(57)【要約】  セル電圧計測部（１２）は、直列接続された複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）のそれぞれの電圧を計測する。総電圧計測部（１１）は、複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）の総電圧を計測する。制御部（１５）は、複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）のそれぞれの内部インピーダンスを管理する。制御部（１５）は、総電圧計測部（１１）により計測された総電圧のリプルを検出し、検出した総電圧のリプルに、複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）の合成内部インピーダンスに対する各セルの内部インピーダンスの比率を乗じて各セル電圧のリプルを推定し、各セル電圧のリプルが許容電圧の範囲内か否か判定する。
2019163301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数のセルのそれぞれの電圧を計測するセル電圧計測部と、
前記複数のセルの総電圧を計測する総電圧計測部と、
前記複数のセルのそれぞれの内部インピーダンスを管理する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記総電圧計測部により計測された総電圧のリプルを検出し、検出した総電圧のリプルに、前記複数のセルの合成内部インピーダンスに対する各セルの内部インピーダンスの比率を乗じて各セル電圧のリプルを推定し、各セル電圧のリプルが許容電圧の範囲内か否か判定することを特徴とする管理装置。
【請求項２】
直列接続された複数のセルのそれぞれの電圧を計測するセル電圧計測部と、
前記複数のセルのうちの一部のセル電圧のリプルを検出するリプル検出部と、
前記複数のセルのそれぞれの内部インピーダンスを管理する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記リプル検出部により検出した電圧のリプルと、前記複数のセルの各内部インピーダンスに基づいて各セル電圧のリプルを推定し、各セル電圧のリプルが許容電圧の範囲内か否か判定することを特徴とする管理装置。
【請求項３】
前記リプル検出部は、前記制御部に設けられることを特徴とする請求項２に記載の管理装置。
【請求項４】
前記制御部は、商用電源周波数の２倍の周波数に対応する帯域の各セルの内部インピーダンスを管理することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の管理装置。
【請求項５】
前記複数のセルに流れる電流を計測する電流計測部と、
前記複数のセルの温度を計測する温度計測部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記セルのＳＯＨlang=EN-US>(State Of Health）、ＳＯＣ（State Of Charge)及び温度別の内部インピーダンスの特性データを記述したテーブルを含み、
前記制御部は、各セルのＳＯＨ、ＳＯＣ及び温度をもとに前記テーブルを参照して、各セルの内部インピーダンスを特定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の管理装置。
【請求項６】
前記複数のセルに流れる電流を計測する電流計測部をさらに備え、
前記制御部は、前記複数のセルに所定の電流を供給した前後の、各セルの電圧変化をもとに各セルの内部インピーダンスを推定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の管理装置。
【請求項７】
直列接続された複数のセルと、
前記複数のセルを管理する請求項１から６のいずれか１項に記載の管理装置と、
を備えることを特徴とする蓄電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列接続された複数のセルの状態を管理する管理装置、蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池の需要が拡大している。二次電池は車載用途、定置型蓄電用途（例えば、バックアップ、ピークシフト、ＦＲ（Frequency Regulation））など、様々な用途に使用されている。特に近年、ＥＶ（Electric Vehicle）、ＰＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）の出荷台数が増えてきており、車外に設置された充電器からＥＶ／ＰＨＥＶに充電することが増えてきている。【０００３】
それに伴い安価で低スペックな充電器が使用されるケースが増えてきている。低スペックな充電器では、商用電源系統の交流電力を整流した際のリプル成分を十分に除去することができず、大きなリプル成分が重畳された電流が二次電池に流れ込んでくることになる。定置型蓄電用途でもパワーコンディショナの小型化、低コスト化が求められており、それに伴い大きなリプル成分が重畳された電流が二次電池に流れ込んでくる場合がある。【０００４】
直列接続された複数のセルを含む蓄電システムでは、セル毎に電圧を計測し、セル電圧が許容電圧の範囲内にあるか否か監視している（例えば、特許文献１参照）。低スペックな充電器から充電される場合、リプル電流の影響によりセル電圧が脈動し、セルの許容電圧範囲を超える懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１２７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
セル電圧のリプルは微小な電圧変動であるため、セル電圧のリプルを高精度に監視するには高精度な電圧計測回路が必要となる。またリプル周波数の倍以上のサンプリング周波数でセル電圧をサンプリングする必要がある。これを実現するには、高価でサイズが大きい電圧計測回路（例えば、アナログフロントエンドＩＣ）が必要となる。特にセルの直列数が多くなるほど回路規模が大きくなり、システムサイズやコストが増大する。【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、直列接続された複数のセルの各電圧のリプルを安価で小規模な回路で計測することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の管理装置は、直列接続された複数のセルのそれぞれの電圧を計測するセル電圧計測部と、前記複数のセルの総電圧を計測する総電圧計測部と、前記複数のセルのそれぞれの内部インピーダンスを管理する制御部と、を備える。前記制御部は、前記総電圧計測部により計測された総電圧のリプルを検出し、検出した総電圧のリプルに、前記複数のセルの合成内部インピーダンスに対する各セルの内部インピーダンスの比率を乗じて各セル電圧のリプルを推定し、各セル電圧のリプルが許容電圧の範囲内か否か判定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、直列接続された複数のセルの各電圧のリプルを安価で小規模な回路で計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る蓄電システムを説明するための図である。
【図２】低スペックな充電器で充電したときの充電電流と蓄電モジュール電圧の出力波形の一例を示す図である。
【図３】図３（ａ）−（ｃ）は、低スペックな充電器からセルに流れる充電電流のリプルの影響を説明するための図である。
【図４】図４（ａ）−（ｂ）は、総電圧計測部の構成例を示す部分回路図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る蓄電システムのリプル計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る蓄電システムのリプル計測方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７（ａ）−（ｂ）は、実施の形態３に係る構成例を示す部分回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態１に係る蓄電システム１を説明するための図である。図１に示す例は、本実施の形態に係る蓄電システム１が、車両の駆動用電池として車両に搭載される例である。当該車両として、商用電力系統（以下、単に系統５という）から充電可能なＥＶ／ＰＨＥＶを想定する。
【００１２】
蓄電システム１は、第１リレーＳＷ１及びインバータ２を介してモータ３に接続される。インバータ２は力行時、蓄電システム１から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ３に供給する。回生時、モータ３から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電システム１に供給する。モータ３は三相交流モータであり、力行時、インバータ２から供給される交流電力に応じて回転する。回生時、減速による回転エネルギーを交流電力に変換してインバータ２に供給する。
【００１３】
第１リレーＳＷ１は蓄電システム１の蓄電モジュール２０とインバータ２を繋ぐ配線間に挿入される。蓄電システム１の管理装置１０は走行時、第１リレーＳＷ１をオン状態（閉状態）に制御し、蓄電モジュール２０と車両の動力系を電気的に接続する。管理装置１０は非走行時、原則として第１リレーＳＷ１をオフ状態（開状態）に制御し、蓄電モジュール２０と車両の動力系を電気的に遮断する。なおリレーの代わりに、半導体スイッチなどの他の種類のスイッチを用いてもよい。
【００１４】
蓄電システム１は蓄電モジュール２０及び管理装置１０を備える。蓄電モジュール２０は複数のセルＥ１−Ｅｍが直列接続されて形成される。セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル等を用いることができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セル（公称電圧：３．６−３．７Ｖ）を使用する例を想定する。セルＥ１−Ｅｍの直列数は、モータ３の駆動電圧に応じて決定される。
【００１５】
複数のセルＥ１−Ｅｍと直列にシャント抵抗Ｒｓが接続される。シャント抵抗Ｒｓは電流検出素子として機能する。なおシャント抵抗Ｒｓの代わりにホール素子を用いてもよい。また複数のセルＥ１−Ｅｍの温度を検出するための温度センサＴ１が設置される。温度センサＴ１には例えば、サーミスタを使用することができる。
【００１６】
管理装置１０は総電圧計測部１１、セル電圧計測部１２、温度計測部１３、電流計測部１４、制御部１５及び駆動部１６を備える。総電圧計測部１１は、直列接続された複数のセルＥ１−Ｅｍの両端電圧（総電圧）を計測する。総電圧計測部１１の構成例は後述する。
【００１７】
セル電圧計測部１２は、直列接続された複数のセルＥ１−Ｅｍの各ノードと複数の電圧線で接続され、隣接する２本の電圧線間の電圧をそれぞれ計測することにより、各セルＥ１−Ｅｍの電圧を計測する。セル電圧計測部１２は、計測した各セルＥ１−Ｅｍの電圧を制御部１５に送信する。セル電圧計測部１２は制御部１５に対して高圧であるため、セル電圧計測部１２と制御部１５間は絶縁された状態で、通信線で接続される。
【００１８】
セル電圧計測部１２は、汎用のアナログフロントエンドＩＣまたはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成することができる。小型で安価なセル電圧計測部１２を使用する場合、セル電圧計測部１２はマルチプレクサ及びＡ／Ｄ変換器を含む。マルチプレクサは、隣接する２本の電圧線間の電圧を上から順番にＡ／Ｄ変換器に出力する。Ａ／Ｄ変換器は、マルチプレクサから入力されるアナログ電圧をデジタル値に変換する。大型で高価なセル電圧計測部１２を使用する場合、マルチプレクサ及びＡ／Ｄ変換器に加えて、セルの数に対応した数の差動アンプが含まれる。各差動アンプは、隣接する２本の電圧線間の電圧を増幅してマルチプレクサに出力する。
【００１９】
温度計測部１３は分圧抵抗およびＡ／Ｄ変換器を含む。Ａ／Ｄ変換器は、温度センサＴ１と分圧抵抗により分圧された電圧をデジタル値に変換して制御部１５に出力する。制御部１５は当該デジタル値をもとに複数のセルＥ１−Ｅｍの温度を推定する。
【００２０】
電流計測部１４は差動アンプ及びＡ／Ｄ変換器を含む。差動アンプはシャント抵抗Ｒｓの両端電圧を増幅してＡ／Ｄ変換器に出力する。Ａ／Ｄ変換器は、差動アンプから入力される電圧をデジタル値に変換して制御部１５に出力する。制御部１５は当該デジタル値をもとに複数のセルＥ１−Ｅｍに流れる電流を推定する。
【００２１】
なお制御部１５内にＡ／Ｄ変換器が搭載されており、制御部１５にアナログ入力ポートが設置されている場合、温度計測部１３及び電流計測部１４はアナログ電圧を制御部１５に出力し、制御部１５内のＡ／Ｄ変換器でデジタル値に変換してもよい。
【００２２】
駆動部１６は、制御部１５からの制御信号をもとに第１リレーＳＷ１または第２リレーＳＷ２を開閉するための駆動信号を生成し、第１リレーＳＷ１または第２リレーＳＷ２に供給する。
【００２３】
制御部１５は、総電圧計測部１１、セル電圧計測部１２、温度計測部１３及び電流計測部１４により計測された複数のセルＥ１−Ｅｍの総電圧、各電圧、電流、及び温度をもとに蓄電モジュール２０を管理する。例えば制御部１５は、複数のセルＥ１−Ｅｍの少なくとも１つに過電圧、過小電圧、過電流、温度異常が発生すると、駆動部１６を制御して第１リレーＳＷ１及び／又は第２リレーＳＷ２をターンオフさせ、複数のセルＥ１−Ｅｍを保護する。
【００２４】
制御部１５は、演算部１５ａ及び内部インピーダンステーブル１５ｂを含む。制御部１５はマイクロコンピュータ及び不揮発メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ）により構成することができる。
【００２５】
演算部１５ａは、複数のセルＥ１−ＥｍのそれぞれのＳＯＣ(State Of Charge)及びＳＯＨ(State Of Health）を推定する。ＳＯＣは、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）法または電流積算法により推定できる。ＯＣＶ法は、セル電圧計測部１２により計測される各セルＥ１−ＥｍのＯＣＶと、不揮発メモリに保持されるＳＯＣ−ＯＣＶカーブの特性データをもとにＳＯＣを推定する方法である。電流積算法は、セル電圧計測部１２により計測される各セルＥ１−Ｅｍの充放電開始時のＯＣＶと、電流計測部１４により計測される電流の積算値をもとにＳＯＣを推定する方法である。
【００２６】
ＳＯＨは、初期の満充電容量に対する現在の満充電容量の比率で規定され、数値が低いほど（０％に近いほど）劣化が進行していることを示す。ＳＯＨは、完全充放電による容量計測により求めてもよいし、保存劣化とサイクル劣化を合算することにより求めてもよい。保存劣化はＳＯＣ、温度、及び保存劣化速度をもとに推定することができる。サイクル劣化は、使用するＳＯＣ範囲、温度、電流レート、及びサイクル劣化速度をもとに推定することができる。保存劣化速度およびサイクル劣化速度は、予め実験やシミュレーションにより導出することができる。ＳＯＣ、温度、ＳＯＣ範囲、及び電流レートは計測により取得することができる。
【００２７】
またＳＯＨは、セルの内部抵抗との相関関係をもとに推定することもできる。内部抵抗は、セルに所定の電流を所定時間流した際に発生する電圧降下を、当該電流値で割ることにより推定することができる。内部抵抗は温度が上がるほど低下する関係にあり、ＳＯＨが低下するほど増加する関係にある。セルの劣化は充放電回数が増加するにつれ進行する。またセルの劣化は個体差や使用環境にも依存する。従って使用期間が長くになるにつれ基本的に、複数のセルＥ１−Ｅｍの容量のばらつきが大きくなっていく。
【００２８】
演算部１５ａは、各セルＥ１−Ｅｍの電圧、電流、温度、ＳＯＣ及びＳＯＨを含む動作履歴を不揮発メモリに記録する。不揮発メモリ内には内部インピーダンステーブル１５ｂが保持されている。内部インピーダンステーブル１５ｂは、蓄電モジュール２０に使用されるセルのＳＯＨ、ＳＯＣ及び温度別の内部インピーダンスの特性マップを記述したテーブルである。当該内部インピーダンスの特性マップは、ＳＯＨ、ＳＯＣ、温度の条件を変化させながら計測した実験データ、又はそれらの条件を変化させながら算出したシミュレーションデータに基づき導出することができる。
【００２９】
なお詳細は後述するが、本実施の形態は、系統５から重畳される商用電源周波数（日本では５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の２倍の周波数（日本では１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚ）に対応するリプル成分を計測することを目的とする。従って、内部インピーダンスの特性マップは、商用電源周波数の２倍の周波数のリプル成分が重畳された電圧がセルに印加された状態を前提に導出される。なお汎用的なシステムを構築する場合は、周波数帯域別の内部インピーダンスの特性マップを予め導出し、内部インピーダンステーブル１５ｂ内に記述しておいてもよい。
【００３０】
上述のように蓄電システム１は、車両外に設置された充電器４と充電ケーブルで接続することにより系統５から充電することができる。充電器４は、家庭、カーディーラ、サービスエリア、商業施設、公共施設などに設置される。充電器４は系統５に接続され、充電ケーブルを介して車両内の蓄電システム１を充電する。
【００３１】
車両内において、蓄電モジュール２０と充電器４を繋ぐ配線間に第２リレーＳＷ２が挿入される。なおリレーの代わりに、半導体スイッチなどの他の種類のスイッチを用いてもよい。管理装置１０は充電開始時に、第２リレーＳＷ２をオン状態（閉状態）に制御し、充電が終了するとオフ状態（開状態）に制御する。充電器４からの充電中に管理装置１０は、複数のセルＥ１−Ｅｍの少なくとも１つに過電圧、過小電圧、過電流、又は温度異常を検出すると第２リレーＳＷ２をターンオフして、複数のセルＥ１−Ｅｍを保護する。
【００３２】
充電器４は、系統５から供給される交流電力を全波整流し、フィルタで平滑化する。フィルタで全ての周期成分を除去することは困難であるため、充電器４の出力電力には、商用電源周波数の２倍のリプル成分が重畳される。
【００３３】
上述のようにＥＶ／ＰＨＥＶの普及に伴い、安価で低スペックな充電器が普及してきている。高スペックな充電器は、充電時の高調波電流を抑制するためのＰＦＣ(Power Factor Correction)回路と呼ばれる高力率コンバータと、ＰＦＣ回路の低周波リプルを含む出力電流からリプル成分を除去し、充電電流の制御を行うＤＣ／ＤＣコンバータの、２つのコンバータで構成されるため、充電器の出力電流のリプルは小さなものになる。一方、低スペックな充電器は、ＰＦＣ回路で充電電流の制御を行う構成であるものが多い。その場合、充電器の出力電流のリプルは大きなものになる。
【００３４】
図２は、低スペックな充電器で充電したときの充電電流と蓄電モジュール電圧の出力波形の一例を示す図である。図２に示す例は、蓄電モジュール２０の電圧が約４８Ｖ、充電電流が約２３Ａ、充電電力が約１１００Ｗで充電している状態の例である。図２に示すように充電電流の脈動が大きくなっている。今後、このような充電器が増えることが予想されるため、蓄電システム１側でのリプル対策が重要となる。
【００３５】
図３（ａ）−（ｃ）は、低スペックな充電器からセルに流れる充電電流のリプルの影響を説明するための図である。図３（ａ）はセルＥ１の簡易的な等価回路を示す図である。セルＥ１は、起電力Ｅと内部抵抗Ｒｉの直列回路で構成される。図３（ｂ）は、低スペックな充電器から充電される際のセルＥ１に流れる充電電流ｉの波形を示す。図３（ｃ）は、低スペックな充電器から充電される際のセルＥ１の電圧波形を示す図である。充電電流ｉの脈動が大きくなると、その影響によりセルＥ１の電圧も脈動する。セル電圧が脈動すると、セルＥ１の最大許容電圧を超える確率が高くなる。従って、セルＥ１に過電圧が印加されているか否かを監視するには、セル電圧のリプルを高精度に計測することが重要となる。セル電圧のリプルは、単位周期における最大電圧値と最小電圧値との差であるピークピーク値で表される。なお、セル電圧のリプルを、単位周期における直流成分に対する最大電圧値または最小電圧値で表すことも可能である。
【００３６】
セル電圧のリプルは微小な電圧変動であるため、高精度な電圧計測回路が必要となる。またリプル周波数の２倍以上のサンプリング周波数でセル電圧をサンプリングする必要がある。そのために、高スペックなセル電圧計測部１２を搭載することが考えられる。しかしながら、高スペックなセル電圧計測部１２を搭載するとコストが増大し、回路規模も増大する。特に車載用途ではセルの直列数が多くなるため、システムサイズやコストが大幅に増大する。そこで本実施の形態では、複数のセルＥ１−Ｅｍの総電圧のリプルから、各セル電圧のリプルを推定する仕組みを導入する。
【００３７】
図４（ａ）−（ｂ）は、総電圧計測部１１の構成例を示す部分回路図である。図４（ａ）に示す例では総電圧計測部１１は、直列接続された第１分圧抵抗Ｒ１及び第２分圧抵抗Ｒ２を含む。第１分圧抵抗Ｒ１と第２分圧抵抗Ｒ２で分圧された電圧は、制御部１５のアナログ入力ポートに入力される。なお分圧回路と制御部１５の間にオペアンプを挿入してもよい。制御部１５は、商用電源周波数の４倍以上のサンプリング周波数で入力電圧をサンプリングする。制御部１５は、所定期間における最大電圧値と最小電圧値を特定して総電圧のリプルを検出する。所定期間は、商用電源周波数の２倍の周波数に対応する期間に設定される。
【００３８】
図４（ｂ）に示す例では総電圧計測部１１は、直列接続された第１分圧抵抗Ｒ１及び第２分圧抵抗Ｒ２、並びにピークホールド回路１１ａを含む。ピークホールド回路１１ａの入力端子には、第１分圧抵抗Ｒ１と第２分圧抵抗Ｒ２で分圧された電圧が印加される。ピークホールド回路１１ａには、オペアンプ、ダイオード、及びコンデンサを用いた一般的なピークホールド回路を使用することができる。リプル周期の半周期ごとにコンデンサをリセットすることにより、ピークホールド回路１１ａは制御部１５に最大電圧値または最小電圧値を出力することができる。この構成例では制御部１５は、サンプリング周波数を下げることができる。
【００３９】
図５は、本発明の実施の形態１に係る蓄電システム１のリプル計測方法を説明するためのフローチャートである。管理装置１０の制御部１５は、各セルＥ１−ＥｍのＳＯＣ、温度、及びＳＯＨを特定する（Ｓ１０）。制御部１５は特定した各セルＥ１−ＥｍのＳＯＣ、温度、及びＳＯＨをもとに内部インピーダンステーブル１５ｂを参照して、各セルＥ１−Ｅｍの内部インピーダンスを特定する（Ｓ１１）。制御部１５は特定した各セルＥ１−Ｅｍの内部インピーダンスを合算して、直列接続された複数のセルＥ１−Ｅｍの合成内部インピーダンスを算出する（Ｓ１２）。
【００４０】
充電器４からの蓄電モジュール２０への充電が開始すると（Ｓ１３）、制御部１５は総電圧計測部１１から入力される電圧をもとに総電圧のリプルを検出する（Ｓ１４）。制御部１５はパラメータｎに初期値として１を代入する（Ｓ１５）。
【００４１】
制御部１５は充電が完了したか否かを監視する（Ｓ１６）。充電が完了すると（Ｓ１６のＹ）、リプル計測処理を終了する。充電中（Ｓ１６のＮ）、制御部１５は第ｎセル電圧のリプルを下記（式１）を用いて算出する（Ｓ１７）。
【００４２】
第ｎセル電圧のリプル＝総電圧のリプル＊（第ｎセルの内部インピーダンス／合成インピーダンス）  ・・・（式１）
【００４３】
制御部１５は第ｎセル電圧のリプルが、セルの許容電圧範囲内か否か判定する（Ｓ１８）、第ｎセル電圧のリプルが、セルの許容電圧範囲を超えている場合（Ｓ１８のＮ）、制御部１５は第２リレーＳＷ２をオープンして（Ｓ１１１）、リプル計測処理を終了する。第ｎセル電圧のリプルが、セルの許容電圧範囲内の場合（Ｓ１８のＹ）、制御部１５はパラメータｎをインクリメントする（Ｓ１９）。制御部１５はパラメータｎと直列数ｍを比較する（Ｓ１１０）、パラメータｎが直列数ｍ以下の場合（Ｓ１１０のＮ）、ステップＳ１６に遷移する。パラメータｎが直列数ｍを超えた場合（Ｓ１１０のＹ）、ステップＳ１４に遷移する。
【００４４】
以上説明したように実施の形態１によれば、各セル電圧のリプルを、総電圧のリプルに、複数のセルの合成内部インピーダンスに対する各セルの内部インピーダンスの比率を乗じることにより推定する。これにより、セル電圧計測部１２でセル電圧のリプルを計測する必要がなく、セル電圧計測部１２の高精度化に伴うシステムサイズの増大およびコストの増大を抑制することができる。即ち、リプル成分を殆ど含まない高スペックな充電器を想定したセル電圧計測部１２をそのまま使用することができる。また総電圧計測部１１はセルの直列数に関係なく１つ設置すれば足りる。この点、セル電圧計測部１２でセル電圧のリプルを計測する場合、セルの直列数が多くなるほどシステムサイズおよびコストが増大する。このように本実施の形態に係るリプル計測方法は、セルの直列数が多くなるほどメリットが大きい手法である。
【００４５】
なお充電器４のスイッチング電源で重畳される高周波ノイズは、蓄電モジュール２０の入力段にコンデンサを接続することにより吸収可能である。これに対して、１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚの低周波ノイズをコンデンサで吸収するには、大容量のコンデンサが必要になり、システムサイズの増大およびコストの増大を招く。従って低周波ノイズは、除去するアプローチではなく、監視して必要に応じて電流を遮断するアプローチの方がコストを抑えることができる。
【００４６】
次に、本発明の実施の形態２に係る蓄電システム１のリプル計測方法を説明する。実施の形態２では、内部インピーダンステーブル１５ｂを制御部１５内の不揮発メモリに保持しておく必要がない。実施の形態２では充電前に、各セルＥ１−Ｅｍの内部インピーダンスを計測する。
【００４７】
図６は、本発明の実施の形態２に係る蓄電システム１のリプル計測方法を説明するためのフローチャートである。管理装置１０の制御部１５は、充電器４からの充電開始前に、定電流を所定期間、蓄電モジュール２０に供給するよう充電器４に指示する（Ｓ２０）。なお充電ケーブル内に通信線が含まれる場合は当該通信線を利用した通信により、制御部１５は充電器４に上記指示を送信することができる。なお電力線通信を利用することもできる。定電流の値は小さな値に設定されることが好ましい。
【００４８】
制御部１５は、充電器４からの定電流の供給前後の各セルＥ１−Ｅｍの電圧変化を検出する（Ｓ２１）。制御部１５は、充電器４から供給された定電流値と、各セルＥ１−Ｅｍの電圧変化値をもとに各セルＥ１−Ｅｍの内部インピーダンスを算出する（Ｓ２２）。制御部１５は算出した各セルＥ１−Ｅｍの内部インピーダンスを合算して、直列接続された複数のセルＥ１−Ｅｍの合成内部インピーダンスを算出する（Ｓ２３）。以下、ステップＳ２４−ステップＳ２１２までの処理は、図５のフローチャートのステップＳ１３−ステップＳ１１１までの処理と同様であるため説明を省略する。
【００４９】
以上説明したように実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに実施の形態２では、内部インピーダンステーブル１５ｂが不要であるため、開発コストを抑えることができる。また充電に使用する充電器４からの定電流をもとに各セルＥ１−Ｅｍの内部インピーダンスを計測するため、充電に使用する充電器４から重畳されるリプル成分および環境条件を反映した高精度な内部インピーダンスを求めることができる。
【００５０】
次に、本発明の実施の形態３に係る蓄電システム１のリプル計測方法を説明する。実施の形態３では、複数のセルＥ１−Ｅｍの総電圧を計測して総電圧のリプルを検出せずに、１つのセルＥ１のセル電圧のリプルを検出する。１つのセルＥ１の内部インピーダンスと他の各セルＥ２−Ｅｍの内部インピーダンスとの比率を、１つのセルＥ１のセル電圧のリプルに乗じて、他の各セルＥ２−Ｅｍのセル電圧のリプルをそれぞれ推定する。
【００５１】
図７（ａ）−（ｂ）は、実施の形態３に係る構成例を示す部分回路図である。実施の形態３では総電圧計測部１１は省略される。制御部１５内のリプル検出部１５ｃは、１つのセルＥ１のセル電圧のリプルを検出する。なお図４（ａ）−（ｂ）に示した実施の形態１では、制御部１５内のリプル検出部１５ｃにより複数のセルＥ１−Ｅｍの総電圧のリプルを検出する。なおリプル検出部１５ｃを制御部１５の外部に独立して設ける構成も可能である。
【００５２】
以上説明したように実施の形態３によれば、１つを除く各セル電圧のリプルを、１つのセルのセル電圧のリプルに、当該１つのセルの内部インピーダンスと他の各セルの内部インピーダンスとの比率を乗じることにより推定する。これにより、セル電圧のリプルの計測を１つだけ行えばよく、セル電圧計測部１２のシステムサイズの増大およびコストの増大を抑制することができる。
【００５３】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５４】
上述の実施の形態では車載用途の蓄電システム１において上述のリプル計測方法を使用する例を説明したが、定置型蓄電用途の蓄電システム１においても、上述のリプル計測方法を使用することができる。またノート型ＰＣやスマートフォンなどの電子機器用途の蓄電システム１においても、上述のリプル計測方法を使用することができる。
【００５５】
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。
【００５６】
［項目１］
直列接続された複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）のそれぞれの電圧を計測するセル電圧計測部（１２）と、
前記複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）の総電圧を計測する総電圧計測部（１１）と、
前記複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）のそれぞれの内部インピーダンスを管理する制御部（１５）と、を備え、
前記制御部（１５）は、前記総電圧計測部（１１）により計測された総電圧のリプルを検出し、検出した総電圧のリプルに、前記複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）の合成内部インピーダンスに対する各セル（Ｅｎ）の内部インピーダンスの比率を乗じて各セル電圧のリプルを推定し、各セル電圧のリプルが許容電圧の範囲内か否か判定することを特徴とする管理装置（１０）。
これによれば、複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）の各電圧のリプルを安価で小規模な回路で計測することができる。
［項目２］
直列接続された複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）のそれぞれの電圧を計測するセル電圧計測部（１２）と、
前記複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）のうちの一部（Ｅ１）のセル電圧のリプルを検出するリプル検出部（１５ａ）と、
前記複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）のそれぞれの内部インピーダンスを管理する制御部（１５）と、を備え、
前記制御部（１５）は、前記リプル検出部（１５ａ）により検出した電圧のリプルと、前記複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）の各内部インピーダンスに基づいて各セル電圧のリプルを推定し、各セル電圧のリプルが許容電圧の範囲内か否か判定することを特徴とする管理装置（１０）。
これによれば、複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）の各電圧のリプルを安価で小規模な回路で計測することができる。
［項目３］
前記リプル検出部（１５ａ）は、前記制御部（１５）に設けられることを特徴とする項目２に記載の管理装置（１０）。
これによれば、システムサイズを小規模化することができる。
［項目４］
前記制御部（１５）は、商用電源周波数の２倍の周波数に対応する帯域の各セルの内部インピーダンスを管理することを特徴とする項目１から３のいずれか１項に記載の管理装置（１０）。
これによれば、系統（５）から重畳されるリプル成分を高精度に計測することができる。
［項目５］
前記複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）に流れる電流を計測する電流計測部（１４）と、
前記複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）の温度を計測する温度計測部（１３）と、をさらに備え、
前記制御部（１５）は、前記セル（Ｅ１−Ｅｍ）のＳＯＨlang=EN-US>(State Of Health）、ＳＯＣ（State Of Charge)及び温度別の内部インピーダンスの特性データを記述したテーブル（１５ｂ）を含み、
前記制御部（１５）は、各セル（Ｅｎ）のＳＯＨ、ＳＯＣ及び温度をもとに前記テーブル（１５ｂ）を参照して、各セル（Ｅｎ）の内部インピーダンスを特定することを特徴とする項目１から４のいずれか１項に記載の管理装置（１０）。
これによれば、各セル（Ｅｎ）の内部インピーダンスを高精度に推定することができる。
［項目６］
前記複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）に流れる電流を計測する電流計測部（１４）をさらに備え、
前記制御部（１５）は、前記複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）に所定の電流を供給した前後の、各セル（Ｅｎ）の電圧変化をもとに各セル（Ｅｎ）の内部インピーダンスを推定することを特徴とする項目１から４のいずれか１項に記載の管理装置（１０）。
これによれば、各セル（Ｅｎ）の内部インピーダンスを高精度に推定することができる。
［項目７］
直列接続された複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）と、
前記複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）を管理する項目１から６のいずれか１項に記載の管理装置（１０）と、
を備えることを特徴とする蓄電システム（１）。
これによれば、複数のセル（Ｅ１−Ｅｍ）の各電圧のリプルを安価で小規模な回路で計測することができる蓄電システム（１）を構築することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  蓄電システム、  ２  インバータ、  ３  モータ、  ４  充電器、  ５  系統、  ＳＷ１  第１リレー、  ＳＷ２  第２リレー、  １０  管理装置、  １１  総電圧計測部、  １２  セル電圧計測部、  １３  温度計測部、  １４  電流計測部、  １５  制御部、  １５ａ  演算部、  １５ｂ  内部インピーダンステーブル、  １６  駆動部、  ２０  蓄電モジュール、  Ｅ１−Ｅｍ  セル、  Ｒｓ  シャント抵抗、  Ｔ１  温度センサ、  Ｒ１  第１分圧抵抗、  Ｒ２  第２分圧抵抗、  １１ａ  ピークホールド回路。
【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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【国際調査報告】
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