(57)【要約】【課題】大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置の劣化を精度よく推定できるようにすることである。【解決手段】ＥＣＵは、共振回路１１−１の共振周波数ｆ０１に対応した周波数の交流電圧を蓄電回路に印加する（Ｓ１０５）。電圧センサおよび電流センサの検出値を用いて、蓄電回路のインピーダンスＺ１を算出する（Ｓ１０９）。同様にして、他の共振回路（１１−２〜１１−Ｎ）の共振周波数（ｆ０２〜ｆ０Ｎ）に対応した周波数の交流電圧を蓄電回路に順次印加して蓄電回路のインピーダンスＺ２〜ＺＮを算出する。ＥＣＵは、算出したインピーダンスＺ１〜ＺＮのすべてが、対応する基準範囲ＲＮＧ１〜ＲＮＧＮであるかを判定する（Ｓ１１７）。基準範囲外のインピーダンスがあった場合には、蓄電回路に劣化が生じていると推定する（１２１）。【選択図】図４
2019211232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気負荷に電力を供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置の劣化を推定する制御装置とを備え、
前記蓄電装置は、
直列に接続された複数の蓄電部および前記複数の蓄電部の各々に対応して並列に接続された共振回路を含んで構成される蓄電回路と、
前記蓄電回路に交流電圧を印加できるように構成された交流電源とを含み、
前記共振回路は、
直列に接続されたインダクタおよびキャパシタを含み、
他の共振回路と互いに異なる共振周波数を有しており、
前記制御装置は、
前記共振回路の共振周波数に対応する周波数の交流電圧を前記蓄電回路に印加したときの前記蓄電回路のインピーダンスを算出し、
前記算出したインピーダンスが、前記周波数における予め定められた基準範囲外である場合、前記蓄電装置が劣化していると推定する、電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池の劣化を推定する電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動車両などに搭載される電池システムには、蓄電装置に含まれる各電池の電圧および温度などの電池情報を信号線を介して取得し、取得した電池情報を用いて蓄電装置の劣化状態の推定が行なわれるものがある。しかしながら、信号線はノイズの影響などを受けやすいため、信号線を介して取得した電池情報が蓄電装置の劣化状態の推定に用いられると、推定精度が低下してしまう可能性がある。
【０００３】
そこで、たとえば、特開２０１０−８１７１６号公報（特許文献１）には、蓄電装置に含まれる各電池に対して、電池情報を測定する測定回路および無線通信可能な通信装置が設けられた電池システムが開示されている。この電池システムは、測定回路により測定した電池情報を示す信号を無線通信によって蓄電装置の制御装置に送信する。各電池に対して通信装置を設けることによって、電池情報を送信するための信号線をなくすことが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−８１７１６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４３１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された電池システムを採用する場合、各電池に対して測定回路および通信装置が設けられるため、電池システムの大幅なコストアップを招くことが懸念される。
【０００６】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置の劣化を精度よく推定できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この開示に係る電池システムは、電気負荷に電力を供給する蓄電装置と、蓄電装置の劣化を推定する制御装置とを備える。蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電部および複数の蓄電部の各々に対応して並列に接続された共振回路を含んで構成される蓄電回路と、蓄電回路に交流電圧を印加できるように構成された交流電源とを含む。共振回路は、直列に接続されたインダクタおよびキャパシタを含み、他の共振回路と互いに異なる共振周波数を有している。制御装置は、共振回路の共振周波数に対応する周波数の交流電圧を蓄電回路に印加したときの蓄電回路のインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスが、交流電圧の周波数における予め定められた基準範囲外である場合、蓄電装置が劣化していると推定する。
【０００８】
上記構成によれば、蓄電装置に含まれる蓄電回路は、複数の蓄電部および複数の蓄電部の各々に対して並列に接続された共振回路を含む。そして、共振回路は、他の共振回路と異なる共振周波数を有するように構成されている。蓄電回路が上記の構成を有することによって、ある共振回路の共振周波数に対応する周波数の交流電圧が蓄電回路に印加された場合に、当該周波数に対応する共振周波数を有する共振回路と並列に接続されている蓄電部（以下「特定蓄電部」ともいう）を除いた（バイパスした）蓄電回路のインピーダンスを算出することができる。当該インピーダンスを、周波数毎に予め定められた基準範囲と比較することによって、特定蓄電部を除く他の蓄電部（以下、単に「他の蓄電部」ともいう）のインピーダンスに異常があるか否かを判定することができる。各共振回路の共振周波数に応じた交流電圧を蓄電回路に順次印加して蓄電回路インピーダンスの変化を観測すれば、蓄電装置の劣化を推定することができる。これによって、各蓄電部に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合よりもコストアップを抑制しつつ、蓄電装置の劣化を精度よく推定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置の劣化を精度よく推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る電池システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】実施の形態に係る電池システムの構成を概略的に示す図である。
【図３】共振回路における周波数とインピーダンスとの関係を示す図である。
【図４】実施の形態に係るＥＣＵにおいて実行される蓄電装置の劣化状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】変形例１に係る電池システムの構成を概略的に示す図である。
【図６】変形例１に係るＥＣＵにおいて実行される蓄電装置の劣化状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】変形例２に係る蓄電回路の構成を概略的に示す図である。
【図８】変形例３に係る電池システムの構成を概略的に示す図である。
【図９】高速フーリエ変換を用いた蓄電装置の劣化状態の推定方法を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１２】
＜実施の形態＞
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る電池システム５が搭載された車両１の全体構成を概略的に示す図である。車両１は、たとえば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車および燃料電池自動車などの電動車両である。本実施の形態においては、車両１は電気自動車である例について説明する。
【００１４】
車両１は、蓄電装置１０と、システムメインリレー（System  Main  Relay）２０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power  Control  Unit）」ともいう）４０と、モータジェネレータ（Motor  Generator：ＭＧ）５０と、駆動輪６０と、補機負荷７０と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１００とを備える。電池システム５は、蓄電装置１０およびＥＣＵ１００を含んで構成される。なお、以下においては、ＰＣＵ４０と、モータジェネレータ５０と、補機負荷７０とを総称して「電気負荷」ともいう。
【００１５】
蓄電装置１０は、複数の電池が積層されて構成される。電池は、充放電可能な二次電池である。電池は、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などである。また、電池は、正極と負極との間に液体電解質を有する電池であってもよいし、固体電解質を有する電池（全固体電池）であってもよい。なお、蓄電装置１０として電気二重層キャパシタなどの大容量キャパシタを採用してもよい。蓄電装置１０の詳細については後述する。
【００１６】
システムメインリレー２０は、一端が蓄電装置１０と電気的に接続され、他端がＰＣＵ４０と電気的に接続される。システムメインリレー２０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って開閉状態が切り替えられる。システムメインリレー２０が開状態であると蓄電装置１０からＰＣＵ４０への電力の供給が遮断され、車両１の状態を、車両１の走行が不能であるＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態にすることができる。システムメインリレー２０が閉状態であると蓄電装置１０からＰＣＵ４０への電力の供給が可能となり、車両１の状態を、車両１の走行が可能であるＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態にすることができる。
【００１７】
ＰＣＵ４０は、蓄電装置１０から電力を受けてモータジェネレータ５０を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ４０は、モータジェネレータ５０を駆動するためのインバータ、および、蓄電装置１０から出力される電力を昇圧してインバータへ供給するコンバータなどを含む。
【００１８】
モータジェネレータ５０は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ５０のロータは、動力伝達ギア（図示せず）を介して駆動輪６０に機械的に接続される。モータジェネレータ５０は、車両１の回生制動動作時には、駆動輪６０の回転力によって発電することができ、その発電された電力をＰＣＵ４０へ出力する。
【００１９】
補機負荷７０は、電力線ＰＬ，ＮＬに電気的に接続される。補機負荷７０は、車両１の低圧系で動作する補機を総括して示したものであり、たとえば、電力線ＰＬ，ＮＬの電圧を降圧して補機用電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ、電動エアコン、照明機器およびカーナビゲーション装置などを含む。
【００２０】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１００ａと、メモリ（より具体的にはＲＯＭ（Read  Only  Memory）およびＲＡＭ（Random  Access  Memory））１００ｂと、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサおよび機器からの信号、並びにメモリ１００ｂに格納されたプログラムなどに基づいて、各機器の制御を行なう。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。
【００２１】
ＥＣＵ１００は、システムメインリレー２０の開閉状態を制御する。また、ＥＣＵ１００は、蓄電装置１０の充放電状態を監視し、蓄電装置１０が過充電状態および過放電状態とならないように充放電制御を行なう。また、ＥＣＵ１００は、蓄電装置１０の劣化状態を推定する。
【００２２】
（劣化状態の推定）
【００２３】
ここで、電池は、劣化により内部インピーダンスが増加することが一般に知られている。蓄電装置１０の劣化状態の推定は、たとえば、蓄電装置１０に含まれる各電池の電池情報（電池の電圧，電流，温度などの情報）を用いて、各電池の内部インピーダンスを計測することによって行なわれることが考えられる。
【００２４】
電池情報の取得に関して、たとえば、電池の電圧を取得する場合には、各電池に対して電圧センサを設け、電圧センサが検出した電池の電圧を示す信号が信号線を介してＥＣＵ１００に出力される。しかしながら、信号線はノイズの影響を受けやすい。そのため、信号線を介して取得した電池情報が電池の劣化状態の推定に用いられると、推定精度が低下してしまう可能性がある。
【００２５】
この対策として、蓄電装置に含まれる電池の各々に、電池情報を測定する測定回路および無線通信可能な通信装置を設けた電池システムを採用することも考えられる。この電池システムを採用すれば、測定回路により測定した電池情報を示す信号を無線通信によって蓄電装置の制御装置に送信することができる。つまり、信号線を介さずに電池情報を送信することが可能となる。しかしながら、各電池対して測定回路および通信装置が設けられるため、電池システムの大幅なコストアップを招くことが懸念される。
【００２６】
そこで、本実施の形態に係る蓄電装置１０は、各電池に対して並列に共振回路を接続した蓄電回路１２を備える。そして、各共振回路は、他の共振回路と異なる共振周波数を有するように構成される。そして、各共振回路の共振周波数に対応する周波数の交流電圧を蓄電回路１２に順次印加して蓄電回路１２のインピーダンスの変化を観測することによって、蓄電装置１０の劣化状態を推定する。以下、具体的に説明する。なお、共振周波数に対応する周波数とは、共振周波数あるいは当該共振回路の通過帯域内の周波数を指す。
【００２７】
図２は、本実施の形態に係る電池システム５の構成を概略的に示す図である。電池システム５は、蓄電装置１０と、ＥＣＵ１００とを含む。蓄電装置１０は、蓄電回路１２と、電流センサ１３と、電圧センサ１５と、交流電源１７と、リレー１８−１，１８−２とを含む。
【００２８】
蓄電回路１２は、直列に接続されたＮ個の電池（Ｂ１，Ｂ２，〜，ＢＮ）を含む。Ｎ個の電池には、共振回路（１１−１，１１−２，〜，１１−Ｎ）がそれぞれ並列に接続されている。以下においては、代表的に電池Ｂ１および共振回路１１−１を用いて説明するが、他の電池（Ｂ２〜ＢＮ）および他の共振回路（１１−２〜１１−Ｎ）においても同様である。
【００２９】
電池Ｂ１には、並列に共振回路１１−１が接続されている。共振回路１１−１は、直列に接続されたキャパシタＣ１と、抵抗Ｒ１と、インダクタＬ１とを含む。なお、抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１は、電池Ｂ１の内部インピーダンスＺｂ１に比べて十分に小さいものが採用される。
【００３０】
ここで、図３を用いて共振回路１１−１の周波数特性について説明する。図３は、共振回路１１−１における周波数ｆ１とインピーダンスＺ１１との関係を示す図である。図３においては、横軸に周波数ｆ１、縦軸にインピーダンスＺ１１の大きさが示されている。
【００３１】
図３に示されたように、共振回路１１−１のインピーダンスＺ１１の大きさは、共振周波数ｆ０１のときに最も小さくなり、そのときのインピーダンスＺ１１の大きさは抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１となる。また、図３に示されたように、共振回路１１−１のインピーダンスＺ１１の大きさは、周波数が共振周波数ｆ０１から離れるにつれて大きくなる。つまり、共振回路１１−１は、共振周波数ｆ０１付近の通過帯域外の周波数を減衰させるバンドパスフィルタとして機能する。
【００３２】
共振回路１１−１の共振周波数ｆ０１は、他の共振回路（１１−２，〜，１１−Ｎ）のいずれの共振周波数とも異なるようにキャパシタＣ１およびインダクタＬ１が選定される。加えて、共振回路１１−１の通過帯域は、他の共振回路（１１−２，〜，１１−Ｎ）のいずれの通過帯域とも重ならないようにキャパシタＣ１およびインダクタＬ１が選定される。
【００３３】
図２に戻り、電流センサ１３は、蓄電回路１２（蓄電装置１０）に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。電圧センサ１５は、蓄電回路１２の電圧ＶＢを検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。
【００３４】
交流電源１７は、たとえば、インバータなどを含み、電力線ＰＬ１とＮＬ１との間に接続される。交流電源１７は、ＥＣＵ１００の制御によって、異なる周波数の交流電圧を蓄電回路１２に印加することができるように構成される。
【００３５】
リレー１８−１は、一端が電力線ＰＬ１と電気的に接続され、他端が交流電源１７と電気的に接続される。リレー１８−２は、一端が電力線ＮＬ１と電気的に接続され、他端が交流電源１７と電気的に接続される。リレー１８−１，１８−２は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って開閉状態が切り替えられる。リレー１８−１，１８−２は、車両１の通常使用時（蓄電装置１０から電気負荷への電力供給時および蓄電装置１０の回生時）には開状態となるように制御され、蓄電装置１０の劣化状態の推定が行なわれる時には閉状態となるように制御される。
【００３６】
上記のように構成された蓄電装置１０の劣化状態を推定する方法について説明する。蓄電装置１０の劣化状態の推定は、システムメインリレー２０が開状態、かつ、リレー１８−１，１８−２が閉状態で行なわれる。蓄電装置１０の劣化状態の推定は、上述したとおり、各共振回路の共振周波数に対応した周波数の交流電圧を蓄電回路１２に順次印加して蓄電回路１２のインピーダンスの変化を観測することによって行なわれる。なお、本実施の形態において蓄電回路１２に印加される交流電圧の実効値は一定であるものとする。
【００３７】
ＥＣＵ１００のメモリ１００ｂには、蓄電回路１２に印加される交流電圧の周波数毎に予め実験などによって求められた（あるいは理論値）蓄電回路１２のインピーダンス（以下「基準インピーダンス」ともいう）が記憶されている。ＥＣＵ１００は、電流センサ１３および電圧センサ１５の検出値を用いて、蓄電回路１２のインピーダンスを算出する。ＥＣＵ１００は、蓄電回路１２に印加した交流電圧の周波数に対応した基準インピーダンスをメモリ１００ｂから読み出して、基準インピーダンスと算出したインピーダンスとを比較することによって、劣化状態を推定する。
【００３８】
具体的に以下に説明する。まず、蓄電回路１２（蓄電装置１０）の電圧ＶＢ、インピーダンスＺおよび電流ＩＢには、オームの法則より以下の式（１）が成立する。
【００３９】
ＶＢ＝Ｚ×ＩＢ…（１）
【００４０】
蓄電回路１２に含まれる複数の電池Ｂ１〜ＢＮのうち、ｎ番目の電池Ｂｎと、電池Ｂｎに並列に接続された共振回路を共振回路１１−ｎとの並列接続部のインピーダンスをＹｎと表わすと、式（１）を式（２）のように変形することができる。
【００４１】
ＶＢ＝（Ｙ１＋Ｙ２＋…＋ＹＮ）×ＩＢ…（２）
【００４２】
ここで、共振回路１１−１の共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧が蓄電回路１２に印加された場合を考える。共振周波数ｆ０１に対応する周波数とは、共振周波数ｆ０１あるいは共振回路１１−１の通過帯域内の周波数である。図２における矢印ＡＲ１は、共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧が蓄電回路１２に印加されたときのある瞬間における交流電流の流れが例示されたものである。
【００４３】
上述したとおり、抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１は、電池Ｂ１の内部インピーダンスＺｂ１に比べて十分に小さく設定されているため、共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧が蓄電回路１２に印加された際には、交流電流は電池Ｂ１を流れずに共振回路１１−１を流れる。そして、共振周波数ｆ０１に対応する周波数は、他の共振回路（１１−２〜１１−Ｎ）の通過帯域外であるため、他の共振回路には交流電流が流れず、矢印ＡＲ１のように電池Ｂ２〜ＢＮを流れる。すなわち、共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧が蓄電回路１２に印加された場合には、抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１をゼロと近似すると、蓄電回路１２のインピーダンスＺ１が式（３）で表わされる（Ｙ１≒０、Ｙ２＝Ｚｂ２，…，ＹＮ＝ＺｂＮ）。
【００４４】
Ｚ１＝（Ｚｂ２＋…＋ＺｂＮ）…（３）
【００４５】
式（３）で表わされる理論値あるいは蓄電装置１０に劣化がない状態における実験値が、共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧が印加されたときの蓄電回路１２の基準インピーダンスＺｒ１としてＥＣＵ１００のメモリ１００ｂに予め記憶される。同様にして、他の共振回路（１１−２〜１１−Ｎ）の共振周波数（ｆ０２〜ｆ０Ｎ）に対応する周波数の交流電圧が印加されたときの蓄電回路１２の基準インピーダンス（Ｚｒ２〜ＺｒＮ）もＥＣＵ１００のメモリ１００ｂに記憶される。
【００４６】
ＥＣＵ１００は、基準インピーダンスＺｒ１を用いて蓄電装置１０の劣化状態を判定するための基準範囲ＲＮＧ１を設定する。算出されたインピーダンスＺｃ１が基準範囲ＲＮＧ１内にあるか否かによって、蓄電装置１０の劣化状態が判定される。たとえば、ＥＣＵ１００は、基準インピーダンスＺｒ１を基準にして基準インピーダンスＺｒ１の数パーセント以内の範囲を基準範囲ＲＮＧ１として設定する。同様に、ＥＣＵ１００は、基準インピーダンスＺｒ２〜ＺｒＮを用いて基準範囲ＲＮＧ２〜ＲＮＧＮをそれぞれ設定する。上記のように設定された基準範囲ＲＮＧ１〜ＲＮＧＮがＥＣＵ１００のメモリ１００ｂに予め記憶される。
【００４７】
ＥＣＵ１００は、共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧を蓄電回路１２に印加して、そのときの電流センサ１３および電圧センサ１５の検出値を用いて蓄電回路１２のインピーダンスＺｃ１を算出する。そして、算出したインピーダンスＺｃ１が基準範囲ＲＮＧ１以内にあるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、算出したインピーダンスＺｃ１が基準範囲ＲＮＧ１以内であれば、電池Ｂ１以外の電池、すなわち、電池Ｂ２〜ＢＮに劣化が生じていないと判定する。一方、ＥＣＵ１００は、算出したインピーダンスＺｃ１が基準範囲ＲＮＧ１外であれば、電池Ｂ２〜ＢＮのうち少なくとも１つ以上の電池に劣化が生じていると判定する。つまり、蓄電装置１０に劣化が生じていると判定する。
【００４８】
同様に、ＥＣＵ１００は、共振周波数ｆ０２〜ｆ０Ｎに対応する周波数の交流電圧を蓄電回路１２に順次印加して、蓄電回路１２のインピーダンスＺｃ２〜ＺｃＮをそれぞれ算出する。そして、算出したインピーダンスＺｃ２〜ＺｃＮを基準範囲ＲＮＧ２〜ＲＮＧＮとそれぞれ比較して蓄電装置１０の劣化状態を推定する。
【００４９】
なお、算出したインピーダンスと基準範囲との比較判定が行なわれるタイミングは、すべてのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮが算出された後でもよいし、それぞれのインピーダンスが算出される毎に行なわれてもよい。本実施の形態においては、すべてのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮが算出された後に、算出したインピーダンスと基準範囲との比較判定が一括して行なわれる例について説明する。
【００５０】
図４は、本実施の形態に係るＥＣＵ１００において実行される蓄電装置１０の劣化状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＥＣＵ１００において所定の演算周期ごとに呼び出されて実行される。図４に示すフローチャートの各ステップは、ＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部がＥＣＵ１００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。図６においても同様である。
【００５１】
ＥＣＵ１００は、システムメインリレー２０が開状態であり、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態であるか否かを判定する（ステップ１０１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。ＥＣＵ１００は、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態でない場合（Ｓ１０１においてＮＯ）、システムメインリレー２０が開状態でなく蓄電装置１０の劣化状態の推定処理を実行できないため、処理を終了する。
【００５２】
ＥＣＵ１００は、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態である場合（Ｓ１０１においてＹＥＳ）、変数ｎを初期化する（ｎ＝１）（Ｓ１０３）。
【００５３】
ＥＣＵ１００は、周波数ｆ０１（共振回路１１−１の共振周波数）の交流電圧を蓄電回路１２に印加する（Ｓ１０５）。なお、周波数ｆ０１の交流電圧が印加される例について説明するが、印加される交流電圧の周波数は、共振回路１１−１の通過帯域内の周波数であればよく、共振周波数ｆ０１に限られるものではない。
【００５４】
次いで、ＥＣＵ１００は、蓄電回路１２に入出力される電流ＩＢ１および蓄電回路１２の電圧ＶＢ１を電流センサ１３および電圧センサ１５からそれぞれ取得する（Ｓ１０７）。
【００５５】
ＥＣＵ１００は、Ｓ１０７で取得した電流ＩＢ１および電圧ＶＢ１を用いてオームの法則により、電池Ｂ１をバイパスしたときの蓄電回路１２のインピーダンスＺｃ１を算出する（Ｓ１０９）。ＥＣＵ１００は、Ｓ１０９で算出したインピーダンスＺｃ１をメモリ１００ｂに記憶する（Ｓ１１１）。
【００５６】
ＥＣＵ１００は、変数ｎがＮであるか否か、すなわち、すべての共振回路の共振周波数に対応した周波数の交流電圧を印加して蓄電回路１２のインピーダンスを算出したか否かを判定する（Ｓ１１３）。ＥＣＵ１００は、変数ｎがＮでない場合（Ｓ１１３においてＮＯ）、変数ｎに１を加算して（Ｓ１１５）処理をＳ１０５に戻し、周波数ｆ０２（共振回路１１−２の共振周波数）の交流電圧を蓄電回路１２に印加し、電池Ｂ２をバイパスしたときの蓄電回路１２のインピーダンスＺｃ２を算出してメモリ１００ｂに記憶する。ＥＣＵ１００は、ｎ＝ＮとなるまでＳ１０５〜Ｓ１１５の処理を繰り返し実行し、インピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮを算出してメモリ１００ｂに記憶する（Ｓ１１１）。
【００５７】
ＥＣＵ１００は、変数ｎがＮである場合（Ｓ１１３においてＹＥＳ）、メモリ１００ｂに記憶したインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮ、および、それぞれのインピーダンスを取得したときに蓄電回路１２に印加されていた交流電圧の周波数に応じた基準範囲ＲＮＧ１〜ＲＮＧＮを読み出す。そして、ＥＣＵ１００は、すべてのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮが対応した基準範囲ＲＮＧ１〜ＲＮＧＮ以内にあるか否かを判定する（Ｓ１１７）。
【００５８】
ＥＣＵ１００は、すべてのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮが対応した基準範囲ＲＮＧ１〜ＲＮＧＮ以内にある場合（Ｓ１１７においてＹＥＳ）、蓄電装置１０（すべての電池Ｂ１〜ＢＮ）に劣化が生じていないと判定する（Ｓ１１９）。
【００５９】
一方、ＥＣＵ１００は、インピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮのうち少なくとも１つ以上のインピーダンスが、対応した基準範囲ＲＮＧ１〜ＲＮＧＮ外である場合（Ｓ１１７においてＮＯ）、蓄電装置１０（少なくとも１つ以上の電池）に劣化が生じていると判定する（Ｓ１２１）。なお、電池Ｂ１〜ＢＮのうちの１つの電池にのみ劣化が生じているような場合には、Ｓ１１７におけるすべてのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮの判定結果を参照することによって、劣化が生じている電池を特定することが可能である。
【００６０】
以上のように、本実施の形態に係る電池システム５は、ＥＣＵ１００と、蓄電装置１０とを含む。そして、蓄電装置１０は、各電池に対して並列に共振回路を接続した蓄電回路１２を含む。各共振回路は、他の共振回路と異なる共振周波数を有するように構成される。そして、各共振回路の共振周波数に応じた周波数の交流電圧を蓄電回路１２に順次印加して蓄電回路１２のインピーダンスの変化を観測することによって、蓄電装置１０の劣化状態を推定する。これによって、蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置１０の劣化状態を精度よく推定することができる。
【００６１】
＜変形例１＞
【００６２】
実施の形態に係る蓄電装置１０は、各電池に対して並列に共振回路を接続した蓄電回路１２を含み、各共振回路の共振周波数に対応した周波数の交流電圧を蓄電回路１２に順次印加することによって、１つの電池をバイパスしたときの蓄電回路１２のインピーダンスを算出した。しかしながら、１つの電池をバイパスする方法は、上記の方法に限られるものではない。たとえば、各電池に対して並列に接続された蓄電回路にリレーを設けて、各リレーを順次開閉することによって、１つの電池をバイパスしたときの蓄電回路のインピーダンスを算出してもよい。
【００６３】
図５は、変形例１に係る電池システム５Ａの構成を概略的に示す図である。電池システム５Ａは、蓄電装置１０ＡとＥＣＵ１００とを含む。蓄電装置１０Ａは、蓄電回路１２Ａと、電流センサ１３と、電圧センサ１５と、交流電源１７Ａと、リレー１８−１，１８−２と、切替装置１９とを含む。電流センサ１３、電圧センサ１５およびリレー１８−１，１８−２については、実施の形態と同様であるので、繰り返し説明しない。
【００６４】
蓄電装置１０Ａは、実施の形態と同様に直列に接続されたＮ個の電池（Ｂ１，Ｂ２，〜，ＢＮ）を含む。Ｎ個の電池には、共振回路（１４−１，１４−２，〜，１４−Ｎ）がそれぞれ並列に接続されている。以下においては、代表的に電池Ｂ１および共振回路１４−１を用いて説明するが、他の電池（Ｂ２〜ＢＮ）および他の共振回路（１４−２〜１４−Ｎ）においても同様である。
【００６５】
電池Ｂ１には、並列に共振回路１４−１が接続されている。共振回路１４−１は、直列に接続されたリレーＲＹ１と、キャパシタＣと、インダクタＬとを含む。リレーＲＹ１は、切替装置１９によって開閉状態が個別に切り替えられるように構成される。なお、リレーＲＹ１には、機械リレーが採用されてもよいし、ＦＥＴ（Field  Effect  Transistor）などの半導体リレーが採用されてもよい。キャパシタＣとインダクタＬとで構成されるＬＣ回路は、入力される電流の直流成分を遮断する。
【００６６】
変形例１に係る共振回路１４−１においては、共振回路１４−１に含まれるリレーＲＹ１、キャパシタＣおよびインダクタＬを、他の共振回路（１４−２〜１４−Ｎ）と共通のものを用いることができる。このように、共振回路に用いられる部品を共通化することによって、電池システム５Ａのコストアップを抑制することができる。
【００６７】
切替装置１９は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って、リレー（ＲＹ１〜ＲＹＮ）の開閉状態を制御する。
【００６８】
交流電源１７Ａは、特定の周波数の交流電圧を蓄電回路１２Ａに印加することができるように構成される。特定の周波数は、共振回路（１４−１〜１４−Ｎ）の共振周波数ｆｃに対応する周波数である。上述のように、共振回路に用いられる部品が共通化されることによって、すべての共振回路（１４−１〜１４−Ｎ）の共振周波数が等しくなるため、交流電源１７Ａは、実施の形態に係る交流電源１７のように、異なる周波数の交流電圧を蓄電回路に印加することができなくてもよい。
【００６９】
このように電池システム５Ａが構成されることによって、ＥＣＵ１００は、切替装置１９を制御して順次リレー（ＲＹ１〜ＲＹＮ）を開閉させて、インピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮを算出する。
【００７０】
図６のフローチャートを用いて具体的に一例を説明する。図６は、変形例１に係るＥＣＵ１００において実行される蓄電装置１０Ａの劣化状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。なお、図６に示すステップのうち、図４と実質的に同一の処理を実行するステップにおいては、同一のステップ番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００７１】
ＥＣＵ１００は、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態である場合に（Ｓ１０１においてＹＥＳ）、変数ｎを初期化する（Ｓ１０３）。そして、ＥＣＵ１００は、切替装置１９を制御してリレーＲＹ１を閉状態、かつ、他のリレーＲＹ２〜ＲＹＮを開状態にする（Ｓ２０５）。ＥＣＵ１００は、周波数ｆｃ（共振回路１４−１〜１４−Ｎの共振周波数）の交流電圧を蓄電回路１２Ａに印加する（Ｓ２０６）。なお、周波数ｆｃの交流電圧が印加される例について説明するが、印加される交流電圧の周波数は、共振回路１４−１〜１４−Ｎの通過帯域内の周波数であればよく、共振周波数ｆｃに限られるものではない。これによって、図４のＳ１０５において周波数ｆ０１（共振回路１１−１の共振周波数）の交流電圧を蓄電回路１２に印加した場合と同様に、図５に示された矢印ＡＲ２のように交流電流が流れ、電池Ｂ１がバイパスされる。
【００７２】
ＥＣＵ１００は、蓄電回路１２Ａに入出力される電流ＩＢ１および蓄電回路１２Ａの電圧ＶＢ１を電流センサ１３および電圧センサ１５からそれぞれ取得して（Ｓ２０７）、電池Ｂ１がバイパスされたときの蓄電回路１２ＡのインピーダンスＺｃ１を算出する（Ｓ２０９）。そして、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０９で算出したインピーダンスＺｃ１をメモリ１００ｂに記憶する（Ｓ２１１）。
【００７３】
次いで、ＥＣＵ１００は、切替装置１９を制御してリレーＲＹ２を閉状態、かつ、他のリレーＲＹ１，ＲＹ３〜ＲＹＮを開状態にする（Ｓ２０５）。そして、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０６〜Ｓ２１１の処理を実行して、電池Ｂ２がバイパスされたときの蓄電回路１２ＡのインピーダンスＺｃ２を算出する。
【００７４】
同様にして、ＥＣＵ１００は、インピーダンスＺｃ３〜ＺｃＮを算出して、蓄電装置１０Ａの劣化状態を推定する。
【００７５】
以上のように、変形例１に係る電池システム５Ａは、ＥＣＵ１００と、蓄電装置１０Ａとを含む。そして、蓄電装置１０Ａは、各電池に対して並列に共振回路（１４−１〜１４−Ｎ）を接続した蓄電回路１２Ａを含む。共振回路（１４−１〜１４−Ｎ）は、直列に接続されたリレーと、キャパシタＣと、インダクタＬとを含み、各共振回路（１４−１〜１４−Ｎ）において共通のリレー、キャパシタＣおよびインダクタＬが用いられる。そして、リレー（ＲＹ１〜ＲＹＮ）を順次開閉させて蓄電回路１２Ａのインピーダンスの変化を観測することによって、蓄電装置１０Ａの劣化状態を推定する。このように、共振回路に用いられる部品を共通化することによって、電池システム５Ａのコストアップを抑制することができる。蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置１０Ａの劣化状態を精度よく推定することができる。
【００７６】
＜変形例２＞
【００７７】
実施の形態および変形例１においては、１つの電池に対して共振回路またはリレーが並列に接続される構成について説明した。しかしながら、各電池に対して共振回路またはリレーが設けられることに限られるものではない。たとえば、直列および／または並列に接続された複数の電池を含む電池モジュールに対して共振回路またはリレーが並列に接続されてもよい。一例として、図７に複数の電池（ｘ個）が直列に接続された電池モージュールに対して共振回路が設けられる例を示す。この場合においても、実施の形態および変形例１と同様に、蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置１０の劣化を精度よく推定することができる。
【００７８】
＜変形例３＞
【００７９】
実施の形態および変形例１，２においては、交流電源１７，１７Ａを用いて、蓄電回路１２，１２Ａに交流電圧を印加することによって、蓄電回路１２，１２ＡのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮを算出し、算出したインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮの変化を観測することによって蓄電装置１０，１０Ａの劣化状態が推定された。しかしながら、交流電源１７，１７Ａを用いて蓄電回路１２，１２ＡのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮを算出することによって蓄電装置１０，１０Ａの劣化状態が推定されることに限られるものではなく、他の方法によって蓄電装置１０，１０Ａの劣化状態が推定されてもよい。変形例３においては、高速フーリエ変換（Fast  Fourier  Transform：ＦＦＴ）を用いて蓄電装置の劣化状態を推定する方法について説明する。
【００８０】
図８は、変形例３に係る電池システム５Ｂの構成を概略的に示す図である。電池システム５Ｂは、蓄電装置１０ＢとＥＣＵ１００Ｂとを含む。蓄電装置１０Ｂは、蓄電回路１２と、電流センサ１３と、電圧センサ１５とを含む。蓄電回路１２、電流センサ１３および電圧センサ１５については、本実施の形態および変形例１，２と同様であるので、繰り返し説明しない。
【００８１】
ＥＣＵ１００Ｂは、蓄電装置１０Ｂに入出力される電流ＩＢの時間変化ＩＢ（ｔ）を取得し、ＩＢ（ｔ）に高速フーリエ変換を施して周波数分解することで蓄電装置１０Ｂの劣化状態を推定する。測定期間における印加電圧が一定であればインピーダンスに変化があると、電流値が変化する。そこで、各周波数ごとの電流変化を観測することでインピーダンスの変化がわかる。高速フーリエ変換によりＩＢ（ｔ）の周波数解析を行なって電流のパワースペクトラムの変化を観測することによってインピーダンスを観測することができる。これによって、実施の形態と同様に、各共振回路の通過帯域ごとのインピーダンスを観測することができる。図９を用いて具体的に説明する。
【００８２】
図９は、高速フーリエ変換を用いた蓄電装置１０Ｂの劣化状態の推定方法を模式的に示した図である。図９（１）は、電流ＩＢの時間変化ＩＢ（ｔ）を示す図である。ＥＣＵ１００Ｂは、車両１が使用されているときなどの電流ＩＢの時間変化ＩＢ（ｔ）を取得し、メモリ１００ｂに記憶する。
【００８３】
図９（２）は、電流ＩＢの時間変化ＩＢ（ｔ）に高速フーリエ変換を施して周波数分解した図である。ＩＢ（ｔ）に高速フーリエ変換を施すことによって、図９（２）に示されるように、周波数分解することができる。これによって、共振周波数ｆ０１を含む通過帯域、共振周波数ｆ０２を含む通過帯域というように、それぞれの共振回路（１１−１〜１１−Ｎ）の通過帯域ごとの電流のパワースペクトルを観測することができる。ＥＣＵ１００は、当該観測結果をメモリ１００ｂに記憶する。
【００８４】
そして、ＥＣＵ１００は、今回取得した観測結果を、前回の観測結果あるいは蓄電装置１０の初期（工場出荷時または初回使用時など）の観測結果と比較する。ＥＣＵ１００は、たとえば、今回取得した観測結果と初期の観測結果とを比較して、初期の観測結果から電流のパワースペクトルの変化量が所定以上となる通過帯域があった場合には、蓄電装置１０Ｂのインピーダンスに変化が生じているため、蓄電装置１０Ｂに劣化が生じていると推定する。
【００８５】
以上のように、高速フーリエ変換を用いて蓄電装置１０Ｂの劣化状態が推定されることによって、蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置１０Ｂの劣化を精度よく推定することができる。
【００８６】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８７】
１  車両、５，５Ａ，５Ｂ  電池システム、１０，１０Ａ，１０Ｂ  蓄電装置、１１−１〜１１−Ｎ  共振回路、１２，１２Ａ  蓄電回路、１３  電流センサ、１４−１〜１４−Ｎ  共振回路、１５  電圧センサ、１７，１７Ａ  交流電源、１８−１，１８−２  リレー、１９  切替装置、２０  システムメインリレー、４０  ＰＣＵ、５０  モータジェネレータ、６０  駆動輪、７０  補機負荷、１００  ＥＣＵ、１００ａ  ＣＰＵ、１００ｂ  メモリ、Ｂ１〜ＢＮ  電池、Ｃ１〜ＣＮ  キャパシタ、Ｌ１〜ＬＮ  インダクタ、ＮＬ，ＮＬ１，ＰＬ，ＰＬ１  電力線、Ｒ１〜ＲＮ  抵抗、ＲＹ１〜ＲＹＮ  リレー。
【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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【図９】
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