(57)【要約】【課題】昇圧コンバータを備えないパワーコントロールユニットにも適用可能な、簡易な装置構成の二次電池の内部インピーダンス検出装置を提供する。【解決手段】直流電力を交流電力に変換して車両の走行モータに出力するインバータを少なくとも備えるパワーコントロールユニットとの間で直流電力を出力する二次電池の内部インピーダンスを検出する内部インピーダンス検出装置であって、二次電池の電池電圧と電池電流とを取り込み、電池電圧から交流電圧成分を抽出し、電池電流から交流電流成分を抽出し、また電池電圧あるいは電池電流から基本周波数成分を抽出する成分抽出部と、該成分抽出部が抽出した交流電圧成分、交流電流成分及び基本周波数成分に基づいて二次電池の内部インピーダンスを演算するインピーダンス演算部とを備える。【選択図】図１
2019138844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換して車両の走行モータに出力するインバータを少なくとも備えるパワーコントロールユニットとの間で前記直流電力を出力する二次電池の内部インピーダンスを検出する内部インピーダンス検出装置であって、
前記二次電池の電池電圧と前記二次電池に流れる電池電流とを取り込み、前記電池電圧から交流電圧成分を抽出し、前記電池電流から交流電流成分を抽出し、また前記電池電圧あるいは前記電池電流から基本周波数成分を抽出する成分抽出部と、
該成分抽出部が抽出した前記交流電圧成分、前記交流電流成分及び前記基本周波数成分に基づいて前記二次電池の内部インピーダンスを演算するインピーダンス演算部と
を備えることを特徴とする内部インピーダンス検出装置。
【請求項２】
前記成分抽出部は、
高圧電源系統から供給される高圧系電力によって作動し、前記電池電圧から直流電圧成分を除去することにより前記交流電圧成分を抽出すると共に前記電池電流から直流電流成分を除去して前記交流電流成分を抽出する直流遮断回路と、
前記高圧系電力によって作動し、前記直流遮断回路から入力された前記交流電圧成分及び前記交流電流成分に基づいて前記基本周波数成分を抽出し、前記交流電圧成分、前記交流電流成分及び前記基本周波数成分を所定の通信形式の信号に変換して出力する高圧系通信部と、を備え、
前記インピーダンス演算部は、電源的に絶縁された状態で前記高圧系通信部と通信自在に接続されると共に低圧系電力によって作動し、前記高圧系通信部から受信した前記交流電圧成分、前記交流電流成分及び前記基本周波数成分に基づいて前記二次電池の内部インピーダンスを演算する低圧系演算部を備えることを特徴とする請求項１に記載の内部インピーダンス検出装置。
【請求項３】
直流電力を交流電力に変換して車両の走行モータに出力するインバータを少なくとも備えるパワーコントロールユニットとの間で前記直流電力を出力する二次電池の内部インピーダンスを検出する内部インピーダンス検出装置であって、
前記二次電池の電池電圧、前記二次電池に流れる電池電流及び前記車両の車速を示す車速検出信号を取り込み、前記電池電圧から交流電圧成分を抽出し、前記電池電流から交流電流成分を抽出し、また前記車速検出信号から基本周波数成分を抽出する成分抽出部と、
該成分抽出部が抽出した前記交流電圧成分、前記交流電流成分及び前記基本周波数成分に基づいて前記二次電池の内部インピーダンスを演算するインピーダンス演算部と
を備えることを特徴とする内部インピーダンス検出装置。
【請求項４】
前記成分抽出部は、前記車速検出信号に加えて、あるいは前記車速検出信号に代えて、前記インバータに制御信号として入力されるＰＷＭ信号を取り込み、前記車速検出信号あるいは／及び前記ＰＷＭ信号に基づいて前記基本周波数成分を抽出することを特徴とする請求項３に記載の内部インピーダンス検出装置。
【請求項５】
前記成分抽出部は、
高圧電源系統から供給される高圧系電力によって作動し、前記電池電圧から直流電圧成分を除去することにより前記交流電圧成分を抽出すると共に前記電池電流から直流電流成分を除去して前記交流電流成分を抽出する直流遮断回路と、
前記高圧系電力によって作動し、前記直流遮断回路から入力された前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を抽出し、前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を所定の通信形式の信号に変換して出力する高圧系通信部と、
電源的に絶縁された状態で前記高圧系通信部と通信自在に接続されると共に低圧系電力によって作動し、前記高圧系通信部から前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を受信すると共に、前記車速検出信号あるいは／及び前記ＰＷＭ信号から基本周波数成分を抽出する低圧系演算部と、を備え、
前記インピーダンス演算部は、前記低圧系演算部の一部機能として設けられることを特徴とする請求項３または４に記載の内部インピーダンス検出装置。
【請求項６】
第１の直流電力を交流電力に変換して車両の走行モータに出力する走行用のインバータと、エンジンによって駆動される発電機の出力を第２の直流電力に変換する発電用のインバータとを少なくとも備えるパワーコントロールユニットとの間で前記第１の直流電力及び前記第２の直流電力を入出力する二次電池の内部インピーダンスを検出する内部インピーダンス検出装置であって、
前記二次電池の電池電圧、前記二次電池に流れる電池電流及び前記エンジンの回転を示すエンジン回転検出信号を取り込み、前記電池電圧から交流電圧成分を抽出し、前記電池電流から交流電流成分を抽出し、また前記エンジン回転検出信号から基本周波数成分を抽出する成分抽出部と、
該成分抽出部が抽出した前記交流電圧成分、前記交流電流成分及び前記基本周波数成分に基づいて前記二次電池の内部インピーダンスを演算するインピーダンス演算部と
を備えることを特徴とする内部インピーダンス検出装置。
【請求項７】
前記成分抽出部は、前記エンジン回転検出信号に加えて、あるいは前記エンジン回転検出信号に代えて、前記インバータに制御信号として入力されるＰＷＭ信号を取り込み、前記エンジン回転検出信号あるいは／及びＰＷＭ信号に基づいて前記基本周波数成分を抽出することを特徴とする請求項６に記載の内部インピーダンス検出装置。
【請求項８】
前記成分抽出部は、
高圧電源系統から供給される高圧系電力によって作動し、前記電池電圧から直流電圧成分を除去することにより前記交流電圧成分を抽出すると共に前記電池電流から直流電流成分を除去して前記交流電流成分を抽出する直流遮断回路と、
前記高圧系電力によって作動し、前記直流遮断回路から入力された前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を抽出し、前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を所定の通信形式の信号に変換して出力する高圧系通信部と、
電源的に絶縁された状態で前記高圧系通信部と通信自在に接続されると共に低圧系電力によって作動し、前記高圧系通信部から前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を受信すると共に、前記エンジン回転検出信号あるいは／及び前記ＰＷＭ信号から基本周波数成分を抽出する低圧系演算部と、を備え、
前記インピーダンス演算部は、前記低圧系演算部の一部機能として設けられることを特徴とする請求項６または７に記載の内部インピーダンス検出装置。
【請求項９】
請求項１または２に記載の内部インピーダンス検出装置と、
前記二次電池と、
前記パワーコントロールユニットと、
前記電池電流を検出する電流検出器と
を備えることを特徴とする車両。
【請求項１０】
請求項３〜５のいずれか一項に記載の内部インピーダンス検出装置と、
前記二次電池と、
前記パワーコントロールユニットと、
前記電池電流を検出する電流検出器と、
前記車速検出信号あるいは／及び前記ＰＷＭ信号を出力する回転検出手段と
を備えることを特徴とする車両。
【請求項１１】
請求項６〜８のいずれか一項に記載の内部インピーダンス検出装置と、
前記二次電池と、
前記パワーコントロールユニットと、
前記発電機と、
前記エンジンと、
前記電池電流を検出する電流検出器と、
前記エンジン回転検出信号あるいは／及び前記ＰＷＭ信号を出力する回転検出手段と
を備えることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部インピーダンス検出装置及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、パワー制御ユニット内部の昇圧コンバータにおけるスイッチング素子をオン／オフするためのキャリア周波数を用いることにより各電池ブロックのインピーダンスの周波数特性を取得し、当該周波数特性に基づいて各電池ブロックの内部抵抗値を算出する二次電池の内部抵抗検出装置が開示されている。この内部抵抗検出装置は、従来では上記周波数特性を取得するために複数の周波数の交流信号を発生させ発振器を必要するため内部抵抗検出装置が大型かつ高価になるという問題点に鑑みたものであり、昇圧コンバータのキャリア周波数を用いることにより簡易な装置構成で二次電池の内部抵抗値を検出することを目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７５５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記背景技術におけるパワー制御ユニットは、一般的にパワーコントロールユニットと称する電力装置であり、ハイブリッド自動車や電気自動車において、リチウムイオンバッテリー等の二次電池の出力を交流電力に変換する複数の電力変換回路の集合体である。このようなパワーコントロールユニットは、車両の仕様によっては昇圧コンバータを備えるものと昇圧コンバータを備えないものとがある。したがって、上記背景技術の適用先は、昇圧コンバータを備えるパワー制御ユニット（電力変換装置）に限定される。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、昇圧コンバータを備えないパワーコントロールユニットにも適用可能な、簡易な装置構成の二次電池の内部インピーダンス検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、内部インピーダンス検出装置に係る第１の解決手段として、直流電力を交流電力に変換して車両の走行モータに出力するインバータを少なくとも備えるパワーコントロールユニットとの間で前記直流電力を出力する二次電池の内部インピーダンスを検出する内部インピーダンス検出装置であって、前記二次電池の電池電圧と前記二次電池に流れる電池電流とを取り込み、前記電池電圧から交流電圧成分を抽出し、前記電池電流から交流電流成分を抽出し、また前記電池電圧あるいは前記電池電流から基本周波数成分を抽出する成分抽出部と、該成分抽出部が抽出した前記交流電圧成分、前記交流電流成分及び前記基本周波数成分に基づいて前記二次電池の内部インピーダンスを演算するインピーダンス演算部とを備える、という手段を採用する。
【０００７】
本発明では、内部インピーダンス検出装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記成分抽出部は、高圧電源系統から供給される高圧系電力によって作動し、前記電池電圧から直流電圧成分を除去することにより前記交流電圧成分を抽出すると共に前記電池電流から直流電流成分を除去して前記交流電流成分を抽出する直流遮断回路と、前記高圧系電力によって作動し、前記直流遮断回路から入力された前記交流電圧成分及び前記交流電流成分に基づいて前記基本周波数成分を抽出し、前記交流電圧成分、前記交流電流成分及び前記基本周波数成分を所定の通信形式の信号に変換して出力する高圧系通信部と、を備え、前記インピーダンス演算部は、電源的に絶縁された状態で前記高圧系通信部と通信自在に接続されると共に低圧系電力によって作動し、前記高圧系通信部から受信した前記交流電圧成分、前記交流電流成分及び前記基本周波数成分に基づいて前記二次電池の内部インピーダンスを演算する低圧系演算部を備える、という手段を採用する。
【０００８】
本発明では、内部インピーダンス検出装置に係る第３の解決手段として、直流電力を交流電力に変換して車両の走行モータに出力するインバータを少なくとも備えるパワーコントロールユニットとの間で前記直流電力を出力する二次電池の内部インピーダンスを検出する内部インピーダンス検出装置であって、前記二次電池の電池電圧、前記二次電池に流れる電池電流及び前記車両の車速を示す車速検出信号を取り込み、前記電池電圧から交流電圧成分を抽出し、前記電池電流から交流電流成分を抽出し、また前記車速検出信号から基本周波数成分を抽出する成分抽出部と、該成分抽出部が抽出した前記交流電圧成分、前記交流電流成分及び前記基本周波数成分に基づいて前記二次電池の内部インピーダンスを演算するインピーダンス演算部とを備える、という手段を採用する。
【０００９】
本発明では、内部インピーダンス検出装置に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、前記成分抽出部は、前記車速検出信号に加えて、あるいは前記車速検出信号に代えて、前記インバータに制御信号として入力されるＰＷＭ信号を取り込み、前記車速検出信号あるいは／及び前記ＰＷＭ信号に基づいて前記基本周波数成分を抽出する、という手段を採用する。
【００１０】
本発明では、内部インピーダンス検出装置に係る第５の解決手段として、上記第３または第４の解決手段において、前記成分抽出部は、高圧電源系統から供給される高圧系電力によって作動し、前記電池電圧から直流電圧成分を除去することにより前記交流電圧成分を抽出すると共に前記電池電流から直流電流成分を除去して前記交流電流成分を抽出する直流遮断回路と、前記高圧系電力によって作動し、前記直流遮断回路から入力された前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を抽出し、前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を所定の通信形式の信号に変換して出力する高圧系通信部と、電源的に絶縁された状態で前記高圧系通信部と通信自在に接続されると共に低圧系電力によって作動し、前記高圧系通信部から前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を受信すると共に、前記車速検出信号あるいは／及び前記ＰＷＭ信号から基本周波数成分を抽出する低圧系演算部と、を備え、前記インピーダンス演算部は、前記低圧系演算部の一部機能として設けられる、という手段を採用する。
【００１１】
本発明では、内部インピーダンス検出装置に係る第６の解決手段として、第１の直流電力を交流電力に変換して車両の走行モータに出力する走行用のインバータと、エンジンによって駆動される発電機の出力を第２の直流電力に変換する発電用のインバータとを少なくとも備えるパワーコントロールユニットとの間で前記第１の直流電力及び前記第２の直流電力を入出力する二次電池の内部インピーダンスを検出する内部インピーダンス検出装置であって、前記二次電池の電池電圧、前記二次電池に流れる電池電流及び前記エンジンの回転を示すエンジン回転検出信号を取り込み、前記電池電圧から交流電圧成分を抽出し、前記電池電流から交流電流成分を抽出し、また前記エンジン回転検出信号から基本周波数成分を抽出する成分抽出部と、該成分抽出部が抽出した前記交流電圧成分、前記交流電流成分及び前記基本周波数成分に基づいて前記二次電池の内部インピーダンスを演算するインピーダンス演算部とを備える、という手段を採用する。
【００１２】
本発明では、内部インピーダンス検出装置に係る第７の解決手段として、上記第６の解決手段において、前記成分抽出部は、前記エンジン回転検出信号に加えて、あるいは前記エンジン回転検出信号に代えて、前記インバータに印加されるＰＷＭ信号を取り込み、前記エンジン回転検出信号あるいは／及び前記ＰＷＭ信号に基づいて前記基本周波数成分を抽出する、という手段を採用する。
【００１３】
本発明では、内部インピーダンス検出装置に係る第８の解決手段として、上記第６または第７の解決手段において、前記成分抽出部は、高圧電源系統から供給される高圧系電力によって作動し、前記電池電圧から直流電圧成分を除去することにより前記交流電圧成分を抽出すると共に前記電池電流から直流電流成分を除去して前記交流電流成分を抽出する直流遮断回路と、前記高圧系電力によって作動し、前記直流遮断回路から入力された前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を抽出し、前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を所定の通信形式の信号に変換して出力する高圧系通信部と、電源的に絶縁された状態で前記高圧系通信部と通信自在に接続されると共に低圧系電力によって作動し、前記高圧系通信部から前記交流電圧成分及び前記交流電流成分を受信すると共に、前記エンジン回転検出信号あるいは／及び前記ＰＷＭ信号から基本周波数成分を抽出する低圧系演算部と、を備え、前記インピーダンス演算部は、前記低圧系演算部の一部機能として設けられる、という手段を採用する。
【００１４】
また、本発明では、車両に係る第１の解決手段として、上記第１または第２の解決手段に係る内部インピーダンス検出装置と、前記二次電池と、前記パワーコントロールユニットと、前記電池電流を検出する電流検出器とを備える、という手段を採用する。
【００１５】
また、本発明では、車両に係る第２の解決手段として、上記第３〜第５のいずれかの解決手段に係る内部インピーダンス検出装置と、前記二次電池と、前記パワーコントロールユニットと、前記電池電流を検出する電流検出器と、前記車速検出信号あるいは／及び前記ＰＷＭ信号を出力する回転検出手段とを備える、という手段を採用する。
【００１６】
また、本発明では、車両に係る第３の解決手段として、上記第６〜第８のいずれかの解決手段に係る内部インピーダンス検出装置と、前記二次電池と、前記パワーコントロールユニットと、前記発電機と、前記エンジンと、前記電池電流を検出する電流検出器と、前記エンジン回転検出信号あるいは／及び前記ＰＷＭ信号を出力する回転検出手段とを備える、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、昇圧コンバータに依存することなく電池電圧の交流電圧成分及び電池電流の交流電流成分に関する基本周波数成分を取得するので、昇圧コンバータを備えないパワーコントロールユニットにも適用可能な、簡易な装置構成の二次電池の内部インピーダンス検出装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内部インピーダンス検出装置及び車両の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る内部インピーダンス検出装置及び車両の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る内部インピーダンス検出装置及び車両の要部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
最初に本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態に係る車両は、図１に示すよう二次電池Ｘ、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）１、走行モータ２、電流検出器３及び内部インピーダンス検出装置４を少なくとも備えている。すなわち、この車両は、ハイブリッド自動車や電気自動車等、二次電池Ｘの電力（直流電力）をＰＣＵ１で交流電力に変換し、当該交流電力で走行モータ２を駆動することによって走行する車両である。
【００２０】
二次電池Ｘは、例えばリチウムイオン電池や燃料電池等の組電池であり、複数の単電池（電池セル）を直列に接続することにより高電圧の直流電力をＰＣＵ１に出力する。すなわち、この二次電池Ｘは、プラス端子ＰがＰＣＵ１の高圧側入力端子に接続され、マイナス端子ＮがＰＣＵ１の低圧側入力端子に接続されている。
【００２１】
このような二次電池Ｘは、図１に示すように、電圧源Ｅ、反応抵抗Ｒ１、電気二重層容量Ｃ及び溶液抵抗Ｒ２からなる等価回路として表される。これら電圧源Ｅ、反応抵抗Ｒ１、電気二重層容量Ｃ及び溶液抵抗Ｒ２のうち、反応抵抗Ｒ１、電気二重層容量Ｃ及び溶液抵抗Ｒ２は、二次電池Ｘの内部インピーダンスを示す量である。なお、二次電池Ｘにおける反応抵抗Ｒ１、電気二重層容量Ｃ及び溶液抵抗Ｒ２については、周知の事項なので詳細な説明を省略する。
【００２２】
ＰＣＵ１は、走行モータ２を駆動するモータ用インバータを備える電力変換回路である。このＰＣＵ１は、二次電池Ｘから入力された直流電力を複数のスイッチングトランジスタでスイッチングすることにより三相交流電力に変換して走行モータ２に出力する。このようなＰＣＵ１には、幾つかの構成形態のものが周知であり、最もシンプルな構成は上記モータ用インバータのみを備えるものである。
【００２３】
走行モータ２は、ＰＣＵ１から入力される三相交流電力によって回転動力を発生させる回転機械であり、例えば永久磁石型ブラシレスモータである。この走行モータ２は、車軸を回転駆動することにより、当該車軸に連結機を介して連結された車輪（駆動輪）を回転駆動する。すなわち、この走行モータ２は、車両の走行における動力源として機能する。
【００２４】
電流検出器３は、二次電池ＸとＰＣＵ１とを接続する電力線に設けられており、二次電池ＸとＰＣＵ１との間に流れる電流（電池電流）を検出する。この電流検出器３は、上記電池電流を示す電流検出信号を内部インピーダンス検出装置４に出力する。
【００２５】
内部インピーダンス検出装置４は、二次電池Ｘの電池電圧及び電池電流に基づいて二次電池Ｘの内部インピーダンスを検出する装置である。この内部インピーダンス検出装置４は、例えば特開２０１０−１３９４２３号公報や特開２００１−３５１６９６号公報に開示された検出手法を用いることにより、二次電池Ｘの電池電圧及び電池電流に基づいて二次電池Ｘの内部インピーダンスを検出する。
【００２６】
このような内部インピーダンス検出装置４は、図示するように直流遮断回路４ａ、高圧ＣＰＵ４ｂ及び低圧ＣＰＵ４ｃを少なくとも備えている。直流遮断回路４ａは、一方の入力端子が二次電池Ｘのプラス端子Ｐに接続され、他方の入力端子が電流検出器３に接続されている。すなわち、直流遮断回路４ａは、二次電池Ｘにおけるプラス端子Ｐの電池電圧と電池電流とを取り込み、電池電圧から直流電圧成分を除去することにより交流電圧成分を抽出すると共に、電池電流から直流電流成分を除去して交流電流成分を抽出する。
【００２７】
また、この直流遮断回路４ａは、上記直流電圧成分と交流電流成分とを高圧ＣＰＵ４ｂに出力する。このような直流遮断回路４ａは、図示しない高圧電源系統から供給される高圧系電力によって作動し、上記直流電圧成分と交流電流成分とを抽出する。
【００２８】
高圧ＣＰＵ４ｂは、上記直流遮断回路４ａから入力された交流電圧成分及び交流電流成分に基づいて電池電圧及び電池電流の基本周波数成分を抽出する。この高圧ＣＰＵ４ｂは、上記交流電圧成分、交流電流成分及び基本周波数成分を所定の通信形式の信号に変換して低圧ＣＰＵ４ｃに出力する。すなわち、直流遮断回路４ａ及び高圧ＣＰＵ４ｂは、本第１実施形態における成分抽出部であり、高圧ＣＰＵ４ｂは、本第１実施形態における高圧系通信部である。なお、高圧ＣＰＵ４ｂは、上述した直流遮断回路４ａと同様に高圧系電力によって作動する。
【００２９】
低圧ＣＰＵ４ｃは、電源的に絶縁された状態で高圧ＣＰＵ４ｂ（高圧系通信部）と通信自在に接続されると共に高圧ＣＰＵ４ｂから受信した交流電圧成分、交流電流成分及び基本周波数成分に基づいて二次電池Ｘの内部インピーダンスを演算する低圧系演算部である。また、この低圧ＣＰＵ４ｃは、上述した高圧電源系統とは異なる低圧電源系統から供給される低圧系電力によって作動する。このような低圧ＣＰＵ４ｃは、本第１実施形態におけるインピーダンス演算部である。
【００３０】
次に、本第１実施形態に係る内部インピーダンス検出装置４及び車両の動作について詳しく説明する。
【００３１】
本第１実施形態に係る車両は、ＰＣＵ１が作動して駆動電力が走行モータ２に給電されることによって走行する。このＰＣＵ１は、内部の複数のスイッチングトランジスタが二次電池Ｘから入力された直流電力をスイッチングすることにより三相交流電力を生成するが、上記直流電力つまりＰＣＵ１の入力側には、上記スイッチングに起因する電圧変動が発生する。この電圧変動は、各スイッチングトランジスタのスイッチング周波数、つまり各スイッチングトランジスタの制御端子に制御信号として入力されるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号のキャリア周波数を基本周波数成分とする周期性変動である。
【００３２】
内部インピーダンス検出装置４の直流遮断回路４ａは、このような周期性変動を有する二次電池Ｘのプラス端子Ｐの電池電圧を取り込むと共に、電流検出器３から入力される電池電流を取り込み、電池電圧から交流電圧成分を抽出すると共に、電池電流から交流電流成分を抽出する。なお、電流検出器３から直流遮断回路４ａに入力される電池電流には、上述した電池電圧の電圧変動と同様な原因で当該電圧変動と同様な周期性変動が含まれている。
【００３３】
上記交流電圧成分及び上記交流電流成分は、直流遮断回路４ａから高圧ＣＰＵ４ｂに入力される。そして、高圧ＣＰＵ４ｂは、上記交流電圧成分あるいは／及び上記交流電流成分に基づいて電池電圧及び電池電流の基本周波数成分を抽出し、交流電圧成分、交流電流成分及び基本周波数成分を所定の通信形式の信号に変換して低圧ＣＰＵ４ｃに出力する。
【００３４】
低圧ＣＰＵ４ｃは、交流電圧成分、交流電流成分及び基本周波数成分を高圧ＣＰＵ４ｂから受信すると、当該交流電圧成分、交流電流成分及び基本周波数成分に基づいて二次電池Ｘの内部インピーダンスを演算する。すなわち、低圧ＣＰＵ４ｃは、特開２０１０−１３９４２３号公報や特開２００１−３５１６９６号公報に開示された検出手法を用いることにより、二次電池Ｘにおける交流電圧成分、交流電流成分及び基本周波数成分に基づいて二次電池Ｘの反応抵抗Ｒ１、電気二重層容量Ｃ及び溶液抵抗Ｒ２の各値を演算する。
【００３５】
このような本第１実施形態によれば、ＰＣＵ１の作動に起因して二次電池Ｘの電池電圧及び電池電流に発生する交流電圧成分及び交流電流成分を利用して二次電池Ｘの内部インピーダンスを取得するので、昇圧コンバータを備えないＰＣＵ１に二次電池Ｘから直流電力を給電する場合において簡易な装置構成で二次電池Ｘの内部インピーダンスを取得することが可能である。
【００３６】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る車両は、図２に示すように、二次電池Ｘ、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）１Ａ、走行モータ２、電流検出器３、内部インピーダンス検出装置４Ａ、メインコンタクタ５Ａ、サブコンタクタ５Ｂ、車軸回転検出器６及びＦＩ−ＥＣＵ（Fuel Injection - Electric Control Unit）７を少なくとも備えている。すなわち、本第２実施形態に係る車両は、ハイブリッド自動車のようにエンジンを備え、走行モータ２で発生させたモータ動力とエンジンで発生させたエンジン動力とを用いて走行する車両である。
【００３７】
なお、図２では、図１に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を付している。以下の説明では、重複する説明を避けるために、第１実施形態と同様な二次電池Ｘ、走行モータ２及び電流検出器３については説明を省略する。
【００３８】
ＰＣＵ１Ａは、第１実施形態におけるＰＣＵ１に上述したＰＷＭ信号の出力機能を付加したものである。このＰＷＭ信号は、ＰＣＵ１Ａを構成する各スイッチングトランジスタの制御端子に入力される制御信号であり、所定の繰り返し周波数（キャリア周波数）を有するパルス信号である。ＰＣＵ１Ａは、このようなＰＷＭ信号を内部インピーダンス検出装置４Ａの低圧ＣＰＵ４ｅに出力する。
【００３９】
内部インピーダンス検出装置４Ａは、直流遮断回路４ａ、高圧ＣＰＵ４ｄ及び低圧ＣＰＵ４ｅを少なくとも備えている。直流遮断回路４ａについては割愛して高圧ＣＰＵ４ｄについて説明すると、この高圧ＣＰＵ４ｄは、直流遮断回路４ａから入力された交流電圧成分及び交流電流成分を所定の通信形式の信号に変換して低圧ＣＰＵ４ｅに出力する。すなわち、この高圧ＣＰＵ４ｄは、本第２実施形態における高圧系通信部である。また、このような高圧ＣＰＵ４ｄは、上述した直流遮断回路４ａと同様に高圧系電力によって作動する。
【００４０】
低圧ＣＰＵ４ｅは、電源的に絶縁された状態で高圧ＣＰＵ４ｄ（高圧系通信部）と通信自在に接続されており、高圧ＣＰＵ４ｄから交流電圧成分及び交流電流成分を受信する。また、この低圧ＣＰＵ４ｅは、ＦＩ−ＥＣＵ７から入力される車速検出信号及びＰＣＵ１Ａから入力されるＰＷＭ信号に基づいて二次電池Ｘの電池電圧及び電池電流における基本周波数成分を抽出し、これら交流電圧成分、交流電流成分及び基本周波数成分に基づいて二次電池Ｘの内部インピーダンスを演算する。
【００４１】
なお、このような低圧ＣＰＵ４ｅは、上述した高圧電源系統とは異なる低圧電源系統から供給される低圧系電力によって作動する。また、直流遮断回路４ａ及び低圧ＣＰＵ４ｅは、本第２実施形態における成分抽出部である。また、低圧ＣＰＵ４ｅは、本第２実施形態における低圧系演算部であり、またインピーダンス演算部である。すなわち、本第２実施形態では、本発明におけるインピーダンス演算部が低圧ＣＰＵ４ｅ（低圧系演算部）の一部機能として設けられている。
【００４２】
メインコンタクタ５Ａは、二次電池Ｘのプラス端子ＰとＰＣＵ１Ａの一方の入力端子との間に設けられた開閉器である。サブコンタクタ５Ｂは、二次電池Ｘのマイナス端子ＮとＰＣＵ１Ａの他方の入力端子との間に設けられた開閉器である。これらメインコンタクタ５Ａ及びサブコンタクタ５Ｂは、図示しないバッテリＥＣＵによって開閉が制御される。
【００４３】
車軸回転検出器６は、車両において駆動輪に連結される車軸の回転数を検出する回転センサである。この車軸回転検出器６は、車軸回転検出信号をＦＩ−ＥＣＵ７に出力する。ＦＩ−ＥＣＵ７は、エンジンの燃料噴射を制御する制御装置であり、車軸回転検出器６から入力される車軸回転検出信号に基づいて車両の車速（走行速度）を示す車速検出信号を生成する。このＦＩ−ＥＣＵ７は、上記車速検出信号を内部インピーダンス検出装置４Ａの低圧ＣＰＵ４ｅに出力する。なお、このＦＩ−ＥＣＵ７及び上記ＰＣＵ１Ａは、本第２実施形態における回転検出手段である。
【００４４】
このように構成された本第２実施形態に係る内部インピーダンス検出装置４Ａでは、低圧ＣＰＵ４ｅは、車速検出信号及びＰＷＭ信号に基づいて二次電池Ｘの電池電圧及び電池電流における基本周波数成分を抽出し、この基本周波数成分と高圧ＣＰＵ４ｄから別途受信した二次電池Ｘの交流電圧成分及び交流電流成分とに基づいて二次電池Ｘの内部インピーダンスを演算する。
【００４５】
すなわち、本第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に簡易な装置構成で二次電池Ｘの内部インピーダンスを取得することが可能である。また、本第２実施形態によれば、車速検出信号及びＰＷＭ信号に基づいて二次電池Ｘの電池電圧及び電池電流における基本周波数成分を抽出するので、比較的小さな振幅変動である交流電圧成分及び交流電流成分に基づいて基本周波数成分を抽出する第１実施形態よりも基本周波数成分を精度よく抽出することが可能である。
【００４６】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る車両は、図３に示すように、二次電池Ｘ、ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）１Ｂ、走行モータ２、電流検出器３、内部インピーダンス検出装置４Ｂ、メインコンタクタ５Ａ、サブコンタクタ５Ｂ、車軸回転検出器６、ＦＩ−ＥＣＵ７Ａ、発電用エンジン８及び発電機９を少なくとも備えている。
【００４７】
なお、図３では、図２に示した構成要素と同一の構成要素には同一符号を付している。以下の説明では、重複する説明を避けるために、第２実施形態と同様な二次電池Ｘ、走行モータ２、電流検出器３、メインコンタクタ５Ａ及びサブコンタクタ５Ｂについては説明を省略する。
【００４８】
ＰＣＵ１Ｂは、走行用のインバータ及び発電用のインバータを少なくとも備える電力変換回路である。すなわち、このＰＣＵ１Ｂは、二次電池Ｘから入力される直流電力（第１の直流電力）を三相交流電力に変換して走行モータ２に出力する走行用のインバータと、発電機９の出力（交流電力）を直流電力（第２の直流電力）に変換して二次電池Ｘに出力する発電用のインバータを備えている。上記走行用のインバータ及び発電用のインバータは、各々に複数のスイッチングトランジスタから構成されている。また、このＰＣＵ１Ｂは、発電用のインバータを制御するＰＷＭ信号を内部インピーダンス検出装置４Ｂの低圧ＣＰＵ４ｆに出力する。
【００４９】
内部インピーダンス検出装置４Ｂは、直流遮断回路４ａ、高圧ＣＰＵ４ｄ及び低圧ＣＰＵ４ｆを少なくとも備えている。直流遮断回路４ａ及び高圧ＣＰＵ４ｄについては割愛し、低圧ＣＰＵ４ｆについて説明すると、当該低圧ＣＰＵ４ｆは、電源的に絶縁された状態で高圧ＣＰＵ４ｄ（高圧系通信部）と通信自在に接続されており、高圧ＣＰＵ４ｄから交流電圧成分及び交流電流成分を受信する。
【００５０】
また、この低圧ＣＰＵ４ｆは、ＦＩ−ＥＣＵ７Ａから入力されるエンジン回転検出信号及びＰＣＵ１Ｂから入力されるＰＷＭ信号に基づいて二次電池Ｘの電池電圧及び電池電流における基本周波数成分を抽出し、これら交流電圧成分、交流電流成分及び基本周波数成分に基づいて二次電池Ｘの内部インピーダンスを演算する。
【００５１】
ＦＩ−ＥＣＵ７Ａは、第２実施形態におけるＦＩ−ＥＣＵ７と同様にエンジンの燃料噴射を制御する制御装置であり、発電用エンジン８から入力されるエンジン回転検出信号を信号変換して内部インピーダンス検出装置４Ａの低圧ＣＰＵ４ｆに出力する。このエンジン回転検出信号は、発電用エンジン８によって駆動される発電機９の動作、つまり発電機９から出力される交流電力の周波数に対応する周波数信号である。なお、このＦＩ−ＥＣＵ７Ａ及び上記ＰＣＵ１Ｂは、本第３実施形態における回転検出手段である。
【００５２】
このような本第３実施形態に係る車両は、発電用エンジン９の動力で発電機８を駆動することによって交流電力を発生させ、当該交流電力をＰＣＵ１Ｂで第２の直流電力に変換して二次電池Ｘを充電すると共に、二次電池Ｘから出力される第１の直流電力をＰＣＵ１Ｂで交流電力に変換して走行モータ２に供給することにより走行動力を発生させる車両である。すなわち、本第３実施形態における二次電池Ｘは、第１の直流電力及び第２の直流電力を入出力（充放電）する。
【００５３】
このように構成された本第３実施形態に係る内部インピーダンス検出装置４Ｂでは、低圧ＣＰＵ４ｆは、エンジン回転検出信号及びＰＷＭ信号に基づいて二次電池Ｘの電池電圧及び電池電流における基本周波数成分を抽出し、この基本周波数成分と高圧ＣＰＵ４ｄから別途受信した二次電池Ｘの交流電圧成分及び交流電流成分とに基づいて二次電池Ｘの内部インピーダンスを演算する。
【００５４】
すなわち、本第３実施形態によれば、第１、第２実施形態と同様に簡易な装置構成で二次電池Ｘの内部インピーダンスを取得することが可能である。また、本第３実施形態によれば、エンジン回転検出信号及びＰＷＭ信号に基づいて二次電池Ｘの電池電圧及び電池電流における基本周波数成分を抽出するので、比較的小さな振幅変動である交流電圧成分及び交流電流成分に基づいて基本周波数成分を抽出する第１実施形態よりも基本周波数成分を精度よく抽出することが可能である。
【００５５】
また、上述した第２実施形態ではＰＣＵ１Ａのスイッチング周波数つまりＰＷＭ信号のキャリア周波数が車速に応じて変化するので、車両が一定走行をしている状態で基本周波数成分を抽出することが好ましいが、本第３実施形態ではＰＣＵ１Ｂの発電用のインバータを制御するＰＷＭ信号、つまり車両の走行状態に直接関係しない周波数信号を用いるので、車両の走行状態に関わりなく、基本周波数成分を高精度に抽出することができる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記第１実施形態では、車両の走行時におけるＰＣＵ１の作動に起因して発生する二次電池Ｘの電池電圧の電圧変動及び電池電流の電流変動を利用して当該電圧変動及び電流変動の基本周波数成分を抽出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、車両の停止中において、ＰＣＵ１（インバータ）を構成する３相のスイッチングトランジスタのうち、特定の１相のスイッチングトランジスタのみに一定周期でスイッチング動作を行わせ、このスイッチング動作に起因する二次電池Ｘの電池電圧の電圧変動及び電離電流の電流変動に基づいて基本周波数成分を抽出してもよい。このような手法によれば、車両を確実に停止させた状態で二次電池Ｘの内部インピーダンスを取得することができる。
【００５７】
（２）上記第２実施形態では、エンジンの動力と走行モータ２の動力とで走行する車両において、車速検出信号及びＰＷＭ信号を用いて二次電池Ｘの電池電圧及び電池電流における基本周波数成分を抽出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、車速検出信号及びＰＷＭ信号のいずれか一方を用いて基本周波数成分を抽出してもよい。
【００５８】
（３）上記第３実施形態では、発電用エンジン８と発電機８とによって発電を行うと共に走行モータ２の動力で走行する車両において、エンジン回転検出信号及びＰＷＭ信号を用いて二次電池Ｘの電池電圧及び電池電流における基本周波数成分を抽出したが、本発明はこれに限定されない。例えば、エンジン回転検出信号及びＰＷＭ信号のいずれか一方を用いて基本周波数成分を抽出してもよい。
【００５９】
（４）上記各実施形態では、直流遮断回路４ａ、高圧ＣＰＵ４ｂ、４ｄ及び低圧ＣＰＵ４ｃ、４ｅ，４ｆによって本発明における成分抽出部及びインピーダンス演算部を構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば第１実施形態において、基本周波数成分の抽出処理を高圧ＣＰＵ４ｂに代えて低圧ＣＰＵ４ｃで行ってもよい。
【００６０】
（５）上記各実施形態におけるＰＣＵ１，１Ａ，１Ｂは昇圧コンバータを備えていないが、本発明はこれに限定されない。
【符号の説明】
【００６１】
Ｘ  組電池
１、１Ａ、１Ｂ  ＰＣＵ（パワーコントロールユニット）
２  走行モータ
３  電流検出器
４、４Ａ、４Ｂ  内部インピーダンス検出装置
４ａ  直流遮断回路
４ｂ、４ｄ  高圧ＣＰＵ
４ｃ、４ｅ、４ｆ  低圧ＣＰＵ
５Ａ  メインコンタクタ
５Ｂ  サブコンタクタ
６  車軸回転検出器
７、７Ａ  ＦＩ−ＥＣＵ
８  発電用エンジン
９  発電機
【図１】
2019138844.tif 000003
【図２】
2019138844.tif 000004
【図３】
2019138844.tif 000005