KR20180122429A - 전원 시스템 - Google Patents

전원 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180122429A
KR20180122429A KR1020187029651A KR20187029651A KR20180122429A KR 20180122429 A KR20180122429 A KR 20180122429A KR 1020187029651 A KR1020187029651 A KR 1020187029651A KR 20187029651 A KR20187029651 A KR 20187029651A KR 20180122429 A KR20180122429 A KR 20180122429A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery
battery pack
soc
value
current
Prior art date
Application number
KR1020187029651A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102168910B1 (ko
Inventor
가즈미 가네코
Original Assignee
오토모티브 에너지 서플라이 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 오토모티브 에너지 서플라이 가부시키가이샤 filed Critical 오토모티브 에너지 서플라이 가부시키가이샤
Publication of KR20180122429A publication Critical patent/KR20180122429A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102168910B1 publication Critical patent/KR102168910B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H02J7/0026—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L11/1866—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • 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
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/448—End of discharge regulating measures
    • 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
    • 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
    • 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • 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
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
    • 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
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • 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
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • 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
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

재기동 시에 병렬 접속 불허가가 될 가능성을 저감시킨다. 병렬로 접속된 복수의 전지팩(11, 12)의 각각은, 충방전 가능한 전지열(21, 22)과 전지열(21, 22)에 직렬로 마련된 릴레이(41, 42)와 전지열의 상태를 검출하는 검출부를 구비하고, 각 전지팩을 제어하는 마스터 제어부(34)는, 순환 전류가 해제 허가 전류를 하회했을 때에 전지팩의 릴레이를 오프로 하며, 또한 검출부의 결과에 근거하여, 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 SOC 상당값이 높을수록 해제 허가 전류를 작게 한다.

Description

전원 시스템
본 발명은, 전원 시스템에 관한 것이다.
충방전 가능한 전지열(電池列)과 전지열에 대한 충방전을 감시하여 제어하는 배터리 감시 시스템(BMS: Battery Management System)을 갖는 전지팩은, 예를 들면 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등에 탑재되어 있으며, 차량에 탑재된 전지팩은, 차량의 발전기(회생 장치)에서 발생한 전력에 의하여 충전된다.
전지팩을 갖는 전원 시스템 전체적으로의 용량을 크게 하기 위하여, 전원 시스템 내에 복수의 전지팩을 마련하고, 각 전지팩에 있어서 세트 전지에 대하여 직렬로 마련된 릴레이를 온으로 함으로써, 복수의 전지팩을 병렬로 접속하는 것도 행해지고 있다. 이때, 전지팩의 사이에서 전지열의 합계 전압에 전위차 ΔV가 있으면, 전위차 ΔV에 따라 전지팩의 사이에서 순환 전류가 발생하고, 순환 전류의 크기가 전지팩이 견딜 수 있는 최대 전류를 초과하면 릴레이 고장의 원인이 될 수 있다. 특허문헌 1에는, 전위차 ΔV가 일정값 이하인 경우에만, 전지팩의 상호 접속을 허가하는 것이 개시되어 있다.
병렬 접속된 복수의 전지팩을 갖는 전원 시스템을 종료할 때는, 먼저 기기 측을 정지한 후에, 최종적으로는 각 전지팩에 마련되어 있는 릴레이를 오프로 해야 한다. 기기 측을 정지하는 등 하여 기기 측과 전원 시스템의 사이에서 전류가 0이 되거나 혹은 거의 흐르지 않게 된 시점에 있어서 전지팩의 사이에서 전지열의 합계 전압에 차가 발생하고 있으면, 이 차에 따라 전지팩 간에서 순환하는 순환 전류가 흐른다.
큰 순환 전류가 흐르고 있는 상태에서 각 전지팩 내의 릴레이를 개방하면, 전지팩 간에서의 합계 전압의 차가 보존되게 되고, 다음으로 전원 시스템을 개시했을 때의 상술한 순환 전류의 원인이 되기도 한다. 특허문헌 2에는, 기기의 종료 시에 전지팩 간에서의 전압의 균등화를 도모하기 위하여, 전원 시스템을 기기 측으로부터 전기적으로 분리한 후에도 한동안 각 전지팩 내의 릴레이를 온 상태로 하여 순환 전류가 흐르는 상태로 하고, 소정 시간의 경과 후에 전지팩 내의 릴레이를 오프로 하는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공표특허공보 2013-524748호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2011-72153호
특허문헌 2에 기재되는 바와 같이 순환 전류를 소정 시간 계속 흐르게 함으로써 복수의 전지팩 간에서의 전압의 균등화를 도모하는 경우에 있어서도, 반드시 순환 전류가 완전히 제로가 된다고는 한정하지 않고, 그 상태에서 릴레이를 오프로 하면, 팩 간에 전위차를 가진 상태가 되어, 차회 기동 시에 병렬 접속을 가능하게 하는 조건이 충족되지 않는 경우가 있다. 만약, 소정 시간을 길게 설정한 경우에, 그때까지의 사이, 시스템을 종료할 수 없다는 과제가 있다.
본 발명의 목적은, 시스템의 종료 시간의 최적화 및 차회의 기동 시에 병렬 접속 불허가가 될 가능성의 저감을 도모할 수 있는 전원 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 양태에 관한 전원 시스템은, 복수의 전지팩이 병렬로 접속됨과 함께 복수의 전지팩을 제어하는 제어 수단을 갖는 전원 시스템으로서, 전지팩은, 충방전 가능한 전지열과, 전지열에 직렬로 마련된 릴레이와, 전지열 상태를 검출하는 검출 수단을 구비하고, 제어 수단은, 복수의 전지팩의 사이를 흐르는 순환 전류가 해제 허가 전류를 하회했을 때에 복수의 전지팩의 각각의 상기 릴레이를 오프로 제어하며, 또한 검출 수단의 검출 결과에 근거하여, 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 SOC(State of Charge) 상당값이 높을수록 해제 허가 전류를 작게 하는 것을 특징으로 한다.
SOC 상당값은, 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 SOC(State of Charge)값 또는 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 전압값인 것이 바람직하다. 전지열은 복수의 단위 전지를 직렬로 접속한 것이고, 단위 전지는 1개의 전지셀 또는 병렬로 접속된 복수의 전지셀에 의하여 구성되어 있는 것이 바람직하다. 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 SOC(State of Charge)값은, 당해 팩 내의 단위 전지의 SOC값이고, 또한 최대의 SOC값인 것이 바람직하다.
순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 전압값은, 당해 팩 내의 단위 전지의 전압값이고, 또한 최대의 전압값인 것이 바람직하다. 복수의 전지팩의 각각은 당해 전지팩을 감시하여 제어하는 배터리 감시 시스템을 갖고, 복수의 전지팩 중 하나에 마련되는 배터리 감시 시스템은 제어 수단을 포함하는 마스터 배터리 감시 시스템인 것이 바람직하다.
시스템의 종료 시간의 최적화 및 차회의 기동 시에 병렬 접속 불허가가 될 가능성의 저감을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 전원 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 전원 시스템의 동작의 전체를 설명하는 플로차트이다.
도 3은 리튬의 석출을 방지하기 위한 조건을 나타내는 그래프이다.
도 4는 순환 전류를 설명하는 도이다.
도 5는 전원 시스템의 충전을 정지하는 동작을 설명하는 도이다.
도 6은 전원 시스템의 다른 실시형태를 나타내는 도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 전원 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 1에 나타내는 전원 시스템(10)은, 예를 들면 부하(負荷)임과 함께 발전 기능(혹은 전력 회생 기능)을 갖는 부하·회생 기기(1)에 접속되어 부하·회생 기기(1)에 전력을 공급하고 부하·회생 기기(1)로부터의 전력에 의하여 충전되는 것이다. 부하·회생 기기(1)과 전원 시스템(10)은 1쌍의 전력선(3, 4)에 의하여 접속되어 있다. 도에 있어서, 부하·회생 기기(1)에 공급하는 전력이나 전원 시스템으로의 충전 전류가 흐르는 경로는, 굵은 선으로 나타나 있다.
부하·회생 기기(1)과 전원 시스템(10)을 전기적으로 분리 가능하게 하기 위하여, 전력선(3, 4)에는 각각 릴레이(5, 6)이 삽입되어 있다. 전원 시스템(10)을 부하·회생 기기(1)에 접속했을 때의 돌입 전류를 저감시키기 위하여, 프리차지 릴레이(7)과 프리차지 저항(8)을 직렬로 접속한 것이, 릴레이(5)에 대하여 병렬로 마련되어 있다. 이 전원 시스템(10)이 탑재되는 기기(예를 들면 차량 등)의 전체를 제어하고, 특히 부하·회생 기기(1)을 제어하는 기기 제어 유닛(2)가, 신호선(52)를 통하여 전원 시스템(10)에 접속하고 있다. 기기 제어 유닛(2)는, 릴레이(5, 6) 및 프리차지 릴레이(7)의 개폐도 제어한다.
전원 시스템(10)에는, 서로 병렬로 접속되어 전력선(3, 4)에 접속하는 복수의 전지팩이 마련되어 있다. 여기에서 전지팩은 전지열과 BMS를 포함하는 것을 말하고, 케이스나 냉각 장치 등은 필수는 아니다. 도시한 것에서는 2개의 전지팩(11, 12)가 마련되어 있지만, 전지팩의 수는 3 이상이어도 된다. 전지팩(11)은, 전지열(21)과 마스터 BMS(배터리 감시 시스템)(31)을 구비하고 있고, 전지팩(12)는 전지열(22)와 슬레이브 BMS(32)를 구비하고 있다.
전지열(21, 22)는, 복수의 단(單)셀을 직렬로 접속한 구성을 갖는다. 단셀로서는 임의의 종류의 이차 전지셀을 이용할 수 있지만, 이하의 설명에서는, 각 단셀은 리튬 이온 이차 전지셀인 것으로 한다. 전지팩(11, 12)를 병렬 접속하므로, 각 전지팩(11, 12)에 포함되는 전지열(21, 22)에 있어서의 단셀의 직렬 단수는 동일하다. 전지팩(11, 12) 공칭 용량도 동일한 것으로 하는 것이 바람직하다.
BMS(Battery Management System)(31, 32)는, 그 BMS(31, 32)를 구비하는 전지팩(11, 12) 내의 전지열(21, 22)를 감시하여 전지팩(11, 12)마다 제어를 행하는 기능을 갖는 것이다. 특히 마스터 BMS(31)은, 전원 시스템(10)에 포함되는 전지팩(11, 12)의 전체에 대한 제어도 행한다. 전원 시스템(10)에 마련하는 전지팩의 수를 3 이상으로 할 때는, 3번째 이후의 전지팩은, 전지팩(12)와 마찬가지로, 전지열과 슬레이브 BMS를 구비하게 된다. 슬레이브 BMS(32)는, 신호선(51)에 의하여 마스터 BMS(31)에 접속하고 있다. 기기 제어 유닛(2)로부터의 신호선(52)도 마스터 BMS(31)에 접속하고 있다.
전지팩(11)에는, 전지열(21) 및 마스터 BMS(31)에 더하여, 추가로 전력선(3)과 전지열(21)의 정측 단자를 분리 가능하게 접속하는 릴레이(41)과, 전력선(4)와 전지열(21)의 부측 단자를 분리 가능하게 접속하는 릴레이(42)와, 전지열(21)에 흐르는 전류를 계측하는 전류 센서(A)(43)과, 전지열(21)의 단셀마다 그 단자 전압을 계측하는 전압 센서(V)(44)와, 전지열(21)의 단셀마다 혹은 단셀의 그룹마다 그 온도를 계측하는 온도 센서(T)(45)가 마련되어 있다.
센서(43~45)의 계측값은 마스터 BMS(31)로 보내지고, 마스터 BMS(31)은 보내져 온 계측값에 근거하여, 전지팩(11)의 릴레이(41, 42)의 개폐를 제어한다. 마찬가지로, 전지팩(12)에도 릴레이(41, 42), 전류 센서(43), 전압 센서(44) 및 온도 센서(45)가 마련되어 있다. 전지팩(12)에서는, 센서(43~45)의 계측값은 슬레이브 BMS(32)로 보내지고, 전지팩(12)의 릴레이(41, 42)는 마스터 BMS(31)의 지시를 받은 슬레이브 BMS(32)의 출력에 의하여 제어된다.
다음으로, 전원 시스템(10)의 전체 동작에 대하여, 도 2를 이용하여 설명한다. 여기에서는, 전원 시스템(10)이 차량에 탑재되어 있는 것으로 하여, 설명을 행한다. 차량의 이그니션 스위치가 온이 되면, 제어 기기 유닛(2)의 지령에 근거하여, 전원 시스템(10)의 개시를 위하여 스텝 91에 있어서 각 BMS(31, 32)가 기동 처리를 행한다. 마스터 BMS(31)과 슬레이브 BMS(32)는, 각 슬레이브 제어부(33)에서 전지팩의 총 전압을 계측하고, 계측한 결과를 마스터 제어부(34)로 송신한다. 마스터 제어부(34)는 각 전지팩 간의 전위차를 계측하여, 전위차가 소정값보다 작다고 판정한 경우에, 각 슬레이브 제어부(33)에 대하여 릴레이(41, 42)를 온으로 하는 지시를 송신한다. BMS(31, 32)는 릴레이(41, 42)를 온(도통)으로 하여, 그 상태 신호를 제어 기기 유닛(2)로 송신하고, 제어 기기 유닛(2)는 프리차지 릴레이(7), 릴레이(5, 6)을 온(도통)으로 한다.
그 후, BMS(31, 32)는, 스텝 92에 있어서, 각 전지팩(11, 12)의 전지열(21, 22)의 충전/방전 전류와, 전지열(21, 22)를 구성하는 각 단셀의 전압 및 온도를 계측하고, 스텝 93에 있어서, 계측 결과에 근거하여 전지열(21, 22)의 SOC(State of Charge 충전 상태), SOP(State of Power; 전력 상태) 및 OCV(Open Circuit Voltage; 개방 회로 전압)를 연산하며, 스텝 94에 있어서 이들을 상위 시스템(예를 들면 기기 제어 유닛)으로 송신한다. 차량의 이그니션 스위치가 온으로 되어 있는 기간 중에 스텝 92~94의 처리를 반복하기 때문에, 스텝 95에 있어서, 이그니션 스위치가 오프로 되어 있는지 여부가 판단된다.
이그니션 스위치가 온인 상태라고 판단되면 처리는 스텝 92로 되돌아가고, 이그니션 스위치가 오프이면, 스텝 96에 있어서 각 BMS(31, 32)가 정지 처리를 실행한다. 정지 처리의 실행이 끝나면 전원 시스템(10)은 완전히 정지 상태가 되어, 일련의 처리가 종료된다. 스텝 91~96의 처리는, 이그니션 스위치의 온 및 오프의 동작에 따라 반복 실행된다.
예를 들면 전지팩이 복수의 리튬 이온 이차 전지셀에 의한 전지열에 의하여 구성되는 경우, 복수의 전지팩의 병렬 접속 가능 조건으로서, 재기동 시의 순환 전류에 의하여 충전되는 전지팩 중 어느 하나의 단셀에 있어서의 리튬의 석출이 일어나지 않는다는 조건이 있다. 리튬의 석출은, 전류가 흘러 들어오는(즉 충전되고 있는) 전지팩의 SOC(State of Charge; 충전 상태)의 값이 클수록, 보다 소전류에서 일어나는 것이 알려져 있고, SOC값이 클수록, 접속 조건이 엄격해진다.
본 실시형태에서는, 순환 전류가 가장 많이 흐르는 전지팩(순환 전류에 의하여 가장 많이 충전되는 전지팩)의 SOC값이 클수록 릴레이를 오프로 하는 조건을 엄격하게 함으로써, 즉 순환 전류가 충분히 좁혀져 전지팩 간의 전위차 ΔV가 작아지는 방향으로 함으로써, 차회의 기동 시에 전지팩을 서로 병렬로 접속할 때에 전압차에 의하여 병렬 접속 불허가가 될 가능성을 저감시킨다.
구체적으로는, 본 실시형태의 전원 시스템(10)에서는, 다음으로 이그니션 스위치가 온이 되었을 때의 스텝 91의 기동 처리에 있어서, 전지팩(11, 12)를 서로 병렬로 접속할 수 있도록, 스텝 96의 정지 처리에 있어서, 복수의 전지팩(11, 12)의 사이를 흐르는 순환 전류(Ic)가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 SOC값이 높을수록 해제 허가 전류(Is)의 값을 작게 하여, 순환 전류(Ic)가 해제 허가 전류(Is)를 하회했을 때에 각 전지팩(11, 12)의 각각의 릴레이(41, 42)를 오프로 제어한다. 릴레이(41, 42)의 오프로의 제어는, 마스터 BMS(31)이 행하고, 전지팩(12) 내의 릴레이(41, 42)에 대해서는 마스터 BMS(31)로부터의 지시를 받아 슬레이브 BMS(32)가 오프로 하기 위한 조작을 행한다.
다음으로, 단셀이 리튬 이온 이차 전지셀인 경우에 본 실시형태에 있어서 해제 허가 전류(Is)를 정하기 위한 요건이 되는, 부극으로의 리튬의 석출에 대하여 설명한다. 단셀에 대하여 충전 방향으로 전류(I)가 흐를 때, 조건에 따라서는 부극에 리튬이 석출되는 경우가 있다. 리튬의 석출이 발생하는지 여부는, 충전 전류(I)와 셀의 SOC의 관계에 의하여 판정할 수 있다. 일반적으로는 충전 전류(I)가 크면, 작은 SOC에서도 리튬의 석출이 일어난다. 리튬의 석출이 일어나지 않는 범위의 상한은, 가로축을 충전 전류(I)로 하고 세로축을 SOC로 하면, 온도가 일정해진다고 하면, 도 3에 있어서 굵은 선으로 나타내는 바와 같이, 우측 하향의 곡선 또는 직선으로 나타난다. 이 곡선 또는 직선을 석출 한계선이라고 부르기로 한다.
또, 리튬의 석출은 온도(T)가 높을수록 일어나기 어려워지므로, 석출 한계선은, 온도가 높을수록, 가로축을 충전 전류(I)로 하고 세로축을 단자 전압(V)로 하는 그래프에 있어서 상측에 위치하게 된다. 여기에서는 단셀의 SOC로 생각하고 있지만, SOC가 증가하면 셀의 단자 전압(엄밀하게는 개방 회로 전압(OCV))도 단조롭게 증가하는 관계에 있기 때문에, SOC 대신에 셀의 단자 전압으로 생각해도 동일하다. 저온 측에 있어서 석출 한계선이 저SOC 측으로 이동하는 것은, 동일한 전류(I) 또한 동일한 SOC여도 온도 변화에 의하여 리튬의 석출이 일어날 수 있는 것을 나타내고 있다.
도 4는, 전지팩(11, 12)가 병렬 접속되어 있을 때의 순환 전류를 설명하는 도이고, 도 1에 나타내는 회로를 간략화하여 등가 회로도로서 나타낸 것이다. 도 4에서는, 릴레이(5, 6) 및 프리차지 릴레이(7)을 일괄하여 메인 스위치(MS)로 나타내고, 전지팩(11) 내의 릴레이(41, 42)를 일괄하여 스위치(SW1)로 나타내며, 전지팩(12) 내의 릴레이(41, 42)를 일괄하여 스위치(SW2)로 나타내고 있다. 전지열(11, 12)의 내부 저항을 각각 저항(R1, R2)로서 나타내고 있다.
따라서, 전지팩(11)은, 저항(R1), 전지열(21) 및 스위치(SW1)이 직렬로 접속되는 것으로 나타나고, 전지팩(12)는, 저항(R2), 전지열(22) 및 스위치(SW2)가 직렬로 접속되는 것으로 나타난다. 전원 시스템(10)과 부하·회생 기기(1)로 이루어지는 구성은, 부하·회생 기기(1)에 대하여, 메인 스위치(MS)를 통하여, 전지팩(11)과 전지팩(12)가 병렬로 접속된 구성으로서 나타나게 된다. 또한, 도 4(b)~(d)에서는, 도 면의 번잡을 피하기 위하여, 전원 시스템(10) 및 전지팩(11, 12)를 나타내는 프레임선은 표시되어 있지 않다.
도 4(a)는, 메인 스위치(MS) 및 스위치(SW1, SW2)를 폐성(閉成)(온)함으로써 전원 시스템(10)에 대하여 외부로부터 즉 부하·회생 기기(1)로부터 충전 전류(I)로 충전이 이루어지고 있는 상태를 나타내고 있다. 이때, 전지팩(11)에서의 충전 전류는 I1이고, 전지팩(12)에서의 충전 전류는 I2이며, I=I1+I2가 성립된다. 내부 저항(R1, R2)에 불균형이 있으면, 충전 전류(I1, I2)도 불균형이 되고, 전지열(11, 12)에서는 SOC도 달라지며, 전지열(11, 12)의 OCV도 달라진다.
여기에서, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이 메인 스위치(MS)를 개방(오프)하면, 부하·회생 기기(1)로부터의 충전이 정지한다. 이 시점에서의 전지열(21, 22)의 단자 전압이 각각 E1, E2라고 하고, 내부 저항(R1, R2)의 불균형에 의하여 E1≠E2가 되어 있는 것으로 하면, Ic=(E2-E1)/(R1+R2)로 나타나는 순환 전류(Ic)가 전지팩(11, 12)의 사이에서 흐르게 된다. 순환 전류(Ic)는 시간의 경과와 함께 서서히 작아져 간다.
그 후, 순환 전류(Ic)의 값이 소정값을 하회한 시점에서, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 스위치(SW1, SW2)를 오프로 하여, 스텝 96(도 2)에 나타낸 정지 처리를 완료시킨다. 스위치(SW1, SW2)를 오프로 하기 직전의 순환 전류의 값을 Ik로 한다. 스위치(SW1, SW2)를 오프로 함으로써 전지팩(11, 12)의 병렬 접속이 해제되어 순환 전류는 정지하지만, 전지팩(11, 12)의 사이의 전위차는 그대로 유지되고, SOC도 그대로 유지된다.
다음으로 이그니션 스위치가 온이 되어 스텝 91(도 2)에 나타낸 기동 처리가 개시되면, 도 4(d)에 나타내는 바와 같이, 스위치(SW1, SW2)를 온으로 하여 전지팩(11, 12)를 병렬 접속한다. 전지팩(11, 12)의 각각의 전압이나 SOC는, 전회의 정지 처리를 완료한 시점에서 실질적으로는 변화하고 있지 않기 때문에, 스위치(SW1, SW2)를 온으로 했을 때에 흐르는 순환 전류는, 직전에 스위치(SW1, SW2)를 오프로 했을 때에 흐르고 있던 전류(Ik)에 대략 동등한 것이 된다.
여기에서 스위치(SW1, SW2)를 오프로 했을 때부터 다시 온으로 할 때까지의 사이에 주위 온도가 T1로부터 T2로 저하된 경우를 생각한다. 스위치(SW1, SW2)를 오프로 하기 직전의 SOC가 SOCk, 순환 전류가 Ik이고, 도 3에 나타내는 그래프에 있어서 SOCk와 Ik에 의하여 정해지는 점(A)가, 온도(T1)에서의 석출 한계선보다 하측이라고 해도, 이 점(A)는, 온도(T2)에서의 석출 한계선보다 상측일 수 있다.
석출 한계선의 상측은, 부극에 있어서의 리튬의 석출이 일어날 수 있는 영역이기 때문에, 결국 전원 시스템(10)의 주위 온도의 저하를 위하여, 재기동했을 때에 리튬의 석출의 우려가 발생하게 된다. 본 실시형태의 전원 시스템(10)에서는, 기동 시에 생각할 수 있는 최악의 온도(저온 측의 온도)를 고려하여, 그와 같은 온도에 있어서도 순환 전류에 의하여 리튬의 석출이 일어나지 않도록, 정지 처리에 있어서 릴레이(41, 42)(즉 스위치(SW1, SW2))를 오프로 할 때의 해제 허가 전류(Is)를 설정한다.
도 5는, 전원 시스템(10)의 정지 처리의 구체적인 동작을 나타내고 있다. 도 5(a)는, 도 1에 나타내는 회로를 간략화하여 나타낸 것이고, 도 4와 동일하게, 릴레이(5, 6) 및 프리차지 릴레이(7)을 일괄하여 메인 스위치(MS)로 나타내며, 전지팩(11) 내의 릴레이(41, 42)를 일괄하여 스위치(SW1)로 나타내고, 전지팩(12) 내의 릴레이(41, 42)를 일괄하여 스위치(SW2)로 나타내고 있다.
마스터 BMS(31)은, 전지팩(11)에 관해서만 감시와 제어를 행하는 부분인 슬레이브 제어부(33)과, 전원 시스템(10)의 전체의 제어를 행하는 부분인 마스터 제어부(34)를 구비하고 있다. 슬레이브 BMS(32)는, 그것이 마련되는 전지팩(12)의 감시와 제어만을 행하면 되기 때문에, 마스터 BMS(31)에 마련되어 있는 것과 동일한 슬레이브 제어부(33)만을 구비하고 있다. 전지팩(12)의 전류 센서(43), 전압 센서(44) 및 온도 센서(45)의 계측값은 전지팩(12)의 슬레이브 제어부(33)에 부여된다.
도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 이그니션 스위치가 오프로 된 경우, 기기 제어 유닛(2)는, 전지팩(11) 및 전지팩(11)을 통하여 전지팩(12)에 대하여, 스위치(SW1, SW2)를 오프로 하기 위한 연산을 실행하는 지시를 한다.
각 슬레이브 제어부(33)은, 전지열(21, 22)마다의 전륫값과, 각 셀의 전압 및 온도에 근거하여, 도 5(b)의 스텝 101에 나타내는 바와 같이, 대응하는 전지팩의 각 셀의 SOC를 산출한다. 그리고 각 슬레이브 제어부(33)은, 대응하는 전지팩에 있어서의 전륫값(I)와, 대응하는 전지팩에 포함되는 각 셀의 SOC 중 최대의 값 SOCmax를 마스터 제어부(34)로 보낸다. 마스터 제어부(34)는, 스텝 102에 있어서, 전류가 흘러 들어오는 쪽의 전지팩(충전 측의 전지팩)을 특정함과 함께 충전 측의 전지팩에 있어서의 SOCmax를 이용하여 해제 허가 전류(Is)를 설정한다.
구체적으로는, 도 5(c)에서 나타내는 바와 같이, SOCmax가 클수록 작아지도록 해제 허가 전류(Is)를 설정한 맵을 이용한다. 다음으로, 전류계(43)을 이용하여 스텝 103에 있어서 순환 전류(Ic)를 구하고, 스텝 104에 있어서 순환 전류(Ic)가 해제 허가 전류(Is)를 하회하고 있는지를 판정한다. Ic<Is이면, 스텝 105에 있어서 마스터 제어부(34)가 전지팩(11, 12)의 슬레이브 제어부(33)을 통하여 릴레이(41, 42)를 오프로 하는 제어를 행하여 정지 처리를 종료하고, 그렇지 않으면 스텝 101로 되돌아가 처리를 반복한다.
도 5(c)는, 본 실시형태에 있어서의 해제 허가 전류(Is)의 결정 방법을 설명하는 도이고, 도 3과 마찬가지로, 가로축을 충전 전류(I), 세로축을 셀의 SOC로 하여 석출 한계선을 나타내고 있다. 석출 한계선은 온도에 따라 도시 상하 방향으로 이동하지만, 도에 있어서 굵은 실선으로 나타내는 바와 같이, 현재의 온도에 근거하는 석출 한계선이나 차회의 기동 시에 상정되는 최악 온도(바꾸어 말하면 상정되는 최저 온도)에서의 석출 한계선을 생각할 수 있다.
따라서, 본 실시형태에서는, 차회 기동 시에 상정되는 최악 온도에서의 석출 한계선에 추가로 마진을 더한, 도에 있어서 굵은 파선으로 나타내는 석출 한계선을 임곗값 산출용의 석출 한계선으로서 생각하여, SOCmax를 임곗값 산출용의 석출 한계선에 적용시켜 얻어지는 전류를 해제 허가 전류(Is)로 한다. 임곗값 산출용의 석출 한계선도, SOC가 클수록 전류(I)가 작은 곡선으로서 나타나므로, SOCmax가 클수록 작은 해제 허가 전류(Is)가 얻어지게 된다. 마스터 제어부(34)는, 온도마다의 석출 한계선을 나타내는 데이터를 맵 혹은 테이블의 형태로 유지하고 있고, 최악 온도에 대응하는 석출 한계선에 대하여 추가로 마진을 갖게 한 임곗값 산출용의 석출 한계선을 산출하여 이용함으로써, 해제 허가 전류(Is)를 결정한다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 해제 허가 전류(Is)를 정하여 순환 전류(Ic)가 해제 허가 전류(Is)를 하회했을 때에 릴레이(41, 42)를 오프로 하고, 또한 순환 전류(Ic)에 의하여 충전 상태가 되는 전지팩의 셀 중 최대의 SOC값을 갖는 셀의 SOC값이 높을수록, 해제 허가 전류(Is)(오프로 하는 임곗값)를 작게(엄격하게) 함으로써, 팩 간의 전압차를 작게 할 수 있으며, 차회 기동 시의 병렬 접속 판정 시, 불허가가 되기 어렵다. 또, 충전 상태가 되는 전지팩의 SOC가 낮을수록 해제 허가 전류(Is)를 크게(완화) 함으로써, 릴레이가 오프로 될 때까지의 시간을 단축할 수 있다. 또한, 전지팩의 최대 SOC로부터 해제 허가 전류(IS)를 구할 때, 전지팩의 온도도 고려하고 있으므로, 온도 변화에 의한 리튬 석출을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 2개의 전지팩(11, 12)가 마련되는 경우의 제어에 대하여 상세하게 설명했지만, 3 이상의 전지셀을 병렬로 접속하는 경우에는, 그들의 전지셀 중 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩 내의 셀의 SOC에 근거하여, 그 SOC값이 높을수록 해제 허가 전륫값을 작게 하는 제어를 행하면 된다. 또, 본 실시형태에서는, SOC값이 높을수록 해제 허가 전륫값(Is)를 작게 하는 것으로 하여 설명을 행했지만, 셀 전압과 SOC값의 사이에는 SOC가 클수록 셀 전압도 단조롭게 커진다는 관계가 있으므로, SOC값 대신에 셀 전압을 이용한 제어를 행하는 것도 가능하다.
셀 전압과 SOC의 관계로부터 하면, 셀 전압에 착목한 제어도 SOC에 착목한 제어라고 할 수 있으므로, 본 실시형태에 있어서, 복수의 전지팩의 사이를 흐르는 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 셀 최대 SOC 상당값이 높을수록 해제 허가 전륫값을 작게 하는 것에는, 복수의 전지팩의 사이를 흐르는 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 전지셀 최대 단자 전압이 높을수록 해제 허가 전륫값을 작게 하는 것도 포함된다.
도 1 및 도 5에 나타낸 전원 시스템(10)에서는, 전원 시스템(10) 내에 마련되는 복수의 전지팩(11, 12) 중, 하나의 전지팩(11)에는 마스터 BMS(31)을 배치하고, 나머지 전지팩(12)에는 슬레이브 BMS(32)를 배치하고 있지만, 본 발명이 적용되는 전원 시스템은 이에 한정되는 것은 아니다. 도 6은, 본 발명이 적용되는 전원 시스템(10)의 다른 예를 나타내고 있다.
도 6에 나타내는 전원 시스템(10)은, 각 전지팩(11, 12)에는 슬레이브 제어부(33)의 기능만을 갖는 BMS(30)을 배치하고, 전지팩(11, 12)와는 별개로 통합 제어 유닛(50)을 마련한 것이다. 통합 제어 유닛(50)은, 마스터 제어부(34)로서의 기능을 갖는 것이고, 각 BMS(30)에 대하여 신호선(51)에 의하여 접속함과 함께, 기기 제어 유닛(2)로부터의 신호선(52)에도 접속하고 있다. 도 6에 나타내는 전원 시스템(10)에서는, 도 5(b)로 나타내는 처리를 실행할 때는, BMS(30)은 스텝 10의 처리를 실행하고, 통합 제어 유닛(50)은 스텝 102~105의 처리를 실행한다.
여기까지 설명해 온 실시형태에서는, 부하·회생 기기(1)을 릴레이(5~7)(혹은 메인 스위치(MS))에 의하여 전기적으로 분리한 후에 전원 시스템(10)을 정지하는 플로를 설명해 왔지만, 부하·회생 기기(1)을 정지함으로써 실질적으로 전원 시스템(10)과 부하·회생 기기(1)의 사이에서 전류가 0 혹은 거의 흐르지 않게 된 후에 전원 시스템(10)을 정지하는 경우여도 동일하게 적용할 수 있다.
또, 전지열(22)는, 직렬 접속을 예로서 설명했지만, 직렬 접속과 병렬 접속을 조합한 직병렬 접속에서도 팩마다 내부 저항이 대략 동일하면 적용할 수 있다. 이 직병렬 접속에 의한 전지열은, 예를 들면 복수의 단위 전지를 직렬로 접속한 것이고, 단위 전지는 하나의 전지셀(상술한 일 실시형태) 또는 병렬로 접속된 복수의 전지셀에 의하여 구성되는 것도 이용할 수 있다.
이 경우에는, 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 SOC(State of Charge)값은, 당해 팩 내의 단위 전지의 SOC값이고, 또한 최대의 SOC값인 것이 바람직하다. 또, 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 전압값에 대해서는, 당해 팩 내의 단위 전지의 전압값이고, 또한 최대의 전압값인 것이 바람직하다.
1 부하·회생 기기
10 전원 시스템
11, 12 전지팩
21, 22 전지열
30, 31, 32 BMS(배터리 감시 시스템)
34 마스터 제어부(제어 수단)
41, 42 릴레이
50 통합 제어 유닛

Claims (6)

  1. 복수의 전지팩이 병렬로 접속됨과 함께 상기 복수의 전지팩을 제어하는 제어 수단을 갖는 전원 시스템으로서,
    상기 전지팩은, 충방전 가능한 전지열과, 상기 전지열에 직렬로 마련된 릴레이와, 상기 전지열 상태를 검출하는 검출 수단을 구비하고,
    상기 제어 수단은, 상기 복수의 전지팩의 사이를 흐르는 순환 전류가 해제 허가 전류를 하회했을 때에 상기 복수의 전지팩의 각각의 상기 릴레이를 오프로 제어하며, 또한 상기 검출 수단의 검출 결과에 근거하여, 상기 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 SOC(State of Charge) 상당값이 높을수록 상기 해제 허가 전류를 작게 하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 SOC 상당값은, 상기 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 SOC(State of Charge)값 또는 상기 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 전압값인 전원 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전지열은, 복수의 단위 전지를 직렬로 접속한 것이고,
    상기 단위 전지는, 하나의 전지셀 또는 병렬로 접속된 복수의 전지셀에 의하여 구성되어 있는 전원 시스템.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 SOC(State of Charge)값은, 당해 팩 내의 상기 단위 전지의 SOC값이고, 또한 최대의 SOC값인 전원 시스템.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 순환 전류가 가장 많이 흘러 들어오는 전지팩의 전압값은, 당해 팩 내의 상기 단위 전지의 전압값이고, 또한 최대의 전압값인 전원 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 전지팩의 각각은, 당해 전지팩을 감시하여 제어하는 배터리 감시 시스템을 갖고,
    상기 복수의 전지팩 중 하나에 마련되는 배터리 감시 시스템은, 상기 제어 수단을 포함하는 마스터 배터리 감시 시스템인 전원 시스템.
KR1020187029651A 2016-09-21 2017-09-19 전원 시스템 KR102168910B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-184587 2016-09-21
JP2016184587 2016-09-21
JPJP-P-2017-088109 2017-04-27
JP2017088109 2017-04-27
PCT/JP2017/033732 WO2018056263A1 (ja) 2016-09-21 2017-09-19 電源システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180122429A true KR20180122429A (ko) 2018-11-12
KR102168910B1 KR102168910B1 (ko) 2020-10-22

Family

ID=61691045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187029651A KR102168910B1 (ko) 2016-09-21 2017-09-19 전원 시스템

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10608444B2 (ko)
EP (1) EP3518374B1 (ko)
JP (1) JP6683819B2 (ko)
KR (1) KR102168910B1 (ko)
CN (1) CN107863789B (ko)
WO (1) WO2018056263A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210044026A (ko) 2019-10-14 2021-04-22 주식회사 엘지화학 쌍안정릴레이를 이용한 병렬 전지팩 제어시스템 및 그 방법

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7006263B2 (ja) * 2017-12-27 2022-01-24 トヨタ自動車株式会社 充電装置
CN109228874A (zh) * 2018-08-27 2019-01-18 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 一种动力电池保护***和电动汽车
KR102316486B1 (ko) * 2018-11-27 2021-10-22 주식회사 엘지화학 시동용 배터리의 구동 시스템 및 이를 이용한 외부 시스템 오프 상태 인식 방법
US20220355700A1 (en) * 2019-07-18 2022-11-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Management device and power supply system
JP7191873B2 (ja) 2020-01-17 2022-12-19 株式会社東芝 充放電制御装置、充放電システム、充放電制御方法及び充放電制御プログラム
US11605839B2 (en) * 2020-02-10 2023-03-14 Anduril Industries, Inc. Battery system
US11299063B2 (en) * 2020-02-12 2022-04-12 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling electric power flow in a battery system
JP7244635B2 (ja) * 2020-03-27 2023-03-22 東莞新能安科技有限公司 並列接続電池セットの充放電管理方法、電子装置及び電気システム
CN111431228B (zh) * 2020-03-27 2023-06-20 东莞新能安科技有限公司 并联电池组充放电管理方法及电子装置
US11552479B2 (en) 2020-06-02 2023-01-10 Inventus Power, Inc. Battery charge balancing circuit for series connections
US11588334B2 (en) 2020-06-02 2023-02-21 Inventus Power, Inc. Broadcast of discharge current based on state-of-health imbalance between battery packs
US11489343B2 (en) 2020-06-02 2022-11-01 Inventus Power, Inc. Hardware short circuit protection in a large battery pack
US11509144B2 (en) 2020-06-02 2022-11-22 Inventus Power, Inc. Large-format battery management system with in-rush current protection for master-slave battery packs
CN116529978A (zh) 2020-06-02 2023-08-01 茵范帝能源公司 大型电池管理***
US11476677B2 (en) 2020-06-02 2022-10-18 Inventus Power, Inc. Battery pack charge cell balancing
US11594892B2 (en) 2020-06-02 2023-02-28 Inventus Power, Inc. Battery pack with series or parallel identification signal
US11245268B1 (en) 2020-07-24 2022-02-08 Inventus Power, Inc. Mode-based disabling of communiction bus of a battery management system
WO2022024836A1 (ja) * 2020-07-28 2022-02-03 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 管理装置、電源システム、電動移動体、及び管理方法
DE102020211772A1 (de) 2020-09-21 2022-03-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems
CN112332669B (zh) * 2020-11-11 2022-05-24 阳光电源股份有限公司 一种mlpe光伏***及其光伏组串控制方法
CN112737013B (zh) * 2020-12-18 2024-04-19 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种多电源***及其运行方法
KR102346847B1 (ko) * 2020-12-31 2022-01-04 (주)에이피이씨 에너지 저장장치 및 에너지 저장장치의 제어 방법
US11404885B1 (en) 2021-02-24 2022-08-02 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
US11411407B1 (en) 2021-02-24 2022-08-09 Inventus Power, Inc. Large-format battery management systems with gateway PCBA
ES2938792B2 (es) * 2021-10-08 2023-09-20 Torrot Electric Europa S A Sistema de gestion de baterias recargables de paquetes de baterias para vehiculos electricos
CN113983650B (zh) * 2021-11-15 2023-05-05 海信（广东）空调有限公司 空调器的低功耗控制方法、装置、空调室外机及空调器
JP2023141950A (ja) * 2022-03-24 2023-10-05 いすゞ自動車株式会社 バッテリ管理装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011072153A (ja) 2009-09-28 2011-04-07 Sanyo Electric Co Ltd 車両用電源装置及びこれを備える車両並びに車両用電源装置の容量均等化方法
WO2012147121A1 (ja) * 2011-04-25 2012-11-01 トヨタ自動車株式会社 電池パック
JP2013524748A (ja) 2010-03-29 2013-06-17 シェンチェン ビーワイディー オート アールアンドディー カンパニー リミテッド 電池モジュールの並列装置及びその制御方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100365907C (zh) * 2002-09-26 2008-01-30 伊顿动力品质有限公司 具有电池感知和电能重分配功能的模块电池管理装置
US7557585B2 (en) * 2004-06-21 2009-07-07 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Abnormal voltage detection apparatus for detecting voltage abnormality in assembled battery
JP4484858B2 (ja) * 2006-10-19 2010-06-16 日立ビークルエナジー株式会社 蓄電池管理装置およびそれを備える車両制御装置
PL2092627T3 (pl) * 2006-11-10 2018-10-31 Lithium Balance A/S System zarządzania baterią
US8558492B2 (en) * 2009-11-13 2013-10-15 Lg Electronics Inc. Apparatus for driving motor of electric vehicle
KR101256952B1 (ko) * 2010-03-05 2013-04-25 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱부의 고장 진단 장치 및 방법
JP5682708B2 (ja) 2011-06-03 2015-03-11 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
JP2013099167A (ja) 2011-11-02 2013-05-20 Toyota Motor Corp 蓄電システムを搭載した車両の制御装置及び制御方法
US20130141047A1 (en) * 2011-12-02 2013-06-06 Golden Crown New Energy (Hk) Limited Battery management system and method thereof
KR101589198B1 (ko) * 2013-02-19 2016-01-28 주식회사 엘지화학 셀 밸런싱 회로의 고장 진단 장치 및 방법
JP6540187B2 (ja) * 2015-04-16 2019-07-10 日産自動車株式会社 電池のスイッチ制御システム及びスイッチ制御方法
CN105048569B (zh) * 2015-08-03 2018-02-27 成都宇能通能源开发有限公司 一种实现多个电池组全循环充放电的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011072153A (ja) 2009-09-28 2011-04-07 Sanyo Electric Co Ltd 車両用電源装置及びこれを備える車両並びに車両用電源装置の容量均等化方法
JP2013524748A (ja) 2010-03-29 2013-06-17 シェンチェン ビーワイディー オート アールアンドディー カンパニー リミテッド 電池モジュールの並列装置及びその制御方法
WO2012147121A1 (ja) * 2011-04-25 2012-11-01 トヨタ自動車株式会社 電池パック

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210044026A (ko) 2019-10-14 2021-04-22 주식회사 엘지화학 쌍안정릴레이를 이용한 병렬 전지팩 제어시스템 및 그 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018056263A1 (ja) 2019-06-24
EP3518374A1 (en) 2019-07-31
JP6683819B2 (ja) 2020-04-22
US10608444B2 (en) 2020-03-31
EP3518374A4 (en) 2020-04-15
KR102168910B1 (ko) 2020-10-22
US20190123567A1 (en) 2019-04-25
CN107863789A (zh) 2018-03-30
EP3518374B1 (en) 2021-08-18
WO2018056263A1 (ja) 2018-03-29
CN107863789B (zh) 2021-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180122429A (ko) 전원 시스템
CN107863790B (zh) 电源***
JP5562433B2 (ja) 蓄電デバイス放電装置
JP6179407B2 (ja) 組電池の均等化装置及び方法
JP7072607B2 (ja) デューティ制御を用いた効果的なバッテリセルのバランシング方法及びシステム
JP7389797B2 (ja) リチウムイオンセルの異常な自己放電を検出するための方法及びバッテリーシステム
US20150357852A1 (en) Battery control device
US20140103859A1 (en) Electric storage system
JP6648709B2 (ja) 電池モジュールの制御装置
JP6124346B2 (ja) 充電制御システム、電池パックおよび充電方法
JP7463008B2 (ja) 電池セル診断装置および方法
JP7043944B2 (ja) 蓄電装置
JP2018050400A (ja) 電源システムの充電停止方法
JPWO2013008409A1 (ja) 電池パックの製造方法および電池パック
JP6693350B2 (ja) 複数の電池スタックの電圧均等化方法
JP2014157717A (ja) 電池システム
Dos Santos et al. Dissipative lithium-ion cell balancing by recharge control and detection of outliers for energy optimization and heat reduction
KR20170090471A (ko) 배터리의 어큐뮬레이터의 과충전을 감지하기 위한 방법 및 장치
EP3323665B1 (en) A battery pack balancing system and method
JP7167581B2 (ja) 二次電池装置
JP6618444B2 (ja) 電源システムの電池パック接続判定方法
JP2014147139A (ja) 蓄電池システム
Pitorac An Inside Look in The Electrical Structure of the Battery Management System Topic Number: Renewable Power Sources, Power Systems and Energy Conversion
CN117614066A (zh) 电池***、环流抑制方法、装置及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right