KR20180114156A - 2차 전지의 열화 판정 장치 - Google Patents

2차 전지의 열화 판정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180114156A
KR20180114156A KR1020187026818A KR20187026818A KR20180114156A KR 20180114156 A KR20180114156 A KR 20180114156A KR 1020187026818 A KR1020187026818 A KR 1020187026818A KR 20187026818 A KR20187026818 A KR 20187026818A KR 20180114156 A KR20180114156 A KR 20180114156A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
voltage
sensor
measurement
deterioration
Prior art date
Application number
KR1020187026818A
Other languages
English (en)
Inventor
히로유키 야마다
Original Assignee
엔티엔 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엔티엔 가부시키가이샤 filed Critical 엔티엔 가부시키가이샤
Publication of KR20180114156A publication Critical patent/KR20180114156A/ko

Links

Images

Classifications

    • G01R31/3679—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/362—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3646—Constructional arrangements for indicating electrical conditions or variables, e.g. visual or audible indicators
    • G01R31/3658—
    • G01R31/3662—
    • G01R31/3682—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/371—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] with remote indication, e.g. on external chargers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3835—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC involving only voltage measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/389—Measuring internal impedance, internal conductance or related variables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/392—Determining battery ageing or deterioration, e.g. state of health
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)

Abstract

데이터 센터 또는 휴대 전화기 기지국 등의 복수의 배터리가 직렬 접속된 배터리군이 복수 병렬로 접속된 비상용 전원에서의 각 배터리의 열화를 양호한 정밀도로 판정할 수 있고, 또한 간단하며 염가로 제조 가능한 2차 전지의 열화 판정 장치를 제공한다. 각 배터리(2)에 접속된 복수의 전압 센서(7)와, 교류 성분을 포함하는 계측용 전류를 배터리군(3)마다에 인가하는 계측용 전류 인가 장치(9)와, 컨트롤러(11)를 구비한다. 각각의 전압 센서(7)에 교류 성분의 전압의 계측값을 무선으로 송신하는 센서마다의 무선 통신 수단(10)을 설치한다. 컨트롤러(11)는, 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)의 송신한 계측값을 수신하고, 그 계측값을 이용하여 각 배터리(2)의 내부 저항을 산출하고, 내부 저항으로부터 배터리(2)의 열화를 판정한다.

Description

2차 전지의 열화 판정 장치
본 출원은, 2016년 2월 24일자 일본 특허출원 제2016―32945의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.
본 발명은, 데이터 센터, 휴대 전화기 기지국, 또는 그 외에 각종 전력 안정 공급이 요구되는 전원 장치에 있어서의 비상용(非常用) 전원 등에 사용되는 2차 전지의 열화를 판정하는 열화(劣化) 판정 장치에 관한 것이다.
데이터 센터 및 휴대 전화기 기지국 등에서는, 전력의 안정적인 공급이 중요하며, 정상(正常) 시에는 교류 상용(商用) 전원이 사용되지만, 교류 상용 전원이 정지한 경우의 무정전(無停電) 전원 장치로서, 2차 전지를 사용한 비상용 전원이 장비된다. 비상용 전원의 충전 방식으로서는, 충전 회로를 사용하여 정상 시에 미소(微小) 전류로 충전하는 트리클(trickle) 충전의 형식과, 정류기(整流器)에 대하여 부하와 2차 전지를 병렬로 접속하여, 일정 전류를 인가하여 부하를 운전시키면서 충전하는 플로트(float) 충전의 형식이 있다. 일반적으로 비상용 전원에는 트리클 충전의 형식이 많이 채용되고 있다.
상기 비상용 전원은, 상용 전원으로 구동되는 부하의 구동이 가능한 전압과 전류가 요구되고, 1개의 2차 전지(배터리라고도 함)의 전압은 낮고, 또한 용량도 작으므로, 복수의 배터리가 직렬 접속된 배터리군을 복수 병렬로 접속한 구성으로 이루어진다. 각 배터리는, 납 축전지나 리튬 이온 전지 등이다.
이와 같은 비상용 전원에 있어서, 배터리는 열화에 의해 전압이 저하되므로, 신뢰성 확보를 위해, 배터리의 열화 판정을 행하여, 열화된 배터리를 교환하여 두는 것이 요구된다. 그러나, 데이터 센터, 휴대 전화기 기지국 등의 대규모 비상용 전원에서의 다수의 배터리를 양호한 정밀도로 열화 판정할 수 있는 장치는, 제안되는 데 도달해 있지 않다.
종래의 배터리의 열화 판정의 제안예로서는, 차량 탑재 배터리 체커로서, 배터리 전체를 모아 계측하는 제안(예를 들면, 특허문헌 1), 배터리에 펄스형 전압을 인가하고, 입력 전압과 응답 전압으로부터 배터리 전체의 내부 임피던스를 산출하는 제안(예를 들면, 특허문헌 2), 배터리에서의 직렬 접속된 각각의 셀의 내부 저항을 계측하고, 열화 판정하는 방법(예를 들면, 특허문헌 3) 등이 제안되어 있다. 또한, 배터리의 내부 저항 등의 매우 작은 저항값을 계측하는 핸디 체커로서, 교류 4단자법(端子法) 배터리 테스터가 상품화되어 있다(예를 들면, 비특허문헌 1).
상기 특허문헌 1, 2에서는, 무선에 의한 데이터 송신도 제안되고, 케이블의 라우팅(cable routing)이나 수작업의 삭감, 컴퓨터에 의한 데이터 관리도 제안되어 있다.
일본 공개특허 평10―170615호 공보 일본 공개특허 제2005―100969호 공보 일본 공개특허 제2010―164441호 공보
교류 4단자법 배터리 테스터 내부 저항 계측기 IW7807-BP(Rev.1.7.1, 2015년 2월 16일, 도쿄 디바이세즈)(https: //tokyodevices. jp/system/attachments/files/000/000/298/original/IW7807-BP-F_MANUAL. pdf)
종래의 상기 핸디 체커(비특허문헌 1)는, 배터리가 몇십, 몇백과 접속된 비상용 전원에서는, 계측 개소(箇所)가 너무 많아져 버려, 실현성이 없다. 특허문헌 1, 2의 기술은, 모두, 배터리로 이루어지는 전원의 전체를 계측하는 것이며, 각 배터리, 즉 각각의 셀의 계측을 행하는 것은 아니다. 그러므로, 열화 판정의 정밀도가 낮고, 또한 열화된 각 배터리를 특정할 수 없다.
특허문헌 3의 기술은, 직렬 접속된 각각의 셀의 내부 저항을 계측하는 것으로서는, 열화 판정의 정밀도 향상, 및 열화된 각 배터리를 특정하는 기술로 이어진다. 그러나, 각각의 전압 센서의 기준 전위(그라운드 레벨)는, 각 셀의 마이너스 단자 전위로 된다. 따라서, 그대로는 수십∼수백 개의 배터리가 직접 접속된 배터리군의 각 배터리의 기준 전위가 모두 상이하다. 이 기준 전위의 상위(相違)에 대한 대처는, 동 문헌에는 개시되어 있지 않다. 일반적으로는, 각각의 셀의 전위를 취득하기 위해서는, 차동(差動) 연산으로 전위차(電位差)를 검출하거나, 절연 트랜스를 사용할 필요가 있어, 복잡하며 고가의 구성으로 이루어진다.
본 발명의 목적은, 각각 2차 전지인 복수의 배터리가 직렬 접속된 배터리군이 복수 병렬로 접속된 전원에서의 상기 각 배터리의 열화를 양호한 정밀도로 판정할 수 있고, 또한 간단하며 염가로 제조 가능한 2차 전지의 열화 판정 장치를 제공하는 것이다.
이하, 본 발명에 대하여, 이해를 용이하게 하기 위해, 편의 상 실시형태의 부호를 참조하여 설명한다.
본 발명의 2차 전지의 열화 판정 장치는, 각각 2차 전지인 배터리(2)의 복수가 직렬 접속된 배터리군(3)이 복수 병렬로 접속된 전원(1)에서의 상기 각 배터리(2)의 열화를 판정하는 2차 전지의 열화 판정 장치로서,
상기 각 배터리(2)에 개별적으로 접속된 복수의 전압 센서(7)와,
교류 성분을 포함하는 계측용 전류를 상기 배터리군(3)마다에 인가하는 계측용 전류 인가 장치(9)와,
상기 각 전압 센서(7)에 설치되고 계측된 교류 성분의 전압의 계측값을 무선으로 송신하는 센서마다의 무선 통신 수단(10)과,
상기 각 센서마다의 무선 통신 수단(each sensor-specific wireless communicator)(10)의 송신한 상기 계측값을 수신하고, 이 수신한 계측값을 이용하여 각 배터리(2)의 내부 저항을 산출하고, 내부 저항으로부터 상기 배터리(2)의 열화를 판정하는 컨트롤러(11)를 구비한다.
그리고, 이 명세서에서 말하는 교류 성분은, 전압의 크기가 반복하여 변화하는 성분이며, 전압의 방향이 항상 일정하게 있어도 되고, 예를 들면, 리플(ripple) 전류나 펄스 전류라도 된다. 상기 「배터리」는, 복수의 셀이 직렬 접속된 것이라도, 셀 단독이라도 된다. 또한, 상기 「컨트롤러」는, 단체(單體)에 한정되지 않고, 예를 들면, 상기 계측값을 수신하는 수단을 구비한 메인 컨트롤러(11A)와, 이 메인 컨트롤러(11A)에 LAN 등의 통신 수단(12)을 통하여 접속되어 상기 각 배터리(2)의 내부 저항을 산출하는 데이터 서버(13) 등의 정보 처리 장치로 나누어져 있어도 된다.
이 구성에 의하면, 전압 센서(7)의 계측값을 무선으로 컨트롤러(11)에 송신한다. 배터리군(3)을 구성하는 직렬로 접속된 배터리(2)가 복수라도, 예를 들면, 수십∼수백이라도, 무선으로 송신하므로, 각각의 전압 센서(7)의 기준 전위(그라운드 레벨)를 모두 공통화할 수 있어, 기준 전위를 신경쓸 필요가 없다. 그러므로, 차동 연산이나 절연 트랜스의 필요가 없다. 또한, 복수 있는 각각의 전압 센서의 계측값을 무선으로 송신하므로, 복잡한 배선의 필요가 없다. 이들에 의해, 간단하며 저렴한 구성으로 할 수 있다.
또한, 열화 판정 대상의 전원(1)의 전체가 아니고, 각 배터리(2)의 열화를 측정하도록 하고, 또한 그 판정에 대해서는, 교류 성분을 포함하는 계측용 전류를 인가하고, 송신한 상기 계측값을 이용하여 각 배터리(2)의 내부 저항을 산출하고, 내부 저항으로부터 상기 배터리(2)의 열화를 판정하므로, 양호한 정밀도로 열화를 판정할 수 있다. 배터리(2)의 내부 저항은, 배터리(2)의 용량, 즉 열화의 정도와 밀접한 관계가 있어, 내부 저항을 알 수 있으면, 배터리(2)의 열화를 양호한 정밀도로 판정할 수 있다.
기준 전위를 신경쓸 필요가 없는 것은 「무선 통신」의 효과이다. 그리고, 무선 통신이므로, 디지털 신호의 송수신만으로 된다. 또한, 전압 센서(7)가, 수신이 필요한 경우로서, 복수 개의 센서에 대하여, 전류는 공통이므로, 전류를 인가하기 전에 각각의 전압 센서(7)에 측정 개시의 연락(連絡)을 할 필요가 있다. (예를 들면, 지금부터 몇초 이내에, 몇초 후에, 또는 몇초 간 전류를 인가하므로, 측정을 개시해야 할 취지의 연락).
본 발명에 있어서, 상기 각 전압 센서(7)의 계측한 상기 계측값을, 디지털 신호로 표현되는 실효값 또는 평균값으로 변환하는 변환부(7bc)를 구비하고, 상기 센서마다의 무선 통신 수단(10)은, 계측값으로서 상기 변환부(7bc)에서 변환된 실효값 또는 평균값을 송신하도록 해도 된다. 배터리(2)의 내부 저항의 산출은 실효값 또는 평균값으로 양호한 정밀도로 행할 수 있다. 또한, 전압 센서(7)의 계측값을 실효값 또는 평균값으로 송신하면, 전압 파형(波形)의 신호를 보내는 경우와 비교하여 비약적으로 송신 데이터량이 적어지게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 각 배터리군(3)마다에 전류 센서(8)가 접속되고, 상기 컨트롤러(11)는, 상기 각 전압 센서(7)의 상기 계측값과 이 전압 센서(7)가 설치된 상기 배터리군(3)마다의 상기 전류 센서(8)의 계측값으로부터 상기 각 배터리(2)의 내부 저항을 산출하는 내부 저항 연산부(13a), 및 이 내부 저항 연산부(13a)의 연산 결과로부터 상기 각 배터리(2)의 열화를 판정하는 판정부(13b)를 가지도록 해도 된다. 전압의 계측만으로도, 전류를 일정값으로 가정하는 것 등으로, 내부 저항의 산출이 가능하지만, 배터리(2)에 실제로 흐르는 전류를 계측하고, 전압과 전류와의 양쪽을 구함으로써, 내부 저항을 더 한층 양호한 정밀도로 산출할 수 있다. 직렬로 배열된 각 배터리에 흐르는 전류는 동일하기 때문에, 전류 센서(8)는 배터리군(3)마다 1개 설치되어 있으면 된다. 또한, 전류 센서(8)는 1개로 하여, 예를 들면, 배터리군(3)의 병렬 회로와 충전 회로(6)와의 사이에 개재(介在)시켜도 된다.
본 발명에 있어서, 상기 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)은, 커맨드를 수신하여 전압 센서(7)[예를 들면, 연산 처리부(7b)]에 상기 커맨드에 대응하는 지령을 부여하는 기능을 가지고, 상기 컨트롤러(11)는, 상기 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 상기 커맨드를 송신하는 기능을 가지도록 해도 된다.
예를 들면, 상기 컨트롤러(11)는, 상기 커맨드로서 상기 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 계측 개시 커맨드를 송신하도록 해도 된다. 이 경우, 센서마다의 무선 통신 수단(10)은, 계측 개시 커맨드를 받아, 전압 센서의 계측을 개시하게 한다. 이와 같이, 컨트롤러(11)로부터 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 계측 개시 커맨드를 송신함으로써, 각각의 전압 센서(7)의 계측 타이밍을 조정(adjust)할 수 있다.
이 경우에, 상기 컨트롤러(11)는, 상기 각 전압 센서(7)에 계측 개시 커맨드를 동시에 시리얼 전송 또는 패럴렐 전송으로 송신하고, 각각의 전압 센서(7)는, 계측 개시 지연 시간 경과 후에 동시에 계측을 행한다. 계측 종료 후, 상기 컨트롤러(11)는, 순차로 상기 각 전압 센서(7)에 데이터 송신의 요구 커맨드를 송신하고, 커맨드를 받은 전압 센서(7)가 데이터를 송신하고, 이상을 반복함으로써, 데이터 통신을 행해도 된다. 본 발명에 있어서, 상기 컨트롤러(11)는, 데이터 송신 요구 커맨드의 송신으로부터 일정 시간 후에, 데이터를 수신할 수 없었던 상기 전압 센서(7)에 대하여 재송신 요구를 행하도록 해도 된다.
다른 예로서, 상기 컨트롤러(11)는, 상기 각 전압 센서(7)에 계측 개시 커맨드를 동시에 시리얼 전송 또는 패럴렐 전송으로 송신하고, 각각의 전압 센서(7)는, 전압 센서마다 정해진 계측 개시 지연 시간만큼 경과 후에 계측을 행하고, 계측한 데이터를 설정된 순서로 순차적으로 송신하도록 해도 된다. 이와 같이, 각각의 전압 센서(7)가 전압 센서마다 정해진 계측 개시 지연 시간만큼 경과 후에 계측을 행하도록 함으로써, 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 동시에 계측 개시 커맨드를 송신해도, 다수 있는 각각의 전압 센서(7)의 계측을, 송신에 지장이 없도록 순차로 행하여 송신할 수 있다. 그리고, 각각의 전압 센서(7)의 계측을 동시에 행하여, 송신 지연 시간을 전압 센서(7)마다 설정하여 두고, 송신에 대해서는 버퍼 등으로 기억하여 두고 순차적으로 행하도록 해도 된다. 이로써, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 순차로 계측하도록 한 경우에는, 송신 대기용의 데이터 기억 수단이 불필요해진다.
본 발명에 있어서, 상기 컨트롤러(11)는, 상기 계측 개시 커맨드의 송신으로부터 일정 시간 후에, 데이터를 수신할 수 없었던 상기 전압 센서(7)에 대하여 재송신 요구를 행하도록 해도 된다. 어떠한 일시적인 송신의 장해 등에 의해, 일부의 전압 센서(7)의 센서마다의 무선 통신 수단(10)과 계측 개시 커맨드를 수신할 수 없는 경우가 있다. 그와 같은 경우라도, 상기 재송신 요구를 행함으로써 송신할 수 있고, 전원의 모든 배터리(2)의 전압 계측값을 얻을 수 있다. 계측 개시 커맨드를 수신할 수 있었는지의 여부는, 컨트롤러(11) 측에서, 전압의 계측값이 수신되었는지의 여부를 판단함으로써 행하면 된다.
본 발명에 있어서, 컨트롤러(11)는, 전술한 바와 같이 계측 개시 커맨드를 동시에 송신하는 것은 아니고, 상기 컨트롤러(11)는, 상기 각 전압 센서(7)[예를 들면, 센서마다의 무선 통신 수단(10)]에 개별적으로 계측 개시 커맨드와 같은 데이터 송신 커맨드를 송신하고, 순차로 데이터를 수신하도록 해도 된다. 상기 계측 개시 커맨드는 데이터 요구 커맨드라도 된다. 이 구성의 경우, 전압 센서 측에 지연 수단이 불필요해지므로, 전압 센서 측의 구성이 간소화된다.
본 발명에 있어서, 상기 컨트롤러(11)는, 연산한 상기 내부 저항의 크기에 따라 복수 단계(plurality of stages)의 경보를 출력하는 판정부(13b)를 가지도록 해도 된다. 내부 저항의 크기에 따른 복수 단계의 경보가 출력되면, 배터리 교환의 필요성의 긴급도(緊急度)를 알 수 있어, 불필요한 배터리 교환을 행하지 않고, 보수의 계획이나 준비를 원활하고 또한 신속하게 행할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 계측용 전류 인가 장치(9)가, 상기 배터리군(3)과 병렬로 접속된, 전류 제한용 저항(26)과 스위칭 소자(27)의 직렬 회로로 이루어지는 방전 회로이며, 이 방전 회로를 흐르는 전류가 펄스형 내지 정현파형(正弦波狀)의 전류가 되도록 상기 스위칭 소자(27)를 개폐 구동하는 전류 인가 제어부(11e)를 구비하고 있어도 된다.
이 구성의 경우, 계측용에 상용 전원을 이용하지 않고, 열화 판정 대상의 비상용 전원(1)을 충전하는 회로에 인가된 전류를 이용하고, 계측용의 전류를 생성한다. 그러므로, 계측용 전류 인가 장치(9)를 간략화할 수 있다.
특허청구범위 및/또는 명세서 및/또는 도면에 개시된 2개 이상의 구성의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다. 특히, 청구의 범위의 각 청구항의 2개 이상의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다.
본 발명은, 첨부한 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시형태의 설명으로부터, 보다 명료하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 정하기 위해 이용되는 한 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에서의 동일한 부호는, 동일 또는 상당하는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 2차 전지의 열화 판정 장치의 회로도이다.
도 2는 동 2차 전지의 열화 판정 장치에 있어서의 전압 센서와 컨트롤러의 개념 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 동 2차 전지의 열화 판정 장치의 동작예를 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 2차 전지의 열화 판정 장치의 회로도이다.
도 5는 동 실시형태의 일부를 변경한 변형예에 관한 2차 전지의 열화 판정 장치의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시형태에 관한 2차 전지의 열화 판정 장치의 회로도이다.
본 발명의 2차 전지의 열화 판정 장치의 제1 실시형태를, 도 1 내지 도 3와 함께 설명한다. 도 1에 있어서, 열화 판정 대상의 전원(1)은, 데이터 센터, 휴대 전화기 기지국, 또는 그 외에 각종 전력 안정 공급이 요구되는 전원 장치에 있어서의 비상용 전원이다. 이 전원(1)은, 각각 2차 전지인 배터리(2)의 복수가 직렬 접속된 배터리군(3)을 복수 가지고, 이들 배터리군(3)이 병렬로 접속되고 부하(4)에 접속된다. 각 배터리(2)는, 1개의 셀만 포함하는 배터리라도, 또한 복수의 셀이 직렬 접속된 배터리라도 된다.
이 비상용의 전원(1)은, 부하(4)의 플러스 마이너스의 단자에 접속된 주전원(5)의 플러스 마이너스의 단자(5A, 5B) 중, 플러스의 단자(5A)에는 충전 회로(6)와 다이오드(15)를 통하여 접속되고, 마이너스의 단자(5B)에는 직접 접속되어 있다. 다이오드(15)는 비상용의 전원(1)으로부터 부하(4)에 전류를 흐르게 하는 방향으로, 충전 회로(6)와 병렬로 접속되어 있다. 주전원(5)는, 예를 들면, 교류 상용 전원에 정류 회로 및 평활 회로(모두 도시하지 않음)를 통하여 접속되어 직류 전력으로 변환하는 직류 전원 등으로 이루어진다.
비상용의 전원(1)의 정전위는, 주전원(5)의 정전위보다 낮고, 통상은 부하(4)에는 흐르지 않지만, 주전원(5)이 정지(停止) 또는 기능이 저하되면, 주전원(5) 측의 전위가 저하되므로, 비상용의 전원(1)에 축전한 전하에 의해, 다이오드(15)를 통하여 부하(4)에 급전된다. 그리고, 상기한 바와 같이 충전 회로(6)를 접속한 충전 형식은, 트리클 충전 형식이라고 한다.
이 2차 전지의 열화 판정 장치는, 이와 같은 전원(1)에서의 각 배터리(2)의 열화를 판정하는 장치이다. 이 2차 전지의 열화 판정 장치는, 상기 각 배터리(2)에 개별적으로 접속된 복수의 전압 센서(7)와, 각 배터리군(3)마다 접속된 복수의 전류 센서(8)와, 교류 성분을 포함하는 계측용 전류를 상기 배터리군(3)에 인가하는 계측용 전류 인가 장치(9)와, 각각의 전압 센서(7)에 설치되고 계측된 교류 성분의 전압의 계측값을 무선으로 송신하는 센서마다의 무선 통신 수단(10)과, 상기 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)의 송신한 상기 계측값을 수신하고, 이 수신한 계측값을 이용하여 각 배터리(2)의 내부 저항을 산출하고, 내부 저항으로부터 상기 배터리(2)의 열화를 판정하는 컨트롤러(11)를 구비한다.
상기 계측용 전류 인가 장치(9)는, 전원(1)의 배터리군(3)에 전류를 인가하는 방전 장치 또는 충전 장치로 이루어진다. 계측용 전류 인가 장치(9)는, 배터리군(3)의 플러스 마이너스의 단자 단에 접속되고, 펄스형 내지 정현파형으로 변화하는 교류 성분을 가지는 전류, 예를 들면, 리플 전류를 전원(1)에 준다.
전압 센서(7)는, 전압의 교류 성분과 직류 성분의 검출을 행하는 센서이며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 센서 기능부(7a)와 연산 처리부(7b)를 구비한다. 센서 기능부(7a)는, 전압 검출 소자 등으로 이루어진다. 연산 처리부(7b)는, 주어진 커맨드(구체적으로는, 상기 커맨드에 대응하는 지령)를 실행하는 제어부(7ba)와, 커맨드에 대하여 센서 기능부(7a)의 계측의 개시를, 정해진 시간만 지연시키는 지연부(7bb)와, 상기 센서 기능부(7a)에 의해 검출한 교류 전압의 아날로그의 검출값을, 디지털 신호에 의한 실효값 또는 평균값으로 변환하는 변환부(7bc)가 설치되어 있다. 전압 센서(7)는, 이 외에 직류 전압을 검출하는 직류 검출부(7c)를 가지고, 직류 검출부(7c)에 의해 검출한 직류 성분의 검출값도, 상기 센서마다의 무선 통신 수단(10)으로부터 송신된다. 그리고, 직류 검출부(7c)는 센서 기능부(7a)가 겸하도록 해도 된다. 또한, 각각의 전압 센서(7)는, 상기 지연부(7bb)에 의해, 또는 다른 수단에 의해, 미리 송신 순서가 송신 지연 시간으로 설정되어 있고, 계측값을, 각각의 전압 센서(7)로부터 시간 다중으로 송신되도록, 설정된 순서로 송신 지연 시간 후에 순차적으로 송신한다.
또한, 이 실시형태에서는, 배터리(2)의 주위의 온도나 배터리의 온도를 계측하는 온도 센서(18)가 설치되고, 적어도 전압 센서(7)와, 온도 센서(18)에 의해 센서 유닛(17)을 구성하고 있다. 온도 센서(18)의 검출 온도는, 전압 센서(7)의 상기 실효값 또는 평균값에 의한 전압 계측값과 함께, 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 의해 컨트롤러(11)에 송신된다.
상기 컨트롤러(11)는, 이 실시형태에서는 메인 컨트롤러(11A)에, 통신망(12)을 통하여 데이터 서버(13) 및 모니터(14)를 접속하여 이루어진다. 통신망(12)은, 이 실시형태에서는 LAN으로 이루어지고, 허브(12a)를 가지고 있다. 통신망(12)은 광역 통신망이라도 된다. 데이터 서버(13)는, 상기 통신망(12)나 다른 통신망에 의해, 원격지의 퍼스널 컴퓨터(도시하지 않음) 등과 통신 가능하며, 어디서라도 데이터를 감시할 수 있다.
메인 컨트롤러(11A)는, 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)으로부터 송신된 전압 센서(7)의 검출값을 수신하는 수신부(11a)와, 수신부(11a)에서 수신한 계측값을 통신망(12)에 전송하는 전송부(11b)와, 각각의 전압 센서(7)의 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 무선으로 송신 개시 등의 커맨드를 송신하는 커맨드 송신부(11c)와, 후술하는 대기부(11d)와, 전류 인가 제어부(11e)를 가지고 있다. 전류 인가 제어부(11e)는, 계측용 전류 인가 장치(9)(도 1)를 제어한다. 도 2에 있어서, 커맨드 송신부(11c) 및 수신부(11a)의 무선 송수신은, 안테나(19)를 통하여 행해진다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 각 전류 센서(8)는, 메인 컨트롤러(11A)에 배선으로 접속되고, 그 전류의 계측값은 도 2의 상기 전송부(11b)로부터 전압 계측값과 함께 전송된다. 상기 메인 컨트롤러(11A)의 상기 커맨드 송신부(11c)는, 자기(自己)와 커맨드를 생성해도 되지만, 이 실시형태에서는, 데이터 서버(13)로부터 송신된 계측 개시 커맨드에 응답하여 각각의 전압 센서(7)의 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 상기 계측 개시 커맨드를 전송한다. 그리고, 메인 컨트롤러(11A) 또는 전류 센서(8)에, 이 전류 센서(8)의 계측값을 실효값 또는 평균값으로 환산하는 환산부(도시하지 않음)가 설치되어 있다.
상기한 바와 같이, 컨트롤러(11)는, 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 상기 커맨드를 송신하는 기능을 가지고, 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)은, 상기 커맨드를 수신하면, 전압 센서(7)에 구비된 연산 처리부(7b)에 이 커맨드에 대응하는 지령을 부여하는 기능을 가지고 있다.
데이터 서버(13)는, 내부 저항 연산부(13a)와 판정부(13b)를 구비한다. 내부 저항 연산부(13a)는, 메인 컨트롤러(11A)로부터 송신되어 수신한 교류 전압값(실효값 또는 평균값)과, 직류 전압값(셀 전압)과, 검출 온도와, 전류값(실효값 또는 평균값)을 이용하여, 정해진 계산식에 따라 배터리(2)의 내부 저항을 산출한다. 검출 온도는, 온도 보정에 사용된다.
판정부(13b)는, 임계값이 설정되고, 산출된 내부 저항이 임계값 이상이면 열화인 것으로 판정한다. 상기 임계값은, 복수(예를 들면 2∼3 단계용) 설치되고, 복수 단계의 열화 판정을 행하여, 후술하는 바와 같이 이 복수 단계에 대응한 경보를 출력한다. 판정부(13b)는, 판정 결과를, 상기 통신망(12)을 통하여, 또는 전용(專用)의 배선을 통하여 모니터(14)에 표시시키는 기능을 가진다. 데이터 서버(13)는, 이 외에, 메인 컨트롤러(11A)에 계측 개시 커맨드를 송신하는 커맨드 송신부(13c)와, 메인 컨트롤러(11A)로부터 송신된 전압 계측값 등의 데이터를 저장하는 데이터 저장부(13d)를 가지고 있다.
그리고, 상기 구성에 있어서, 메인 컨트롤러(11A)와 계측용 전류 인가 장치(9)는, 동일 케이스에 넣은 일체의 컨트롤러로서 구성되어도 된다. 또한, 컨트롤러(11)는, 이 실시형태에서는 메인 컨트롤러(11A)와 데이터 서버(13)로 구성하였지만, 이들 메인 컨트롤러(11A)와 데이터 서버(13)는, 동일 케이스에 들어간 1개의 컨트롤러(11)로서 구성해도 되고, 또한 1개의 기판 등으로 구성되는 1개의 정보 처리 장치에, 메인 컨트롤러(11A)와 데이터 서버(13)와의 구별없이 구성되어 있어도 된다.
상기 구성의 열화 판정 장치의 동작을 설명한다. 도 3은, 그 동작의 일례의 흐름도이다. 데이터 서버(13)는, 커맨드 송신부(13c)로부터 계측 개시 커맨드를 송신한다(스텝 S1). 메인 컨트롤러(11A)는, 데이터 서버(13)로부터 계측 개시 커맨드 수신하고(스텝 S2), 각각의 전압 센서(7)의 센서마다의 무선 통신 수단(10), 및 각 전류 센서(8)에 계측 개시 커맨드를 송신한다(스텝 S3). 이 송신 이후의 처리와 병행하여, 대기부(11d)에 의해 대기 시간의 종료 판정(스텝 S20) 및 대기 시간의 카운트(스텝 S22)를 행한다. 설정된 대기 시간이 종료되면, 계측용 전류 인가 장치(9)에 의해 전류의 인가를 행한다(스텝 S21). 이 전류의 인가는, 계측용 전류 인가 장치(9)가 방전 장치이면 방전의 개시, 충전 장치이면 충전의 개시를 행한다.
스텝 S3에서 송신된 계측 개시 커맨드는, 전체 수의 전압 센서(7)가 수신하고(스텝 S4), 각각의 전압 센서(7)는, 자체의 계측 지연 시간의 종료를 기다리고(스텝 S5), 배터리(2)의 DC 전압(단자 간 전압)을 계측한다(스텝 S6). 이 후, 전압 센서(7)는, 대기 시간의 종료를 기다리고(스텝 S7), 배터리(2)의 AC 전압을 계측한다(스텝 S8). AC 전압의 계측에 대해서는, 직접적인 계측값을 실효 전압 또는 평균 전압으로 환산하고, 그 환산값을 계측값으로서 출력한다.
계측한 DC 전압 및 AC 전압은, 자체의 송신 지연 시간만큼 기다려, 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 의해 무선으로 송신하고(스텝 S9), 컨트롤러(11)의 메인 컨트롤러(11A)가 무선으로 수신한다(스텝 S10). 메인 컨트롤러(11A)는, 수신한 DC 전압 및 AC 전압을, 전류 센서(8) 및 온도 센서(18)(도 2)의 검출값과 함께, 데이터 서버(13)에 LAN 등의 통신망(12)으로 송신한다(스텝 S11). 데이터 서버(13)는, 순차로 송신되는 각각의 전압 센서(7) 등의 센서의 데이터를 수신하여 데이터 저장부(13d)에 저장한다(스텝 S12). 상기 무선 송신의 스텝 S9로부터 데이터 서버(13)에 의한 데이터 저장까지는, 전체 전압 센서(7)의 데이터의 수신 및 저장이 종료될 때까지 행한다(스텝 S12에서 NO).
이 수신 및 저장의 종료(스텝 S12에서 YES) 후, 그 종료 신호의 데이터 서버(13)로부터 메인 컨트롤러(11A)에 대한 송신, 및 메인 컨트롤러(11A)의 전류 인가 제어 신호의 출력에 의해, 상기 계측용 전류 인가 장치(9)의 전류 인가를 오프로 하고(스텝 S16), 데이터 서버(13)에서는 내부 저항 연산부(13a)와 각 배터리(2)의 내부 저항을 연산한다(스텝 S13).
데이터 서버(13)의 판정부(13b)는, 연산된 내부 저항을, 적절히 정해진 제1 임계값과 비교하여(스텝 S14), 제1 임계값보다 작을 경우에는, 배터리(2)가 정상인 것으로 판정한다(스텝 S15). 제1 임계값보다 작지 않은 경우에는, 또한 제2 임계값과 비교하여(스텝 S17), 제2 임계값보다 작을 경우, 주의를 환기하는 경보인 경고를 출력한다(스텝 S18). 제2 임계값보다 작지 않은 경우에는, 경고보다 강한 통지의 경보를 출력한다(스텝 S19). 상기 경보 및 경고는, 모니터(14)(도 1)로 표시한다. 상기한 정상인 경우에는, 모니터(14)에 정상적인 취지를 표시해도 되고, 또한 특히 표시하지 않아도 된다. 상기 모니터(14)에 의한 경보 및 경고의 표시는, 예를 들면, 정해진 아이콘 등의 마크에 의해 행해도, 소정 부위의 점등 등으로 행해도 된다. 이와 같이 하여, 비상용의 전원(1)의 모든 배터리(2)의 열화 판정을 행한다. 그리고, 도 3은, 2단계의 열화 판정(및 경보 등의 표시)의 예이다.
이 2차 전지의 열화 판정 장치에 의하면, 이와 같이, 각각의 전압 센서(7)는, 배터리(2)마다 설치되어, 무선 통신에 의해 디지털 신호로 데이터의 수취, 받아건넴을 행하기 위해, 수십으로부터 수백 개의 배터리(2)를 구비하는 비상용의 전원(1)이라도, 각 배터리(2)에 대하여, 전기적으로 기준 전위(그라운드 레벨)를 신경쓸 필요가 없다. 그러므로, 차동 연산이나 절연 트랜스의 필요가 없다. 또한, 이러한 복수 있는 각각의 전압 센서(7)의 계측값을 무선으로 송신하므로, 복잡한 배선의 필요가 없다. 이들에 의해, 간단하며 저렴한 구성으로 할 수 있다.
또한, 열화 판정 대상의 전원(1)의 전체가 아니고, 각 배터리(2)의 열화를 측정하도록 하고, 또한 그 판정에 대해서는, 교류 성분을 포함하는 계측용 전류를 인가하고, 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)의 송신한 상기 계측값을 이용하여 각 배터리(2)의 내부 저항을 연산하고, 내부 저항으로부터 상기 배터리(2)의 열화를 판정하므로, 양호한 정밀도로 열화 판정을 할 수 있다. 배터리(2)의 내부 저항은, 배터리(2)의 용량, 즉 열화의 정도와 밀접한 관계가 있어, 내부 저항을 알 수 있으면, 배터리(2)의 열화를 양호한 정밀도로 판정할 수 있다.
또한, 각각의 전압 센서(7)가 계측한 상기 계측값을, 디지털 신호로 표현되는 실효값 또는 평균값으로 변환하고, 송신하므로, 전압 파형의 신호를 보내는 경우와 비교하여 비약적으로 송신 데이터량이 적어지게 된다. 배터리(2)의 내부 저항의 산출은 실효값 또는 평균값으로 양호한 정밀도로 행할 수 있다. 배터리(2)의 내부 저항의 산출에 대해서는, 전압의 계측만으로도, 전류를 일정값으로 가정하는 것 등으로 가능하지만, 배터리(2)에 실제로 흐르는 전류를 계측하고, 전압과 전류와의 양쪽을 구함으로써, 내부 저항을 더 한층 양호한 정밀도로 산출할 수 있다. 직렬로 배열된 각 배터리(2)에 흐르는 전류는 동일하기 때문에, 전류 센서(8)는 배터리군(3)마다 1개 설치하면 된다.
상기 컨트롤러(11)는, 상기 각 전압 센서(7)의 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 계측 개시 커맨드를 송신하고, 이 커맨드에 의해 전압 센서(7)의 계측을 개시하게 하므로, 다수 존재하는 각각의 전압 센서(7)의 계측 개시 타이밍을 조정할 수 있다. 이 경우에, 상기 컨트롤러(11)는, 상기 각 전압 센서(7)에 계측 개시 커맨드를 동시에 시리얼 전송 또는 패럴렐 전송으로 송신하고, 각각의 전압 센서(7)는, 계측 개시 지연 시간 경과 후에 동시에 계측을 행한다. 계측 종료 후, 상기 컨트롤러(11)는, 순차로 상기 각 전압 센서(7)에 데이터 송신의 요구 커맨드를 송신하고, 커맨드를 받은 전압 센서(7)가 데이터를 송신하고, 이상을 반복함으로써, 데이터 통신을 행해도 된다. 이 실시형태에 있어서, 상기 컨트롤러(11)는, 데이터 송신 요구 커맨드의 송신으로부터 일정 시간 후에, 데이터를 수신할 수 없었던 상기 전압 센서(7)에 대하여 재송신 요구를 행하도록 해도 된다.
다른 예로서, 각각의 전압 센서(7)마다 정해진 계측 개시 지연 시간만큼 경과 후에 계측을 행하도록 하는 경우에는, 각 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 동시에 계측 개시 커맨드를 송신해도, 다수 있는 각각의 전압 센서(7)의 계측을, 무선 송수신에 지장이 없도록 순차로 행하여, 송신할 수 있다. 예를 들면, 송신 개시 커맨드는 글로벌 커맨드이며, 전압 센서(7)는 동시에 취득한다.
상기 컨트롤러(11)는, 상기 계측 개시 커맨드의 송신으로부터 일정 시간 후에, 데이터를 수신할 수 없었던 상기 전압 센서(7)에 대하여 재송신 요구를 행한다. 어떠한 일시적인 송신의 장해 등에 의해, 일부의 전압 센서(7)의 센서마다의 무선 통신 수단(10)으로 계측 개시 커맨드를 수신할 수 없는 경우가 있다. 그와 같은 경우라도, 상기 재송신 요구를 행함으로써, 전압을 계측하여 송신할 수 있고, 전원의 모든 배터리(2)의 전압 계측값을 얻을 수 있다. 계측 개시 커맨드를 수신할 수 있었는지의 여부는, 컨트롤러(11) 측에서, 전압의 계측값이 수신되었는지의 여부를 판단함으로써 행하면 된다.
컨트롤러(11)는, 전술한 바와 같이 계측 개시 커맨드를 동시에 송신하는 것은 아니고 상기 각 전압 센서(7)의 센서마다의 무선 통신 수단(10)에 개별적으로 데이터 요구 커맨드를 송신하고, 순차로 데이터를 수신하도록 해도 된다. 이 구성의 경우, 전압 센서(7) 측에 지연부(7bb)가 불필요해지므로, 전압 센서(7) 측의 구성이 간소화된다. 상기 컨트롤러(11)는, 산출한 상기 내부 저항의 크기에 따라 복수 단계의 경보를 출력하므로, 배터리 교환의 필요성의 긴급도를 알 수 있어, 불필요한 배터리 교환을 행하지 않고, 보수의 계획이나 준비를 원활하고 또한 신속하게 행할 수 있다.
컨트롤러(11) 및 그 내부의 구성 요소는, 구체적으로는, 소프트 웨어나 하드웨어로 실현되고 LUT(Look Up Table), 또는 소프트 웨어의 라이브러리(Library)에 수용된 소정의 변환 함수나 그와 등가(等價)인 하드웨어 등, 또한 필요에 따라 라이브러리의 비교 함수나 사칙 연산 함수나 그들과 등가인 하드웨어 등을 사용하여, 연산을 행하여 결과를 출력할 수 있는 하드웨어 회로 또는 프로세서(도시하지 않음) 상의 소프트 웨어 함수로 구성되어 있다.
도 4는, 도 1∼도 3에 나타낸 상기 실시형태에 있어서, 상기 계측용 전류 인가 장치(9)를 구체화한 다른 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태에서는, 계측용 전류 인가 장치(9)는, 교류의 상용 전원(21)으로부터, 교류 성분을 포함하는 계측용 전류를 생성하고 상기 각 배터리군(3)에 인가한다. 상기 계측용 전류 인가 장치(9)는, 보다 구체적으로는, 상기 교류의 상용 전원(21)의 전압이 상기 비상용의 전원(1)의 전압에 적절하도록 전압 변환하는 트랜스(22)와, 이 트랜스(22)에 의해 변환된 전류로부터 교류 성분만을 분리하여 상기 각 배터리군(3)에 인가하는 컨덴서(23)와, 상기 각 배터리군(3)에 인가하는 전류를 제한하는 전류 제한부(24)를 포함한다(2차측). 상기 트랜스(22)의 1차 회로에는, 상용 전원(21)을 개폐하는 개폐 스위치(25)가 설치되어 있다. 개폐 스위치(25)는, 컨트롤러(11)의 메인 컨트롤러(11A)에서의 상기 전류 인가 제어부(11e)(도 2 참조)에 의해 개폐가 제어된다. 도 4에 있어서, 상기 전류 제한부(24)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 저항, 즉 전류 제한용 저항이라도 된다.
이 구성의 경우, 교류의 상용 전원(21)으로부터, 교류 성분을 포함하는 계측용 전류를 생성하도록 했기 때문에, 간단한 구성으로 배터리군(3)에 교류 성분을 포함하는 계측용 전류를 인가할 수 있다. 트랜스(22) 및 컨덴서(23)를 설치했으므로, 상용 전원(21)과 배터리군(3)과의 전압이 상이하게 되어 있어도, 계측용 전류의 전압을 배터리군(3)의 전압에 합치(matching)시킬 수 있고, 또한 교류 성분만을 배터리군(3)에 인가할 수 있다. 또한, 저항 등의 전류 제한부(24)를 설치하였으므로, 배터리군(3)에 인가하는 전류를 제한할 수 있어, 배터리군(3)을 과전류로부터 보호할 수 있다. 이 실시형태에 있어서의 그 외의 구성, 효과는, 도 1∼도 3와 함께 전술한 제1 실시형태와 마찬가지이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시형태를 나타낸다. 이 실시형태는, 도 1∼도 3에 나타낸 제1 실시형태에 있어서, 계측용 전류 인가 장치(9)가, 전류 제한용 저항(26)과 스위칭 소자(27)의 직렬 회로로 이루어지는 방전 회로로 구성되고, 이 방전 회로가 상기 배터리군(3)과 병렬로 접속되어 있다. 스위칭 소자(27)에는 바이패스용의 다이오드(28)가 설치되어 있다. 컨트롤러(11)의 상기 메인 컨트롤러(11A)에서의 상기 전류 인가 제어부(11e)에 의해, 방전 회로를 흐르는 전류가 펄스형 내지 정현파형의 전류가 되도록 상기 스위칭 소자(27)가 개폐 구동된다. 그리고, 이 경우, 전류 인가 제어부(11e)는, 도 4의 예와는 달리, 상기와 같은 펄스형 내지 정현파형의 전류가 되도록 스위칭 소자(27)를 구동시키는 지령을 부여하는 구성으로 이루어진다.
이 구성의 경우, 계측용에 상용 전원을 이용하지 않고, 열화 판정 대상의 비상용 전원(1)을 충전하는 회로에 인가된 전류를 이용하고, 계측용의 전류를 생성한다. 그러므로, 도 4의 상용 전원을 이용하는 실시형태와 비교하여, 계측용 전류 인가 장치(9)의 간략화가 가능해진다. 그 외의 구성, 효과는, 도 1∼도 3에 나타낸 제1 실시형태와 마찬가지이다.
이상, 도면을 참조하면서 실시형태에 기초하여 본 발명을 실시하기 위한 바람직한 형태를 설명하였으나, 여기서 개시한 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는 상기한 설명에서가 아니라 청구의 범위에 의해 나타낸다. 당업자이면, 본건 명세서를 볼 때, 자명한 범위 내에서 각종 변경 및 수정을 용이하게 상정(想定)할 수 있을 것이다. 따라서, 그와 같은 변경 및 수정은, 청구의 범위로부터 정해지는 발명의 범위 내 또는 이것과 균등한 범위 내의 것으로 해석된다.
1: 전원
2: 배터리
3: 배터리군
4: 부하
5: 주전원
5A, 5B: 단자
6: 충전 회로
7a: 센서 기능부
7b: 연산 처리부
7ba: 제어부
7bb: 지연부
7bc: 변환부
7c: 직류 검출부
8: 전류 센서
9: 계측용 전류 인가 장치
10: 센서마다의 무선 통신 수단
11: 컨트롤러
11A: 메인 컨트롤러
11a: 수신부
11b: 전송부
11c: 커맨드 송신부
11d: 대기부
11e: 전류 인가 제어부
12: 통신망
13: 데이터 서버
13a: 내부 저항 연산부
13b: 판정부
14: 모니터
15: 다이오드
17: 센서 유닛
18: 온도 센서
19: 안테나
21: 상용 전원
22: 트랜스
23: 컨덴서
24: 전류 제한부
25: 개폐 스위치
26: 전류 제한용 저항
27: 스위칭 소자

Claims (10)

  1. 각각 2차 전지인 복수의 배터리가 직렬 접속된 배터리군이 복수 병렬로 접속된 전원에서의 상기 각 배터리의 열화(劣化)를 판정하는 2차 전지의 열화 판정 장치로서,
    상기 각 배터리에 개별적으로 접속된 복수의 전압 센서;
    교류 성분을 포함하는 계측용 전류를 상기 배터리군마다에 인가하는 계측용 전류 인가 장치;
    상기 각 전압 센서에 설치되고, 계측된 교류 성분의 전압의 계측값을 무선으로 송신하는 센서마다의 무선 통신 수단; 및
    상기 각 센서마다의 무선 통신 수단이 송신한 상기 계측값을 수신하고, 수신한 상기 계측값을 이용하여 상기 각 배터리의 내부 저항을 산출하고, 내부 저항으로부터 상기 배터리의 열화를 판정하는 컨트롤러;
    를 포함하는 2차 전지의 열화 판정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 전압 센서가 계측한 상기 계측값을, 디지털 신호로 표현되는 실효값 또는 평균값으로 변환하는 변환부를 구비하고, 상기 센서마다의 무선 통신 수단은, 계측값으로서 상기 변환부에 의해 변환된 실효값 또는 평균값을 송신하는, 2차 전지의 열화 판정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 각 배터리군마다에 전류 센서가 접속되고, 상기 컨트롤러는, 상기 각 전압 센서의 상기 계측값과 상기 전압 센서가 설치된 상기 배터리군마다의 상기 전류 센서의 계측값으로부터 상기 각 배터리의 내부 저항을 연산하는 내부 저항 연산부, 및 상기 내부 저항 연산부의 연산 결과로부터 상기 각 배터리의 열화를 판정하는 판정부를 구비하는, 2차 전지의 열화 판정 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 센서마다의 무선 통신 수단은, 커맨드를 수신하여 상기 전압 센서에 상기 커맨드에 대응하는 지령을 부여하는 기능을 가지고, 상기 컨트롤러는, 상기 각 센서마다의 무선 통신 수단에 상기 커맨드를 송신하는 기능을 가지는, 2차 전지의 열화 판정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 커맨드로서 상기 각 센서마다의 무선 통신 수단에 계측 개시 커맨드를 송신하는, 2차 전지의 열화 판정 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 각 전압 센서에 계측 개시 커맨드를 동시에 시리얼 전송 또는 패럴렐 전송으로 송신하고, 상기 각 전압 센서는 정해진 계측 개시 지연 시간만큼 경과 후에 계측을 행하고, 계측한 데이터를 설정된 순서로 순차적으로 송신하는, 2차 전지의 열화 판정 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 계측 개시 커맨드의 송신으로부터 일정 시간 후에, 데이터를 수신할 수 없었던 상기 전압 센서에 대하여 재송신 요구를 행하는, 2차 전지의 열화 판정 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 각 전압 센서에 개별적으로 데이터 송신 커맨드를 송신하고, 순차로 데이터를 수신하는, 2차 전지의 열화 판정 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 연산한 상기 내부 저항의 크기에 따라 복수 단계(plurality of stages)의 경보를 출력하는 판정부를 구비하는, 2차 전지의 열화 판정 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 계측용 전류 인가 장치가, 상기 배터리군과 병렬로 접속된, 전류 제한용 저항과 스위칭 소자의 직렬 회로로 이루어지는 방전 회로이며, 상기 방전 회로를 흐르는 전류가 펄스형 내지 정현파형(正弦波狀)의 전류가 되도록 상기 스위칭 소자를 개폐 구동하는 전류 인가 제어부를 구비하는, 2차 전지의 열화 판정 장치.
KR1020187026818A 2016-02-24 2017-02-17 2차 전지의 열화 판정 장치 KR20180114156A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016032945A JP6679342B2 (ja) 2016-02-24 2016-02-24 二次電池の劣化判定装置
JPJP-P-2016-032945 2016-02-24
PCT/JP2017/005983 WO2017145948A1 (ja) 2016-02-24 2017-02-17 二次電池の劣化判定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180114156A true KR20180114156A (ko) 2018-10-17

Family

ID=59686127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187026818A KR20180114156A (ko) 2016-02-24 2017-02-17 2차 전지의 열화 판정 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20190067758A1 (ko)
JP (1) JP6679342B2 (ko)
KR (1) KR20180114156A (ko)
CN (1) CN108700636A (ko)
DE (1) DE112017000969T5 (ko)
WO (1) WO2017145948A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020180012A1 (ko) * 2019-03-06 2020-09-10 주식회사 엘지화학 저전압 불량 배터리 셀 검출 장치 및 방법
WO2022019664A1 (ko) * 2020-07-21 2022-01-27 주식회사 엘지에너지솔루션 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치 및 방법

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017150926A (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 Ntn株式会社 二次電池の劣化判定装置
JP6755126B2 (ja) 2016-06-02 2020-09-16 Ntn株式会社 二次電池の劣化判定装置
JP2018048893A (ja) 2016-09-21 2018-03-29 Ntn株式会社 二次電池の劣化判定装置
KR102256602B1 (ko) * 2017-12-14 2021-05-26 주식회사 엘지에너지솔루션 전압 측정 장치 및 방법
JP2020053176A (ja) * 2018-09-25 2020-04-02 株式会社デンソー 電池監視システム
JP6690799B1 (ja) * 2019-02-26 2020-04-28 株式会社Ｇｓユアサ 鉛蓄電池監視装置及び鉛蓄電池監視方法
US11818210B2 (en) * 2019-10-07 2023-11-14 Advanced Measurement Technology, Inc. Systems and methods of direct data storage for measurement instrumentation
DE102019218489A1 (de) 2019-11-28 2021-06-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Laden einer Batterie für ein Fortbewegungsmittel
US11936228B2 (en) * 2020-06-16 2024-03-19 Black & Decker Inc. Battery charger
KR20230019315A (ko) 2021-07-29 2023-02-08 현대자동차주식회사 차량의 배터리 열화도 예측 방법 및 시스템
JPWO2023053794A1 (ko) * 2021-09-28 2023-04-06

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59180469A (ja) * 1983-03-31 1984-10-13 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 車両用蓄電池の容量測定装置
JP3293410B2 (ja) * 1995-06-09 2002-06-17 松下電器産業株式会社 組電池の監視装置
JPH10170615A (ja) 1996-12-10 1998-06-26 Sanko Denki:Kk 車載バッテリ−チェッカ−
JPH11194156A (ja) * 1997-12-27 1999-07-21 Dokomo Engineering Hokkaido Kk 組電池自動診断装置
JP4407874B2 (ja) * 2001-10-09 2010-02-03 古河電池株式会社 蓄電池内部抵抗測定回路
JP3771526B2 (ja) * 2002-10-21 2006-04-26 株式会社日立製作所 二次電池評価方法および蓄電装置
EP2472277A3 (en) * 2003-06-27 2012-10-17 The Furukawa Electric Co., Ltd. Method and device for measuring secondary cell internal impedance and judging deterioration
JP4494904B2 (ja) * 2003-08-22 2010-06-30 古河電気工業株式会社 二次電池の内部インピーダンス測定方法、二次電池の内部インピーダンス測定装置及び電源システム
WO2005078673A1 (en) * 2004-02-03 2005-08-25 Sys Technologies, Inc. Remote battery monitoring system having embedded telesensors
CN2836029Y (zh) * 2005-11-28 2006-11-08 孙斌 蓄电池内阻及劣化状态在线监测系统
JP5089619B2 (ja) 2009-01-16 2012-12-05 古河電池株式会社 二次電池の劣化診断装置
JP5633227B2 (ja) * 2009-10-14 2014-12-03 ソニー株式会社 電池パックおよび電池パックの劣化度検出方法
CN201594116U (zh) * 2009-11-30 2010-09-29 比亚迪股份有限公司 一种电池内阻的测量装置
JP5682955B2 (ja) * 2010-08-04 2015-03-11 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 リチウム二次電池の制御システム、およびリチウム二次電池の状態検出方法
JP4929389B2 (ja) * 2010-10-14 2012-05-09 三菱重工業株式会社 電池システム
CN103548233B (zh) * 2011-05-23 2016-01-20 日立汽车系统株式会社 蓄电器控制电路
EP2765643B1 (en) * 2011-10-07 2016-09-14 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Controller and battery monitoring system
JP2013140055A (ja) * 2011-12-29 2013-07-18 Toyota Central R&D Labs Inc 電池監視システム
JP6088355B2 (ja) * 2013-05-21 2017-03-01 カルソニックカンセイ株式会社 バッテリー状態判定装置
JP6517494B2 (ja) * 2014-10-30 2019-05-22 株式会社東芝 電力変換装置、制御方法およびコンピュータプログラム
WO2017090156A1 (ja) * 2015-11-26 2017-06-01 株式会社東芝 電力制御装置、および電力制御システム
JP6260606B2 (ja) 2015-11-27 2018-01-17 カシオ計算機株式会社 書画カメラシステム及び画像読み取り方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020180012A1 (ko) * 2019-03-06 2020-09-10 주식회사 엘지화학 저전압 불량 배터리 셀 검출 장치 및 방법
US11774510B2 (en) 2019-03-06 2023-10-03 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for detecting low-voltage defective battery cell
WO2022019664A1 (ko) * 2020-07-21 2022-01-27 주식회사 엘지에너지솔루션 병렬 멀티 팩 모듈의 출력 제어 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN108700636A (zh) 2018-10-23
JP2017150925A (ja) 2017-08-31
US20190067758A1 (en) 2019-02-28
DE112017000969T5 (de) 2018-12-13
JP6679342B2 (ja) 2020-04-15
WO2017145948A1 (ja) 2017-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180114156A (ko) 2차 전지의 열화 판정 장치
CN109219755B (zh) 二次电池的劣化判断装置
KR20180121951A (ko) 2차 전지의 열화 판정 장치
US10908224B2 (en) Deterioration suppression device for secondary battery and individual deterioration suppression device
KR20190054109A (ko) 2차 전지의 열화 판정 장치
EP3356836B1 (en) Systems and methods for monitoring characteristics of energy units
KR20190046980A (ko) 2차 전지의 열화 판정 장치
KR101732854B1 (ko) 축전지 장치 및 축전지 시스템
US20120004875A1 (en) Method of detecting battery internal resistance
EP1873542A1 (en) Apparatus and method for estimating charge of a battery
US10444296B2 (en) Control device, control method, and recording medium
US20190025382A1 (en) Secondary battery degradation assessment device
US20140343877A1 (en) Power supply unit, vehicle and storage battery unit equipped with power supply unit, and remaining capacity detecting method of battery
US9653950B2 (en) Wireless power transmitting device and method for controlling to transmit wireless power signal in wireless power transmitting device
JP6639976B2 (ja) 二次電池の劣化判定装置
WO2017145949A1 (ja) 二次電池の劣化判定装置
JP5843518B2 (ja) 断線検出装置
JP2022067197A (ja) 電池監視システム