JP2008175556A - Device and method for detecting internal resistance of secondary battery - Google Patents

Device and method for detecting internal resistance of secondary battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and method capable of accurately detecting the internal resistance of a secondary battery with a simplified device constitution. <P>SOLUTION: A battery 10 is a secondary battery and each one is divided into n (n is a natural number) battery blocks B1-Bn, which are composed of several unit batteries connected in series, respectively. A battery monitoring part 30 receives battery voltage Vb1-Vbn of the battery blocks B1-Bn from a voltage sensor 12, and receives battery current Ib from a current sensor 14. Further, the battery monitoring part 30 receives a career frequency fc from a MGECU50 to turn on/off the switching element of the boosting converter inside of a power control unit 20. The battery monitoring part 30 acquires the frequency characteristics of the impedance of the battery blocks B1-Bn by an alternating current method based on these input signals, and calculates the internal resistance values R1-Rn of the battery blocks B1-Bn based on the acquired frequency characteristics. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、二次電池の内部抵抗値を検出する技術に関し、特に、電気負荷を駆動するための電源装置が有する二次電池の内部抵抗値を検出する技術に関する。   The present invention relates to a technique for detecting an internal resistance value of a secondary battery, and particularly to a technique for detecting an internal resistance value of a secondary battery included in a power supply device for driving an electric load.

二次電池の劣化の状態は、その内部抵抗値と密接な関係を有することが知られている。したがって、二次電池の状態を的確に把握するためには、内部抵抗値を正確に、そして迅速に検出することが求められる。   It is known that the state of deterioration of a secondary battery has a close relationship with its internal resistance value. Therefore, in order to accurately grasp the state of the secondary battery, it is required to detect the internal resistance value accurately and quickly.

たとえば特開2004−28663号公報(特許文献1)は、電池の内部抵抗値を交流法で測定する内部抵抗計測回路を有する電子制御回路を開示する。これによれば、電子制御回路は、電池内部抵抗を計測する交流の周波数を複数の周波数で計測を行なうように構成されるため、電池に含まれるコンデンサ分によって内部抵抗が周波数により異なる点を正確に計測することができる。
特開2004−28663号公報
For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2004-28663 (Patent Document 1) discloses an electronic control circuit having an internal resistance measurement circuit that measures an internal resistance value of a battery by an alternating current method. According to this, since the electronic control circuit is configured to measure the frequency of the alternating current for measuring the battery internal resistance at a plurality of frequencies, it is accurately determined that the internal resistance varies depending on the frequency depending on the capacitor included in the battery. Can be measured.
JP 2004-28663 A

上述の特開2004−28663号公報(特許文献1)において電池の内部抵抗値の測定に適用される交流法とは、交流インピーダンス法とも称され、周知のように、測定対象に交流信号を加え、その周波数を変化させたときの測定対象の交流抵抗(インピーダンス)を測定する方法である。交流法によれば、直流における測定対象の端子間電圧と電流とから測定対象の抵抗値を算出する、いわゆる直流法と比較して、より正確な測定が可能となる。   In the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-28663 (Patent Document 1), the alternating current method applied to the measurement of the internal resistance value of the battery is also called the alternating current impedance method, and as is well known, an alternating current signal is added to the measurement object. This is a method of measuring the AC resistance (impedance) of the measurement object when the frequency is changed. According to the alternating current method, more accurate measurement is possible as compared with the so-called direct current method in which the resistance value of the measurement object is calculated from the voltage and current between the terminals of the measurement object in direct current.

しかしながら、上述した特開2004−28663号公報(特許文献1)における内部抵抗計測回路において交流法を実現するためには、その回路内部には、複数の周波数の交流信号を発生するように構成された発振器が必然的に搭載されることになる。その結果、内部抵抗計測回路が大型かつ高価なものとなるという問題が生じる。   However, in order to realize the AC method in the internal resistance measurement circuit in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-28663 (Patent Document 1), the circuit is configured to generate AC signals having a plurality of frequencies. An oscillating oscillator will inevitably be installed. As a result, there arises a problem that the internal resistance measurement circuit becomes large and expensive.

また、内部抵抗計測回路の内部に発振器を搭載することによって、発振器がノイズの発生源となり、電池を電源として作動するシステムを誤作動させる可能性が生じる。   Further, by mounting an oscillator inside the internal resistance measurement circuit, the oscillator becomes a source of noise, and there is a possibility that a system that operates using a battery as a power source malfunctions.

それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な装置構成で、二次電池の内部抵抗値を正確に検出することができる検出装置およびその検出方法を提供することである。   Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a detection device capable of accurately detecting the internal resistance value of the secondary battery with a simple device configuration and the detection thereof. Is to provide a method.

この発明によれば、二次電池の内部抵抗検出装置は、電気負荷を駆動するための電源装置が有する二次電池の内部抵抗値を検出する検出装置である。電源装置は、二次電池と、二次電池からの電力を受けて電気負荷を駆動する駆動回路と、スイッチング素子を含み、スイッチング素子のスイッチング動作により二次電池と駆動回路との間で直流電圧を変換する電圧変換器と、スイッチング素子をオン/オフするスイッチング周波数を可変として電圧変換器を制御する制御装置とを含む。検出装置は、二次電池の電流値および電圧値を取得する電流電圧取得手段と、スイッチング周波数を取得するスイッチング周波数取得手段と、取得された電流値、電圧値およびスイッチング周波数に基づいて、二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出手段とを含む。   According to this invention, the internal resistance detection device of the secondary battery is a detection device that detects the internal resistance value of the secondary battery included in the power supply device for driving the electric load. The power supply device includes a secondary battery, a drive circuit that receives electric power from the secondary battery and drives an electric load, and a switching element, and a DC voltage is generated between the secondary battery and the drive circuit by a switching operation of the switching element. And a control device for controlling the voltage converter by changing a switching frequency for turning on / off the switching element. The detection device includes a current voltage acquisition unit that acquires a current value and a voltage value of the secondary battery, a switching frequency acquisition unit that acquires a switching frequency, and a secondary voltage based on the acquired current value, voltage value, and switching frequency. Internal resistance value calculating means for calculating the internal resistance value of the battery.

上記の二次電池の内部抵抗検出装置によれば、二次電池に交流信号を与えるための発振器を用いることなく、交流法によって二次電池の内部抵抗値を正確に算出することができる。その結果、簡易かつ低廉な装置構成で、電気負荷の駆動制御の安定性を保ちながら、二次電池の劣化状態を正確に把握することができる。   According to the internal resistance detection device for a secondary battery described above, the internal resistance value of the secondary battery can be accurately calculated by an AC method without using an oscillator for applying an AC signal to the secondary battery. As a result, it is possible to accurately grasp the deterioration state of the secondary battery while maintaining the stability of the drive control of the electric load with a simple and inexpensive apparatus configuration.

好ましくは、内部抵抗値算出手段は、取得された電流値、電圧値およびスイッチング周波数に基づいて、二次電池のインピーダンスの周波数特性を取得し、その取得したインピーダンスの周波数特性に基づいて、二次電池の内部抵抗値を算出する。   Preferably, the internal resistance value calculating means acquires the frequency characteristic of the impedance of the secondary battery based on the acquired current value, voltage value and switching frequency, and based on the acquired frequency characteristic of the impedance Calculate the internal resistance of the battery.

上記の二次電池の内部抵抗検出装置によれば、二次電池に交流信号を与えるための発振器を用いることなく、二次電池のインピーダンスの周波数特性を取得することができるため、二次電池の内部抵抗値を正確に算出することができる。   According to the internal resistance detection device for a secondary battery, the frequency characteristics of the impedance of the secondary battery can be obtained without using an oscillator for giving an AC signal to the secondary battery. The internal resistance value can be calculated accurately.

この発明によれば、二次電池の内部抵抗値の検出方法は、電気負荷を駆動するための電源装置が有する二次電池の内部抵抗値を検出する検出方法である。電源装置は、二次電池と、二次電池からの電力を受けて電気負荷を駆動する駆動回路と、スイッチング素子を含み、スイッチング素子のスイッチング動作により二次電池と駆動回路との間で直流電圧を変換する電圧変換器と、スイッチング素子をオン/オフするスイッチング周波数を可変として電圧変換器を制御する制御装置とを含む。検出方法は、二次電池の電流値および電圧値を取得する電流電圧取得ステップと、スイッチング周波数を取得するスイッチング周波数取得ステップと、取得された電流値、電圧値およびスイッチング周波数に基づいて、二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出ステップとを含む。   According to this invention, the detection method of the internal resistance value of the secondary battery is a detection method of detecting the internal resistance value of the secondary battery included in the power supply device for driving the electric load. The power supply device includes a secondary battery, a drive circuit that receives electric power from the secondary battery and drives an electric load, and a switching element, and a DC voltage is generated between the secondary battery and the drive circuit by a switching operation of the switching element. And a control device for controlling the voltage converter by changing a switching frequency for turning on / off the switching element. The detection method includes a current voltage acquisition step for acquiring a current value and a voltage value of a secondary battery, a switching frequency acquisition step for acquiring a switching frequency, and a secondary voltage based on the acquired current value, voltage value, and switching frequency. An internal resistance value calculating step for calculating an internal resistance value of the battery.

上記の二次電池の内部抵抗値の検出方法によれば、二次電池に交流信号を与えるための発振器を用いることなく、交流法によって二次電池の内部抵抗値を正確に算出することができる。その結果、簡易かつ低廉な装置構成で、電気負荷の駆動制御の安定性を保ちながら、二次電池の劣化状態を正確に把握することができる。   According to the method for detecting the internal resistance value of the secondary battery, the internal resistance value of the secondary battery can be accurately calculated by the AC method without using an oscillator for giving an AC signal to the secondary battery. . As a result, it is possible to accurately grasp the deterioration state of the secondary battery while maintaining the stability of the drive control of the electric load with a simple and inexpensive apparatus configuration.

好ましくは、内部抵抗値算出ステップは、取得された電流値、電圧値およびスイッチング周波数に基づいて、二次電池のインピーダンスの周波数特性を取得するステップと、取得されたインピーダンスの周波数特性に基づいて、二次電池の内部抵抗値を算出するステップとを含む。   Preferably, the internal resistance value calculating step acquires a frequency characteristic of the impedance of the secondary battery based on the acquired current value, voltage value and switching frequency, and based on the acquired frequency characteristic of the impedance, Calculating an internal resistance value of the secondary battery.

上記の二次電池の内部抵抗値の検出方法によれば、二次電池に交流信号を与えるための発振器を用いることなく、二次電池のインピーダンスの周波数特性を取得することができるため、二次電池の内部抵抗値を正確に算出することができる。   According to the above-described method for detecting the internal resistance value of the secondary battery, the frequency characteristic of the impedance of the secondary battery can be obtained without using an oscillator for applying an AC signal to the secondary battery. The internal resistance value of the battery can be calculated accurately.

この発明によれば、簡易な装置構成で、二次電池の内部抵抗値を正確に検出することができる。   According to the present invention, the internal resistance value of the secondary battery can be accurately detected with a simple device configuration.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

図1は、この発明の実施の形態による二次電池の内部抵抗検出装置が適用されるモータ駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。   FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of a motor drive device to which an internal resistance detection device for a secondary battery according to an embodiment of the present invention is applied.

図1を参照して、モータ駆動装置は、バッテリ10と、交流モータM1の制御を行なうパワー制御ユニット(Power Control Unit:PCU)20と、電圧センサ12と、電流センサ14と、温度センサ16と、電池監視部30と、HVECU(Electric Control Unit)40と、MGECU50とを備える。   Referring to FIG. 1, the motor drive device includes a battery 10, a power control unit (PCU) 20 that controls AC motor M <b> 1, voltage sensor 12, current sensor 14, and temperature sensor 16. The battery monitoring unit 30, the HVECU (Electric Control Unit) 40, and the MGECU 50 are provided.

交流モータM1は、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。また、交流モータM1は、エンジン(図示せず)にて駆動される発電機としての機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえばエンジンを始動し得るようなモータである。   AC motor M1 is a drive motor for generating torque for driving drive wheels of a hybrid vehicle or an electric vehicle. The AC motor M1 is a motor that has a function as a generator driven by an engine (not shown) and that operates as an electric motor for the engine and can start the engine, for example. .

バッテリ10は、充放電可能な二次電池であり、例えば、ニッケル水素またはリチウムイオンなどからなる。バッテリ10は、複数個の単電池を直列に接続してなる組電池であり、各々が、数個ずつの直列接続された単電池からなるn(nは自然数)個の電池ブロックB1〜Bnに区分される。   The battery 10 is a chargeable / dischargeable secondary battery, and is made of, for example, nickel metal hydride or lithium ions. The battery 10 is an assembled battery formed by connecting a plurality of unit cells in series, and each of n (n is a natural number) battery blocks B1 to Bn each including several units connected in series. It is divided.

パワー制御ユニット20は、交流モータM1を駆動する駆動システムであり、交流モータM1を駆動するインバータと、昇圧コンバータとを含む(ともに図示せず)。インバータは、昇圧コンバータを介してバッテリ10から直流電力が供給されると、その直流電力を交流電力に変換して交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、駆動輪を駆動するためのトルクを発生する。   The power control unit 20 is a drive system that drives the AC motor M1, and includes an inverter that drives the AC motor M1 and a boost converter (both not shown). When the DC power is supplied from the battery 10 through the boost converter, the inverter converts the DC power into AC power and drives the AC motor M1. Thereby, AC motor M1 generates torque for driving the drive wheels.

電圧センサ12は、バッテリ10から出力される直流電圧VBを検出し、その検出した直流電圧VBをMGECU50へ出力する。また、電圧センサ12は、電池ブロックB1〜Bnのバッテリ電圧Vb1〜Vbnをそれぞれ検出し、その検出したバッテリ電圧Vb1〜Vbnを電池監視部30へ出力する。なお、直流電圧VBは、バッテリ10全体での端子間電圧を示し、バッテリ電圧Vb1〜Vbnの総和に相当する。   Voltage sensor 12 detects DC voltage VB output from battery 10 and outputs the detected DC voltage VB to MGECU 50. The voltage sensor 12 detects battery voltages Vb1 to Vbn of the battery blocks B1 to Bn, respectively, and outputs the detected battery voltages Vb1 to Vbn to the battery monitoring unit 30. DC voltage VB indicates a voltage across terminals of battery 10 as a whole, and corresponds to the sum of battery voltages Vb1 to Vbn.

電流センサ14は、直列接続されるn個の電池ブロックB1〜Bnを流れるバッテリ電流Ibを検出し、その検出したバッテリ電流Ibを電池監視部30へ出力する。温度センサ16は、電池ブロックB1〜Bnの電池温度Tbを検出し、その検出した電池温度Tbを電池監視部30へ出力する。   Current sensor 14 detects battery current Ib flowing through n battery blocks B <b> 1 to Bn connected in series, and outputs the detected battery current Ib to battery monitoring unit 30. The temperature sensor 16 detects the battery temperature Tb of the battery blocks B <b> 1 to Bn and outputs the detected battery temperature Tb to the battery monitoring unit 30.

電池監視部30は、電圧センサ12からバッテリ電圧Vb1〜Vbnを受け、電流センサ14からバッテリ電流Ibを受け、温度センサ16から電池温度Tbを受けると、これらの入力信号に基づいてバッテリ10のSOCを推定する。一例として、バッテリ10のSOCは、バッテリ電流Ibの積算値に基づいて推定される。なお、SOCの推定方法は、バッテリ電流Ibの積算値に基づいた方法以外に、公知の種々の方法を採用することができる。電池監視部30は、推定したバッテリ10のSOCを、バッテリ10の状態を示す信号(バッテリ電圧Vb1〜Vbn、バッテリ電流Ib、電池温度Tb)とともに、HVECU40へ出力する。   When battery monitoring unit 30 receives battery voltages Vb1 to Vbn from voltage sensor 12, receives battery current Ib from current sensor 14, and receives battery temperature Tb from temperature sensor 16, battery monitoring unit 30 determines the SOC of battery 10 based on these input signals. Is estimated. As an example, the SOC of the battery 10 is estimated based on the integrated value of the battery current Ib. In addition to the method based on the integrated value of the battery current Ib, various known methods can be employed as the SOC estimation method. Battery monitoring unit 30 outputs the estimated SOC of battery 10 to HVECU 40 together with signals indicating the state of battery 10 (battery voltages Vb1 to Vbn, battery current Ib, and battery temperature Tb).

さらに、電池監視部30は、電圧センサ12からバッテリ電圧Vb1〜Vbnを受け、電流センサ14からバッテリ電流Ibを受け、MGECU50からパワー制御ユニット20におけるキャリア周波数fcを受けると、これらの入力信号に基づいて、後述する方法によって電池ブロックB1〜Bnの内部抵抗値R1〜Rnを検出する。電池監視部30は、その検出した内部抵抗値R1〜RnをHVECU40へ出力する。   Further, when battery monitoring unit 30 receives battery voltages Vb1 to Vbn from voltage sensor 12, receives battery current Ib from current sensor 14, and receives carrier frequency fc in power control unit 20 from MGECU 50, battery monitoring unit 30 is based on these input signals. Then, the internal resistance values R1 to Rn of the battery blocks B1 to Bn are detected by a method described later. Battery monitoring unit 30 outputs the detected internal resistance values R1 to Rn to HVECU 40.

HVECU40は、電池監視部30からバッテリ10の状態とともに、バッテリ10のSOCを受信すると、これらの入力情報と運転者からの要求出力とに基づいて車両の走行に必要な駆動力を算出し、その算出した駆動力が得られるように交流モータM1およびエンジン(図示せず)を駆動制御する。   When the HVECU 40 receives the SOC of the battery 10 together with the state of the battery 10 from the battery monitoring unit 30, the HVECU 40 calculates the driving force necessary for traveling of the vehicle based on these input information and the request output from the driver, The AC motor M1 and the engine (not shown) are driven and controlled so that the calculated driving force is obtained.

具体的には、HVECU40は、アクセル踏込み量およびシフトポジションなどに基づいて運転者の要求出力を算出する。また、バッテリ10のSOCに基づいてバッテリ10の充電要求値を算出する。そして、HVECU40は、運転者の要求出力とバッテリ10の充電要求値とから車両の走行に必要な駆動力を算出し、その算出した駆動力が得られるように、エンジンおよび交流モータM1の回転数やトルクの配分等の制御量を決定する。   Specifically, the HVECU 40 calculates the driver's required output based on the accelerator depression amount, the shift position, and the like. Further, a charge request value for the battery 10 is calculated based on the SOC of the battery 10. Then, the HVECU 40 calculates the driving force necessary for traveling of the vehicle from the driver's requested output and the charging request value of the battery 10, and the engine and AC motor M1 rotation speeds so as to obtain the calculated driving force. And control amount such as torque distribution.

そして、HVECU40は、その決定した制御量に基づいてMGECU50およびエンジンECU(図示せず)に各種要求値を出力する。MGECU50に対しては、交流モータM1の要求出力(回転数×トルク)から決定したトルク指令値TRおよびモータ回転数MRNが出力される。MGECU50は、トルク指令値TRから変換したモータ駆動電流の電流指令に基づいて、実際のモータ駆動電流を電流指令に一致させるための電流制御を行なう。   Then, HVECU 40 outputs various required values to MGECU 50 and engine ECU (not shown) based on the determined control amount. To MGECU 50, torque command value TR and motor rotation speed MRN determined from the required output (rotation speed × torque) of AC motor M1 are output. The MGECU 50 performs current control for making the actual motor drive current coincide with the current command based on the current command of the motor drive current converted from the torque command value TR.

さらに、HVECU40は、電池監視部30から電池ブロックB1〜Bnごとの内部抵抗値R1〜Rnを受信すると、内部抵抗値R1〜Rnに基づいて電池ブロックB1〜Bnごとの劣化状態を判断する。そして、内部抵抗値R1〜Rnのいずれかが所定の閾値を超えた場合には、HVECU40は、電池関係警告信号を生成して図示しない表示手段へ出力する。   Further, when receiving the internal resistance values R1 to Rn for each of the battery blocks B1 to Bn from the battery monitoring unit 30, the HVECU 40 determines a deterioration state for each of the battery blocks B1 to Bn based on the internal resistance values R1 to Rn. When any of the internal resistance values R1 to Rn exceeds a predetermined threshold value, the HVECU 40 generates a battery related warning signal and outputs it to a display unit (not shown).

[交流モータM1の駆動制御]
図2は、MGECU50における交流モータM1の駆動制御、および電池監視部30における内部抵抗値R1〜Rnの検出動作を説明するための概略ブロック図である。
[Drive control of AC motor M1]
FIG. 2 is a schematic block diagram for explaining the drive control of AC motor M1 in MGECU 50 and the operation of detecting internal resistance values R1 to Rn in battery monitoring unit 30.

図2を参照して、パワー制御ユニット20は、昇圧コンバータ22と、コンデンサC2と、インバータ24と、電圧センサ23と、電流センサ28とを含む。   Referring to FIG. 2, power control unit 20 includes a boost converter 22, a capacitor C <b> 2, an inverter 24, a voltage sensor 23, and a current sensor 28.

昇圧コンバータ22は、リアクトルL1と、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子Q1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。   Boost converter 22 includes a reactor L1, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) elements Q1, Q2, and diodes D1, D2.

リアクトルL1の一方端はバッテリ10の電源ラインに接続され、他方端はIGBT素子Q1とIGBT素子Q2との中間点、すなわち、IGBT素子Q1のエミッタとIGBT素子Q2のコレクタとの間に接続される。   Reactor L1 has one end connected to the power supply line of battery 10, and the other end connected to an intermediate point between IGBT element Q1 and IGBT element Q2, that is, between the emitter of IGBT element Q1 and the collector of IGBT element Q2. .

IGBT素子Q1,Q2は、電源ラインとアースラインとの間に直列に接続される。IGBT素子Q1のコレクタは電源ラインに接続され、IGBT素子Q2のエミッタはアースラインに接続される。また、各IGBT素子Q1,Q2のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオードD1,D2がそれぞれ配されている。   IGBT elements Q1, Q2 are connected in series between the power supply line and the earth line. The collector of IGBT element Q1 is connected to the power supply line, and the emitter of IGBT element Q2 is connected to the ground line. In addition, diodes D1 and D2 that allow current to flow from the emitter side to the collector side are arranged between the collectors and emitters of the IGBT elements Q1 and Q2, respectively.

インバータ24は、U相アーム25と、V相アーム26と、W相アーム27とからなる。U相アーム25、V相アーム26およびW相アーム27は、電源ラインとアースラインとの間に並列に設けられる。   Inverter 24 includes a U-phase arm 25, a V-phase arm 26, and a W-phase arm 27. U-phase arm 25, V-phase arm 26, and W-phase arm 27 are provided in parallel between the power supply line and the earth line.

U相アーム25は、直列接続されたIGBT素子Q3,Q4からなる。V相アーム26は、直列接続されたIGBT素子Q5,Q6からなる。W相アーム27は、直列接続されたIGBT素子Q7,Q8からなる。また、各IGBT素子Q3〜Q8のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードD3〜D8がそれぞれ接続されている。   U-phase arm 25 includes IGBT elements Q3 and Q4 connected in series. V-phase arm 26 includes IGBT elements Q5 and Q6 connected in series. W-phase arm 27 includes IGBT elements Q7 and Q8 connected in series. Further, diodes D3 to D8 that flow current from the emitter side to the collector side are connected between the collectors and emitters of the IGBT elements Q3 to Q8, respectively.

各相アームの中間点は、交流モータM1の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータM1は、3相の永久磁石モータであり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中点に共通に接続されて構成される。U相コイルの他端がIGBT素子Q3,Q4の中間点に、V相コイルの他端がIGBT素子Q5,Q6の中間点に、W相コイルの他端がIGBT素子Q7,Q8の中間点にそれぞれ接続されている。   An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of AC motor M1. In other words, AC motor M1 is a three-phase permanent magnet motor, and is configured such that one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to the midpoint. The other end of the U-phase coil is at the intermediate point between the IGBT elements Q3 and Q4, the other end of the V-phase coil is at the intermediate point between the IGBT elements Q5 and Q6, and the other end of the W-phase coil is at the intermediate point between the IGBT elements Q7 and Q8. Each is connected.

なお、昇圧コンバータ22およびインバータ24にそれぞれ含まれるスイッチング素子は、IGBT素子Q1〜Q8に限定されず、MOSFET等の他のパワー素子で構成しても良い。   Switching elements included in boost converter 22 and inverter 24 are not limited to IGBT elements Q1 to Q8, but may be constituted by other power elements such as MOSFETs.

昇圧コンバータ22は、バッテリ10から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサC2へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ22は、MGECU50から信号PWMCを受けると、信号PWMCによってIGBT素子Q2がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサC2に供給する。   Boost converter 22 boosts the DC voltage supplied from battery 10 and supplies the boosted voltage to capacitor C2. More specifically, when boost converter 22 receives signal PWMC from MGECU 50, boost converter 22 boosts the DC voltage according to the period during which IGBT element Q2 is turned on by signal PWMC and supplies it to capacitor C2.

また、昇圧コンバータ22は、MGECU30から信号PWMCを受けると、コンデンサC2を介してインバータ24から供給された直流電圧を降圧してバッテリ10を充電する。   Further, when boost converter 22 receives signal PWMC from MGECU 30, it steps down DC voltage supplied from inverter 24 via capacitor C2 and charges battery 10.

コンデンサC2は、昇圧コンバータ22からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ24へ供給する。電圧センサ23は、コンデンサC2の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ22の出力電圧Vm(インバータ24への入力電圧に相当する。以下同じ。)を検出し、その検出した出力電圧VmをMGECU50へ出力する。   Capacitor C <b> 2 smoothes the DC voltage from boost converter 22 and supplies the smoothed DC voltage to inverter 24. Voltage sensor 23 detects the voltage across capacitor C2, that is, output voltage Vm of boost converter 22 (corresponding to the input voltage to inverter 24; the same applies hereinafter), and outputs the detected output voltage Vm to MGECU 50. To do.

インバータ24は、コンデンサC2から直流電圧が供給されると、MGECU50からの信号PWMIに基づいて直流電圧を交流電圧に変換して交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、トルク指令値TRによって指定された要求トルクを発生するように駆動される。   When the DC voltage is supplied from the capacitor C2, the inverter 24 converts the DC voltage into an AC voltage based on the signal PWMI from the MGECU 50 and drives the AC motor M1. Thereby, AC motor M1 is driven to generate the required torque specified by torque command value TR.

また、インバータ24は、モータ駆動装置が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時、交流モータM1が発電した交流電圧をMGECU50からの信号PWMIに基づいて直流電圧に変換し、変換した直流電圧をコンデンサC2を介して昇圧コンバータ22へ供給する。   Further, the inverter 24 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage based on the signal PWMI from the MGECU 50 at the time of regenerative braking of the hybrid vehicle or electric vehicle on which the motor driving device is mounted, and the converted DC voltage Is supplied to the boost converter 22 via the capacitor C2.

なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合との回生発電を伴なう制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車速を減速(または加速を中止)させることを含む。   Note that regenerative braking here refers to braking with regenerative power generation when the driver operating the hybrid vehicle or electric vehicle performs footbrake operation, or while not operating the footbrake, Including decelerating (or stopping acceleration) the vehicle while regenerating power.

電流センサ28は、交流モータM1に流れるモータ電流MCRTを検出し、その検出したモータ電流MCRTをMGECU50へ出力する。   Current sensor 28 detects motor current MCRT flowing through AC motor M1, and outputs the detected motor current MCRT to MGECU 50.

MGECU50は、HVECU40からトルク指令値TRおよびモータ回転数MRNを受け、電圧センサ23から出力電圧Vmを受け、電圧センサ12から直流電圧VBを受け、電流センサ28からモータ電流MCRTを受ける。そして、MGECU50は、出力電圧Vm、トルク指令値TRおよびモータ電流MCRTに基づいて、インバータ24が交流モータM1を駆動するときにインバータ24のIGBT素子Q3〜Q8をスイッチング制御するための信号PWMIを生成し、その生成した信号PWMIをインバータ24へ出力する。   MGECU 50 receives torque command value TR and motor rotational speed MRN from HVECU 40, receives output voltage Vm from voltage sensor 23, receives DC voltage VB from voltage sensor 12, and receives motor current MCRT from current sensor 28. Based on output voltage Vm, torque command value TR and motor current MCRT, MGECU 50 generates signal PWMI for switching control of IGBT elements Q3 to Q8 of inverter 24 when inverter 24 drives AC motor M1. Then, the generated signal PWMI is output to the inverter 24.

また、MGECU50は、インバータ24が交流モータM1を駆動するとき、直流電圧VB、出力電圧Vm、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいて、昇圧コンバータ22のIGBT素子Q1,Q2をスイッチング制御するための信号PWMCを生成して昇圧コンバータ22へ出力する。   Further, when inverter 24 drives AC motor M1, MGECU 50 performs switching control of IGBT elements Q1, Q2 of boost converter 22 based on DC voltage VB, output voltage Vm, torque command value TR, and motor rotation speed MRN. Signal PWMC is generated and output to boost converter 22.

さらに、MGECU50は、後述する方法によって昇圧コンバータ22のIGBT素子Q1,Q2をオン/オフするためのキャリア周波数fcの調整を行なう。このとき、MGECU50は、調整したキャリア周波数fcを電池監視部30へ出力する。   Further, MGECU 50 adjusts carrier frequency fc for turning on / off IGBT elements Q1, Q2 of boost converter 22 by a method described later. At this time, MGECU 50 outputs adjusted carrier frequency fc to battery monitoring unit 30.

[二次電池の内部抵抗値の検出動作]
電池監視部30は、電圧センサ12からバッテリ電圧Vb1〜Vbnを受け、電流センサ14からバッテリ電流Ibを受けると、これらの入力信号に基づいて電池ブロックB1〜Bnごとの内部抵抗値R1〜Rnを算出する。
[Detection operation of internal resistance of secondary battery]
When battery monitoring unit 30 receives battery voltages Vb1 to Vbn from voltage sensor 12 and battery current Ib from current sensor 14, battery monitoring unit 30 determines internal resistance values R1 to Rn for battery blocks B1 to Bn based on these input signals. calculate.

詳細には、電池監視部30は、電池ブロックB1〜Bnの内部抵抗値R1〜Rnを、いわゆる交流法によって算出する。交流法とは、交流インピーダンス法とも称され、測定対象に交流信号を加え、その周波数を変化させたときの測定対象の端子間電圧および測定対象を流れる電流に基づいて測定対象のインピーダンスを測定する方法である。この方法によれば、直流における測定対象の端子間電圧と電流とから測定対象の抵抗値を算出する、いわゆる直流法と比較して、より正確な抵抗値の測定が可能となる。   Specifically, the battery monitoring unit 30 calculates the internal resistance values R1 to Rn of the battery blocks B1 to Bn by a so-called AC method. The AC method is also called the AC impedance method, and measures the impedance of the measurement object based on the voltage between the terminals of the measurement object and the current flowing through the measurement object when an AC signal is applied to the measurement object and the frequency is changed. Is the method. According to this method, the resistance value can be measured more accurately than the so-called DC method, in which the resistance value of the measurement target is calculated from the voltage and current between the terminals of the measurement target in direct current.

図3は、交流法の測定原理を説明するための概略図である。
図3を参照して、測定対象DUTには、発振器にて生成された交流信号が与えられる。このときの測定対象DUTを流れる電流Iは、電流センサによって検出される。また、測定対象DUTの両端の電圧Vは、電圧センサによって検出される。そして、これらの検出値と測定対象DUTのインピーダンスZとの間には、オームの法則に従って、V=I・Zの関係が成立する。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the measurement principle of the AC method.
Referring to FIG. 3, the AC signal generated by the oscillator is given to measurement target DUT. The current I flowing through the measurement target DUT at this time is detected by a current sensor. Further, the voltage V across the measurement target DUT is detected by a voltage sensor. A relationship of V = I · Z is established between these detected values and the impedance Z of the measurement target DUT according to Ohm's law.

ここで、測定対象DUTのインピーダンスZは、実部(抵抗成分R)と虚部(リアクタンス成分jX)とからなる。交流法では、発振器において交流信号の周波数を変化させたときのインピーダンスZの時間依存性を測定することにより、抵抗成分Rとリアクタンス成分jXとを抽出することが可能となる。   Here, the impedance Z of the measurement target DUT includes a real part (resistance component R) and an imaginary part (reactance component jX). In the AC method, it is possible to extract the resistance component R and the reactance component jX by measuring the time dependence of the impedance Z when the frequency of the AC signal is changed in the oscillator.

したがって、交流法によって二次電池の内部抵抗値を算出するためには、電池ブロックB1〜Bnの各々を測定対象DUTとしてこれに交流信号を与え、その周波数を変化させたときの各電池ブロックを流れる電流と端子間電圧とを測定する構成とすることにより、内部抵抗値を抽出することが可能となる。   Therefore, in order to calculate the internal resistance value of the secondary battery by the AC method, each battery block when the frequency is changed by giving an AC signal to each of the battery blocks B1 to Bn as the measurement target DUT. The internal resistance value can be extracted by measuring the flowing current and the voltage between terminals.

しかしながら、このような構成を実現するためには、図3に示されるように、交流信号を生成するための発振器を設ける必要が生じる。その結果、モータ駆動装置の体格が大型化する、および、装置コストが増加するといった問題が発生する。   However, in order to realize such a configuration, it is necessary to provide an oscillator for generating an AC signal as shown in FIG. As a result, problems such as an increase in the size of the motor drive device and an increase in device cost occur.

さらには、発振器から出力される交流信号によって、昇圧コンバータ22およびインバータ24のスイッチング制御を行なうための信号PWMC,PWMIにノイズが重畳してしまい、交流モータM1の駆動制御の安定性が損なわれる可能性も浮上する。   Further, the AC signal output from the oscillator may cause noise to be superimposed on the signals PWMC and PWMI for performing switching control of the boost converter 22 and the inverter 24, thereby impairing the stability of the drive control of the AC motor M1. Sex will also emerge.

よって、交流モータM1の駆動制御の安定性を保つためには、二次電池の内部抵抗値を算出するタイミングを、交流モータM1の駆動が停止される車両システムの停止時などに限定せざるを得ず、二次電池の内部抵抗値を適宜算出して二次電池の劣化を速やかに判断することが困難となってしまう。   Therefore, in order to maintain the stability of the drive control of the AC motor M1, the timing for calculating the internal resistance value of the secondary battery must be limited to when the vehicle system in which the drive of the AC motor M1 is stopped is stopped. Therefore, it becomes difficult to calculate the internal resistance value of the secondary battery as appropriate and to quickly determine the deterioration of the secondary battery.

そこで、本発明の実施の形態による二次電池の内部抵抗検出装置は、以下に述べるように、昇圧コンバータ22が電圧変換動作を行なっているときに電池ブロックB1〜Bnを流れる電流(バッテリ電流Ibに相当)と、電池ブロックB1〜Bnの端子間電圧(バッテリ電圧Vb1〜Vbnに相当)と、昇圧コンバータ22に含まれるIGBT素子Q1,Q2をオン/オフするためのキャリア周波数fcとに基づいて、電池ブロックB1〜Bnの内部抵抗値R1〜Rnを算出することを特徴的な構成とする。   Therefore, the internal resistance detection device for a secondary battery according to the embodiment of the present invention, as will be described below, is a current (battery current Ib) that flows through battery blocks B1 to Bn when boost converter 22 performs a voltage conversion operation. ), Inter-terminal voltages of battery blocks B1 to Bn (corresponding to battery voltages Vb1 to Vbn), and carrier frequency fc for turning on / off IGBT elements Q1 and Q2 included in boost converter 22 The internal resistance values R1 to Rn of the battery blocks B1 to Bn are calculated.

かかる構成は、昇圧コンバータ22が電圧変換動作を行なっているときに、バッテリ10を流れる電流が、昇圧コンバータ22における制御周期に等しい周期で変化する交流成分を含んでいることに基づいている。   Such a configuration is based on the fact that the current flowing through the battery 10 includes an AC component that changes in a cycle equal to the control cycle in the boost converter 22 when the boost converter 22 performs a voltage conversion operation.

図4を参照して、図1のモータ駆動装置における昇圧コンバータ22の動作とバッテリ電流Ibとの関係を説明する。   With reference to FIG. 4, the relationship between the operation of boost converter 22 and the battery current Ib in the motor drive device of FIG. 1 will be described.

図4は、昇圧コンバータ22に送信される信号PWMCの推移を表わす。図4に示すように、信号PWMCは、オン状態(ON)とオフ状態(OFF)との間で切換わる。このときのONの時間とOFFの時間との和は、信号PWMCの1周期(制御周期Tc)に相当する。制御周期Tcは、キャリア周波数fcから求めることができる。   FIG. 4 shows the transition of signal PWMC transmitted to boost converter 22. As shown in FIG. 4, the signal PWMC switches between an on state (ON) and an off state (OFF). The sum of the ON time and the OFF time at this time corresponds to one cycle (control cycle Tc) of the signal PWMC. The control period Tc can be obtained from the carrier frequency fc.

そして、このような信号PWMCが出力されているとき、バッテリ電流Ibは、周期的に増減する。バッテリ電流Ibが増減する周期は、昇圧コンバータ22の制御周期Tcに一致している。   When such a signal PWMC is output, the battery current Ib increases and decreases periodically. The cycle in which the battery current Ib increases or decreases matches the control cycle Tc of the boost converter 22.

このようにバッテリ電流Ibが制御周期Tcに等しい周期で増減を繰り返すことにより、電池ブロックB1〜Bnでは、バッテリ電圧Vb1〜Vbnも制御周期Tcに等しい周期で増減する。このときの電圧変動分は、オームの法則に従って、バッテリ電流Ibの変動分と電池ブロックB1〜Bnのインピーダンスとを積算した値となる。   As described above, the battery current Ib is repeatedly increased and decreased at a cycle equal to the control cycle Tc, whereby the battery voltages Vb1 to Vbn also increase and decrease at a cycle equal to the control cycle Tc. The voltage fluctuation at this time is a value obtained by integrating the fluctuation of the battery current Ib and the impedance of the battery blocks B1 to Bn according to Ohm's law.

そして、制御周期Tcを決定するキャリア周波数fcは、昇圧コンバータ22において、電力損失や制御安定性などを考慮して最適な周波数に適宜切換えられる。   The carrier frequency fc for determining the control cycle Tc is appropriately switched to an optimum frequency in the boost converter 22 in consideration of power loss, control stability, and the like.

一例として、キャリア周波数fcは、バッテリ電流Ibに応じて昇圧コンバータ22における電力損失が最小となる周波数に設定される。   As an example, carrier frequency fc is set to a frequency that minimizes power loss in boost converter 22 in accordance with battery current Ib.

具体的には、昇圧コンバータ22のIGBT素子Q1,Q2における損失は、バッテリ電流Ibが大きいほど、またはキャリア周波数fcが高いほど、増加する。一方、昇圧コンバータ22のリアクトルL1における損失は、バッテリ電流Ibが大きいほど、またはキャリア周波数fcが低いほど、増加する。したがって、バッテリ電流Ibごとに、IGBT素子Q1,Q2の損失とリアクトルL1の損失との和が最小となる最適キャリア周波数を予め設定しておき、電流センサ14から受けたバッテリ電流Ibに対応する最適キャリア周波数を、キャリア周波数fcに設定することにより、昇圧コンバータ22を効率良く駆動することができる。   Specifically, the loss in IGBT elements Q1 and Q2 of boost converter 22 increases as battery current Ib increases or carrier frequency fc increases. On the other hand, the loss in reactor L1 of boost converter 22 increases as battery current Ib increases or carrier frequency fc decreases. Therefore, for each battery current Ib, an optimum carrier frequency that minimizes the sum of the loss of IGBT elements Q1 and Q2 and the loss of reactor L1 is set in advance, and the optimum carrier frequency corresponding to battery current Ib received from current sensor 14 is set. By setting the carrier frequency to the carrier frequency fc, the boost converter 22 can be driven efficiently.

このように、昇圧コンバータ22のキャリア周波数fcがバッテリ電流Ibに応じて切換えられることにより、バッテリ電流Ibおよびバッテリ電圧Vb1〜Vbnに含まれる交流成分の周期が変化する。したがって、バッテリ電圧Ibと、バッテリ電圧Vb1〜Vbnと、キャリア周波数fcとに基づいて、電池ブロックB1〜Bnのインピーダンスの周波数特性を測定することにより、電池ブロックB1〜Bnの内部抵抗値R1〜Rnを算出することができる。   Thus, switching of carrier frequency fc of boost converter 22 according to battery current Ib changes the cycle of the AC component included in battery current Ib and battery voltages Vb1 to Vbn. Therefore, the internal resistance values R1 to Rn of the battery blocks B1 to Bn are measured by measuring the frequency characteristics of the impedance of the battery blocks B1 to Bn based on the battery voltage Ib, the battery voltages Vb1 to Vbn, and the carrier frequency fc. Can be calculated.

以上のように、本発明の実施の形態によれば、バッテリ電流Ibおよびバッテリ電圧Vb1〜Vbnと、昇圧コンバータ22のキャリア周波数fcとに基づいて、交流法によって電池ブロックB1〜Bnの内部抵抗値を算出することができる。これによれば、図3に示したような、電池ブロックB1〜Bnに交流信号を与えるための発振器の設置が不要となるため、モータ駆動装置の体格および装置コストが増加するのを抑制することができる。また、発振器によるノイズの重畳といった不具合が生じないため、交流モータM1の駆動制御の安定性を保つことができる。その結果、二次電池の内部抵抗値を算出するタイミングが限定されることなく、二次電池の劣化を速やかに判断することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, based on the battery current Ib and the battery voltages Vb1 to Vbn and the carrier frequency fc of the boost converter 22, the internal resistance values of the battery blocks B1 to Bn are obtained by the AC method. Can be calculated. According to this, since it becomes unnecessary to install an oscillator for supplying an AC signal to the battery blocks B1 to Bn as shown in FIG. 3, it is possible to suppress an increase in the physique and device cost of the motor drive device. Can do. Further, since there is no problem such as noise superposition by the oscillator, the stability of drive control of AC motor M1 can be maintained. As a result, it is possible to quickly determine the deterioration of the secondary battery without limiting the timing for calculating the internal resistance value of the secondary battery.

以下、本発明の実施の形態による電池ブロックB1〜Bnの内部抵抗値の検出を実現するための制御構造についてより詳細に説明する。   Hereinafter, a control structure for realizing detection of internal resistance values of battery blocks B1 to Bn according to the embodiment of the present invention will be described in more detail.

図5は、MGECU50および電池監視部30における制御構造を示すブロック図である。   FIG. 5 is a block diagram showing a control structure in MGECU 50 and battery monitoring unit 30.

図5を参照して、MGECU50は、インバータ入力電圧指令演算部52と、コンバータ用デューティー比演算部54と、コンバータ用PWM信号変換部56とを含む。   Referring to FIG. 5, MGECU 50 includes an inverter input voltage command calculation unit 52, a converter duty ratio calculation unit 54, and a converter PWM signal conversion unit 56.

インバータ入力電圧指令演算部52は、トルク指令値TRおよびモータ回転数MRNに基づいてインバータ入力電圧の最適値(目標値)、すなわち電圧指令Vdc_comを演算し、その演算した電圧指令Vdc_comをコンバータ用デューティー比演算部54へ出力する。   Inverter input voltage command calculation unit 52 calculates an optimum value (target value) of the inverter input voltage, that is, voltage command Vdc_com, based on torque command value TR and motor rotational speed MRN, and calculates the calculated voltage command Vdc_com as a duty for converter. It outputs to the ratio calculation part 54.

コンバータ用デューティー比演算部54は、電圧センサ12からの直流電圧VBと、電圧センサ23からの出力電圧Vmと、インバータ入力電圧指令演算部52からの電圧指令Vdc_comとに基づいて、出力電圧Vmを電圧指令Vdc_comに設定するためのデューティー比DRを演算し、その演算したデューティー比DRをコンバータ用PWM信号変換部56へ出力する。   The converter duty ratio calculation unit 54 calculates the output voltage Vm based on the DC voltage VB from the voltage sensor 12, the output voltage Vm from the voltage sensor 23, and the voltage command Vdc_com from the inverter input voltage command calculation unit 52. The duty ratio DR for setting the voltage command Vdc_com is calculated, and the calculated duty ratio DR is output to the converter PWM signal conversion unit 56.

コンバータ用PWM信号変換部56は、電流センサ14からのバッテリ電流Ibに対応する最適キャリア周波数を、キャリア周波数fcに設定する。具体的には、コンバータ用PWM信号変換部56は、バッテリ電流Ibと昇圧コンバータ22の電力損失を最小にする最適キャリア周波数との関係を示すマップを保持しており、電流センサ14からのバッテリ電流Ibに対応する最適キャリア周波数を、マップを参照して決定する。   Converter PWM signal converter 56 sets the optimum carrier frequency corresponding to battery current Ib from current sensor 14 to carrier frequency fc. Specifically, converter PWM signal conversion unit 56 holds a map indicating the relationship between battery current Ib and the optimum carrier frequency that minimizes power loss of boost converter 22, and battery current from current sensor 14. The optimum carrier frequency corresponding to Ib is determined with reference to the map.

そして、コンバータ用PWM信号変換部56は、コンバータ用デューティー比演算部54からのデューティー比DRと、設定したキャリア周波数fcとに基づいて、昇圧コンバータ22のIGBT素子Q1,Q2をオン/オフするための信号PWMCを生成し、その生成した信号PWMCを昇圧コンバータ22のIGBT素子Q1,Q2へ出力する。   Then, converter PWM signal conversion unit 56 turns on / off IGBT elements Q1, Q2 of boost converter 22 based on duty ratio DR from converter duty ratio calculation unit 54 and set carrier frequency fc. The signal PWMC is generated, and the generated signal PWMC is output to the IGBT elements Q1 and Q2 of the boost converter 22.

さらに、コンバータ用PWM信号変換部56は、設定したキャリア周波数fcを、電池監視部30に含まれる内部抵抗値演算部32へ出力する。   Further, converter PWM signal conversion unit 56 outputs the set carrier frequency fc to internal resistance value calculation unit 32 included in battery monitoring unit 30.

内部抵抗値演算部32は、電圧センサ12からのバッテリ電圧Vb1〜Vbnと、電流センサ14からのバッテリ電流Ibと、コンバータ用PWM信号変換部56からのキャリア周波数fcとに基づいて、交流法によって電池ブロックB1〜Bnの内部抵抗値R1〜Rnを演算する。そして、内部抵抗値演算部32は、その演算した内部抵抗値R1〜RnをHVECU40へ出力する。   The internal resistance value calculation unit 32 performs an AC method based on the battery voltages Vb1 to Vbn from the voltage sensor 12, the battery current Ib from the current sensor 14, and the carrier frequency fc from the converter PWM signal conversion unit 56. The internal resistance values R1 to Rn of the battery blocks B1 to Bn are calculated. Then, the internal resistance value calculation unit 32 outputs the calculated internal resistance values R1 to Rn to the HVECU 40.

HVECU40は、内部抵抗値演算部32からの内部抵抗値R1〜Rnに基づいて、電池ブロックB1〜Bnの劣化状態を判断する。このとき、内部抵抗値R1〜Rnのいずれかが所定の閾値を超えている場合には、HVECU40は、電池関係警告出力信号を生成して図示しない表示手段へ出力する。表示手段は、例えば、車両のインストルメントルパネルに、バッテリ10に異常が発生したことを示す情報を表示する。   The HVECU 40 determines the deterioration state of the battery blocks B1 to Bn based on the internal resistance values R1 to Rn from the internal resistance value calculation unit 32. At this time, if any of the internal resistance values R1 to Rn exceeds a predetermined threshold, the HVECU 40 generates a battery-related warning output signal and outputs it to a display means (not shown). For example, the display unit displays information indicating that an abnormality has occurred in the battery 10 on the instrument panel of the vehicle.

図6は、電池監視部30における二次電池の内部抵抗値の検出動作を実現するためのフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart for realizing the detection operation of the internal resistance value of the secondary battery in the battery monitoring unit 30.

図6を参照して、内部抵抗値演算部32は、電流センサ14からバッテリ電流Ibを取得するとともに(ステップS01)、電圧センサ12から電池ブロックB1〜Bnのバッテリ電圧Vb1〜Vbnを取得する(ステップS02)。さらに、内部抵抗値演算部32は、MGECU50から昇圧コンバータ22のキャリア周波数fcを取得する(ステップS03)。   Referring to FIG. 6, internal resistance value calculation unit 32 acquires battery current Ib from current sensor 14 (step S01), and acquires battery voltages Vb1 to Vbn of battery blocks B1 to Bn from voltage sensor 12 ( Step S02). Furthermore, internal resistance value calculation unit 32 acquires carrier frequency fc of boost converter 22 from MGECU 50 (step S03).

そして、内部抵抗値演算部32は、これらの入力情報に基づいて、交流法によって電池ブロックB1〜Bnの内部抵抗値R1〜Rnを算出する(ステップS04)。内部抵抗値演算部32は、その算出した内部抵抗値R1〜RnをHVECU40へ出力する(ステップS05)。   And the internal resistance value calculating part 32 calculates internal resistance value R1-Rn of battery block B1-Bn by an alternating current method based on these input information (step S04). The internal resistance value calculation unit 32 outputs the calculated internal resistance values R1 to Rn to the HVECU 40 (step S05).

以上のように、この発明の実施の形態によれば、二次電池に交流信号を与えるための発振器を用いることなく、交流法によって二次電池の内部抵抗値を算出することができる。その結果、二次電池を搭載したモータ駆動装置の体格および装置コストの増加を抑制することができるとともに、発振器によるノイズの影響を回避してモータ駆動制御の安定性を確保することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the internal resistance value of the secondary battery can be calculated by the AC method without using an oscillator for applying an AC signal to the secondary battery. As a result, it is possible to suppress an increase in the physique and device cost of the motor drive device equipped with the secondary battery, and it is possible to avoid the influence of noise caused by the oscillator and ensure the stability of the motor drive control.

また、モータ駆動装置が作動しているときに適宜二次電池の内部抵抗値を算出できるため、二次電池の劣化状態を速やかに判断することができる。   In addition, since the internal resistance value of the secondary battery can be calculated as appropriate when the motor driving device is operating, the deterioration state of the secondary battery can be quickly determined.

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。本発明の範囲は上記した説明ではなく、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。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態による二次電池の内部抵抗検出装置が適用されるモータ駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the motor drive device to which the internal resistance detection apparatus of the secondary battery by embodiment of this invention is applied. MGECUにおける交流モータの駆動制御、および電池監視部における内部抵抗値の検出動作を説明するための概略ブロック図である。It is a schematic block diagram for demonstrating the drive control of the alternating current motor in MGECU, and the detection operation of the internal resistance value in a battery monitoring part. 交流法の測定原理を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the measurement principle of an alternating current method. 昇圧コンバータに送信される信号PWMCの推移を表わす図である。It is a figure showing transition of signal PWMC transmitted to a boost converter. MGECUおよび電池監視部における制御構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure in MGECU and a battery monitoring part. 電池監視部における二次電池の内部抵抗値の検出動作を実現するためのフローチャートである。It is a flowchart for implement | achieving the detection operation of the internal resistance value of a secondary battery in a battery monitoring part.

符号の説明Explanation of symbols

10 バッテリ、12,23 電圧センサ、14,28 電流センサ、16 温度センサ、20 パワー制御ユニット、22 昇圧コンバータ、24 インバータ、25 U相アーム、26 V相アーム、27 W相アーム、30 電池監視部、32 内部抵抗値演算部、52 インバータ入力電圧指令演算部、54 コンバータ用デューティー比演算部、56 コンバータ用PWM信号変換部、B1〜Bn 電池ブロック、C2 コンデンサ、D1〜D8 ダイオード、Q1〜Q8 IGBT素子、L1 リアクトル、M1 交流モータ。   10 battery, 12, 23 voltage sensor, 14, 28 current sensor, 16 temperature sensor, 20 power control unit, 22 boost converter, 24 inverter, 25 U-phase arm, 26 V-phase arm, 27 W-phase arm, 30 battery monitoring unit 32 Internal resistance value calculation unit, 52 Inverter input voltage command calculation unit, 54 Converter duty ratio calculation unit, 56 Converter PWM signal conversion unit, B1 to Bn battery block, C2 capacitor, D1 to D8 diode, Q1 to Q8 IGBT Element, L1 reactor, M1 AC motor.

Claims (4)

電気負荷を駆動するための電源装置が有する二次電池の内部抵抗値を検出する検出装置であって、
前記電源装置は、
前記二次電池と、
前記二次電池からの電力を受けて前記電気負荷を駆動する駆動回路と、
スイッチング素子を含み、前記スイッチング素子のスイッチング動作により前記二次電池と前記駆動回路との間で直流電圧を変換する電圧変換器と、
前記スイッチング素子をオン/オフするスイッチング周波数を可変として前記電圧変換器を制御する制御装置とを含み、
前記検出装置は、
前記二次電池の電流値および電圧値を取得する電流電圧取得手段と、
前記スイッチング周波数を取得するスイッチング周波数取得手段と、
前記取得された電流値、電圧値および前記スイッチング周波数に基づいて、前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出手段とを含む、二次電池の内部抵抗検出装置。
A detection device for detecting an internal resistance value of a secondary battery included in a power supply device for driving an electric load,
The power supply device
The secondary battery;
A drive circuit that receives power from the secondary battery and drives the electrical load;
A voltage converter that includes a switching element and converts a DC voltage between the secondary battery and the drive circuit by a switching operation of the switching element;
A control device for controlling the voltage converter by changing a switching frequency for turning on / off the switching element;
The detection device includes:
Current voltage acquisition means for acquiring a current value and a voltage value of the secondary battery;
Switching frequency acquisition means for acquiring the switching frequency;
An internal resistance detection device for a secondary battery, comprising: an internal resistance value calculation means for calculating an internal resistance value of the secondary battery based on the acquired current value, voltage value and the switching frequency.
前記内部抵抗値算出手段は、前記取得された電流値、電圧値および前記スイッチング周波数に基づいて、前記二次電池のインピーダンスの周波数特性を取得し、その取得したインピーダンスの周波数特性に基づいて、前記二次電池の内部抵抗値を算出する、請求項1に記載の二次電池の内部抵抗検出装置。   The internal resistance value calculating means acquires the frequency characteristic of the impedance of the secondary battery based on the acquired current value, voltage value and the switching frequency, and based on the acquired frequency characteristic of the impedance, The internal resistance detection device for a secondary battery according to claim 1, wherein the internal resistance value of the secondary battery is calculated. 電気負荷を駆動するための電源装置が有する二次電池の内部抵抗値を検出する検出方法であって、
前記電源装置は、
前記二次電池と、
前記二次電池からの電力を受けて前記電気負荷を駆動する駆動回路と、
スイッチング素子を含み、前記スイッチング素子のスイッチング動作により前記二次電池と前記駆動回路との間で直流電圧を変換する電圧変換器と、
前記スイッチング素子をオン/オフするスイッチング周波数を可変として前記電圧変換器を制御する制御装置とを含み、
前記検出方法は、
前記二次電池の電流値および電圧値を取得する電流電圧取得ステップと、
前記スイッチング周波数を取得するスイッチング周波数取得ステップと、
前記取得された電流値、電圧値および前記スイッチング周波数に基づいて、前記二次電池の内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出ステップとを含む、二次電池の内部抵抗検出方法。
A detection method for detecting an internal resistance value of a secondary battery included in a power supply device for driving an electric load,
The power supply device
The secondary battery;
A drive circuit that receives power from the secondary battery and drives the electrical load;
A voltage converter that includes a switching element and converts a DC voltage between the secondary battery and the drive circuit by a switching operation of the switching element;
A control device for controlling the voltage converter by changing a switching frequency for turning on / off the switching element;
The detection method is:
A current voltage acquisition step of acquiring a current value and a voltage value of the secondary battery;
A switching frequency acquisition step of acquiring the switching frequency;
An internal resistance value calculating step of calculating an internal resistance value of the secondary battery based on the acquired current value, voltage value, and the switching frequency.
前記内部抵抗値算出ステップは、
前記取得された電流値、電圧値および前記スイッチング周波数に基づいて、前記二次電池のインピーダンスの周波数特性を取得するステップと、
前記取得されたインピーダンスの周波数特性に基づいて、前記二次電池の内部抵抗値を算出するステップとを含む、請求項3に記載の二次電池の内部抵抗検出方法。
The internal resistance value calculating step includes:
Obtaining a frequency characteristic of impedance of the secondary battery based on the acquired current value, voltage value and the switching frequency;
The internal resistance detection method of the secondary battery of Claim 3 including the step which calculates the internal resistance value of the said secondary battery based on the frequency characteristic of the said acquired impedance.
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