KR20140137412A

KR20140137412A - 축전 디바이스 방전 장치

Info

Publication number: KR20140137412A
Application number: KR1020147027800A
Authority: KR
Inventors: 게이타 하타나카; 쇼 시라가; 도시히로 와다; 쇼지 요시오카
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2014-12-02
Also published as: US9564768B2; US20150061601A1; JP5562433B2; WO2013153650A1; EP2838152B1; CN104221208A; CN104221208B; KR101664641B1; EP2838152A4; JPWO2013153650A1; EP2838152A1

Abstract

전지(10)의 방전을 행함으로써 그 상태를 감시하는 전지 상태 감시 장치(100)는, 방전부(15)와 방전 제어 장치(3)를 구비한다. 방전부(15)는 전지(10)의 양극과 음극의 사이에, 부하 저항(1)과 스위칭 소자(2)가 직렬로 접속된 방전 회로를 가진다. 방전 제어 장치(3)는 스위칭 소자(2)의 개폐를 제어한다. 방전 제어 장치(3)는, 방전부(15)에 있어서의, 부하 저항(1)의 저항치를 조정함으로써, 방전 전류의 조정을 가능하게 한다.

Description

축전 디바이스 방전 장치{DISCHARGING DEVICE FOR ELECTRICITY STORAGE DEVICE}

본 발명은 축전 디바이스 방전 장치에 관한 것이다.

축전 디바이스의 충전 상태(SOC；State Of Charge), 즉 잔존(殘存) 용량을 직접 측정하는 것은 곤란하다. 그러나 축전 디바이스의 SOC와 개방 전압(개(開)회로 전압)의 사이에는, 어느 정도의 상관 관계가 인정되고 있다. 여기서, 개방 전압을 측정 및 연산에 의해 구하고, 개방 전압(내부 전압)과 SOC의 상관 관계에 기초하여 SOC를 구하는 것이 종래부터 행해지고 있다.

그런데, 개방 전압을 E라고 하고, 축전 디바이스의 전압 및 전류를 V, I라고 하면, 이하의 식 (1)이 얻어진다.

E=V＋I·r …(1)

r은 축전 디바이스의 내부 저항이다. 식 (1)에 있어서, 내부 저항 r에는, 예를 들면, 일정치(r0, 예를 들면 SOC가 10%, 전지 온도 20℃일 때의 값)가 이용된다.

그렇지만, 내부 저항 r은, 전지 온도나 그때의 SOC에 의존하여 변화한다. 여기서, 이하의 식 (2)를 이용하여, 내부 저항 r을 보정하는 방법이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

r=r0·A2·A1 …(2)

r0는 전지에 관해서 미리 주어지는 소정의 저항치이다. A1은 전지 온도 T에 기초한 제1 저항비이다. 또, A2는 미리 주어진 기준 충전 상태에 기초한 제2 저항비이다.

이와 같이, SOC와 내부 저항의 사이에 상관이 있는 것은 분명하다. 여기서, 내부 저항 중 1개이며, 잔존 용량과 높은 상관 관계를 가지는 전지 내의 내부 물질 이동 지배의 저항치에 기초하여, 축전지의 열화도를 판정하는 전지 잔존 용량 검출 장치가 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 이 전지 잔존 용량 검출 장치는, 스위치를 통해서 축전지에 부하 저항을 접속하여 방전시켜, 축전지의 단자간 전압과 방전 전류에 기초하여, 전지 내의 내부 물질 이동 지배의 저항치를 산출한다.

한편, 스위치를 통해서 소정의 주파수로 온 오프하여 축전지에 부하 저항을 접속하여 방전시켜, 단자간 전압과 방전 회로의 전류를 검출함으로써, 축전지의 내부 임피던스를 계산하는 배터리 검지 유닛이 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조).

추가로, 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하여 고전압 배터리로서 탑재하는 경우에 있어서의 축전 디바이스의 SOC의 편차를 균등화하는 잔용량 균등화 장치가 개시되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 4 참조). 이 잔용량 균등화 장치는, 셀 마다 전압 센서나 바이패스 저항 및 바이패스 스위치를 구비하는 바이패스 회로를 설정하고, 바이패스 스위치를 컨트롤한다.

보다 구체적으로는, 이 잔용량 균등화 장치는, 접속되는 복수의 전지의 전압을 균일하게 하기 위해서, 예를 들면 축전 디바이스의 동작이 정지하는 타이밍에서, 전압이 높은 전지의 셀에 대해서, 소정의 전압치를 목표로 미리 설치되어 있는 부하 저항에 방전시킨다. 이와 같이 함으로써, 전지의 셀 사이에서, 잔용량을 균등화시킬 수 있다.

상술의 전지 잔존 용량 검출 장치, 배터리 검지 유닛, 잔용량 균등화 장치는, 모두 축전지의 상태를 측정하거나 축전 디바이스의 SOC의 편차를 균등화시키기 위해서, 부하 저항에 대해서 축전 디바이스를 방전시키는 방전 장치이다.

특허 문헌 1: 일본국 특허 제 3543662호 공보 특허 문헌 2: 일본국 특개 2007－017357호 공보 특허 문헌 3: 일본국 특개 2006－032184호 공보 특허 문헌 4: 일본국 특개 2003－189490호 공보

이러한 전지 잔존 용량 검출 장치나, 배터리 검지 유닛이나, 잔용량 균등화 장치 등의 방전 장치에서는, 방전 전류의 크기가, 미리 축전 디바이스 장치 내에 설치한 소정의 부하 저항치에 의해서 제한된다. 이 제한에 의해, 최적인 방전 조건 하에서, 축전 디바이스의 내부 저항을 측정하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다.

최적인 방전 조건이 아닌 경우란, 축전 디바이스에 있어서, 측정에 충분한 분극(分極)을 얻을 수 없는 경우이다. 축전 디바이스가 측정에 충분한 분극을 얻기 위해서는, 전지의 양단에 접속하는 부하 저항을 저항치를, 미리 축전 디바이스의 내부 저항의 설계치에 맞춰서 최적인 것으로 할 필요가 있다.

전지의 내부 저항은, 온도 환경이나 사용 이력에 의해서 높아지거나 낮아지거나 한다. 이 때문에, 상기 특허 문헌 2에 개시된 전지 잔존 용량 검출 장치나, 상기 특허 문헌 3에 개시된 배터리 검지 유닛에 있어서, 전지의 초기 성능에 맞춰서 부하 저항의 저항치를 설정하더라도, 전지를 사용해 가는 동안에, 최적인 저항치가 시프트하여, 충분한 방전 상태를 만들어 낼 수 없게 되어, SOC나 전지의 내부 임피던스 등이 측정 불능에 빠지는 경우가 있다.

또, 상기 특허 문헌 4에 개시된 잔용량 균등화 장치에 있어서도, 축전 디바이스의 동작 정지 시간이 너무 짧은 경우나, 전지간의 잔용량의 불균등이 너무 커졌을 경우에는, 필요한 방전을 충분히 행할 수 없게 된다. 이 결과, 잔용량의 균등화를 달성하는 것이 곤란하게 된다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 전지의 상태의 측정이나 셀의 균등화를 행하기 위해서, 전지의 방전을 전지의 상태에 따라 행할 수 있는 축전 디바이스 방전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 축전 디바이스 방전 장치는,

축전 디바이스의 방전을 행하는 축전 디바이스 방전 장치로서,

상기 축전 디바이스의 양극과 음극의 사이에, 부하 저항과 스위치가 직렬로 접속된 방전 회로를 가지는 방전부와,

상기 스위치의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하고,

상기 제어부가,

상기 방전부에 있어서의 상기 부하 저항의 저항치를 조정함으로써, 방전 전류의 조정을 가능하게 한다.

본 발명에 의하면, 제어부에 의해, 방전 회로의 부하 저항의 저항치를 조정한다. 이것에 의해, 축전 디바이스의 내부 저항의 저항치가 크게 변화하거나, 축전 디바이스의 동작 정지 시간이 너무 짧거나, 전지간의 잔용량의 불균등이 너무 커지더라도, 그 변화에 맞춰서 부하 저항의 저항치를 변경할 수 있다. 이 결과, 전지의 상태의 측정이나 셀의 균등화를 행하기 위해서, 전지의 방전을 전지의 상태에 따라 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 축전 디바이스 방전 장치(전지 상태 감시 장치)의 개략적인 구성을 나타내는 회로도이다.
도 2는 분극 곡선의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 3은 전지 상태 감시 장치의 동작의 흐름을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 축전 디바이스 방전 장치(전지 잔존량 균등화 장치)의 개략적인 구성을 나타내는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 축전 디바이스 방전 장치(전지 상태 감시 장치)의 개략적인 구성을 나타내는 회로도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 4에 따른 축전 디바이스 방전 장치(전지 잔존량 균등화 장치)의 개략적인 구성을 나타내는 회로도이다.

본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시 형태 1.

우선, 본 발명의 실시 형태 1에 대해 설명한다.

도 1에는, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 축전 디바이스 방전 장치로서의 전지 상태 감시 장치(100)의 개략적인 구성이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전지 상태 감시 장치(100)는, 축전 디바이스로서의 전지(10)의 상태를 감시하는 장치이다.

전지(10)는 2차 전지(축전지)이며, 예를 들면, 니켈 수소 전지나 리튬 이온 배터리 등을 채용할 수 있다.

전지 상태 감시 장치(100)는 전지(10)의 방전을 행함으로써, 전지(10)의 상태를 감시한다. 전지(10)의 상태에는, 예를 들면 SOC나 내부 임피던스 등이 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전지 상태 감시 장치(100)는 방전부(15)를 구비하고 있다. 우선, 방전부(15)의 구성에 대해 설명한다.

방전부(15)는 양단이 전지(10)의 양극과 음극의 사이에 접속되어 있다. 방전부(15)는, 부하 저항(1)과 스위칭 소자(2)가 직렬로 접속된 방전 회로를 가지고 있다.

본 발명 형태에서는, 방전부(15)는 복수의 방전 회로를 가지고 있다. 각 방전 회로는 병렬이다.

각 부하 저항(1)은 그 일단이 전지(10)의 양극과 접속되고, 타단이 스위칭 소자(2)의 컬렉터와 접속되어 있다. 각 방전 회로에서는 부하 저항(1)의 저항치는 고정이다. 각 부하 저항(1)의 저항치는 R1, R2, …, Rn와 같이, 각각 다르다.

스위칭 소자(2)는, 예를 들면, 트랜지스터이다. 스위칭 소자(2)는 컬렉터가 부하 저항(1)에 접속되고, 이미터가 전지(10)에 접속되어 있다. 또, 스위칭 소자(2)의 게이트 전극은, 방전 제어 장치(3)에 접속되어 있다. 스위칭 소자(2)의 개폐는, 방전 제어 장치(3)에 의해 제어된다.

전지(10)의 양극 및 음극에는, 전압 측정용의 단자(4)가 마련되어 있다. 또, 전지(10)의 일단에는, 전류계(5)가 마련되어 있다.

추가로, 전지 상태 감시 장치(100)는 제어부로서의 방전 제어 장치(3)를 구비하고 있다. 방전 제어 장치(3)의 구성에 대해 설명한다.

방전 제어 장치(3)는 전압 측정부(20)와, 전류 측정부(21)와, 결정부(22)와, 선택부(23)를 구비하고 있다.

전압 측정부(20)는 2개의 단자(4)와 접속되어 있다. 전압 측정부(20)는 단자(4) 사이의 전압, 즉 전지(10)의 양극과 음극 사이의 전압(전원 전압)을 측정한다.

전류 측정부(21)는 전류계(5)로 검출되는 전류를 측정한다. 즉 전류 측정부(21)는 전지(10)로부터 흐르는 전류를 측정한다.

결정부(22)는 전압 측정부(20)로 측정된 전압과 전류 측정부(21)로 측정된 전류에 기초하여, 부하 저항(1)의 최적인 저항치를 결정한다. 보다 구체적으로는, 결정부(22)는 방전 상태에서 측정에 필요한 전지의 분극이 얻어지는 저항치를 결정한다.

여기서, 저항치를 결정하는 방법에 대해 설명한다.

결정부(22)는 전지(10)에 흐르는 전류가 소정의 전류 조건을 충족하는 부하 저항(1)의 저항치를 결정한다. 소정의 전류 조건은, 예를 들면, 내부 물질 이동 저항이 전지(10)의 내부 저항에 있어서 지배적이 되도록 하는 높은 전류인 것으로 할 수 있다.

내부 물질 이동 저항이 전지(10)의 내부 저항에 있어서 지배적이 되는 전류는, 도 2에 도시된 바와 같이 측정 대상의 전지(10)의 분극 곡선에 기초하여 결정할 수 있다. 도 2에 있어서, 세로축은 전류(A)의 로그(logarithm)이고, 가로축은 분극(mV)이다.

도 2에 도시된 분극 곡선은, 전지(10)로서, 리튬 이온 배터리를 이용하여, 그 양극(코발트산 리튬 전극)을 이용한 전기 화학 측정용 삼극식(三極式) 전지를 작성하여, 실용 전지의 사용 대역에 준하여 적합한 충전 상태로 하여, 양극의 환원 방향에 대한 분극 곡선을, 일반적 수법으로 측정함으로써 얻어진다.

분극 곡선은 분극치(분극폭)가 커짐에 따라 전류가 커진다. 분극치 η가 소정의 η₀보다 커지면, 전류와 분극치의 관계가 선형 관계로부터 벗어나기 시작한다. 즉, 이 분극폭이 η₀보다 큰 영역에서는, 내부 저항이 일반론에서 말하는 물질 이동 속도에 의존하도록 된다.

여기서, 본 발명 형태에서는, 결정부(22)는, 이 분극치가 η₀보다 커지도록, 즉 전류 i₀ 보다도 큰 정전류가 전지(10)에 흐르도록, 측정되는 단자간 전압에 기초하여, 내부 물질 이동 지배하에서의 부하 저항(1)의 저항치를 결정한다.

선택부(23)는 결정부(22)로 결정된 저항치에 기초하여, 복수의 스위칭 소자(2)의 개폐를 제어한다. 보다 구체적으로는, 선택부(23)는 전지(10)에 접속되는 전체 부하 저항의 저항치가, 결정된 저항치가 되도록, 각 스위칭 소자(2)의 개폐를 제어한다. 즉, 선택부(23)는 저항치가 서로 다른 부하 저항(1) 중에서, 실제로 부하 저항으로서 이용하는 것을 선택하는 선택부라고 할 수 있다. 또한, 복수의 스위칭 소자(2)를 닫힘 상태로 하여, 복수의 부하 저항(1)을 조합하여, 결정된 저항치를 설정하도록 해도 좋다.

즉, 전지 상태 감시 장치(100)는 전압 측정부(20)로 측정되는 전압과, 전류 측정부(21)로 측정되는 전류에 기초하여, 스위칭 소자(2)의 개폐를 제어하여, 방전부(15)의 전체의 부하 저항의 저항치를 조정함으로써, 방전 전류의 조정을 가능하게 한다.

다음으로, 본 발명 형태에 따른 전지 상태 감시 장치(100)의 동작에 대해 설명한다.

도 3에는, 전지 상태 감시 장치(100)의 동작의 흐름이 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전지 상태 감시 장치(100)에서는, 방전 제어 장치(3)는 선택부(23)를 이용하여, 방전부(15)의 모든 스위칭 소자(2)를 오프하고 있다(스텝 S1). 이와 같이 하여, 모터 구동시 등에서는, 각 부하 저항(1)은 전지(10)로부터 분리되고, 모터가 인버터를 통해서 전지(10)에 접속된다. 또한, 전지 상태 감시 장치(100)가, 전지(10)와 모터 및 인버터와의 접속을 제어한다.

이 상태에서, 전지(10)로부터의 전력이 인버터를 통해서 모터에 공급되고, 모터 감속시에는, 모터가 발전기로서 기능하여, 얻어진 전력이 전지(10)에 회생된다. 이와 같이 하여, 전지(10)는 충방전을 반복하게 된다.

이어서, 방전 제어 장치(3)는 측정 타이밍이 될 때까지 기다린다(스텝 S2；No). 측정 타이밍이 되면(스텝 S2；Yes), 방전 제어 장치(3)는 전지(10)로부터, 인버터나 모터 등의 통상의 부하를 분리시킨다(스텝 S3).

이어서, 방전 제어 장치(3)는, 결정부(22)로, 상술한 바와 같이 하여, 저항치를 결정한다(스텝 S4). 예를 들면, 결정부(22)는, 전압 측정부(20)로 측정된 전압치를, 소정의 전류 조건을 충족하는 전류치로 제산(除算)함으로써, 저항치를 산출하도록 해도 좋다.

이어서, 방전 제어 장치(3)는, 선택부(23)로, 상술한 바와 같이 하여, 부하 저항(1)을 선택한다(스텝 S5). 이것에 의해, 각 스위칭 소자(2)의 개폐가 제어되어, 전지(10)에 접속되는 부하 저항(1)의 저항치가, 결정부(22)로 결정된 저항치가 된다. 이때, 방전 제어 장치(3)는, 전류 측정부(21)로 측정되는 전류가, 소정의 전류 조건을 충족하고 있는지 여부를 확인하도록 해도 좋다.

이어서, 방전 제어 장치(3)는 측정 대상의 측정을 행한다(스텝 S6). 여기서, 예를 들면, 전지(10)의 SOC나 내부 임피던스 등이 측정된다. 이들 측정 대상은, 여러가지 수법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 전압 측정부(20)로 측정되는 전압치와 전류 측정부(21)로 측정되는 전류치에 기초하여, 측정 대상을 산출하도록 해도 좋다.

스텝 S6을 실행한 후, 방전 제어 장치(3)는, 스텝 S1로 돌아간다. 이때, 방전 제어 장치(3)는, 전지(10)를, 인버터나 모터 등의 통상의 부하에 접속시킨다.

본 발명 형태에 따른 전지 상태 감시 장치(100)에 의하면, 부하 저항(1)의 저항치를 변경함으로써, 전지(10)의 방전 전류의 크기를 변화시킬 수 있다. 이것에 의해, 온도 환경이나, 사용 이력에 의해서 전지의 내부 저항이 높아지거나 낮아지더라도, 측정에 필요한 전류로 전지(10)를 방전시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명 형태에 따른 전지 상태 감시 장치(100)에 의하면, 저항치가 서로 다른 2 종류 이상의 부하 저항(1)을 마련함으로써, 전지(10)의 내부 저항의 큰 변화에 상관없이, 측정 대상의 측정이 가능하게 된다. 이 결과, 전지(10)의 상태의 감시를 원활히 행할 수 있다.

또, 본 발명 형태에 따른 전지 상태 감시 장치(100)에 의하면, 내부 저항이 크게 다른 전지(10)가 이용되고 있는 경우나, 온도나 사용 환경에 의해서 내부 저항이 크게 변화했을 경우에도, 그때마다, 필요한 방전 전류를 설정하여, 원활한 측정을 행할 수 있다.

이상 상세하게 설명한 것처럼, 본 발명 형태에 의하면, 방전 제어 장치(3)에 의해, 방전 회로의 부하 저항(1)의 저항치를 조정한다. 이것에 의해, 전지(1)의 내부 저항의 저항치가 크게 변화했을 경우에도, 그 변화에 맞춰서 부하 저항(1)의 저항치를 변경할 수 있다. 이 결과, 전지(1)의 SOC나 내부 임피던스를, 안정한 상태로 측정할 수 있다.

실시 형태 2.

다음으로, 본 발명의 실시 형태 2에 대해 설명한다.

도 4에는, 본 발명의 실시 형태 2에 따른 축전 디바이스 방전 장치로서의 전지 잔존량 균등화 장치(101)의 회로 구성이 도시되어 있다. 전지 잔존량 균등화 장치(101)는, 복수의 전지 셀을 직렬로 연결하여 고전압 배터리로서 탑재하는 경우의 축전 디바이스의 잔용량(SOC)의 편차를 균등화하는 잔용량 균등화 장치이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 3개의 전지(10)가 직렬로 접속되어 있다. 본 발명 형태에서는, 전지(10)의 직렬 회로가, 축전 디바이스에 상당한다. 이 축전 디바이스의 직렬 회로의 양단에는, 예를 들면, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 주행용 모터 및 인버터 등이 접속되어 있다. 방전 제어 장치(3)는, 축전 디바이스와 모터 및 인버터로의 접속/차단을 제어한다.

전지 잔존량 균등화 장치(101)는, 전지(10)의 셀 마다, 방전부(15)를 구비하고 있다. 방전부(15)에는, 상기 실시 형태 1과 마차가지로, 복수의 방전 회로가 마련되어 있다. 각 방전 회로는, 저항치가 서로 다른 2 종류 이상의 부하 저항(1)(R1, R2 …, Rn)과 트랜지스터 등의 스위칭 소자(2)로 이루어진다. 각 방전 회로는, 복수 개 병렬로 접속되어 있다.

또, 방전 제어 장치(3)는, 방전 대상이 되는 전지(10)의 셀 마다, 양극과 음극 사이의 전압과, 흐르는 전류를 측정한다. 도 4에서는 도시하지 않았지만, 본 실시 형태에서는, 방전 제어 장치(3)는, 전지(10)의 셀 마다, 전압 측정부(20)와 전류 측정부(21)를 구비하고 있다.

방전 제어 장치(3)는, 축전 디바이스와 모터 및 인버터와의 접속이 차단되어 있을 때, 필요에 따라서 전지(10)의 셀에 대응하는 스위칭 소자(2)를 온(닫음) 하여, 그 셀의 방전을 행한다. 방전 시간은, 전압 측정부(20)에 의해서 측정되는 전압에 따른 시간이 된다. 즉, 전압치가 높은 셀(정도)일 수록, 방전 시간은 길어진다.

이때, 방전 제어 장치(3)는, 셀 마다 구성된 전압 측정부(20)의 측정치와, 전류 측정부(21)의 측정치에 기초하여, 저항치가 서로 다른 부하 저항(1) 중에서, 부하 저항(1)을 선택한다. 이와 같이 함으로써, 축전 디바이스의 방전 전류의 크기를 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 온도 환경이나, 사용 이력에 의해서 전지의 내부 저항이 높아지거나 낮아지더라도, 균등화에 필요한 전류로 전지(10)의 셀을 각각 방전시킬 수 있게 된다.

축전 디바이스의 동작 정지 시간이 임계치보다도 짧아졌을 경우나, 전압치의 불균등이 임계치보다도 너무 커졌을 경우에도, 전압이 높은 전지(10)의 셀에 대응하는 부하 저항(1)의 저항치를 크게 함으로써, 전지(10)의 잔용량의 균등화에 필요한 전류로 전지(10)를 방전시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 셀 마다 저항치가 서로 다른 2 종류 이상의 부하 저항(1) 중에서, 최적인 부하 저항(1)을 선택함으로써, 전지의 내부 저항의 변화 등에 상관없이, 전지(10)의 잔용량의 균등화를 순조롭게 행할 수 있다. 이것에 의해, 축전 디바이스를 원활히 가동시킬 수 있다.

이상 상세하게 설명한 것처럼, 본 발명 형태에 의하면, 방전 제어 장치(3)에 의해, 방전 회로의 부하 저항(1)의 저항치를 변경한다. 이것에 의해, 전지(10)의 내부 저항의 저항치가 크게 변화했을 경우에도, 그 변화에 맞춰서 부하 저항(1)의 저항치를 변경할 수 있다. 이 결과, 전지(10)를 복수 개 접속한 축전 디바이스의 잔용량의 균등화를 안정하게 달성할 수 있다.

실시 형태 3.

다음으로, 본 발명의 실시 형태 3에 대해 설명한다.

도 5에는, 본 발명의 실시 형태 3에 따른 축전 디바이스 방전 장치로서의 전지 상태 감시 장치(102)의 회로 구성이 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 방전부(16)의 구성이, 상기 실시 형태 1과 다르다.

본 실시 형태에서는, 방전부(16)의 방전 회로는, 가변 저항(6)과 스위칭 소자(2)의 직렬 회로로 되어 있다. 또, 방전 회로는 1개밖에 마련되어 있지 않다.

방전 제어 장치(3)는 가변 저항(6)의 저항치를 변경한다.

보다 구체적으로는, 방전 제어 장치(3)는, 전압 측정부(20)의 측정치와 전류 측정부(21)의 측정치에 기초하여, 필요한 가변 저항(6)의 저항치를 결정해, 가변 저항(6)의 저항치를 조정한다. 저항치를 결정하는 방법은, 상기 실시 형태 1, 2와 같다. 이와 같이 함으로써, 축전 디바이스의 방전 전류의 크기를 변화시킬 수 있다. 이 결과, 온도 환경이나, 사용 이력에 의해서 전지의 내부 저항이 높아지는 경우나 낮아지는 경우 등에 대응하여, 축전 디바이스를, 측정에 필요한 전류로 방전시킬 수 있다.

이와 같이, 가변 저항(6)을 마련함으로써, 전지(10)의 내부 저항의 변화에 상관없이, 내부 저항의 측정을 순조롭게 행할 수 있다. 이 결과, 축전 디바이스의 상태 감시를 원활히 행할 수 있다.

또, 상술과 같은 구성에 의해, 전지 상태 감시 장치(102)의 회로 구성을 간단하게 할 수 있다. 이 결과, 회로 기판을 작게 할 수 있으므로, 장치를 소형화할 수 있다.

실시 형태 4.

다음으로, 본 발명의 실시 형태 4에 대해 설명한다.

도 6에는, 본 발명의 실시 형태 4에 따른 축전 디바이스 방전 장치로서의 전지 잔존량 균등화 장치(103)의 회로 구성이 도시되어 있다. 전지 잔존량 균등화 장치(103)는, 복수의 전지(10)의 셀을 직렬로 연결하여 고전압 배터리로서 탑재하는 경우의 축전 디바이스의 잔용량(SOC)의 편차를 균등화하는 잔용량 균등화 장치이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이 전지 잔존량 균등화 장치(103)에서는, 방전부(15) 대신에 방전부(16)이 마련되어 있는 점이, 상기 실시 형태 2와 다르다.

상술한 바와 같이, 방전부(16)의 방전 회로는, 가변 저항(6)과 스위칭 소자(2)의 직렬 회로로 되어 있다. 방전 회로는, 1개의 전지(10)의 셀에 대해 1개밖에 마련되어 있지 않다.

방전 제어 장치(3)는 가변 저항인 부하 저항(1)의 저항치를 조정한다.

보다 구체적으로는, 방전 제어 장치(3)는 전지(10)의 셀 마다 구성된 전압 측정부(4)의 측정치와 전류 측정부(5)의 측정치에 기초하여, 가변 저항(6)의 저항치를 조정한다. 이와 같이 함으로써, 축전 디바이스의 방전 전류의 크기를 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 온도 환경이나, 사용 이력에 의해서 전지의 내부 저항이 높아지거나 낮아지거나 했을 경우에도, 방전 가능하고 또한 균등화에 필요한 전류로 전지(10)의 셀을 방전시킬 수 있게 된다. 또, 전지 잔용량의 균등화에 필요한 시간이 극단적으로 짧아지거나, 방전에 의한 발열량이 허용되는 크기를 넘거나 했을 때에도. 충분한 방전이 가능해진다.

이와 같이, 전지(10)의 셀 마다 가변 저항(6)을 마련함으로써, 전지(10)의 내부 저항이 큰 변화 등에 관련되지 않고, 전지(10)의 잔용량의 균등화를 순조롭게 행할 수 있다. 이것에 의해, 축전 디바이스를 원활히 가동시킬 수 있다.

또, 상술과 같은 구성에 의해, 전지 잔존량 균등화 장치(103)의 회로 구성을 간단하게 할 수 있다. 이 결과, 회로 기판을 작게 할 수 있으므로, 장치를 소형화할 수 있다.

또한, 상술한 전지 상태 감시 장치(100, 102)를 이용하면, 내부 물질 이동 지배의 저항치를 이용함으로써, 전지(10)에 있어서의 니켈 수소 전지의 경우의 메모리 효과 등의 일시적 특성 변화를 판정할 수도 있다. 추가로, 회복 불능인 특성 열화의 판정도 가능하다.

또, 전지(10)의 온도를 측정하는 온도 측정부를 마련하도록 해도 좋다. 그리고 온도 측정부에 의해서 측정된 온도에 기초하여, 부하 저항(1)의 선택이나, 가변 저항(6)의 저항치의 조정을 행하도록 해도 좋다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은 축전 디바이스의 상태(SOC나 내부 임피던스)를 측정하는데 매우 적합하다. 또, 본 발명은 복수의 2차 전지가 직렬로 접속된 축전 디바이스에 있어서, 각 2차 전지의 잔용량의 균등화를 도모하는데 매우 적합하다. 이 때문에, 본 발명은 축전 디바이스를 이용한 전기차 등의 모든 전기 구동의 기기에 매우 적합하다.

1: 부하 저항
2: 스위칭 소자
3: 방전 제어 장치
4: 단자
5: 전류계
6: 가변 저항
10: 전지
15, 16: 방전부
20: 전압 측정부
21: 전류 측정부
22: 결정부
23: 선택부
100: 전지 상태 감시 장치
101: 전지 잔존량 균등화 장치
102: 전지 상태 감시 장치
103: 전지 잔존량 균등화 장치

Claims

축전 디바이스의 방전을 행하는 축전 디바이스 방전 장치로서,
상기 축전 디바이스의 양극과 음극의 사이에, 부하 저항과 스위치가 직렬로 접속된 방전 회로를 가지는 방전부와,
상기 스위치의 개폐를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부가,
상기 방전부에 있어서의 상기 부하 저항의 저항치를 조정함으로써, 방전 전류의 조정을 가능하게 하는 축전 디바이스 방전 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 방전부는,
상기 부하 저항의 저항치가 서로 다른 복수의 방전 회로를 가지고,
상기 제어부는,
상기 복수의 방전 회로 각각의 상기 스위치의 개폐에 의해, 상기 부하 저항의 저항치를 조정하는 축전 디바이스 방전 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 부하 저항은 가변 저항이고,
상기 제어부는,
상기 부하 저항의 저항치를 조정하는 축전 디바이스 방전 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 축전 디바이스의 양극과 음극 사이의 전압을 측정하는 전압 측정부와,
상기 축전 디바이스로부터 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부를 구비하고,
상기 전압 측정부로 측정된 전압과, 상기 전류 측정부로 측정된 전류에 기초하여,
상기 부하 저항의 저항치를 조정하는 축전 디바이스 방전 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축전 디바이스에서는,
복수의 2차 전지가 직렬로 접속되어 있고,
상기 방전 회로는,
상기 복수의 2차 전지 각각에 적어도 1개 마련되어 있는 축전 디바이스 방전 장치.