(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線に接続された蓄電池と、
前記電力線に対して信号を送信する送信部と、
前記電力線および前記蓄電池を介して前記信号を受信する受信部と、
前記受信部により受信された前記信号の電圧に基づいて、前記蓄電池の内部抵抗値を導出する導出部であって、基準タイミングにおいて前記受信部により受信された前記信号の電圧と、前記基準タイミングよりも後に前記受信部により受信された前記信号の電圧に補正を加えた電圧との比に基づいて、前記基準タイミングよりも後の診断タイミングにおける前記蓄電池の内部抵抗値を導出する導出部と、
を備える蓄電池装置。
【請求項２】
前記蓄電池の状態を測定する測定部を更に備え、
前記導出部は、測定された前記蓄電池の状態を基準状態に換算する換算係数に基づいて、前記蓄電池の内部抵抗値を導出する、
請求項１に記載の蓄電池装置。
【請求項３】
前記導出部は、前記送信部が送信した前記信号の電圧を、前記受信部が受信した前記信号の電圧で除算した値に、前記換算係数を乗算した結果に基づいて、前記蓄電池の内部抵抗値を導出する、
請求項２に記載の蓄電池装置。
【請求項４】
前記測定部は、前記蓄電池の状態として、前記蓄電池が充放電する電流値と、前記蓄電池の温度と、前記蓄電池の充電率とのうち少なくとも一つを測定する、
請求項２又は請求項３に記載の蓄電池装置。
【請求項５】
前記導出部は、前記内部抵抗値を複数回導出した結果に対して回帰分析を実行することにより、前記蓄電池の内部抵抗値を導出する、
請求項１に記載の蓄電池装置。
【請求項６】
前記蓄電池と並列に接続されたコンデンサを更に備える、
請求項１に記載の蓄電池装置。
【請求項７】
前記導出部は、前記蓄電池の状態を表す値が基準範囲にある場合、前記蓄電池の内部抵抗値を導出する、
請求項１に記載の蓄電池装置。
【請求項８】
前記導出部は、前記蓄電池の内部抵抗値に基づいて、前記送信部が送信する前記信号の電圧を決定する、
請求項１に記載の蓄電池装置。
【請求項９】
電力線に接続され、互いに直列に接続された複数の蓄電池を含む組電池と、
前記組電池と直列に前記電力線に接続され、前記電力線に対して信号を送信する送信部と、
前記組電池と直列に前記電力線に接続され、前記電力線および前記蓄電池を介して前記信号を受信する受信部と、
前記組電池と直列に校正用抵抗を接続するか否かを切り換える切換部と、
前記受信部により受信された前記信号の電圧に基づいて、前記複数の蓄電池の内部抵抗値を導出する導出部と、を備え、
前記導出部は、前記校正用抵抗を挿入した状態で、前記複数の蓄電池の内部抵抗値を導出する、
蓄電池装置。
【請求項１０】
前記組電池と並列に接続されたコンデンサを更に備える、
請求項９に記載の蓄電池装置。
【請求項１１】
蓄電池装置における内部抵抗値導出方法であって、
蓄電池に接続された電力線に対して信号を送信するステップと、 
前記電力線および前記蓄電池を介して前記信号を受信するステップと、
前記受信された信号の電圧に基づいて、前記蓄電池の内部抵抗値を導出するステップであって、基準タイミングにおいて受信された前記信号の電圧と、前記基準タイミングよりも後に受信された前記信号の電圧に補正を加えた電圧との比に基づいて、前記基準タイミングよりも後の診断タイミングにおける前記蓄電池の内部抵抗値を導出するステップと、
を含む内部抵抗値導出方法。
【請求項１２】
互いに直列に接続された複数の蓄電池を含む組電池が電力線に接続された蓄電池装置における内部抵抗値導出方法であって、
前記組電池と直列に前記電力線に接続された送信部により、蓄電池に接続された電力線に対して信号を送信するステップと、
前記組電池と直列に前記電力線に接続された受信部により、前記電力線および前記蓄電池を介して前記信号を受信するステップと、
前記組電池と直列に校正用抵抗を接続するか否かを切り換えるステップと、
前記受信部により受信された前記信号の電圧に基づいて、前記複数の蓄電池の内部抵抗値を導出するステップであって、前記校正用抵抗を挿入した状態で、前記複数の蓄電池の内部抵抗値を導出するステップと、
を含む内部抵抗値導出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蓄電池装置、及び内部抵抗値導出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線搬送通信（PLC:Power  Line  Communication）を利用して、電池管理装置（BMU:Battery  Monitoring  Unit）と、電池監視ユニット（CMU:Cell  Monitoring  Unit）との間の通信を実行する蓄電システムが知られている。しかしながら、従来の技術では、電池監視ユニット同士が通信するための専用の通信線が無ければ、蓄電池の内部抵抗値を導出することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−７２２２５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６４４４１号公報
【特許文献３】特開２０１３−２９４１２号公報
【特許文献４】特開平０７−３１２２３３号公報
【特許文献５】特開平１１−３１８０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、構成を複雑にすることなく、蓄電池の内部抵抗値を導出することができる蓄電池装置、及び内部抵抗値導出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の蓄電池装置は、電力線に接続された蓄電池と、送信部と、受信部と、導出部とを持つ。送信部は、電力線に対して信号を送信する。受信部は、電力線および蓄電池を介して信号を受信する。導出部は、受信部により受信された信号の電圧に基づいて、蓄電池の内部抵抗値を導出する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態における、蓄電池装置を含む蓄電システムの構成図。
【図２】第１の実施形態における、蓄電池装置が備える組電池ユニットの構成図。
【図３】磁気結合部の構造を示す図。
【図４】電池モジュールの構成図。
【図５】内部抵抗値を導出する方法を説明するための説明図。
【図６】基準タイミングにおける処理の流れを示すフローチャート。
【図７】診断タイミングにおける処理の流れを示すフローチャート。
【図８】内部抵抗値に基づいて導出された劣化状態の変化を示す図。
【図９】第４の実施形態における、校正用抵抗を備える組電池ユニットの第１の図。
【図１０】第４の実施形態における、校正用抵抗を備える組電池ユニットの第２の図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の蓄電池装置（蓄電盤）、及び内部抵抗値導出方法を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における蓄電池装置を含む蓄電システム１の構成図である。図２は、第１の実施形態における蓄電池装置が備える組電池ユニット１２の構成図である。
図１と図２では、電力線は実線で描かれている。また、通信線は破線で描かれている。蓄電池ユニット１０は、蓄電池装置１１−１〜１１−ｎを備える。ｎは、例えば１６である。
【０００８】
蓄電池装置１１−１〜１１−ｎは、それぞれ同じ構成を有する。以下では、蓄電池装置１１−１〜１１−ｎを代表して、蓄電池装置１１−１の構成および機能について説明する。蓄電池装置１１−１は、組電池ユニット１２−１〜１２−ｍを備える。ｍは、例えば１６である。組電池ユニット１２−１〜１２−ｍは、並列に接続されている。
【０００９】
組電池ユニット１２−１〜１２−ｍは、例えば、それぞれが同じ構成を有する組電池ユニットである。以下では、組電池ユニット１２−１〜１２−ｍを代表して、組電池ユニット１２−１の構成および機能について説明する。組電池ユニット１２−１は、電池モジュール１３−１〜１３−ｋを備える。ｋは、例えば２２である。
【００１０】
各電池モジュール１３−１〜１３−ｋは、それぞれ、複数の電池セルと、電池セルの温度及び電圧を監視するＣＭＵ１４−１〜１４−ｋを備える。電池セルは、例えばリチウムイオン電池である。各ＣＭＵ１４−１〜１４−ｋの構成および機能については後述する。
【００１１】
また、各電池モジュール１３−１〜１３−ｋは、それぞれ、磁気結合部ＭＣＴ（１３−１）、ＭＣＲ（１３−１）〜ＭＣＴ（１３−ｋ）、ＭＣＲ（１３−ｋ）を備え、電力線５０と磁気的に結合されている。同様に、センサ部１６は磁気結合部ＭＣＴ（１６）を、ＢＭＵ１７は磁気結合部ＭＣＴ（１７）、ＭＣＲ（１７）を備える。これによって、ＣＭＵ１４、センサ部１６、およびＢＭＵ１７は、電力線５０および電池セルを介した通信を行うことができる。各磁気結合部は、例えば同じ構造を有している。なお、ＭＣＴは送信側の磁気結合部を、ＭＣＲは受信側の磁気結合部を、それぞれ示している。
【００１２】
図３は、磁気結合部の構造を示す図である。図３では、送信側の磁気結合部ＭＣＴのみ記載したが、受信側については「Ｔ」を「Ｒ」と読み替えて援用することができる。磁気結合部ＭＣＴは、円環部ＭＣＴ１と、通信線ＭＣＴ２とを備える。円環部ＭＣＴ１は、フェライトなどの磁性材料からなる円環部材である。円環部ＭＣＴ１の穴部には、電力線５０が円環部ＭＣＴ１に接触しないように通される。また、円環部ＭＣＴ１には、予め定められた回数だけ通信線ＭＣＴ２が巻きつけられる。この巻きつけの回数は、電力線搬送通信の信号を送信又は受信する際に通信線ＭＣＴ２に生じる電圧又は電流に基づいて定められる。
【００１３】
以下、必要に応じて、符号におけるハイフンおよびその後の添え字を省略して説明する。通信線ＭＣ２は、ＣＭＵ１４の送信部１４１又は受信部１４２、センサ部１６の測定部１６１、或いはＢＭＵ１７内の送信部１７１又は受信部１７２と接続されている。
【００１４】
また、各電池モジュール１３間には、スイッチ１５が設けられてもよい。スイッチ１５は、例えば、いずれかの電池モジュール１３が点検のために取り離される場合に、主回路５１をオフするために利用される。また、スイッチ１５は、断路器（サービス・ディスコネクト）と兼用される場合、ヒューズとして機能する。この場合、挿抜状態やヒューズの状態をＢＭＵ１７（電池管理装置）に通知するための配線が設けられてもよい。
【００１５】
図４は、電池モジュール１３の構成図である。電池モジュール１３は、例えば、直列接続された電池セルを２系統並列に備えている。電池モジュール１３は、直列接続された電池セルＣｂ１−１〜Ｃｂ１−ｐと、直列接続された電池セルＣｂ２−１〜Ｃｂ２−ｐとを備える。ｐは、例えば１２である。直列接続された電池セルＣｂ１−１〜Ｃｂ１−ｐと、直列接続された電池セルＣｂ２−１〜Ｃｂ２−ｐとは、並列に接続されている。
【００１６】
図４に示すように、電池モジュール１３のＣＭＵ１４は、制御部１４０（状態測定部）と、送信部１４１と、受信部１４２とを備える。ＣＭＵ１４は、電池モジュール１３の各電池セルＣｂの端子間の電圧と、各電池セルＣｂｊの温度と、電池モジュール１３の内部空間の温度とを監視する。ＣＭＵ１４は、監視の結果を表すデータを、送信部１４１を介してＢＭＵ１７に送信する。
【００１７】
送信部１４１は、磁気結合部ＭＣＴと電力線５０とを介した電力線搬送通信によって、監視の結果を表すデータをＢＭＵ１７に送信する。また、送信部１４１は、磁気結合部ＭＣＴと電力線５０とを介した電力線搬送通信によって、他の電池モジュール１３のＣＭＵ１４にデータを送信してもよい。
【００１８】
受信部１４２は、電力線５０と磁気結合部ＭＣＲとを介した電力線搬送通信によって、ＢＭＵ１７から送信されたデータを受信する。また、受信部１４２は、電力線５０と磁気結合部ＭＣＲとを介した電力線搬送通信によって、他の電池モジュール１３のＣＭＵ１４から送信されたデータを受信してもよい。なお、送信部１４１と、受信部１４２とは、それぞれ別体の磁気結合部ＭＣＴ、ＭＣＲを使用するのではなく、共通化された一つの磁気結合部を時分割して使用してもよい。
【００１９】
センサ部１６は、例えば、組電池ユニット１２−１における負極側の電池モジュール１３ｋとＢＭＵ１７との間に設けられる。図２に示すように、センサ部１６は、測定部１６１を備える。測定部１６１は、電力線５０に流れる電流の値を測定し、測定した電流値を表すデータを、磁気結合部ＭＣＴ（１６）および電力線５０を介した電力線搬送通信によって、ＢＭＵ１７に送信する。
【００２０】
スイッチ回路１８（コンタクタ）は、スイッチＳ１と、スイッチＳ２と、抵抗Ｒとを備える。スイッチＳ１は、抵抗Ｒと比較して抵抗値が低い。スイッチ回路１８では、抵抗Ｒが直列に接続されたスイッチＳ２と、スイッチＳ１とが、並列に接続されている。スイッチ回路１８は、自回路を有する組電池ユニット１２を、他の組電池ユニット１２に接続することができる。また、スイッチ回路１８は、自回路を有する組電池ユニット１２を、他の組電池ユニット１２から切り離すことができる。スイッチ回路１８は、例えば手動で開閉操作される。
【００２１】
第１の充放電端子２２は、蓄電池装置１１−１の正極側の端子である。第１の充放電端子２２は、スイッチ回路１８を介して、電池モジュール１３−１の正極側端子に接続される。また、第１の充放電端子２２は、電池端子盤３０の遮断機３１−１の正極側端子に接続される。
【００２２】
第２の充放電端子２３は、蓄電池装置１１−１の負極側端子である。第２の充放電端子２３は、電池モジュール１３−１の負極側端子に接続される。また、第２の充放電端子２３は、電池端子盤３０の遮断機３１−１の負極側端子に接続される。
【００２３】
コンデンサ２４は、主回路５１及びＢＭＵ１７と、並列に接続される。図２に示すように、主回路５１とは、電池モジュール１３−１〜１３−ｋと、スイッチ１５と、センサ部１６とを合わせたものである。コンデンサ２４は、主回路５１及びＢＭＵ１７を含む交流ループを形成するためのコンデンサである。つまり、電池モジュール１３−１〜１３−ｋと、スイッチ１５と、センサ部１６と、ＢＭＵ１７と、コンデンサ２４とは、閉回路を形成する。
【００２４】
ＢＭＵ１７は、送信部１７１と、受信部１７２と、制御部１７３と、記憶部１７４とを備える。送信部１７１と、受信部１７２と、制御部１７３とのうち一部または全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサが、記憶部１７４に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。
【００２５】
送信部１７１は、磁気結合部ＭＣＴ（１７）を介して、電力線搬送通信の規定の交流信号を、規定の電圧によって電力線５０に重畳させる。この規定の交流信号は、電池セル（電池モジュール）の内部抵抗を導出して電池セル（電池モジュール）の状態を診断するために送受信される信号である。以下、この規定の交流信号を、テスト信号と称する。受信部１７２は、電力線５０および各電池モジュール１３を介して帰還するテスト信号を、磁気結合部ＭＣＲ（１７）を介して受信する。なお、送信部１７１と受信部１７２は、それぞれ別体の磁気結合部ＭＣＴ、ＭＣＲを使用するのではなく、共通化された一つの磁気結合部を時分割して使用してもよい。
【００２６】
制御部１７３は、電流値を表すデータをセンサ部１６から取得する。制御部１７３は、送信部１７１を用いて電力線５０に対してテスト信号を送信させる。また、制御部１７３は、受信部１７２によって受信されたテスト信号に基づいて、電池モジュール１３の内部抵抗を導出する。電池セルの劣化によって変化する代表的なパラメータは、電池セルの集合である電池モジュール１３の容量と内部抵抗値である。制御部１７３は、電池モジュール１３の容量や内部抵抗値に基づいて、電池モジュール１３の劣化を診断することができる。なお、各電池モジュール１３-１〜１３-ｋによる充放電の電流値が値０とみなすことができない場合については後述する。
【００２７】
また、制御部１７３は、スイッチ回路１８のスイッチＳ１とスイッチＳ２を制御するための制御信号を、スイッチ回路１８に出力する。制御部１７３は、ＣＡＮ（Control  Area  Network）通信線などの多重通信線を介して、他の組電池ユニット１２と、関門制御装置１９（ゲートウェイ装置）と、計測コンピュータ２０との通信を実行する。制御部１７３は、多重通信線を介して、スイッチ回路１８の開閉操作を実行してもよい。
【００２８】
関門制御装置１９は、ＢＭＵ１７から受信したデータを、多重通信線を介して、電池端子盤３０の制御コンピュータ３２に転送する。また、関門制御装置１９は、制御コンピュータ３２から受信したデータを、多重通信線を介して、ＢＭＵ１７などに転送する。
【００２９】
計測コンピュータ２０は、電池モジュール１３の電池セルＣｂｊの端子間の電圧と、温度と、センサ部１６が測定した値と、ＣＭＵ１４又はＢＭＵ１７によって測定された電池セルＣｂｊの充電率（SOC : State Of Charge）などのデータを、ＢＭＵ１７から受信する。計測コンピュータ２０は、電池モジュール１３の電池セルＣｂｊの内部抵抗の値を算出してもよい。
【００３０】
直流電源装置２１は、ＰＣＳ４０（Power  Conditioning  System）から制御コンピュータ３２を介して供給される電力を、ＢＭＵ１７とＣＭＵ１４−１〜１４−ｋとに供給する。
【００３１】
電池端子盤３０は、蓄電池ユニット１０をＰＣＳ４０に接続する。電池端子盤３０は、蓄電池装置１１−１〜１１−ｎを備える。蓄電池装置１１−１は、遮断機３１−１に対応する。蓄電池装置１１−ｎは、遮断機３１−ｎに対応する。遮断機３１−１〜３１−ｎは、例えば手動で開閉操作される。
【００３２】
遮断機３１−１の正極側の端子に接続された電力線と、遮断機３１−１の負極側の端子の電力線とは、共通化されてＰＣＳ４０に接続される。遮断機３１−２〜３１−ｎについても同様である。この共通化された電力線の直流電圧は、例えば、４９０〜７７８（Ｖ）程度である。遮断機３１は、スイッチ回路１８が溶着した場合でも、蓄電池装置１１−１〜１１−ｎを、蓄電システム１から安全に切り離すことができる。
【００３３】
制御コンピュータ３２は、ＣＰＵ等のプロセッサを備える。制御コンピュータ３２は、遮断機３１−１〜３１−ｎの状態を監視する。制御コンピュータ３２は、ＰＣＳ４０から受信したデータを、蓄電池ユニット１０に転送する。制御コンピュータ３２は、蓄電池ユニット１０から受信したデータを、ＰＣＳ４０に転送する。
【００３４】
ＰＣＳ４０は、ＣＰＵ等のプロセッサと、通信インターフェースとを備える。ＰＣＳ４０は、この通信インターフェースを介して、外部の制御コントローラ（不図示）と通信する。ＰＣＳ４０は、蓄電池ユニット１０から電池端子盤３０を介して入力された直流電圧から、交流電圧を生成する。また、ＰＣＳ４０は、発電装置（不図示）から入力される交流電圧を直流電圧に変換し、蓄電池ユニット１０の電池モジュール１３−１〜１３−ｋに充電する。なお、ＰＣＳ４０によって生成された交流電圧は、トランスによって昇圧されてもよい。
【００３５】
以下、制御部１７３により実行される、テスト信号の送受信による内部抵抗の導出処理について説明する。まず、スイッチ１５とセンサ部１６の内部抵抗値が充分に小さいので、主回路５１の内部抵抗値は、電池モジュール１３−１〜１３−ｋの内部抵抗値とみなすことができる。したがって、電池モジュール１３−１〜１３−ｋを含む主回路５１の内部抵抗値を制御部１７３が導出した場合、この導出された内部抵抗値は、電池モジュール１３−１〜１３−ｋの内部抵抗値と等しいとみなすことができる。
【００３６】
図５は、内部抵抗値を導出する方法を説明するための説明図である。なお、コンデンサ２４は、電力線搬送通信に関しては短絡しているとみなすことができるので、図５には描かれていない。図中、電圧Ｖ１は、送信部１７１からテスト信号を送信することによって、磁気結合部ＭＣＴ（１７）の通信線ＭＣＴ２に生じる送信電圧である。電圧Ｖ１は、信号を送信する前に予め規定された一定値である。電圧Ｖｍ１は、電圧Ｖ１によって電力線５０の一部に生じる送信電圧である。この電力線５０の一部とは、磁気結合部ＭＣＴの円環部ＭＣＴ１を電力線５０が通過している部分である。
【００３７】
また、内部抵抗値Ｒｍは、主回路５１の内部抵抗値（インピーダンス）である。主回路５１の内部抵抗値Ｒｍは、電池モジュール１３の内部抵抗値の合計値に相当する。Ｉｍは、規定された一定値である電圧Ｖ１によって磁気結合部１５２−１から電力線５０に重畳される電力線搬送通信の信号の電流である。電圧Ｖｍ２は、磁気結合部ＭＣＲにより受信された電力線搬送通信の信号の電流Ｉｍによって、電力線５０の一部に生じる受信電圧である。この電力線５０の一部とは、磁気結合部ＭＣＲの円環部ＭＣＲ２を電力線５０が通過している部分である。電圧Ｖ２は、電圧Ｖｍ２によって通信線ＭＣＲ２に生じる電圧である。上記において、式（１）〜（４）が成立する。式（１）〜（４）において、ｋ１とｋ２とｋ３とは係数である。
【００３８】
【数１】
0006470318.tif 000002
【００３９】
【数２】
0006470318.tif 000003
【００４０】
【数３】
0006470318.tif 000004
【００４１】
【数４】
0006470318.tif 000005
【００４２】
電圧Ｖ２は、式（５）によって表される。
【００４３】
【数５】
0006470318.tif 000006
【００４４】
電圧Ｖ２は、「ｋ１・ｋ２・ｋ３」を「ｋ」と置き換えた場合、式（６）が成立する。
【００４５】
【数６】
0006470318.tif 000007
【００４６】
式（６）において、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２は、直接測定することが可能である。また、係数ｋが定まっていない場合、内部抵抗値Ｒｍは定まらない。そこで、ＢＭＵ１７は、例えば、電池モジュール１３が劣化していない基準タイミング（出荷前の新品の状態であるタイミングなど）において、基準条件（基準状態）の下で、内部抵抗値Ｒｍを導出するためのテスト信号の送受信を予め実行しておく。この基準条件は、例えば、充電率５０％と、摂氏２５度という条件である。なお、基準タイミングにおけるテスト信号の送受信は、ＢＭＵ１７により自動的に行われるのではなく、人の操作によって行われてもよい。また、基準タイミングは、出荷前の新品の状態であるタイミングに限らず、任意に設定されてよい。
【００４７】
ＢＭＵ１７は、基準タイミングにおいてテスト信号が磁気結合部ＭＣＲ（１７）により受信されることで生じる電圧Ｖ２＿ＢＯＬを測定する。基準タイミングにおける電圧Ｖ２＿ＢＯＬは、式（７）によって表される。以下、数式等における「ＢＯＬ」は、基準タイミングにおける値であることを示すものとする。
【００４８】
【数７】
0006470318.tif 000008
【００４９】
その後、ＢＭＵ１７は、テスト信号の送受信を、任意の診断タイミングで実行する。ＢＭＵ１７は、充電率や温度に関する条件を満たす場合に、診断タイミングとしてのテスト信号の送受信を実行する。ＢＭＵ１７は、診断タイミングにおいてテスト信号が磁気結合部ＭＣＲ（１７）により受信されることで生じる電圧Ｖ２＿ＭＯＬを測定する。電圧Ｖ２＿ＭＯＬは、式（８）によって表される。以下、数式等における「ＭＯＬ」は、診断タイミングにおける値であることを示すものとする。
【００５０】
【数８】
0006470318.tif 000009
【００５１】
式（７）と式（８）から、式（９）が得られる。
【００５２】
【数９】
0006470318.tif 000010
【００５３】
式（９）から式（１０）が得られる。
【００５４】
【数１０】
0006470318.tif 000011
【００５５】
式（１０）に示す、Ｒｍ＿ＭＯＬ（５０％、摂氏２５度）は、充電率５０％と摂氏２５度の条件の下で、診断タイミングにおいて受信されたテスト信号の電圧Ｖ２＿ＭＯＬを測定して得られた内部抵抗値である。また、Ｒｍ＿ＢＯＬ（５０％、摂氏２５度）は、充電率５０％と摂氏２５度の条件の下で、基準タイミングにおいて受信されたテスト信号の電圧Ｖ２＿ＢＯＬを測定して得られた内部抵抗値である。
【００５６】
式（１０）に示す、「（Ｒｍ＿ＭＯＬ（５０％、摂氏２５度））／（Ｒｍ＿ＢＯＬ（５０％、摂氏２５度）)」は、内部抵抗値に基づいて導出された劣化状態ＳＯＨ（State ofHealth）である。内部抵抗値に基づいて導出された劣化状態ＳＯＨ＿Ｒは、式（１１）によって表される。
【００５７】
【数１１】
0006470318.tif 000012
【００５８】
式（１１）に表される劣化状態ＳＯＨ＿Ｒは、式（１２）に表される値に、式（１３）に表される換算係数を乗算することによって得られる。式（１２）に表される値は、電池モジュール１３が新品であるタイミングで基準条件の下で受信部１７２に受信されたテスト信号の電圧を、それ以降の任意のタイミングで受信部１７２に受信されたテスト信号の電圧で除算した値である。式（１３）に表される換算係数は、任意のタイミングでの条件（ｘ％、摂氏ｙ度）における内部抵抗値を、基準条件（５０％、摂氏２５度）における内部抵抗値に換算する係数である。
【００５９】
【数１２】
0006470318.tif 000013
【００６０】
【数１３】
0006470318.tif 000014
【００６１】
内部抵抗値と充電率との対応を表す特性は、新品の電池セルと、劣化品の電池セルとでは有意な差がない。また、内部抵抗値と温度との対応を表す特性も、新品の電池セル、劣化品の電池セルとでは有意な差がない。このため、式（１３）に表される換算係数は、式（１４）によって表される。
【００６２】
【数１４】
0006470318.tif 000015
【００６３】
ＢＭＵ１７は、例えば、新品の電池モジュール１３に対して（基準タイミングにおいて）複数の条件（ｘ％、摂氏ｙ度）の下で電圧の測定し、基準となる内部抵抗値Ｒｍを測定する。複数の充電率と温度情報と内部抵抗値Ｒｍとに基づく換算係数のデータテーブルを得ておくことにより、記憶部１７４は、これらの換算係数のデータテーブルを予め記憶しておくことができる。なお、このようなデータテーブルの取得は、必ずしも実際の装置上で行われる必要はなく、実験等により得られた基準値が記憶部１４０に書き込まれてもよい。
【００６４】
数（１３）に表された換算係数Ｒａｔｉｏ＿Ｒｍ（ｘ，ｙ）と、数（１４）に表された換算係数Ｒａｔｉｏ＿Ｒｍ（ｘ，ｙ）とを、式（１５）に代入することによって、劣化状態ＳＯＨ＿Ｒが得られる。なお、テーブルデータに含まれていない換算係数は、補間処理によって導出されてよい。
【００６５】
【数１５】
0006470318.tif 000016
【００６６】
記憶部１７４は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性の記憶媒体（非一時的な記憶媒体）を有する。また、記憶部１７４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やレジスタなどの揮発性の記憶媒体を有する。記憶部１７４は、ソフトウェア機能部を動作させるためのプログラム、換算係数のデータテーブルなどを、予め記憶する。また、記憶部１７４には、制御部１７０によって、劣化状態ＳＯＨ＿Ｒを表す情報が書き込まれる。
【００６７】
次に、ＢＭＵ１７による処理の流れについて説明する。
図６は、基準タイミングにおける処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ＢＭＵ１７の制御部１７３は、電池モジュール１３の充放電を実行し、電池モジュール１３の充電率（SOC）を例えば５０（％）に調整する（ステップＳ１０１）。
【００６８】
次に、制御部１７３は、図示しない空調機器を制御して、電池モジュール１３の電池セルＣｂｊの温度を摂氏２５度にする（ステップＳ１０２）。
【００６９】
次に、制御部１７３は、送信部１７１を用いてテスト信号を電圧Ｖ１で送信させ、受信されたテスト信号の電圧Ｖ２に基づいて、主回路５１の内部抵抗値Ｒｍを導出する（ステップＳ１０３）。
【００７０】
次に、制御部１７３は、受信部１７２が受信した信号の電圧Ｖ２＿ＢＯＬ（５０％, 摂氏２５度）を測定し、測定結果に基づく換算係数のデータテーブルを、記憶部１７４に記憶させる（ステップＳ１０４）。
【００７１】
図７は、診断タイミングにおける処理の流れを示すフローチャートである。ＢＭＵ１７は、図７に示す処理を、定期的又は任意のタイミングで実行する。
【００７２】
まず、ＢＭＵ１７の制御部１７３は、電池モジュール１３の充電率（SOC）を表す情報を、ＣＭＵ１４−１〜１４−ｋから取得する（ステップＳ２０１）。
次に、制御部１７３は、時間的に直近に測定された温度であって、電池モジュール１３の電池セルＣｂｊの温度を表す情報を、ＣＭＵ１４−１〜１４−ｋから取得する（ステップＳ２０２）。
【００７３】
なお、制御部１７３は、温度を表す情報と、充電率を表す情報とのうち少なくとも一つを取得すればよい。温度を表す情報を取得しない場合、制御部１７３は、温度を固定値（例えば、摂氏２５度）として換算係数を導出してもよい。また、充電率を表す情報を取得しない場合、制御部１７３は、充電率を固定値（例えば、５０％）として換算係数を導出してもよい。
【００７４】
次に、制御部１７３は、送信部１７１は、規定の電圧Ｖ１で、テスト信号を送信する（ステップＳ２０３）。次に、制御部１７３は、受信部１７２が受信した信号の電圧Ｖ２＿ＭＯＬ（ｘ％，摂氏ｙ度）を測定する（ステップＳ２０４）。
【００７５】
次に、制御部１７３は、基準タイミングにおいて基準条件の下で受信部１７２により受信された信号の電圧Ｖ２＿ＢＯＬ（５０％, 摂氏２５度）と、このフローチャートが実行されたタイミングで受信部１７２により受信された信号の電圧Ｖ２＿ＭＯＬ（ｘ％, 摂氏ｙ度）との比に基づいて、換算係数Ｒａｔｉｏ＿Ｖ２（ｘ％, 摂氏ｙ度）を導出する（ステップＳ２０５）。
【００７６】
次に、制御部１７３は、換算係数Ｒａｔｉｏ＿Ｒｍのデータテーブルを参照して、充電率ｘ（％）と摂氏ｙ度に対応した換算係数Ｒａｔｉｏ＿Ｒｍ（ｘ％, 摂氏ｙ度）を導出する（ステップＳ２０６）。
【００７７】
次に、制御部１７３は、換算係数Ｒａｔｉｏ＿Ｖ２（ｘ％, 摂氏ｙ度）と、換算係数Ｒａｔｉｏ＿Ｒｍ（ｘ％, 摂氏ｙ度）とに基づいて、式（１５）に示す劣化状態ＳＯＨ＿Ｒを導出する（ステップＳ２０７）。
【００７８】
以上の説明では、各電池モジュール１３-１〜１３-ｋによる充放電の電流値が値０とみなすことができることを前提とした。各電池モジュール１３-１〜１３-ｋによる充放電の電流値が値０とみなすことができない場合、送信部１７１及び受信部１７２と、主回路５１との磁気結合は、飽和に近づくため、受信した信号の電圧は、充放電の電流値が値０とみなすことができる理想状態の場合に比較して、低下することになる。
【００７９】
低下した電圧値をそのまま利用して制御部１７３が劣化状態ＳＯＨ＿Ｒを導出した場合、劣化状態ＳＯＨ＿Ｒは、真の値よりも大きくなってしまう。すなわち、電池セルの劣化が進んで各電池モジュール１３-１〜１３-ｋの内部抵抗値が増加したようにみえてしまう。ＢＭＵ１７は、劣化状態ＳＯＨ＿Ｒが真の値よりも大きくなってしまうことを防止するため、第１の対策から第３の対策のいずれかを実行してもよい。なお、以下において電流値はセンサ部１６により測定された値を用いるものとする。
【００８０】
第１の対策は、ＢＭＵ１７が、テスト信号の送受信を、各電池モジュール１３-１〜１３-ｋによる充放電の電流値が閾値以下である場合に行うことである。この閾値は、値０に近い絶対値を有する。
第２の対策は、制御部１７３が、各電池モジュール１３-１〜１３-ｋによる充放電の電流値に基づいて、劣化状態ＳＯＨ＿Ｒを補正することである。
【００８１】
第３の対策は、各電池モジュール１３-１〜１３-ｋによる充放電の電流値にかかわらず、テスト信号をＢＭＵ１７が極力頻繁に送受信し、制御部１７３が下限包絡線を求めることで劣化状態ＳＯＨ＿Ｒを導出することである。図８は、内部抵抗値に基づいて導出された劣化状態の変化を示す図である。横軸は時間を示す。縦軸は内部抵抗値に基づいて導出された劣化状態（指標）であるＳＯＨ＿Ｒを示す。制御部１７３は、第３の対策によって得られた結果を、時系列にプロットする。制御部１７３は、時系列にプロットされた劣化状態ＳＯＨ＿Ｒの下限の包絡線を求め、包絡線の例えば右端値が、真値に近い劣化状態（指標）であると判定する。下限の包絡線は、例えば、各タイミングでプロットされた劣化状態ＳＯＨ＿Ｒの下限に対して、回帰分析や二次近似を行うことにより求められる。電池セルＣｂｊの充放電の電流の値は、電池セルＣｂｊの容量が有限であるため、永続的に値０とはならない。このため、電池セルＣｂｊの充放電の電流の極性は、必ず反転することになる。この結果、電池セルＣｂｊの充放電の電流の値は、少なくとも反転するタイミングにおいて、短時間である可能性はあるものの、値０となる機会がある。つまり、劣化状態ＳＯＨ＿Ｒの下限の包絡線は、各電池モジュール１３-１〜１３-ｋによる充放電の電流値が０となった場合に対応する線と考えることができる。また、回帰分析や二次近似により包絡線を求めることで、将来の劣化状態ＳＯＨ＿Ｒを予想することも可能となる。
【００８２】
以上のように、第１の実施形態の蓄電池装置１１は、電力線５０に接続された電池セルＣｂｊと、送信部１７１と、受信部１７２と、制御部１７３とを備える。送信部１７１は、電力線５０に対して信号を送信する。受信部１７２は、電力線５０および電池セルＣｂｊを介して信号を受信する。制御部１７３は、受信部１７２により受信された信号の電圧に基づいて、電池セルＣｂｊの内部抵抗値を導出する。
【００８３】
この構成によって、第１の実施形態の蓄電池装置１１は、構成を複雑にすることなく、複数の電池モジュール１３又は電池セルＣｂｊの内部抵抗値を導出することができる。例えば、第１の実施形態の蓄電池装置１１は、ＣＭＵ１４同士が通信するための専用の通信線が無くても、複数の電池モジュール１３又は電池セルＣｂｊの内部抵抗値を導出することができる。
【００８４】
従来の蓄電池装置では、デイジーチェーン型（数珠つなぎ型）で接続されたＣＭＵ同士の電位差を吸収するために、ＣＭＵ同士の間にチャージポンプを備える必要があった。第１の実施形態の蓄電池装置１１は、バス型で接続されたＣＭＵ１４同士の間に、チャージポンプを備える必要はない。
【００８５】
なお、ＣＭＵ１４の送信部１４１は、ＢＭＵ１７の送信部１７１の代わりに、電力線５０を介して信号を送信してもよい。ＣＭＵ１４の受信部１４２は、ＢＭＵ１７の受信部１７２の代わりに、電力線５０を介して信号を受信してもよい。この場合、ＣＭＵ１４の受信部１４２は、受信した信号の電圧を表す情報を、電力線５０を介してＢＭＵ１７に転送してもよい。
【００８６】
上記説明した実施形態では、ＢＭＵ１７の送信部１７１がテスト信号を送信し、ＢＭＵ１７の受信部１７２がテスト信号を受信し、制御部１７３が内部抵抗を導出するものとしたが、その役割は、他の機能部によってなされてもよい。
【００８７】
例えば、ＣＭＵ１４の送信部１４１は、ＢＭＵ１７の送信部１７１の代わりに、電力線搬送通信の規定の交流信号を、規定の電圧で電力線５０に重畳してもよい。受信部１７２は、電力線５０と磁気結合部１５２−２と通信線１５４−２とを介して、いずれかのＣＭＵ１４から送信された電力線搬送通信の規定の交流信号を受信してもよい。なお、この規定の交流信号は、少なくとも一つの電池モジュール１３を通過してから受信される。
【００８８】
また、例えば、受信部１７２は、電力線５０と磁気結合部１５２−２と通信線１５４−２とを介して、いずれかのＣＭＵ１４から送信されたデータを、電力線搬送通信によって受信してもよい。また、ＣＭＵ１４の受信部１４２は、ＢＭＵ１７の受信部１７２の代わりに、電力線搬送通信の規定の交流信号を受信してもよい。なお、この規定の交流信号は、少なくとも一つの電池モジュール１３を通過してから受信される。
【００８９】
すなわち、上記各実施形態では、電池セルが直列に接続された電池モジュール１３の集合について内部抵抗値を求めることについて説明したが、例えばＣＭＵ間でテスト信号を送受信することで、一部の電池モジュールについて内部抵抗を求めることができる。また、同じような仕組みを電池モジュール内に備えることで、電池セル単位で内部抵抗を求めることもできる。
【００９０】
第１の実施形態の蓄電池装置１１における内部抵抗値導出方法は、送信するステップと、受信するステップと、導出するステップとを含む。送信するステップでは、送信部１７１は、電池セルＣｂｊに接続された電力線５０に対して信号を送信する。受信するステップでは、受信部１７２は、電力線５０および電池セルＣｂｊを介して信号を受信する。導出するステップでは、制御部１７３は、受信された信号の電圧に基づいて、電池セルＣｂｊの内部抵抗値を導出する。
【００９１】
第１の実施形態の蓄電池装置１１は、劣化を診断するための専用のハードウェアを必要とせず、通常動作時に、短時間で容易に劣化を診断することができる。また、第１の実施形態の蓄電池装置１１は、劣化を診断するために蓄電システム１の本来のアプリケーションを停止させることを抑制することができる。
【００９２】
第１の実施形態の蓄電池装置１１は、充放電の動作に対する制約が少なく、短時間で容易に劣化を診断することができる。第１の実施形態の蓄電池装置１１は、劣化のモデルに基づいて診断する場合とは異なり、電池セルＣｂｊを利用して劣化を診断するので、電池セルＣｂｊの劣化に個体間のばらつきがあっても、劣化を診断することができる。
【００９３】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、信号を送受信する際の充電率と温度の条件に制約を加える点が、第１の実施形態と相違する。第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００９４】
電池セルＣｂｊの充電率と温度は、受信されるテスト信号の電圧に影響する。第２の実施形態に係る制御部１７３は、電池セルＣｂｊの充電率と温度が基準範囲内にある場合に、テスト信号を送受信する処理を行う。基準範囲とは、温度に関しては、例えば、摂氏１５〜５０度の範囲である。また、基準範囲とは、充電率に関しては、例えば、２０〜８０（％）である。
【００９５】
ここで、電池セルＣｂｊの内部抵抗値は、温度の変化に対して非直線性が強い。また、電池セルＣｂｊの内部抵抗値は、充電率の変化に対しても非直線性が強い。このため、電力線搬送通信の信号を送受信する際の電池セルＣｂｊの充電率と温度に制約を設けることで、より正確に内部抵抗値を導出することができる。また、制御部１７３は、テスト信号を送受信する際の充放電の電流の値の条件に制約を加えてもよい。電流の値の制約は、例えば、±１０（Ａ）の範囲である。
【００９６】
以上説明した第２の実施形態の蓄電池装置１１によれば、制御部１７３は、信号を送受信する際の充電率と温度の条件に制約を加える。これによって、第２の実施形態の蓄電池装置１１は、構成を複雑にすることなく、複数の電池モジュール１３又は電池セルＣｂｊの内部抵抗値を、より精度良く導出することができる。
【００９７】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、受信された信号の電圧が規定範囲内となるように、送信する信号の電圧を決定する点が、第１及び第２の実施形態と相違する。第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００９８】
制御部１７３は、受信される信号の電圧が一定範囲に収まるように、送信する信号の電圧（レベル）を調整する。制御部１７３は、そのようにして受信された信号の電圧に基づいて、内部抵抗値の増加率を導出する。この場合、式（７）の代わりに、式（１６）が用いられる。また、式（８）の代わりに、式（１７）が用いられる。
【００９９】
【数１６】
0006470318.tif 000017
【０１００】
【数１７】
0006470318.tif 000018
【０１０１】
したがって、式（９）の代わりに、式（１８）が用いられる。式（１９）は、式（１８）を変形した式である。
【０１０２】
【数１８】
0006470318.tif 000019
【０１０３】
【数１９】
0006470318.tif 000020
【０１０４】
劣化状態ＳＯＨ＿Ｒは、式（２０）に表される値に、式（２１）に表される換算係数を乗算することによって得られる。式（２０）に表される値は、電池モジュール１３が新品であるタイミングで基準条件の下で送信部１７１から送信された電力線搬送通信の信号の電圧で、それ以降の任意のタイミングで送信部１７１から送信された電力線搬送通信の信号の電圧を除算した値である。式（２１）に表される換算係数は、任意のタイミングでの条件（ｘ％、摂氏ｙ度）における内部抵抗値を、基準条件（５０％、摂氏２５度）における内部抵抗値に換算する係数である。
【０１０５】
【数２０】
0006470318.tif 000021
【０１０６】
【数２１】
0006470318.tif 000022
【０１０７】
以上説明した第３の実施形態の蓄電池装置１１によれば、制御部１７３は、受信された信号の電圧が規定範囲内となるように、送信する信号の電圧を決定する。これによって、第３の実施形態の蓄電池装置１１は、構成を複雑にすることなく、複数の電池モジュール１３又は電池セルＣｂｊの内部抵抗値を、より精度良く導出することができる。
【０１０８】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、校正用抵抗を挿入した状態での主回路５１の内部抵抗値に基づいて、複数の電池セルＣｂｊの内部抵抗値を導出する点が、第１〜第３の実施形態と相違する。第４の実施形態では、第１〜第３の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０１０９】
図９は、校正用抵抗Ｒｃａｌを備える組電池ユニット１２の第１の図である。また、図１０は、校正用抵抗Ｒｃａｌを備える組電池ユニット１２の第２の図である。主回路５１及びＢＭＵ１７を含む回路（以下、「交流ループ」という。）は、スイッチＳ３を備える。スイッチＳ３（切換部）は、交流ループに校正用抵抗Ｒｃａｌを接続するか否かを、開閉操作に応じて切り換える。スイッチＳ３は、例えば手動で開閉操作される。スイッチＳ３は、制御部１７３によって開閉操作されてもよい。制御部１７３は、交流ループに校正用抵抗Ｒｃａｌを接続した状態で電力線搬送通信の信号を送受信した場合に得られた値と、交流ループに校正用抵抗Ｒｃａｌを接続しない状態で電力線搬送通信の信号を送受信した場合に得られた値との差に基づいて、電池モジュール１３の内部抵抗値を導出する。
【０１１０】
スイッチＳ３が閉じている場合、主回路５１の内部抵抗値は、電池モジュール１３−１〜１３−ｋの内部抵抗値Ｒｂａｔに等しい。また、スイッチＳ３が開いている場合、主回路５１の内部抵抗値は、電池モジュール１３−１〜１３−ｋの内部抵抗値Ｒｂａｔに、既知の校正用抵抗Ｒｃａｌを加算した値に等しい。
【０１１１】
交流ループに校正用抵抗Ｒｃａｌが接続されている場合、電圧Ｖ２は、式（２２）によって表される。
【０１１２】
【数２２】
0006470318.tif 000023
【０１１３】
交流ループに校正用抵抗Ｒｃａｌが接続されていない場合、校正用抵抗Ｒｃａｌに生じる電圧Ｖ２ｃは、式（２３）によって表される。
【０１１４】
【数２３】
0006470318.tif 000024
【０１１５】
式（２２）と式（２３）から、式（２４）と式（２５）と式（２６）とが得られる。
【０１１６】
【数２４】
0006470318.tif 000025
【０１１７】
【数２５】
0006470318.tif 000026
【０１１８】
【数２６】
0006470318.tif 000027
【０１１９】
任意のタイミングでの電池モジュール１３−１〜１３−ｋの内部抵抗値Ｒｂａｔは、式（２６）によって表される。制御部１７３は、内部抵抗値Ｒｂａｔと充電率と温度の換算係数とに基づいて、劣化状態ＳＯＨ＿Ｒを導出する。
このように、劣化していない新品の電池セルＣｂｊの内部抵抗値等のデータは、校正用抵抗Ｒｃａｌを交流ループに接続することによって不要となる。
【０１２０】
以上説明した第４の実施形態の蓄電池装置１１は、複数の電池モジュール１３を含む主回路５１に校正用抵抗Ｒｃａｌを接続するか否かを切り換えるスイッチＳ３を備える。制御部１７３は、校正用抵抗Ｒｃａｌを挿入した状態での主回路５１の内部抵抗値に基づいて、複数の電池モジュール１３の内部抵抗値を導出する。
これによって、第４の実施形態の蓄電池装置１１は、構成を複雑にすることなく、複数の電池モジュール１３又は電池セルＣｂｊの内部抵抗値を、より精度良く導出することができる。
【０１２１】
なお、上記各実施形態は、大規模蓄電システムに適用される例について説明したものであるが、蓄電池装置は、車載用途など、他の用途にも適用することができる。
【０１２２】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の蓄電池装置によれば、受信部により受信された信号の電圧に基づいて、蓄電池の内部抵抗値を導出する導出部を持つことにより、構成を複雑にすることなく、蓄電池の内部抵抗値を導出することができる。
【０１２３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【図１】
0006470318.tif 000028
【図２】
0006470318.tif 000029
【図３】
0006470318.tif 000030
【図４】
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【図５】
0006470318.tif 000032
【図６】
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【図７】
0006470318.tif 000034
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0006470318.tif 000037