KR101321189B1

KR101321189B1 - 축전 시스템

Info

Publication number: KR101321189B1
Application number: KR1020097017092A
Authority: KR
Inventors: 다케히코 니시다; 가츠아키 고바야시; 가츠오 하시자키; 히데히코 다지마; 가즈유키 아다치
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2013-10-23
Also published as: JP5517398B2; US8217624B2; CN101622766A; KR20090101964A; JP2008228518A; WO2008114734A1; EP2133974B1; US20100033135A1; EP2133974A4; CN101622766B; EP2133974A1

Abstract

안전성의 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다. 축전 장치 (1) 와, 축전 장치 (1) 와 부하 (3) 사이에 형성되고, 축전 장치 (1) 로부터 부하 (3) 에 공급하는 전력을 제어할 수 있는 전력 변환 장치 (2) 와, 축전 장치 (1) 의 이상을 검지하는 전지 감시 회로 (4) 를 구비하고, 전지 감시 회로 (4) 에 의해 축전 장치 (1) 의 이상이 검지된 경우에, 전력 변환 장치 (2) 가 미리 설정되어 있는 전류값 또는 전력값 이하, 혹은, 미리 설정되어 있는 상한값을 초과하지 않는 범위 내에서 부하 (3) 가 요구하는 전류값 또는 전력값으로, 축전 장치 (1) 에 축전되어 있는 전력을 부하 (3) 또는 내부에 구비하는 내부 부하에 공급하는 축전 시스템을 제공한다.

축전 장치, 부하, 전력 변환 장치, 전지 감시 회로, 내부 부하

Description

축전 시스템{ACCUMULATION SYSTEM}

기술분야

본 발명은, 축전 장치의 보호에 관한 것이다.

배경기술

종래, 1 또는 복수의 2 차 전지를 구비하는 전지 팩에 있어서, 전지 이상 (異常) 이 검지된 경우에, 2 차 전지에 대한 충전을 정지함과 함께, 2 차 전지와 방전 저항을 접속하여, 2 차 전지를 자동적으로 방전시키는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2, 특허 문헌 3 참조). 이와 같이 이상 발생시에는, 전지 팩에 축전되어 있는 에너지를 방출하므로, 안전한 상태에서 전지 팩을 보관하는 것이 가능해진다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2001-298867호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2003-142162호

특허 문헌 3 : 일본 공개실용신안공보 평6-57050호

발명의 개시

그러나, 상기 서술한 종래의 방법에서는, 방전 전류가 2 차 전지의 단자 간 전압과 방전 저항에 의해 결정되기 때문에, 방전 전류가 작아, 안전한 상태까지 방전하는데 시간이 걸린다는 문제가 있었다. 또, 2 차 전지의 충전 상태에 따라서는, 방전 전류가 허용되는 전류값보다 커질 우려가 있어, 발열 등의 관점에서 바 람직하지 않다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 안전성의 향상을 도모할 수 있는 축전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 채용한다.

본 발명의 제 1 양태는, 축전 장치와, 상기 축전 장치와 부하 사이에 형성되고, 상기 축전 장치로부터 상기 부하에 공급하는 전력을 제어할 수 있는 전력 변환 장치와, 상기 축전 장치의 이상을 검지하는 전지 감시 회로를 구비하고, 상기 전지 감시 회로에 의해 상기 축전 장치의 이상이 검지된 경우에, 상기 전력 변환 장치가 미리 설정되어 있는 전류값 또는 전력값 이하, 혹은, 미리 설정되어 있는 상한값을 초과하지 않는 범위 내에서 상기 부하가 요구하는 전류값 또는 전력값으로, 상기 축전 장치에 축전되어 있는 전력을 상기 부하 또는 내부에 구비하는 내부 부하에 공급하는 축전 시스템이다.

이와 같은 구성에 의하면, 전지 감시 회로에 의해 축전 장치의 이상이 검지된 경우에는, 전력 변환 장치에 의해 축전 장치의 방전이 실시되므로, 축전 장치의 전압을 저하시킬 수 있다. 이로써, 안전한 상태에서 축전 장치를 보관할 수 있다. 또, 이 때의 방전 전류는, 미리 설정되어 있는 전류값 또는 전력값 이하, 혹은, 미리 설정되어 있는 상한값을 초과하지 않는 범위 내에서 부하가 요구하는 전류값 또는 전력값으로 억제되므로, 안전성을 확보하면서 축전 장치의 전압을 저하시킬 수 있다.

상기 축전 시스템은, 상기 축전 장치와 상기 전력 변환 장치를 전기적으로 접속 및 절단하는 스위칭부를 갖고, 상기 전지 감시 회로는, 상기 축전 장치의 전압이 소정값 이하로 된 경우에, 상기 스위칭부를 작동시켜, 상기 축전 장치와 상기 전력 변환 장치의 전기적 접속을 절단하는 것으로 해도 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 축전 장치의 전압이 소정값 이하로 된 경우에, 스위칭부가 작동되어 축전 장치와 전력 변환 장치의 전기적 접속이 절단되게 된다.

상기 축전 시스템은, 상기 축전 장치의 온도를 검출하는 온도 검출부를 구비하고, 상기 전력 변환 장치는, 상기 축전 장치의 온도에 따라 방전의 전류값을 변경하는 것으로 해도 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 축전 장치의 온도에 따라 방전 전류의 전류값이 변경되므로, 온도가 높은 경우에는 방전 전류의 전류값을 작게 설정함으로써, 안전성을 더욱 높일 수 있다.

상기 축전 시스템에 있어서, 상기 전력 변환 장치는, 상기 축전 장치의 온도가 온도 상한값에 도달한 경우에, 방전을 정지하는 것으로 해도 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 온도 상승을 억제할 수 있다.

상기 축전 시스템에 있어서, 상기 축전 장치는, 직렬로 접속되는 복수의 전지 셀을 구비하고, 각 상기 전지 셀에는, 상기 전지 감시 회로에 의해 제어되는 전압 균등화 회로가 각각 형성되어 있고, 상기 전지 감시 회로는, 상기 전력 변환 장치에 의한 방전이 실시됨으로써 상기 축전 장치의 단자 간 전압이 소정값 이하로 된 경우에, 각 상기 전압 균등화 회로를 작동시키는 것으로 해도 된다.

상기 축전 시스템에 있어서, 상기 축전 장치는, 직렬로 접속되는 복수의 전 지 셀을 구비하고, 각 상기 전지 셀에는, 상기 전지 감시 회로에 의해 제어되는 전압 균등화 회로가 각각 형성되어 있고, 상기 전지 감시 회로는, 상기 전지 셀의 온도가 온도 상한값에 도달함으로써 방전이 정지된 후에, 각 상기 전압 균등화 회로를 작동시키는 것으로 해도 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 각 전지 셀의 방전을 개별적으로 실시하는 것이 가능해진다. 이 결과, 전지 셀 사이의 전압의 편차를 해소할 수 있다.

본 발명의 제 2 양태는, 직렬로 접속되는 복수의 전지 셀을 구비하는 축전 장치와, 각 상기 전지 셀에 대응하여 형성되고, 전지 셀 간의 셀 전압을 균등화하는 전압 균등화 회로와, 각 상기 전지 셀의 이상을 검지하는 전지 감시 회로를 구비하고, 상기 전지 감시 회로는, 상기 전지 셀의 이상을 검지한 경우에, 적어도 이상을 검지한 상기 전지 셀에 대응하는 상기 전압 균등화 회로를 작동시켜, 미리 설정되어 있는 전류값 이하로, 이상이 검지된 전지 셀의 방전을 실시하는 축전 시스템이다.

이와 같은 구성에 의하면, 전지 셀의 이상이 검지된 경우에, 미리 설정되어 있는 전류값 이하로, 적어도 이상이 검지된 전지 셀의 방전이 실시되므로, 전지 셀의 안전성을 확보할 수 있다.

상기 축전 시스템은, 각 상기 전지 셀의 온도를 검출하는 온도 검출부를 구비하고, 상기 전지 감시 회로는, 상기 전지 셀의 온도에 따라 상기 방전의 전류값을 제어하는 것으로 해도 된다.

이와 같은 구성에 의하면, 전지 셀의 온도에 따라 방전 전류의 전류값이 변 경되므로, 온도가 높은 경우에는 방전 전류의 전류값을 작게 설정하거나, 또는, 방전을 정지함으로써 안전성을 더욱 높일 수 있다.

상기 축전 시스템에 있어서, 상기 전압 균등화 회로로는, 예를 들어, 이상이 검지된 상기 전지 셀의 에너지를 트랜스를 통하여 다른 정상적인 전지 셀에 공급하는 트랜스 방식의 회로를 채용할 수 있다.

또, 상기 양태는, 가능한 범위에서 조합하여 이용할 수 있는 것이다.

본 발명에 의하면, 안전성을 높일 수 있다는 효과를 발휘한다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 축전 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 축전 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 3 은 도 2 에 나타낸 축전 시스템의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 4 는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 축전 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 5 는 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 축전 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 6 은 도 5 에 나타낸 셀 밸런스 회로의 일 구성예를 나타내는 도면이다.

도 7 은 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 축전 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 8 은 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 축전 시스템의 변형예를 나타내는 도면이다.

부호의 설명

1 축전 장치

2, 2′전력 변환 장치

3 부하

4, 4′전지 감시 회로

5, 12 스위칭 소자

6 내부 부하

7 셀 밸런스 회로

10, 10'전지 유닛

11 저항

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하에, 본 발명에 관련된 축전 시스템의 일 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

〔제 1 실시형태〕

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 축전 시스템의 개략 구성을 나타낸 도면이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템은, 축전 장치 (1) 와, 축전 장치 (1) 와 부하 (3) 사이에 형성되고, 축전 장치 (1) 로부터 부 하 (3) 에 공급하는 전력을 제어할 수 있는 전력 변환 장치 (2) 와, 축전 장치 (1) 의 이상을 검지하는 전지 감시 회로 (4) 와, 축전 장치 (1) 와 전력 변환 장치 (2) 를 전기적으로 접속 및 절단하는 스위칭 소자 (스위칭부 ; 5) 를 구비하고 있다.

축전 장치 (1), 전지 감시 회로 (4), 및 스위칭 소자 (5) 는, 공통의 케이싱 내에 수납되어 전지 유닛 (10) 을 구성하고 있다.

축전 장치 (1) 는, 직렬로 접속되는 복수의 전지 셀을 구비하고 있다. 각 전지 셀에는, 전지 셀의 전압을 검출하는 전압 센서 (도시 생략), 온도를 검출하는 온도 센서 (도시 생략) 가 각각 형성되어 있다. 전압 센서 및 온도 센서의 검출 결과는, 전지 감시 회로 (4) 에 부여되도록 되어 있다.

전지 감시 회로 (4) 는, 전압 센서로부터 수신한 전압값이 미리 설정되어 있는 정상 전압 범위 밖인 경우에 이상을 검지하여, 이상 검지 신호를 전력 변환 장치 (2) 에 출력한다. 예를 들어, 전지 감시 회로 (4) 는, 단자 간 전압이 2.3 V 이상 4.3 V 미만의 전압 범위로부터 벗어나 있는 전지 셀이 존재했을 경우에, 이상 검지 신호를 전력 변환 장치 (2) 에 출력한다.

또한, 전지 감시 회로 (4) 는, 온도 센서로부터 수신된 온도가 미리 설정되어 있는 제한값 이상인 경우에, 이상을 검지하여, 이상 검지 신호를 전력 변환 장치 (2) 에 출력한다. 예를 들어, 전지 감시 회로 (4) 는, 80 ℃ 이상의 전지 셀이 존재했을 경우에, 이상 검지 신호를 전력 변환 장치 (2) 에 출력한다.

또한, 상기 서술한 전지 셀의 단자 간 전압의 정상 전압 범위 그리고 온도의 제한값은, 설계에 의해 임의로 설정할 수 있는 것으로 한다.

전력 변환 장치 (2) 는, 미리 설정되어 있는 시퀀스에 따라, 전지 유닛 (10) 의 축전 장치 (1) 에 모아져 있는 전력을 부하 (3) 에 공급한다. 여기에서, 전력 변환 장치 (2) 는, 일 방향의 전력 변환 장치여도 되고, 쌍 방향의 전력 변환 장치여도 된다.

전력 변환 장치 (2) 는, 예를 들어, 축전 장치 (1) 로부터의 전압, 전류를 원하는 값으로 제어하는 기능, 축전 장치 (1) 로부터의 직류 전력을 3 상 (相) 교류 전력으로 변환하여 출력하는 인버터 기능을 구비하고 있다. 이 전력 변환 장치 (2) 는, 복수의 전지 셀을 구비하는 축전 장치 (1) 로부터 전력을 부하 (3) 에 공급하는 축전 시스템에 일반적으로 구비되어 있는 장치이다.

예를 들어, 본 실시형태의 축전 시스템이 가정용 혹은 상용 (商用) 의 전력 저장 시스템으로서 기능하는 경우, 전력 변환 장치 (2) 는, 전지 유닛 (10) 의 전력을 직류로부터 3 상 교류로 변환함과 함께, 전압, 전류, 역률 등을 원하는 값으로 제어하여, 부하 (3) 에 공급하는 장치로서 기능한다. 또, 본 실시형태의 축전 시스템이 전기 자동차 등의 배터리로서 기능하는 경우에는, 전력 변환 장치 (2) 는, 전지 유닛 (10) 의 전력을 직류로부터 3 상 교류로 변환함과 함께, 전압, 전류 제어를 실시하여, 구동 모터 등의 부하 (3) 에 공급하는 장치로서 기능한다.

전력 변환 장치 (2) 는, 통상시에는, 미리 설정되어 있는 시퀀스나 부하 (3) 의 전력 요구 지령 등에 기초하여 전지 유닛 (10) 으로부터 전력을 부하 (3) 에 공급한다. 또, 전력 변환 장치 (2) 는, 전지 감시 회로 (4) 로부터 이상 검지 신호를 수신한 경우에는, 전지 유닛 (10) 으로부터 부하 (3) 로의 전력 공급을 정지 하고, 그 후, 미리 설정되어 있는 제 1 전류값 (예를 들어, 정격 전류의 1/10 정도의 전류값) 이하로 축전 장치 (1) 로부터 부하 (3) 에 전력을 공급함으로써, 축전 장치 (1) 의 방전을 실시한다.

다음으로, 상기 서술한 구성을 구비하는 본 실시형태의 축전 시스템의 작용에 대해 설명한다.

전력 변환 장치 (2) 의 제어하, 전지 유닛 (10) 의 축전 장치 (1) 의 전력은 부하 (3) 에 공급된다. 또, 이 때, 전지 유닛 (10) 내에서는, 각 전지 셀의 단자 간 전압 및 온도가 전압 센서 및 온도 센서에 의해 소정의 시간 간격으로 검출되어, 전지 감시 회로 (4) 에 송신된다.

전지 감시 회로 (4) 는, 각 전지 셀의 단자 간 전압이 미리 설정되어 있는 정상 전압 범위 내인지, 및, 각 전지 셀의 온도가 미리 설정되어 있는 제한값 미만인지를 판정한다. 이 결과, 어느 전지 셀의 전압이 정상 전압 범위를 벗어나 있는 경우, 혹은, 어느 전지 셀의 온도가 제한값 이상인 경우에는, 전지 감시 회로 (4) 로부터 이상 검지 신호가 전력 변환 장치 (2) 에 송신된다.

전력 변환 장치 (2) 는, 이상 검지 신호를 수신하면, 전지 유닛 (10) 으로부터 부하 (3) 로의 전력 공급을 정지하고, 그 후, 미리 설정되어 있는 제 1 전류값 이하로 축전 장치 (1) 로부터 부하 (3) 에 전력을 공급함으로써, 축전 장치 (1) 의 방전을 실시한다.

또한, 이 경우, 부하 (3) 에 공급되는 전력은, 통상시에 비해 대폭 저하되게 되므로, 방전 전류에 따라 부하 (3) 의 접속 수나, 부하 (3) 의 운전 상태 혹은 사 용 상태를 제한하는 것으로 해도 된다.

또, 전력 변환 장치 (2) 에 의해 상기 서술한 방전이 실시되고 있는 기간에 도, 각 전지 셀의 단자 간 전압이나 온도가 검출되어 전지 감시 회로 (4) 에 송신된다. 전지 감시 회로 (4) 는, 전지 셀의 단자 간 전압의 평균값이 미리 설정되어 있는 방전 정지 전압 이하가 되면, 전력 변환 장치 (2) 에 대해 방전 정지 신호를 출력한다. 전력 변환 장치 (2) 는, 방전 정지 신호를 수신하면, 방전을 정지하고, 방전을 정지했다는 뜻을 나타내는 방전 종료 신호를 전지 감시 회로 (4) 에 송신한다. 전지 감시 회로 (4) 는, 전력 변환 장치 (2) 로부터 방전 종료 신호를 수신하면, 스위칭 소자 (5) 를 개방 상태로 하여, 축전 장치 (1) 와 전력 변환 장치 (2) 의 전기적 접속을 절단한다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템에 의하면, 전지 이상이 검지된 경우에는, 전력 변환 장치 (2) 가 축전 장치 (1) 의 방전을 실시하여, 축전 장치 (1) 의 전압을 저하시키므로, 축전 장치 (1) 를 안전성이 높은 상태에서 전력 변환 장치 (2) 와 분리할 수 있음과 함께, 안전성이 높은 전지 상태로 보관하는 것이 가능해진다.

또한, 방전 전류를 제 1 전류값 이하로 하므로, 안전성을 확보하면서 축전 장치 (1) 에 축적된 에너지를 방출시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템에서는, 방전 전류의 값을 안전이 확보되는 값으로 제어하는 것으로 했지만, 이것 대신에, 안전성이 확보되는 전력의 범위 내에서 방전을 실시하는 것으로 해도 된다. 또, 이것 대신에, 미리 설정 되어 있는 상한값을 초과하지 않는 범위에서, 부하 (3) 의 요구에 따른 전류값 또는 전력값으로 축전 장치 (1) 로부터 부하 (3) 에 대해 전력을 공급하는 것으로 해도 된다. 이 경우에 있어서, 전력 범위나, 전류값 또는 전력값의 상한값은, 설계에 의해 적절히 설정할 수 있는 것으로 한다.

또, 본 실시형태에서는, 각 전지 셀의 단자 간 전압의 평균값이 소정의 값 (예를 들어, 3.1 V) 이하로 된 경우에, 전지 감시 회로 (4) 가 방전 정지 신호를 송신하는 것으로 하였다. 이것 대신에, 복수의 전지 셀 중에서, 가장 높은 단자 간 전압이 소정의 값 (예를 들어, 3.1 V) 이하로 된 경우, 혹은, 가장 낮은 단자 간 전압이 소정의 값 (예를 들어, 3.1 V) 이하로 된 경우에, 전지 감시 회로 (4) 가 방전 정지 신호를 송신하는 것으로 해도 된다.

또, 전지 셀이 아니라, 축전 장치 (1) 의 단자 간 전압이 소정의 전압 (예를 들어, 3.1 V × 직렬 수) 이하로 된 경우에, 전지 감시 회로 (4) 가 방전 정지 신호를 송신하는 것으로 해도 된다.

또, 본 실시형태에서는, 축전 장치 (1) 가 직렬 접속되는 복수의 전지 셀을 갖는 경우에 대해 설명했지만, 이것 대신에, 축전 장치 (1) 가 1 개의 전지 셀에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템에 있어서, 상기 부하 (3) 대신에, 축전 장치 (1) 로부터 어스로 방전되는 구성으로 해도 된다.

〔제 2 실시형태〕

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 축전 시스템에 대해 도 2 를 참조하여 설명한다.

상기 서술한 제 1 실시형태에 관련된 축전 시스템에서는, 전지 유닛 (10) 이 전력 변환 장치 (2) 를 통하여 부하 (3) 에 접속되는 구성으로 되어 있었지만, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템은, 전지 유닛 (10) 이 전력 변환 장치 (2) 를 통하여 부하 (3) 및 상용 계통에 접속되는 구성을 취한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 이상시에 있어서의 축전 장치 (1) 의 방전을 실시하고 있는 경우에는, 상용 계통으로부터 부하 (3) 에 부족분의 전력을 공급하는 것이 가능해진다. 이로써, 부하 (3) 는, 통상시와 동일한 운전 상태 혹은 사용 상태를 유지하는 것이 가능해진다.

또한, 상용 계통 대신에, 혹은, 상용 계통에 추가하여, 다른 축전 장치가 접속되는 구성으로 해도 된다. 이 경우에는, 다른 축전 장치로부터도 부족분의 전력이 부하 (3) 에 공급되는 것으로 해도 된다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 전지 셀의 이상이 검지된 경우에, 축전 장치 (1) 의 전력을 부하 (3) 에 공급하는 것으로 했지만, 이것 대신에, 예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 축전 장치 (1) 의 전력을 전력 변환 장치 (2) 의 내부 부하 (6 ; 예를 들어, 팬, 램프, 방전 저항 등) 에 공급하는 것으로 해도 된다. 이 경우에는, 축전 장치 (1) 의 전력이 전력 변환 장치 (2) 의 내부 부하 (6) 에 의해 소비되게 된다.

〔제 3 실시형태〕

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 축전 시스템에 대해 도 4 를 참조하여 설명한다.

본 실시형태에 관련된 축전 시스템은, 상기 서술한 제 2 실시형태에 관련된 축전 시스템과 구성을 대략 동일하게 하지만, 전지 감시 회로 (4) 로부터 전력 변환 장치 (2') 에 전지 셀의 온도 정보가 송신되는 점, 이 온도 정보에 기초하여 전력 변환 장치 (2') 가 방전 전류를 변경하는 점에서 상이하다.

이하, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템에 대해, 상기 서술한 제 2 실시형태에 관련된 축전 시스템과 상이한 점에 대해 주로 설명한다.

전지 감시 회로 (4) 는, 전지 셀의 이상을 검지하면, 이상 검지 신호와 각 전지 셀의 온도 정보를 전력 변환 장치 (2') 에 출력한다.

전력 변환 장치 (2') 는, 어느 전지 셀의 온도가 미리 설정되어 있는 제 1 설정값 (예를 들어, 60℃) 이상이 된 경우에, 제 1 전류값 (예를 들어, 정격 전류의 1/10 정도의 값) 보다 작은 제 2 전류값 (예를 들어, 정격의 1/20, 1/30, 1/40, … 으로 서서히 좁혀져 온도가 내려가는 전류) 으로 방전을 실시한다. 이와 같이, 방전 전류를 작게 함으로써, 온도 상승을 억제하고, 전지 셀의 온도가 제 1 설정값보다 높은 온도 상한값 (예를 들어, 80 ℃) 에 도달하는 것을 회피할 수 있다.

방전 전류를 제 2 전류값 이하로 함으로써, 전지 셀의 온도가 서서히 저하되고, 모든 전지 셀의 온도가 제 1 설정값보다 작은 값인 제 2 설정값 (예를 들어, 50 ℃) 이하로 된 경우에는, 전력 변환 장치 (2') 는 방전 전류를 제 1 전류값으로 되돌려 방전을 실시한다.

한편, 방전 전류를 제 2 전류값 이하로 제어해도 전지 셀의 온도 상승을 억 제할 수 없고, 어느 전지 셀의 온도가 온도 상한값에 도달하면, 전력 변환 장치 (2') 는 방전을 정지하고, 방전 종료 신호를 전지 감시 회로 (4) 에 송신한다.

전지 감시 회로 (4) 는, 방전 종료 신호를 수신하면, 스위칭 소자 (5) 를 개방 상태로 하여, 전력 변환 장치 (2) 와 축전 장치 (1) 의 전기적 접속을 절단한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템에 의하면, 전지 셀의 온도를 감시하면서 방전 전류를 제어하므로, 안전성을 더욱 높이는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 어느 전지 셀의 온도가 제 1 설정값 이상이 된 경우에, 제 2 전류값에 의해 방전을 실시하는 것으로 했지만, 이것 대신에, 방전을 일단 정지함으로써, 전지 셀의 온도 저하를 도모하는 것으로 해도 된다. 이와 같이, 축전 장치 (1) 의 방전을 한 번 정지시킴으로써, 전지 셀의 온도 상승을 효율적으로 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서, 전지 셀의 온도가 제 2 설정값으로부터 제 1 설정값까지 상승하는 기간에 있어서는, 제 1 전류값으로 방전을 실시하는 것으로 했지만, 이것 대신에, 이 기간에 있어서는, 부하 (3) 에 따른 전류값으로 방전을 실시하는 것으로 해도 된다. 이와 같이, 제 2 설정값으로부터 제 1 설정값까지 온도가 상승하는 기간에 있어서는, 부하 (3) 에 따른 전류로 축전 장치 (1) 로부터 부하에 전력을 공급함으로써, 안전성을 확보하면서, 효율적으로 방전을 실시할 수 있다. 이 결과, 방전에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.

〔제 4 실시형태〕

다음으로, 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 축전 시스템에 대해 도 5 및 도 6 을 참조하여 설명한다.

상기 서술한 제 1 실시형태에 관련된 축전 시스템에서는, 전력 변환 장치 (2) 가 작동함으로써, 축전 장치 (1) 로부터 부하 (3) 에 대해 전력을 방출하는 것으로 했지만, 본 실시형태에서는, 전력 변환 장치 (2) 를 작동시키는 것이 아니라, 각 전지 셀에 대응하여 형성되어 있는 셀 밸런스 회로 (전압 균등화 회로 ; 7) 를 작동시킴으로써, 축전 장치 (1) 의 방전을 실시한다. 이하, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템에 대해 설명한다.

본 실시형태에서는, 전지 유닛 (10') 내에 있어서, 각 전지 셀에 대응하여 셀 밸런스 회로 (7) 가 형성되어 있다. 셀 밸런스 회로 (7) 의 일 구성예를 도 6 에 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 셀 밸런스 회로 (7) 는, 전지 셀에 병렬로 접속되는 저항 (11) 과, 저항 (11) 에 직렬로 접속되는 스위칭 소자 (12) 를 주된 구성 요소로서 구비하고 있다.

전지 감시 회로 (4') 는, 전지 셀의 이상을 검지하면, 스위칭 소자 (5) 를 개방 상태로 함으로써, 축전 장치 (1) 와 전력 변환 장치 (2) 의 전기적 접속을 절단한다.

계속해서, 전지 감시 회로 (4') 는, 모든 전지 셀에 대응하여 형성되어 있는 셀 밸런스 회로 (7) 의 스위칭 소자 (12) 를 폐쇄 상태로 함으로써, 셀 밸런스 회로 (7) 를 작동시킨다. 이로써, 각 전지 셀로부터 셀 밸런스 회로 (7) 의 저항 (11) 에 전류가 흘러, 방전이 실시된다.

전지 감시 회로 (4') 는, 각 전지 셀의 단자 간 전압이 규정의 전압 레벨 (예를 들어 3.1 V) 로 균등화되면, 셀 밸런스 회로 (7) 의 스위칭 소자 (12) 를 개방 상태로 함으로써, 셀 밸런스 회로 (7) 의 작동을 정지한다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 축전 시스템에 의하면, 전지 셀의 이상이 검지된 경우에는, 셀 밸런스 회로 (7) 를 작동시켜 방전을 실시하게 하므로, 모든 전지 셀의 단자 간 전압이 동 (同) 레벨이 될 때까지 방전을 실시하게 할 수 있다.

또한, 각 전지 셀에 대응하여 일반적으로 형성되어 있는 기존의 셀 밸런스 회로 (7) 를 사용하여 방전을 실시하므로, 새롭게 구성 요소를 추가하지 않고, 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 도 6 에 나타낸 바와 같은 저항 (11) 과 스위칭 소자 (12) 를 사용한 셀 밸런스 회로 (7) 로 했지만, 이것 대신에, 트랜스를 사용한 셀 밸런스 회로로 해도 된다. 트랜스형의 셀 밸런스 회로는, 하나의 전지 셀의 전력을 다른 전지 셀로 옮김으로써, 전지 셀의 단자 간 전압의 균등화를 실시하는 것이다. 이 경우에는, 이상이 검지된 전지 셀의 전압이 높은 경우에, 그 전력을 전압이 낮은 다른 정상적인 전지 셀로 옮김으로써, 이상이 검지된 전지 셀의 단자 간 전압만을 저하시키는 것이 가능해진다.

또, 셀 밸런스 회로 (7) 는, 상기 서술한 바와 같은 구성에 한정되지 않고, 전지 셀의 전력을 빼내거나 다른 전지 셀로 옮기는 효과를 갖는 공지된 셀 밸런스 회로를 적절히 채용할 수 있다. 이 때, 방전 전류의 값을 제어할 수 있는 셀 밸런스 회로를 채용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 셀 밸런스 회로를 채용함으로써, 안전성을 높이면서 방전을 실시하는 것이 가능해진다.

〔제 5 실시형태〕

다음으로, 본 발명의 제 5 실시형태에 대해 도 7 을 참조하여 설명한다.

본 실시형태에 관련된 축전 시스템은, 상기 서술한 제 2 실시형태에 관련된 축전 시스템에 있어서, 전지 유닛 (10) 대신에, 도 5 에 나타낸 제 4 실시형태에 관련된 축전 시스템의 전지 유닛 (10') 을 채용하고 있다.

본 실시형태에 관련된 축전 시스템에서는, 예를 들어, 전지 감시 회로 (4') 에 의해 전지 이상이 검지된 경우, 상기 서술한 제 2 실시형태와 동일하게, 전력 변환 장치 (2) 에 의해 부하 (3) 로의 방전이 실시된다. 이 방전에 의해 축전 장치 (1) 의 전압이 소정값 이하가 되면, 전지 감시 회로 (4') 로부터 전력 변환 장치 (2) 에 방전 정지 신호가 송신된다. 전력 변환 장치 (2) 는, 방전 정지 신호를 수신하면, 축전 장치 (1) 의 방전을 정지하고, 전지 감시 회로 (4') 에 방전 종료 신호를 송신한다.

전지 감시 회로 (4') 는, 방전 종료 신호를 수신하면, 스위칭 소자 (5) 를 개방 상태로 함으로써, 축전 장치 (1) 와 전력 변환 장치 (2) 의 전기적 접속을 절단하고, 그 후, 모든 셀 밸런스 회로 (7) 를 작동시킨다. 이로써, 각 전지 셀의 단자 간 전압이 균등화된다. 모든 셀 밸런스 회로 (7) 에 전류가 흐르지 않게 되면, 전지 감시 회로 (4) 는, 셀 밸런스 회로 (7) 내의 스위칭 소자 (12) 를 개방 상태로 하여, 셀 밸런스 회로 (7) 의 작동을 정지한다.

본 실시형태에 관련된 축전 시스템에 의하면, 전력 변환 장치 (2) 에 의한 부하 (3) 로의 축전 장치 (1) 단위에서의 방전과, 셀 밸런스 회로 (7) 를 사용한 전지 셀 단위에서의 방전을 조합함으로써, 상기 서술한 제 4 실시형태에 관련된 축전 시스템과 비교하여, 단시간에 축전 장치 (1) 의 방전을 종료시키는 것이 가능해진다.

또한, 부하 (3) 에 대한 방전 후에, 셀 밸런스 회로 (7) 를 사용한 방전을 실시함으로써, 전지 셀의 단자 간 전압의 편차를 해소할 수 있다.

또한, 본 실시형태와 동일하게, 제 1 실시형태에 관련된 축전 시스템의 전지 유닛 (10) 대신에, 도 5 에 나타낸 전지 유닛 (10') 을 채용하는 것으로 해도 된다. 또한, 방전의 순서나 방법에 대해서는, 상기 서술한 바와 같다.

또, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 각 전지 셀의 온도 정보가 전력 변환 장치 (2') 에 송신되는 제 3 실시형태에 관련된 축전 시스템에 있어서, 전지 유닛 (10) 대신에, 도 5 에 나타낸 전지 유닛 (10') 을 채용하는 것으로 해도 된다.

이 경우, 예를 들어, 어느 전지 셀의 온도가 상기 서술한 제 1 설정값에 도달할 때까지는, 방전 전류를 제한하지 않고 부하 (3) 에 따른 방전을 실시하고, 어느 전지 셀의 온도가 제 1 의 설정값에 도달한 경우에, 전력 변환 장치 (2') 에 의한 방전을 정지시키고, 또한, 스위칭 소자 (5) 를 개방 상태로 하여, 축전 장치 (1) 와 전력 변환 장치 (2') 의 전기적 접속을 절단한 후에, 셀 밸런스 회로 (7) 를 작동시켜, 각 전지 셀의 단자 간 전압의 편차를 해소시키는 것으로 해도 된다.

또, 상기 서술한 셀 밸런스 회로 (7) 를, 각 전지 셀의 단자 간 전압의 균등화가 도모된 후에도 각 전지 셀의 방전이 가능한 구성으로 해도 된다. 이로써, 온도가 제 1 설정값에 도달한 전지 셀 이외의 전지 셀에 대해서는, 방전을 계속 실시시키는 것이 가능해진다. 이 결과, 온도가 제 1 설정값에 도달한 전지 셀 이외의 전지 셀에 대해서는, 단자 간 전압을 원하는 값 이하로 할 수 있어, 안전성을 보다 높이는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세히 서술했는데, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.

Claims

축전 시스템으로서,

축전 장치와,

상기 축전 장치와 방전 부하 사이에 형성되고, 상기 축전 장치로부터 상기 방전 부하에 공급하는 전력을 제어할 수 있는 전력 변환 장치와,

상기 축전 장치의 이상 (異常) 을 검지하는 전지 감시 회로를 구비하고,

상기 방전 부하는, 상기 축전 장치와 독립적으로 제공되고,

상기 전지 감시 회로에 의해 상기 축전 장치의 이상이 검지된 경우에, 정격 전류의 1/10의 전류값 이하로 전력을 상기 방전 부하 및 상기 전력 변환 장치의 내부에 제공되는 내부 부하에 공급하고,

상기 축전 장치는, 직렬로 접속되는 복수의 전지 셀과, 각 상기 전지 셀에 대응하여 형성되고, 전지 셀 간의 셀 전압을 균등화하는 전압 균등화 회로를 구비하고,

상기 전지 감시 회로는, 상기 전지 셀의 이상을 검지한 경우에, 상기 전압 균등화 회로를, 적어도 이상을 검지한 상기 전지 셀을 방전시키도록 작동시키는, 축전 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 축전 장치와 상기 전력 변환 장치를 전기적으로 접속 및 절단하는 스위칭부를 갖고,

상기 전지 감시 회로는, 상기 축전 장치의 전압이 소정값 이하로 된 경우에, 상기 스위칭부를 작동시켜, 상기 축전 장치와 상기 전력 변환 장치의 전기적 접속을 절단하는, 축전 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 축전 장치의 온도를 검출하는 온도 검출부를 구비하고,

상기 전력 변환 장치는, 상기 축전 장치의 온도에 따라 방전의 전류값을 변경하는, 축전 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 전력 변환 장치는, 상기 축전 장치의 온도가 온도 상한값에 도달한 경우에, 방전을 정지하는, 축전 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 축전 장치는, 직렬로 접속되는 복수의 전지 셀을 구비하고,

각 상기 전지 셀에는, 상기 전지 감시 회로에 의해 제어되는 전압 균등화 회로가 각각 형성되어 있고,

상기 전지 감시 회로는, 상기 전력 변환 장치에 의한 방전이 실시됨으로써 상기 축전 장치의 전압이 소정값 이하로 된 경우에, 각 상기 전압 균등화 회로를 작동시키는, 축전 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 축전 장치는, 직렬로 접속되는 복수의 전지 셀을 구비하고,

각 상기 전지 셀에는, 상기 전지 감시 회로에 의해 제어되는 전압 균등화 회로가 각각 형성되어 있고,

상기 전지 감시 회로는, 상기 전력 변환 장치가 방전을 정지한 후에, 각 상기 전압 균등화 회로를 작동시키는, 축전 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,

각 상기 전지 셀의 온도를 검지하는 온도 검출부를 구비하고,

상기 전지 감시 회로는, 상기 전지 셀의 온도에 따라 방전의 전류값을 제어하는, 축전 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 전압 균등화 회로는, 이상이 검지된 상기 전지 셀의 에너지를, 트랜스를 통하여 다른 정상적인 전지 셀에 공급하는 트랜스 방식의 회로인, 축전 시스템.