(57)【要約】【課題】従来よりも簡単な構成で二次電池の内部インピーダンスを検出することができる内部インピーダンス検出装置を提供する。【解決手段】二次電池の電池電圧を検出する電圧検出部と、二次電池の電池電流を検出する電流検出部と、二次電池を放電させる放電回路と、二次電池の内部インピーダンスを算出する内部インピーダンス算出部とを備える内部インピーダンス検出装置であって、内部インピーダンス算出部は、放電回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより脈動電圧を発生させ、当該脈動電圧に起因する電池電圧及び電池電流に基づいて内部インピーダンスを検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の電池電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池の電池電流を検出する電流検出部と、前記二次電池を放電させる放電回路と、前記二次電池の内部インピーダンスを算出する内部インピーダンス算出部とを備える内部インピーダンス検出装置であって、
前記内部インピーダンス算出部は、前記放電回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより脈動電圧を発生させ、当該脈動電圧に起因する電池電圧及び電池電流に基づいて前記内部インピーダンスを検出することを特徴とする内部インピーダンス検出装置。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、内部インピーダンスを推定することによって二次電池の状態を検出する電池状態検出装置が記載されている。この電池状態検出装置は、脈流電流である状態検出用充電電流を二次電池に入力し、この状態における電池電圧及び電池電流に基づいて二次電池の内部インピーダンス（交流インピーダンス）を検出する。なお、下記特許文献２及び特許文献３にも電池の内部インピーダンスの検出手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２３２００１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３９４２３号公報
【特許文献３】特開２００１−３５１６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術は、状態検出用充電電流（脈流電流）を発生させる充電部、電池電流を検出する電流検出部、電池電圧を検出する電圧検出部、電流検出部が検出した電池電流から交流成分の実効値を取り出す電流信号バイパス回路部分、また電圧検出部が検出した電池電圧から交流成分の実効値を取り出す電圧信号バイパス回路部分等を備える必要があり、構成が複雑である。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも簡単な構成で二次電池の内部インピーダンスを検出することができる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解決手段として、二次電池の電池電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池の電池電流を検出する電流検出部と、前記二次電池を放電させる放電回路と、前記二次電池の内部インピーダンスを算出する内部インピーダンス算出部とを備える内部インピーダンス検出装置であって、前記内部インピーダンス算出部は、前記放電回路をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより脈動電圧を発生させ、当該脈動電圧に起因する電池電圧及び電池電流に基づいて前記内部インピーダンスを検出する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来よりも簡単な構成で二次電池の内部インピーダンスを検出することができる内部インピーダンス検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電圧検出装置Ａの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】
【０００９】
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。
本実施形態に係る電圧検出装置Ａは、二次電池Ｘの出力電圧（電池電圧）を検出することに加え、二次電池Ｘの内部インピーダンスを検出する。すなわち、この電圧検出装置Ａは、本発明に係る内部インピーダンス検出装置でもある。
【００１０】
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電力変換回路（図示略）に出力する。すなわち、この二次電池Ｘは、プラス端子Ｐが電力変換回路の高圧側入力端子に接続され、マイナス端子Ｎが電力変換回路の低圧側入力端子に接続されている。
【００１１】
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。
【００１２】
一方、電圧検出装置Ａは、このような二次電池Ｘの電池電圧を検出すると共に当該電池電圧及び二次電池Ｘの出力電流（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もある。この電圧検出装置Ａ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、つまりＣｏｌｅ-Ｃｏｌｅプロット法を用いて二次電池Ｘの内部インピーダンスを検出する。
【００１３】
この電圧検出装置Ａは、図示するように一対のローパスフィルタ１，２、放電回路３、電流センサ４（電流検出部）及びマイコン５（電圧検出部、内部インピーダンス算出部）を備えている。一対のローパスフィルタ１，２のうち、一方のローパスフィルタ１は、入力端が二次電池Ｘのプラス端子Ｐに接続され、出力端がマイコン５の第1入力端子に接続されている。このローパスフィルタ１は、二次電池Ｘのプラス端子Ｐの端子電圧（プラス端子電圧）に含まれるノイズを除去してマイコン５に供給する。
【００１４】
他方のローパスフィルタ２は、入力端が二次電池Ｘのマイナス端子Ｎに接続され、出力端がマイコン５の第２入力端子に接続されている。このローパスフィルタ２は、二次電池Ｘのないマイナス端子Ｎの端子電圧（マイナス端子電圧）に含まれるノイズを除去してマイコン５に供給する。
【００１５】
放電回路３は、抵抗器と開閉スイッチとの直列回路であり、一端がプラス端子Ｐ及びローパスフィルタ１の入力端に接続され、他端がマイナス端子Ｎ及びローパスフィルタ２の入力端に接続されている。この放電回路３は、二次電池Ｘに対して並列に設けられていると共に開閉スイッチがマイコン５によって制御されるように構成されており、マイコン５による制御の下で二次電池Ｘの充電率を調整する。すなわち、この放電回路３は、二次電池Ｘの充電率が所望値よりも高い場合（過充電の場合）、開閉スイッチがマイコン５によって閉状態に設定されることにより二次電池Ｘを強制放電させる。
【００１６】
また、この放電回路３は、過充電の場合に二次電池Ｘの強制放電だけではなく、マイコン５が所定のタイムインターバルで行う二次電池Ｘの電池電圧の検出処理に先立って各ローパスフィルタ１、２の電荷、より正確には各ローパスフィルタ１、２を構成するコンデンサの電荷を強制放電させるために設けられている。
【００１７】
電流センサ４は、二次電池Ｘとローパスフィルタ２とを接続する電力線に設けられており、二次電池Ｘとローパスフィルタ２との間に流れる電流（電池電流）を検出する。この電流センサ４は、上記電池電流を示す電流検出信号をマイコン５に出力する。
【００１８】
マイコン５は、予め記憶された検出プログラムに基づいて二次電池Ｘの端子間電圧（電池電圧）及び内部インピーダンスの検出処理を行う。すなわち、このマイコン５は、ローパスフィルタ１から第１入力端子に入力されるプラス端子電圧及びローパスフィルタ２から第２入力端子に入力されるマイナス端子電圧をＡ／Ｄ変換してデジタル電圧値として取り込み、デジタル電圧値としてのプラス端子電圧及びマイナス端子電圧に基づいて二次電池Ｘの端子間電圧（電池電圧）を演算する。
【００１９】
また、このマイコン５は、放電回路３を所定周期で作動させ、当該作動時に得られるプラス端子電圧及びマイナス端子電圧並びに電流センサ４から得られる電池電流をＣｏｌｅ-Ｃｏｌｅプロット法に適用することにより二次電池Ｘの内部インピーダンスを検出する。すなわち、マイコン５は、放電回路３の開閉スイッチを複数の繰り返し周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎでＯＮ／ＯＦＦさせることにより電池電圧及び電池電流に脈動（脈動電圧及び脈動電流）を発生させ、当該脈動電圧及び脈動電流に基づいて二次電池Ｘの内部インピーダンスを算出する。
【００２０】
さらに、このマイコン５は、上記電池電圧に基づいて二次電池Ｘの充電率を判定し、二次電池Ｘが過充電の場合には放電回路３を制御して二次電池Ｘを強制放電させる。
【００２１】
次に、本実施形態に係る電圧検出装置Ａの動作について詳しく説明する。なお、この電圧検出装置Ａは、二次電池Ｘに関する電池電圧の検出機能と内部インピーダンスの検出機能とを有するが、二次電池Ｘの内部インピーダンスを検出しようとする場合には以下のように動作する。
【００２２】
すなわち、マイコン５は、放電回路３の開閉スイッチを上記繰り返し周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎでＯＮ／ＯＦＦさせる。これら繰り返し周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎのうち、最小周波数である繰り返し周波数ｆ１は例えば５０ｍＨｚ、また最大周波数である繰り返し周波数ｆｎは例えば１．４ｋＨｚである。
【００２３】
ここで、放電回路３の開閉スイッチのＯＮ／ＯＦＦ動作に起因して電池電圧には脈動電圧（電圧交流成分）が発生し、この脈動電圧に起因して電池電流にも脈動電流（電流交流成分）が発生する。マイコン５は、このような脈動電圧を有する電池電圧と脈動電流を含む電池電流、つまり各繰り返し周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎで放電回路３をＯＮ／ＯＦＦさせた際の電池電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎ及び電池電流Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｎを各々取り込む。
【００２４】
そして、マイコン５は、各々の電池電圧Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖｎ及び電池電流Ｉ１，Ｉ２，…，ＩｎにＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理（高速フーリエ変換処理）を施すことにより、電圧交流成分の基本周波数成分（電圧基本周波数成分）及び電流交流成分の基本周波数成分（電流基本周波数成分）を抽出する。
【００２５】
そして、マイコン５は、上記電圧基本周波数成分、電流基本周波数成分及び繰り返し周波数ｆ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、マイコン５は、Ｃｏｌｅ-Ｃｏｌｅプロット法を用いることにより、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。
【００２６】
このような本実施形態によれば、電圧検出装置Ａが二次電池Ｘの電池電圧を検出すために本来的に備えている放電回路３をＯＮ／ＯＦＦさせることによって脈動電圧（電圧交流成分）及び脈動電流（電流交流成分）を発生させるので、脈動電圧（電圧交流成分）及び脈動電流（電流交流成分）の発生用の回路を別途設ける必要がない。したがって、本実施形態によれば、従来よりも簡単な構成で二次電池の内部インピーダンスを検出することが可能である。
【符号の説明】
【００２７】
Ｘ  組電池
１、２  ローパスフィルタ
３  放電回路
４  電流センサ（電流検出部）
５  マイコン（電圧検出部、内部インピーダンス算出部）
【図１】
2019138685.tif 000003