KR101611116B1

KR101611116B1 - 2차 전지의 제어 장치, 충전 제어 방법 및 soc 검출 방법

Info

Publication number: KR101611116B1
Application number: KR1020147024333A
Authority: KR
Inventors: 야스히코 오사와; 도모히로 가부라기; 아츠시 이토오
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2016-04-08
Also published as: CN104160291B; US20150028815A1; TW201338242A; JP6135110B2; CN104160291A; WO2013133077A1; KR20140132716A; JP2013213809A; TWI485909B; EP2824468A4; EP2824468A1; US9577457B2

Abstract

정극 재료로서, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질을 사용한 2차 전지의 제어 장치이며, 상기 2차 전지의 충방전 상태에 기초하여, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능한지 여부의 판단을 행하는 판단 수단과, 상기 판단 수단에 의해, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단한 경우에, 상기 2차 전지를 소정의 만충전 상태까지 충전시키는 충전 제어 수단을 구비하는 2차 전지의 제어 장치를 제공한다.

Description

2차 전지의 제어 장치, 충전 제어 방법 및 SOC 검출 방법 {CONTROL DEVICE FOR SECONDARY BATTERY, CHARGING CONTROL METHOD, AND SOC DETECTION METHOD}

본 발명은 2차 전지의 제어 장치, 충전 제어 방법 및 2차 전지의 SOC 검출 방법에 관한 것이다.

최근, 리튬 2차 전지 등의 2차 전지에 있어서, 고전압화 및 고용량화를 목적으로 하여, 다양한 정극 활물질 재료가 검토되고 있다. 이러한 정극 활물질로서, 예를 들어 특허문헌 1에는, Li₂MnO₃-LiMO₂(M은, 평균 산화 상태가 3＋인 전이 금속) 등의 고용체 재료가 개시되어 있다.

상기 특허문헌 1에 개시되어 있는 고용체 재료는, 그 조성 등에 따라서는, 충전 시의 개로 전압 곡선과, 방전 시의 개로 전압 곡선이 크게 다른 히스테리시스 현상이 발생하는 경우가 있다. 그리고, 이러한 히스테리시스 현상이 발생하는 정극 활물질을 2차 전지에 적용한 경우에는, 상기 2차 전지는, 히스테리시스 현상의 영향에 의해, 개로 전압이 동일한 경우라도, 충전 시와 방전 시에서 SOC가 상이해져/ 버리므로, SOC를 적절하게 검출할 수 없다고 하는 과제가 있었다.

일본 특허 출원 공개 제2008-270201호 공보

본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 정극 재료로서, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질을 사용한 2차 전지에 있어서, 개로 전압으로부터, 현재의 SOC를 적절하게 검출하는 데 있다.

본 발명은, 정극 재료로서, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질을 사용한 2차 전지에 있어서, 상기 2차 전지의 충방전의 상태에 기초하여, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능한지 여부의 판단을 행하고, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단한 경우에, 상기 2차 전지를 소정의 만충전 상태까지 충전시킴으로써, 상기 과제를 해결한다.

본 발명에 따르면, 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단한 경우에, 한번, 2차 전지를 소정의 만충전 상태까지 충전시킴으로써, 정극 재료로서, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질을 사용한 2차 전지에 있어서, 방전 시에 있어서의 SOC를 적절하게 검출할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 2차 전지의 제어 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 2차 전지의 평면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 2차 전지의 단면도이다.
도 4는 본 실시 형태에 관한 2차 전지에 대해, SOC＝0％로부터 SOC＝100％까지 충방전을 행하였을 때에 있어서의 충방전 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 실시 형태에 관한 2차 전지에 대해, 임의의 SOC(SOC₂)에 있어서 방전으로부터 충전으로 전환하였을 때에 있어서의 충방전 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 실시 형태에 관한 2차 전지에 대해, 임의의 SOC(SOC₃)에 있어서 방전으로부터 충전으로 전환하였을 때에 있어서의 충방전 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 제1 실시 형태에 관한 2차 전지의 제어 시스템에서 실행되는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 실시 형태에 있어서의, 2차 전지(10)의 현재의 잔존 전력량의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 실시 형태에 관한 2차 전지에 대해, 재충전 시 개로 전압 곡선 γ_SOC를 따라 충전이 행해진 후, 임의의 SOC(SOC₄)에 있어서 충전으로부터 방전으로 전환하였을 때에 있어서의 충방전 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 2차 전지의 제어 시스템에서 실행되는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 제3 실시 형태에 관한 2차 전지의 제어 시스템에서 실행되는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 다른 실시 형태에 있어서의, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

《제1 실시 형태》

도 1은 본 실시 형태에 관한 2차 전지의 제어 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시 형태에 관한 2차 전지의 제어 시스템은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 2차 전지(10)와, 제어 장치(20)와, 부하(30)와, 전류계(40)와, 전압계(50)와, 표시 장치(60)를 구비하고 있다.

제어 장치(20)는 2차 전지(10)를 제어하기 위한 장치이며, 전류계(40)에 의해 검출된 2차 전지(10)에 흐르는 충방전 전류, 및 전압계(50)에 의해 검출된 2차 전지(10)의 단자 전압에 기초하여, 2차 전지(10)의 충전 및 방전의 제어, 및, 2차 전지(10)의 SOC(State of Charge)의 산출 및 잔존 전력량의 산출을 행한다.

부하(30)는 2차 전지(10)로부터 전력의 공급을 받는 각종 기기이며, 예를 들어 본 실시 형태에 관한 2차 전지의 제어 시스템이, 전동 차량에 적용되는 경우에는, 인버터 및 모터로 구성되는 것으로 할 수 있다. 즉, 부하(30)가 인버터 및 모터로 구성되는 것인 경우에는, 2차 전지(10)로부터 공급되는 직류 전력이, 인버터에 의해 교류 전력으로 변환되어 모터에 공급되게 된다. 또한, 부하(30)가 인버터 및 모터로 구성되는 것인 경우에는, 모터의 회전에 의해 발생한 회생 전력이, 인버터를 통해, 직류 전력으로 변환되어, 2차 전지(10)의 충전에 사용되는 구성으로 할 수도 있다.

표시 장치(60)는 제어 장치(20)에 의해 산출된 잔존 전력량의 정보를 표시하기 위한 장치이며, 예를 들어 본 실시 형태에 관한 2차 전지의 제어 시스템이, 전동 차량에 적용되는 경우에는, 전동 차량의 탑승원에게 2차 전지(10)의 잔존 전력량을 알리기 위한 등에 사용된다.

2차 전지(10)로서는, 예를 들어 리튬 이온 2차 전지 등의 리튬계 2차 전지 등을 들 수 있다. 도 2에, 본 실시 형태에 관한 2차 전지(10)의 평면도, 도 3에, 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따른 2차 전지(10)의 단면도를 나타낸다.

2차 전지(10)는 도 2, 도 3에 도시하는 바와 같이, 3매의 정극판(102), 7매의 세퍼레이터(103), 3매의 부극판(104)을 갖는 전극 적층체(101)와, 당해 전극 적층체(101)에 각각 접속된 정극 탭(105) 및 부극 탭(106)과, 이들 전극 적층체(101) 및 정극 탭(105), 부극 탭(106)을 수용하여 밀봉하고 있는 상부 외장 부재(107) 및 하부 외장 부재(108)와, 특별히 도시하지 않은 전해액으로 구성되어 있다.

또한, 정극판(102), 세퍼레이터(103), 부극판(104)의 매수는 특별히 한정되지 않고, 1매의 정극판(102), 3매의 세퍼레이터(103), 1매의 부극판(104)으로, 전극 적층체(101)를 구성해도 되고, 또한, 필요에 따라 정극판(102), 세퍼레이터(103) 및 부극판(104)의 매수를 적절히 선택해도 된다.

전극 적층체(101)를 구성하는 정극판(102)은 정극 탭(105)까지 신장되어 있는 정극측 집전체(104a), 및 정극측 집전체(104a)의 일부의 양 주면에 각각 형성된 정극 활물질층을 갖고 있다. 정극판(102)을 구성하는 정극측 집전체(102a)로서는, 예를 들어 두께 20㎛ 정도의 알루미늄박, 알루미늄 합금박, 구리 티탄박, 또는, 스테인리스박 등의 전기 화학적으로 안정된 금속박으로 구성할 수 있다.

정극판(102)을 구성하는 정극 활물질층은, 정극 활물질과, 카본 블랙 등의 도전제와, 폴리불화비닐리덴이나, 폴리4불화에틸렌의 수성 디스퍼젼 등의 결착제를 혼합한 것을, 정극측 집전체(104a)의 일부의 주면에 도포하고, 건조 및 프레스함으로써 형성되어 있다.

본 실시 형태에 관한 2차 전지(10)는 정극판(102)을 구성하는 정극 활물질층 중에, 정극 활물질로서, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질, 즉, 충방전 곡선에 히스테리시스를 갖는 정극 활물질을 적어도 함유한다. 이러한 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 하기 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물을 들 수 있다. 특히, 하기 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물은, 고전위 또한 고용량이므로, 정극 활물질로서, 이러한 화합물을 사용함으로써, 2차 전지(10)를 높은 에너지 밀도를 갖는 것으로 할 수 있다. 또한, 하기 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물은, 통상 고용체를 형성하고 있다.

(0＜a＜1, w＋x＋y＋z＝1, 0≤w, x, y, z≤1, A는 금속 원소)

또한, 상기 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물에 있어서, A로서는, 금속 원소(Li, Ni, Co, Mn 이외의 금속 원소)이면 무엇이든지 좋고 특별히 한정되지 않지만, Fe, V, Ti, Al, Mg로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하고, 그 중에서도 Ti가 특히 바람직하다.

또한, 상기 일반식 (1)에 있어서, w, x, y, z는, w＋x＋y＋z＝1, 0≤w, x, y, z≤1을 만족하는 범위이면 되고 특별히 한정되지 않지만, z＝0인 것이 바람직하다. 즉, 하기 일반식 (2)로 나타내어지는 화합물인 것이 보다 바람직하다.

(0＜a＜1, w＋x＋y＝1, 0≤w, x, y≤1)

또한, 정극 활물질층에는, 상술한 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질 이외의 정극 활물질, 예를 들어 니켈산리튬(LiNiO₂), 망간산리튬(LiMn₂O₄), 코발트산리튬(LiCoO₂) 등의 리튬 복합 산화물이나, LiFePO₄나 LiMnPO₄ 등을 함유하고 있어도 된다.

그리고, 이들 3매의 정극판(102)을 구성하는 각 정극측 집전체(102a)가 정극 탭(105)에 접합되어 있다. 정극 탭(105)으로서는, 예를 들어 두께 0.2㎜ 정도의 알루미늄박, 알루미늄 합금박, 구리박 또는, 니켈박 등을 사용할 수 있다.

전극 적층체(101)를 구성하는 부극판(104)은, 부극 탭(106)까지 신장되어 있는 부극측 집전체(104a)와, 당해 부극측 집전체(104a)의 일부의 양 주면에 각각 형성된 부극 활물질층을 갖고 있다.

부극판(104)의 부극측 집전체(104a)는, 예를 들어 두께 10㎛ 정도의 니켈박, 구리박, 스테인리스박 또는, 철박 등의 전기 화학적으로 안정된 금속박이다.

또한, 부극판(104)을 구성하는 부극 활물질층은, 예를 들어 난흑연화 탄소, 이흑연화 탄소, 또는, 흑연 등의 부극 활물질에, 폴리불화비닐리덴 등의 결착제, 및 N-2-메틸피롤리돈 등의 용제를 첨가하여 슬러리를 조제하여 부극측 집전체(104a)의 일부의 양 주면에 도포하고, 건조 및 프레스함으로써 형성되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 2차 전지(10)에서는, 3매의 부극판(104)은, 부극판(104)을 구성하는 각 부극측 집전체(104a)가, 단일의 부극 탭(106)에 접합되는 구성으로 되어 있다. 즉, 본 실시 형태의 2차 전지(10)에서는, 각 부극판(104)은, 단일의 공통의 부극 탭(106)에 접합된 구성으로 되어 있다.

전극 적층체(101)의 세퍼레이터(103)는, 상술한 정극판(102)과 부극판(104)의 단락을 방지하는 것으로, 전해질을 보유 지지하는 기능을 구비해도 된다. 이 세퍼레이터(103)는 예를 들어 두께 25㎛ 정도의 폴리에틸렌(PE)이나 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀 등으로 구성되는 미다공성 막이며, 과전류가 흐르면, 그 발열에 의해, 층의 공공(vacancy)이 폐색되어, 전류를 차단하는 기능도 갖는 것이다.

그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 정극판(102)과 부극판(104)은, 세퍼레이터(103)를 개재하여, 교대로 적층되고, 또한, 그 최상층 및 최하층에 세퍼레이터(103)가 각각 적층되어 있고, 이에 의해, 전극 적층체(101)가 형성되어 있다.

2차 전지(10)에 함유되는 전해액은, 유기 액체 용매에 붕불화리튬(LiBF₄), 6불화인산리튬(LiPF₆) 등의 리튬염을 용질로서 용해시킨 액체이다. 전해액을 구성하는 유기 액체 용매로서는, 예를 들어 프로필렌카보네이트(PC), 에틸렌카보네이트(EC), 부틸렌카보네이트(BC), 디메틸카보네이트(DMC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 디에틸카보네이트(DEC), 포름산메틸(MF), 아세트산메틸(MA), 프로피온산메틸(MP) 등의 에스테르계 용매를 들 수 있고, 이들은 혼합하여 사용할 수 있다.

이상과 같이 구성되어 있는 전극 적층체(101)는, 상부 외장 부재(107) 및 하부 외장 부재(108)(밀봉 수단)에 수용되어 밀봉되어 있다. 전극 적층체(101)를 밀봉하기 위한 상부 외장 부재(107) 및 하부 외장 부재(108)는 예를 들어 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 수지 필름이나, 알루미늄 등의 금속박의 양면을 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 수지로 라미네이트한, 수지-금속 박막 라미네이트재 등, 유연성을 갖는 재료로 형성되어 있고, 이들 상부 외장 부재(107) 및 하부 외장 부재(108)를 열융착함으로써, 정극 탭(105) 및 부극 탭(106)을 외부로 도출시킨 상태에서, 전극 적층체(101)가 밀봉되게 된다.

또한, 정극 탭(105) 및 부극 탭(106)에는, 상부 외장 부재(107) 및 하부 외장 부재(108)와 접촉하는 부분에, 상부 외장 부재(107) 및 하부 외장 부재(108)의 밀착성을 확보하기 위해, 시일 필름(109)이 설치되어 있다. 시일 필름(109)으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 폴리에틸렌, 변성 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 변성 폴리프로필렌 또는, 아이오노머 등의 내전해액성 및 열융착성이 우수한 합성 수지 재료로 구성할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 2차 전지(10)는 이상과 같이 구성된다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 2차 전지(10)의 충방전 특성에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 2차 전지(10)는 정극 활물질로서, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질, 즉, 충방전 곡선에 히스테리시스를 갖는 정극 활물질을 사용하는 것이다. 그로 인해, 2차 전지(10)는 도 4에 나타내는 바와 같이, SOC＝0％로부터 SOC＝100％까지 충전을 행하고, 그 후, SOC＝100％로부터 SOC＝0％까지 방전을 행한 경우에는, 충전 시의 개로 전압 곡선과, 방전 시의 개로 전압 곡선이 다르고, 히스테리시스를 갖는 것이 된다. 여기서, 본 실시 형태에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, SOC＝0％로부터 SOC＝100％까지 충전을 행한 경우에 있어서의 충전 시 개로 전압 곡선을, 충전 시 기본 개로 전압 곡선 α로 하고, 반대로, SOC＝100％로부터 SOC＝0％까지 방전을 행한 경우에 있어서의 방전 시 개로 전압 곡선을, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β로 한다. 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, SOC＝0％로부터, 2차 전지(10)의 충전을 행한 경우에는, 도 4 중에 나타내는 충전 시 기본 개로 전압 곡선 α에 따라, SOC의 상승에 수반하여, 2차 전지(10)의 개로 전압이 상승해 가게 된다. 그리고, 소정의 만충전 상태, 즉, 만충전 전압 V_max(SOC＝100％)까지 충전을 행한 후, 충전으로부터 방전으로 전환하여, 방전을 행한 경우에는, 도 4 중에 나타내는 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 따라, 방전되어 가게 된다.

즉, 2차 전지(10)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 동일한 SOC라도, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압의 값이 크게 다르다고 하는 성질을 갖고 있다. 그로 인해, 예를 들어 도 4 중에 나타내는 바와 같이, SOC가 동일한 SOC₁이라도, 충전 시에는 개로 전압은 V₁ _{_1}이 되는 한편, 방전 시에는 개로 전압은 V₁ _{_2}가 되어, 충전 시와 방전 시에서 전압차 ΔV＝V₁ _{_1}－V₁ _{_2}를 발생시키게 된다.

또한, 도 4에 있어서는, SOC＝0％로부터 SOC＝100％까지 충전을 행하고, 이어서, SOC＝100％로부터 SOC＝0％까지 방전을 행하는 장면을 예시하여 설명하였지만, 이러한 충방전 조작을, 임의의 SOC에 있어서 행한 경우(예를 들어, SOC＝30％로부터 SOC＝70％까지 충전하고, SOC＝70％로부터 SOC＝30％까지 방전한 경우 등)라도, 마찬가지로 충방전 곡선에 히스테리시스를 갖는 것이 된다.

한편, 도 5에, 충방전 곡선 A(도 5 중, 1점 쇄선으로 나타냄)로서 나타내는 바와 같이, 소정의 만충전 전압 V_max로부터, SOC₂까지 방전을 행한 후, 방전으로부터 충전으로 전환하여, 만충전 전압 V_max까지 충전을 행한 경우에는 다음과 같이 된다. 즉, 방전 시에는, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라, 방전이 행해지고, 그 후, SOC₂에 있어서, 방전으로부터 충전으로 전환하여, 충전을 행한 경우에는, 충전 시 기본 개로 전압 곡선 α와는 다른 충전 곡선이 되지만, 소정의 만충전 전압 V_max까지 충전을 행한 후, 다시, 방전을 행하면, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라 방전이 행해지게 된다.

마찬가지로, 도 6에, 충방전 곡선 B(도 6 중, 파선으로 나타냄)로서 나타내는 바와 같이, 상기와는 다른 SOC인 SOC₃까지 방전을 행한 후, 방전으로부터 충전으로 전환하여, 만충전 전압 V_max까지 충전을 행한 경우에도, 마찬가지의 경향을 나타내게 된다. 즉, 도 5, 도 6의 어느 장면에 있어서도, 소정의 만충전 전압 V_max로부터 방전을 행한 경우에는, 모두, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라 방전이 행해지고, 이러한 경향은, 소정의 만충전 전압 V_max까지 충전할 때의 충전 개시 시의 SOC(예를 들어, 도 5, 도 6에 나타내는 예이면, SOC₂, SOC₃)에 상관없는 것이다. 즉, 소정의 만충전 전압 V_max로부터 방전을 행한 경우에는, 그 전의 충방전 이력에 무관하게, 일률적으로, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라 방전이 행해지게 된다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 2차 전지(10)의 이러한 충방전 특성에 대해, 미리 소정의 만충전 전압 V_max로부터 방전을 행한 경우에 있어서의 방전 곡선인 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를, 제어 장치(20)에 미리 기억시켜 두고, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 사용함으로써, 제어 장치(20)에 의해, 2차 전지(10)의 SOC를 산출하고, 산출한 SOC에 기초하여, 잔존 전력량을 산출하는 것이다. 특히, 본 실시 형태에 관한 2차 전지의 제어 시스템이, 전동 차량에 적용되는 경우에는, 통상 2차 전지(10)는 소정의 만충전 상태까지 충전된 후에 사용되게 되므로, 이러한 경우에는, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라, 방전이 행해지게 되므로, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 미리 기억시켜 두고, 이에 기초하여, 2차 전지(10)의 SOC 및 잔존 전력량을 산출함으로써, 이들을 적절하게 산출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β는, 예를 들어 2차 전지(10)에 대해, 소정의 만충전 전압 V_max까지 실제로 충전을 행하고, 이어서, 실제로 방전을 행하였을 때에 있어서의 데이터를 실측함으로써 얻을 수 있다.

또한, 도 4∼도 6에 있어서는, 일 실시예로서, 정극 활물질로서, 상기 일반식 (2)로 나타내어지는 화합물을 사용하고, 이것을 흑연 부극과 조합한 것을 사용한 경우의 충방전 특성을 나타내고 있지만, 이러한 구성에 특별히 한정되는 것은 아닌 것은 물론이다.

이어서, 본 실시 형태의 동작예를 설명한다. 도 7은 본 실시 형태에 있어서의 SOC의 산출 처리를 나타내는 흐름도이다. 또한, 이하에 있어서는, 2차 전지(10)가 소정의 만충전 전압 V_max까지 충전된 후, 2차 전지(10)의 방전을 행하는 경우에 있어서의 동작예를 설명한다.

우선, 스텝 S1에서는, 제어 장치(20)에 의해, 2차 전지(10)에 대해, 만충전 상태로부터 방전이 개시되었는지 여부의 판정이 행해진다. 방전이 개시된 경우에는, 스텝 S2로 진행하고, 한편, 방전이 개시되지 않은 경우에는, 스텝 S1에서 대기한다.

스텝 S2에서는, 제어 장치(20)에 의해, 제어 장치(20)에 미리 기억되어 있는 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 판독하는 처리가 실행된다.

이어서, 스텝 S3에서는, 제어 장치(20)에 의해, 전압계(50)에서 측정된 2차 전지(10)의 단자 전압 및 전류계(40)에서 측정된 2차 전지(10)의 전류값을 취득하는 처리가 행해진다.

스텝 S4에서는, 제어 장치(20)에 의해, 스텝 S2에서 취득한 2차 전지(10)의 단자 전압 및 전류값으로부터, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압을 산출하는 처리가 실행된다. 또한, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압의 산출 방법으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 2차 전지(10)의 단자 전압 및 전류값의 데이터를 복수 사용하여, 복수의 단자 전압 및 전류값의 데이터로부터, 회귀 직선을 사용하여, 전류값이 제로인 경우에 있어서의 단자 전압의 값을 추정하고, 이것을 개로 전압으로서 산출하는 방법 등을 들 수 있다.

스텝 S5에서는, 제어 장치(20)에 의해, 스텝 S2에서 판독한 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 기초하여, 스텝 S4에서 산출된 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압으로부터, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 산출하는 처리가 실행된다. 도 4에 나타내는 장면을 예시하여 설명하면, 예를 들어 스텝 S4에 있어서 산출된 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압이 V₁ _{_2}인 경우에는, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β로부터, 개로 전압 V₁ _{_2}에 대응하는 SOC, 즉, SOC₁이 2차 전지(10)의 현재의 SOC로서 산출된다.

이어서, 스텝 S6에서는, 제어 장치(20)에 의해, 스텝 S5에서 산출된 2차 전지(10)의 현재의 SOC에 기초하여, 2차 전지(10)의 현재의 잔존 전력량을 산출하는 처리가 실행된다. 여기서, 도 8은 2차 전지(10)의 현재의 잔존 전력량의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 2차 전지(10)의 현재의 SOC가 SOC₁인 경우에는, 도 8 중에 있어서, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β와, SOC＝SOC₁의 라인과, x축(SOC를 나타내는 축이며, 개로 전압＝0V의 라인)과, y축(개로 전압을 나타내는 축이며, SOC＝0％의 라인)으로 둘러싸이는 면적(SOC＝0％로부터 SOC＝SOC₁까지의 적분값)이, 잔존 전력량(단위:Wh)을 나타내게 된다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는, 이러한 방법에 의해, 스텝 S5에서 산출된 2차 전지(10)의 현재의 SOC와, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 기초하여, 2차 전지(10)의 잔존 전력량의 산출을 행한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 2차 전지(10)의 잔존 전력량을 산출하는 것 대신에, 혹은, 2차 전지(10)의 잔존 전력량의 산출에 더하여, 하기 식 (3)에 따라, 잔존 전력율을 산출하는 형태로 해도 된다.

또한, 만충전 상태에 있어서의 잔존 전력량은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β와, SOC＝100％의 라인과, x축(SOC를 나타내는 축이며, 개로 전압＝0V의 라인)과, y축(개로 전압을 나타내는 축이며, SOC＝0％의 라인)으로 둘러싸이는 면적(SOC＝0％로부터 SOC＝100％까지의 적분값)을 구함으로써, 산출할 수 있다.

이어서, 스텝 S7에서는, 스텝 S6에서 산출된 2차 전지(10)의 잔존 전력량의 정보가, 제어 장치(20)로부터, 표시 장치(60)로 송출되고, 표시 장치(60)에 2차 전지(10)의 잔존 전력량의 정보를 표시시키는 처리가 행해진다. 또한, 2차 전지(10)의 잔존 전력량을 산출하는 것 대신에, 혹은, 2차 전지(10)의 잔존 전력량에 더하여, 2차 전지(10)의 잔존 전력율을 산출한 경우에는, 표시 장치(60)에 표시하는 정보로서, 2차 전지(10)의 잔존 전력량 대신에, 혹은, 2차 전지(10)의 잔존 전력량에 더하여, 2차 전지(10)의 잔존 전력율을 표시시키는 형태로 할 수 있다.

스텝 S8에서는, 제어 장치(20)에 의해, 2차 전지(10)의 방전이 종료되었는지 여부의 판정이 행해진다. 2차 전지(10)의 방전이 종료되어 있지 않은 경우에는, 스텝 S2로 되돌아가고, 2차 전지(10)의 방전이 종료될 때까지, 상술한 스텝 S2∼S7의 처리가 반복해서 실행된다. 그리고, 2차 전지(10)의 방전이 종료된 경우에는, 본 처리를 종료한다.

본 실시 형태에 따르면, 소정의 만충전 상태, 즉, 만충전 전압 V_max(SOC＝100％)로부터 방전을 행한 경우에 있어서의 방전 곡선을, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β로서 미리 기억해 두고, 소정의 만충전 전압 V_max로부터 방전을 행한 경우에, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 기초하여, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압으로부터, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 산출하는 것이다. 그로 인해, 본 실시 형태에 따르면, 소정의 만충전 전압 V_max로부터 방전을 행하였을 때에 있어서의, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 고정밀도로 산출할 수 있다.

덧붙여 말하면, 본 실시 형태에 따르면, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 산출하기 위해 사용하는 충방전 곡선으로서, 적어도, 소정의 만충전 전압 V_max로부터 방전을 행한 경우에 있어서의 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β만을 기억하고 있으면 되므로, 이에 의해, 제어 장치(20)의 데이터 용량의 저감이 가능해진다. 또한, 온도 변화나 2차 전지(10)의 열화 정도에 따라 보정을 행할 때에 있어서도, 적어도, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β만을 보정하면 되므로, 데이터 용량의 저감에 더하여, 연산 부하의 저감도 가능해진다. 특히, 본 실시 형태에 관한 2차 전지의 제어 시스템이, 전동 차량에 적용되는 경우에는, 통상 2차 전지(10)는 소정의 만충전 상태까지 충전된 후에 사용되게 되고, 이러한 경우에는, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라, 방전이 행해지게 되므로, 적어도, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β만을 기억해 둠으로써, 이에 기초하여, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 적절하게 산출하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 소정의 만충전 전압 V_max(SOC＝100％)로부터 방전을 행한 경우에 있어서의 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 사용함으로써, 2차 전지(10)의 현재의 SOC로부터, 잔존 전력량(방전 가능 전력량)을 고정밀도로 구하는 것도 가능해진다.

《제2 실시 형태》

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다.

본 발명의 제2 실시 형태는, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출이 가능한지 여부의 판단을 행하고, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단한 경우에, 2차 전지(10)를, 소정의 만충전 전압 V_max(SOC＝100％)까지 충전을 행하는 제어를 실행하는 것 이외는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성을 갖고, 또한, 마찬가지로 동작한다.

여기서, 본 실시 형태에 관한 2차 전지(10)의 충방전 특성에 대해, 더 설명하면, 본 실시 형태에 관한 2차 전지(10)는 상기 제1 실시 형태에서 설명한 특성에 더하여, 다음과 같은 특성을 갖는다.

즉, 본 실시 형태에 관한 2차 전지(10)에 있어서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라, 방전을 행한 후, SOC₂에 있어서, 방전으로부터 충전으로 전환하여, 충전을 행한 경우에는, 상술한 바와 같이, 도 9에 있어서 충방전 곡선 C로서 나타내는 바와 같이, SOC₂에 대응하는 재충전 시 개로 전압 곡선 γ(즉, 충방전 곡선 A에 대응하는 전압 곡선)를 따라, 충전이 행해지게 된다. 그리고, 그 후, SOC₄까지 충전을 행하고, 다시, 충전으로부터 방전으로 전환하여 방전을 행한 경우에는, 도 9에 있어서 충방전 곡선 C로서 나타내는 바와 같이, 충전 전환 시 SOC_charge인 SOC₂까지는, 충전으로부터 방전으로 전환한 SOC인 SOC₄에 따른 방전 곡선에 따라 방전이 행해지고, 한편, 충전 전환 시 SOC_charge인 SOC₂를 초과하면, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라, 방전이 행해지게 된다. 또한, 도 9에 나타내는 충방전 곡선 C는, 다음의 충방전 동작을 행한 경우에 있어서의 충전 시 및 방전 시의 개로 곡선을 나타내는 것이다.

(1) 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라, 방전을 행한 후, SOC₂에 있어서, 방전으로부터 충전으로 전환하여, SOC₄까지 충전

(2) SOC₄에 있어서, 충전으로부터 방전으로 전환하여, SOC₂를 초과하여, 임의의 SOC까지 방전

즉, 본 실시 형태에 관한 2차 전지(10)에 있어서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라, 방전을 행한 후, 방전으로부터 충전으로 전환하여, 소정의 SOC(SOC≠100％)까지 충전을 행한 후, 다시, 방전을 행하면, 방전으로부터 충전으로 전환하였을 때의 SOC(도 9에 나타내는 예에서는, SOC₂)까지는, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따르지 않는 것이 된다. 그리고, 이 경우에는, 상술한 제1 실시 형태와 같이, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 사용하여, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 산출할 수 없는 것이 된다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는, 이와 같이 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 산출할 수 없는 경우에, 2차 전지(10)에 대해 충전을 행하고, 한번, 소정의 만충전 전압 V_max까지 충전함으로써, 다시, 2차 전지(10)의 방전 과정에 있어서의 거동을, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따른 것으로 하게 한다. 그리고, 이에 의해, 상술한 제1 실시 형태에 있어서 설명한, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 기초하는, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출을 가능하게 하는 것이다.

이어서, 제2 실시 형태의 동작예를, 도 10에 나타내는 흐름도에 기초하여 설명한다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태에 있어서의 동작예(도 7 참조)와 비교하여, 스텝 S101, S102가 추가로 되어 있는 것 이외는, 마찬가지로 되어 있다.

즉, 도 10에 나타내는 바와 같이, 스텝 S1에 있어서, 2차 전지(10)에 대해, 만충전 상태로부터 방전이 개시되었다고 판정된 경우에는, 스텝 S101로 진행하고, 2차 전지(10)의 현재의 SOC가 산출 가능한지 여부의 판정이 행해진다. 또한, 2차 전지(10)의 현재의 SOC가 산출 가능한지 여부를 판정하는 방법으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 2차 전지(10)의 방전이, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 대응하는 것으로 되어 있지 않다고 판정할 수 있는 경우, 구체적으로는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라, 방전을 행한 후, 방전으로부터 충전으로 전환하여, 소정의 SOC(SOC≠100％)까지 충전을 행한 경우나, 또한 그 후에, 다시, 방전을 행한 경우 등을 들 수 있다.

그리고, 스텝 S101에 있어서, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판정된 경우에는, 스텝 S102로 진행하고, 스텝 S102에 있어서, 2차 전지(10)를 소정의 만충전 상태까지 충전시키기 위한 제어가 실행되고, 2차 전지(10)가 소정의 만충전 상태까지 충전되면, 스텝 S1로 되돌아간다.

한편, 스텝 S101에 있어서, 2차 전지(10)의 현재의 SOC가 산출 가능하다고 판정된 경우에는, 스텝 S2로 진행하고, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 스텝 S2∼S8의 처리가 실행된다.

제2 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태의 효과에 더하여, 이하의 효과를 발휘할 수 있다.

즉, 제2 실시 형태에 따르면, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 산출할 수 없는 경우에, 2차 전지(10)에 대해 충전을 행하고, 한번, 소정의 만충전 전압 V_max까지 충전함으로써, 다시, 2차 전지(10)의 방전 과정에 있어서의 거동을, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따른 것으로 할 수 있다. 그리고, 이에 의해, 제2 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태에 있어서 설명한, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 기초하는, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출을 가능하게 할 수 있다. 그로 인해, 제2 실시 형태에 따르면, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출을 보다 적절하게 행하는 것이 가능해진다.

《제3 실시 형태》

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다.

본 발명의 제3 실시 형태는, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출이 가능한지 여부의 판단을 행하고, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단한 경우에, 2차 전지(10)를, 소정의 SOC까지 방전하는 제어를 실행하는 것 이외는, 상술한 제2 실시 형태와 마찬가지의 구성을 갖고, 또한, 마찬가지로 동작한다.

즉, 상술한 제2 실시 형태에서도 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 2차 전지(10)에 있어서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, SOC₂에 있어서, 방전으로부터 충전으로 전환하여, 충전을 행한 후, SOC₄까지 충전을 행하고, 다시, 충전으로부터 방전으로 전환하여 방전을 행한 경우에, 충방전 곡선 C로서 나타내는 바와 같이, 충전 전환 시 SOC_charge인 SOC₂까지는, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β와는 다른 방전 곡선에 따라 방전이 행해지는 한편, 충전 전환 시 SOC_charge인 SOC₂를 초과하면, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따라, 방전이 행해지게 된다.

그로 인해, 본 실시 형태에서는, 방전을 행한 후, 방전으로부터 충전으로 전환하여, 소정의 SOC(SOC≠100％)까지 충전을 행한 후, 다시, 방전을 행하였을 때에는, 2차 전지(10)에 대해, 방전으로부터 충전으로 전환하였을 때의 충전 전환 시 SOC_charge까지 방전시키고, 이에 의해, 2차 전지(10)의 방전 과정에 있어서의 거동을, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따른 것으로 하게 한다. 그리고, 이에 의해, 상술한 제1 실시 형태에 있어서 설명한, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 기초하는, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출을 가능하게 하는 것이다.

이어서, 제3 실시 형태의 동작예를, 도 11에 나타내는 흐름도에 기초하여 설명한다. 또한, 제3 실시 형태에 있어서는, 상술한 제2 실시 형태에 있어서의 동작예(도 10 참조)와 비교하여, 스텝 S102 대신에 스텝 S201이 추가로 되어 있는 것 이외는, 마찬가지로 되어 있다.

즉, 도 11에 나타내는 바와 같이, 스텝 S1에 있어서, 2차 전지(10)에 대해, 만충전 상태로부터 방전이 개시되었다고 판정된 경우에는, 스텝 S101로 진행하고, 2차 전지(10)의 현재의 SOC가 산출 가능한지 여부의 판정이 행해진다.

그리고, 스텝 S101에 있어서, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판정된 경우에는, 스텝 S201로 진행하고, 스텝 S201에 있어서, 2차 전지(10)를, 방전으로부터 충전으로 전환하였을 때의 충전 전환 시 SOC_charge까지 방전시키기 위한 제어가 실행되고, 2차 전지(10)가 충전 전환 시 SOC_charge까지 방전되면, 스텝 S1로 되돌아간다.

한편, 스텝 S101에 있어서, 2차 전지(10)의 현재의 SOC가 산출 가능하다고 판정된 경우에는, 스텝 S2로 진행하고, 상술한 제2 실시 형태와 마찬가지로, 스텝 S2∼S8의 처리가 실행된다.

제3 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태의 효과에 더하여, 이하의 효과를 발휘할 수 있다.

즉, 제3 실시 형태에 따르면, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 산출할 수 없는 경우에, 방전으로부터 충전으로 전환하였을 때의 충전 전환 시 SOC_charge까지 방전시킴으로써, 다시, 2차 전지(10)의 방전 과정에 있어서의 거동을, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β를 따른 것으로 할 수 있다. 그리고, 이에 의해, 제3 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태에 있어서 설명한, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 기초하는, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출을 가능하게 할 수 있다. 그로 인해, 제3 실시 형태에 따르면, 2차 전지(10)의 현재의 SOC의 산출을 보다 적절하게 행하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 이들 실시 형태는, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해 기재된 것이며, 본 발명을 한정하기 위해 기재된 것은 아니다. 따라서, 상기한 실시 형태에 개시된 각 요소는, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 모든 설계 변경이나 균등물도 포함하는 취지이다.

예를 들어, 상술한 실시 형태에 있어서는, 소정의 만충전 상태로부터 방전을 행한 경우에 있어서의 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β로서, SOC＝100％에 있어서의 만충전 전압 V_max로부터 방전을 행한 것을 사용하는 경우를 예시하였지만, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β로서는, 2차 전지(10)의 전지 설계나, 2차 전지(10)를 실제로 사용하는 충방전 시스템 설계에 대응한 것으로 적절히 설정하면 된다. 즉, 예를 들어 소정의 만충전 상태를, 2차 전지(10)를 구성하는 정극 활물질 및 부극 활물질로부터 감안되는 이상의 만충전 상태(이것을 100％ 충전 상태로 함)로 반드시 설정할 필요는 없고, 예를 들어 이상의 만충전 상태보다도 약간 낮은 95％ 충전 상태를, 소정의 만충전 상태로 설정해도 된다. 단, 본 실시 형태의 효과를 보다 높인다고 하는 관점으로부터, 이러한 소정의 만충전 상태로서는, 100％ 충전 상태에 가까운 것으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β로서, 소정의 만충전 전압 V_max까지 실제로 충전을 행하고, 이어서, 실제로 방전을 행하였을 때에 있어서의 데이터를 실측한 것 대신에, 상기 데이터로부터, 소정의 SOC 간격마다(예를 들어, 1％ 간격마다), 대응하는 개로 전압을 추출하여 이루어지는 간헐 데이터를 사용해도 되고, 이러한 간헐 데이터를 사용함으로써, 제어 장치(20)의 데이터 용량의 가일층의 저감이 가능해진다.

또한, 이러한 간헐 데이터를 사용하는 경우에 있어서는, 제어 장치(20)는 산출된 개로 전압으로부터, 내삽법을 이용하여, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 구하는 방법을 채용할 수 있다. 즉, 예를 들어 도 12에 나타내는 바와 같이, 간헐 데이터 중에 있어서, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압을 E로 하고, 대응하는 SOC가 기억되어 있는 개로 전압 중, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압을 E보다도 큰 값을 갖는 것을 E_n, 또한, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압을 E 이하의 값을 갖는 것을 E_n _＋1로 하고, 이들 개로 전압 E_n, E_n _＋1에 대응하는 SOC를, SOC_n, SOC_n _＋1로 한 경우에, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압 E에 대응하는 SOC인 SOC(E)는, 하기 식 (4)에 따라 산출할 수 있다.

또한, 상기 식 (4)에 있어서, ΔSOC는, 개로 전압 E_n에 대응하는 SOC와, 개로 전압 E_n _＋1에 대응하는 SOC의 차분이다. 또한, 간헐 데이터를 사용하는 경우에 있어서는, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압 E에 대응하는 SOC인 SOC(E)의 산출 정밀도를 보다 높인다고 하는 점으로부터, E_n으로서, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압 E보다도 큰 값을 갖는 것이며, 또한, 개로 전압 E에 가장 가까운 것을, E_n _＋1로서, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압 E 이하의 값을 갖는 것이며, 또한, 개로 전압 E에 가장 가까운 것을 각각 선택하는 것이 바람직하다.

혹은, 이러한 간헐 데이터를 사용하는 경우에 있어서, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압 E로부터, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압 E에 대응하는 SOC인 SOC(E)를, (E－E_n)/(E_n _＋1－E_n)의 값에 따라, 하기 식 (5), (6)에 따라, 산출하는 구성으로 해도 된다.

또한, 상기 식 (5), (6)에 있어서는, E_n은, 대응하는 SOC가 기억되어 있는 개로 전압 중, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압 E보다도 큰 값을 갖고, 또한, 개로 전압 E에 가장 가까운 것이며, E_n _＋1은, 대응하는 SOC가 기억되어 있는 개로 전압 중, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압을 E 이하의 값을 갖고, 또한, 개로 전압 E에 가장 가까운 것이며, SOC_n _＋1은, 개로 전압 E_n _＋1에 대응하는 SOC이다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 기초하여, 2차 전지(10)의 현재의 개로 전압으로부터, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 구하는 방법을 채용하였지만, 이러한 방법 대신에, 전류 적산에 기초하여, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 산출하는 구성으로 해도 된다. 즉, 전류계(40)에 의해 검출된 방전 개시 시로부터의 충방전 전류를 연속적으로 적산하고, 적산 결과에 기초하여, 2차 전지(10)의 현재의 SOC를 산출하는 구성으로 해도 된다. 그리고, 이 경우에 있어서는, 예를 들어 전류 적산에 의한 SOC의 산출을 소정의 제1 간격(예를 들어, 10msec 간격)으로 행함과 함께, 제1 간격보다도 긴 소정의 제2 간격(예를 들어, 수 분∼수 십분 정도)에서, 상술한 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 기초하는 SOC의 산출을 아울러 행함으로써, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 기초하는 SOC의 산출 결과에 기초하여, 전류 적산에 의한 SOC의 산출 결과를 보정하는 구성으로 할 수 있다. 특히, 이러한 방법을 이용함으로써, 연산 부하가 비교적 가벼운 전류 적산에 의해, SOC의 산출을 행하는 한편, 방전 시 기본 개로 전압 곡선 β에 기초하는 SOC의 산출 결과에 기초하여, 전류 적산에 의한 SOC의 산출 결과를 보정함으로써, SOC의 산출 정밀도를 양호한 것으로 할 수 있다.

또한, 전류 적산에 의한 SOC의 산출을 행하는 경우에 있어서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 산출한 2차 전지(10)의 현재의 SOC에 기초하여, 2차 전지(10)의 잔존 전력량이나 잔존 전력율을 산출하는 구성을 채용할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 2차 전지(10)는 본 발명의 2차 전지에, 제어 장치(20)는 본 발명의 판단 수단, 충전 제어 수단, 방전 제어 수단, 기억 수단, SOC 산출 수단, 잔존 용량 산출 수단, 충방전 전류 적산 수단 및 보정 수단에, 각각 상당한다.

Claims

정극 재료로서, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질을 사용한 2차 전지의 제어 장치이며,
상기 2차 전지의 충방전의 상태에 기초하여, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능한지 여부의 판단을 행하는 판단 수단과,
상기 판단 수단에 의해, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단한 경우에, 상기 2차 전지를 소정의 만충전 상태까지 충전시키는 충전 제어 수단을 구비하는, 2차 전지의 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 2차 전지를 상기 소정의 만충전 상태까지 충전시킨 후, 만충전 상태로부터 방전을 행하였을 때에 있어서의, 방전 과정에 있어서의 SOC와 개로 전압의 관계를, 기본 방전 개로 전압 정보로서 기억하는 기억 수단을 더 구비하고,
상기 판단 수단은, 상기 2차 전지를 방전하고 있는 경우에 있어서, 상기 2차 전지의 SOC와 개로 전압의 관계가, 상기 기본 방전 개로 전압 정보로부터 구해지는 기본 방전 개로 전압 곡선에 대응하는 것으로 되어 있지 않다고 판단되는 경우에, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단하는, 2차 전지의 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 판단 수단은, 상기 2차 전지에 대해 방전이 행해진 후, 다시 충전이 행해진 경우에, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단하는, 2차 전지의 제어 장치.
정극 재료로서, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질을 사용한 2차 전지의 제어 장치이며,
상기 2차 전지를 소정의 만충전 상태까지 충전시킨 후, 만충전 상태로부터 방전을 행하였을 때에 있어서의, 방전 과정에 있어서의 SOC와 개로 전압의 관계를, 기본 방전 개로 전압 정보로서 기억하는 기억 수단과,
상기 기본 방전 개로 전압 정보에 기초하여, 방전 과정에 있어서, 상기 2차 전지의 현재의 개로 전압으로부터, 상기 2차 전지의 현재의 SOC를 산출하는 SOC 산출 수단을 구비하는 2차 전지의 제어 장치에 있어서,
상기 SOC 산출 수단에 의해, 상기 기본 방전 개로 전압 정보에 기초하여, 상기 2차 전지의 현재의 SOC를 산출할 수 있는지 여부를 판단하는 판단 수단과,
상기 판단 수단에 의해, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단한 경우에, 상기 2차 전지를 소정의 만충전 상태까지 충전시키는 충전 제어 수단을 더 구비하는, 2차 전지의 제어 장치.
제4항에 있어서, 상기 SOC 산출 수단에 의해 산출된 상기 2차 전지의 현재의 SOC로부터, 상기 2차 전지의 잔존 용량을 산출하는 잔존 용량 산출 수단을 더 구비하는, 2차 전지의 제어 장치.
제5항에 있어서, 상기 잔존 용량 산출 수단이, 상기 기본 방전 개로 전압 정보 및 상기 2차 전지의 현재의 SOC에 기초하여, 상기 2차 전지의 잔존 용량을, 잔존 전력량으로서 산출하는, 2차 전지의 제어 장치.
제4항에 있어서, 상기 기억 수단은, 상기 기본 방전 개로 전압 정보로서, 소정의 SOC 간격마다, 방전 과정에 있어서의 SOC와 개로 전압의 관계를 간헐적으로 기억하고 있고,
상기 SOC 산출 수단은, 상기 2차 전지의 현재의 개로 전압으로부터, 하기 식 (I)에 따라, 상기 2차 전지의 현재의 SOC를 산출하는, 2차 전지의 제어 장치.

[상기 식 (I)에 있어서,
E는, 2차 전지의 현재의 개로 전압,
E_n은, 대응하는 SOC가 상기 기억 수단에 기억되어 있는 개로 전압이며, 2차 전지의 현재의 개로 전압 E보다도 큰 값을 갖는 것,
E_n＋1은, 대응하는 SOC가 상기 기억 수단에 기억되어 있는 개로 전압이며, 2차 전지의 현재의 개로 전압 E 이하의 값을 갖는 것,
SOC_n은, 개로 전압 E_n에 대응하는 SOC,
ΔSOC는, 개로 전압 E_n에 대응하는 SOC와, 개로 전압 E_n＋1에 대응하는 SOC의 차분,
SOC(E)는, 2차 전지의 현재의 개로 전압 E에 대응하는 SOC임]
제4항에 있어서, 상기 정극 활물질이, 하기 일반식 (II)로 나타내어지는 화합물을 포함하는, 2차 전지의 제어 장치.

[상기 식 (II)에 있어서, 0＜a＜1, w＋x＋y＋z＝1, 0≤w, x, y, z≤1, A는 금속 원소임]
제4항에 있어서, 상기 2차 전지의 충방전 전류를 적산함으로써, 전류 적산에 기초하는 SOC를 산출하는 충방전 전류 적산 수단과,
상기 충방전 전류 적산 수단은, 상기 SOC 산출 수단에 의해 산출된 상기 2차 전지의 현재의 SOC에 기초하여, 상기 충방전 전류 적산 수단에 의해 산출된 전류 적산에 기초하는 SOC를 보정하는 보정 수단을 구비하는, 2차 전지의 제어 장치.
정극 재료로서, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질을 사용한 2차 전지의 제어 장치이며,
상기 2차 전지를 소정의 만충전 상태까지 충전시킨 후, 만충전 상태로부터 방전을 행하였을 때에 있어서의, 방전 과정에 있어서의 SOC와 개로 전압의 관계를, 기본 방전 개로 전압 정보로서 기억하는 기억 수단과,
상기 기본 방전 개로 전압 정보에 기초하여, 방전 과정에 있어서, 상기 2차 전지의 현재의 개로 전압으로부터, 상기 2차 전지의 현재의 SOC를 산출하는 SOC 산출 수단을 구비하는 2차 전지의 제어 장치에 있어서,
상기 SOC 산출 수단에 의해, 상기 기본 방전 개로 전압 정보에 기초하여, 상기 2차 전지의 현재의 SOC를 산출할 수 있는지 여부를 판단하는 판단 수단과,
상기 판단 수단에 의해, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단한 경우에, 상기 기본 방전 개로 전압 정보에 기초하여, 상기 2차 전지의 현재의 SOC를 산출이 가능한 상태로 될 때까지, 상기 2차 전지를 방전시키는 방전 제어 수단을 더 구비하는, 2차 전지의 제어 장치.
제10항에 있어서, 상기 SOC 산출 수단에 의해 산출된 상기 2차 전지의 현재의 SOC로부터, 상기 2차 전지의 잔존 용량을 산출하는 잔존 용량 산출 수단을 더 구비하는, 2차 전지의 제어 장치.
제11항에 있어서, 상기 잔존 용량 산출 수단이, 상기 기본 방전 개로 전압 정보 및 상기 2차 전지의 현재의 SOC에 기초하여, 상기 2차 전지의 잔존 용량을, 잔존 전력량으로서 산출하는, 2차 전지의 제어 장치.
제10항에 있어서, 상기 기억 수단은, 상기 기본 방전 개로 전압 정보로서, 소정의 SOC 간격마다, 방전 과정에 있어서의 SOC와 개로 전압의 관계를 간헐적으로 기억하고 있고,
상기 SOC 산출 수단은, 상기 2차 전지의 현재의 개로 전압으로부터, 하기 식 (I)에 따라, 상기 2차 전지의 현재의 SOC를 산출하는, 2차 전지의 제어 장치.

[상기 식 (I)에 있어서,
E는, 2차 전지의 현재의 개로 전압,
E_n은, 대응하는 SOC가 상기 기억 수단에 기억되어 있는 개로 전압이며, 2차 전지의 현재의 개로 전압 E보다도 큰 값을 갖는 것,
E_n＋1은, 대응하는 SOC가 상기 기억 수단에 기억되어 있는 개로 전압이며, 2차 전지의 현재의 개로 전압 E 이하의 값을 갖는 것,
SOC_n은, 개로 전압 E_n에 대응하는 SOC,
ΔSOC는, 개로 전압 E_n에 대응하는 SOC와, 개로 전압 E_n＋1에 대응하는 SOC의 차분,
SOC(E)는, 2차 전지의 현재의 개로 전압 E에 대응하는 SOC임]
제10항에 있어서, 상기 정극 활물질이, 하기 일반식 (II)로 나타내어지는 화합물을 포함하는, 2차 전지의 제어 장치.

[상기 식 (II)에 있어서, 0＜a＜1, w＋x＋y＋z＝1, 0≤w, x, y, z≤1, A는 금속 원소임]
제10항에 있어서, 상기 2차 전지의 충방전 전류를 적산함으로써, 전류 적산에 기초하는 SOC를 산출하는 충방전 전류 적산 수단과,
상기 충방전 전류 적산 수단은, 상기 SOC 산출 수단에 의해 산출된 상기 2차 전지의 현재의 SOC에 기초하여, 상기 충방전 전류 적산 수단에 의해 산출된 전류 적산에 기초하는 SOC를 보정하는 보정 수단을 구비하는, 2차 전지의 제어 장치.
정극 재료로서, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질을 사용한 2차 전지의 충전 제어 방법이며,
상기 2차 전지의 충방전의 상태에 기초하여, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능한지 여부의 판단을 행하고,
상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단한 경우에, 상기 2차 전지를 소정의 만충전 상태까지 충전시키는, 2차 전지의 충전 제어 방법.
정극 재료로서, 충전 시와 방전 시에서 개로 전압 곡선이 다른 정극 활물질을 사용한 2차 전지의 SOC를 검출하는 방법이며,
상기 2차 전지의 충방전의 상태에 기초하여, 상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능한지 여부의 판단을 행하고,
상기 2차 전지의 현재의 SOC의 산출이 가능하지 않다고 판단한 경우에, 상기 2차 전지를 소정의 만충전 상태까지 충전시킨 후, 만충전 상태로부터 방전을 행하였을 때에 있어서의, 방전 과정에 있어서의 SOC와 개로 전압의 관계와, 상기 2차 전지의 현재의 개로 전압에 기초하여, 상기 2차 전지의 현재의 SOC를 산출하는, 2차 전지의 SOC 검출 방법.