(57)【要約】  充電と休止とを交互に行う動作又は放電と休止とを交互に行う動作の少なくとも一方を行う間欠充放電モードで動作するバッテリの管理システムでは、バッテリの残容量を推定する状態推定手段と、バッテリを過電流から保護する過電流保護手段と、バッテリを過電圧から保護する過電圧保護手段と、バッテリの充放電電流を電圧変換した電圧変換信号を積分し、積分信号として出力する積分手段と、積分信号をデジタル信号に変換する第１アナログ・デジタル変換手段と、を有し、状態推定手段は、第１アナログ・デジタル変換手段からのデジタル信号に基づいて充放電量を算出することによって前記残容量を推定する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電と休止とを交互に行う動作又は放電と休止とを交互に行う動作の少なくとも一方を行う間欠充放電モードで動作するバッテリの管理システムであって、
前記バッテリの残容量を推定する状態推定手段と、
前記バッテリの充放電電流を電圧変換した電圧変換信号を積分し、積分信号として出力する積分手段と、
前記積分信号をデジタル信号に変換する第１アナログ・デジタル変換手段と、を有し、
前記状態推定手段は、前記第１アナログ・デジタル変換手段からの前記デジタル信号に基づいて充放電量を算出することによって前記残容量を推定する、
バッテリ管理システム。
【請求項２】
バッテリに過電流が流れているか否かを判断する過電流検出手段と、前記バッテリを過電流から保護する過電流保護手段とをさらに有し、
前記過電流検出手段は、前記電圧変換信号が設定された閾値を超える場合に過電流検出信号を出力し、
前記過電流保護手段は、前記過電流検出信号を受信した場合に、前記バッテリを過電流から保護する、請求項１に記載のバッテリ管理システム。
【請求項３】
前記過電流検出手段は、
前記電圧変換信号と前記閾値とを比較し、前記電圧変換信号が前記閾値より大きい場合に前記バッテリが過電流状態であると判断する比較手段と、
前記比較手段から前記バッテリが過電流状態であると判断した結果を受信した場合に、受信した結果を保持し、出力レベルを反転させるＤ型フリップフロップと、を有する請求項２に記載のバッテリ管理システム。
【請求項４】
前記積分手段は、前記電圧変換信号を積分する処理と、該積分する処理で積分された値を保持する処理とを交互に行う、請求項１から３いずれか１項に記載のバッテリ管理システム。
【請求項５】
前記バッテリを構成するセルのセル電圧を検出し、前記保持する処理の開始タイミングに同期して前記セル電圧を保持するトラックアンドホールド手段と、
前記トラックアンドホールド手段が保持した前記セル電圧をアナログ・デジタル変換する第２アナログ・デジタル変換部手段と、を有する請求項４に記載のバッテリ管理システム。
【請求項６】
前記間欠充放電モードによる充放電周期がパルス幅変調制御により設定され、前記積分する処理及び前記保持する処理の周期は、該パルス幅変調制御の周期のＮ倍（Ｎは正の整数）である、請求項４または５に記載のバッテリ管理システム。
【請求項７】
前記積分する処理及び前記保持する処理の周期は、前記パルス幅変調制御周期の５倍以上（Ｎ≧５）である、請求項６に記載のバッテリ管理システム。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれか１項に記載のバッテリ管理システムであって、
前記積分手段は、複数のペアの積分器を有し、
前記ペアの積分器は、一方の前記積分器が前記積分する処理を行う際に、他方の前記積分器は前記保する処理を行う、請求項４から７いずれか１項に記載のバッテリ管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ管理システムにかかり、特に間欠的に充放電を行う際のバッテリにおける残容量を高精度で推定するバッテリ管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン二次電池（ＬｉＢ）の蓄電特性が向上し、当該リチウムイオン二次電池を電気自動車や家庭用蓄電システムの蓄電池として利用することが検討されている。電気自動車や家庭用蓄電システムに搭載されたリチウムイオン二次電池を大電流で充電または放電する場合がある。【０００３】
特許文献１には、電極群に短時間のうちに液状非水電解質を均一に含浸させることが可能で、高レートで放電した際に高容量が得られるリチウムイオン二次電池が記載されている。しかし、リチウムイオン二次電池の公称容量に対する電流値が大きくなるにつれて、放電可能な実容量が小さくなるという課題があった。【０００４】
そこで特許文献２には、リチウムイオン二次電池を所定の放電レートまたは充電レート以上で充電または放電する際に、通電および休止を繰り返し行う間欠的な通電を行うリチウムイオン二次電池の運転方法が記載されている。特許文献２に記載のリチウムイオン二次電池システムは、リチウムイオン二次電池と、制御部と、負荷と、電流センサと、電圧センサとを含む。制御部は、電流センサにより測定された電流値が所定値以上の場合、負荷へ通電を間欠的に行う。【０００５】
なお以下では、充電または放電を間欠的に行うことを間欠充放電モードと記載する。間欠充放電モードは、二次電池が、充電と休止（充電電流が０の状態）とを交互に行う動作、または放電と休止（放電電流が０の状態）とを交互に行う動作、のいずれか一方を実行するモードである。間欠充放電モードは、二次電池を充電する期間である充電区間と、充電も放電もしない休止区間（充放電電流が０（ゼロ）の区間）と、を交互に有する。または間欠充放電モードは、二次電池を放電する期間である放電区間と、休止区間と、を交互に有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６０６７３号公報
【特許文献２】特開２００４−１７１８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし上記特許文献２では、電流センサが電流を測定するタイミングによっては、正確な充電電流や放電電流を測定できない可能性がある。この結果、信頼性の高いバッテリ管理を行えない場合があった。【０００８】
本発明の目的は信頼性の高いバッテリ管理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のバッテリ管理システムは、充電と休止とを交互に行う動作又は放電と休止とを交互に行う動作の少なくとも一方を行う間欠充放電モードで動作するバッテリの管理システムであって、前記バッテリの残容量を推定する状態推定手段と、前記バッテリの充放電電流を電圧変換した電圧変換信号を積分し、積分信号として出力する積分手段と、前記積分信号をデジタル信号に変換する第１アナログ・デジタル変換手段と、を有し、前記状態推定手段は、前記第１アナログ・デジタル変換手段からの前記デジタル信号に基づいて充放電量を算出することによって前記残容量を推定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に依れば、信頼性の高いバッテリ管理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態における定置用電力システムの構成の一例を示す図である。
【図２】第１実施形態にかかるバッテリ管理システムの機能ブロックの一例を示す図である。
【図３】積分部の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】インターリーブ方式を利用した積分部の構成の一例を示す図である。
【図５】積分器の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】過電流検出部の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態にかかるバッテリ管理システムの機能ブロックの一例を示す図である。
【図８】間欠充放電モードにおける放電電流の波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１は、定置用電力システムの構成の一例を示す図である。本実施形態における定置用電力システムは、電池ユニット４０、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）４１、システムコントローラ４２、分電盤４５、負荷４３および配電系統４４を有する。
【００１４】
電池ユニット４０は、バッテリ１１とバッテリ管理システム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）２Ａとを有する。バッテリ１１は、電力線を介してＢＭＳ２Ａと接続される。
【００１５】
バッテリ１１は、複数のセルから構成されている。セルは、リチウムイオン二次電池（ＬｉＢ）等の二次電池である。
【００１６】
ＢＭＳ２Ａは、バッテリ１１の過充電、過放電、過電流、温度異常などの異常を防止する。ＢＭＳ２Ａは、バッテリ１１に対応した周知の保護ＩＣ（Integrated Circuit）及び各種の電子デバイスを含む電子回路で実現される。
【００１７】
ＰＣＳ４１は、配電系統から供給される交流電力を直流電力に変換する。また、電池ユニット４０が放電した直流電力を、交流電力に変換する。ＰＣＳ４１は、周知のDC/ACインバータ回路、AC/DCコンバータ、DC/DCコンバータ、電路を切り換えるためのリレー（スイッチ）等で構成される。
【００１８】
システムコントローラ４２は、電池ユニット４０及びＰＣＳ４１の動作を制御する。システムコントローラ４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や各種論理回路を有する。また、システムコントローラ４２は、ＢＭＳ２Ａ及びＰＣＳ４１と通信線を介して接続する。システムコントローラ４２は、記憶媒体に格納されたプログラムに従って処理を実行する。
【００１９】
電池ユニット４０とＰＣＳ４１とは、通信線を介して接続される。
【００２０】
分電盤４５は、ＰＣＳ４１と負荷４３と配電系統４４とに接続する。分電盤４５は、配電系統４４から供給された電力をＰＣＳ４１及び負荷４３へ供給するための分岐開路を有する。また、分電盤４５は、ＰＣＳ４１から供給された電力を負荷４３へ供給するための分岐開路も有する。
【００２１】
なお、上記ではバッテリ管理システムを有する定置用電力システムの構成について説明した。しかし、バッテリ管理システムは、電気自動車、ロボット、飛行体等のバッテリを活用した移動体にも利用できることを予め付言する。
【００２２】
図２は、第１実施形態にかかる電池ユニット４０の機能ブロック図である。本実施形態における電池ユニット４０は、バッテリ１１とバッテリ管理システム２Ａと電流センサ１２とを有する。
【００２３】
バッテリ１１は、電流センサ１２と直列に接続される。バッテリ１１は、電力線を介してバッテリ管理システム２Ａと接続される。バッテリ１１は、間欠充放電モードで充電または放電する。
【００２４】
バッテリ管理システム２Ａは、積分部２１、第１ＡＤＣ２２、過電流検出部２３、第２ＡＤＣ２４、状態推定部２５、充放電電力制御部２６、過電流保護部２７、過電圧保護部２８を有する。
【００２５】
次に、バッテリ管理システム２Ａ及び電流センサ１２の動作について説明する。
【００２６】
電流センサ１２は、バッテリ１１に入出力する充放電電流を検出する。電流センサ１２は、検出した電流を電圧に変換して出力する。以下では、電流センサ１２により出力された電圧を電圧変換信号Ｇ１と記載する。電流センサ１２は、電圧変換信号Ｇ１をバッテリ管理システム２Ａの積分部２１及び過電流検出部２３へ出力する。
【００２７】
電流センサ１２は、種々の所から侵入してきたクロストーク雑音により過電流が誤検出されるのを抑制するために、クロストーク雑音からなる参照電圧を検出した電流と共に出力してもよい。
【００２８】
積分部２１は、電流センサ１２が出力した電圧変換信号Ｇ１を積分する。積分部２１は、積分した電圧変換信号Ｇ１を積分信号Ｇ２として第１ＡＤＣ２２に出力する。
【００２９】
第１ＡＤＣ２２は、積分部２１から入力された積分信号Ｇ２をデジタル信号に変換する。第１ＡＤＣ２２は、該デジタル信号を状態推定部２５及び充放電電力制御部２６に出力する。
【００３０】
第２ＡＤＣ２４は、バッテリ１１が出力したセル電圧を受信する。第２ＡＤＣ２４は受信したセル電圧を離散デジタル値に変換し、過電圧保護部２８へ出力する。
【００３１】
過電流検出部２３は、電流センサ１２からの電圧変換信号Ｇ１に基づき過電流が流れているか否かを監視する。過電流検出部２３は、監視した結果を過電流検出信号Ｇ３として過電流保護部２７に出力する。
【００３２】
過電流保護部２７は、バッテリ１１を過電流から保護する。過電流保護部２７は閾値電流を保持する。過電流保護部２７は過電流検出部２３が出力した過電流検出信号Ｇ３と閾値電流と比較する。過電流保護部２７は、比較した結果に基づき充放電電力制御や強制停止などを行う。また、過電流保護部２７は比較した結果をＰＣＳ４１に送信してもよい。
【００３３】
上述した通り、電流センサ１２からの電圧変換信号Ｇ１が積分部２１と過電流検出部２３とへ出力される。上記構成により、積分部２１が低域通過型フィルタとして機能し過電流保護部２７の過電流保護機能が適切に作用しないという不都合を防止することができる。過電流検出部２３により、瞬時の過電流を検出することができる。
【００３４】
過電圧保護部２８は、閾値電圧を保持する。過電圧保護部２８は、第２ＡＤＣ２４からの出力と、閾値電圧と、を比較する。過電圧保護部２８は、比較した結果に基づき充放電電力制御や強制停止などを行なう。また、過電圧保護部２８は比較した結果をＰＣＳ４１に送信してもよい。
【００３５】
状態推定部２５は、第１ＡＤＣ２２が出力したデジタル信号を受信する。状態推定部２５は、バッテリの満容量に対する残容量の割合（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）の推定（ＳＯＣ推定）やバッテリの劣化度（ＳＯＨ：Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）の推定（ＳＯＨ推定）等をリアルタイムで行う。
【００３６】
状態推定部２５は、バッテリ１１の充放電電流の積算値を積算開始前の残容量から減算することによって残容量を推定する。状態推定部２５は、算出した残容量を、現時点での残容量として更新する。
【００３７】
残容量を正確に管理するためには、第１ＡＤＣ２２等における量子化誤差が小さいことが要求される。すなわち、当該第１ＡＤＣ２２に対して高い変換精度が要求されている。
【００３８】
先に説明したように、状態推定部２５は、充放電電流の積算量を充放電開始直前の残容量から減算することにより現状における残容量（現残容量）を求める処理である。この処理により、充放電が行われた区間での詳細な充放電電流が分からなくとも、該充放電電流の積算値から充放電後の残容量を算出することができる。
【００３９】
本実施形態では、積分部２１は電流センサ１２が出力した電圧変換信号Ｇ１を積分し、積分信号Ｇ２を出力する。そして、出力した積分信号Ｇ２に基づき残容量を推定する。
【００４０】
電圧変換信号Ｇ１の積分値である積分信号Ｇ２を用いることにより、間欠充放電モードで充放電が行われている場合にも精度よく充放電電流を知ることができる。この結果、高精度に残容量を推定することができる。
【００４１】
次に、積分部２１の動作を、図３のタイミングチャートを参照して説明する。積分部２１には、電圧変換信号Ｇ１と、リセット動作を制御する積分用クロックＧ４と、が入力される。
【００４２】
図３では、電流センサ１２は、電圧変換信号Ｇ１と参照電圧信号との２出力タイプの信号特性を示す。電圧変換信号Ｇ１には、充放電電流を電圧に変換した信号と、種々のノイズ信号とが含まれている。当該ノイズ信号による影響を除去するために、参照電圧信号を用いる。参照電圧信号は、充放電電流を電圧に変換した信号を含まない信号、つまり種々のノイズ信号だけの信号である。電圧変換信号Ｇ１から参照電圧信号を減算することにより、充放電電流を電圧に変換した信号のみを取得することができる。
【００４３】
また、ＰＷＭ周期は、バッテリ１１をパルス幅変調（ＰＷＭ）した際の周期を示す。即ち、間欠充放電モードで充放電を行う際の充放電周期である。
【００４４】
積分区間は、積分部２１で積分を行う区間である。保持区間は、積分部２１で積分された値（積分値）を保持している区間である。積分用クロックＧ４は、積分区間を定義するクロック波形である。図３の例では、積分用クロックＧ４の信号レベルがＬｏｗの区間が積分区間、Ｈｉｇｈの区間が保持区間である。
【００４５】
積分用クロックＧ４の周期は、ＰＷＭ周期のＮ倍（Ｎ＝積分用クロックＧ４の周期／ＰＷＭ周期）に設定される。なお、Ｎは正の整数である。図３では、５倍（Ｎ＝５）の周期の例を示す。
【００４６】
マイコンに関する技術開発は日々行われ、当該マイコンに内蔵されているＡＤＣの動作クロックも向上する傾向にある。この結果、ＰＷＭ周期は、短くなることが予想される。従って、ＰＷＭ周期に対する積分用クロックＧ４の周期の倍数Ｎも大きくなることが予想される。このような場合であっても、ＡＤＣでの変換精度や保持区間での保持精度の観点、及び、積分誤差等からＮ≧５に設定することが好ましい。
【００４７】
図３における積分波形は、電圧変換信号Ｇ１から参照電圧信号を減算した値を積算して得た波形である。当該波形の波高値が積分値である。従って、積分開始前の残容量から積分値を加算（充電時）又は減算（放電時）することで、現状の残容量を推定することができる。
【００４８】
保持区間は積分部２１での積分処理は行われないが、保持区間中もバッテリ１１は充電または放電している。そこで、保持区間中の充放電量を積分区間中の充放電量として用いてもよい。残容量を高精度に推測するために、図４に示すようなインターリーブ方式を採用してもよい。
【００４９】
図４は、インターリーブ方式を利用した積分部２１の構成を示す図である。図４（ａ）は積分部２１のブロック図である。図４（ｂ）は、電圧変換信号のタイミングチャートである。
【００５０】
積分部２１は、同じ構成の偶数個の積分器３１を複数ペア有する。また、積分部２１は、積分器３１からの出力を選択するセレクタ３４を有する。以下の説明では、積分部２１は、２つの積分器（第１積分器３２及び第２積分器３３）を備えた２相インターリーブを例示説明する。
【００５１】
第１積分器３２及び第２積分器３３には、電流センサ１２からの電圧変換信号Ｇ１が入力される。またクロック信号Ｇ３１が、第１積分器３２及び第２積分器３３それぞれに入力される。第１積分器３２又は第２積分器３３がインバータを有し、第１積分器３２と第２積分器３３とが逆位相で動作する。これにより、第１積分器３２が積分区間の時は、第２積分器３３は保持区間となる。反対に、第１積分器３２が保持区間の時は、第２積分器３３は積分区間となる。セレクタ３４は、第１積分器３２と第２積分器３３との出力をクロック信号Ｇ３１に同期して選択する。
【００５２】
積分器３１の構成例を図５に示す。積分器３１は、ＲＣ積分回路により形成された演算増幅回路３１ａ、クロック信号Ｇ３１に同期して逆位相で駆動されるスイッチ３１ｂ、３１ｃ、バッファ３１ｄを有する。
【００５３】
スイッチ３１ｂがＯＦＦの場合は、電圧変換信号Ｇ１は演算増幅回路３１ａのコンデンサに蓄積される（積分される）。この場合、スイッチ３１ｃはＯＮであるため、スイッチ３１ｃからの出力値は積分された値（積分値）となる。
【００５４】
一方、クロック信号Ｇ３１の位相が反転し、スイッチ３１ｃがＯＦＦとなると、積分値は保持される（トラックアンドホールド動作）。このとき、スイッチ３１ｂはＯＮであるので、演算増幅回路３１ａがリセットされて（コンデンサがショートされて）、積分値がリセットされる。
【００５５】
バッファ３１ｄは、スイッチ３１ｃと第１ＡＤＣ２２との間に配置される。バッファ３１は、高入力インピーダンスのユニティゲインバッファ等により実現される。スイッチ３１ｃの後段には第１ＡＤＣ２２が設けられている。従って、第１ＡＤＣ２２の入力インピーダンスが低いと、積分値（コンデンサに蓄積されている電荷量）が変動する。バッファ３１を有することにより、保持区間中の積分値の変動を抑制することができる。
【００５６】
次に、過電流検出部２３について図６を参照して説明する。過電流検出部２３は、過電流検出用の比較器２３ａと過電流検出用のＤＦＦ（Ｄ型フリップフロップ）２３ｂとを有する。さらに、電流センサ１２からの電圧変換信号Ｇ１の信号レベルに応じて当該電圧変換信号Ｇ１を増幅し積分部２１に入力する増幅器を有してもよい。
【００５７】
電流センサ１２からの電圧変換信号Ｇ１は、積分部２１と並列に設けられた過電流検出部２３の比較器２３ａに入力する。比較器２３ａに、電圧変換信号Ｇ１が入力される。また、比較器２３ａに、過電流判断閾値（Ｖｒｅｆ）が入力される。比較器２３ａは、電圧変換信号Ｇ１と過電流判断閾値とを比較することで、過電流を検出する。即ち、比較器２３ａは、電圧変換信号Ｇ１が過電判断閾値より大きい場合には過電流状態と判断する。
【００５８】
比較器２３ａによる過電流判断結果は、クロック信号としてＤＦＦ２３ｂに入力される。ＤＦＦ２３ｂは、リセット信号Ｒｓｔが入力すると保持値がリセットされる。バッテリ管理システム２Ａの運転スタート時には、ＤＦＦ２３ｂは保持値がセットされる。
【００５９】
ＤＦＦ２３ｂには電源電位（Ｈｉｇｈ）が常時入力される。比較器２３ａの出力が過電流判断閾値Ｖｒｅｆを超えた場合（過電流が検出された場合）、その電圧変化がクロックトリガーとなってＤＦＦ２３ｂの出力レベルが変化する。このときの信号を過電流検知信号Ｇ２３と記載する。
【００６０】
過電流検知信号Ｇ２３は、過電流保護部２７に入力される。過電流保護部２７は、過電流検知信号Ｇ２３をバッテリ１１の充放電制御に利用する。例えば、過電流保護部２７は過電流検知信号Ｇ２３を受信すると、バッテリ１１とバッテリ１１に接続する配電系統との接続を遮断する。または、過電流保護部２７は、過電流検知信号Ｇ２３を受信すると充放電電流を下げてもよい。
【００６１】
図８に本実施形態の比較例を示す。図８は、間欠充放電モードにおける放電電流（パルス周期が５００μＳ、放電制御スイッチのオンオフ比（デューティ比）が２０％）の波形を示す図である。図８（ａ）は、検出周期が１００μＳ（パルス周波数の５倍）の電流波形を示す。図８（ｂ）は、検出周期が２０μＳの電流波形を示す。なお、図中○印は、検出タイミングを示している。
【００６２】
図８（ａ）に示すように、放電電流の検出タイミングに応じて、電流（波高値）が検出できないことがある。このような場合には、電流は０（ゼロ）と判断される恐れがある。
【００６３】
従って、充放電電流の検出タイミングを調整することが必要となる。しかし、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）制御を行う場合、パルス幅は負荷から要求される電力に応じて非周期的に変化することがある。このため、充放電電流の検出タイミングを非周期的に調整しなければならないが、かかる調整は現実には困難である。
【００６４】
一方、図８（ｂ）のように検出周期を短くした場合には、図８（ａ）におけるような充放電電流が検出されなくなる確率は低くなる。しかし、この場合でも、充放電電流を用いて充放電量（図８（ｂ）において矩形領域の面積に相当）を算出すると、残容量に大きな誤差が生じることがある。例えば、デューティー比が小さくなると、誤差は、逆に大きくなる。即ち、デューティー比が小さくなると、検出系のＲＣ成分等に影響されて、充放電電流の波形は大きく鈍化する。このため、充放電電流の検出値から算出（推定）した残容量は、実際の残容量と大きく異なる場合が生じる。
【００６５】
無論、このような場合でも、検出周期を充放電電流の鈍化時間より短くすると、残容量の推定精度も向上する。しかし、実際の制御では多くのバッテリ管理処理をマイコンにより行っていることが多いため、電流検出処理のためにマイコンのリソースを費やすことは困難であった。
【００６６】
例えば、過電圧保護を行う際には、セル電圧を検出することが必要である。このとき１２セル分のセル電圧を検出するためには数ｍｓ〜１０ｍｓ程度の時間が必要となる。また、４００Ｖ以上の高電圧出力を管理するバッテリ管理システムでは、全セルのセル電圧を検出するだけで１０ｍｓ〜１００ｍｓの時間が必要となる。このように、電流検出処理以外の必須機能のための処理に多くのリソースが費やされるので、電流検出処理に対して優先的なリソース配分が困難である。
【００６７】
しかし本実施形態によれば間欠充放電モードであっても、瞬時的な充放電電流に基づき過電流保護を行うことができる。また、本実施形態によれば当該充放電電流の積算値に基づき残容量を高精度に推定できるようになるので、バッテリ管理及び制御の信頼性が向上する。
【００６８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同一構成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。
【００６９】
図７は、本実施形態にかかるバッテリ管理システム２Ｂのブロック図である。本実施形態は、バッテリ１１の出力端子と第２ＡＤＣ２４の入力端子との間に、トラックアンドホールド（Ｔ＆Ｈ）部２９を有する点で第１実施形態と異なる。そして、Ｔ＆Ｈ部２９は、積分用クロックＧ４により積分部２１と同期して動作する。
【００７０】
なお、瞬時電力を正確に検出するためには、同じタイミングで瞬時電圧と瞬時電流とを検出する必要がある。しかしながら、先に説明したように、ＰＷＭ制御等をする場合には、瞬時の充放電電流を検出できない場合がある。
【００７１】
瞬時電力値ｐ（ｔ）は、
2016157843.tif 000003
【００７２】
の式１で与えられる。ここで、ｖ（ｔ）は瞬時電圧、ｉ（ｔ）は瞬時電流を示す。
【００７３】
また、周期動作した場合の平均値は、
2016157843.tif 000004
【００７４】
の式２で表示できる。ここで、Ｔは検出周期である。
【００７５】
Ｔ＝１０ｍｓ程度の検出周期内では、ハイレート放電時においても電圧ｖ（ｔ）の変動は０．０５ｍＶ程度と小さく、現状のＡＤＣにおける電圧変換精度に対して十分小さい。従って、検出周期内では、電圧ｖ（ｔ）は一定値と近似できる。このとき式２は、
2016157843.tif 000005
【００７６】
の式３に変形できる。そして、式３における右辺の積分項として、積分部２１による積算値を利用する。
【００７７】
第２ＡＤＣ２４のサンプリングタイミングと積分部２１の保持タイミングとの同期を図ることができれば、電流ｉ（ｔ）と同タイミングで電圧ｖ（ｔ）が検出できる。しかし、実際にはマイコン等の集積回路に内設されているＡＤＣを第２ＡＤＣ２４として利用する場合が多い。このため、第２ＡＤＣ２４と外部に設けられている積分部２１とを同期させて電圧ｖ（ｔ）をサンプリングすることは難しい。
【００７８】
そこで、本実施形態では式３の電力値を正しく演算するために、式３の電流ｉ（ｔ）の積分タイミングに同期して電圧ｖ（ｔ）を保持する。そして、第２ＡＤＣ２４は保持した電圧ｖ（ｔ）をサンプリングする。
【００７９】
積分タイミングで電圧ｖ（ｔ）を検出するために、第２ＡＤＣ２４とバッテリ１１との間にＴ＆Ｈ部２９を配置する。積分用クロックＧ４は電圧保持タイミングとして用いられる。
【００８０】
これにより、図５のスイッチ３１ｃがＯＦＦされるタイミング（保持区間の開始タイミング）で、Ｔ＆Ｈ部２９が保持動作に移行する。この結果、積算値と電圧ｖ（ｔ）とを同じタイミングで検出することができる。
【００８１】
なお、積分部２１と同様に、Ｔ＆Ｈ部２９をインターリーブ方式で実装することにより、電流（積分値）と電圧とを常時検出することができる。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態では充放電電流の積算値と同じタイミングで瞬時電圧が検出できる。このような本実施形態によれば、間欠充放電モードの場合でも高精度に電力値を検出することができる。
【００８３】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態（及び実施例）に限定されものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００８４】
本発明は、２０１５年３月２７日に出願された日本国特許出願２０１５−０６５７０８号に基づく。本明細書中に日本国特許出願２０１５−０６５７０８号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【符号の説明】
【００８５】
２Ａ、２Ｂ    バッテリ管理システム
１１    バッテリ
１２    電流センサ
２１    積分部
２２  第１ＡＤＣ
２３    過電流検出部
２３ａ    比較器
２３ｂ    ＤＦＦ
２４  第２ＡＤＣ
２５    状態推定部
２６    充放電電力制御部
２７    過電流保護部
２８    過電圧保護部
３１    積分器
３１ａ    演算増幅回路
３１ｂ、３１ｃ    スイッチ
３１ｄ    バッファ
３２    第１積分器
３３    第２積分器
３４    セレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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