KR101405240B1 - 2차 전지 모듈, 2차 전지 시스템, 전지 정보관리장치, 전지 정보관리시스템, 2차 전지 재이용 시스템, 2차 전지 회수·판매시스템, 2차 전지 재이용방법 및 2차 전지 회수·판매방법 - Google Patents

2차 전지 모듈, 2차 전지 시스템, 전지 정보관리장치, 전지 정보관리시스템, 2차 전지 재이용 시스템, 2차 전지 회수·판매시스템, 2차 전지 재이용방법 및 2차 전지 회수·판매방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자체의 전기적 특성 데이터나 사용 이력정보를 상실하지 않는 2차 전지 모듈을 제공함으로써, 그 재이용의 원활화, 효율화를 도모하는 것이다.
이를 위한 본 발명의 2차 전지 모듈(1)은, 자체의 전기적 특성정보나 사용 이력정보를 기억하는 전지 정보기억부를 구비하고, 또, 전지 정보관리장치(3)나 단말장치(4)는, 2차 전지 모듈(1)에 접속되는 인터페이스를 구비하도록 하였다. 그리고, 전지 정보관리장치(3)에 전지 정보 DB(32)를 설치하고, 전지 정보관리장치(3)와 단말장치(4)를 통신 네트워크(5)에 의하여 접속하고, 전지 정보관리장치(3) 및 단말장치(4)에 의하여 취득되는 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부에 기억되어 있는 전지 정보를, 전지 정보 DB(32)에 축적하도록 하였다. 또한, 전지 정보관리장치(3)에서는, 상기한 전지 정보 및 소정의 문턱값에 의거하여 재이용을 위한 그레이드 나눔을 행하도록 하였다.

Description

2차 전지 모듈, 2차 전지 시스템, 전지 정보관리장치, 전지 정보관리시스템, 2차 전지 재이용 시스템, 2차 전지 회수·판매시스템, 2차 전지 재이용방법 및 2차 전지 회수·판매방법{A SECONDARY BATTERY MODULE, A SECONDARY BATTERY SYSTEM, A DEVICE FOR MANAGING BATTERY INFORMATION, A SYSTEM FOR MANAGING A BATTERY INFORMATION, A SYSTEM FOR REUSE A SECONDARY BATTERY, A SYSTEM FOR RECOVERING AND SELLING A SECONDARY BATTERY, METHOD FOR REUSE A SECONDARY BATTERY, AND METHOD FOR RECOVERING AND SELLING A SECONDARY BATTERY}
본 발명은 차량 또는 산업용에 사용하기 적합한 2차 전지 모듈, 전지 정보관리장치, 전지 정보관리시스템, 2차 전지 재이용 시스템, 2차 전지회수·판매 시스템, 2차 전지 재이용방법 및 2차 전지회수·판매방법에 관한 것이다.
현재, 지구환경 문제가 크게 클로즈업되어 제로에미션기술이나 리사이클 기술이 주목받고 있다. 특히 니켈이나 납 등 중금속을 함유한 축전지를 어떻게 리사이클할지는 환경문제 중에서도 큰 과제로 되어 있다. 또 한편으로 지구 온난화방지를 위하여 모든 경우에서 탄산가스의 배출삭감이 요구되고 있고, 탄산가스의 큰 배출원으로 되어 있는 가솔린엔진 자동차에 대해서는 하이브리드 전기자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle)나 전기자동차(Pure-EV : Pure Electric Vehicle) 등으로 대체가 시작되고 있다.
현재 시점에서 하이브리드 전기자동차나 전기자동차의 동력용 전원으로서 니켈 수소전지나 납전지, 리튬 2차 전지 등의 대형 2차 전지가 사용되고 있다. 또 차세대의 수소 연료전지가 주동력원으로서 사용되는 경우에도 니켈 수소전지나 리튬전지 등의 2차 전지는, 보조 전원으로서 사용될 전망이다. 그 때문에 대형 2차 전지의 수요는 이후 증가한다고 예상되고, 그것에 따라 충전 불가능하게 되어 폐기되는 2차 전지의 수량이 급증한다고 예측되어, 2차 전지를 리사이클하는 시스템의 구축이 급무의 과제로 되어 있다.
또한 본 명세서에서는 복수 횟수 충방전 가능한 축전지를「2차 전지」라 총칭한다. 이 경우, 전기 2중층 커패시터 등 커패시터(콘덴서)형의 축전소자를 2차 전지에 포함하는 것으로 한다. 구체적으로는 2차 전지란, 납축전지, 니켈 수소전지, 리튬 이온전지, 리튬 2차 전지, 니켈 카드늄전지 등의 이른바 2차 전지 및 수용액계 전기 2중층 커패시터, 비수용액계 전기 2중층 커패시터 등의 콘덴서형의 전기화학소자를 가리킨다. 또 본 명세서에서는 리튬 2차 전지란, Li 이온을 이용하고, 방전뿐만 아니라 충전이 가능한 전지를 말하며, Li 이온의 삽입 탈리가 가능한 양극 활물질 및 음극 활물질과, Li 이온을 함유하는 전해액으로 구성되는 리튬 이온전지를 포함하는 것으로 한다.
하이브리드 전기자동차나 전기자동차의 동력용 전원으로 대표되는 대형 2차 전지는, 고출력, 또는 대용량일 필요가 있기 때문에, 그것을 구성하는 축전지 모듈 내의 소전지(素電池)의 직렬수가 많아진다. 그 크기는 15 리터 이상에 이르는 그야말로 대형인 것으로 되어 있다. 표 1에 대형 2차 전지의 예를 나타낸다.
Figure 112013034115563-pat00001
이와 같은 대형 2차 전지는, 수명, 출력 모두 고성능이 필요하게 되기 때문에, 고기능이고 고가의 재료를 대량으로 사용한다. 따라서 대형 2차 전지에 관해서는, 특히 그 가격을 저감하고, 나아가서는 폐기량을 저감할 것이 요구된다. 즉, 2차 전지의 가격을 저감하고, 자원의 유효이용을 도모하기 위해서는 2차 전지를 유효하게 잘 사용하는 기술, 예를 들면 리사이클하는 기술을 확립하는 것이 중요하다.
특허문헌 1에는, 산업용 납전지와 카 배터리(납전지)의 리스에 의한 리사이클지원 시스템의 예가 개시되어 있다. 특허문헌 1에 의하면, 축전지 제조회사는 카 배터리를 자동차의 소유자에게 리스하는 것으로 하고, 리스한 카 배터리의 상태나 사용상황을 여러가지의 센서로 감시하여 그들 센서에 의하여 얻어진 정보를 카 내비게이션장치 등의 유저단말을 이용하여 관리센터에서 수집하도록 하고 있다. 그리고, 그 관리센터에서는 카 배터리의 상태나 사용상황을 데이터베이스로 개별적으로 관리함과 함께, 그 수명을 배터리 정보 해석부에서 예측하여 수명에 달한 카 배터리를 회수한다고 하고 있다. 또, 그 회수된 카 배터리는 재생물과 폐기물로 분리되어, 재생물은 축전지 제조회사에서 카 배터리의 재료로서 이용된다고 한다. 이와 같은 시스템에 의하여 카 배터리를 적정하고 또한 확실하게 재생처리 또는 폐기처리를 할 수 있다고 하고 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개2004-126669호 공보(단락 0073 ∼ 단락 0126, 도 1∼도 7)
또, 니켈 카드늄전지 등 고성능 2차 전지나 커패시터 시스템에 대해서는 민생용 소형 전지에서의 리사이클이 실시되어 있을 뿐이며, 산업용 대형 2차 전지에 대해서는, 그 리사이클 시스템은 본격적으로는 확립되어 있지 않다. 사실, 현행의 리사이클처리에서는 2차 전지는 고기능 재료가 사용되고 있으면서, 전극 재료로 리사이클되는 것은 니켈 카드늄전지와 납전지뿐으로, 니켈 수소전지나 리튬 이온전지는 스테인리스 제품이나 자석 등의 원료에 사용되고 있고, 전지재료로서의 재이용 기술은 확립되어 있지 않다.
이와 같이 2차 전지를 리사이클하는 기술이 확립되어 있지 않은 현상에서 하이브리드 전기자동차 등이 보급되고, 시장에 나도는 대형 2차 전지의 수량이 증가한 경우에는, 대형 2차 전지는 민생용에 비교하여 그 체적이 크고, 재료의 사용량이 훨씬 많기 때문에 그 폐기량이 방대해져 갈 것으로 예측된다.
이와 같은 대형 2차 전지의 폐기량을 저감하고, 유효하게 사용하기 위해서는 2차 전지를 재이용하는 방법이 있다. 예를 들면 하이브리드 전기자동차에서의 배터리의 리빌드품과의 교환 등에서 볼 수 있는 동일 시스템에서의 재이용만이 실시되고 있다. 그러나, 당초의 용도가 다른 타 용도로의 전용에 대해서는 전지 제조회사는 전지의 원래의 성질이나 사용 이력이 확실하지 않은 것에 의하여 성능이나 안전확보를 할 수 없는 것을 이유로 그 전용을 금하고 있었다.
그런데 2차 전지, 특히 차량용 등의 대형 2차 전지에서는, 그 잔량을 추정하거나, 효율적으로 전지성능을 끌어 내거나 하기 위하여 전지의 상태 연산을 실시하는 전지 컨트롤러가 설치되고, 그 상태 연산에 의하여 얻어진 정보에 의거하여 상위 시스템이 전지의 충방전을 제어하는 것이 행하여지고 있다. 본 명세서에서는, 2차 전지와 그 2차 전지의 동작을 제어하는 전지 컨트롤러와 아울러 「2차 전지 시스템」이라 부른다. 또 복수의 소전지를 소정의 케이스에 수납하여 소정의 전기적 사양을 만족하도록 제조된 2차 전지를「2차 전지 모듈」이라 부른다. 즉, 2차 전지 시스템은 하나 또는 복수의 2차 전지 모듈과 그것을 제어하는 전지 컨트롤러에 의하여 구성되는 것으로 한다.
이때, 전지 컨트롤러는 플래시 메모리 등의 불휘발성 메모리를 구비하고, 그 불휘발성 메모리에는, 그 전지 컨트롤러가 제어하는 2차 전지 모듈 각각에 대하여 정격 또는 초기의 용량, 저항, 전지의 사용 가능한 전압값의 범위, 전류값의 범위, 취출할 수 있는 전력값이나 회로 개방시의 전압 등의 전기적 특성 정보나 사용조건이 기억되어 있고, 또 잔량 추정연산 프로그램이나 이상진단 프로그램 등이 기억되어 있다. 또한 트러블시의 대책 등을 위하여 진단 프로그램에 의한 이상 플래그나, 전지의 실저항이나, 용량, 변화율, 최대 최소 동작전압, 전지 사용시간 등의 사용 이력정보가 기억되어 있는 경우도 있다. 즉, 전지 컨트롤러는 통상 제어대상이 되는 2차 전지 모듈의 전기적 특성정보, 제어 프로그램, 사용 이력정보 등을 보유하고 있다.
또, 일반적으로 2차 전지 시스템을 교환 또는 떼어 내는 경우에는, 2차 전지 시스템을 하나 하나의 2차 전지 모듈과 전지 컨트롤러로 해체한다. 2차 전지 시스템을 해체하였을 때, 예를 들면 전지 컨트롤러의 불휘발성 메모리에 기억되어 있는 전지의 이상 플래그의 정보 등은 독출하는 것이 가능하기는 하나, 그 정보의 2차 전지 모듈과 대응시키는 것은, 일단, 2차 전지 시스템을 해체하여 버리면 어렵게 된다. 또 전지 모듈의 전기적 특성의 정보에 대해서도 종래는 컨트롤러부에 존재하기 때문에 시스템을 해체함과 동시에 잃고 있었다. 그 때문에 2차 전지 모듈이 해체후에 재이용되는 것은 어려웠다.
이상, 종래는 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있는 납 축전지의 리사이클지원 시스템에서는 납 축전지는, 한번 사용이 끝나게 되면 분해 또는 파쇄되어 유용한 부품 또는 구성재료만이 재이용되는 것에 불과하다. 즉, 차량용 등의 사용이 끝난 납 축전지를 으깨어 리사이클하는 기술에 대한 기재는 있으나, 그 기술은 납전지에 한정되어 있고, 대형 2차 전지 일반을 재이용하는 기술에 대해서는 조금도 나타나 있지 않다.
또, 2차 전지를 재이용하고자 할 때에는, 전기적 특성정보, 사용조건, 사용 이력 등의 정보가 필요하게 되나, 그것들의 정보를 이용한 2차 전지의 재이용 시스템은 아직 실현되어 있지 않다. 또 실현하려고 한 경우, 현상의 그대로로는, 2차 전지 시스템을 해체하였을 때, 그 2차 전지 시스템의 불휘발성 메모리 등에 기억되어 있는 전기적 특성정보, 사용조건, 사용 이력 등의 정보와, 2차 전지 모듈과의 대응관계를 잃는다는 실태가 있다.
이상의 종래기술의 문제점을 감안하여, 본 발명은 2차 전지 시스템을 해체하여도, 그 2차 전지 시스템을 구성하는 2차 전지 모듈의 전기적 특성 정보나, 사용 이력정보를 상실하지 않는 2차 전지 모듈을 제공함과 함께, 그 2차 전지 모듈의 재이용을 원활하고 효율적으로 행하기 위한 전지 정보감시장치 및 전지 정보관리시스템을 제공하고, 대형 2차 전지 모듈을 활용하여, 보다 저렴하고 환경 순환형의 축전지 재이용 시스템을 실현하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 2차 전지 모듈은, 자체의 전기적 특성정보 또는 사용 이력정보 중 적어도 어느 일방을 기억하는 전지 정보기억수단과, 그 전지 정보기억수단을, 2차 전지 모듈의 동작을 제어하는 전지 컨트롤러에 접속하는 인터페이스수단을 구비하도록 구성하였다.
또, 본 발명의 전지 정보관리장치는, 2차 전지 모듈에 접속되는 인터페이스수단을 구비하는 것으로 하고, 2차 전지 모듈의 전지 정보기억수단에 기억되어 있는 전지 정보를 그 인터페이스수단에 의하여 독출하고, 상기 전지 정보에 대하여 따로 미리 정해진 1 이상의 문턱값과, 상기 독출한 전지 정보에 의거하여 2차 전지 모듈의 재이용을 위한 그레이드 나눔을 행하도록 하였다. 또, 본 발명의 전지 정보관리장치는, 상기 인터페이스수단에 의하여 독출한 2차 전지 모듈의 전지 정보를 축적하는 전지 정보 데이터베이스를 구비하도록 구성하였다.
또, 본 발명의 전지 정보관리시스템은, 상기 전지 정보관리장치와, 2차 전지 모듈의 전지 정보기억수단에 기억되어 있는 전지 정보를 독출하는 단말장치를 통신 네트워크로 접속하는 구성으로 하였다. 그리고, 상기 전지 정보관리장치는, 상기 단말장치가 2차 전지 모듈로부터 독출한 전지 정보의 송신을 받아, 그 전지 정보를 상기 전지 정보 데이터베이스에 축적하도록 하였다.
또, 본 발명은, 2차 전지 모듈이 각각 사용되는 제 1 및 제 2 시스템에 있어서, 각각의 시스템의 정해진 사용에 대한 2차 전지 모듈의 성능의 허용 한계값(문턱값)을 L1, L2라 하고, L2 > L1이라고 한 경우에는(단, 허용 한계값은 하한값이고, 상한값의 경우에는 부등호의 방향은 반대가 된다), 제 1 시스템에서 사용된 2차 전지 모듈의 성능이 허용값 L1에 도달한 시점에서, 그 2차 전지 모듈을 그 허용 한계값이 L2인 제 2 시스템에 적용하도록 한 재이용 시스템이다. 또, 제 2 시스템에서 사용된 2차 전지 모듈의 성능이 허용값 L2에 도달한 시점에서, 그 2차 전지 모듈을 그 허용 한계값이 L3(L3 > L2)인 제 3 시스템에 적용한다. 이하, 마찬가지로 반복하여 적용한다.
본 발명의 2차 전지 모듈에 의하면, 2차 전지 모듈의 전기적 특성정보 또는 사용 이력정보는, 전지 컨트롤러가 아니라, 2차 전지 모듈의 전지 정보기억수단에 기억된다. 그 때문에, 2차 전지 모듈이 재이용될 때에, 전지 컨트롤러와 2차 전지 모듈을 분리하도록 해체하여도, 2차 전지 모듈의 전기적 특성정보 또는 사용 이력정보가 상실되는 일은 없다. 따라서 2차 전지 모듈의 재이용을 행할 수 있게 된다.
또, 본 발명의 전지 정보관리장치 및 전지 정보관리시스템에 의하면, 해체한 2차 전지 모듈을 전지 정보관리장치 또는 단말장치에 접속하여, 그 기억수단에 기억되어 있는 2차 전지 모듈의 전기적 특성정보 또는 사용 이력정보를 독출함과 함께, 2차 전지 재이용을 위한 그레이드 나눔을 행한다. 그리고, 그들 정보를 전지 정보 데이터베이스에 축적한다. 전지 정보 데이터베이스는, 통신 네트워크 및 단말장치를 거쳐 어디에서나 엑세스할 수 있기 때문에, 2차 전지 모듈의 재이용을 원활하게 또한 효율적으로 행할 수 있게 된다.
또, 본 발명의 2차 전지 재이용 시스템, 2차 전지회수·판매 시스템에 의하면, 대형 2차 전지를 반복하여 재이용할 수 있게 되기 때문에, 2차 전지의 폐기량을 줄일 수 있고, 또 2차 전지의 가격을 저감할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 2차 전지 시스템을 해체하여도, 그 2차 전지 시스템을 구성하는 2차 전지 모듈의 전기적 특성정보나 사용 이력정보를 상실하는 일이 없는 2차 전지 모듈을 제공할 수 있고, 또 2차 전지 모듈의 전기적 특성정보나 사용 이력정보, 재이용을 위한 그레이드 나눔 정보를 축적한 데이터베이스에 의하여 2차 전지 모듈의 재이용을 원활하고 또한 효율적으로 행할 수 있게 된다. 나아가서는 전지의 내부 에너지를 유효하게 모두 사용할 수 있어, 전지 폐기 처분량의 저감이나 전지의 비용 저감에도 기여하고, 대형 전지의 가격의 안정화에도 효과가 높다. 정해진 문턱값으로 교환을 할 수 있기 때문에, 전지나 그것을 사용하는 시스템의 보수가 간단하게 되어 사용에 따르는 전지성능의 변화에 맞춘 전지 제어도 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 2차 전지 재이용의 형태의 예를 나타낸 도,
도 2는 본 발명의 실시형태에서의 2차 전지 재이용의 물류의 형태의 예를 나타낸 도,
도 3은 본 발명을 자동차 등 시스템 제품에 적용한 경우의 2차 전지 시스템의 구성예를 나타낸 도,
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 2차 전지 시스템의 구성의 예를 나타낸 도,
도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 전지 컨트롤러의 동작의 개요를 처리의 흐름으로서 나타낸 도,
도 6은 본 발명의 실시형태에 관한 전지 정보관리시스템의 전체 구성의 예를 나타낸 도,
도 7은 본 발명의 실시형태에 관한 전지 정보관리시스템에서의 전지 정보관리장치 및 단말장치의 구성의 예를 나타낸 도,
도 8은 본 발명의 실시형태에 관한 전지 정보관리장치에서의 회수한 2차 전지 모듈 처리시의 처리의 흐름의 예를 나타낸 도,
도 9는 본 발명의 실시형태의 변형예-2에 관한 2차 전지 모듈의 구성의 예를 나타낸 도,
도 10은 본 발명의 실시형태의 변형예-3에 관한 2차 전지 모듈의 구성의 예를 나타낸 도,
도 11은 본 발명의 실시형태의 변형예-6에 관한 전지 정보관리시스템의 전체구성의 예를 나타낸 도,
도 12는 본 발명의 실시형태예-7에 관한 가정용 연료전지 시스템의 구성의 예를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.
< 2차 전지 재이용의 형태 >
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 2차 전지 재이용의 형태의 예를 나타낸 도면이다. 일반적으로 2차 전지는 충전을 행함으로써 반복하여 사용할 수 있다. 그러나 반복하여 사용하여 가는 동안에, 예를 들면 충전 가능한 전기용량은 감소하고, 내부 저항은 상승한다. 그리고 그 중에 적용 시스템에서 규정되어 있는 용량이나 내부 저항 등의 문턱값을 만족할 수 없게 되어 사용되지 않게 된다. 종래는 그 사용되지 않게 된 2차 전지는 폐기되고 있었다.
본 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 2차 전지 시스템을 소정의 시스템 A에 반복하여 적용한다(단계 S11). 그리고 2차 전지 시스템을 구성하는 2차 전지 모듈의 전기적 특성 등의 값이 시스템 A의 요구 문턱값을 만족하지 않게 된 경우(단계 S12에서 No), 예를 들면 2차 전지 모듈의 내부 저항이 시스템 A의 요구 문턱값 R1보다 커진 경우에는, 그 2차 전지 시스템을 그대로, 또는 해체·재구성하여, 재생한 2차 전지 시스템으로 하여 그 내부 저항의 요구 문턱값이 R1보다 큰 R2의 시스템 B에 적용한다(단계 S13).
마찬가지로 그 재생 2차 전지 시스템을 구성하는 2차 전지 모듈의 전기적 특성 등의 값이 시스템 B의 요구 문턱값을 만족하지 않게 된 경우(단계 S14에서 No), 예를 들면 2차 전지 모듈의 내부 저항이 시스템 B의 요구 문턱값 R2보다 커진 경우에는, 그 2차 전지 시스템을 그대로, 또는 해체·재구성하여, 재생한 2차 전지 시스템으로 하여 그 내부 저항의 요구 문턱값이 R2보다 큰 R3의 시스템 C에 적용한다(단계 S15).
또한, 그 재생 2차 전지 시스템을 구성하는 2차 전지 모듈의 전기적 특성 등의 값이 시스템 C의 요구 문턱값을 만족하지 않게 된 경우(단계 S16에서 No), 예를 들면 2차 전지 모듈의 내부 저항이 시스템 C의 요구 문턱값 R3 이하가 되지 않게 된 경우로서, 또한 그 내부 저항이 R3보다 커도 된다는 적용 시스템이 없을 때에는 그 2차 전지를 폐기한다(단계 S17).
즉, 2차 전지 모듈은, 시스템 A가 구하는 내부 저항의 요구 문턱값을 R1, 시스템 B가 구하는 내부 저항의 요구 문턱값을 R2, 시스템 C가 구하는 내부 저항의 요구 문턱값을 R3이라 한 경우, 각각의 내부 저항의 요구 문턱값 R이 R1 < R2 < R3이 되는 시스템에서 사용된다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 2차 전지 모듈은 적용하는 시스템이 구하는 전기적 특성 등의 문턱값에 따라, 즉 소정의 시스템에 적용하지 않게 되어도 그 문턱값의 제한을 만족하는 다른 시스템에 적용하도록 하여 재이용된다.
이들을 더 알기 쉽게 표현하면 도 1에 나타내는 바와 같이 먼저 2차 전지 모듈을 대전류 용도로 사용하고(단계 S21), 그 대전류 용도로 사용하지 않게 되었을 때에는 중전류 용도로 사용하고(단계 S23), 그 중전류 용도로 사용하지 않게 되었을 때에는 소전류 용도로 사용한다(단계 S25). 이 경우, 2차 전지 모듈은 각 용도에 있어서 필요로 하는 전류(I)를, 대전류 용도(I1), 중전류 용도(I2), 소전류 용도(I3)라 하면, 전류(I)가 I1 > I2 > I3이 되도록 사용된다. 그리고 그 소전류 용도로 사용하지 않게 되었을 때에는 폐기한다(단계 S27).
마찬가지로 2차 전지 모듈을 대용량 용도로 사용하고(단계 S31), 그 대용량 용도로 사용하지 않게 되었을 때에는 중용량 용도로 사용하고(단계 S33), 그 중용량 용도로 사용하지 않게 되었을 때에는 소용량 용도로 사용한다(단계 S35). 이 경우, 2차 전지 모듈은 각 용도에서 필요로 하는 용량(C)을, 대용량 용도(C1), 중용량 용도(C2), 소용량 용도(C3)라 하면, C1 > C2 > C3이 되도록 사용된다. 그리고, 그 소용량 용도로 사용하지 않게 되었을 때에는 폐기한다(단계 S37).
또, 도 1의 어느 폐기단계(단계 S17, S27, 37)에서도, 해체, 재생 가능한 2차 전지 모듈에 대해서는, 리사이클업자의 소정의 처리에 따라 재생, 리사이클, 최종 처분잔사로 분별되어 처리된다.
또한, 이상의 설명에서는 2차 전지의 수명을 판정하는 문턱값으로서 전지의 내부 저항, 전류 및 용량을 채용하였으나, 문턱값이 이것에 한정되는 일은 없다. 문턱값으로서는 전지 사용시간, 전지 저항, 전지 저항 변화율, 전지용량, 전지용량 변화율, 전지 사용 강도, 전지 전압 등 전지의 상태를 나타내는 것 중에서 하나 또는 복수 선택된 것이 사용된다. 이때, 전지 저항 변화율로서는, 예를 들면 R/R0(R : 현재의 용량, R0 : 초기의 저항), 전지용량 변화율로서는, 예를 들면 Q/Q0(Q : 현재의 용량, Q0 : 초기의 용량), 전지 사용 강도로서는 예를 들면 Qc/t(Qc : 충방전에서 사용한 적산용량, t : 전지 사용시간) 등으로 나타내는 지표를 사용한다. 또 재이용의 횟수가 2회로 한정되는 일도 없다. 재이용의 횟수는 1회이어도 좋고, 3회 이상이어도 상관없다. 또 재이용의 최종회는 2차 전지로서가 아니라, 1차전지로서 사용되어도 상관없다.
다음에 도 2 및 도 3을 사용하여 2차 전지 재이용의 물류의 형태에 대하여 설명을 한다. 여기서 도 2는 본 발명의 실시형태에서의 2차 전지 재이용의 물류의 형태의 예를 나타낸 도, 도 3은 본 발명을 자동차 등 시스템제품에 적용한 경우의 2차 전지 시스템의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 2에서, 먼저 전지 제조회사(P1)는 소전지 및 소전지를 복수 조합시킨 2차 전지 모듈(세트전지라고도 한다)을 제조한다. 제조된 소전지 또는 2차 전지 모듈은 시스템 제조회사(P2), 예를 들면 자동차 제조회사 등에 판매된다.
시스템 제조회사(P2)는 구입한 소전지 또는 2차 전지 모듈에 전지 컨트롤러를 부가하여 2차 전지 시스템을 구성하고, 시스템제품, 예를 들면 자동차 등에 장착한다. 또한 전지 제조회사(P1)가 전지 컨트롤러를 부가하여 2차 전지 시스템을 제조하여 시스템 제조회사에 판매하여도 좋다.
여기서 2차 전지 시스템, 예를 들면 자동차에 적용하는 2차 전지 시스템(7)은, 도 3에 나타내는 바와 같이 2개의 2차 전지 모듈(1)이 직렬로 접속되어 구성되고, 또한 그것들의 2차 전지 모듈(1)을 제어하는 전지 컨트롤러(2)를 포함하여 구성된다. 그리고, 시스템 제품, 예를 들면 자동차에 장착된 2차 전지 시스템(7)은, 적절하게 시스템 전체를 제어하는 컨트롤러, 예를 들면 차량 컨트롤러(6)에 의하여 제어된다.
다음에 2차 전지 시스템(7)이 장착된 시스템 제품은, 엔드유저(P3)에게 판매된다. 엔드유저(P3)는 시스템을 동작시키는 가운데, 충방전을 반복하면서 2차 전지 시스템(7)을 사용한다. 전지 컨트롤러(2)는 소정의 전기적 특성의 요구 문턱값을 적절하게 감시하고 있어, 그 전기적 특성 등의 값이 요구 문턱값에 도달하기 전에 전지교환이 필요한 것을 차량 컨트롤러(6) 등의 시스템 컨트롤러에 통지한다. 엔드유저(P3)는 시스템 컨트롤러로부터의 통지, 예를 들면 대시보드의 인디케이터 표시에 의하여 전지교환이 필요한 것을 알고, 2차 전지 시스템(7)의 회수·교환을 전지 보수 서비스회사(P4)에 의뢰한다.
전지 보수 서비스회사(P4)는, 엔드유저(P3)의 의뢰를 받아 2차 전지 시스템(7)의 회수·교환을 행한다. 또, 전지 보수 서비스회사(P4)는, 적절하게 또는 자동차의 정비·수리공장 등으로부터의 의뢰를 받았을 때에는 전지상태의 판정이나, 정비에 의한 최적화를 위한 전지제어 특성정보 등의 업데이트 등을 행한다.
다음에 전지 보수 서비스회사(P4)는 회수한 2차 전지 시스템(7)을 2차 전지 모듈(1)로 해체하고, 해체한 2차 전지 모듈(1)을 재이용하기 위하여 분별한다. 그 분별은 2차 전지 모듈(1)의 전기적 특성 등의 문턱값에 의거하여 행한다. 이때, 본 실시형태에서는, 도 4 이하를 사용하여 설명하는 바와 같이, 2차 전지 모듈(1)은, 그 2차 전지 모듈(1) 자신의 전기적 특성이나 사용 이력의 정보를 기억한 기억수단과, 그 독출수단을 구비하고 있다. 따라서 전지 보수 서비스회사(P4)는, 2차 전지 모듈(1)의 전기적 특성이나 사용 이력의 정보를 독출함으로써 그 분별을 용이하게 행할 수 있다.
이때, 전기적 특성이나 사용 이력의 정보로서는, 전지의 과충전, 과방전, 과전류 등의 이상 플래그정보, 최대 동작전압, 최저 동작전압, 전지가 동작한 전압범위, 전지의 동작시간, 전지의 현재의 저항값, 용량, 저항 변화율, 용량 변화율, 최고 동작온도, 최저 동작온도, 적산전류 사용량, 전지 사용 강도(Vint) 등 중에서 복수 선택된다. 또한, 전지 사용 강도(Vint)는, 적산전류 사용량을 ΣI, 사용시간을 t, 사용 평균 전압을 Vav라 하였을 때, 다음식으로 주어진다.
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따라서, 전지 보수 서비스회사(P4)는, 2차 전지 모듈(1)의 기억수단에 기억되어 있는 전기적 특성이나 사용 이력의 정보를 독출하여, 그것을 미리 준비하고 있는 다른 용도의 문턱값과 비교한다(P41). 즉, 다른 용도의 문턱값에 의하여 사용이 끝난 2차 전지 모듈(1)의 분별 또는 그레이드 부여를 행할 수 있다. 그리고, 그 분별 또는 그레이드 부여에 의하여 재이용 가능하게 된 2차 전지 모듈(1)은, 전지 제조회사(P1)에 인도된다. 그리고, 전지 제조회사(P1)는 인수한 2차 전지 모듈(1)을 그 분별된 분류나 그레이드에 따라 적절하게 시스템 제조회사(P2)에 재판매한다.
한편, 그 분별 또는 그레이드 부여에 의하여 모듈에서의 재충전 용도에 적합하지 않게 된 2차 전지 모듈(1)은, 1차 전지용도로서 방전시키고, 또한 소전지의 레벨로 해체된다(P5). 그리고 해체된 소전지는 2차 전지용도 또는 1차 전지용도로서 방전시켜 폐기업자(P6)에게 인도된다. 폐기업자(P6)는 인수한 사용이 끝난 소전지를 파쇄, 분별하여 리사이클물과 폐잔재로 나누어 처분한다.
< 2차 전지 시스템의 구성 >
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 2차 전지 시스템의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 2차 전지 시스템(7)은, 도 3에서도 나타낸 바와 같이, 2차 전지 모듈(1)과 전지 컨트롤러(2)에 의하여 구성된다. 도 4에는 하나의 전지 컨트롤러(2)에 대하여 하나의 2차 전지 모듈(1)이 직렬로 접속되는 구성을 나타내고 있으나, 하나의 전지 컨트롤러(2)에 대하여 복수의 2차 전지 모듈(1)이 병렬로 접속되는 구성이어도 좋다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 2차 전지 모듈(1)은, 복수의 소전지가 직렬, 병렬 또는 직병렬로 접속되어 구성된 세트전지부(11)와, 그 세트전지부(11)의 양단의 전극에 접속된 전지 전극단자(12, 13)와, 온도센서 등으로 이루어지는 센서(14)와, 당해 2차 전지 모듈의 전지에 관한 전기적 특성이나 사용 이력의 정보를 기억하는 전지 정보기억부(17)와, 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 정보의 독출 또는 기록을 제어하는 전지 정보 R/W 제어부(16)와, 전지 정보 R/W 제어부(16)를 전지 컨트롤러(2)에 접속하는 전지 정보 R/W 단자(15)를 포함하여 구성된다.
여기서 전지 정보기억부(17)는, 통상 플래시 메모리 등의 불휘발성 반도체메모리 등으로 구성되어, 전원 전압이 공급되지 않는 경우에도, 기억하고 있는 정보를 유지한다. 또, 전지 정보 R/W 제어부(16)는, 전지 정보기억부(17)의 정보의 독출 또는 기록을 제어하는 메모리 제어회로(도시 생략)와, 전지 정보 R/W 단자(15)를 거쳐 전지 컨트롤러(2)와 통신을 행하는 통신 인터페이스 회로(도시 생략)에 의하여 구성된다. 이 경우의 통신 인터페이스 회로는, 예를 들면 RS-232C, LIN(Local Interconnect Network), USB(Universal Serial Bus) 등의 시리얼 통신 인터페이스 회로에 의하여 구성할 수 있다.
또한, 전지 정보기억부(17)에 기억되는 전지 정보로서는, 초기용량, 초기저항, 충방전 가능한 전류값, 전력값, 전지 사용 전압의 범위, (이하, 현재값)용량, 저항, 저항 변화율, 용량 변화율, (이하, 이력정보)충방전을 실시한 전류값, 전지 사용 전압범위, 전지 사용시간, 과충전, 과방전 등의 이상 플래그정보, 전지 사용 강도 등이다.
한편, 전지 컨트롤러(2)는, 전지의 동작을 제어하는 전지 제어부(21)와, 센서(14)나 전지 전극단자(12, 13) 등에 접속되어 그 신호 레벨 등을 계측하는 센서 계측부(22)와, 당해 2차 전지 시스템(7)이 적용되는 상위 시스템의 컨트롤러와 정보의 송수신을 행하는 상위 시스템 통신부(23)와, 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)로부터의 정보를 송수신하는 전지 모듈 통신부(24)를 포함하여 구성된다.
여기서 전지 제어부(21)는, 이른바 CPU(Central Processing Unit) 등으로 이루어지는 연산부(211)와 메모리(212)를 포함하여 구성된다. 메모리(212)는, 전지를 제어하는 전지 제어 프로그램이나 상위 시스템과의 통신을 제어하는 상위 시스템 통신 제어 프로그램 등의 프로그램이 저장되어 있다. 또, 메모리(212)는 그들 프로그램이 실행될 때에 사용되는 작업영역으로서도 사용된다.
또, 전지 모듈 통신부(24)는, 전지 정보 R/W 제어부(16)의 통신 인터페이스 회로에 대응하는 인터페이스 회로로 구성되고, 예를 들면 RS-232C, LIN, USB 등의 시리얼 통신 인터페이스 회로에 의하여 구성할 수 있다. 또, 상위 시스템 통신부(23)도 마찬가지로 RS-232C, LIN, USB 등의 시리얼 통신 인터페이스 회로에 의하여 구성할 수 있다. 또한, 차량 컨트롤러(6) 등의 상위 시스템이 다수의 하위 시스템에 접속되는 경우에는, 그것들을 서로 접속하는 통신선으로서 LAN(Local Area Network)이 사용되고, 그 때에는, 상위 시스템 통신부(23)는, 예를 들면 CAN(Controller Area Network), TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 등의 프로토콜을 제어하는 네트워크 인터페이스 회로로 구성된다. 또, 센서 계측부(22)는, 센서(14)의 출력신호나 전지 전극단자(12, 13) 사이의 전압이나 출력 전류 등을 계측하여 A/D 변환한 디지털 정보를 전지 제어부(21)에 입력한다.
도 5는 전지 컨트롤러의 동작의 개요를 처리의 흐름으로서 나타낸 도면이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 전지 컨트롤러(2)는, 전원이 온되면(단계 S41), 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 저장되어 있는 전지 정보, 즉 당해 2차 전지 모듈(1)의 전기적 특성이나 사용 이력정보를 판독한다(단계 S42). 즉 전지 컨트롤러(2)는 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보 R/W 제어부(16)에 대하여 전지 정보의 독출을 지시한다. 그것에 따라, 전지 정보 R/W 제어부(16)는, 전지 정보기억부(17)에 저장되어 있는 전지 정보를 독출하여(단계 S51), 전지 컨트롤러(2)를 향하여 출력한다. 전지 컨트롤러(2)는 그 출력된 전지 정보를 판독한다.
전지 컨트롤러(2)는, 그후 그 전지 정보를 사용하여 당해 2차 전지 모듈(1)에 대하여 소정의 전지제어를 실행한다(단계 S43). 그리고, 전지 컨트롤러(2)는, 소정의 시간간격마다, 예를 들면 1시간마다, 나아가서는 전원이 오프되기 직전에, 당해 2차 전지 모듈(1)이 사용되고 제어됨으로써 변화한 전지 정보를 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 기록한다(단계 S44). 즉, 전지 정보 R/W 제어부(16)는, 전지 컨트롤러(2)로부터 기록해야 할 전지 정보를 수취하여, 그 수취한 전지 정보를 전지 정보기억부(17)에 기록한다(단계 S52).
또, 전지 컨트롤러(2)는, 소정의 시간간격마다, 또는 전원이 오프되기 직전에, 소정의 예측 알고리즘에 따라 당해 2차 전지 모듈(1)의 잔류 수명을 예측하여, 그 잔류 수명이 소정값 이하가 된 경우에는(단계 S45에서 Yes), 상위 시스템에 대하여 전지교환이 필요한 것을 통지한다(단계 S46). 또한, 그 통지는, 통상 스테이터스 플래그 등의 정보로서 상위 시스템에 송신되나, 그것에 더하여 전지 컨트롤러(2)의 실장기판(도시 생략) 등에 전지교환이 필요한 것을 표시하는 발광 다이오드 등을 부착하여도 상관없다.
전지교환이 필요한 것을 인지한 상위 시스템, 예를 들면 차량 컨트롤러(6) 등은, 전지가 나가는 예고를 대시보드의 인디케이터 등에 표시하여, 2차 전지 모듈(1), 즉 2차 전지 시스템(7)의 교환이 필요한 것을 차량의 운전자[엔드유저(P3)]에게 알린다. 이와 같이 하여 2차 전지 시스템(7)의 교환이 필요한 것을 안 엔드유저(P3)는, 그 교환을 전지 보수 서비스회사(P4)에 의뢰한다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에는 항상 새로운 전기적 특성이나 그 사용 이력정보가 저장되어 있게 된다. 또한 상기한 바와 같이, 전지 정보기억부(17)가 불휘발성 메모리에 의하여 구성되어 있기 때문에, 전지 정보기억부(17)에 저장되어 있는 전지 정보는, 전원의 공급이 정지되어도 잃지 않는다. 따라서 전지 보수 서비스회사(P4)에 회수된 2차 전지 시스템(7)이 재이용시에 전지 컨트롤러(2)와 2차 전지 모듈(1)로 해체되었다 하여도, 2차 전지 모듈(1)은 자체의 전지 정보를 그 전지 정보기억부(17)에 유지하고 있게 된다. 이것에 의하여 2차 전지 모듈(1)의 전기적 특성이나 사용 이력정보를 알 수 있기 때문에, 그 재이용, 즉 새로운 적용지를 용이하게 찾아 낼 수 있게 된다.
또, 복수의 2차 전지 모듈(1)과 전지 컨트롤러(2)로 구성되는 2차 전지 시스템(7)에서는, 종래 각각의 2차 전지 모듈(1)의 전기적 특성 정보가 전지 컨트롤러(2)의 메모리(212)에 정리하여 유지되어 있기 때문에, 그 복수의 2차 전지 모듈(1) 중 어느 하나의 2차 전지 모듈(1)에 내부 단락이나 전압 밸런스 불량 등의 트러블이 생긴 경우에는, 그 2차 전지 시스템(7)에 포함되는 복수의 2차 전지 모듈(1)을 모두 교환하지 않으면 안되었다. 이것에 대하여, 본 실시형태에서는, 각각의 2차 전지 모듈(1)이 각각의 전지 정보기억부(17)에 자체의 전기적 특성이나 사용 이력정보를 유지하고 있기 때문에, 그 전기적 특성의 정보를 참조함으로써 어느 2차 전지 모듈(1)에 트러블이 생겨 있는지를 용이하게 판정할 수 있게 된다. 따라서 트러블이 생긴 2차 전지 모듈(1)만을 교환하고, 트러블이 없는 2차 전지 모듈(1)에 대해서는 그대로 계속해서 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 2차 전지 시스템(7)의 적용 용도로서는, 전기자동차, 하이브리드 자동차, 가선 리스 전동철도차량, 전기기관차, 하이브리드 철도차량, 건설기계의 전원, 골프 카트, 전동자전거, 전동 바이크, 전동차 의자 등의 이동체 등이 있고, 나아가서는, 전력흡수 회생장치, 전력 평준화용 전원 시스템, 정치형 백업 전원, 휴대전화의 기지국용 전원, 차내 브레이크 시스템의 용장 전원, 연료전지 시스템의 백업 전원, 축전 시스템, 비상 전원, 비상등, 발전 시스템의 축전설비 등의 정치 사용의 2차 전지용도나, 1차전원으로서의 이용 용도 등이 있다.
이상과 같은 적용 용도 중에서, 대형 시스템일수록 2차 전지 모듈(1)을 직렬, 병렬 또는 직병렬로 다수 접속하여 사용하기 때문에, 그와 같은 용도에 본 실시형태를 적용한 경우에는, 불필요하게 2차 전지 모듈(1)이 교환되거나, 폐기되거나 하는 케이스가 대폭으로 줄어준다. 또 새로운 적용지를 용이하게 발견할 수 있게 되기 때문에, 2차 전지 모듈(1)을 더욱 유효하게 활용할 수 있게 된다. 그 결과, 2차 전지 모듈(1)의 판매가격의 저감이나, 폐기물의 배출량의 저감에도 큰 효과를 전망할 수 있다.
< 전지 정보관리시스템 >
이하, 도 6 내지 도 8을 사용하여 본 실시형태에 관한 전지 정보관리시스템에 대하여 설명한다. 여기서 도 6은 본 실시형태에 관한 전지 정보관리시스템의 전체 구성의 예를 나타낸 도, 도 7은 전지 정보관리시스템에서의 전지 정보관리장치 및 단말장치의 구성의 예를 나타낸 도, 도 8은 전지 정보관리장치에서의 회수한 2차 전지 모듈 처리시의 처리의 흐름의 예를 나타낸 도면이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 전지 정보관리시스템(8)은 전지 보수 서비스회사(P4)에 설치된 전지 정보관리장치(3)와, 전지 제조회사(P1) 및 시스템 제조회사(P2)에 설치된 복수의 단말장치(4)가 통신 네트워크(5)에 의하여 접속되어 구성된다. 전지 정보관리장치(3)는 전지 정보 DB(Date Base)(32)를 구비하고, 그 전지 정보 DB(32)에는, 사용 중 및 회수 후의 2차 전지 모듈(1)에 대한 전지 정보 등을 축적하고 있다. 또, 회수 후의 2차 전지 모듈(1)에 대해서는, 전지 정보 DB(32)는, 또한 재이용하기 위하여 분류한 그레이드 나눔의 정보 등을 축적하고 있다.
이와 관련하여 전지 제조회사(P1)에서 제조된 2차 전지 모듈(1)은, 그 출하검사시 등에 전기적 특성 정보 등의 전지 정보가 측정된다. 그리고, 측정된 전지 정보는, 그 초기값으로서 단말장치(4)에 의하여 전지 정보기억부(17)에 기록됨과 함께, 전지 정보관리장치(3)에 송신된다. 전지 정보관리장치(3)는, 수신한 전지 정보를 2차 전지 모듈(1)의 식별정보에 대응시켜 전지 정보 DB(32)에 축적한다.
또, 엔드유저(P3)가 사용 중인 2차 전지 모듈(1)에 대해서는, 예를 들면 시스템 제조회사(P2)의 정비공장 등에서 수리나 정비를 받았을 때에, 단말장치(4)에 접속되어, 그 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 기록되어 있는 전지 정보가 독출되고, 필요에 따라 업데이트하기 위한 수정이 가해진다. 그리고, 다시 전지 정보기억부(17)에 기록됨과 함께, 그것들의 정보는 전지 정보관리장치(3)에 송신되어 전지 정보 DB(32)에 축적된다.
또, 전지 보수 서비스회사(P4)에서는, 회수한 2차 전지 모듈(1)에 대하여 그 전지 정보기억부(17)에 기록되어 있는 전지 정보를 독출하고, 독출한 전지 정보에 의거하여 그 2차 전지 모듈(1)의 그레이드 나눔을 행한다. 그리고, 재이용 가능한 것과 재이용 불가능한 것을 선별하여, 재이용 가능한 것에 대해서는 전지 정보기억부(17)의 전지 정보를 적절하게 업데이트함과 함께, 업데이트된 전지 정보와 그레이드 나눔의 정보를 전지 정보 DB(32)에 축적한다.
이상, 전지 정보관리시스템(8)에서는, 전지 정보 DB(32)는 축적할 뿐만 아니라, 축적한 정보를 전지 보수 서비스회사(P4)의 전지 정보관리장치(3)로부터 뿐만 아니라, 전지 제조회사(P1)의 단말장치(4)로부터도, 또 시스템 제조회사(P2)의 단말장치(4)로부터도 엑세스할 수 있다. 그 때문에, 각각의 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보나 그레이드 나눔의 정보를 일괄하여 관리하는 것이 가능해진다. 따라서 사용 중인 2차 전지 모듈(1)에 대하여 전지의 제어정보 등의 업데이트를 실시하는 것이 용이해지고, 또 회수한 2차 전지 모듈(1)에 대하여 그 재이용을 원활하게 행할 수 있게 된다.
다음에 도 7을 참조하여 전지 정보관리장치(3) 및 단말장치(4)의 구성에 대하여 설명한다. 도 7에 나타내는 바와 같이 전지 정보관리장치(3)는, 전지 정보 DB(32)를 구비한 이른바 서버장치로서, 그 주요부는 CPU와 메모리로 이루어지는 정보처리부(31)에 의하여 구성된다. 전지 정보관리장치(3)는, 정보처리부(31)에 더하여 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 대하여 정보의 독출 또는 기록을 행하는 전지 모듈 통신부(33), 통신 네트워크(5)에 접속되는 통신 인터페이스부(34), 정보처리부(31)의 처리결과 등을 표시하는 표시장치(35) 등을 포함하여 구성된다.
여기서 전지 모듈 통신부(33)는, 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보 R/W 단자(15)에 접속되기 때문에, 전지 정보 R/W 제어부(16)의 통신 인터페이스 회로에 대응시켜 RS-232C, LIN, USB 등의 시리얼 통신 인터페이스 회로에 의하여 구성된다. 또 통신 인터페이스부(34)는, CAN, TCP/IP 등의 프로토콜을 사용하여 통신되는 통신 네트워크(5)에 접속되기 때문에, CAN, TCP/IP 등의 프로토콜을 제어하는 네트워크 인터페이스 회로로 구성된다.
또, 단말장치(4)는, CPU와 메모리로 이루어지는 정보처리부(41), 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 대하여 정보의 독출 또는 기록을 행하는 전지 모듈 통신부(42), 통신 네트워크(5)에 접속되는 통신 인터페이스부(43)를 포함하여 구성된다. 이 경우, 정보처리부(41)는 이른바 퍼스널 컴퓨터 등에 의하여 구성되고, 또, 전지 모듈 통신부(42) 및 통신 인터페이스부(43)는, 전지 정보관리장치(3)의 전지 모듈 통신부(33) 및 통신 인터페이스부(34)와 동일하게 구성되어 동일한 기능을 구비하고 있다.
또한, 도 7에서, 전지 정보관리장치(3)가 전지 모듈 통신부(33)를 구비하지 않은 구성도 허용된다. 단, 이 경우에는, 전지 정보관리장치(3)가 설치되어 있는 전지 보수 서비스회사(P4)에서도 단말장치(4)를 구비하는 것으로 하고, 전지 정보관리장치(3)는, 단말장치(4)를 거쳐 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 저장되어 있는 전지 정보를 독출 또는 기록을 하게 된다.
다음에 도 8을 참조하여, 회수한 2차 전지 모듈(1)을 처리하는 경우에 대하여 전지 정보관리장치(3)가 실행하는 처리의 흐름의 예에 대하여 설명한다. 전지 정보관리장치(3)는, 먼저 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 저장되어 있는 전지 정보를 판독한다(단계 S61). 즉, 전지 정보관리장치(3)는, 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보 R/W 제어부(16)에 대하여 전지 정보의 독출을 지시한다. 그것에 따라, 전지 정보 R/W 제어부(16)는 전지 정보기억부(17)에 저장되어 있는 전지 정보를 독출하여(단계 S71), 전지 정보관리장치(3)를 향하여 출력한다. 전지 정보관리장치(3)는, 그 출력된 전지 정보를 판독하는 것이다.
계속해서 전지 정보관리장치(3)는, 판독한 전지 정보에 의거하여 당해 2차 전지 모듈(1)의 전기적 특성이 재이용지의 시스템이 요구하는 문턱값의 어느 문턱값에 적합한지를 판정하여(단계 S62), 재이용을 위한 그레이드 나눔을 행한다(단계 S63). 그리고 재이용지가 있고, 재이용 가능하다고 판정된 경우에는(단계 S64에서 Yes), 필요에 따라 그 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보에 포함되는 전지의 제어정보를 업데이트한다(단계 S65). 즉, 2차 전지 모듈(1)은 그 업데이트된 전지 정보를 전지 정보관리장치(3)로부터 수취하고, 수취한 전지 정보를 전지 정보기억부(17)에 기록한다(단계 S72).
또, 그것에 아울러 단계 S63에서 얻어진 그레이드 나눔 정보, 단계 S65에서 업데이트된 전지 정보 등을 전지 정보 DB(32)에 등록함과 함께(단계 S66), 그 그레이드 나눔의 정보를 표시장치(35) 등에 표시한다(단계 S67). 한편, 2차 전지 모듈(1)의 재이용을 할 수 없는 경우에는(단계 S64에서 No), 표시장치(35) 등에 당해 2차 전지 모듈(1)의 폐기 지시정보 등을 표시한다(단계 S68).
또한, 단계 S62의 문턱값의 판정 및 단계 S63의 재이용을 위한 그레이드 나눔에서는, 당해 2차 전지 모듈(1)의 저항, 용량, 전지 사용시간, 저항 변화율, 용량 변화율, 전지 사용 강도 등 중, 적어도 하나를 포함하는 값을 문턱값으로서 사용한다.
이상, 본 실시형태에서는, 전지 보수 서비스회사(P4)는, 전지 정보관리장치(3)를 사용하여, 회수한 2차 전지 모듈(1)의 재이용/폐기의 선별과, 재이용을 위한 그레이드 나눔을 용이하게 행할 수 있다. 또, 회수한 2차 전지 모듈(1)의 전기적 특성이나 사용 이력정보 등의 전지 정보 및 재이용을 위한 그레이드 나눔의 정보는 전지 정보관리장치(3)의 전지 정보 DB(32)에 등록되기 때문에, 전지 제조회사(P1)나 시스템제조회사(P2)에서 참조할 수 있다. 그 때문에, 회수한 2차 전지 모듈(1)의 재이용을 원활하게 행할 수 있다.
< 실시형태의 변형예 - 1 >
이상 설명한 실시형태에서는, 도 4 등에 나타낸 바와 같이, 전지 컨트롤러(2)의 전지 모듈 통신부(24)와, 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보 R/W 단자(15)를 유선의 신호로 접속한다고 하고 있으나, 본 실시형태의 변형예에서는 이것을 무선의 신호로 접속하는 것으로 한다. 그리고, 전지 정보 R/W 제어부(16)와 전지 정보기억부(17)를 이른바 RFID(Radio Frequency Identification)태그로 구성한다. RFID 태그의 기억부는 통상 플래시 메모리 등의 불휘발성 메모리로 구성되어 있기 때문에 전지 정보기억부(17)로서도 적합하다.
또한, 본 실시형태의 변형예에서는, 전지 컨트롤러(2)의 전지 모듈 통신부(24)는 RFID의 태그 리더/라이터에 의하여 구성되게 된다. 또, 마찬가지로 전지 정보관리장치(3)의 전지 모듈 통신부(33) 및 단말장치(4)의 전지 모듈 통신부(42)도 RFID의 태그 리터/라이터에 의하여 구성된다.
이상과 같이, 전지 정보 R/W 제어부(16)와 전지 정보기억부(17)를 RFID 태그를 사용하여 실현하는 것은, 종래부터 소정의 2차 전지 모듈(1)의 케이스 또는 박스체에 거의 변경을 가하지 않고 본 발명을 실시할 수 있다는 장점이 있다. 즉, RFID 태그의 종류로서는 여러가지 것이 있으나, 일반적으로 그 형상은 작고, RFID 태그를 2차 전지 모듈(1)에 설치하는 경우, 단지 부착하는 것만으로 되기 때문이다.
< 실시형태의 변형예 - 2 >
도 9는 실시형태의 변형예 - 2에 관한 2차 전지 모듈의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 본 실시형태의 변형예에서의 2차 전지 모듈(1a)은, 전지 컨트롤러(2)에 접속되는 전지 정보 R/W 제어부(16)에 더하여 외부 접속용 전지 정보 R/W 제어부(16a)를 구비한다. 즉, 외부 접속용 전지 정보 R/W 제어부(16a)는, 외부 접속용 전지 정보 R/W 단자(15a)를 거쳐 외부 장치에 접속된다.
여기서는 외부 장치로서 전지 정보관리장치(3) 또는 단말장치(4)를 상정하고 있다. 따라서, 외부 접속용 전지 정보 R/W 제어부(16a)의 외부 장치와 통신을 행하는 통신 인터페이스 회로는, 전지 정보관리장치(3) 또는 단말장치(4)의 전지 모듈 통신부(33, 42)와 동일한 인터페이스이면, RS-232C 인터페이스나 USB, LIN, 나아가서는 CAN, TCP/IP 등의 프로토콜을 제어하는 네트워크 인터페이스 등의 어느 것이어도 좋다. 따라서, 외부 접속용 전지 정보 R/W 제어부(16a)는, 전지 정보 R/W 제어부(16)와 동일한 인터페이스이어도 좋고, 또, 다른 인터페이스이어도 좋다.
이와 같이, 2차 전지 모듈(1a)이 외부 접속용 전지 정보 R/W 제어부(16a)를 구비함으로써, 전지 컨트롤러(2)와 2차 전지 모듈(1a)과의 접속을 해체하지 않아도, 전지 정보관리장치(3)나 단말장치(4)를 외부 접속용 전지 정보 R/W 제어부(16a)에 접속할 수 있게 된다. 그 때문에, 시스템 제조회사(P2)나 전지 보수 서비스회사(P4)에서 점검을 위한 전지상태의 판정이나 전지 정보의 업데이트를, 전지 컨트롤러(2)를 떼지않고 행할 수 있게 된다. 따라서, 전지상태의 판정이나 전지 정보의 업데이트의 작업효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 여기까지의 실시형태의 설명에서는 전지 보수 서비스회사(P4)로 하였으나, 전지 보수 서비스회사(P4)는 전지 제조회사(P1) 내의 서비스부문이어도 좋다.
< 실시형태의 변형예 - 3 >
도 10은 실시형태의 변형예 - 3에 관한 2차 전지 모듈의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 본 실시형태의 변형예에서의 2차 전지 모듈(1b)은, 전지 컨트롤러(2)에 접속되는 전지 정보 R/W 제어부(16)에 더하여 가반기억매체 기억장치용 전지 정보 R/W 제어부(16b)를 구비한다. 여기서 가반기억매체 기억장치란, 플랙시블 디스크, 하드 디스크, CD(Compact Disk), DVD(Digital Versatile Disk), USB 메모리, IC 카드 메모리 등을 말한다. 이때, 가반기억매체 기억장치는, 디스크계 기억장치에 있어서는, 디스크회전, 헤드 이동 등의 기구 구동부를 포함하는 것으로 한다.
또, 가반기억매체 기억장치용 전지 정보 R/W 제어부(16b)에 부수되어, 가반기억매체 기억장치용 전지 정보 R/W 단자(15b)와, 독출 버튼(18)과, 기록 버튼(19)이 설치되어 있다. 여기서 가반기억매체 기억장치용 전지 정보 R/W 단자(15b)는, 외부의 가반기억매체 기억장치를 유선의 신호 등에 의하여 접속하는 단자이다. 또, 독출 버튼(18)은, 전지 정보기억부(17)에 저장되어 있는 전지 정보를 독출하고, 그 독출한 전지 정보를 외부의 가반기억매체 기억장치에 기록하는 것을 지시하는 버튼이다. 또, 기록 버튼(19)은, 외부의 가반기억매체 기억장치에 기록되어 있는 정보를 독출하여, 그 독출한 정보를 전지 정보기억부(17)에 기록하는 것을 지시하는 버튼이다.
가반기억매체 기억장치용 전지 정보 R/W 제어부(16b)는, 가반기억매체 기억장치구동부(도시 생략. 또한, 이 경우는 논리적인 구동부를 말한다)를 구비하고, 그 가반기억매체 기억장치 구동부에 의하여 가반기억매체 기억장치에 기억되어 있는 정보의 독출 또는 기록을 제어한다. 그리고, 독출 버튼(18) 및 기록 버튼(19)이 가반기억매체 기억장치 구동부에 접속되고, 그것들의 버튼이 눌러짐으로써 전지 정보기억부(17)에 저장되어 있는 전지 정보의 독출 또는 기록 동작이 실행된다.
즉, 독출 버튼(18)을 누르면, 전지 정보기억부(17)에 저장되어 있는 전지 정보가 독출되고, 그 독출된 전지 정보가 외부의 가반기억매체 기억장치에 기록된다. 또, 기록 버튼(19)을 누르면, 외부의 가반기억매체 기억장치에 기록되어 있는 정보가 독출되고, 그 독출된 정보가 전지 정보기억부(17)에 기록된다.
또, 한편으로는, 전지 정보관리장치(3)나 단말장치(4)는, 통상의 형태로서 상기한 바와 같은 가반기억매체 기억장치의 정보를 독출 또는 기록하는 구동부를 구비하고 있다. 그 때문에, 본 실시형태의 변형예에 의하면, 2차 전지 모듈(1b)의 전지 정보기억부(17)와 전지 정보관리장치(3) 또는 단말장치(4) 사이의 정보의 주고받음을 가반기억매체를 거쳐 행할 수 있게 된다. 따라서, 전지 정보관리장치(3)나 단말장치(4)가 없는 현장에서도 예를 들면 USB 메모리 등의 가반기억매체 기억장치를 거쳐 전지 정보를 수집하거나, 전지 정보를 업데이트하거나 할 수 있게 된다.
< 실시형태의 변형예 - 4 >
이상으로 설명한 어느 실시형태에서도 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 전지 정보를 보호하는 장치는 넣어져 있지 않다. 따라서, 본 실시형태의 변형예에서는, 패스워드에 의하여 전지 정보를 보호하는 예에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 변형예에서는, 전지 정보 R/W 제어부(16)(도 4, 도 7 참조)에 패스워드 판정부(도시 생략)를 설치하고, 예를 들면 전지 컨트롤러(2)나 전지 정보관리장치(3) 등이 전지 정보기억부(17)의 전지 정보를 독출하거나 기록하거나 하는 경우(도 5의 단계 S51 및 단계 S52, 도 8의 단계 S71 및 단계 S72), 그것에 앞서 소정의 패스워드가 전지 정보 R/W 제어부(16)에 입력되지 않는 한, 전지 정보의 독출 또는 기록 동작이 기동하지 않게 한다.
즉, 전지 정보 R/W 제어부(16)는 불휘발성 메모리를 구비하고, 그 불휘발성 메모리에 미리 정해진 패스워드를 기억하여 둔다. 패스워드 판정부는, 전지 정보의 독출 또는 기록에 앞서 입력되는 문자열을, 그 미리 기억되어 있는 패스워드와 비교한다. 그 결과, 입력된 문자열이 그 패스워드와 동일한 때에는 전지 정보의 독출 또는 기록의 동작을 유효화하고, 그 패스워드와 다른 때에는 전지 정보의 독출 또는 기록의 동작을 무효화한다. 또한, 여기서 패스워드를 기억하는 불휘발성 메모리는 전지 정보기억부(17)의 메모리의 일부이어도 상관없다.
또, 도 9에서, 외부 접속용 전지 정보 R/W 제어부(16a)에도 동일한 패스워드 판정부(도시 생략)를 설치하고, 외부 장치로부터의 독출 또는 기록 동작에 대하여 전지 정보기억부(17)의 전지 정보를 보호한다.
또, 도 10에서, 가반기억매체 기억장치용 전지 정보 R/W 제어부(16b)에도 동일한 패스워드 판정부(도시 생략)를 설치하여, 미리 정해진 패스워드를 입력하는 일 없이 가반기억매체 기억장치에 전지 정보기억부(17)의 전지 정보를 독출하거나, 전지 정보기억부(17)에 가반기억매체 기억장치로부터의 정보를 기록하거나 하는 것을 방지한다. 즉, 독출 버튼(18)이나 기록 버튼(19)을 눌러도 소정의 패스워드가 입력되지 않은 경우에는, 전지 정보기억부(17)의 전지 정보의 독출 또는 기록 동작은 기동되지 않는다.
일반적으로 패스워드는 당사자만이 알고 있는 정보이고, 통상 제3자는 알 수 없는 정보이다. 따라서, 본 실시형태의 변형예에 의하면, 패스워드를 모르는 제3자는 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 전지 정보를 독출 또는 기록할 수 없기 때문에, 악의있는 제3자에 의한 전지 정보의 파괴나 개찬을 방지할 수 있다.
< 실시형태의 변형예 - 5 >
본 실시형태의 변형예에서는, 암호에 의하여 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 전지 정보를 보호하는 예에 대하여 설명한다. 이 경우에는, 전지 정보기억부(17)에는 암호화된 전지 정보를 기억한다.
본 실시형태의 변형예에서는, 전지 컨트롤러(2)의 전지 제어부(21)는, 소정의 암호화방식에 의거하는 암호화/복호화부(도시 생략)를 구비한다. 그리고, 전지 컨트롤러(2)는, 전지 정보를 전지 정보기억부(17)에 기록할 때에(도 5의 단계 S44), 그것에 앞서 기록하고자 하는 전지 정보를 암호화/복호화부에 의하여 암호화하고, 그 암호화한 정보를 전지 정보기억부(17)에 기록한다. 또, 전지 컨트롤러(2)는, 전지 정보를 전지 정보기억부(17)로부터 판독할 때에는(도 5의 단계 S42), 판독한 암호화 전지 정보를 암호화/복호화부에 의하여 복호화하여, 평문의 전지 정보로 되돌린다.
또, 전지 정보관리장치(3) 및 단말장치(4)의 정보처리부(31, 41)(도 7참조)도 동일한 암호화/복호화부(도시 생략)를 구비한다. 그리고, 전지 정보관리장치(3) 등이 전지 정보기억부(17)의 전지 정보를 독출하거나 기록하거나 하는 경우(도 8의 단계 S61, 단계 S65 등), 그 암호화/복호화부는 암호화 전지 정보를 복호화하거나, 기록하려고 하고 있는 전지 정보를 암호화하거나 한다. 또한, 당연하나 전지 정보관리장치(3) 및 단말장치(4)의 정보처리부(31, 41)에 포함되는 암호화/복호화부는, 전지 컨트롤러(2)의 암호화/복호화부와 동일한 암호화방식 및 동일한 암호화 키를 사용하는 것이 아니면 안된다.
이상, 본 실시형태의 변형예에 의하면, 당사자 이외는 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 전지 정보를 복호화할 수 없기 때문에, 전지 정보로서 포함될 가능성이 있는 기술정보가 제3자에게 알려지지 않게 된다.
< 실시형태의 변형예 - 6 >
도 11은 본 발명의 실시형태의 변형예 - 6에 관한 전지 정보관리시스템의 전체구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 11에서의 도 6과의 상이는, 예를 들면 차량 등의 엔드유저(P3)가 사용 중인 2차 전지 시스템(7)이, 그 상위 시스템 또는 상위 시스템의 일부인 내비게이션장치(61) 등에 접속되고, 또한 내비게이션장치(61)와 통신 가능한 휴대전화 등의 기지국(51)을 거쳐 통신 네트워크(5)에 접속되어 있는 점에 있다. 즉, 사용 중인 2차 전지 시스템(7)이 통신 네트워크(5)를 거쳐 전지 정보관리장치(3)에 접속되어 있다.
본 실시형태의 변형예에서는, 전지 컨트롤러(2)는, 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 새로운 전지 정보를 기록할 때에, 또는, 예를 들면 하루에 1회 등, 소정의 시간간격마다 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 전지 정보를, 그 상위 시스템인 내비게이션장치(61) 등에 송신한다. 그리고, 내비게이션장치(61)는, 그 수신한 전지 정보를, 통신 네트워크(5) 등을 거쳐 전지 정보관리장치(3)에 송신한다. 그리고, 전지 정보관리장치(3)는, 수신한 전지 정보를 그 2차 전지 모듈(1)의 식별정보와 대응지어 전지 정보 DB(32)에 등록한다.
따라서, 전지 정보관리장치(3)는, 사용 중인 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보를, 상위 시스템의 정비나 수리시 뿐만 아니라, 언제라도 취득할 수 있어 항시 감시할 수 있다. 또, 전지 정보관리장치(3)는, 통신 네트워크(5), 내비게이션장치(61) 등을 거쳐 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 전지 정보를 변경하는 것도 가능해진다. 그 때문에 전지 정보관리장치(3)는, 언제라도 사용 중인 2차 전지 모듈(1)의 잔류 수명을 예측하거나, 전지 정보기억부(17)에 기억하는 전지 정보를 재빨리 최신의 것으로 업데이트하거나 할 수 있게 된다.
이상, 본 실시형태의 변형예에 의하면, 전지 정보관리장치(3)는, 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 최신의 전지 정보를 취득할 수 있음과 함께, 그 전지 정보에 최신의 전지제어정보 등을 포함하여 전지 정보의 업데이트를 할 수 있게 된다. 따라서 2차 전지 모듈(1)을 항상 효율적으로 동작시키는 것이 가능해진다.
< 구체적인 실시형태 >
이하, 이상에서 설명한 실시형태에 관한 2차 전지 모듈(1), 2차 전지 시스템(7), 전지 정보관리장치(3), 전지 정보관리시스템(8)을 이용한 2차 전지의 구체적인 실시형태의 예, 나아가서는 2차 전지의 재이용 시스템이나 판매방법 등에 대하여 상세하게 설명한다.
(실시형태예 - 1)
도 3 및 도 4를 참조하여 리튬 2차 전지를 사용한 2차 전지 시스템(7) 및 그 재이용의 예에 대하여 설명한다. 2차 전지 시스템(7)은, 복수의 소전지를 직병렬로 접속하여 구성한 2차 전지 모듈(1), 본 예의 경우는 평균 전압 3.6 [V], 용량 Ca [Ah]의 소전지를 48개 직렬로 접속한 전지전압 173 [V], 용량 Ca [Ah]의 2차 전지 모듈(1)에 의하여 구성되고, 차량 컨트롤러(6) 등의 상위 시스템에 의하여 사용된다. 또한 대괄호 [ ]안의 기호는 단위를 나타낸다.
이때, 2차 전지 모듈(1)의 전기적 특성이나 사용 이력정보 등의 전지 정보는, 2차 전지 모듈(1)의 박스체에 설치된 전지 정보기억부(17)에 저장되어 있다. 또한, 전지 정보기억부(17)는, 2차 전지 모듈(1)의 박스체 내측, 박스체 외측, 또는 박스체 내측과 외측으로 분할하여 설치된다. 전지 정보기억부(17)는 재기록 가능 메모리를 가지고 있고, 전지 정보 R/W 제어부(16)를 거쳐 외부로부터 통신에 의하여 재기록하는 것이 가능하다. 또, 본 예에서의 2차 전지 시스템(7)의 전지 컨트롤러(2)는, 2차 전지 모듈(1)의 전지특성과 전류, 전압, 온도센서로 검출된 정보로부터, 전지의 상태를 검지하여 차량 컨트롤러(6) 등의 상위 시스템과 정보를 통신하는 구성으로 되어 있다.
본 축전지를 모터 출력 35 [kW]출력의 하이브리드 전기자동차에 적용하는 경우를 생각하면, 그 2차 전지 시스템(7)의 구성은 도 3에 나타내는 바와 같이 된다. 즉, 2차 전지 시스템(7)은, 전지 전압 173 [V]의 2개의 2차 전지 모듈(1a, 1b)을 서로 직렬로 접속하고, 또한 전지 컨트롤러(2)를 접속한 구성을 하고 있다. 또, 2차 전지 시스템(7)은 하이브리드 자동차의 차량 컨트롤러(6)에 접속되어 있다.
이와 같은 2차 전지 시스템(7)에서, 동작시에 2차 전지 모듈(1a)에 트러블이 발생한 경우에는, 종래는 2차 전지 모듈(1a)을 교환할 때, 전지 컨트롤러(2)에 2차 전지 모듈(1)의 전기적 특성 데이터 등이 기록되어 있었기 때문에, 양자의 전기적 특성 데이터를 구비하기 위하여 2차 전지 모듈(1b)도 교환하지 않으면 안되었다. 즉, 2차 전지 모듈(1b)의 내부 저항(R)이 초기 내부 저항(Ro)에 대하여, Ro < R 이나, 시스템 불성립이 되는 문턱값의 저항값(RL1)까지 도달하여 있지 않음에도 불구하고(Ro < R < RL1), 즉, 전지로서 아직 사용 가능함에도 불구하고 폐기처분의 대상이 된다.
한편, 본 예의 경우에는 전지의 특성 데이터는 축전지에 부수되어 있기 때문에, 2차 전지 모듈(1b)을 다른 규격의 시스템에 사용할 수 있다. 또, 2차 전지 모듈(1a)만을 교환하고, 2차 전지 모듈(1b)을 그대로 사용하는 것이 가능하게 된다.
또, 2차 전지 모듈(1b)을 떼어 내고, 다른 시스템, 예를 들면 시스템 성립의 문턱값이 내부 저항(R')인 무정전 전원에 적용하는 경우, 떼어 낸 축전지(1b)의 내부 저항(R)이 R < R'일 때에는 2차 전지 모듈(1b)을 그 무정전 전원에 적용할 수 있다. 이 경우, 무정전 전원의 사용 전류값(I')은 1 CA 정도가 되고, 또 하이브리드 자동차에서 사용하는 전류값을 I0 이라 하면 I' < I0 이고, 더욱 작은 전류로 충분히 시스템이 성립한다.
무정전 전원으로서는 납 축전지를 이용한 시스템이 일반적이다. 비상용 전원은 만충전으로 보존되어 비상시에 방전한다는 사용법이다. 이때 납 축전지의 경우는 충전에 의하여 발열하여, 전해액의 분해 등의 부반응이 일어난다. 또, 방치시의 자기방전이 커서, 항상 충전을 반복하면 용량 열화가 크고, 1년 내지 3년 정도에서 사용불능이 되기 쉽다.
그러나 무정전 전원에 리튬 이온전지를 사용한 경우에는, 리튬 이온전지는 자기방전이 작고, 얕은 충방전을 반복하여도 용량이 감소하는 메모리효과가 없고, 사이클 수명, 보존 수명도 길어 5년 내지 10년 정도는 사용 가능하다. 또한, 리튬 이온전지는 소전지 전압이 높고, 경량이기 때문에, 종래의 납전지의 시스템보다 이용하기 쉬운 비상용 전원 시스템을 실현할 수 있다. 또, 대용량이 필요한 시스템에서는 소전지 또는 2차 전지 모듈(1)을 다병렬로 하여 사용함으로써, 시스템 요구를 만족하는 것이 가능하다. 또, 비상용 전원 시스템은, 기존의 납전지를 적용한 설계에서 전지의 입출력부분만의 설계변경으로 대응하는 것이 가능하기 때문에, 개발 비용의 저감이 가능하고, 같은 성능의 납전지와 동등한 가격으로 시스템을 짜는 것이 가능하게 되어, 전지수명이 길고 신뢰성이 높은 시스템을 실현할 수 있다.
(실시형태예 - 2)
다음에 도 11을 참조하여 하이브리드 자동차의 모터 출력 35 [kW]의 시스템에 적용되는 평균 전압 173 [V], 용량 Ca [Ah]의 리튬 2차 전지 및 그 재이용의 예에 대하여 설명한다.
먼저 2차 전지 모듈(1)의 사용범위의 문턱값을 전지 정보기억부(17)에 설정한다. 즉, 2차 전지 모듈(1)에는 전지 정보기억부(17)가 내장되고, 그 전지 정보기억부(17)를 구성하는 재기록 가능한 메모리에는, 그 전기적 특성 데이터나 사용 이력이 기록되나, 본 예에서는, 2차 전지 모듈(1)의 사용 가능한 문턱값으로서, 예를 들면 저항값(R1)이 그 메모리에 기록된다. 그리고, 전지 컨트롤러(2)는, 2차 전지 모듈(1)의 저항값(R0)이 R1[mΩ](R1 > R0)에 도달한 시점에서 상위 시스템인 내비게이션장치(61) 등에 문턱값 도달을 통지한다.
내비게이션장치(61)는, 이 문턱값 도달 정보를 통신 네트워크(5) 등을 거쳐 보수 서비스회사(P4)에 설치되어 있는 전지 정보관리장치(3)에 송신하고, 그 정보를 수신한 전지 정보관리장치(3)는, 그 취지를 전지 정보 DB(32)에 등록함과 함께, 보수작업자에게 알린다. 그 정보에 의거하여 보수 서비스회사(P4)의 작업자는, 2차 전지 시스템(7)을 회수·교환한다. 또한, 상위 시스템인 내비게이션장치(61)의 통신기능을 가지지 않고, 통신 네트워크(5)에 접속되어 있지 않은 경우에는, 내비게이션장치(61)의 표시장치 등을 거쳐 2차 전지 모듈(1)의 문턱값 도달을 안 차량의 운전자 등이 전화 등을 거쳐 보수 서비스회사(P4)에 통지하여도 좋다.
회수한 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에는, 문턱값 정보, 사용 이력, 이상 데이터의 유무 등의 전지 정보가 기록되어 있다. 따라서 전지 정보관리장치(3)는, 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 이들 전지 정보를, 전지 모듈 통신부(33)(도 7 참조)를 거쳐 독출하고, 그 사용 이력 등을 확인한다. 그리고, 특성 데이터 등 보정의 필요가 있는 경우에는, 특성 데이터의 일부 또는 전부를 재기록한다.
이와 같이 하여 특성 데이터 등이 재기록된 2차 전지 모듈(1)은, 내부 저항(R)이 R1 < R < RL [mΩ]의 범위 내에서 사용되는, 예를 들면 모터 출력 25 [kW] 시스템용으로 출하한다. 여기서 RL은 축전지에 요구되는 시스템 성립의 한계의 저항값을 나타내는 문턱값이다. 또한, 25 [kW] 시스템이어도 35 [kW] 시스템 적용시와 마찬가지로, 저항값(R)이 문턱값(RL)에 도달한 시점에서 2차 전지 모듈(1)을 교환하거나, 또는 시스템 그 자체의 수명 도달이라고 하여 2차 전지 모듈(1)을 떼어 낸다.
이 떼어 낸 2차 전지 모듈(1)이 용량 C' [Ah], 저항 R" [mΩ]이었을 때, 이 2차 전지 모듈(1)을 내부 저항이 R1 < R"< RL 로 성립하는 차체 중량 600 [kg], 모터 출력 5[kW]의 경승용차에서의 하이브리드 전원 시스템으로서 1 모듈을 탑재한다. 또한, 이 전원 시스템을 납전지로 짜면 중량이 약 45[kg]이 되는 데 대하여, 리튬 2차 전지로 짜면 중량이 20 kg이 되어 경량화된다. 그 때문에 차량의 중량도 경량화되어 연비가 향상한다.
(실시형태예 - 3)
다음에 디젤엔진과의 하이브리드 시스템에 사용되는 철도차량용 전원 시스템을 재이용하는 예에 대하여 설명한다.
이 철도차량용 전원 시스템은, 소형 자동차의 수 10배 이상의 출력이 필요하게 되고, 리튬 2차 전지를 x 직렬, y 병렬(x, y는 양의 정수)로 접속하여 평균 전압 V1 [V], 용량 C0 [Ah]의 2차 전지 시스템(7)을 구성한다. 이때, 2차 전지 시스템(7)의 2차 전지 모듈(1)에는 시스템 문턱값의 저항값(RL1)이 미리 설정되어 있다. 그리고, 전지 컨트롤러(2)는, 그 2차 전지 시스템(7)이 사용되는 가운데, 2차 전지 모듈(1)의 저항이 문턱값의 저항값(RL1)에 도달한 시점에서 상위 시스템에 전지교환의 경고를 발한다. 이에 의하여 2차 전지 모듈(1)이 내려진다.
내려진 2차 전지 모듈(1)은, 열화에 의한 내부 저항 상승 때문에 전압 강하가 크고, 철도용 전원 시스템에서 충분한 출력 전류를 얻을 수 없다. 그러나 시스템 성립에 필요한 문턱값의 저항값(Rr) 및 전류(Ir)의 조건이 느슨한 시스템, 즉 내려진 2차 전지 모듈(1)의 출력 가능한 전류(It)가 필요하게 되는 전류(Ir)보다 큰 (Ir < It)시스템에서는, 그 2차 전지 모듈(1)은 아직 사용 가능하다. 따라서 이 2차 전지 모듈(1)의 이력정보로부터 저항값(RL1), 저항의 상승률 등을 판독하여 그들의 값에 의거하여 새로운 적용 시스템의 문턱값의 저항값(Rr) 등을 판단하여, RL1 < Rr 인, 예를 들면 휴대전화 기지국의 축전지 설비의 축전지에 적용한다.
이와 같이 하여 내려진 2차 전지 모듈(1)을 휴대전화 기지국의 축전지 설비의 축전지에 사용하는 것으로 하면, 종래의 납 축전지 설비와 비교하여 동일한 설비를 사용 가능한 기간이 길어지고, 또 필요 전력을 조달하기 위하여 필요한 축전지의 중량을 경량화할 수 있다. 그 결과, 휴대전화 기지국을 도시의 빌딩 옥상 등에 설치하는 것이 용이해져 설비의 경량화, 공간 절약화를 달성할 수 있다.
(실시형태예 - 4)
다음에 리튬 2차 전지를 x1 직렬, y1 병렬(x1, y1은 양의 정수)로 접속하여 구성한 평균 전압 V1[V], 용량 C0[Ah], 출력 B[kW]의 축전식 회생 전력장치를 재이용하는 예를 나타낸다.
전지 컨트롤러(2)는, 2차 전지 모듈(1)의 저항값이 미리 설정된 문턱값의 저항값(RLS1)에 도달한 시점에서, 상위 시스템 등에 전지 교환의 경고를 발한다. 이에 의하여 그 2차 전지 모듈(1)이 내려진다. 내려진 2차 전지 모듈(1)에는, 그 2차 전지 모듈(1)의 특성 데이터나 사용 이력 데이터 등, 내려진 시점에서의 SOH(State Of Health)가 유지되어 있다.
따라서 그 정보에 의거하여 내려진 2차 전지 모듈(1)을 x2 직렬(x2는 양의 정수)로 접속하고, 35[kW]의 하이브리드 자동차 시스템에 적용한다. 그리고, 하이브리드 자동차 시스템에서 사용되고, 그 저항값이 소정의 문턱값(RLS2)에 도달하였을 때에는, 그 2차 전지 모듈(1)은 전지 성능이 확인된 후, 문턱값의 저항값이 RLS3(RLS2 < RLS3)인 시스템, 예를 들면 모터 출력 5 [kW]의 경승용차의 하이브리드 시스템에 적용한다.
또한, 2차 전지 모듈(1)의 저항값이 이 경승용차의 하이브리드 시스템에서의 문턱값(RLS3)에 도달하였을 때에는, 그 2차 전지 모듈(1)을 해체하여 소전지로 한다. 단, 그 2차 전지 모듈(1)을 해체하기 전에, 전지 제조회사(P1)나 전지 보수 서비스회사(P4)에서는, 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 저항, 용량 등의 특성 데이터나 이력정보를 독출하여, 그 정보를 예를 들면 전지 정보관리장치(3)의 전지 정보 DB(32) 등에 기록하여 둔다. 그리고, 그 정보에 의거하여, 해체된 소전지의 특성 데이터를 예를 들면 전압 V1/n [V], 용량 C' [mAh] 등으로 산출한다. 여기서 V1은 해체 전의 2차 전지 모듈(1)의 전압, n은 소전지의 직렬 수이다.
다음에 이상과 같이 하여 해체한 소전지를 수개 조합시켜 12∼14 [V]의 무정전 전원 등을 구성하여, 용량 Cr < C', 저항 Rr > RLS3으로 성립하는 시스템에 사용한다. 동일한 용도로서 비상등이나, 상야등, 솔라라이트 등의 축전장치 등에 이용할 수 있다. 나아가서는 회중전등의 전원으로 대표되는 1차 전지로서, 전류(I)가 I < Irs (Irs는 시스템 적용시의 최대 전류값)의 전류로 방전하는 시스템에 적용하여 완전 방전되고 나서 폐기한다.
이상과 같이 2차 전지를 활용하면, 전지의 내부 에너지를 더욱 유효하게 이용할 수 있고, 폐기시의 전압이 낮아지기 때문에, 단락에 의한 발열이나 액 누출 등이 일어날 확률이 감소하여 폐기시의 안전도 확보되게 된다. 나아가서는, 이와 같은 재이용 시스템의 확립에 의하여 전지의 초기 투자 비용을 저감할 수 있어, 유저측의 대형 축전지의 초기 도입 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다.
(실시형태예 - 5)
다음에 전기 2중층 커패시터의 축전지를 x 직렬, y 병렬(x, y는 양의 정수)로 접속하여 구성한 평균 전압 V3[V], 용량 C0[F]의 축전식 회생 전력장치를 재이용하는 예에 대하여 설명한다.
전지 컨트롤러(2)는, 전기 2중층 커패시터로 구성된 2차 전지 모듈(1)의 저항값이 미리 설정된 시스템 문턱값(RLS1)의 저항값에 도달한 시점에서, 상위 시스템에 전지교환의 경고를 발한다. 이에 의하여 그 2차 전지 모듈(1)이 내려진다. 내려진 2차 전지 모듈(1)에는 전지 사용 이력 등이 기록되어 있고, 내려진 시점에서의 용량, 저항 등의 SOH가 기록되어 있다.
따라서 이 정보에 의거하여, 내려진 2차 전지 모듈(1)을 A' [kW]의 하이브리드 자동차 시스템에 x 직렬(x는 양의 정수)로 하여 적용한다. 또한, 저항값이 소정의 문턱값(RLS2)에 도달한 2차 전지 모듈(1)은, 전지성능이 확인된 후, 내부 저항(R)이 RLS2 < R < RLS3으로 성립하는 모터 출력 B'[kW]의 경승용차 하이브리드 시스템에 탑재한다.
이상과 같이 전기 2중층 커패시터를 활용하면, 전지의 내부 에너지를 더욱 유효하게 이용할 수 있다. 또, 재이용 시스템의 확립에 의하여 전지의 초기 투자 비용을 저감할 수 있고, 또한 유저측의 대형 축전지의 초기 도입 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다.
(실시형태예 - 6)
다음에 Ni-MH 축전지를 x 직렬, y 병렬(x, y는 양의 정수)에 접속하여 구성한 평균 전압 V0 [V], 용량 C0 [Ah], 모터 출력 C' [kW]의 대형 차량용 하이브리드 시스템을 재이용하는 예에 대하여 설명한다.
전지 컨트롤러(2)는, 2차 전지 모듈(1)의 저항값이 미리 설정된 시스템 문턱값의 저항값(RLS1)에 도달한 시점에서, 전지 컨트롤러(2)는 상위 시스템에 전지 교환의 경고를 발한다. 이에 의하여 2차 전지 모듈(1)이 내려진다. 내려진 2차 전지 모듈(1)에는 전지 사용 이력이 기록되어 있고, 내려진 시점에서의 용량(C), 저항(R) 등의 SOH의 정보가 기록되어 있다.
따라서, 이 정보에 의거하여, 내려진 2차 전지 모듈(1)을 내부 저항(R)이 RLS1 < R < RLS2로 성립하는 D'[kW]의 아이들링 스톱용 하이브리드 자동차 시스템의 축전지에 적용한다. 그리고, 그 내부 저항이 R 소정의 문턱값(RLS2)에 도달한 2차 전지 모듈(1)은 전지성능이 확인된 후, 그 내부 저항(R)이 RLS2 < R <RLS3으로 성립하는 모터 출력 B'[kW]의 경승용차에서의 하이브리드 시스템에 적용한다.
또한 이 시스템에서 사용되어, 내부 저항 등이 문턱값의 내부 저항(RLS3), 용량(C1)에 도달하였을 때에는 2차 전지 모듈(1)은 해체되고, 그 모듈의 저항, 용량 등의 이력 데이터에 의거하여 판단되어, 전압 7.2 [V], 용량 C1[Ah]의 축전지(단, C1 ≤ C0) 등에 적용된다. 또, 이 축전지를 적절하게 조합시켜 14 [V]의 무정전 전원 등의 전지로서 사용한다. 또, 적절한 수의 직병렬로 접속한 구성으로 함으로써 36 [V]전원으로 하여, RLS3 < R < RLS4로 성립하는 전동 커뮤터카 등의 이동체 시스템의 전원에 사용한다. 또, DC/DC 컨버터에 의하여 적절하게 강압하여 3.0 [V]의 비상등이나 상야등, 1.2 [V]의 솔라라이트 등의 축전장치로서 사용한다.
(실시형태예 - 7)
다음에 리튬 2차 전지를 x 직렬, y 병렬(x, y는 양의 정수)로 접속하여 구성한 평균 전지전압 V0 [V], 용량 C0 [Ah], 출력 E' [kW]의 축전식 회생 전력장치를 재이용하는 예에 대하여 설명한다.
전지 컨트롤러(2)는, 2차 전지 모듈(1)의 저항값이 미리 설정된 문턱값의 저항값(RLS1)에 도달한 시점에서, 상위 시스템에 전지 교환의 경고를 발한다. 이에 의하여 그 2차 전지 모듈(1)은 내려진다. 내려진 2차 전지 모듈(1)에는 전지 사용 이력이 기록되어 있고, 내려진 시점에서의 용량, 저항 등의 SOH가 기록되어 있다. 따라서, 이 정보에 의거하여, 내려진 2차 전지 모듈(1)을 내부 저항(R)이 RLS1 < R < RLS2로 성립하는 가정용 연료전지 시스템의 보조전원으로서의 축전지(y1 병렬구성)에 적용한다.
도 12는 가정용 연료전지 시스템의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 가정용 연료전지 시스템(200)은, 연료전지(PEFC : Polymer Electrolyte Fuel Cell)(202)와, DC/DC 전압 변환기(203)와, 잉여 전력을 흡수하기 위한 축전지(201)와, 인버터 등을 사용한 DC/AC 전압 변환기(204)와, 폐열을 이용한 저탕 탱크(205)를 포함하여 구성된다. 연료전지(202)에 의하여 생성되는 전류는 DC/AC 전압 변환기(204)를 거쳐 가정용 교류 전압으로 변환되어 가정 내 전력으로서 공급된다.
축전지(201)는, 연료전지(202)가 공급하는 전력이 가정 내에서 사용되는 전력보다 클 때, 즉 전력 잉여시에는 연료전지(202)로부터 출력되는 전류의 잉여전류를 DC/DC 전압 변환기(203)를 거쳐 흡수하여 충전한다. 또, 전력 부족시에는, 축전지(201)는 방전하여 그 출력을 DC/AC 전압 변환기(204)를 거쳐 가정용 교류 전압으로 변환하여 가정용 전력으로서 공급한다.
예를 들면 정격 출력 전압이 VF [V], 정격 전류가 IF [A]인 연료전지를 사용한 가정용 연료전지 시스템(200)의 경우, 연료전지(202)의 잉여전류는 DC/DC 전압 변환기(203)로 승압되어 축전지(201)에 축전된다. 또, 가정용 전력이 부족한 경우에는, 축전지(201)로부터의 출력 전력은 DC/AC 전압 변환기(204)에 의하여 AC 100 [V] 또는 200 [V]변환되어 가정 내에 공급된다.
이와 같은 가정용 연료전지 시스템(200)은, 그 축전지(201)에 재이용 2차 전지를 이용할 수 있기 때문에, 그 가격을 억제할 수 있다. 또, 가정용 연료전지 시스템(200)은, 보조전원으로서 기능하는 축전지(201)가 잉여전력을 저장할 수 있기 때문에, 연료전지(202)의 기동부터 정상상태가 되기까지의 사이에도 안정된 전력을 공급할 수 있다. 또, 가정용 전력 부하 피크시에 연료전지(202)에 대한 전력 부하를 평준화할 수 있기 때문에, 연료전지(202)의 효율이 향상하여 그 에너지를 더욱 유효하게 활용하는 것이 가능하게 된다.
당연하나, 이 가정용 연료전지 시스템(200)의 축전지(201)에서도, 축전지(201)에 포함되는 전지 컨트롤러(2)(도 12에 나타내지 않음)는, 내부 저항 및 용량이 소정의 문턱값(RLS2 및 C2)에 도달하였을 때, 전지교환의 경고를 발한다. 그 경고를 받아 축전지(201)는 교환·회수된다. 회수된 축전지(201)는, 2차 전지 모듈(1)이 유지하고 있는 이력정보 등에 의거하여 그 전지성능이 확인된 후, 예를 들면 모터 출력 B'[kW]의 경승용차의 하이브리드 시스템에 1 모듈을 탑재한다.
또한, 이 경승용차의 하이브리드 시스템에서 2차 전지 모듈(1)의 내부 저항 등이 소정의 문턱값에 도달하였을 때에는, 그 2차 전지 모듈(1)은, 그 저항, 용량 등의 특성 데이터나 이력 데이터가 예를 들면 전지 정보 DB(32) 등에 기록된 후에 소전지로 해체된다. 이때, 소전지는 예를 들면 전압 3.6 [V], 용량 C3[Ah] 등의 성능을 확보할 수 있다.
이 소전지를 수개 조합시켜 12∼14 [V]의 무정전 전원 등의 전지에 사용한다. 또는 비상등, 상야등, 솔라라이트 등의 축전장치 등에 이용할 수 있다. 나아가서는, 회중전등의 전원으로 대표되는 1차 전지로서 0.2 [C] 이하의 전류로 방전하는 시스템에 적용하여 완전 방전하고 나서 폐기한다.
이상과 같이 2차 전지를 활용하면 전지의 내부 에너지를 더욱 유효하게 이용할 수 있고, 폐기시의 전압이 낮아지기 때문에, 단락에 의한 발열이나 액 누출 등이 일어날 확률이 감소하여 폐기시의 안전도 확보되게 된다. 나아가서는, 이와 같은 재이용 시스템의 확립에 의하여, 전지의 초기 투자 비용을 저감할 수 있어, 유저측의 대형 축전지의 초기 도입 비용을 저감하는 것이 가능해진다.
(실시형태예 - 8)
다음에 리튬 2차 전지를 x 직렬로 접속하여 구성한 F'[kW]의 전기자동차용 축전지를 재이용하는 예에 대하여 설명한다.
전지 컨트롤러(2)는, 2차 전지 모듈(1)의 내부 저항 또는 용량이 문턱값의 저항값(RLS1) 또는 용량값(CLS1)에 도달한 시점에서, 상위 시스템에 전지 교환의 경고를 발한다. 그 전지 교환의 경고가 있었을 때, 또는 3년째의 첫회 차량 검사시에 소정의 자동차 정비공장에서 2차 전지 모듈(1)을 신품과 교환한다. 교환한 신품의 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에는 새로운 전지특성 데이터가 기록되어 있기 때문에, 전지 컨트롤러(2)는 그 새로운 전지특성 데이터를 판독함과 함께, 그 전지특성 데이터에 따라 필요한 경우에는 자체의 전지제어 프로그램 등의 갱신을 실시한다.
한편, 내려진 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에는, 그때까지의 전지사용 이력의 정보나, 내려진 시점에서의 용량, 저항 등의 SOH의 정보가 기록되어 있다. 따라서, 이들 정보에 의거하여, 내려진 2차 전지 모듈(1)을 Rr < RLS1 또는 Cr<CLS1로 성립 가능한 수[kW]의 가정용 연료전지 시스템(200)의 축전지(201)로서, 소정수의 직병렬 접속의 구성으로 하여 사용한다. 이때, 연료전지(202)의 정격 출력 전압과 축전지 전압이 동일한 경우에는, DC/DC 전압 변환기(203)가 불필요하게 되어 전압 변환없이 잉여 전류를 축전할 수 있다. 또, 축전지(201)의 출력 전력은, DC/AC 전압 변환기(204)에 의하여 AC 100 [V]로 변환되어 가정 내에 공급된다.
이 가정용 연료전지 시스템(200)에서도, 축전지(201)에 포함되는 전지 컨트롤러(2)는 내부 저항 및 용량이 소정의 문턱값에 도달하였을 때, 전지교환의 경고를 발한다. 따라서 이 전지 교환의 경고가 발생되었을 때, 또는 사용 개시부터 소정의 기간, 예를 들면 2년 경과하였을 때에 2차 전지 모듈(1)을 교환한다.
이와 같은 가정용 연료전지 시스템(200)은, 보조 전원으로서 기능하는 축전지(201)가 잉여 전력을 저장할 수 있기 때문에, 연료전지(202)의 기동부터 정상상태가 되기까지의 사이에도 안정된 전력을 공급할 수 있다. 또, 가정용 전력 부하 피크시에 연료전지(202)에 대한 전력 부하를 평준화할 수 있기 때문에, 연료전지(202)의 효율이 향상하여 그 에너지를 더욱 유효하게 활용하는 것이 가능해진다.
(실시형태예 - 9)
다음에 전지 정보관리장치(3)를 사용하여 2차 전지 모듈(1)을 재이용하는 예에 대하여 설명한다. 본 예에서 대상으로 하는 2차 전지 모듈(1)은, 평균 전압 V1 [V], 용량 C1 [Ah]의 축전지로 한다.
2차 전지 모듈(1)에는, 전지의 특성 데이터나 사용 이력 등을 기억한 전지 정보기억부(17)가 박스체의 내부에 수납되어 있고, 또 박스체의 표면에는 가반기억매체의 접속 슬릿[도 10 참조, 가반기억매체 기억장치용 전지 정보 R/W 단자(15b)에 상당]이 설치되어 있다. 여기서 가반기억매체 기억장치는, 플랙시블 디스크, CD-ROM, DVD, 메모리 스틱(등록상표), 콤팩트 플래시(등록상표)카드, USB 메모리 등의 자기 기록 미디어 또는 반도체 불휘발성 메모리를 포함하여 구성된다.
전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 전지의 특성 데이터나 사용 이력 등의 전지 정보는, 이와 같은 가반기억매체 기억장치에 독출할 수 있고, 또한, 가반기억매체 기억장치를 거쳐 전지 정보관리장치(3)의 전지 정보 DB(32)에 등록할 수 있다. 또, 보수시에 2차 전지 모듈(1)의 용도 변경 등이 있던 경우에는, 전지 제어용에 관한 특성 데이터 등을 가반기억매체 기억장치에 일단 기록한 다음에, 가반기억매체 기억장치를 거쳐 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 정보를 갱신할 수 있다.
이와 같이, 적절하게 전지 정보기억부(17)에 기억되어 있는 정보를 갱신함으로써, 2차 전지 모듈(1)의 그 시점에서의 특성에 맞춘 상태 연산을 적절하게 실시할 수 있기 때문에, 고정밀도의 전지제어가 실현되어, 적절하게 전지를 사용하는 것이 가능해진다. 그 결과, 2차 전지 시스템(7)의 신뢰성뿐만 아니라, 그 2차 전지 시스템(7)을 사용한 상위 시스템의 신뢰성이 향상한다.
(실시형태예 - 10)
다음에 축전지(리튬 2차 전지 또는 니켈 수소축전지)를 x1 직렬, y1 병렬(x1, y1은 양의 정수)로 접속하여 구성한 평균 전압 V1[V], 용량 C1[Ah], 출력 A[kW]의 축전식 회생 전력장치를 재이용하는 예에 대하여 설명한다.
전지 컨트롤러(2)는, 2차 전지 모듈(1)의 저항값이 미리 설정된 문턱값의 저항값(RLS1)에 도달한 시점에서, 전지 컨트롤러보다 상위 시스템에 전지 교환의 경고를 발한다. 이에 의하여 축전지를 내린다. 2차 전지 모듈(1)이 내려진다. 내려진 2차 전지 모듈(1)에는 전지 사용 이력이 기록되어 있고, 내려진 시점에서의 용량(C), 저항(R) 등의 SOH의 정보가 기록되어 있다. 따라서, 전지 정보관리장치(3)는, 내려진 2차 전지 모듈(1)로부터 SOH 등의 정보를 도입하고, 그 정보에 의거하여 2차 전지 모듈(1)의 그레이드 나눔을 실시한다.
이때, 전지 정보관리장치(3)는, 2차 전지 모듈(1)의 적용 시스템의 리스트 및 그 적용 시스템이 필요로 하는 전지의 동작조건이나 문턱값 등을 기록한 적용 시스템 DB(도 6 등에 나타나 있지 않음)를 구비하고 있다. 따라서, 전지 정보관리장치(3)는, 내려진 2차 전지 모듈(1)의 그레이드 나눔의 결과에 의거하여 그 적용 시스템 DB를 참조하여, 그 2차 전지 모듈(1)의 새로운 적용 시스템의 후보를 표시한다. 그리고, 표시된 적용 시스템의 후보 중에서 하나를 선택하고, 예를 들면 x2 직렬(x2는 양의 정수)의 구성으로 하여 모터 출력 B [kW]의 하이브리드 자동차 시스템에 적용한다.
그 후, 2차 전지 모듈(1)은, 하이브리드 자동차 시스템에서 사용되는 가운데, 내부 저항 등이 소정의 문턱값(RLS2)에 도달하면 하이브리드 자동차 시스템으로부터 떼어 내진다. 그리고, 그 2차 전지 모듈(1)에 기록되어 있는 용량(C), 저항(R) 등의 SOH의 정보는, 전지 정보관리장치(3)에 의하여 판독되어 전지성능 등이 확인된다. 그 후, 다시 전지 정보관리장치(3)는 그 2차 전지 모듈(1)의 그레이드 나눔을 행하고, 그 결과 및 적용 시스템 DB에 의거하여 새로운 적용 시스템의 후보를 표시한다. 그리고, 표시된 적용 시스템의 후보 중에서 하나를 선택하여, 예를 들면 시스템이 성립하기 위하여 필요한 저항값(Rr)이, RLS2 < Rr = RLS3인 모터 출력 D[kW]의 경승용차 하이브리드 시스템에 적용한다.
또한, 2차 전지 모듈(1)은, 경승용차 하이브리드 시스템에서 사용되는 가운데 열화하여 내부 저항이 문턱값(RLS3)에 도달하면, 경승용차 하이브리드 시스템으로부터 떼어 내진다. 그리고, 전지 정보관리장치(3)는, 그 2차 전지 모듈(1)에 기록되어 있는 용량(C), 저항(R) 등의 SOH의 정보를 판독하여 전과 동일한 정보처리를 행하여 새로운 적용 시스템의 후보를 표시한다. 그 결과, 그 2차 전지 모듈(1)을 해체하여 소전지로 한다.
이때 소전지의 전압은(V1/n)[V],(n : 직렬수), 용량은 C2[Ah](단 C2 < C1)이다. 이 소전지를 수개 조합시켜 용량이 Cr < C2, 저항이 Rr > RLS3으로 성립하는 12∼14 [V]의 무정전 전원 등의 시스템에 적용한다. 또는, 동일한 용도로서, 비상등이나, 상야등, 솔라라이트의 축전장치 등에 적용한다.
또한, 이와 같은 2차 전지용도에서 소정의 문턱값 이하로 열화한 소전지를, 회중전등의 전원으로 대표되는 1차 전지로서, 전류(I)가 I < IrS(IrS는 각 2차 전지 용도의 시스템 적용시의 최대 전류값)의 전류로 방전하는 시스템에 적용한다. 그리고, 축전되어 있는 전기를 완전하게 방전하고 나서 폐기한다.
이상과 같이 2차 전지 모듈(1)을 활용하면, 전지의 내부 에너지를 더욱 유효하게 이용할 수 있어 폐기시의 전압이 낮아지기 때문에, 단락에 의한 발열이나 액 누출 등이 일어날 확률이 감소하여 폐기시의 안전도 확보되게 된다. 나아가서는 재이용 시스템의 확립에 의하여, 전지의 초기 투자 비용을 저감할 수 있어, 유저측의 대형 축전지의 초기 도입 비용을 저감하는 것이 가능해진다.
(실시형태예 - 11)
다음에 도 6 또는 도 11에 나타낸 바와 같은 전지 정보관리시스템(8)(8a)을 적용한 전지 판매 서비스 시스템의 예에 대하여 설명한다.
본 명세서에서는, 2차 전지 또는 축전지란, 충전, 방전 가능한 전지를 가리키고, 납전지, 니켈 수소전지, 리튬 이온전지 등의 2차 전지 및 전기 2중층 커패시터, 울트라 커패시터 등을 말하며, 통상 이들 소전지를 복수 접속하여 구성한 세트전지를 가리킨다. 이들 2차 전지는, 전지 제조회사(P1)에 의하여 제 1 유저인 시스템 제조회사(P2), 예를 들면 2차 전지를 구입하여 제품에 장착하는 자동차 제조회사에 판매된다. 그리고, 2차 전지가 장착된 자동차 등 시스템 제품을 제 2 유저인 엔드유저(P3)가 구입한다.
자동차 등 시스템 제품에 장착된 2차 전지는, 엔드유저(P3)에 사용되는 가운데, 점차로 열화되어 간다. 따라서 2차 전지 시스템(7)을 구성하는 2차 전지 컨트롤러(2)는, 2차 전지의 사용 이력이나 전기적인 특성 데이터를 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 기록함과 함께, 특성 데이터가 소정의 문턱값에 도달하였는지의 여부를 체크하여, 소정의 문턱값에 도달하였을 때에는 전지 교환의 경고를 내비게이션장치(61) 등의 상위 시스템에 통지한다.
한편, 시스템 제조회사(P2) 또는 시스템 제조회사(P2)로부터 위탁을 받은 전지 보수 서비스회사(P4)는, 전지 제조회사(P1)가 시스템 제조회사(P2)에 판매한 2차 전지 모듈(1)의 제조 식별번호나 전기적 특성 데이터 등의 정보를 수취하여, 전지 정보관리장치(3)의 전지 정보 DB(32)에 축적한다. 또, 전지 보수 서비스회사(P4)는, 예를 들면 자동차의 정기점검이나 차량 검사에 있어서 2차 전지 모듈(1)의 전지 정보기억부(17)에 기록된 사용 이력이나 전기적인 특성 데이터를 체크하여, 그 2차 전지 모듈(1)의 전지상태 판정이나, 정비에 의한 최적화에 있어서 전지제어 특성 데이터의 재기록 등의 서비스를 행한다.
그리고, 전지 보수 서비스회사(P4)는, 엔드유저(P3)로부터 예를 들면 내비게이션장치(61) 등의 상위 시스템 및 통신 네트워크(5)를 거쳐 전지교환의 경고의 통지를 받았을 때나 전화로 동일한 통지를 받았을 때, 또는 보수 서비스시에 전지교환을 하는 편이 좋다고 판단하였을 때에는, 그 2차 전지 모듈(1)을 회수하여 내린다.
내려진 2차 전지 모듈(1)은 소정의 전지 사용 이력 등을 확인하는 프로세스를 거쳐, 그 전지 사용 이력의 정보 및 전기적 특성 데이터가 전지 정보관리장치(3)의 전지 정보 DB(32)에 등록되고, 그 후, 전지 보수 서비스회사(P4)로부터 전지 제조회사(P1)로 반환된다.
전지 제조회사(P1)는, 단말장치(4)를 거쳐 전지 정보 DB(32)를 참조하여, 반환된 2차 전지 모듈(1)의 전지 사용 이력의 정보 및 전기적 특성 데이터를 취득하고, 그것들의 정보에 의거하여 2차 전지 모듈(1)을 선별하여 그레이드 나눔을 실시한다. 그리고, 전지 제조회사(P1)는, 그 그레이드 나눔의 결과, 나아가서는, 2차 전지 모듈(1)의 적용 시스템의 리스트 및 그 적용 시스템이 필요로 하는 전지의 동작조건이나 문턱값 등을 기록한 적용 시스템 DB[전지 정보관리장치(3)가 가지는 도시 생략한 DB]에 의거하여 2차 전지 모듈(1)을 새로운 시스템 유저(P2)에게 재판매한다.
전지 제조회사(P1)는, 동일한 순서를 거쳐 반환된 재판매된 2차 전지 모듈(1)을 동일한 순서에 의하여 재판매를 반복한다. 그리고, 2차 전지 모듈(1)의 열화에 의하여 동일한 재판매를 행할 수 없게 된 경우에는, 1차 전지 용도로 사용하고, 방전 후, 폐기업자(P6)가 처분한다. 또는, 2차 전지 모듈(1)을 소전지로 해체 후, 소전지를 조합시켜 다른 용도의 2차 전지로서 사용 후, 1차 전지 용도로 방전하여 폐기업자(P6)가 폐기처분을 실시한다. 또한, 폐기처분은, 소정의 폐기업자(P6)에 의하여 행하여지고, 폐기하는 2차 전지는 파쇄, 분별공정을 거쳐 리사이클용도와, 폐잔재로 나누어 처분된다.
이상 설명한 바와 같이, 2차 전지 모듈(1)을 반복 회수·판매하여 활용함으로써 2차 전지의 유통가격을 저감시킬 수 있다.
1, 1a, 1b : 2차 전지 모듈 2 : 전지 컨트롤러
3 : 전지 정보관리장치 4 : 단말장치
5 : 통신 네트워크 6 : 차량 컨트롤러
7 : 2차 전지 시스템 8 : 전지 정보관리시스템
11 : 세트 전지부 12, 13 : 전지 전극 단자
14 : 센서 15 : 전지 정보 R/W 단자
15a : 외부 접속용 전지 정보 R/W 단자
15b : 가반 기억매체 기억장치용 전지 정보 R/W 단자
16 : 전지 정보 R/W 제어부
16a : 외부 접속용 전지 정보 R/W 제어부
16b : 가반 기억매체 기억장치용 전지 정보 R/W 제어부
17 : 전지 정보 기억부 18 : 독출 버튼
19 : 기록 버튼 21 : 전지 제어부
22 : 센서 계측부 23 : 상위 시스템 통신부
24 : 전지 모듈 통신부 31 : 정보 처리부
32 : 전지 정보 DB 33 : 전지 모듈 통신부
34 : 통신 인터페이스부 35 : 표시장치
41 : 정보처리부 42 : 전지 모듈 통신부
43 : 통신 인터페이스부 51 : 기지국
61 : 내비게이션장치 211 : 연산부
212 : 메모리 P1 : 전지 제조회사
P2 : 시스템 제조회사 P3 : 엔드유저
P4 : 전지 보수 서비스회사 P6 : 폐기업자

Claims (21)

  1. 복수의 전지가 접속되어 구성된 세트 전지와,
    상기 전지 및 상기 세트 전지에 관한 전기적 특성 정보 및 사용 이력 정보 중 적어도 하나를 전지 정보로서 기억하는 전지 정보 기억 장치와,
    상기 세트 전지에 대하여 미리 정해진 전지 제어를 실행하는 전지 컨트롤러가 접속 가능한 제1 접속단자와,
    상기 전지 컨트롤러가 상기 제1 접속단자에 접속되어, 상기 전지 컨트롤러가 독출 동작을 할 때에는, 상기 전지 정보 기억 장치에 기억된 상기 전지 정보를 상기 전지 컨트롤러에 송신하도록 기능하고, 상기 전지 컨트롤러가 상기 제1 접속단자에 접속되어, 상기 전지 컨트롤러가 기록 동작을 할 때에는, 상기 전지 컨트롤러로부터 송신되는 상기 전지 정보를 수신하여, 상기 수신한 전지 정보를 상기 전지 정보 기억 장치에 송신하도록 기능하는 제1 통신 인터페이스 회로와,
    상기 전지 정보를 취급하는 외부 장치가 접속 가능한 제2 접속단자와,
    상기 외부 장치가 상기 제2 접속단자에 접속되어, 상기 외부 장치가 독출 동작을 할 때에는, 상기 전지 정보 기억 장치에 기억된 상기 전지 정보를 상기 외부 장치로 송신하도록 기능하고, 상기 외부 장치가 상기 제2 접속단자에 접속되어, 상기 외부 장치가 기록 동작을 할 때에는, 상기 외부 장치로부터 출력되는 상기 전지 정보를 수신하고, 상기 수신한 전지 정보를 상기 전지 정보 기억 장치로 송신하도록 기능하는 제2 통신 인터페이스 회로와,
    상기 전지 정보 기억 장치에 기억된 상기 전지 정보를 상기 제2 통신 인터페이스 회로에 송신할 때에는, 상기 전지 정보 기억 장치에 기억된 상기 전지 정보를 상기 전지 정보 기억 장치로부터 독출하도록 기능하고, 상기 제2 통신 인터페이스 회로로부터 상기 전지 정보가 상기 전지 정보 기억 장치에 송신되어 왔을 때에는, 상기 송신되어 온 상기 전지 정보를 상기 전지 정보 기억 장치에 기록하도록 기능하는 제어 회로와,
    상기 세트 전지, 상기 전지 정보 기억 장치, 상기 제1 통신 인터페이스 회로, 상기 제 2 통신 인터페이스 회로 및 상기 제어 회로를 수납함과 함께, 상기 제1 접속단자 및 상기 제2 접속단자가 설치된 박스체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 2차 전지 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 접속단자는, 가반 기억 매체 기억 장치를 접속하는 접속단자인 것을 특징으로 하는 2차 전지 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전지 정보 기억 장치에 기억된 상기 전지 정보를 상기 전지 정보 기억 장치로부터 독출하고, 상기 독출한 전지 정보를, 상기 제2 통신 인터페이스 회로를 개재하여 상기 외부 장치로 송신하는 동작의 실행을 지시하는 제1 스위치와,
    상기 외부 장치로부터 출력된 상기 전지 정보를, 상기 제2 통신 인터페이스 회로를 개재하여 수신하고, 상기 수신한 전지 정보를 상기 전지 정보 기억 장치에 기록하는 동작의 실행을 지시하는 제2 스위치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 2차 전지 모듈.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 통신 인터페이스 회로는, 상기 외부 장치로부터 입력되는 패스워드가 미리 설정된 소정의 패스워드와 동일한지의 여부를 판정하는 패스워드 판정 수단을 구비하고,
    상기 패스워드 판정 수단은,
    상기 외부 장치로부터 패스워드가 입력되어, 상기 입력된 패스워드가 상기 소정의 패스워드와 동일하다고 판정하였을 때에는, 상기 전지 정보 기억 장치로부터의 상기 전지 정보의 독출 동작 및 상기 전지 정보 기억 장치로의 상기 전지 정보의 기록 동작을 유효로 하고,
    상기 외부 장치로부터 패스워드가 입력되어, 상기 입력된 패스워드가 상기 소정의 패스워드와 동일하지 않다고 판정하였을 때, 또는, 상기 외부 장치로부터 패스워드가 입력되지 않았을 때에는, 상기 전지 정보 기억 장치로부터의 상기 전지 정보의 독출 동작 및 상기 전지 정보 기억 장치로의 상기 전지 정보의 기록 동작을 무효로 하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 모듈.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 통신 인터페이스 회로는, 상기 외부 장치로부터 입력되는 패스워드가 미리 설정된 소정의 패스워드와 동일한지의 여부를 판정하는 패스워드 판정 수단을 구비하고,
    상기 패스워드 판정 수단은,
    상기 외부 장치로부터 패스워드가 입력되어, 상기 입력된 패스워드가 상기 소정의 패스워드와 동일하다고 판정하였을 때에는, 상기 전지 정보 기억 장치로부터의 상기 전지 정보의 독출 동작 및 상기 전지 정보 기억 장치로의 상기 전지 정보의 기록 동작을 유효로 하고,
    상기 외부 장치로부터 패스워드가 입력되어, 상기 입력된 패스워드가 상기 소정의 패스워드와 동일하지 않다고 판정하였을 때, 또는, 상기 외부 장치로부터 패스워드가 입력되지 않았을 때에는, 상기 전지 정보 기억 장치로부터의 상기 전지 정보의 독출 동작 및 상기 전지 정보 기억 장치로의 상기 전지 정보의 기록 동작을 무효로 하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 모듈.
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