KR101954285B1 - 상태 관리 장치, 축전 소자의 균등화 방법 - Google Patents

Abstract

복수의 2차 전지를 균등하게 충방전하는 기술을 제공한다.
BMS(20)는, 직렬로 접속된 복수의 2차 전지(50)의 상태를 관리하는 장치로서, 2차 전지(50)의 전압값(V)을 개별적으로 측정하는 전압계(24); 2차 전지(50)를 개별적으로 방전하는 방전 회로(26); 및 방전 회로(26)를 제어하는 균등화 제어부(44)를 포함하고, 균등화 제어부(44)는 충방전 중에 각 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압에 도달하면, 상기 2차 전지(50)의 방전을 개시시킨다. 이 BMS(20)에 의하면, 다른 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압에 도달하고 나서 대상으로 하는 2차 전지(50)의 방전을 개시시키는 경우에 비하여, 대상으로 하는 2차 전지(50)의 방전 개시 시기를 앞당길 수가 있다.

Description

상태 관리 장치, 축전 소자의 균등화 방법 {STATE CONTROLLING APPARATUS, EQUALIZATION OF ELECTRICAL STORAGE DEVICE}

본 명세서에 개시되는 발명은 복수의 축전 소자에 충방전되는 용량을 균등화하는 기술에 관한 것이다.

종래부터, 반복 사용 가능한 축전 소자가 사용되고 있다. 축전 소자는 충전과 방전을 반복함으로써 몇 번이라도 사용할 수 있고, 충방전 불가능한 전지에 비해 환경 친화적이고, 전기 자동차 등 현재 그 사용 분야를 넓히고 있다.

복수의 축전 소자가 사용되는 장치에서는, 각 축전 소자의 초기 용량이나 열화 속도의 불균일 등에 의해, 축전 소자의 용량이 불균등해지는 경우가 있다. 축전 소자의 용량이 불균등해지면, 충전 시에 있어서, 1개나 수개의 축전 소자의 전압이 다른 축전 소자에 앞서 또는 지연되어 완전 충전 전압에 도달하여 충전이 종료되어 버려, 모든 축전 소자를 충분히 충전할 수 없는 경우가 있다. 또, 방전 시에 있어서, 1개나 수개의 축전 소자의 전압이 다른 축전 소자에 앞서 또는 지연되어 방전 종료 전압에 도달하여 방전이 종료되어 버려, 모든 축전 소자에 충전된 전력을 다 사용하지 못하는 경우가 있다. 이와 같이, 축전 소자의 용량이 불균등하게 되면, 축전 소자의 용량을 최대한으로 인출할 수가 없다. 종래부터, 용량이 불균등해진 2차 전지를 저항 등의 방전 회로를 사용하여 방전하여, 2차 전지의 용량을 균등화시키는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). 이 기술에서는, 무전류 상태에서 얻은 2차 전지의 전압 정보로부터 2차 전지의 잔존 에너지 용량을 구하고, 그 용량차에 기초하여 각 2차 전지를 방전함으로써, 2차 전지의 용량을 균등화한다고 한다.

특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 제2011-19329호

최근, 전기 자동차 등의 2차 전지로서 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지(이하, 올리빈 철계 전지)가 주목받고 있다. 올리빈 철계 전지는, 리튬 이온 전지의 일종이며, 양극(정극)에 올리빈형 인산 철이 사용되고, 음극(부극)에는, 예를 들면, 그래파이트계 재료 등이 사용된다. 그러므로, 올리빈 철계 전지에서는, 전극으로서 코발트계의 전극 재료를 사용할 필요가 없고, 코발트계의 전극 재료를 사용하는 2차 전지와 비교하여 비용이 저렴하고 안전성이 높은 장점이 있다.

올리빈 철계 전지에서는, 음극과의 조합으로 평탄 영역(plateau region)을 가져, 예를 들면, 음극으로서 그래파이트계 재료를 사용한 경우, 2차 전지의 잔존 용량을 나타내는 SOC가 10%에서 90%에 걸쳐 넓어지는 평탄 영역을 가진다는 것이 알려져 있다. 여기서, 평탄 영역이란, 2차 전지의 SOC가 변화되어도 2차 전지의 전압이 대략 일정한 영역을 의미한다. 평탄 영역에서는, 축전 소자의 전압 정보로부터 축전 소자의 용량을 추정하는 것이 어렵다. 그러므로, 축전 소자의 전압 정보를 사용하여 축전 소자의 용량을 균등화하는 경우에는, 평탄 영역 이외의 영역을 사용하여 축전 소자의 용량을 균등화하는 기술이 요구된다.

그 한편, 올리빈 철계 전지는, 잔존 용량의 증가에 대하여 전압이 급격하게 증가하는 영역(이하, 변화 영역이라고 함)을 가지고, 예를 들면, 음극으로서 그래파이트계 재료를 사용한 경우, 2차 전지의 잔존 용량을 나타내는 SOC가 10% 이하인 영역, 및 90% 이상인 영역에서 변화 영역이 되는 것이 알려져 있다. 이와 같이 SOC가 비교적 높은 영역에 변화 영역을 가지는 2차 전지 등의 축전 소자에서는, 예를 들면, 충전 중에 있어서, 이 변화 영역에서 취득된 축전 소자의 전압 정보로부터 축전 소자를 방전시켜 축전 소자를 균등화하려고 해도, 축전 소자의 균등화가 종료하기 전에 축전 소자의 충전이 종료되어 버린다. 종래 기술에서는, 축전 소자의 충전의 종료와 함께 축전 소자의 방전도 종료시키고 있었기 때문에, 상기의 경우에 축전 소자를 충분히 방전할 수 없고, 축전 소자의 용량을 균등화하는 것이 어렵다.

본 명세서에서는 복수의 축전 소자에 충전되는 용량을 균등화하는 기술을 개시한다.

본 명세서에서 개시하는 상태 관리 장치는, 직렬로 접속된 복수의 축전 소자 상태를 관리하는 상태 관리 장치로서, 각 축전 소자의 전압을 개별적으로 측정하는 전압 측정부; 상기 각 축전 소자를 개별적으로 방전하는 방전부; 및 상기 방전부를 제어하는 균등화 제어부를 구비하고, 상기 균등화 제어부는, 충방전 중의 상기 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하면, 상기 축전 소자의 방전을 개시시킨다.

이 상태 관리 장치에서는, 충방전 중의 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하면 상기 축전 소자의 방전을 개시시키므로, 다른 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하고 나서 대상으로 하는 축전 소자의 방전을 개시시키는 종래 기술에 비하여, 대상으로 하는 축전 소자의 방전 개시 시기를 앞당길 수가 있다. 그러므로, 축전 소자를 균등화하기 위한 방전 시간을 확보하기 쉽고, 복수의 축전 소자의 용량을 균등화할 수 있다.

상기 상태 관리 장치에서는, 상기 각 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하는 순위에 대응되어 방전 시간이 기억된 기억부를 더 포함하고, 상기 균등화 제어부는, 상기 각 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하는 순위에 대응되어 기억된 상기 방전 시간에 걸쳐 상기 축전 소자를 방전시키는 구성으로 해도 된다.

이 상태 관리 장치에서는, 미리 기억부에 기억된 방전 시간을 사용하여 축전 소자를 방전시키므로, 각 축전 소자의 방전 시간을 용이하게 조기에 결정할 수 있다.

상기 상태 관리 장치에서는, 상기 방전 시간은, 상기 복수의 축전 소자가 충전 중인 경우에, 상기 순위가 높아짐에 따라 길게 설정되는 구성으로 해도 되고, 상기 복수의 축전 소자가 방전 중인 경우에, 상기 순위가 낮아짐에 따라 길게 설정되는 구성으로 해도 된다. 이 상태 관리 장치에 의하면, 용량이 비교적 큰 축전 소자에 대하여, 방전 시간을 길게 설정함으로써, 복수의 축전 소자에 충방전되는 용량을 균등화할 수 있다.

상기 상태 관리 장치에서는, 상기 복수의 축전 소자의 충방전을 복수 회에 걸쳐 반복하고 있고, 상기 균등화 제어부는, 상기 기억부에 기억된 상기 방전 시간을 사용하여 상기 방전부의 제어를 반복하는 구성으로 해도 된다. 이 상태 관리 장치에 의하면, 복수 회에 걸쳐 상기 방전 시간을 사용하여 제어를 반복함으로써, 복수의 축전 소자에 충방전되는 용량을 양호한 정밀도로 균등화할 수 있다.

상기 상태 관리 장치에서는, 어느 하나의 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하고 나서, 다른 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달할 때까지의 시간차를 계측하는 시간 계측부를 더 포함하고, 상기 균등화 제어부는, 이번의 충방전에 있어서 상기 시간 계측부가 계측한 상기 시간차에 기초하여 다음번의 충방전에서 사용하는 상기 기억부의 상기 방전 시간을 갱신하는 구성으로 해도 된다. 이 상태 관리 장치에 의하면, 기억부에 기억된 방전 시간을 갱신함으로써, 축전 소자의 특성에 따른 방전 시간을 설정할 수 있고, 복수의 축전 소자에 충방전되는 용량을 양호한 정밀도로 균등화할 수 있다.

상기 상태 관리 장치에서는, 어느 하나의 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하고 나서, 다른 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달할 때까지의 시간차를 계측하는 시간 계측부를 더 포함하고, 상기 균등화 제어부는, 상기 시간차에 대응한 방전 시간에 걸쳐 상기 축전 소자를 방전시키는 구성으로 해도 된다.

이 상태 관리 장치에서는, 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달할 때까지의 시간차를 사용하여 방전 시간을 설정한다. 이 상태 관리 장치에 의하면, 시간차에 대응한 축전 소자의 용량차에 따라 각 축전 소자의 방전 시간을 설정할 수 있고, 복수의 축전 소자에 충방전되는 용량을 양호한 정밀도로 균등화할 수 있다.

상기 상태 관리 장치에서는, 상기 복수의 축전 소자는 제1 축전 소자와 제2 축전 소자를 포함하고, 상기 균등화 제어부는, 상기 복수의 축전 소자가 충전 중인 경우에, 상기 제1 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하고 나서 상기 제2 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달할 때까지의 제1 시간차에 대응한 방전 시간에 걸쳐 상기 제1 축전 소자를 방전시키는 구성으로 해도 되고, 상기 복수의 축전 소자가 방전 중인 경우에, 상기 제1 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하고 나서 상기 제2 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달할 때까지의 제1 시간차에 대응한 방전 시간에 걸쳐 상기 제2 축전 소자를 방전시키는 구성으로 해도 된다. 이 상태 관리 장치에 의하면, 제1 시간차를 사용하여 제1 축전 소자와 제2 축전 소자를 균등화시키는 방전 시간을 설정하므로, 제1 축전 소자와 제2 축전 소자에 충방전되는 용량을 균등화할 수 있다.

상기 상태 관리 장치에서는, 충방전 중의 상기 복수의 축전 소자에의 충방전 전류를 측정하는 전류 측정부를 더 포함하고, 상기 균등화 제어부는, 상기 제1 시간차에 상기 충방전 전류를 곱하여 상기 제1 시간차에 대응하는 용량차를 산출하고, 상기 용량차를 대응하는 축전 소자의 균등화 방전 전류로 나누어 상기 방전 시간을 설정하는 구성으로 해도 된다.

이 상태 관리 장치에 의하면, 제1 시간차와 충방전 전류로부터 제1 축전 소자와 제2 축전 소자의 용량차를 산출하고, 이 용량차로부터 대응하는 축전 소자를 방전시키는 방전 시간을 설정하므로, 제1 축전 소자와 제2 축전 소자에 충방전되는 용량을 양호한 정밀도로 균등화할 수 있다. 그리고, 용량차를 산출할 때의 "곱하여"란 충방전 전류를 제1 시간차에 걸쳐 적분하는 것을 포함하고, 방전 시간을 결정할 때의 "나누어"란 용량차를 균등화 방전 전류로 미분하는 것을 포함한다.

상기 상태 관리 장치에서는, 상기 시간 계측부는, 상기 복수의 축전 소자의 충방전을 개시하고 나서 상기 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달할 때까지의 도달 시간을 측정하고, 측정한 상기 도달 시간부터 상기 시간차를 계측하는 구성으로 해도 된다. 이 상태 관리 장치에 의하면, 측정한 도달 시간을 사용하여 시간차를 계측하기 쉽다.

상기 상태 관리 장치에서는, 상기 균등화 제어부는, 상기 방전부의 제어가 종료되기 전에 상기 복수의 축전 소자에의 충방전이 종료해도 상기 방전부의 제어를 계속하는 구성으로 해도 된다. 이 상태 관리 장치에 의하면, 균등화 제어부에 의한 방전부의 제어가 종료되기 전에 축전 소자에의 충방전이 종료해도 방전부의 제어를 계속하므로, 축전 소자에의 충방전의 종료에 따라 방전부의 제어를 정지하는 종래 기술에 비해 긴 방전 시간을 확보할 수 있어, 복수의 축전 소자에 충방전되는 용량을 균등화할 수 있다.

상기 상태 관리 장치에서는, 상기 균등화 제어부는, 어느 하나의 전압이 기준 전압에 도달하고 나서 기준 시간 후에 상기 축전 소자를 방전시켜, 상기 복수의 축전 소자의 전압이 상기 기준 시간 내에 상기 기준 전압에 도달한 경우에, 모든 상기 복수의 축전 소자를 방전시키지 않는 구성으로 해도 된다. 기준 시간 내에 복수의 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달한 경우, 이들 복수의 축전 소자에 충방전되는 용량은 거의 같다. 이 상태 관리 장치에 의하면, 상기 경우에는 각 축전 소자를 개별적으로 방전시키지 않기 때문에, 방전시킴으로써 오히려 복수의 축전 소자에 충방전되는 용량의 차가 커지는 것을 억제할 수 있다.

상기 상태 관리 장치에서는, 상기 축전 소자는, 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지이며, 상기 복수의 축전 소자가 충전 중인 경우에, 상기 기준 전압은 상기 축전 소자의 잔존 용량을 나타내는 SOC의 90% 이상에 대응하는 전압으로 설정되는 구성으로 해도 되고, 상기 복수의 축전 소자가 방전 중인 경우에, 상기 기준 전압은 상기 축전 소자의 잔존 용량을 나타내는 SOC의 10% 미만에 대응하는 전압으로 설정되는 구성으로 해도 된다. 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지에서는, SOC가 90% 이상인 영역에서 SOC의 증가에 대하여 전압이 급격하게 증가하고, 축전 소자의 균등화가 종료하기 전에 축전 소자의 충전이 종료되는 경우가 있다. 또, 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지에서는, SOC가 10% 미만인 영역에서 SOC의 감소에 대하여 전압이 급격하게 저하되고, 축전 소자의 균등화가 종료하기 전에 축전 소자의 방전이 종료되는 경우가 있다. 이 상태 관리 장치에서는, 충방전 중의 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하면 상기 축전 소자의 방전을 개시시켜, 상기 축전 소자의 방전 개시 시기를 앞당김으로써, 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지의 SOC가 10% 미만 및 90% 이상인 영역에서, 기준 전압을 설정할 수 있다.

본 발명은, 상기 상태 관리 장치를 사용하여 실현되는 축전 소자의 균등화 방법에도 구현화된다. 본 명세서에서 개시하는 축전 소자의 균등화 방법은, 직렬로 접속된 복수의 축전 소자 상태를 균등화하는 축전 소자의 균등화 방법으로서, 충방전 중의 각 축전 소자의 전압을 개별적으로 측정하는 전압 측정 단계와; 상기 각 축전 소자를 개별적으로 방전하는 방전 단계를 포함하고, 상기 방전 단계에서는, 상기 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하면, 상기 축전 소자의 방전을 개시시킨다.

또, 상기의 축전 소자의 균등화 방법에서는, 상기 방전 단계에서는, 상기 각 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하는 순위에 대응되어 미리 설정된 방전 시간에 걸쳐 상기 축전 소자를 방전시키는 구성으로 해도 된다.

또, 상기의 축전 소자의 균등화 방법에서는, 어느 하나의 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하고 나서, 다른 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달할 때까지의 시간차를 계측하는 시간 계측 단계를 더 포함하고, 상기 방전 단계에서는, 상기 시간차에 대응한 방전 시간에 걸쳐 상기 축전 소자를 방전시키는 구성으로 해도 된다.

본 발명에 의하면, 복수의 축전 소자에 충방전되는 용량을 균등화할 수 있다.

도 1은 충전 시스템(방전 시스템)의 블록도이다.
도 2는 방전 회로의 개략도이다.
도 3은 제1 실시예의 균등화 처리를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 2차 전지의 충방전 특성을 나타낸 도면이다.
도 5는 2차 전지의 충방전 특성을 나타낸 도면이다.
도 6은 제2 실시예의 균등화 처리를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 제3 실시예의 균등화 처리를 나타낸 흐름도이다.
도 8은 제3 실시예에서의 순위와 방전 시간의 대응표이다.
도 9는 제4 실시예의 균등화 처리를 나타낸 흐름도이다.
도 10은 제4 실시예에서의 순위와 방전 시간의 대응표이다.

＜실시예 1＞

이하, 본 발명의 실시예 1에 대하여, 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한다.

1. 상태 판정 장치의 구성

도 1은 본 실시예의 충전 시스템(방전 시스템)(10)의 구성을 나타낸 도면이다. 충전 시스템(방전 시스템)(10)은, 전지군(12), 상태 관리 장치(이하, BMS)(20), 및 충전기(부하)(18)에 의해 구성된다. 전지군(12)은, 내부에 직렬로 접속된 복수의 2차 전지(50)(축전 소자의 일례)를 포함한다. 전지군(12)은 충전기(18)에 접속됨으로써 충전되고, 부하(18)에 접속됨으로써 방전된다. BMS(20)는, 충전 중의 전지군(12)의 각 2차 전지(50)의 전압값(V)나 전류값(I) 등을 감시하여 2차 전지(50)의 충방전 상태를 나타내는 잔존 용량(SOC)을 관리하고, SOC를 균등화한다.

본 실시예에서는, 2차 전지(50)로서 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지(이하, 올리빈 철계 전지)를 사용한 예를 나타낸다. 이 2차 전지(50)는, 리튬 이온 전지의 일종이며, 양극에 올리빈형 인산 철이 사용되고, 음극에 그래파이트계 재료가 사용되어 있다. 이 2차 전지(50)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, SOC가 10% 미만인 충전 초기(방전 말기), 및 SOC가 90% 이상인 충전 말기(방전 초기)에 있어서 SOC의 증가에 대하여 전지 전압이 급격하게 상승하는 영역을 가진다. 또, SOC가 10% 이상 90% 미만인 충전 중기(방전 중기)에 있어서 SOC의 증가에 대하여 전지 전압이 대략 일정한 영역(이후, 평탄 영역)을 가진다.

BMS(20)는, 중앙 처리 장치(이하, CPU)(30), 아날로그-디지털 변환기(이하, ADC)(34), 전류계(전류 측정부의 일례)(22), 전압계(전압 측정부의 일례)(24), 방전 회로(방전부의 일례)(26), 및 온도계(28)를 포함한다.

CPU(30)는 ROM나 RAM 등의 메모리(기억부의 일례)(32)를 내장하고 있고, 메모리(32)에는 BMS(20)의 각 구성의 동작을 제어하기 위한 각종 프로그램이 기억되어 있다. CPU(30)는 메모리(32)로부터 판독한 프로그램에 따라 시간 계측부(42), 균등화 제어부(44) 등으로서 기능하고, 방전 회로(26)를 포함하는 BMS(20)내의 각 부의 제어를 행한다.

온도계(28)는 접촉식 또는 비접촉식으로 전지군(12)의 온도를 측정하고, 측정한 온도를 메모리(32)에 기억한다. 전압계(24)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 배선(54)을 통하여 각 2차 전지(50)의 양단에 직접적으로 접속되고, 충방전 중의 2차 전지(50)의 전압값(V)을 소정 기간마다 개별적으로 측정한다. 전지군(12)에는 N개(N: 2 이상)의 2차 전지(50A, 50B, ···50N)가 포함되어 있고, 전압계(24)는 각 2차 전지(50)의 전압(VA, VB, ···VN)의 전압값을 각각 측정한다. 전압계(24)는, 측정한 이들 전압값(V)을 ADC(34)에 송신한다.

2차 전지(50)와 전압계(24)를 접속하는 배선(54)에는, 2차 전지(50)를 개별적으로 방전하는 방전 회로(26)가 설치되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 방전 회로(26)에는, 각 2차 전지(50)의 양단에 접속되는 배선(54) 사이에, 각 2차 전지(50)를 방전하기 위한 방전 회로(26A, 26B, ···26N)가 설치되어 있다. 각 방전 회로(26)는 저항(R)과 스위치(Q)에 의해 구성되어 있다. 방전 회로(26)의 스위치(Q)는, 균등화 제어부(44)로서 기능하는 CPU(30)에 의해 개폐가 제어되고 있고, CPU(30)에 의해 스위치(Q)가 폐쇄 상태가 되면, 배선(54) 및 저항(R)을 통하여 2차 전지(50)로부터 전류가 흘러 대응하는 2차 전지(50)가 방전한다. 또, CPU(30)에 의해 스위치(Q)가 개방 상태가 되면 대응하는 2차 전지(50)로부터의 방전이 정지한다.

전류계(22)는, 전지군(12)과 충전기(18)를 접속하는 배선(52)에 흐르는 전류를 계측하고, 2차 전지(50)에 공통적으로 흐르는 충방전 전류(ZI)의 전류값을 측정한다. 또, 전류계(22)는, 배선(54)을 통하여 각 2차 전지(50)로부터 개별적으로 방전되는 전류(이하, 균등화 방전 전류)(HI)의 전류값(IA, IB, ···IN)를 측정한다. 전류계(22)는, 측정한 이들 전류값(I)을 ADC(34)에 송신한다.

ADC(34)는, 전류계(22)와 전압계(24)와 CPU(30)에 접속되어 있고, 전류계(22) 및 전압계(24)로부터 송신되는 아날로그 데이터인 전류값(I) 및 전압값(V)을 디지털 데이터로 변환하고, 변환한 전류값(I) 및 전압값(V)을 메모리(32)에 기억한다. 시간 계측부(42) 등으로서 기능하는 CPU(30)는 메모리(32)에 기억된 상기 전류값(I) 및 전압값(V)을 사용하여 후술하는 균등화 처리를 실행한다.

2. 균등화 처리

도 3 내지 도 5를 사용하여, 전지군(12)을 충전할 때, BMS(20)에서 행해지는 균등화 처리를 설명한다. 이 균등화 처리는, 전지군(12)에의 충전 제어 처리에 부수하여 실행된다. 도 3은, CPU(30)에서 실행되는 전지군(12)에의 균등화 처리의 흐름도를 나타낸다.

CPU(30)는, 사용자에 의해 전지군(12)이 충전기(18)에 접속되고, 충전기(18)로부터 전지군(12)에의 전력 공급이 개시되면, 충전 제어 처리를 실행하는 동시에 균등화 처리를 실행한다. CPU(30)는, 균등화 처리를 개시하면, 각 2차 전지(50)의 전압값(V)을 측정하고, 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달하는 것을 검출한다(S2: NO). 본 실시예에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기준 전압(KV)이 SOC가 90% 이상인 충전 말기에 대응하는 전압값으로 설정되어 있다.

CPU(30)는, 어느 하나의 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 것을 검출하면(S2: YES), 이 도달한 후부터의 시간의 계측을 개시한다(S4). 균등화 제어부(44)로서 기능하는 CPU(30)는, 시간 계측 개시로부터 기준 시간(ST)이 경과하면, 기준 전압(KV)에 도달한 2차 전지(50)의 방전을 개시한다(S5). 구체적으로는, CPU(30)는, 제1 2차 전지(50)에 대응하는 방전 회로(26)의 스위치(Q)를 폐쇄 상태로 하고, 상기 스위치(Q)를 폐쇄 상태로 한 후부터의 시간의 계측을 개시한다. 또, 시간 계측부(42)로서 기능하는 CPU(30)는, 상기 하나의 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달하고 나서 복수의 2차 전지(50) 중 가장 늦게 전압값(V)이 상승하는 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달할 때까지의 경과 시간(시간차의 일례)(ΔT)을 계측한다.

이하의 설명에서는, 이해를 위하여, 가장 빨리 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 2차 전지(50)를 제1 2차 전지(50)라고 하고, 가장 늦게 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 2차 전지(50)를 제2 2차 전지(50)라고 하고, 제1 2차 전지(50)와 제2 2차 전지(50)에서의 균등화 처리를 설명한다. 즉, 제1 2차 전지(50)는, 복수의 2차 전지(50) 중 가장 빨리 전압값(V)이 상승하는(즉, SOC가 큰) 것으로 하고, 제2 2차 전지(50)는, 복수의 2차 전지(50) 중 가장 늦게 전압값(V)이 상승하는(즉, SOC가 작은) 것으로 한다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 2차 전지(50)의 전압값을 전압값 V1로 하고, 제2 2차 전지(50)의 전압값을 전압값 V2로 하고, 전압값(V1)이 기준 전압(KV)에 도달하고 나서 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달할 때까지의 경과 시간을 경과 시간(제1 시간차의 일례) ΔT1라고 한다. 그리고, 이하의 설명에 있어서, 제1 2차 전지(50)를 제2 2차 전지(50) 이외의 각 2차 전지(50)에 적용시킴으써, 복수 존재하는 모든 2차 전지(50)에 대하여 설명을 행할 수 있다.

CPU(30)는, 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달하는 것을 감시하는 동시에 2차 전지(50)의 전압값(V)의 총합인 총 전압이 충전 종지 전압에 도달하는 것을 감시한다(S6, S8). CPU(30)는, 총 전압이 충전 종지 전압에 도달하기 전에 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달한 경우(S6: YES, S8: NO), 경과 시간(ΔT1)을 계측한다(S10). 그리고, 경과 시간(ΔT1)을 계측하면, 이미 방전을 개시하고 있는 제1 2차 전지(50)를 방전하는 방전 시간(HT)을 설정한다(S12). CPU(30)는, 경과 시간(ΔT1)에 걸쳐 전지군(12)에 흘러드는 충전 전류(ZI)를 적분하고, 제1 2차 전지(50)와 제2 2차 전지(50)의 용량차(ΔY1)를 산출한다. 또, 메모리(32)에는, 제1 2차 전지(50)에 대응하는 방전 회로(26)의 균등화 방전 전류(HI)(또는 그 특성)가 미리 기억되어 있고, CPU(30)는 용량차(ΔY1)를 메모리(32)에 기억된 균등화 방전 전류(HI)로 미분하여 방전 시간(HT)을 결정한다. 방전 시간(HT)은, 제1 2차 전지(50)와 제2 2차 전지(50)의 SOC를 균일화하기 위한 균등화 제어 시간이라고 할 수도 있다.

용량차(ΔY1) = 경과 시간(ΔT1)*충전 전류(ZI)

방전 시간(HT) = 용량차(ΔY1)/균등화 방전 전류(HI)

한편, CPU(30)는, 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달하기 전에 총 전압이 충전 종지 전압에 도달한 경우(S6: NO, S8: YES), 경과 시간(ΔT1)을 계측하지 않고, 방전 시간(HT)을 미리 정해진 소정값(KT)으로로 설정한다(S14).

방전 시간(HT)을 설정한 후, CPU(30)는, 스위치(Q)를 폐쇄 상태로 하고 나서 방전 시간(HT)이 경과하는 것을 대기한다(S18: NO). CPU(30)는, 제1 2차 전지(50)의 방전 중에 2차 전지(50)의 총 전압이 충전 종지 전압에 도달한 경우라도, 제1 2차 전지(50)의 방전을 중지하지 않고, 제1 2차 전지(50)의 방전을 계속한다. 그리고, CPU(30)는, 방전 시간(HT)이 경과하면(S18: YES), 제1 2차 전지(50)의 방전을 종료하고(S20), 균등화 처리를 종료한다.

3. 본 실시예의 효과

(1) 본 실시예의 BMS(20)에서는, 제1 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달하면, 상기 2차 전지(50)의 방전을 개시한다. 그러므로, 종래 기술과 같이, 다른 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달하고 나서 제1 2차 전지(50)의 방전을 개시시키는하는 경우와 달리, 다른 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달하기 전부터 상기 2차 전지(50)의 방전을 개시시킬 수 있어 전지군(12)에의 충전 제어 처리에 있어서, 제1 2차 전지(50)의 방전 개시 시기를 앞당길 수가 있다.

특히, 본 실시예에서는, 2차 전지(50)로서 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지를 사용하고 있고, 기준 전압(KV)으로서 SOC가 90% 이상인 충전 말기에 대응하는 전압값으로 설정되어 있다. 그러므로, 2차 전지(50)가 기준 전압(KV)을 경과한 후, SOC의 근소한 증가에 의해 2차 전지(50)의 SOC가 대략 100%까지 상승하기 쉽고, 또는 2차 전지(50)의 전압값(V)이 SOC의 대략 100%에 대응하는 종단 전압까지 도달하고 쉽고, 다른 2차 전지(50)의 전압이 기준 전압에 도달할 때까지 상기 2차 전지(50)에의 충전이 종료하기 쉽다.

이 BMS(20)에서는, 제1 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달하면 상기 2차 전지(50)의 방전을 개시하므로, 제1 2차 전지(50)의 방전 시간을 확보하기 쉽고, 다른 2차 전지(50)의 영향에 의해, 제1 2차 전지(50)를 충분히 방전시킬 수 없고 복수의 2차 전지(50)에 충전되는 SOC를 균등화할 수 없는 사태의 발생을 억제할 수 있다.

(2) 본 실시예의 BMS(20)에서는, 실제의 2차 전지(50)를 사용하여 계측되는 경과 시간(ΔT)과, 실제의 방전 회로(26)에 흐르는 균등화 방전 전류(HI)로부터 방전 시간(HT)을 결정하므로, 방전 시간(HT)을 양호한 정밀도로 결정할 수 있어 복수의 2차 전지(50)의 SOC를 균등화하여 충전할 수 있다.

(3) 본 실시예의 BMS(20)에서는, 2차 전지(50)의 총 전압이 충전 종지 전압에 도달하고, 충전이 종료하였는지 여부에 관계없이, 2차 전지(50)의 방전이 종료하지 않으면 균등화 처리를 종료하지 않는다. 그러므로, 종래 기술과 같이, 전지군(12)에의 충전이 종료한 경우에 동시에 2차 전지(50)의 균등화 처리를 종료시키는 경우에 비하여, 긴 방전 시간(HT)을 확보할 수 있고, 복수의 2차 전지(50)에 충전되는 SOC를 균등화할 수 있다.

특히, 본 실시예에서는, 2차 전지(50)로서 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지를 사용하고 있고, 기준 전압(KV)으로서 SOC가 90% 이상인 충전 말기에 대응하는 전압값으로 설정되어 있다. 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지에서는, SOC가 90% 이상인 충전 말기에 있어서 SOC의 증가에 대하여 전지 전압이 급격하게 상승한다. 그러므로, 2차 전지(50)가 기준 전압(KV)을 경과한 후, SOC의 근소한 증가에 의해 2차 전지(50)의 전압값(V)이 급격하게 상승하기 쉽고, 총 전압이 충전 종지 전압에 도달하여 2차 전지(50)의 방전이 종료하기 전에 전지군(12)에의 충전이 종료하기 쉽다.

이 BMS(20)에서는, 전지군(12)에의 충전이 종료하였는지 여부에 관계없이, 2차 전지(50)의 방전이 종료하지 않은 한 균등화 처리를 종료시키지 않는다. 그러므로, 개개의 2차 전지(50)에 대하여 설정된 방전 시간(HT)에 걸쳐 2차 전지(50)를 확실하게 방전할 수 있고, 복수의 2차 전지(50)의 SOC를 균등화하여 충전할 수 있다.

＜실시예 2＞

본 발명의 실시예 2를, 도 6을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서는, 실시예 1에 있어서 충전 시스템(10)을 사용하여 설명한 내용에 대하여, 방전 시스템(10)을 사용하여 설명을 행한다. 즉, 방전 시스템(10)을 사용한 방전 제어 처리에 부수하여 실행되는 균등화 처리에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는, 도 4에 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 기준 전압(KV)이, SOC가 10% 미만인 방전 말기에 대응하는 전압값으로 설정되어 있다. 본 실시예에서도, 가장 빨리 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 2차 전지(50)를 제1 2차 전지(50)라고 하고, 가장 늦게 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 2차 전지(50)를 제2 2차 전지(50)라고 한다. 즉, 제1 2차 전지(50)는, 복수의 2차 전지(50) 중 가장 빨리 전압값(V)이 하강하는(즉, SOC가 작은) 것으로 하고, 제2 2차 전지(50)는, 복수의 2차 전지(50) 중 가장 늦게 전압값(V)이 하강하는(즉, SOC가 큰) 것으로 한다. 이하의 설명에서는, 실시예 1과 동일한 내용에 대하여는 중복된 기재를 생략한다.

1. 균등화 처리

도 6은 CPU(30)에서 실행되는 본 실시예의 균등화 처리의 흐름도를 나타낸다.

시간 계측부(42)로 기능하는 CPU(30)는, 제1 2차 전지(50)의 전압값(V1)이 기준 전압(KV)에 도달한 것을 검출하면(S2: YES), 이 도달한 후부터의 시간의 계측을 개시한다(S4). 다음에, CPU(30)는, 제2 2차 전지(50)의 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달하는 것을 확인하고(S22: NO), 제2 2차 전지(50)의 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달하면(S22: YES), 전압값(V1)이 기준 전압(KV)에 도달하고 나서 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달할 때까지의 경과 시간(ΔT1)을 계측한다(S10: NO). 균등화 제어부(44)로서 기능하는 CPU(30)는, 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달하고 나서 기준 시간(ST)이 경과하면, 제2 2차 전지(50)의 방전을 개시한다(S24).

CPU(30)는, 경과 시간(ΔT1)으로부터 제2 2차 전지(50)를 방전하는 방전 시간(HT)을 설정하고, 설정된 방전 시간(HT)에 걸쳐 각 2차 전지(50)를 방전한다(S18, S26). 그리고, 경과 시간(ΔT1)으로부터 제2 2차 전지(50)의 방전 시간(HT)을 설정하는 처리는, 제2 2차 전지(50)에 대응하는 균등화 방전 전류(HI)를 사용하는 것을 제외하고, 경과 시간(ΔT1)으로부터 제1 2차 전지(50)의 방전 시간(HT)을 설정하는 처리와 동일하며, 중복되는 설명을 생략한다.

2. 본 실시예의 효과

(1) 본 실시예의 BMS(20)에서는, 제2 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달하면, 상기 2차 전지(50)의 방전을 개시한다. 그러므로, 전지군(12)에의 방전 제어 처리에 있어서, 제2 2차 전지(50)의 방전 개시 시기를 앞당길 수가 있다.

(2) 본 실시예에서는, 2차 전지(50)로서 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지를 사용하고 있고, 기준 전압(KV)으로서 SOC가 10% 미만인 방전 말기에 대응하는 전압값으로 설정되어 있다. 그러므로, 2차 전지(50)가 기준 전압(KV)을 경과한 후, SOC의 근소한 감소에 의해 2차 전지(50)의 SOC가 대략 0%까지 하강하기 쉽고, 또는 2차 전지(50)의 전압값(V)이 SOC의 대략 0%에 대응하는 종단 전압까지 도달하기 쉽고, 다른 2차 전지(50)의 전압이 기준 전압에 도달할 때까지 상기 2차 전지(50)에의 방전이 종료하기 쉽다.

본 실시예의 BMS(20)에서는, 제2 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달하면 상기 2차 전지(50)의 방전을 개시하므로, 다른 2차 전지(50)의 영향에 의해, 제2 2차 전지(50)를 충분히 방전시키지 못하고, 복수의 상기 2차 전지(50)의 SOC를 균등화하여 방전할 수 없는 사태의 발생을 억제할 수 있다.

(3) 본 실시예의 BMS(20)에서는, 실제의 2차 전지(50)를 사용하여 계측되는 경과 시간(ΔT)과 실제의 방전 회로(26)에 흐르는 균등화 방전 전류(HI)로부터 방전 시간(HT)을 결정하므로, 방전 시간(HT)을 양호한 정밀도로 결정할 수 있어 복수의 2차 전지(50)의 SOC를 균등화하여 방전할 수 있다.

＜실시예 3＞

본 발명의 실시예 3을, 도 7 내지 도 8을 사용하여 설명한다. 본 실시예의 충전 시스템(10)에서는, 메모리(32)에 미리 기억된 방전 시간(HT)에 따라 방전 시간(HT)을 설정하는 점에서, 균등화 처리 중에 방전 시간(HT)을 설정하는 실시예 1의 충전 시스템(10)과 다르다. 이하의 설명에서는, 실시예 1과 동일한 내용에 대하여는 중복된 기재를 생략한다.

1. 균등화 처리

도 7은 CPU(30)에서 실행되는 본 실시예의 균등화 처리의 흐름도를 나타낸다. 시간 계측부(42)로서 기능하는 CPU(30)는, 제1 2차 전지(50)의 전압값(V1)이 기준 전압(KV)에 도달한 것을 검출하면(S2: YES), 이 도달한 후부터의 시간의 계측을 개시한다(S4). 다음에, CPU(30)는, 시간 계측 개시로부터 기준 시간(ST)이 경과하는 것을 감시하는 동시에 제2 2차 전지(50)의 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달하는 것을 감시한다(S32, S6). 또, CPU(30)는, 제1, 제2 2차 전지(50)를 포함한 모든 2차 전지(50)에 대하여, 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 2차 전지(50)의 순위를 검출하고, 이 순위를 메모리(32)에 일시적으로 기억한다.

CPU(30)는, 시간 계측 개시로부터 기준 시간(ST)이 경과하기 전에 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달한 경우(S32: NO, S6: YES), 즉 기준 시간(ST) 이내에, 모든 2차 전지(50)가 기준 전압(KV)에 도달한 경우, 모든 2차 전지(50)는 균등하게 충전되어 있다고 판단한다. 이 경우, CPU(30)는, 모든 2차 전지(50)에 대하여 방전을 행하지 않고, 균등화 처리를 종료한다.

한편, 균등화 제어부(44)로서 기능하는 CPU(30)는, 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달하기 전에 시간 계측 개시로부터 기준 시간(ST)이 경과한 경우(S32: YES, S6: NO), 제1 2차 전지(50)의 방전을 개시한다(S5). 그리고, 메모리(32)에 기억된 방전 시간(HT)을 사용하여 각 2차 전지(50)의 방전 시간(HT)을 설정한다(S34).

도 1에 점선으로 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는, CPU(30)의 메모리(32)에 방전 시간(HT)이 기억되어 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 방전 시간(HT)은, 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 2차 전지(50)의 순위에 대응되어 기억되어 있고, 2차 전지(50)의 순위가 높아짐에 따라 방전 시간(HT)이 길어지도록 설정되어 있다.

CPU(30)는, 메모리(32)에 있어서 각 2차 전지(50)의 순위에 대응하여 기억된 방전 시간(HT)을 각 2차 전지(50)의 방전 시간(HT)으로서 설정하고, 설정된 방전 시간(HT)에 걸쳐 각 2차 전지(50)를 방전하고(S18, S20), 균등화 처리를 종료한다.

충전 시스템(10)에서는, 전지군(12)에 대하여 충전을 복수 회에 걸쳐 반복하고 있고, CPU(30)는, 전지군(12)을 충전할 때마다 충전 제어 처리를 반복하고, 균등화 처리를 반복한다. CPU(30)는, 균등화 처리를 반복하는 경우에, 메모리(32)에 기억된 방전 시간(HT)을 사용하여 균등화 처리를 반복한다.

2. 본 실시예의 효과

(1) 본 실시예의 BMS(20)에서는, 충전 중에 있어서 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 순위와 미리 메모리(32)에 기억되어 있는 방전 시간(HT)으로부터 각 2차 전지(50)의 방전 시간(HT)을 설정하므로, 각 2차 전지(50)의 방전 시간(HT)을 용이하게 조기에 결정할 수 있다.

(2) 본 실시예의 BMS(20)에서는, 메모리(32)에 기억된 방전 시간(HT)을 사용하여 균등화 처리를 반복함으로써, 메모리(32)에 기억되어 있는 방전 시간(HT)과 복수의 2차 전지(50) 사이의 SOC의 불균일과의 상위가 완화되어 복수의 2차 전지(50)의 SOC를 균등화하여 충전할 수 있다.

(3) 한편, 본 실시예의 BMS(20)에서는, 기준 시간(ST) 이내에 모든 2차 전지(50)가 기준 전압(KV)에 도달하고, 모든 축전 소자에 충전되는 SOC가 거의 같은 경우에, 모든 2차 전지(50)에 대하여 방전 회로(26)를 사용한 방전을 행하지 않는다. 그러므로, 메모리(32)에 방전 시간(HT)으로서 비교적 큰 시간이 기억되어 있는 경우와 같이, 메모리(32)에 기억된 방전 시간(HT)에 걸쳐 방전킴으로써 오히려 복수의 2차 전지(50)에 충전되는 SOC가 불균일하게 되는 것을 억제할 수 있다.

＜실시예 4＞

본 발명의 실시예 4를, 도 9 내지 도 10을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서는, 실시예 3에 있어서 충전 시스템(10)을 사용하여 설명한 내용에 대하여, 방전 시스템(10)을 사용하여 설명을 행한다. 즉, 방전 시스템(10)을 사용한 방전 제어 처리에 부수하여 실행되는 균등화 처리에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는, 기준 전압(KV)이 SOC가 10% 미만인 방전 말기에 대응하는 전압값으로 설정되어 있다. 또, 본 실시예에서도, 가장 빨리 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 2차 전지(50)를 제1 2차 전지(50)라고 하고, 가장 늦게 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 2차 전지(50)를 제2 2차 전지(50)라고 한다. 이하의 설명에서는, 실시예 1 및 실시예 3과 동일한 내용에 대하여는 중복된 기재를 생략한다.

1. 균등화 처리

도 9는 CPU(30)에서 실행되는 본 실시예의 균등화 처리의 흐름도를 나타낸다.

시간 계측부(42)로서 기능하는 CPU(30)는, 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달하기 전에 시간 계측 개시로부터 기준 시간(ST)이 경과한 경우(S32: YES, S6: NO), 제2 2차 전지(50)의 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달하는 것을 대기한다(S42: NO). 그리고, 균등화 제어부(44)로서 기능하는 CPU(30)는, 제2 2차 전지(50)의 전압값(V2)이 기준 전압(KV)에 도달한 것을 검출하면(S42: YES), 제2 2차 전지(50)의 방전을 개시한다(S24). 그리고, 제2 2차 전지(50)의 방전 시간(HT)을 설정한다(S34).

도 10에 나타낸 바와 같이, 방전 시간(HT)은, CPU(30)의 메모리(32)에 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 2차 전지(50)의 순위에 대응되어 기억되어 있고, 2차 전지(50)의 순위가 낮아짐에 따라서, 방전 시간(HT)이 길어지도록 설정되어 있다.

CPU(30)는, 메모리(32)에 있어서 각 2차 전지(50)의 순위에 대응하여 기억된 방전 시간(HT)을, 각 2차 전지(50)의 방전 시간(HT)으로서 설정하고, 설정된 방전 시간(HT)에 걸쳐 각 2차 전지(50)를 방전하고(S18, S26), 균등화 처리를 종료한다. CPU(30)는, 전지군(12)에 대하여 메모리(32)에 기억된 방전 시간(HT)을 사용하여 균등화 처리를 반복한다.

2. 본 실시예의 효과

본 실시예의 BMS(20)에서는, 방전 중에 있어서 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 순위와 미리 메모리(32)에 기억되어 있는 방전 시간(HT)으로부터 각 2차 전지(50)의 방전 시간(HT)을 설정하므로, 각 2차 전지(50)의 방전 시간(HT)을 조기에 결정할 수 있다.

＜다른 실시예＞

본 발명은 상기 기술(記述) 및 도면에 의해 설명한 실시예에 한정되지 않고, 예를 들면, 다음과 같은 각종 태양도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

(1) 상기 실시예에서는, 충전 시스템(방전 시스템)(10)이 1개의 BMS(20)를 가지고, 시간 계측부(42), 균등화 제어부(44) 등의 기능을 BMS(20)가 가지는 1개의 CPU(30)에 의해 실행하는 예를 사용하여 나타냈으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 서로 상이한 CPU, BMS 등에 의해 각 부가 구성되어도 되고, 이들 각 부가 독립된 기기 등을 사용하여 구성되어 있어도 된다.

(2) 상기 실시예에서는, 2차 전지(50)로서 음극에 그래파이트계 재료를 사용한 올리빈 철계 전지를 사용한 예를 사용하여 설명을 행하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, SOC의 증가/감소에 대하여 전압값이 급격하게 증가/감소하는 영역을 가지는 다른 전지에서도 사용이 가능하다. 이 경우, 기준 전압(KV)은 각 전지의 충방전 특성에 따라 적당히 설정된다.

(3) 상기 실시예 1, 2에서는, 경과 시간(ΔT)을 계측할 때, 어느 하나의 2차 전지(50)의 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달하고 나서 시간의 계측을 개시하고 있지만, 충전 제어 처리(방전 제어 처리)의 개시로부터 시간을 측정해도 된다. 즉, 시간 계측부(42)로서 기능하는 CPU(30)는, 충전 제어 처리(방전 제어 처리)의 개시로부터 시간을 계측하고, 각 2차 전지(50)가 기준 전압(KV)에 도달하는 도달 시간을 측정하고, 그 도달 시간의 차로서 경과 시간(ΔT)을 계측해도 된다.

(4) 상기 실시예 1, 2에서는, 메모리(32)에 각 2차 전지(50)에 대응하는 방전 회로(26)의 균등화 방전 전류(HI)가 미리 기억되어 있는 예를 사용하여 설명을 행하였으나, 메모리(32)에 기억되는 균등화 방전 전류(HI)는, 방전 회로(26)에 사용되는 저항(R)의 정수로부터 사전에 계산되어 기억되어 있어도 되고, 방전 회로(26)를 사용하여 미리 전류계 등에 의해 측정되어 기억되어 있어도 된다.

(5) 상기 실시예 1에서는, 복수의 2차 전지(50)의 총 전압이 충전 종지 전압에 도달한 경우에, 방전 시간(HT)을 소정값(KT)으로 설정하는 예를 사용하여 설명을 행하였으나, 각 2차 전지(50)에 종단 전압이 설정되어 있고, 어느 하나의 2차 전지(50)가 종단 전압에 도달한 경우에, 방전 시간(HT)을 소정값(KT)에 설정해도 된다.

(6) 상기 실시예 3, 4에서는, 전지군(12)에 대하여 충방전을 복수 회에 걸쳐 반복하고 있고, 그 경우에, 메모리(32)에 기억된 방전 시간(HT)을 사용하여 균등화 처리를 반복하는 예를 사용하여 설명을 행하였으나, 방전 시간(HT)을 사용하여 균등화 처리를 반복하는 경우, 메모리(32)에 기억된 방전 시간(HT)을 수시로 갱신해도 된다. 즉, CPU(30)는, 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달한 2차 전지(50)의 순위를, 제1 2차 전지(50)의 전압값(V1)이 기준 전압(KV)에 도달하고 나서 전압값(V)이 기준 전압(KV)에 도달할 때까지의 경과 시간에 관련지어 검출한다. 그리고, 이 경과 시간의 차인 시간차에 따라 방전 시간(HT)을 갱신해도 된다. CPU(30)는, 이번의 균등화 처리에서 검출된 시간차에 따라 다음번의 균등화 처리에 사용하는 방전 시간(HT)을 갱신한다. 이로써, 메모리(32)에 기억되어 있는 방전 시간(HT)을 2차 전지(50)의 열화를 포함하는 특성에 적합하도록 할 수 있고, 복수의 2차 전지(50)의 SOC를 균등화하여 충방전할 수 있다.

(7) 메모리(32)에 기억된 방전 시간(HT)을 갱신하는 경우에는, 순위가 인접하는 2차 전지(50)의 경과 시간의 시간차와 메모리(32)에 기억된 방전 시간(HT)이 비례하도록 갱신해도 되고, 통계적인 방법을 이용하여 방전 시간(HT)을 갱신해도 된다.

10: 충전 시스템, 12: 전지군, 20: BMS, 22: 전류계, 24: 전압계, 26: 방전 회로, 30: CPU, 42: 시간 계측부, 44: 균등화 제어부, 50: 2차 전지, HI: 균등화 방전 전류, HT: 방전 시간, KV: 기준 전압, ΔT: 경과 시간, ΔY: 용량차

Claims (18)

1. 직렬로 접속된 복수의 축전 소자 상태를 관리하는 상태 관리 장치로서,
   각 축전 소자의 전압을 개별적으로 측정하는 전압 측정부;
   상기 각 축전 소자를 개별적으로 방전하는 방전부; 및
   상기 방전부를 제어하는 균등화 제어부
   를 포함하고,
   상기 균등화 제어부는, 충방전 중의 상기 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하면, 상기 축전 소자의 방전을 개시시키며,
   상기 각 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하는 순위에 대응되어 방전 시간이 기억된 기억부를 더 포함하고,
   상기 균등화 제어부는, 상기 각 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하는 순위에 대응되어 기억된 상기 방전 시간에 걸쳐 상기 축전 소자를 방전시키는, 상태 관리 장치.
2. 직렬로 접속된 복수의 축전 소자 상태를 관리하는 상태 관리 장치로서,
   각 축전 소자의 전압을 개별적으로 측정하는 전압 측정부;
   상기 각 축전 소자를 개별적으로 방전하는 방전부; 및
   상기 방전부를 제어하는 균등화 제어부
   를 포함하고,
   상기 균등화 제어부는, 충방전 중의 상기 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하면, 상기 축전 소자의 방전을 개시시키며,
   상기 축전 소자는 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지이며,
   상기 복수의 축전 소자가 충전 중인 경우에, 상기 기준 전압은 상기 축전 소자의 잔존 용량을 나타내는 SOC의 90% 이상에 대응하는 전압으로 설정되는, 상태 관리 장치.
3. 직렬로 접속된 복수의 축전 소자 상태를 관리하는 상태 관리 장치로서,
   각 축전 소자의 전압을 개별적으로 측정하는 전압 측정부;
   상기 각 축전 소자를 개별적으로 방전하는 방전부; 및
   상기 방전부를 제어하는 균등화 제어부
   를 포함하고,
   상기 균등화 제어부는, 충방전 중의 상기 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하면, 상기 축전 소자의 방전을 개시시키며,
   상기 축전 소자는 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지이며,
   상기 복수의 축전 소자가 방전 중인 경우에, 상기 기준 전압은 상기 축전 소자의 잔존 용량을 나타내는 SOC의 10% 미만에 대응하는 전압으로 설정되는, 상태 관리 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 방전 시간은, 상기 복수의 축전 소자가 충전 중인 경우에, 상기 순위가 높아짐에 따라 길게 설정되는, 상태 관리 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 방전 시간은, 상기 복수의 축전 소자가 방전 중인 경우에, 상기 순위가 낮아짐에 따라 길게 설정되는, 상태 관리 장치.
6. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 복수의 축전 소자의 충방전을 복수 회에 걸쳐 반복하고 있고,
   상기 균등화 제어부는 상기 기억부에 기억된 상기 방전 시간을 사용하여 상기 방전부의 제어를 반복하는, 상태 관리 장치.
7. 제6항에 있어서,
   어느 하나의 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하고 나서, 다른 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달할 때까지의 시간차를 계측하는 시간 계측부를 더 포함하고,
   상기 균등화 제어부는 이번의 충방전에 있어서 상기 시간 계측부가 계측한 상기 시간차에 기초하여 다음번의 충방전에서 사용하는 상기 기억부의 상기 방전 시간을 갱신하는, 상태 관리 장치.
8. 제1항에 있어서,
   어느 하나의 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하고 나서, 다른 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달할 때까지의 시간차를 계측하는 시간 계측부를 더 포함하고,
   상기 균등화 제어부는 상기 시간차에 대응한 방전 시간에 걸쳐 상기 축전 소자를 방전시키는, 상태 관리 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 복수의 축전 소자는 제1 축전 소자와 제2 축전 소자를 포함하고,
   상기 균등화 제어부는, 상기 복수의 축전 소자가 충전 중인 경우에, 상기 제1 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하고 나서 상기 제2 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달할 때까지의 제1 시간차에 대응한 방전 시간에 걸쳐 상기 제1 축전 소자를 방전시키는, 상태 관리 장치.
10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 축전 소자는 제1 축전 소자와 제2 축전 소자를 포함하고,
    상기 균등화 제어부는, 상기 복수의 축전 소자가 방전 중인 경우에, 상기 제1 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하고 나서 상기 제2 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달할 때까지의 제1 시간차에 대응한 방전 시간에 걸쳐 상기 제2 축전 소자를 방전시키는, 상태 관리 장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    충방전 중의 상기 복수의 축전 소자에의 충방전 전류를 측정하는 전류 측정부를 더 포함하고,
    상기 균등화 제어부는, 상기 제1 시간차에 상기 충방전 전류를 곱하여 상기 제1 시간차에 대응하는 용량차를 산출하고, 상기 용량차를 대응하는 축전 소자의 균등화 방전 전류로 나누어 상기 방전 시간을 설정하는, 상태 관리 장치.
12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시간 계측부는, 상기 복수의 축전 소자의 충방전을 개시하고 나서 상기 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달할 때까지의 도달 시간을 측정하고, 측정한 상기 도달 시간부터 상기 시간차를 계측하는, 상태 관리 장치.
13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 균등화 제어부는, 상기 방전부의 제어가 종료되기 전에 상기 복수의 축전 소자에의 충방전이 종료하여도 상기 방전부의 제어를 계속하는, 상태 관리 장치.
14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 균등화 제어부는, 어느 하나의 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하고 나서 기준 시간 후에 상기 축전 소자를 방전시키고, 상기 복수의 축전 소자의 전압이 상기 기준 시간 내에 상기 기준 전압에 도달한 경우에, 모든 상기 복수의 축전 소자를 방전시키지 않는, 상태 관리 장치.
15. 직렬로 접속된 복수의 축전 소자 상태를 균등화하는 축전 소자의 균등화 방법으로서,
    충방전 중의 각 축전 소자의 전압을 개별적으로 측정하는 전압 측정 단계와;
    상기 각 축전 소자를 개별적으로 방전하는 방전 단계
    를 포함하고,
    상기 방전 단계에서는, 상기 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하면, 상기 축전 소자의 방전을 개시시키며,
    상기 방전 단계에서는, 상기 각 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하는 순위에 대응되어 미리 설정된 방전 시간에 걸쳐 상기 축전 소자를 방전시키는, 축전 소자의 균등화 방법.
16. 제15항에 있어서,
    어느 하나의 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달하고 나서, 다른 축전 소자의 전압이 상기 기준 전압에 도달할 때까지의 시간차를 계측하는 시간 계측 단계를 더 포함하고,
    상기 방전 단계에서는, 상기 시간차에 대응한 방전 시간에 걸쳐 상기 축전 소자를 방전시키는, 축전 소자의 균등화 방법.
17. 직렬로 접속된 복수의 축전 소자 상태를 균등화하는 축전 소자의 균등화 방법으로서,
    충방전 중의 각 축전 소자의 전압을 개별적으로 측정하는 전압 측정 단계와;
    상기 각 축전 소자를 개별적으로 방전하는 방전 단계
    를 포함하고,
    상기 방전 단계에서는, 상기 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하면, 상기 축전 소자의 방전을 개시시키며,
    상기 축전 소자는 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지이며,
    상기 복수의 축전 소자가 충전 중인 경우에, 상기 기준 전압은 상기 축전 소자의 잔존 용량을 나타내는 SOC의 90% 이상에 대응하는 전압으로 설정되는, 축전 소자의 균등화 방법.
18. 직렬로 접속된 복수의 축전 소자 상태를 균등화하는 축전 소자의 균등화 방법으로서,
    충방전 중의 각 축전 소자의 전압을 개별적으로 측정하는 전압 측정 단계와;
    상기 각 축전 소자를 개별적으로 방전하는 방전 단계
    를 포함하고,
    상기 방전 단계에서는, 상기 각 축전 소자의 전압이 기준 전압에 도달하면, 상기 축전 소자의 방전을 개시시키며,
    상기 축전 소자는 올리빈 철계 리튬 이온 2차 전지이며,
    상기 복수의 축전 소자가 방전 중인 경우에, 상기 기준 전압은 상기 축전 소자의 잔존 용량을 나타내는 SOC의 10% 미만에 대응하는 전압으로 설정되는, 축전 소자의 균등화 방법.

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