KR102640065B1 - 전지 시스템 - Google Patents

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KR102640065B1
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유키 이마데
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

ECU는, 조전지의 전류를 취득하는 스텝(S100)과, 각 전지의 전류를 산출하는 스텝(S102)과, 각 전지의 SOC를 산출하는 스텝(S104)과, 각 전지의 OCV를 산출하는 스텝(S106)과, ΔOCV를 산출하는 스텝(S108)과, ΔOCV의 평균값 Ave를 산출하는 스텝(S110)과, 평균값 Ave가 제1 범위를 초과하고(S112에서 "예"), 제2 범위를 초과한 경우(S114에서 "예"), 전류 제한 제어를 실행하는 스텝(S116)과, 평균값 Ave가 제2 범위를 초과하지 않은 경우(S114에서 "아니오"), 경고 신호를 출력하는 스텝(S118)과, 평균값 Ave가 제1 범위를 초과하지 않은 경우(S112에서 "아니오"), 통상 전류 제어를 실행하는 스텝(S120)을 포함하는, 처리를 실행한다.

Description

전지 시스템{BATTERY SYSTEM}
본 개시는, 병렬 접속된 복수의 이차 전지를 포함하는 전지 시스템에 관한 것이다.
차량 등에 탑재되는 전지 시스템으로서, 예를 들어 이차 전지가 병렬 접속된 구성을 갖는 것이 알려져 있다. 이와 같은 구성을 갖는 전지 시스템에 있어서는, 병렬 접속된 이차 전지간에서의 온도 변동이나 전류 변동이 발생하기 때문에, 이들 변동을 고려하여 적절한 전지 보호 제어를 행할 것이 요구된다.
예를 들어, 일본 특허 공개 제2019-124567호 공보에는, 이하와 같이 병렬 접속된 복수의 이차 전지간의 전류 변동의 정도를 추정하는 기술이 개시된다. 즉, 병렬 접속된 복수의 이차 전지 중 고온 전지 및 저온 전지의 각각에 대하여 발열 및 냉각을 고려하여 온도와 상관되는 온도 지표가 산출된다. 그리고, 고온 전지의 온도 지표로부터 저온 전지의 온도 지표를 차감함으로써 복수의 전지간의 온도 변동의 정도가 설정되고, 설정된 온도 변동의 정도를 사용하여 복수의 전지간의 전류 변동의 정도가 추정된다. 그리고, 추정된 전류 변동에 따라서 최대 전류가 설정됨으로써 복수의 전지에 흐르는 전류가 제한된다.
그러나, 상술한 바와 같은 복수의 이차 전지가 병렬 접속된 전지 시스템을 탑재한 차량에 있어서, 고속도로에서의 고속 주행이 계속되는 연속적인 방전과, 플러그인 충전이 행해지는 연속적인 충전이 반복되는 경우에는, 복수의 이차 전지 중 내부 저항이 비교적 높은 전지가 발열하는 상태로 되어도 전류가 제한되지 않는 경우가 있다. 이것은, 복수의 이차 전지가 병렬 접속된 전지 시스템에 있어서는, 충방전의 개시 시에는, 내부 저항이 비교적 높은 전지에 일시적으로 전류가 집중되지만, 충전 또는 방전이 장시간 계속되면, 전류차가 해소되기 때문이다. 그 때문에, 내부 저항이 비교적 높은 전지가 발열한 상태가 계속되어, 전지의 열화가 촉진될 가능성이 있다.
본 개시의 목적은, 병렬 접속된 복수의 이차 전지의 열화를 억제 가능하게 하는 전지 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시의 어떤 국면에 관한 전지 시스템은, 병렬 접속된 복수의 이차 전지와, 복수의 이차 전지의 각각의 개회로 전압을 사용하여 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 복수의 이차 전지의 각각의 개회로 전압 중 최댓값과 최솟값의 차분을 산출한다. 제어 장치는, 산출된 차분을 사용하여 취득되는 지표값이 큰 경우에는, 지표값이 작은 경우보다도 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 제한한다.
이와 같이 하면, 개회로 전압의 최댓값과 최솟값의 차분이 커질수록, 복수의 이차 전지간의 전류차가 해소된 상태로 된다. 그 때문에, 차분을 사용하여 취득되는 지표값이 큰 경우에는, 지표값이 작은 경우보다도 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 제한함으로써, 복수의 이차 전지 중 내부 저항이 비교적 높은 전지가 발열하여 전지의 열화가 촉진되는 온도로 되는 것을 억제할 수 있다.
어떤 실시 형태에 있어서는, 제어 장치는, 차분의 이력을 사용하여 산출되는 평균값을 지표값으로서 취득한다.
이와 같이 하면, 평균값이 커질수록, 복수의 이차 전지간의 전류차가 해소된 상태로 된다. 그 때문에, 평균값이 큰 경우에는, 평균값이 작은 경우보다도 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 제한함으로써, 복수의 이차 전지 중 내부 저항이 비교적 높은 전지가 발열하여 전지의 열화가 촉진되는 온도가 되는 것을 억제할 수 있다.
또한 어떤 실시 형태에 있어서는, 제어 장치는, 지표값이 역치보다도 높은 경우에는, 지표값이 역치보다도 낮은 경우보다도 복수의 이차 전지에 흐르는 전류의 크기의 최댓값을 저하시킨다.
이와 같이 하면, 지표값이 역치보다도 높은 경우에는, 복수의 이차 전지에 흐르는 전류의 최댓값을 저하시킬 수 있으므로, 복수의 이차 전지 중 내부 저항이 비교적 높은 전지가 발열하여 전지의 열화가 촉진되는 온도가 되는 것을 억제할 수 있다.
또한 어떤 실시 형태에 있어서는, 전지 시스템은, 복수의 이차 전지의 전압을 검출하는 전압 검출 장치와, 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 장치를 더 구비한다. 제어 장치는, 전압 검출 장치를 사용하여 복수의 이차 전지의 무부하 상태에서의 전압을 취득한다. 제어 장치는, 취득된 전압을 사용하여 복수의 이차 전지의 각각의 충전 상태의 초깃값을 추정한다. 제어 장치는, 충전 상태의 초깃값과 전류 검출 장치를 사용하여 검출되는 전류와 복수의 이차 전지의 각각의 전지 용량에 의해 복수의 이차 전지의 각각의 충전 상태를 추정한다. 제어 장치는, 추정된 복수의 이차 전지의 각각의 충전 상태를 사용하여 복수의 이차 전지의 각각의 개회로 전압을 산출한다.
이와 같이 하면, 복수의 이차 전지의 각각의 개회로 전압을 고정밀도로 산출할 수 있기 때문에, 복수의 이차 전지의 각각의 개회로 전압을 사용하여 취득되는 지표값에 의해 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 적절하게 제한할 수 있다. 그 때문에, 복수의 이차 전지 중 내부 저항이 비교적 높은 전지가 발열하여 전지의 열화가 촉진되는 온도로 되는 것을 억제할 수 있다.
또한 어떤 실시 형태에 있어서는, 전지 시스템은, 미리 정해진 정보를 통지하는 통지 장치를 더 구비한다. 제어 장치는, 지표값이 역치보다도 큰 경우에는, 통지 장치를 사용하여 전지 시스템이 이상 상태임을 나타내는 정보를 통지한다.
이와 같이 하면, 전지 시스템이 이상 상태임을 유저에게 인식시킬 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부의 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 전지 시스템을 탑재한 차량의 전체 구성의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 조전지의 구성의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 단시간 단위의 반복적인 충방전이 행해지는 경우의 전류와 ΔOCV와 전지 온도의 변화의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 4는 단시간 단위의 반복적인 충방전이 행해지는 경우의 제1 적산값과 제2 적산값의 차분의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 조전지를 구성하는 복수의 이차 전지의 등가 회로의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 연속적인 충방전이 행해지는 경우의 전류와 ΔOCV와 전지 온도의 변화의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7은 연속적인 충방전이 행해지는 경우의 제1 적산값과 제2 적산값의 차분의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 ECU에서 실행되는 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 무부하 상태의 조전지에 대하여 연속적인 충전이 행해지는 경우의 각 전지의 SOC의 변화의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 무부하 상태의 조전지에 대하여 연속적인 충전이 행해지는 경우의 각 전지의 OCV의 변화의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 ECU의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 12는 변형예에 있어서의 조전지의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 설명은 반복하지 않는다.
이하에서는, 이 실시 형태에 관한 전지 시스템이 전기 자동차에 탑재되는 예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 전지 시스템을 탑재한 차량(1)의 전체 구성의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 차량(1)은, 전지 시스템(2)과, 모터 제너레이터(이하, 「MG(Motor Generator)」라 칭함)(10)와, 동력 전달 기어(20)와, 구동륜(30)을 구비한다. 전지 시스템(2)은, 전력 제어 유닛(이하, 「PCU(Power Control Unit)」라 칭함)(40)과, 시스템 메인 릴레이(이하, 「SMR(System Main Relay)」이라 칭함)(50)와, 조전지(100)와, 표시 장치(260)와, 전자 제어 유닛(이하, 「Electronic Control Unit」이라 칭함)(300)을 구비한다.
MG(10)는, 예를 들어 삼상 교류 회전 전기 기기이다. MG(10)의 출력 토크는, 감속기 등에 의해 구성된 동력 전달 기어(20)를 통해 구동륜(30)에 전달된다. MG(10)는, 차량(1)의 회생 제동 동작 시에는, 구동륜(30)의 회전력에 의해 발전하는 것도 가능하다. 또한, 도 1에서는, MG(10)가 1개만 마련되는 구성이 도시되지만, MG(10)의 수는, 1개에 한정되지 않고, MG(10)를 복수(예를 들어, 2개) 마련하는 구성으로 해도 된다.
PCU(40)는, 예를 들어 인버터와 컨버터(모두 도시하지 않음)를 포함한다. 조전지(100)의 방전 시에는, 컨버터는, 조전지(100)로부터 공급된 전압을 승압하여 인버터에 공급한다. 인버터는, 컨버터로부터 공급된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 MG(10)를 구동한다. 한편, 조전지(100)의 충전 시에는, 인버터는, MG(10)에 의해 발전된 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 컨버터에 공급한다. 컨버터는, 인버터로부터 공급된 전압을 강압하여 조전지(100)에 공급한다.
SMR(50)은, 조전지(100)와 PCU(40)를 연결하는 전류 경로에 전기적으로 접속되어 있다. SMR(50)이 ECU(100)로부터의 제어 신호에 따라서 폐쇄되어 있는 경우, 조전지(100)와 PCU(40) 사이에서 전력의 수수가 행해질 수 있다. 또한, SMR(50)이 ECU(300)로부터의 제어 신호에 따라서 개방되어 있는 경우, 조전지(100)와 PCU(40) 사이가 전기적으로 차단된다.
조전지(100)는, 재충전이 가능하게 구성된 직류 전원이다. 조전지(100)는, 예를 들어 니켈 수소 전지 혹은 리튬 이온 전지(예를 들어, 고체의 전해질이 사용되는 소위 전고체 전지나 액체의 전해질이 사용되는 전지를 포함함) 등의 이차 전지의 셀을 축전 요소로서 복수개 포함하여 구성된다. 본 실시 형태에 있어서, 조전지(100)는, 예를 들어 복수의 이차 전지가 병렬로 접속되어 구성된다.
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 조전지(100)의 구성의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 조전지(100)는, 예를 들어 복수의 이차 전지(102, 104)가 병렬로 접속된 전지 블록을 포함한다.
본 실시 형태에 있어서는, 조전지(100)를 구성하는 이차 전지(102, 104) 중 이차 전지(102)를 이차 전지(104)보다도 내부 저항이 높은 고저항 전지인 것으로 하고, 이차 전지(104)를 저저항 전지인 것으로 한다.
표시 장치(260)는, 예를 들어 차량(1)의 실내의 착좌한 운전자가 시인 가능한 위치에 마련된다. 표시 장치(260)는, 예를 들어 액정 디스플레이, 혹은, 유기 EL(Electro-Luminescence) 디스플레이 등에 의해 구성된다. 표시 장치(260)는, ECU(300)로부터의 제어 신호(예를 들어, 경고 신호 등)에 따라서 소정의 정보를 표시한다.
ECU(300)에는, 전압 센서(210)와, 전류 센서(220)와, 전지 온도 센서(230)가 접속된다.
전압 센서(210)는, 조전지(100)의 전압 Vb를 검출한다. 전류 센서(220)는, 조전지(100)에 입출력되는 전류 Ib를 검출한다. 전지 온도 센서(230)는, 이차 전지(102)의 온도 Tb1과, 이차 전지(104)의 온도 Tb2를 검출한다. 각 센서는, 그 검출 결과를 ECU(300)로 출력하도록 구성된다.
ECU(300)는, CPU(Central Processing Unit)(301)와, 메모리(302)를 포함하여 구성된다. 메모리(302)는, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 및 재기입 가능한 불휘발성 메모리를 포함한다. 메모리(302)(예를 들어, ROM)에 기억되어 있는 프로그램을 CPU(301)가 실행함으로써, 각종 제어가 실행된다. ECU(300)는, 예를 들어 각 센서로부터 받는 신호, 그리고 메모리(302)에 기억된 맵 및 프로그램에 기초하여, 차량(1)이 원하는 상태가 되도록 각 기기의 동작(보다 구체적으로는, 조전지(100)의 충방전)을 제어한다. 또한, ECU(300)가 행하는 각종 제어에 대해서는, 소프트웨어에 의한 처리에 한하지 않고, 전용의 하드웨어(전자 회로)에 의해 처리하는 것도 가능하다.
이상과 같은 구성을 갖는 전지 시스템(2)에 있어서는, 병렬 접속된 이차 전지(102, 104) 간에서의 온도 변동이나 전류 변동이 발생하기 때문에, 이들 변동을 고려하여 적절한 전지 보호 제어를 행할 것이 요구된다.
도 3은 단시간 단위의 반복적인 충방전이 행해지는 경우의 전류와 ΔOCV와 전지 온도의 변화의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다. 단시간 단위의 반복적인 충방전이란, 예를 들어 단기적인 충전(예를 들어, 30초 이하의 충전)과 단기적인 방전(예를 들어, 30초 이하의 방전)이 교대로 반복하여 행해지는 충방전 상태를 나타내고, 차량(1)이 시가지 주행하는 경우의 충방전 패턴에 상당한다. ΔOCV는, 이차 전지(102)의 개회로 전압(Open Circuit Voltage) OCV1과, 이차 전지(104)의 개회로 전압 OCV2의 차분(OCV2-OCV1)을 나타낸다.
도 3의 LN1은, 조전지(100)에 흐르는 전류의 변화를 나타낸다. 도 3의 LN2(파선)는, 이차 전지(102)(고저항 전지)에 흐르는 전류의 변화를 나타낸다. 도 3의 LN3(실선)은, 이차 전지(104)(저저항 전지)에 흐르는 전류의 변화를 나타낸다. 도 3의 LN4는, ΔOCV의 변화를 나타낸다. 도 3의 LN5(가는 선)는, 이차 전지(102)(고저항 전지)의 온도의 변화를 나타낸다. 도 3의 LN6(굵은 선)은, 이차 전지(104)(저저항 전지)의 온도의 변화를 나타낸다. 또한, 이차 전지(102, 104)의 온도의 초깃값은, 예를 들어 모두 60℃인 것으로 한다.
도 3의 LN1로 나타내는 바와 같이, 조전지(100)에 대하여 단시간 단위의 반복적인 충방전이 행해지는 경우를 상정한다. 이때, 도 3의 LN2 및 LN3으로 나타내는 바와 같이, 충전이 개시된 시점(예를 들어, 시간 T(0))으로부터 방전으로 전환되는 시점(예를 들어, 시간 T(1))까지의 동안에 있어서는, 전류가 저저항 전지에 집중된다. 그 때문에, 저저항 전지에 흐르는 전류의 크기가 고저항 전지에 흐르는 전류의 크기보다도 커진다.
한편, 방전이 개시된 시점(예를 들어, 시간 T(1))으로부터 다음에 충전으로 전환되는 시점까지의 동안에 있어서도, 전류가 저저항 전지에 집중된다. 그 때문에, 저저항 전지에 흐르는 전류의 크기가 고저항 전지에 흐르는 전류의 크기보다도 커진다.
저저항 전지에 전류가 집중되기 때문에, 조전지(100)의 충전 중에 있어서는, 저저항 전지의 OCV의 기준값(예를 들어, 무부하 시)으로부터의 상승량이 고저항 전지의 OCV의 기준값으로부터의 상승량보다도 커짐과 함께, ΔOCV가 증가되어 간다. 한편, 조전지(100)의 방전 중에 있어서는, ΔOCV가 감소되기 때문에, ΔOCV는, 도 3의 LN4로 나타내는 바와 같이, 충전 시에 증가되고, 방전 시에 감소되는 변화를 반복한다.
저저항 전지에 전류가 집중된 상태가 계속되기 때문에, 저저항 전지의 온도(도 3의 LN6)는, 고저항 전지의 온도(도 3의 LN5)보다도 높은 상태가 계속되고, 또한, 온도차가 확대되어 간다. 그 결과, 저저항 전지의 열화가 촉진되는 경우가 있다.
이와 같은 저저항 전지의 열화를 억제하기 위해, 예를 들어 이차 전지(102)에 있어서의 발열량과 방열량의 차분의 적산값(이하, 제1 적산값이라 기재함)과, 이차 전지(104)에 있어서의 발열량과 방열량의 차분의 적산값(이하, 제2 적산값이라 기재함)의 차를 산출하고, 산출된 제1 적산값과 제2 적산값의 차를 사용하여 전류를 제한하는 것이 가능해진다. 또한, 전지의 발열량은, 예를 들어 이차 전지(102, 104)에 흐르는 전류 등을 사용하여 산출된다. 전지의 방열량은, 예를 들어 냉각 장치(도시하지 않음)의 작동량 등을 사용하여 산출된다. 발열량 및 방열량의 산출에 대해서는, 공지의 기술을 사용하면 되고 그 상세한 설명은 여기에서는 행하지 않는다.
도 4는 단시간 단위의 반복적인 충방전이 행해지는 경우의 제1 적산값과 제2 적산값의 차의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 LN7은, 조전지(100)에 흐르는 전류의 변화를 나타내고, 도 3의 LN1로 나타내는 전류의 변화에 상당한다. 도 4의 LN8은, 제1 적산값과 제2 적산값의 차의 크기의 변화를 나타낸다. 도 4의 LN9(가는 선)는, 이차 전지(102)(고저항 전지)의 온도의 변화를 나타내고, 도 3의 LN5로 나타내는 온도의 변화에 상당한다. 도 4의 LN10(굵은 선)은, 이차 전지(104)(저저항 전지)의 온도의 변화를 나타내고, 도 3의 LN6으로 나타내는 온도의 변화에 상당한다.
도 4의 LN7로 나타내는 바와 같이, 조전지(100)에 대하여 단시간 단위의 반복적인 충방전이 행해지는 경우, 전술한 바와 같이, 저저항 전지에 전류가 집중되기 때문에, 저저항 전지의 온도(도 4의 LN10)가 고저항 전지의 온도(도 4의 LN9)보다도 높은 상태가 계속되고, 또한, 온도차가 확대되어 간다.
제1 적산값과 제2 적산값의 차의 크기는, 도 4의 LN8로 나타내는 바와 같이, 온도차의 확대에 대응하여 증가되어 간다. 그 때문에, 예를 들어 제1 적산값과 제2 적산값의 차의 크기가 역치 A 이상인 경우에, 최대 전류를 저하시키는 전류 제한 제어를 실행함으로써, 도 4의 시간 T(2) 이후에 있어서, 이차 전지(104)의 온도가 상승하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
그러나, 상술한 바와 같은 복수의 이차 전지(102, 104)가 병렬 접속된 전지 시스템(2)에 있어서, 예를 들어 연속적인 충방전이 행해지는 경우에는, 제1 적산값과 제2 적산값의 차를 사용한 전류 제한 제어를 적절하게 실행할 수 없어, 조전지(100)를 구성하는 일부의 이차 전지의 온도가, 열화가 촉진될 정도로 상승하는 경우가 있다. 여기서, 연속적인 충방전이란, 예를 들어 고속도로에서의 고속 주행이 계속되는 장기적인 방전(예를 들어, 200초 이상의 방전)과, 플러그인 충전이 행해지는 장기적인 충전(예를 들어, 200초 이상의 충전)이 교대로 반복하여 행해지는 충방전 상태를 나타낸다.
연속적인 충방전이 행해지는 경우, 충방전이 개시된 시점으로부터 일정 시간이 경과할 때까지는, 저저항 전지에 전류가 일시적으로 집중되기는 하지만, 그 후에 이차 전지(102, 104) 간에서의 전류차가 해소되는 경우가 있다. 그 결과, 고저항 전지의 온도쪽이 저저항 전지의 온도보다도 높은 상태가 계속되고, 또한, 온도차가 확대되어 간다. 그 결과, 고저항 전지의 열화가 촉진되는 경우가 있다.
도 5는 조전지(100)를 구성하는 복수의 이차 전지(102, 104)의 등가 회로의 일례를 도시하는 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 이차 전지(102)는, 전압원(102a)과, 내부 저항(102b)을 포함한다. 또한 이차 전지(104)는, 전압원(104a)과, 내부 저항(104b)을 포함한다. 전압원(102a) 및 전압원(104a)은, 모두 동일한 전압을 나타낸다. 내부 저항(102b)의 저항값은, 내부 저항(104b)의 저항값보다도 높다.
이와 같이 구성되는 조전지(100)에 있어서, 예를 들어 연속적인 충전이 행해지는 경우에는, 충전이 개시된 직후에 있어서는, 저저항 전지에 전류가 일시적으로 집중하여 흐른다. 한편, 연속적인 충전이 행해지면, 저저항 전지의 OCV2가 고저항 전지의 OCV1보다도 커져, ΔOCV가 확대된다. ΔOCV가 확대됨과 함께, 저저항 전지에 대한 전류의 집중이 경감되어, 저저항 전지와 고저항 전지 사이의 전류차가 해소된다.
도 6은 연속적인 충방전이 행해지는 경우의 전류와 ΔOCV와 전지 온도의 변화의 일례를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6의 LN11은, 조전지(100)에 흐르는 전류의 변화를 나타낸다. 도 6의 LN12(파선)는, 이차 전지(102)(고저항 전지)에 흐르는 전류의 변화를 나타낸다. 도 6의 LN13(실선)은, 이차 전지(104)(저저항 전지)에 흐르는 전류의 변화를 나타낸다. 도 6의 LN14는, ΔOCV의 변화를 나타낸다. 도 6의 LN15(가는 선)는, 이차 전지(102)(고저항 전지)의 온도의 변화를 나타낸다. 도 6의 LN16(굵은 선)은, 이차 전지(104)(저저항 전지)의 온도의 변화를 나타낸다. 또한, 이차 전지(102, 104)의 온도의 초깃값은, 예를 들어 모두 60℃인 것으로 한다.
도 6의 LN11로 나타내는 바와 같이, 조전지(100)에 대하여 연속적인 충방전이 행해지는 경우를 상정한다. 이때, 도 6의 LN12 및 LN13으로 나타내는 바와 같이, 충전이 개시된 시점(예를 들어, 시간 T(3))으로부터 일정 시간이 경과하는 시점(예를 들어, 시간 T(4))까지의 동안에 있어서는, 저저항 전지에 흐르는 전류의 크기가 고저항 전지에 흐르는 전류의 크기보다도 커짐과 함께, ΔOCV가 증가되어 간다. 이때, 저저항 전지에 흐르는 전류의 크기는, 시간이 경과할수록 저하되어 가고, 고저항 전지에 흐르는 전류의 크기는, 시간이 경과할수록 증가되어 간다. 그리고, 충전이 개시된 시점으로부터 일정 시간이 경과한 시점에 있어서, 저저항 전지에 흐르는 전류와, 고저항 전지에 흐르는 전류가 동일 정도로 된다. 저저항 전지와 고저항 전지 사이에 있어서의 전류차가 해소됨으로써, 내부 저항이 높은 분만큼 고저항 전지에 있어서의 발열량이 저저항 전지에 있어서의 발열량보다도 높아진다. 그 때문에, 일정 시간이 경과한 시점으로부터 다음에 방전으로 전환되는 시점(예를 들어, 시간 T(4))까지의 동안에 있어서는, 고저항 전지의 온도(도 6의 LN15)의 상승량이 저저항 전지의 온도(도 6의 LN16)의 상승량보다도 커진다.
한편, 방전이 개시된 시점으로부터 일정 시간이 경과하는 시점까지의 동안에 있어서는, 저저항 전지에 흐르는 전류의 크기가 고저항 전지에 흐르는 전류의 크기보다도 커짐과 함께, ΔOCV가 감소되어 간다. 이때, 저저항 전지에 흐르는 전류의 크기는, 시간이 경과할수록 저하되어 가고, 고저항 전지에 흐르는 전류의 크기는, 시간이 경과할수록 증가되어 간다. 그리고, 방전이 개시된 시점으로부터 일정 시간이 경과한 시점에 있어서, 저저항 전지와 고저항 전지 사이에 있어서의 전류차가 해소됨으로써, 고저항 전지에 있어서의 발열량이 저저항 전지에 있어서의 발열량보다도 높아진다. 그 때문에, 일정 시간이 경과한 시점으로부터 다음에 충전으로 전환되는 시점까지의 동안에 있어서는, 고저항 전지의 온도의 상승량이 저저항 전지의 온도의 상승량보다도 커진다.
이때, 단시간 단위의 반복적인 충방전이 행해지는 경우와 마찬가지로, 제1 적산값과 제2 적산값의 차를 사용하여 전류 제한을 행하는 경우, 적절하게 전류 제한이 행해지지 않는 경우가 있다.
도 7은 연속적인 충방전이 행해지는 경우의 제1 적산값과 제2 적산값의 차분의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 LN17은, 조전지(100)에 흐르는 전류의 변화를 나타내고, 도 6의 LN11로 나타내는 전류의 변화에 상당한다. 도 7의 LN18은, 제1 적산값과 제2 적산값의 차의 크기의 변화를 나타낸다. 도 7의 LN19(가는 선)는, 고저항 전지의 온도의 변화를 나타내고, 도 6의 LN15로 나타내는 온도의 변화에 상당한다. 도 7의 LN20은, 저저항 전지의 온도의 변화를 나타내고, 도 6의 LN16으로 나타내는 온도의 변화에 상당한다.
도 7의 LN17로 나타내는 바와 같이, 조전지(100)에 대하여 연속적인 충방전이 행해지는 경우, 전류차가 해소된 상태가 계속됨으로써, 고저항 전지의 온도(도 7의 LN19)가 저저항 전지의 온도(도 7의 LN20)보다도 높은 상태가 계속되고, 또한, 온도차가 확대되어 간다.
그러나, 제1 적산값과 제2 적산값의 차의 크기는, 도 7의 LN18로 나타내는 바와 같이, 온도차의 확대에 대응하여 증가되어 가지만, 전류차가 해소됨으로써, 상술한 역치 A보다도 낮은 상태가 지속된다. 그 결과, 전류 제한 제어가 실행되지 않기 때문에, 고저항 전지의 온도 상승이 계속되게 된다. 그 결과, 고저항 전지의 열화가 촉진되는 경우가 있다.
그래서, 본 실시 형태에 있어서는, ECU(300)가, 복수의 이차 전지의 각각의 OCV 중 최댓값과 최솟값의 차분(ΔOCV)을 사용하여 지표값을 취득하고, 취득된 지표값이 큰 경우에는, 지표값이 작은 경우보다도 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 제한하는 것으로 한다. 보다 구체적으로는, ECU(300)는, ΔOCV의 이력을 사용하여 산출되는 평균값을 지표값으로서 취득한다. 또한, ECU(300)는, 지표값이 역치보다도 높은 경우에는, 지표값이 역치보다도 낮은 경우보다도 복수의 이차 전지에 흐르는 전류의 크기의 최댓값을 저하시킨다.
이와 같이 하면, ΔOCV가 커질수록, 복수의 이차 전지간의 전류차가 해소된 상태로 된다. 그 때문에, ΔOCV를 사용하여 취득되는 지표값이 큰 경우에는, 지표값이 작은 경우보다도 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 제한함으로써, 복수의 이차 전지 중 고저항 전지가 발열하여 전지의 열화가 촉진되는 온도로 되는 것을 억제할 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여, ECU(300)에서 실행되는 처리에 대하여 설명한다. 도 8은, ECU(300)에서 실행되는 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 이 흐름도에 나타나는 처리는, 도 1에 도시한 ECU(300)에 의해 소정의 제어 주기로 반복하여 실행된다.
스텝(이하, 스텝을 S로 기재함) 100에서, ECU(300)는, 조전지(100)의 전류를 취득한다. ECU(300)는, 예를 들어 전류 센서(220)를 사용하여 조전지(100)에 흐르는 전류 Ib를 취득한다.
S102에서, ECU(300)는, 각 전지의 전류를 산출한다. ECU(300)는, 예를 들어 이하의 식 (1) 및 식 (2)를 사용하여 이차 전지(102, 104)의 각각에 흐르는 전류 I1, I2를 산출한다.
식 (1) 및 식 (2) 중의 「k」는, 연산 스텝을 나타낸다. 「OCV1」 및 「OCV2」의 초깃값(즉, OCV1[0] 및 OCV2[0])은, 무부하 상태의 전압을 나타낸다. 「R1」 및 「R2」는, 미리 취득된 이차 전지(102, 104)의 내부 저항을 각각 나타낸다. 「R1」 및 「R2」는, 예를 들어 이차 전지(102, 104)의 제조 단계나 조전지(100)를 조립할 때(재생 배터리로서 조립하는 경우를 포함한다. 이하, 제조 단계 등이라 기재함)에 있어서 측정되어도 된다. 또한, OCV1[0] 및 OCV2[0]는, 예를 들어 이차 전지(102, 104)의 제조 단계 등에 있어서 측정되어도 되고, 혹은, SMR(50)이 차단 상태인 경우나, 조전지(100)의 충방전이 행해지고 있지 않는 상태인 경우에, 전압 센서(210)를 사용하여 검출되어도 된다.
S104에서, ECU(300)는, 각 전지의 SOC를 산출한다. ECU(300)는, 예를 들어 이하의 식 (3) 및 식 (4)를 사용하여 이차 전지(102)의 SOC1과, 이차 전지(104)의 SOC2를 산출한다.
식 (3) 및 식 (4) 중의 「k」는, 연산 스텝을 나타낸다. 「Δt」는 제어 주기를 나타낸다. SOC1 및 SOC2의 초깃값(즉, SOC1[0] 및 SOC2[0])은, 예를 들어 OCV1[0] 및 OCV2[0]와, OCV와 SOC의 관계를 나타내는 테이블을 사용하여 각각 산출된다. OCV와 SOC의 관계를 나타내는 테이블은, 예를 들어 미리 실험 등에 의해 적절히 맞춰져, ECU(300)의 메모리(302)에 미리 기억된다.
「Cap1」 및 「Cap2」는, 각각 이차 전지(102, 104)의 전지 용량을 나타낸다. 전지 용량 Cap1, Cap2의 초깃값으로서는, 예를 들어 만충전 용량에 상당하는 미리 정해진 값이 설정된다. 전지 용량 Cap1, Cap2의 초깃값으로서는, 예를 들어 이차 전지(102, 104)의 제조 단계 등에 있어서 측정되어도 된다. 또한, ECU(300)는, 조전지(100)에 대한 장시간의 충전(예를 들어, 플러그인 충전)이 행해지는 경우에는, 충전 전후의 전압으로부터 충전 전후의 SOC를 산출하고, 산출된 SOC의 차분 ΔSOC를 산출한다. 그리고, 산출된 ΔSOC에 대응하는 충전량으로부터, 만충전 상태(SOC가 100％)에 상당하는 전력량을 전지 용량으로서 산출한다.
S106에서, ECU(300)는, 각 전지의 OCV를 산출한다. ECU(300)는, 산출된 각 전지의 SOC를 사용하여 이차 전지(102)의 OCV1 및 이차 전지(104)의 OCV2를 산출한다. ECU(300)는, 예를 들어 산출된 각 전지의 SOC1, SOC2와, OCV와 SOC의 관계를 나타내는 테이블을 사용하여 이차 전지(102)의 OCV1과 이차 전지(104)의 OCV2를 산출한다.
S108에서, ECU(300)는, ΔOCV를 산출한다. ECU(300)는, OCV2로부터 OCV1를 감산함으로써ΔOCV를 산출한다.
S110에서, ECU(300)는, ΔOCV의 평균값 Ave를 산출한다. ECU(300)는, ΔOCV의 이력을 사용하여 평균값 Ave를 산출한다. ECU(300)는, 예를 들어 산출된 ΔOCV와, 직전의 미리 정해진 기간에 있어서의 ΔOCV의 이력을 사용하여 지수 평활 이동 평균(EMA: Exponentially smoothed Moving Average)에 의해 평균값 Ave를 산출한다. 지수 평활 이동 평균은, ΔOCV의 이력의 각각에 설정되는 가중 계수를 오래된 이력일수록 지수 함수적으로 감소시키는 것이다. 가중치의 감소 정도는, 예를 들어 평활화 계수 α로서 설정된다. 평활화 계수 α는, 0과 1 사이의 값을 나타낸다. 지수 평활 이동 평균은, 예를 들어 Ave[k]=Ave[k-1]+α(ΔOCV[k]-Ave[k-1])의 식을 사용하여 산출된다. 또한, 지수 평활 이동 평균에 의한 평균값 Ave의 산출 방법이나 평활화 계수 α의 설정 방법은 공지이기 때문에, 그 상세한 설명은 여기에서는 행하지 않는다.
S112에서, ECU(300)는, 산출된 평균값 Ave가 제1 범위를 초과하였는지 여부를 판정한다. 제1 범위는, 유저에 대한 경고 통지를 행할지 여부를 판정하기 위한 값이며, 상한값 Ave(0)으로부터 하한값 Ave(2)까지의 범위를 포함한다. 제1 범위는, 예를 들어 실험 등에 의해 적절히 맞춰진다. ECU(300)는, 예를 들어 산출된 평균값 Ave가 상한값 Ave(0)을 초과하였거나, 혹은, 하한값 Ave(2)를 하회하거나 하는 경우에, 제1 범위를 초과하였다고 판정한다. 산출된 평균값 Ave가 제1 범위를 초과하였다고 판정되는 경우(S112에서 "예"), 처리는 S114로 이행된다.
S114에서, ECU(300)는, 산출된 평균값 Ave가 제2 범위를 초과하였는지 여부를 판정한다. 제2 범위는, 전류 제한 제어를 실행하기 위한 값이며, 상한값 Ave(1)(>Ave(0))부터 하한값 Ave(3)(<Ave(2))까지의 범위를 포함한다. 제2 범위는, 예를 들어 실험 등에 의해 적절히 맞춰진다. ECU(300)는, 예를 들어 산출된 평균값 Ave가 상한값 Ave(1)을 초과하였거나, 혹은, 하한값 Ave(3)을 하회하거나 하는 경우에, 제2 범위를 초과하였다고 판정한다. 산출된 평균값 Ave가 제2 범위를 초과하였다고 판정되는 경우(S114에서 "예"), 처리는 S116으로 이행된다.
S116에서, ECU(300)는, 전류 제한 제어를 실행한다. ECU(300)는, 예를 들어 전류의 크기의 최댓값을 나타내는 최대 전류 Imax를 설정하고, 설정된 최대 전류 Imax를 초과하지 않도록 PCU(40)를 제어한다. ECU(300)는, 조전지(100)의 상태에 기초하여 설정되는 허가 전류 Ia에, ΔOCV를 포함하는 조전지(100)의 상태에 기초하여 설정되는 보정 계수 C를 승산함으로써 최대 전류 Imax를 산출한다.
ECU(300)는, 예를 들어 조전지(100)의 온도와, 조전지(100)의 SOC를 사용하여 허가 전류 Ia를 설정한다. ECU(300)는, 예를 들어 온도와 SOC와 허가 전류의 관계를 나타내는 테이블이나 맵 혹은 수식을 사용하여 조전지(100)의 온도와, 조전지(100)의 SOC로부터 허가 전류 Ia를 산출한다. 상술한 바와 같은 테이블이나 맵 혹은 수식은, 예를 들어 ECU(300)의 메모리(302)에 미리 기억된다. 온도와 SOC와 허가 전류의 관계는, 예를 들어 온도가 상온(예를 들어, 15℃ 내지 25℃)에 접근할 수록 허가 전류 Ia가 높아지고, 온도가 상온으로부터 이격될수록 허가 전류 Ia가 낮아지는 관계를 포함한다. 또한, 온도와 SOC와 허가 전류의 관계는, 예를 들어 SOC가 제어 중심에 접근할수록 허가 전류 Ia가 커지고, SOC가 제어 중심으로부터 이격될수록 허가 전류 Ia가 작아지는 관계를 포함한다.
ECU(300)는, 예를 들어 이차 전지(102)의 온도 Tb1과, 이차 전지(104)의 온도 Tb2 중 어느 한쪽을 조전지(100)의 온도로서 설정해도 되고, 온도 Tb1과 온도 Tb2의 평균값을 조전지(100)의 온도로서 설정해도 된다. 또한, ECU(300)는, 예를 들어 이차 전지(102)의 SOC1과 이차 전지(104)의 SOC2 중 어느 한쪽을 조전지(100)의 SOC로서 설정해도 되고, SOC1과 SOC2의 평균값을 조전지(100)의 SOC로서 설정해도 된다.
또한, ECU(300)는, ΔOCV와, 조전지(100)의 온도와, 조전지(100)의 SOC를 사용하여 보정 계수 C를 설정한다. 보정 계수 C는, 0보다도 크고, 또한, 1보다도 작은 값을 나타낸다. ECU(300)는, 예를 들어 ΔOCV와 온도와 SOC와 보정 계수 C의 관계를 나타내는 테이블이나 맵 혹은 수식을 사용하여 ΔOCV와, 조전지(100)의 온도와, 조전지(100)의 SOC로부터 보정 계수 C를 설정한다. 상술한 바와 같은 테이블이나 맵 혹은 수식은, 예를 들어 ECU(300)의 메모리(302)에 미리 기억된다. ΔOCV와 온도와 SOC와 보정 계수의 관계는, 예를 들어 ΔOCV의 크기가 증가할수록 보정 계수가 저하되고, ΔOCV의 크기가 감소할수록 보정 계수가 증가되는 관계를 포함한다. 또한, ΔOCV와 온도와 SOC와 보정 계수의 관계는, 예를 들어 온도가 상온에 접근할수록 보정 계수가 증가되고, 온도가 상온으로부터 이격될수록 보정 계수가 저하되는 관계를 포함한다. 또한, ΔOCV와 온도와 SOC와 보정 계수의 관계는, 예를 들어 SOC가 제어 중심에 접근할수록 보정 계수 C가 증가되고, SOC가 제어 중심으로부터 이격될수록 보정 계수 C가 감소되는 관계를 포함한다.
ECU(300)는, 예를 들어 복수의 이차 전지(102, 104) 중 최소 온도를 조전지(100)의 온도로서 설정한다. ECU(300)는, 조전지(100)의 충전 시에 있어서는, 복수의 이차 전지(102, 104) 중 최대 SOC를 조전지(100)의 SOC로서 설정한다. 또한, ECU(300)는, 조전지(100)의 방전 시에 있어서는, 복수의 이차 전지(102, 104) 중 최소 SOC를 조전지(100)의 SOC로서 설정한다.
또한, 평균값 Ave가 제2 범위를 초과하지 않았다고 판정되는 경우(S114에서 "아니오"), 처리는 S118로 이행된다.
S118에서, ECU(300)는, 경고 신호를 표시 장치(260)에 출력한다. 경고 신호는, 예를 들어 전지 시스템(2)이 이상 상태임을 나타내는 정보를 표시 장치(260)에 표시하기 위한 제어 신호를 포함한다. 또한, 평균값 Ave가 제1 범위를 초과하지 않았다고 판정되는 경우(S112에서 "아니오"), 처리는 S120으로 이행된다.
S120에서, ECU(300)는, 통상 전류 제어를 실행한다. 구체적으로는, ECU(300)는, 최대 전류로서 미리 정해진 값을 설정하고, 설정된 최대 전류를 초과하지 않도록 PCU(40)를 제어한다. 통상 전류 제어에 있어서의 최대 전류는, 예를 들어 전류 제한 제어로 설정될 수 있는 최대 전류보다도 높은 값이 된다. 또한 통상 전류 제어에 있어서는, 예를 들어 미리 정해진 시간당 변화량에 미리 정해진 상한값이 설정되는 것으로 한다.
이상과 같은 구조 및 흐름도에 기초하는 본 실시 형태에 관한 전지 시스템(2)에 포함되는 ECU(300)의 동작에 대하여 도 9, 도 10 및 도 11을 참조하면서 설명한다.
예를 들어, 조전지(100)에 있어서, 연속적인 충전이 행해지는 경우를 상정한다. 이 경우, 조전지(100)에 흐르는 전류가 취득되고(S100), 취득된 조전지(100)의 전류에 기초하여 각 전지(이차 전지(102, 104))의 전류 I1 및 I2가 산출된다(S102). 산출된 각 전지의 전류에 기초하여 각 전지의 SOC1 및 SOC2가 산출된다(S104). 그리고, 산출된 각 전지의 SOC1 및 SOC2에 기초하여 각 전지의 OCV1 및 OCV2가 산출된다(S106).
도 9는 무부하 상태의 조전지(100)에 대하여 연속적인 충전이 행해지는 경우의 각 전지의 SOC의 변화의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 9의 횡축은, 시간을 나타낸다. 도 9의 종축은, SOC를 나타낸다. 도 9의 파선은, 고저항 전지인 이차 전지(102)의 SOC의 변화를 나타낸다. 도 9의 실선은, 저저항 전지인 이차 전지(104)의 SOC의 변화를 나타낸다.
또한, 도 10은, 무부하 상태의 조전지(100)에 대하여 연속적인 충전이 행해지는 경우의 각 전지의 OCV의 변화의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 10의 횡축은, 시간을 나타낸다. 도 10의 종축은, OCV를 나타낸다. 도 10의 파선은, 고저항 전지인 이차 전지(102)의 OCV의 변화를 나타낸다. 도 10의 실선은, 저저항 전지인 이차 전지(104)의 OCV의 변화를 나타낸다.
연속적인 충전이 개시되는 경우에는, 도 9에 도시한 바와 같이, 충전 개시 후의 일정 시간에 있어서는, 저저항 전지에 전류가 집중되기 때문에, 저저항 전지의 SOC2의 단위 시간당 증가량(도 9의 실선 기울기)이 고저항 전지의 SOC1의 단위 시간당 증가량(도 9의 파선 기울기)보다도 커진다. 그 때문에, 도 10에 도시한 바와 같이, 충전 개시 후의 일정 시간에 있어서는, 저저항 전지의 OCV2의 단위 시간당 증가량(도 10의 실선 기울기)이 고저항 전지의 OCV1의 단위 시간당 증가량(도 10의 파선 기울기)보다도 커진다.
그리고, 충전이 개시되고 나서 일정 시간이 경과한 후에 있어서는, 저저항 전지와 고저항 전지 사이에서 전류차가 해소된다. 그 때문에, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 저저항 전지와 고저항 전지 사이에 있어서, SOC의 단위 시간당 증가량도 OCV의 단위 시간당 증가량도 동일 정도로 된다.
연속적인 방전이 행해지는 경우에는, 충전 시와는 반대로 SOC1, SOC2, OCV1 및 OCV2가 감소되도록 변화되고, 방전 개시 후의 일정 시간에 있어서는, 저저항 전지의 SOC2의 단위 시간당 감소량이 고저항 전지의 SOC1의 단위 시간당 감소량보다도 커진다. 그 때문에, 방전 개시 후의 일정 시간에 있어서는, 저저항 전지의 OCV2의 단위 시간당 감소량이 고저항 전지의 OCV1의 단위 시간당 감소량보다도 커진다. 그리고, 방전이 개시되고 나서 일정 시간이 경과한 후에 있어서는, 저저항 전지와 고저항 전지 사이에서 전류차가 해소된다. 그 때문에, 저저항 전지와 고저항 전지 사이에 있어서, SOC의 단위 시간당 감소량도 OCV의 단위 시간당 감소량도 동일 정도로 된다.
이차 전지(102, 104)의 OCV1 및 OCV2가 산출되면, OCV2로부터 OCV1을 감산함으로써 ΔOCV가 산출된다(S108). 그리고, 산출된 ΔOCV의 이력을 사용하여 평균값 Ave가 산출된다(S110).
도 11은 ECU(300)의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다. 도 11의 LN21은, 조전지(100)에 흐르는 전류의 변화를 나타낸다. 도 11의 LN22(파선)는, 이차 전지(102)(고저항 전지)에 흐르는 전류의 변화를 나타낸다. 도 11의 LN23(실선)은, 이차 전지(104)(저저항 전지)에 흐르는 전류의 변화를 나타낸다. 도 11의 LN24는, ΔOCV의 변화를 나타낸다. 도 11의 LN25(가는 선)는, 이차 전지(102)(고저항 전지)의 온도의 변화를 나타낸다. 도 11의 LN26(굵은 선)은, 이차 전지(104)(저저항 전지)의 온도의 변화를 나타낸다.
도 11의 LN21로 나타내는 바와 같이, 조전지(100)에 대하여 연속적인 충방전이 행해지는 경우를 상정한다. 도 11의 LN22 및 LN23으로 나타내는 바와 같이, 예를 들어 시간 T(5)에서 충전이 개시되면, 통상 전류 제어에 있어서, 미리 정해진 시간당 변화량에 상한값이 설정되어 있기 때문에, 시간 T(5)와 시간 T(6) 사이에 있어서 2단계로 충전 전류가 증가된다. 시간 T(6)으로부터 일정 시간이 경과할 때까지의 동안에 있어서는, 저저항 전지에 흐르는 전류의 크기가 고저항 전지에 흐르는 전류의 크기보다도 커짐과 함께, ΔOCV가 증가되어 간다. 이때, 저저항 전지에 흐르는 전류의 크기는, 시간이 경과할수록 저하되어 가고, 고저항 전지에 흐르는 전류의 크기는, 시간이 경과할수록 증가되어 간다. 그리고, 시간 T(6)으로부터 일정 시간이 경과한 시점에 있어서, 저저항 전지에 흐르는 전류와, 고저항 전지에 흐르는 전류가 동일 정도로 된다. 이와 같이 하여, 저저항 전지와 고저항 전지 사이에 있어서의 전류차가 해소되는 한편, 도 11의 LN24로 나타내는 바와 같이, ΔOCV가 증가되고, 도 11의 LN24로 나타내는 바와 같이, 시간 T(7)에서, 평균값 Ave가 역치 Ave(0)보다도 커지고(S112에서 "예"), 또한, 역치 Ave(1) 이하일 때(S114에서 "아니오"), 경고 신호가 출력됨으로써(S118), 전지 시스템(2)이 이상 상태라는 취지의 경보가 유저에게 통지된다. 그리고, 시간 T(8)에서, ΔOCV의 평균값 Ave가 역치 Ave(1)보다도 커지면(S114에서 "예"), 전류 제한 제어가 실행된다(S116). 전류 제한 제어가 실행됨으로써, 도 11의 LN21로 나타내는 바와 같이 최대 전류가 제한됨으로써, 도 11의 LN25 및 LN26으로 나타내는 바와 같이, 고저항 전지의 온도 상승이 억제되기 때문에, 고저항 전지와 저저항 전지의 온도차의 확대가 억제된다.
한편, 도 11의 LN22 및 LN23으로 나타내는 바와 같이, 예를 들어 시간 T(9)에서 방전이 개시되면, ΔOCV가 제1 범위 내이기 때문에(S112에서 "아니오"), 통상 전류 제어가 실행되고 있고(S120), 미리 정해진 시간당 변화량에 상한값이 설정되어 있다. 그 때문에, 시간 T(9)와 시간 T(10) 사이에 있어서 2단계로 방전 전류가 증가된다. 시간 T(10)으로부터 일정 시간이 경과할 때까지의 동안에 있어서는, 저저항 전지에 흐르는 전류의 크기가 고저항 전지에 흐르는 전류의 크기보다도 커짐과 함께, ΔOCV가 저하되어 간다. 이때, 저저항 전지에 흐르는 전류의 크기는, 시간이 경과할수록 저하되어 가고, 고저항 전지에 흐르는 전류의 크기는, 시간이 경과할수록 증가되어 간다. 그리고, 시간 T(10)으로부터 일정 시간이 경과한 시점에 있어서, 저저항 전지에 흐르는 전류와, 고저항 전지에 흐르는 전류가 동일 정도로 된다. 이와 같이 하여, 저저항 전지와 고저항 전지 사이에 있어서의 전류차가 해소되는 한편, 도 11의 LN24로 나타내는 바와 같이, ΔOCV가 저하되고, 도 11의 LN24로 나타내는 바와 같이, 시간 T(11)에서, 평균값 Ave가 역치 Ave(2)보다도 작아지고(S112에서 "예"), 또한, 역치 Ave(3) 이상일 때(S114에서 "아니오"), 경고 신호가 출력됨으로써(S118), 전지 시스템(2)이 이상 상태라는 취지의 경보가 유저에게 통지된다. 그리고, 시간 T(12)에서, ΔOCV의 평균값 Ave가 역치 Ave(3)보다도 작아지면(S114에서 "예"), 전류 제한 제어가 실행된다(S116). 전류 제한 제어가 실행됨으로써, 도 11의 LN21로 나타내는 바와 같이 시간 T(12)에서, 최대 전류가 제한되고, 도 11의 LN25 및 LN26으로 나타내는 바와 같이, 고저항 전지의 온도 상승이 억제된다. 그 때문에, 고저항 전지와 저저항 전지의 온도차의 확대가 억제된다.
이상과 같이 하여, 본 실시 형태에 관한 전지 시스템(2)을 탑재하는 전기 자동차에 있어서는, 고속 주행이나 플러그인 충전이 반복되는 연속적인 충방전이 행해지는 경우에, ΔOCV가 커질수록, 복수의 이차 전지간의 전류차가 해소된 상태로 되어, 고저항 전지의 온도가 상승하고, 고저항 전지와 저저항 전지의 온도차가 확대되는 경우가 있다. 그 때문에, ΔOCV를 사용하여 취득되는 지표값인 평균값 Ave가 큰 경우에는, 평균값 Ave가 작은 경우보다도 복수의 이차 전지에 흐르는 전류가 제한되도록 전류 제한 제어가 실행됨으로써, 복수의 이차 전지 중 고저항 전지가 발열하여 전지의 열화가 촉진되는 온도로 되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 병렬 접속된 복수의 이차 전지의 열화를 억제 가능하게 하는 전지 시스템을 제공할 수 있다.
또한 식 (1) 내지 (4)를 사용함으로써, 복수의 이차 전지의 각각의 OCV를 고정밀도로 산출할 수 있기 때문에, 복수의 이차 전지의 각각의 OCV를 사용하여 취득되는 지표값인 ΔOCV의 평균값 Ave에 의해 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 적절하게 제한할 수 있다. 그 때문에, 복수의 이차 전지 중 내부 저항이 비교적 높은 전지가 발열하여 전지의 열화가 촉진되는 온도로 되는 것을 억제할 수 있다.
또한 허가 전류 Ia와 보정 계수 C를 사용하여 복수의 이차 전지에 흐르는 전류의 최대 전류 Imax를 적절하게 설정할 수 있기 때문에, 복수의 이차 전지 중 내부 저항이 비교적 높은 전지가 발열하여 전지의 열화가 촉진되는 온도로 되는 것을 억제할 수 있다.
또한 지표값인 평균값 Ave가 제1 범위를 초과한 경우에는, 표시 장치(260)를 사용하여 전지 시스템(2)이 이상 상태임을 나타내는 정보가 통지되므로, 전지 시스템(2)이 이상 상태임을 유저에게 인식시킬 수 있다.
이하, 변형예에 대하여 기재한다.
본 실시 형태에 있어서는, 차량(1)으로서 전기 자동차를 일례로 하여 설명하였지만, 병렬로 접속된 조전지를 탑재한 차량이면 되고, 특별히 전기 자동차에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 구동용 모터 제너레이터와, 동력원으로서의 엔진을 탑재한 하이브리드 차량이어도 된다.
또한 본 실시 형태에 있어서는, ΔOCV의 평균값 Ave가 제2 범위를 초과한 경우에 전류 제한 제어를 실행하는 것으로서 설명하였지만, 예를 들어 연속적인 충방전이 행해지고 있는지 여부를 판정하여, 연속적인 충방전이 행해지고 있고, 또한, ΔOCV의 평균값 Ave가 제2 범위를 초과한 경우에, 전류 제한 제어를 실행해도 된다. 또한, 단시간 단위의 반복적인 충방전이 행해지고 있는 경우에는, 제1 적산값과 제2 적산값의 차분이 역치 이상일 때 전류 제한 제어를 실행하도록 해도 된다.
또한 본 실시 형태에 있어서는, ΔOCV의 이력을 사용한 지수 평활 이동 평균에 의한 평균값을 지표값으로서 산출하는 것으로서 설명하였지만, 특별히 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 ΔOCV의 이력을 사용한 단순 이동 평균 혹은 가중 이동 평균에 의한 평균값을 지표로서 산출해도 된다.
또한 본 실시 형태에 있어서는, 조전지(100)가 이차 전지(102, 104)에 의해 구성되는 경우를 일례로서 설명하였지만, 병렬 접속되는 이차 전지의 개수는, 특별히 2개에 한정되는 것은 아니고, 3개 이상이어도 된다. 이 경우, 병렬 접속되는 이차 전지 중 OCV의 최댓값과, 최솟값을 사용하여 ΔOCV가 산출된다. 또한, 병렬 접속된 전지 블록의 개수는, 특별히 1개에 한정되는 것은 아니고, 2개 이상이어도 된다. 이 경우, 전지 블록마다 ΔOCV가 산출되어, 어느 전지 블록의 ΔOCV가 제2 범위를 초과하는 경우에 전류 제한 제어가 실행된다.
도 12는 변형예에 있어서의 조전지(100)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 도 12에 도시한 바와 같이, 조전지(100)는, N개의 이차 전지가 병렬로 접속된 전지 블록(100-1)이 M개 직렬로 접속되는 구성이어도 된다. 이 경우, 전지 블록(100-1 내지 100-M)의 각각의 전압이 전압 센서(210-1 내지 210-M)에 의해 검출되어, 검출 결과가 ECU(300)에 송신된다.
이와 같이 구성되는 경우, ECU(300)는, 조전지(100)를 구성하는 이차 전지의 각각의 OCV를 산출한다. ECU(300)는, 예를 들어 어느 전지 블록에 포함되는 복수의 이차 전지 중 OCV의 최댓값과 최솟값을 사용하여 ΔOCV를 산출한다. 이와 같이 하여, ECU(300)는, 전지 블록(100-1 내지 100-M)의 각각의 ΔOCV를 산출한다.
ECU(300)는, 전지 블록(100-1 내지 100-M)의 각각에 있어서 산출된 복수의 ΔOCV 중 적어도 어느 것이 제1 범위를 초과하는 경우에 경고 신호를 출력한다. 또한, ECU(300)는, 전지 블록(100-1 내지 100-M)의 각각에 있어서 산출된 복수의 ΔOCV 중 적어도 어느 것이 제2 범위를 초과하는 경우에 전류 제한 제어를 실행한다. 이와 같이 해도, 복수의 이차 전지 중 고저항 전지가 발열하여 전지의 열화가 촉진되는 온도로 되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기한 변형예는, 그 전부 또는 일부를 적절히 조합하여 실시해도 된다.
본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타내어지고, 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (5)

  1. 병렬 접속된 복수의 이차 전지와,
    상기 복수의 이차 전지의 각각의 개회로 전압을 사용하여 상기 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 복수의 이차 전지의 각각의 상기 개회로 전압 중 최댓값과 최솟값의 차분을 산출하고,
    연속적인 충방전이 행해지는 경우, 산출된 차분을 사용하여 취득되는 지표값이 제1 역치보다도 큰 경우에는, 상기 지표값이 상기 제1 역치보다도 작은 경우보다도 상기 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 제한하는 전류 제한 제어를 실행하고,
    단시간 단위의 반복적인 충방전이 행해지는 경우, 제1 적산값과 제2 적산값의 차분이 제2 역치보다도 크거나 같을 때 상기 전류 제한 제어를 실행하고,
    상기 제1 적산값은 상기 복수의 이차 전지 중 제1 전지의 발열량과 방열량의 차분의 적산값이고,
    상기 제2 적산값은 상기 복수의 이차 전지 중 제2 전지의 발열량과 방열량의 차분의 적산값인, 전지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 최댓값과 최솟값의 차분의 이력을 사용하여 산출되는 평균값을 상기 지표값으로서 취득하는, 전지 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 지표값이 상기 제1 역치보다도 큰 경우에는, 상기 지표값이 상기 제1 역치보다도 작은 경우보다도 상기 복수의 이차 전지에 흐르는 전류의 크기의 최댓값을 저하시키는, 전지 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전지 시스템은,
    상기 복수의 이차 전지의 전압을 검출하는 전압 검출 장치와,
    상기 복수의 이차 전지에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 장치를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 전압 검출 장치를 사용하여 상기 복수의 이차 전지의 무부하 상태에서의 전압을 취득하고,
    취득된 상기 전압을 사용하여 상기 복수의 이차 전지의 각각의 충전 상태의 초깃값을 추정하고,
    상기 충전 상태의 상기 초깃값과 상기 전류 검출 장치를 사용하여 검출되는 전류와 상기 복수의 이차 전지의 각각의 전지 용량에 의해 상기 복수의 이차 전지의 각각의 상기 충전 상태를 추정하고,
    추정된 상기 복수의 이차 전지의 각각의 상기 충전 상태를 사용하여 상기 복수의 이차 전지의 각각의 상기 개회로 전압을 산출하는, 전지 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전지 시스템은, 미리 정해진 정보를 통지하는 통지 장치를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 지표값이 제3 역치보다도 큰 경우에는, 상기 통지 장치를 사용하여 상기 전지 시스템이 이상 상태임을 나타내는 정보를 통지하는, 전지 시스템.
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