 116)을 직렬로 접속하여 구성되어 있다. 각 셀(111 내지 116)은, 충전 가능하다. 조전지(101)는, 메인 스위치(102)를 통하여, 예를 들면, 구동용 모터 등의 부하(103)에 접속되어 있다. 조전지(101)는, 부하(103)에, 직류 전력을 공급한다.
각 셀(111 내지 116)의 양 단자는, 셀 컨트롤러(104)에 접속된다. 셀 컨트롤러(104)는, 셀 전압 검출 회로(도시 생략)를 포함하고 있다. 셀 컨트롤러(104)는, 셀 전압 검출 회로에 의해, 각 셀(111 내지 116)의 개방 전압을 검출한다.
각 셀(111 내지 116)에는, 각각, 그들의 셀에 대해 직렬로 스위치(201 내지 206)가 접속되어 있다. 또한, 각 셀(111 내지 116)에는, 각각, 병렬로 스위치(211 내지 216)가 접속되어 있다. 스위치(201 내지 206)와 스위치(211 내지 216)의 개폐 동작은, 셀 컨트롤러(104)에 의해 제어된다.
간헐 가동 유닛(105)은, 전동기기의 동작 휴지중에도 동작한다. 간헐 가동 유닛(105)의 소비 전력은 작다. 간헐 가동 유닛(105)의 예는, 예를 들면, 차량 방범 유닛이나 키레스 엔트리와 같은, 차량 주차중(즉, 전동기기의 동작 휴지중)에도 동작하는 유닛을 들 수 있다. 간헐 가동 유닛(105)에는 스위치(200)가 접속되어 있다. 스위치(200)의 전환에 의해, 간헐 가동 유닛(105)에 대해, 조전지(101)로부터 전력을 공급되는지, 또는, 보조전지(106)로부터 전력을 공급되는지 선택된다. 스위치(200)의 전환 동작은 셀 컨트롤러(104)에 의해 제어된다. 또한, 보조전지(106)는, 예를 들면, 납축전지이다. 보조전지(106)는, 셀 컨트롤러(104)에도 전력을 공급한다.
또한, 셀 컨트롤러(104)는, 상기 셀 전압 검출 회로 이외에, 제어용의 내부 회로를 갖지만, 도 1에서는, 이들 회로의 도시는 생략한다.
다음에, 이 실시의 형태 1에 관한 셀 용량 조정 장치에서의, 셀 사이의 잔용량 편차를 저감하는 방법에 관해, 도면을 참조하면서 설명한다. 셀 용량 조정 장치는, 차량 주차중에, 간헐 가동 유닛(105)을 조전지(101) 내의 하나 또는 복수의 셀로 가동하고, 셀의 간헐 가동을 반복함으로써, 셀 사이의 잔용량 편차를 저감한다.
도 2는, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 셀 용량 조정 장치에서, 셀 사이의 잔용량 편차를 저감시키는 동작의 한 예를 도시하는 플로 차트이다. 도 2에 도시하는 플로는, 메인 스위치(102)가 OFF여서, 부하(103)에 전력이 공급되지 않는 차량 주차중에 실시된다.
우선, 스텝 S110에서, 셀 컨트롤러(104)는, 조전지(101)의 모든 셀(111 내지 116)의 개방 전압을 셀 전압 검출 회로에서 검출한다. 다음에, 검출한 개방 전압중의 최저 전압치를, 셀 용량 조정 목표 전압으로서 설정하다. 또한, 여기서는, 셀 용량 조정 목표 전압은 최저 전압치로 하고 있지만, 그 경우로 한하지 않고, 최고 전압치를 제외한 임의의 전압치라면 좋다.
다음에, 스텝 S120에서, 셀 컨트롤러(104)는, 모든 셀(111 내지 116)의 개방 전압치가, 소정의 셀 용량 조정 전압 하한치 이하인지의 여부를 판정한다. 셀 용량 조정 전압 하한치는, 조전지(101)의 셀(111 내지 116)에 대해 미리 정하여진 전압 하한치에 의거하여, 미리 구한다. 셀 용량 조정 전압 하한치는, 예를 들면, 셀(111 내지 116)이 간헐 가동 유닛(105)을 1회 가동하는데 필요한 용량을 남겨둔 때의 전압의 값으로서 구한다. 스텝 S120의 판정의 결과, 모든 셀(111 내지 116)의 전압치가 셀 용량 조정 전압 하한치 이하라고 판단한 경우에는(YES), 조전지(101)로부터 이 이상 방전하면 과방전이 되기 때문에, 셀 용량 조정 제어를 종료한다. 한편, 모든 셀(111 내지 116)의 전압치가 셀 용량 조정 전압 하한치 이하가 아니라고 판단한 경우에는(No), 스텝 S130으로 이행한다. 또한, 여기서는, 셀 용량 조정 전압 하한치를, 간헐 가동 유닛(105)을 1회 가동하는데 필요한 용량을 남겨둔 때의 전압이라고 하였지만, 그 경우로 한하지 않고, 조전지(101)가 과방전이 되지 않도록 정한 하한치라면 좋다.
다음에, 스텝 S130에서, 셀 컨트롤러(104)는, 간헐 가동 유닛(105)을 가동시키는데 필요한 최저 셀 수가, 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치를 갖는 셀의 개수보다 많은지의 여부를 판정한다. 그 결과, 간헐 가동 유닛(105)을 가동시키는데 필요한 최저 셀 수가, 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치를 갖는 셀의 개수보다 많다고 판단한 경우에는(YES), 스텝 S110으로 되돌아와, 셀 용량 조정 목표 전압을 재설정한다. 한편, 간헐 가동 유닛(105)을 가동시키는데 필요한 최저 셀 수가, 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치를 갖는 셀의 개수보다 적다고 판단한 경우에는(NO), 스텝 S140으로 이행한다.
다음에, 스텝 S140에서, 셀 컨트롤러(104)는, 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치를 갖는 셀을, 셀(111 내지 116)중에서, 하나 또는 복수개의 소정개를 선택한다. 여기서는 선택한 셀 수의 소정개를 3이라고 한다. 또한, 여기서는 선택한 셀 수의 소정개를 3이라고 하였지만, 그 경우로 한하지 않고, 간헐 가동 유닛(105)을 가동할 수 있는 전력을 공급 가능하면, 하나 이상의 임의의 수면 좋다.
계속되는 스텝 S150에서는, 셀 컨트롤러(104)는, 앞의 스텝 S140에서 선택한 3셀을 간헐 가동 유닛(105)에 접속한다. 예를 들면, 셀(111, 113, 114)을 선택한 경우, 셀 컨트롤러(104)는, 스위치(201, 203, 204, 212, 215, 216)를 온으로 한다. 즉, 선택된 셀에 직렬로 접속된 스위치를 온으로 함과 함께, 선택되지 않은 셀에 병렬로 접속된 스위치를 온으로 하고 그 밖의 스위치는 오프인 채로 한다. 또한, 그와 동시에, 셀 컨트롤러(104)는, 스위치(200)를 조전지(101)측에 접속하고, 조전지(101)로부터 간헐 가동 유닛(105)에 전력을 공급하도록 한다.
다음에, 스텝 S160에서는, 소정 통전 기간이 경과하였는지의 여부를 판정한다. 소정 통전 기간을 경과하지 않은 경우(NO)는, 소정 통전 기간이 경과할 때까지, 선택한 셀에 의한 간헐 가동 유닛(105)에의 전력 공급을 계속한다. 한편, 소정 통전 기간이 경과하였다고 판단하면(YES), 스텝 S170으로 이행한다.
스텝 S170에서는, 앞의 스텝 S150에서 간헐 가동 유닛(105)에 접속한 셀(상기한 예에서는, 셀(111, 113, 114))을 절리하고, 간헐 가동 유닛(105)에의 전력 공급을 정지한다.
다음에, 스텝 S180에서는, 소정 정지 기간이 경과하였는지의 여부를 판정한다. 소정 정지 기간을 경과하지 않은 경우(NO)는, 소정 정지 기간이 경과할 때까지 기다리고, 한편, 소정 정지 기간이 경과하였다고 판단하면(YES), 스텝 S190으로 이행한다.
다음에, 스텝 S190에서, 모든 셀(111 내지 116)의 전압치가 셀 용량 조정 목표 전압 이하인지의 여부를 판정한다. 판정의 결과, 모든 셀(111 내지 116)의 전압치가 셀 용량 조정 목표 전압 이하가 아니라고 판단하면(NO), 스텝 S120으로 이행한다. 한편, 모든 셀(111 내지 116)의 전압치가 셀 용량 조정 목표 전압 이하라고 판단하면(YES), 스텝 S110으로 되돌아와, 셀 용량 조정 목표 전압을 재설정한다.
이상의 셀 용량 조정 제어에 의한 각 셀 전압의 추이는, 예를 들면 도 3(a) 내지 (f)에 도시된다. 도 3에서 횡축의 부호(111 내지 116)는, 각각, 도 1의 각 셀(111 내지 116)을 나타내고, 종축은 전압치를 나타낸다.
우선, 제어 시작 시점에서, 도 3(a)와 같이 셀 전압이 분포하고 있는 경우를 생각한다. 이 경우는, 최저 전압이 되는 셀(115)의 전압치를 셀 용량 조정 목표 전압으로 한다. 계속해서, 당해 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치를 갖는 셀을, 셀(111 내지 114, 116)중에서 선택한다. 또한, 이 때, 전압치가 높은 것부터 차례로 소정개 선택하는 것이 바람직하다. 지금, 셀(111, 113, 114)을 선택하였다고 하면, 스위치(201, 203, 204, 212, 215, 216)를 온 함으로써, 셀(111, 113, 114)을 간헐 가동 유닛(105)에 접속하여 가동시킨다.
간헐 가동 유닛(105)의 가동 시작 후, 소정 통전 기간이 경과하면, 간헐 가동 유닛(105)에서 소비된 전력 용량만큼, 셀(111, 113, 114)의 개방 전압이 저하된다. 그 때문에, 셀 전압의 분포는, 도 3(b)의 상태가 된다. 이 때에도, 아직, 모든 셀(111 내지 116)의 전압치가 상기 셀 용량 조정 목표 전압 이하로 되어 있지 않다. 그 때문에, 소정 정지 기간 후, 셀 용량 조정 제어를 계속하기 위해, 상기 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치의 셀을 다시 선택한다. 여기서도, 전압치가 높은 것부터 차례로 소정개 선택하는 것이 바람직하다. 따라서, 이 경우는, 셀(111, 113, 116)을 선택하고, 그들을 간헐 가동 유닛(105)에 접속하여 가동시키면, 도 3(c)의 상태가 된다. 그리고, 이 때 온 하는 스위치는, 스위치(201, 203, 206, 212, 214, 215)이다.
마잔가지 순서로, 도 3(c)에서는, 셀(111, 112, 114)을 선택한다. 계속해서, 도 3(d)에서는, 셀(111, 113, 116)을 선택한다. 또한, 도 3(e)에서는, 셀(112, 113, 114)을 선택한다. 이렇게 하여, 선택한 셀을 이용하여, 간헐 가동 유닛(105)을 가동시킴으로써, 셀 전압 분포는, 도 3(f)와 같이 된다. 도 3(f)에서, 모든 셀(111 내지 116)의 전압치가 셀 용량 조정 목표 전압 이하가 된다. 또한, 도 3(f)에서 도시되는 바와 같이, 각 셀의 전압치는 간헐 가동 유닛(105)의 1회 가동분 정도의 편차가 남지만, 실제는, 간헐 가동 유닛(105)은 저소비 전력의 유닛이고, 한번의 동작으로 저하되는 개방 전압은 작기 때문에, 과방전 및 과충전의 발생을 방지할 수 있을 정도로 편차가 저감되게 된다.
이상과 같이, 본 실시의 형태 1에 의하면, 상기 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치의 셀로부터 하나 또는 복수개 선택하고, 선택한 셀로부터 간헐 가동 유닛(105)에 전력을 공급하고, 간헐 가동을 반복함에 의해, 조전지(101)의 에너지를 필요없이 방전하는 일 없이, 조전지의 전지 축전 에너지를 유효하게 활용하면서, 셀 사이의 잔용량 편차를 저감할 수 있다. 또한, 모든 셀의 전압치가 셀 용량 조정 전압 하한치 이하인 경우에 셀 용량 조정 제어를 종료함으로써, 조전지(101)의 과방전을 막을 수 있다.
또한, 앞의 스텝 S190에서, 모든 셀의 전압치가 셀 용량 조정 목표 전압 이하라고 판단한(YES) 경우, 이 시점에서 각 셀의 잔용량의 편차는 저감되어 있기 때문에, 셀 용량 조정 제어를 종료하여도 좋다. 이 경우, 셀 컨트롤러(104)는 간헐 가동 유닛(105)이 필요한 전력을 보조전지(106)로부터 공급하도록 스위치(200)를 전환함으로써, 간헐 가동 유닛(105)을 계속해서 이용할 수 있다.
실시의 형태 2.
본 발명의 실시의 형태 2에 관한 셀 용량 조정 장치에 관해 도 4에 도시하는 플로 차트를 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 셀 용량 조정 장치의 구성은, 상기한 도 1에 도시한 실시의 형태 1과 마찬가지이다. 그 때문에, 당해 구성에 관해서는, 도 1을 참조하는 것으로 하고, 여기서는 설명을 생략한다.
스텝 S510에서, 셀 컨트롤러(104)는, 조전지(101)의 셀(111 내지 116)에 대해 미리 정하여진 전압 하한치에 의거하여 구한 셀 용량 조정 전압 하한치를 셀 용량 조정 목표 전압으로 설정한다. 즉, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 예를 들면, 셀 용량 조정 전압 하한치를, 셀(111 내지 116)이 간헐 가동 유닛을 1회 가동하는데 필요한 용량을 남겨둔 때의 전압으로 한다.
다음에, 스텝 S520에서, 셀 컨트롤러(104)는, 모든 셀(111 내지 116)의 전압치가 셀 용량 조정 목표 전압 이하인지의 여부를 판정한다. 판정의 결과, 모든 셀의 전압치가 셀 용량 조정 목표 전압 이하가 아니라고 판단한 경우에는(NO), 스텝 S530으로 이행한다. 한편, 모든 셀의 전압치가 셀 용량 조정 목표 전압 이하라고 판단한 경우에는(YES), 셀 용량 조정 목표 전압은, 본 실시의 형태에서는, 상술한 바와 같이, 셀 용량 조정 전압 하한치이기 때문에, 조전지(101)로부터 이 이상 방전하면 과방전이 되기 때문에, 셀 용량 조정 제어를 종료한다.
스텝 S530에서, 셀 컨트롤러(104)는, 간헐 가동 유닛(105)을 가동시키는데 필요한 최저 셀 수가, 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압을 갖는 셀의 개수보다 많은지의 여부를 판정한다. 판정의 결과, 간헐 가동 유닛(105)을 가동시키는데 필요한 최저 셀 수가, 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압을 갖는 셀의 개수보다 적다고 판단한 경우에는(NO), 스텝 S540으로 이행한다. 한편, 간헐 가동 유닛(105)을 가동시키는데 필요한 최저 셀 수가, 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압을 갖는 셀의 개수보다 많다고 판단한 경우에는(YES), 선택한 셀중 하나 이상이 이 이상 방전하면 과방전이 되기 때문에, 셀 용량 조정 제어를 종료한다.
다음에, 스텝 S540에서, 셀 컨트롤러(104)는, 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치의 셀중에서 전압치가 높은 순서로 하나 또는 복수개 선택한다. 여기서는 선택한 셀 수를 3이라고 한다. 또한, 여기서는 선택한 셀 수를 3이라고 하였지만, 이 경우로 한하지 않고, 간헐 가동 유닛(105)을 가동할 수 있는 전력을 공급 가능하면 하나 이상의 임의의 수면 좋다.
계속되는, 스텝 S550의 처리는, 도 2에 도시하는 플로 차트의 스텝 S150의 처리와 같다. 즉, 셀 컨트롤러(104)는, 앞의 스텝 S540에서 선택한 3셀을 간헐 가동 유닛(105)에 접속한다. 예를 들면, 셀(111, 113, 114)을 선택한 경우, 셀 컨트롤러(104)는, 스위치(201, 203, 204, 212, 215, 216)를 온으로 하고 스위치(200)를 조전지(101)측에 접속하고, 조전지(101)로부터 간헐 가동 유닛(105)에 전력을 공급한다.
계속되는, 스텝 S560의 처리는, 도 2에 도시하는 플로 차트의 스텝 S160의 처리와 같다. 즉, 셀 컨트롤러(104)는, 소정 통전 기간이 경과하였는지의 여부를 판정한다. 소정 통전 기간을 경과하지 않은 경우(NO)는, 소정 통전 기간이 경과할 때까지 간헐 가동 유닛(105)에 전력 공급을 계속한다. 한편, 소정 통전 기간이 경과하였다고 판단하면(YES), 스텝 S570으로 이행한다.
스텝 S570의 처리는, 도 2에 도시하는 플로 차트의 스텝 S170의 처리와 같다. 즉, 셀 컨트롤러(104)는, 앞의 스텝 S550에서 간헐 가동 유닛(105)에 접속한 셀을 절리하고, 간헐 가동 유닛(105)에의 전력 공급을 정지한다.
계속되는, 스텝 S580의 처리는, 도 2에 도시하는 플로 차트의 스텝 S180의 처리와 같다. 즉, 셀 컨트롤러(104)는, 소정 정지 기간이 경과하였는지의 여부를 판정한다. 소정 정지 기간을 경과하지 않은 경우(NO)는, 소정 정지 기간이 경과할 때까지 기다리고, 한편, 소정 정지 기간이 경과하였다고 판단하면(YES), 스텝 S520으로 이행한다.
이상의 셀 용량 조정 제어에 의한 각 셀 전압의 추이는, 예를 들면 도 5(p) 내지 (s)에 도시된다. 도 5에서의 횡축의 부호(111 내지 116)는, 도 1의 각 셀(111 내지 116)을 나타내고, 종축은 전압치를 나타낸다.
우선, 셀 용량 조정 전압 하한치를 셀 용량 조정 목표 전압으로 한다. 제어 시작 시점에서 도 5(p)와 같이 셀 전압이 분포한 경우를 생각한다. 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치의 셀중에서, 전압치가 높은 순서로 3개의 셀, 즉, 셀(111, 113, 114)을 선택한다. 즉, 스위치(201, 203, 204, 212, 215, 216)를 온 함으로써, 그들의 셀(111, 113, 114)을 간헐 가동 유닛(105)에 접속하여 가동시킨다. 간헐 가동 유닛(105)의 가동 시작 후, 소정 통전 기간이 경과하면, 간헐 가동 유닛(105)에서 소비된 전력 용량의 분만큼, 셀(111, 113, 114)의 개방 전압이 저하된다. 이에 의해, 셀 전압의 분포는 도 5(q)와 같이 된다. 그러나, 모든 셀의 전압치가 셀 용량 조정 목표 전압 이하로 되어 있지 않기 때문에, 소정 정지 기간 후에, 셀 용량 조정 제어를 계속한다. 즉, 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치의 셀중에서 전압치가 높은 순서로 3개의 셀(111, 113, 116)을 선택하고, 간헐 가동 유닛(105)에 접속하여 가동시킨다. 이에 의해, 도 5(r)가 된다. 또한, 이 때 온 한 스위치는 스위치(201, 203, 206, 212, 214, 215)이다. 마잔가지 순서로 도 5(r)에서는, 셀(111, 112, 114)을 선택하고, 간헐 가동 유닛(105)을 가동시킴으로써, 셀 전압 분포는 도 5(s)와 같이 된다. 이와 같이 하여, 셀 사이의 잔용량 편차를 저감할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시의 형태 2에 의하면, 상술한 실시의 형태 1과 같은 효과를 얻을 수 있음과 함께, 또한, 셀 용량 조정 목표 전압을 셀 용량 조정 전압 하한치로 함으로써, 셀 용량 조정 목표 전압의 재설정을 몇 번이나 행하지 않도록 하여, 제어 방법을 간략화하면서도, 셀 사이의 잔용량 편차를 저감할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 간헐 가동 유닛(105)을 가동시키는데 필요한 최저 셀 수가 셀 용량 조정 전압 하한치 이상의 전압을 갖는 셀의 개수보다 많은 경우에 셀 용량 조정 제어를 종료함으로써, 조전지(101)의 과방전을 막을 수 있다.
또한, 상술한 실시의 형태 1 및 2의 플로 차트에는 도시하고 있지 않지만, 메인 스위치(102)가 온 하면 스위치(200)를 조전지(101)측ㄹ\으로부터 절단하고, 셀 용량 조정 제어를 종료한다.
또한, 상술한 실시의 형태 1 및 2에서는, 조전지(101)는 6개의 셀이 직렬 접속된 구성에 관해 설명하였지만, 본 발명의 적용은 이와 같은 구성으로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 2 이상의 임의의 복수개의 셀이 직렬 또는 직병렬로 접속된 구성의 2차 전지의 셀 용량 조정 제어에서, 본 발명을 공통으로 적용할 수 있다. 또한, 조전지(101)는, 리튬 이온 전지로 하였지만, 잔용량이 개방 전압과 일정한 비례 관계에 있는 전지이라면 좋다.
또한, 상술한 실시의 형태 1 및 2에서는, 본 발명을 전기 자동차에 적용한 경우에 관해 설명하였다. 그러나, 전기 자동차로 한하지 않고, 2 이상의 임의의 복수개의 셀이 직렬 또는 직병렬로 접속된 구성의 2차 전지를 주전원으로 하는 시스템에 적용 가능함은 말할 것도 없다.
101 : 조전지
102 : 메인 스위치
103 : 부하
104 : 셀 컨트롤러
105 : 간헐 가동 유닛
106 : 보조전지
111, 112, 113, 114, 115, 116 : 셀
200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 211, 212, 213, 214, 215, 216 : 스위치

Claims (5)

  1. 복수의 셀을 직렬 접속하여 구성된 조전지를 주전원으로 하는 전동기기의 동작 휴지 중에 그 조전지의 셀 사이의 잔용량 편차를 저감하는 셀 용량 조정 장치로서,
    셀 용량 조정 목표 전압을 설정하는 셀 용량 목표치 설정 수단과,
    상기 조전지의 각 셀의 개방 전압을 검출하고, 상기 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치의 셀중에서 소정개의 셀을 선택하는 셀 선택 수단과,
    상기 셀 선택 수단에 의해 선택된 셀을 그 전동기기의 동작 휴지중에도 가동하는 유닛에 접속하고, 당해 셀로부터 상기 유닛에 전력을 공급하는 셀 접속 스위치 수단과,
    소정 기간마다 상기 셀 접속 스위치 수단의 ON과 OFF를 반복함으로써, 상기 유닛을 간헐 가동시키는 간헐 가동 제어 수단을 구비하고,
    상기 셀 용량 목표치 설정 수단은, 각 셀에 정하여진 전압 하한치에 의거하여 구한 셀 용량 조정 전압 하한치를, 상기 셀 용량 조정 목표 전압으로 설정하고,
    상기 셀 선택 수단은, 각 셀의 개방 전압을 검출하고, 상기 셀 용량 조정 목표 전압 이상의 전압치의 셀중에서 전압치가 높은 순서로 소정개의 셀을 선택하고,
    상기 간헐 가동 제어 수단은, 그 전동기기가 동작을 휴지하고 있는 사이에 모든 셀의 전압치가 상기 셀 용량 조정 목표 전압 이하로 될 때까지 상기 유닛의 간헐 가동을 반복하는 것을 특징으로 하는 셀 용량 조정 장치.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6106991B2 (ja) 2011-09-09 2017-04-05 株式会社Ｇｓユアサ 状態管理装置、蓄電素子の均等化方法
CN106130102B (zh) * 2011-09-09 2019-04-16 株式会社杰士汤浅国际 状态管理装置、蓄电元件的均衡化方法
JP6032473B2 (ja) 2011-09-09 2016-11-30 株式会社Ｇｓユアサ 状態管理装置、蓄電素子の均等化方法
FR2982089B1 (fr) * 2011-10-26 2013-11-01 Renault Sa Procede d'equilibrage du niveau de charge et de decharge d'une batterie par commutation de ses blocs de cellules
FR2982997B1 (fr) * 2011-11-17 2013-12-20 Commissariat Energie Atomique Source de tension continue incluant des cellules electrochimiques a niveau de tension adaptatif
US10591979B2 (en) * 2015-04-03 2020-03-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Battery management in a device with multiple batteries
JP6638727B2 (ja) 2015-05-25 2020-01-29 日本電気株式会社 蓄電装置、セルバランス動作方法、及びプログラム
US10243383B2 (en) * 2015-12-25 2019-03-26 Seiko Epson Corporation Power source and electronic device
JP6884079B2 (ja) 2017-09-21 2021-06-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置、電池システム及び電池制御方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10322925A (ja) * 1997-05-12 1998-12-04 Nissan Motor Co Ltd 組電池の単電池間充電率調整装置
JP2009142071A (ja) * 2007-12-06 2009-06-25 Honda Motor Co Ltd 充電制御装置及びセル電圧均等化装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3326729A1 (de) 1983-07-25 1985-02-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum betrieb eines elektrochemischen speichers
JPH0837736A (ja) * 1994-07-27 1996-02-06 Nissan Motor Co Ltd 組電池の制御装置
US5656915A (en) * 1995-08-28 1997-08-12 Eaves; Stephen S. Multicell battery pack bilateral power distribution unit with individual cell monitoring and control
CN1049391C (zh) * 1995-09-18 2000-02-16 精工爱普生株式会社 电动车辆的安全机构
JP2000050516A (ja) * 1998-07-30 2000-02-18 Sanyo Electric Co Ltd 過充電防止回路、過放電防止回路及び充放電制御回路
JP3709766B2 (ja) 2000-06-28 2005-10-26 日産自動車株式会社 組電池の容量調整方法
US6417648B2 (en) * 2000-06-28 2002-07-09 Nissan Motor Co., Ltd. Method of and apparatus for implementing capacity adjustment in battery pack
JP2003339122A (ja) * 2002-05-20 2003-11-28 Mitsubishi Electric Corp 二次電池装置
JP3517844B1 (ja) * 2003-01-31 2004-04-12 伊藤忠商事株式会社 二次電池の充電装置及び放電装置
US7075194B2 (en) * 2003-07-31 2006-07-11 The Titan Corporation Electronically reconfigurable battery
WO2008151659A2 (en) 2007-06-11 2008-12-18 Abb Research Ltd System and method for equalizing state of charge in a battery system
JP2009089452A (ja) * 2007-09-27 2009-04-23 Denso Corp 充電システム
JP4626828B2 (ja) 2007-11-01 2011-02-09 本田技研工業株式会社 放電制御装置
JP2009159726A (ja) * 2007-12-26 2009-07-16 Honda Motor Co Ltd 放電制御装置
JP5279261B2 (ja) * 2007-12-27 2013-09-04 三洋電機株式会社 充電状態均等化装置及びこれを具えた組電池システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10322925A (ja) * 1997-05-12 1998-12-04 Nissan Motor Co Ltd 組電池の単電池間充電率調整装置
JP2009142071A (ja) * 2007-12-06 2009-06-25 Honda Motor Co Ltd 充電制御装置及びセル電圧均等化装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2011102241A1 (ja) 2013-06-17
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