CN112240988A - 电池监视系统和方法以及具有该电池监控系统的运输系统 - Google Patents

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Abstract

波形指定器(53)通过特定一频率作为参考来对AC信号的给定的波形进行指定。信号控制器(56)使蓄电池(42)基于其自身的电力输出响应信号。检测器基于参考频率与响应信号的乘积，来对响应信号中的、与AC信号的参考频率对应的频率分量进行检测。计算器基于响应信号中的频率分量来计算蓄电池的复阻抗。噪声判断器(53)在信号控制器使蓄电池输出AC信号之前，对是否存在与AC信号的参考频率对应的噪声信号进行判断。噪声控制器(53)避免或消除噪声信号。

Description

电池监视系统和方法以及具有该电池监控系统的运输系统
技术领域
本公开涉及电池监视系统和方法以及具有该电池监控系统的运输系统。
背景技术
以往，为了对蓄电池的状态进行监视，对蓄电池的复阻抗进行测量。即，电力控制器将矩形波信号应用于蓄电池，并基于从该蓄电池返回的响应信号来对复阻抗特性进行计算。随后，基于复阻抗特性来对蓄电池的劣化状态等进行判断。
然而，当采用这种复阻抗测量方法对安装在车辆上的蓄电池的复阻抗进行测量时，会出现如下所述的问题。即，由于车辆中包括许多诸如逆变器等噪声源，因此，对复阻抗的检测通常不准确。
发明内容
因此，本公开旨在为了解决上述问题而作出的，其目的在于提供能够准确地对复阻抗进行检测的改良后的电池监视系统。根据本公开的一个方面，用于对包括电解液和多个电极的蓄电池(42)的状态进行监视的新型的电池监视系统(50)包括波形指定器(即，上述微型计算机(53)的功能)，上述波形指定器通过将至少一个频率特定为参考来对AC信号的规定的波形(和频率)进行指定。电池监视系统还包括信号控制器(即，电流调制电路(56)的功能)，上述信号控制器使蓄电池(42)基于其自身的电力来输出作为响应信号的AC信号。电池监视系统还包括响应信号输入单元(即，锁定放大器(52)的功能)，上述响应信号输入单元接收来自蓄电池的、作为响应信号的AC信号。电池监视系统还包括频率分量检测器(即，锁定放大器(52)的功能)，上述检测器基于参考信号与作为响应信号输入单元(即，锁定放大器(52)的功能)的输入而被接收的响应信号的乘积，来对响应信号中的、具有与AC信号的频率对应的频率分量的AC信号进行检测。电池监视系统还包括计算器(即，上述微型计算机(53)的功能)，上述计算器根据响应信号中的、由检测器所检测出的AC信号的频率分量来对蓄电池的复阻抗进行计算。电池监视系统还包括噪声判断器(即，上述微型计算机(53)的功能)，上述噪声判断器在信号控制器使蓄电池输出AC信号之前，对是否存在具有与AC信号的参考频率对应的频率的噪声信号进行判断。电池监视系统还包括噪声控制器(即，上述微型计算机(53)的功能)，上述噪声控制器在噪声判断器识别出存在噪声信号时，避免或去除噪声信号。
因此，根据本公开的一个方面，信号控制器基于由作为监视目标的蓄电池供给的电力来输出规定的AC信号。因此，当AC信号被输入到蓄电池时，不需要额外的电源，从而能够减少部件的数量，并相应地以低成本使系统小型化。
此外，由于诸如保护元件、滤波电路等外围电路通常连接到安装在车辆上的蓄电池，因此，输入到蓄电池的AC信号的电流部分地泄漏到外围电路。因此，当基于响应于AC信号到蓄电池的输入而产生的响应信号来对复阻抗进行计算时，在响应信号中产生误差，从而使复阻抗的检测精度劣化。
然而，根据本公开的第一方面的如上所述的构造，由于基于由蓄电池所供给的电力来输出规定的AC信号，因此，可以由信号控制器和蓄电池来形成闭合回路。因此，可以大致消除来自蓄电池的电流泄漏，从而能够减少或抑制误差。
此外，通过如上所述的构造，检测器对响应信号中的、与AC信号的频率对应的频率分量进行检测。随后，计算器基于检测器所检测出的响应信号中的频率分量来对复阻抗进行计算。因此，可以在避免诸如白噪声等噪声信号的影响的同时，高度精确地对复阻抗进行计算。特别地，即使车载蓄电池中容易产生许多噪声信号，也可以精确地对车载蓄电池的复阻抗进行计算。
此外，如上所述，对响应信号中的、与AC信号的频率对应的频率分量进行检测。然而，当(在响应信号中)存在具有与AC信号相同频率、特别是具有与AC信号相同相位的噪声信号时，也会检测出这种噪声信号，从而可能产生误差。特别地，由于在车辆中诸如逆变器装置等各种装置以各种驱动频率工作，因此，很可能产生和输出具有给定频率的如上所述的噪声信号。然而，可以对与AC信号相同频率的噪声信号的影响进行抑制，从而即使存在噪声信号，也能够准确地对复阻抗进行检测。
本公开的另一方面提供一种新型的具有电池监视系统(50)的运输系统，上述电池监视系统(50)用于对包括电解液和多个电极的蓄电池(42)的状态进行监视。电池监视系统还包括波形指定器(即，上述微型计算机(53)的功能)，上述波形指定器通过特定属于给定的能测量的范围的频率来对AC信号的给定的波形进行指定。电池监视系统还包括存储单元(即，上述微型计算机(53)的功能)，上述存储单元对能测量的给定频率进行存储。电池监视系统还包括信号控制器(即，电流调制电路(56)的功能)，上述信号控制器使蓄电池基于作为监视目标的其自身的电力来输出作为响应信号的AC信号。电池监视系统还包括响应信号输入单元(即，锁定放大器(52)的功能)，上述响应信号输入单元接收来自蓄电池(42)的响应信号。电池监视系统还包括频率分量检测器(即，锁定放大器(52)的功能)，上述检测器对响应信号中的、具有与AC信号的参考频率对应的频率分量的AC信号进行检测。频率分量检测器(即，锁定放大器(52)的功能)基于参考频率与输入到响应信号输入单元的响应信号的乘积，来对具有频率分量的AC信号进行检测。电池监视系统还包括计算器(即，上述微型计算机(53)的功能)，上述计算器基于响应信号中的、由检测器检测出的频率分量来对蓄电池(42)的复阻抗进行计算。给定的频率排除了从安装在运输系统上的噪声产生源或连接到运输系统的噪声源输出的噪声信号的频率。
另外，本公开的又一方面提供一种对蓄电池(42)的状态进行监视的新型的电池监视方法。该监视方法包括如下步骤：通过将一个频率特定为参考来对AC信号的规定的波形和频率进行指定；对是否存在具有与AC信号的参考频率对应的频率的噪声信号进行判断；以及当判断为存在噪声信号时，避免或去除噪声信号。电池监视方法还包括如下步骤：使蓄电池(42)基于其自身的电力来输出作为响应信号的AC信号；接收来自蓄电池(42)的响应信号；以及基于参考频率与响应信号的乘积，对响应信号中的、具有与参考频率对应的频率分量的AC信号进行检测。电池监视方法还包括基于作为响应信号的AC信号的频率分量来对蓄电池的复阻抗进行计算的步骤。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，使得实质相同的内容被更好地理解，因此，能更容易地获得对本公开更完整的认识和许多本公开附带的优点，其中：
图1是示出根据本公开的第一实施方式的电源系统的示意图；
图2是示出根据本公开的第一实施方式的电池监视系统的构造的图；
图3是示出根据本公开的第一实施方式的阻抗计算处理的流程图；
图4是示出根据本公开的第一实施方式的响应信号检测处理的流程图；
图5是示出根据本公开的第一实施方式的噪声信号检测处理的流程图；
图6A和图6B是示出根据本公开的第一实施方式的连接位置的图；
图7是示出根据本公开的第二实施方式的阻抗计算处理的流程图；
图8是示出根据本公开的第三实施方式的阻抗计算处理的流程图；
图9是示出根据本公开的第四实施方式的阻抗计算处理的流程图；
图10是示出根据本公开的第五实施方式的阻抗计算处理的流程图；
图11是示出根据本公开的第六实施方式的电池监视系统的构造的图；
图12是示出根据本公开的第六实施方式的响应信号检测处理的流程图；以及
图13是示出根据本公开的又一实施方式的电池监视系统的构造的图。
具体实施方式
以往，为了对蓄电池的状态进行监视，如日本专利第6226261号(JP6226261B2)中所讨论，对蓄电池的复阻抗进行测量。即，JP6226261B2描述了电力控制器向蓄电池施加矩形波信号，并基于从该蓄电池返回的响应信号来对复阻抗特性进行计算。随后，基于复阻抗特性来对蓄电池等的劣化状态进行判断。
然而，当采用这种复阻抗测量方法来对安装在车辆上的蓄电池的复阻抗进行测量时，会出现如下所述的问题。即，由于车辆中包括许多诸如逆变器等噪声源，因此，对复阻抗的检测通常不准确。
现在参考附图，其中在其多个视图中，相同的附图标记表示相同或对应的部件，并且参考图1(对第一实施方式)进行描述。
即，如以下参考除图1之外的各个附图所描述的，作为第一实施方式的电池监视系统被用于安装在车辆(例如，混合动力车辆、电动车辆)上的电源系统中。
具体地，如图1所示，电源系统10包括：作为旋转电机的电动机20；作为用于使三相电流流入电动机20的电力转换器的逆变器30；以及能充放电的组电池40。电源系统10还包括：用于对组电池40的状态进行监视的电池监视系统50；以及用于对电动机20等进行控制的ECU(发动机控制单元)60。
电动机20是能使动力传递到驱动轮(未示出)的车载主机。在本实施方式中，作为电动机20，使用三相型的永磁同步电动机。
逆变器30包括全桥电路，上述全桥电路具有与相绕组的相数相同数量的上臂和下臂，以便通过接通或断开在上臂和下臂中的每一个中设置的开关(例如，诸如IGBT(绝缘栅极双极晶体管)等半导体开关元件)，来调节流过每个相绕组的通电电流。
逆变器30具有逆变器控制装置(未示出)，上述逆变器控制装置基于在电动机20中产生的各种检测信息和对动力运行驱动和发电的需求，通过接通或断开逆变器30中设置的每个开关来执行通电控制。由此，逆变器控制装置将电力从组电池40经由逆变器30供给到电动机20，从而使电动机20执行动力运行驱动。此外，逆变器控制装置使电动机20基于从驱动轮传递来的动力来产生电力，并将所产生的电力转换并将转换后的电力供给到组电池40，以对组电池40充电。
此外，组电池40经由逆变器30电连接到电动机20。例如，组电池40具有约100V以上的端子电压。组电池40包括彼此串联连接的多个电池模块41。电池模块41中的每一个包括彼此串联连接的多个电池单元42。作为电池单元42，例如可以使用锂离子蓄电池和镍金属氢化物蓄电池。每个电池单元42包括电解液和多个电极。
此外，正电极侧电源路径L1在其一端处连接到组电池40的正电极侧电源端子，并且在其另一端处连接到诸如逆变器30等电负载的正电极侧端子。类似地，负电极侧电源路径L2在其一端处连接到组电池40的负电极侧电源端子，并且在其另一端处连接到诸如逆变器30等电负载的负电极侧端子。此外，在正电极侧电源路径L1和负电极侧电源路径L2中的每一个中设置继电器开关SMR(例如，系统主继电器开关)，以在通电状态与通电阻断状态之间切换电路。
此外，电池监视系统50对每个电池单元42的电力存储状态(即，SOC(充电状态))和劣化状态(即，SOH(健康状态))进行监视。在第一实施方式中，为每个电池单元42设置电池监视系统50。电池监视系统50连接到ECU(发动机控制单元)60以向该ECU 60输出电池单元42的这种状态的数据。稍后将描述电池监视系统50的构造的细节。
ECU 60基于各种信息来向逆变器控制装置发送指示用于动力运行驱动和发电的请求的数据。例如，各种信息包括加速器和制动器的操作信息、车速和组电池40的状态等。
现在，参考图2在下文更详细地描述电池监视系统50。如上所述，在第一实施方式中，为每个电池单元42设置电池监视系统50。
具体地，电池监视系统50包括ASIC(专用集成电路)单元50a、滤波器单元55和电流调制电路56。ASIC单元50a包括稳定电源单元51、锁定放大器52和作为计算器的微型计算机53。ASIC单元50a还包括通信单元54和电压测量单元57。
稳定电源单元51与延伸到电池单元42的电源线连接，以向锁定放大器52、微型计算机53和通信单元54提供从电池单元42供给的电力(如虚线箭头所示)。稳定电源单元51还向电压测量单元57提供电力(如虚线箭头所示)。因此，基于该电力来驱动锁定放大器52、微型计算机53和通信单元54。基于该电力被驱动的还有电压测量单元57。
此外，例如，电压测量单元57包括差分放大器，并且连接到用作监视目标的电池单元42。具体地，电压测量单元57具有一组能够对来自电池单元42的DC电压进行接收和测量的DC电压输入端子57a、57b。此外，滤波单元55设置在电池单元42与该组DC电压输入端子57a、57b之间。更具体地，用作滤波电路的RC滤波器55a和用作保护元件的齐纳二极管55b等被设置在正电极侧的DC电压输入端子57a与负电极侧的DC电压输入端子57b之间。即，RC滤波器55a和齐纳二极管55b等中的每一个与电池单元42并联连接。
此外，电压测量单元57连接到微型计算机53，以在接收到DC电压的输入时向该微型计算机53输出DC电压。此外，电压测量单元57连接到AD转换器(未示出)，以将输入到该AD转换器中的模拟信号转换为数字信号，并将这种转换结果输出到微型计算机53。
类似地，锁定放大器52还连接到作为监视目标的电池单元42。锁定放大器52具有一组响应信号输入端子58，用于接收反映电池单元42的端子之间的电池单元42的内部复阻抗(信息)的响应信号(即，电压变化)的输入。因此，根据本公开的一个实施方式，锁定放大器52被用作响应信号接收器。
此外，锁定放大器52还连接到用作信号控制器的电流调制电路56。具体地，锁定放大器52具有用于向电流调制电路56输出指示信号的指示信号输出端子59a。指示信号指示电池单元42以输出正弦波信号(即，AC信号)。此外，锁定放大器52还具有反馈信号输入端子59b。即，反馈信号输入端子59b经由电流调制电路56接收从电池单元42实际输出(即，流过电池单元42)的、作为反馈信号的电流信号。
此外，锁定放大器52还连接到微型计算机53。具体地，锁定放大器52将经由响应信号输入端子58接收的响应信号和经由反馈信号输入端子59b接收的反馈信号输出到微型计算机53。此外，锁定放大器52在其中具有AD转换器，以将作为输入的模拟信号转换为数字信号，并将这种转换结果输出到微型计算机53。
此外，锁定放大器52能够从微型计算机53接收信号。锁定放大器52还能够基于从微型计算机53发送的指令，经由指示信号输出端子59a向电流调制电路56输出指示信号。此外，锁定放大器52在其中还具有DA转换器，以将数字信号转换为模拟信号，并将该模拟信号作为指示信号输出到电流调制电路56。此外，DC偏置被施加到作为指令而输出到电流调制电路56的正弦波信号，使得正弦波信号不会变成负电流(即，相对于电池单元42的回流)。此外，电流调制电路56使电池单元42基于由作为监视目标的电池单元42所供给的电力来输出规定的AC信号(即，正弦波信号)。具体地，电流调制电路56具有：作为开关单元的半导体开关元件56a(例如，MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管))；以及串联连接到半导体开关元件56a的电阻器56b。此外，半导体开关元件56a的漏极端子连接到电池单元42的正电极端子。半导体开关元件56a的源极端子串联连接到电阻器56b的一端。电阻器56b的另一端连接到电池单元42的负电极端子。此外，半导体开关元件56a能够对通电量(即，在漏极端子与源极端子之间流动的电流量)进行调节。此外，为了根据半导体开关元件56a的工作区域来对施加到半导体开关元件56a的电压进行调节，电阻器有时被串联地插入在电流调制电路56中。
在此，电池单元42的正电极端子和负电极端子连接到其相应的电极(即，正电极和负电极)。此外，该组响应信号输入端子58期望地连接到最接近电池单元42的正电极和负电极的位置。即，正电极端子和负电极端子期望地最接近电池单元42的相应电极。类似地，该组DC电压输入端子57a、57b的连接部期望地位于最接近电极的位置。除此之外，当响应信号输入端子位于最近的位置时，这些连接部位于响应信号输入端子58的相应连接部的旁边。由此，可以使由主电流或均衡电流引起的电压下降的影响大致最小化。
此外，电流检测放大器56c被设置为电流调制电路56中的电流检测器，并且连接到电阻器56b的两端。电流检测放大器56c对经由电阻器56b输入的信号(即，电流信号)进行检测，并将这一检测信号输出到锁定放大器52的反馈信号输入端子59b，以作为反馈信号。
此外，反馈电路56d还设置在电流调制电路56中。反馈电路56d从锁定放大器52的指示信号输出端子59a接收指示信号的输入。反馈电路56d还从电流检测放大器56c接收反馈信号的输入。随后，反馈电路56d将指示信号与反馈信号进行比较，并将这一比较结果输出到半导体开关元件56a的栅极端子。
此外，半导体开关元件56a基于从反馈电路56d发送的信号来对施加在栅极与源极之间的电压以及相应地在漏极与源极之间流动的电流量进行调节，以使电池单元42输出由指示信号所指示的正弦波信号(规定的AC信号)。因此，如果在由指示信号所指示的波形与实际流过电阻器56b的电流波形之间存在误差，则半导体开关元件56a基于从反馈电路56d发送的信号来调节电流量以对误差进行校正。由此，流过电阻器56b的电流的正弦波信号变得稳定。
现在，有时将参考适用的图纸来描述对电池单元42的复阻抗进行计算的方法。通常，为了对蓄电池的复阻抗进行计算，AC信号(即，电流信号)被输入到(即，信号电流流过)蓄电池，以获得在蓄电池中产生的电压变化。随后，基于AC信号和电压变化来对复阻抗进行计算。然而，利用安装在车辆上的如上所述的电池单元42，由于诸如保护元件(例如，齐纳二极管55b)、滤波电路(例如，RC滤波器55a)等外围电路通常连接到电池单元42，因此，要输入到电池单元42的AC信号的电流部分地泄漏到外围电路。因此，电压变化不能被准确地作为输入接收。此外，车辆的电池单元42可以受到在其中产生的许多噪声信号的影响。例如，例示白噪声(信号)和具有由逆变器30的驱动频率产生的给定频率的谐振。
因此，根据本实施方式，为了解决如上所述的问题，以下面将详细描述的方式来对复阻抗进行计算。
具体地，电池监视系统50的微型计算机53周期性地执行如图3所示的阻抗计算处理。在阻抗计算处理中，在步骤S101中，微型计算机53首先指定用于(通过对由电池单元52输出的AC信号的给定波形进行特定)对(电池单元52的)复阻抗进行测量的测量频率。根据电池单元42的类型来指定测量频率。例如，当电池单元42采用锂离子电池时，从大约几MHz到大约几kHz范围的实际可测量的范围中选择频率，以有效地对其复阻抗进行测量。因此，通过该处理，微型计算机53对应于根据本公开的一个实施方式的波形指令器。
随后，在步骤S102中，微型计算机53对测量频率是否在给定的范围内进行判断。在此，规定的频率范围表示很可能产生具有恒定频率的噪声信号的范围(噪声范围)。例如，由作为噪声源的逆变器30引起的噪声信号具有与逆变器30的驱动频率大致相同的频率、或者具有驱动频率的高次谐波分量。噪声信号还可以包括由L(电感)分量和C(电容)分量引起的谐振频率，L(电感)分量和C(电容)分量分别包括逆变器30的寄生电感和寄生电容。噪声信号还可以包括谐振频率的高次谐波。因此，可以预测很可能产生具有恒定频率的噪声信号的频率范围。鉴于此，基于诸如逆变器30等噪声源的驱动频率或实验结果来确定规定的频率范围。即，基于从噪声源输出的噪声信号的频率来确定很可能产生具有恒定频率的噪声信号的规定的频率范围，并且该规定的频率范围被存储在用作存储单元的微型计算机53中。
此外，如果在步骤S102中执行的判断是否定的(在步骤S102中的否)，则在步骤S103中，微型计算机53向锁定放大器52通知测量频率，并指示锁定放大器52以对响应信号中的测量频率的频率分量进行检测。
更具体地，在步骤S103中，微型计算机53基于测量频率来确定正弦波信号(即，规定的AC信号)的频率。然后，微型计算机53向锁定放大器52输出用于指示正弦波信号的输出的指示信号，以使锁定放大器52执行对响应信号进行检测的所谓锁定检测。现在，下面将参考图4详细地描述由锁定放大器52执行的响应信号检测处理。
即，在步骤S201中，在从微型计算机53接收到指示信号的输入时，锁定放大器52基于从电池单元42供给的电力，使电池单元42基于指示信号将正弦波信号输出至电池单元42。具体地，锁定放大器52通过使用DA转换器将由输入指示信号表示的正弦波信号转换为模拟信号，并将这一转换结果输出到电流调制电路56。由此，基于由电池单元42供给的电力，电流调制电路56基于指示信号使电池单元42输出正弦波信号。更具体地，半导体开关元件56a基于经由反馈电路56d输入到自身的信号来调节电流量，以使电池单元42输出由指示信号表示的正弦波信号。由此，对电池单元42施加干扰，并且从电池单元42输出正弦波信号。
因此，当电池单元42被迫从其输出正弦波信号时，在电池单元42的端子之间发生反映电池单元42的内部复阻抗的电压变化。因此，在步骤S202中，锁定放大器52经由响应信号输入端子58接收电压变化的输入，以作为响应信号。此时，AD转换器将电压变化转换为数字信号。
随后，锁定放大器52将根据待(从电池单元42)输出的正弦波信号而确定的参考信号乘以作为其输入的响应信号。参考信号例如可以是如上所述的测量频率。然后，在步骤S203中，锁定放大器52基于通过如上所述的乘积获得的值来执行锁定检测，上述锁定检测对作为响应信号的正弦波信号的频率(即，测量频率)中的频率分量(即，作为检测目标的DC分量)进行检测(即，提取)。具体地，通过使用低通滤波器来对频率分量(即，作为目标的DC分量)进行检测。在此，由待输出的指示信号表示的正弦波信号被用作参考信号。然而，参考信号可以是实际流过电阻器56b的信号(即，反馈信号)。
随后，在步骤S204中，锁定放大器52将从响应信号中提取的频率分量输出到微型计算机53。由此，终止对响应信号进行检测的锁定检测。
在下文中，再次参考图3来描述阻抗计算处理。
当在步骤S103的处理完成之后，微型计算机53接收到从锁定放大器52发送的响应信号中的频率分量的输入时，处理前进到步骤S104。在步骤S104中，微型计算机53基于输入到其的响应信号中的频率分量和从电池单元42输出的电流信号，来对复阻抗的实部、虚部、绝对值和相位中的全部或任意进行计算。即，可以基于反馈信号或是由指示信号指示输出的正弦波信号来获得电流信号。除此之外，可以通过执行对反馈信号中的测量频率分量进行检测的锁定检测来获得电流信号。
随后，在步骤S105中，微型计算机53经由通信单元54将计算出的复阻抗输出到ECU60。因此，终止阻抗计算处理。
现在，下面将描述当在步骤S102中执行的判断是肯定的时执行的处理。即，将描述当测量频率落在规定的频率范围内，并且由此具有恒定频率的噪声信号很可能发生时执行的处理。具体地，当在步骤S102中执行的判断是肯定的时，在步骤S106中，微型计算机53指示锁定放大器52对噪声信号(即，背景噪声)进行检测。
因此，在步骤S106中，如将参考图5详细地描述的那样，当没有向电池单元42施加干扰时，微型计算机53使锁定放大器52执行对噪声信号(即，背景噪声)进行检测的锁定检测。即，如图5所述，由锁定放大器52执行噪声信号检测处理。
具体地，在步骤S301中，当指示对噪声信号(例如，背景噪声)进行检测时，锁定放大器52经由响应信号输入端子58接收在电池单元42中引起的电压变化的输入，以作为噪声信号。即，在不向电池单元42施加干扰的正常状态期间，锁定放大器52接收在电池单元42中引起的电压变化的输入。此时，锁定放大器52接收作为由AD转换器从模拟信号转换的数字信号的电压变化的输入。
随后，锁定放大器52将与从蓄电池(42)输出的正弦波信号对应的参考信号乘以作为输入的噪声信号。随后，在步骤S302中，锁定放大器52基于通过这种乘积获得的值来执行锁定检测，以提取具有与测量频率对应的频率分量(即，DC分量)的正弦波信号。
在此，在步骤S302中，可以根据需要多次重复锁定检测，并且可以计算由此获得的平均值。除此之外，当执行AD转换时，噪声信号可以被多次相加并被平准化。由此，只有具有对准后的相位的噪声分量才能被检测作为背景噪声，而忽略具有未对准的相位的噪声分量以免作为背景噪声。
随后，在步骤S303中，锁定放大器52将以这种方式提取的噪声信号的频率分量输出到微型计算机53。因此，终止对噪声信号进行检测的锁定检测。
在下文中，再次参考图3详细地描述阻抗计算处理。
当步骤S106的处理完成，并且从锁定放大器52接收噪声信号的频率分量的输入时，微型计算机53执行步骤S107的处理。即，在步骤S107中，微型计算机53对作为输入的噪声信号的频率分量是否大于规定的基准值进行判断。通过该处理，微型计算机53对是否存在噪声信号进行判断。因此，本实施方式的微型计算机53对应于根据本公开的一个实施方式的噪声判断器。
具体地，如果在步骤S107中执行的判断是否定的、即噪声信号不大于规定的基准值，则处理前进到步骤S103。
相反，如果在步骤S107中执行的判断是肯定的，则在步骤S108中，微型计算机53向锁定放大器52通知测量频率，以指示锁定放大器52对(具有噪声信号的)响应信号中的测量频率的频率分量进行检测。由此，与上面参考图4描述的处理类似，当正弦波信号经由电池单元42流向微型计算机53以作为(具有噪声信号的)响应信号时，微型计算机53使锁定放大器52输入(即，提供)电池单元42中引起的电压变化。此时，微型计算机53使锁定放大器52执行所谓的锁定检测，以对(具有噪声信号的)响应信号中正弦波信号的频率(即，测量频率)的频率分量进行检测。在此，在步骤S108中输入的响应信号中的频率分量必然包含由噪声信号引起的误差。
随后，当步骤S108的处理完成，并且微型计算机53从锁定放大器52接收到响应信号中的频率分量的输入时，处理前进到步骤S109。在步骤S109中，与在步骤S106中执行的处理类似，微型计算机53再次指示锁定放大器52以在步骤S109中对噪声信号进行检测。然后，执行对噪声信号进行检测的锁定检测。然而，由于对噪声信号进行检测的锁定检测大致与步骤S106中执行的锁定检测相同，因此，下面将省略其详细描述。
此外，在从步骤S106到步骤S109执行的处理中，需要将参考信号的相位调节为大致相同的值。即，如果参考信号的相位变化，则不能正常(充分)地执行锁定检测。鉴于此，作为对策，在步骤S106之外的其他步骤中连续地输出在步骤S106中输出过一次的参考信号，以一致地保持与噪声分量相同的相位。
此外，在步骤S109的处理完成，并且从锁定放大器52输入噪声信号的频率分量之后，处理前进到步骤S110，并且微型计算机53执行其处理。在步骤S110中，微型计算机53将在步骤S106的处理期间输入到自身的噪声信号中的频率分量与在步骤S109的处理期间输入的噪声信号中的频率分量进行比较。随后，在步骤S110中，微型计算机53对噪声信号的差(即，振幅的差)是否小于或等于阈值进行判断。即，微型计算机53对噪声信号在获得响应信号中的频率分量之前和之后是否变化进行判断。
此外，在步骤S111中，如果在步骤S110中执行的判断是肯定的(即，没有变化)，则微型计算机53从在步骤S108的处理期间输入到自身的响应信号的频率分量中去除噪声信号。更具体地，微型计算机53将在步骤S108的处理期间输入到自身的响应信号中的频率分量与在步骤S106(或步骤S109)的处理期间输入到自身的噪声信号中的频率分量进行比较，并去除噪声信号。简而言之，微型计算机53通过从响应信号中的频率分量减去噪声信号的频率分量来去除噪声信号。因此，微型计算机53对应于根据本公开的一个实施方式的噪声控制器。
随后，处理前进到步骤S104。然后，在步骤S104中，微型计算机53基于在步骤S111中计算出的响应信号中的频率分量和从电池单元42输出的电流信号，来对复阻抗的实部、虚部、绝对值和相位中的全部或任意进行计算。
相反，如果在步骤S110中执行的判断是否定的(即，存在变化)，则在步骤S112中，微型计算机53对测量响应信号的测量次数是否小于或等于规定的次数进行判断。如果判断是肯定的，则处理再次前进到步骤S106。此时，对响应信号进行测量的测量次数被加1。在阻抗计算处理的开始或结束时，清除测量的次数。
相反，如果在步骤S112中执行的判断是否定的，则在步骤S113中，微型计算机53经由通信单元54向ECU 60输出异常信号，以通知ECU 60微型计算机53不能准确地向其输入响应信号。这是因为背景噪声剧烈变化，并且在给定时间段内不落入作为响应信号的实际可测量范围内。然后，终止阻抗计算处理。
重复执行阻抗计算处理，直到计算出分别包含在可测量范围内的多个频率处的复阻抗。此外，基于这种计算结果，ECU 60例如生成复阻抗平面图(即，科尔图)，以对电极和电解液等的特性进行识别。例如，ECU 60可以对电力存储状态(即，SOC)和劣化状态(即，SOH)进行识别。
此外，并不总是需要完全地生成科尔图，而是可以仅局部地生成科尔图。例如，基于在车辆行驶期间以给定间隔针对给定频率测量的复阻抗的变化，可知在车辆行驶期间引起的SOC、SOH和电池温度等会随时间变化。替代地，当以诸如每隔一天、每隔一周、每隔一年等一定间隔，针对指定频率来测量复阻抗时，基于针对指定频率获得的复阻抗的变化，也可知SOH等会随时间变化。
因此，前面描述的第一实施方式的电池监视系统50可以获得如下所述的优点。
首先，如上所述，锁定放大器52基于通过将响应信号乘以参考信号而获得的值，来对与测量频率对应的响应信号中的频率分量进行检测。然后，微型计算机53基于响应信号和正弦波信号(即，电流信号)中的频率分量来对复阻抗进行计算。因此，通过以这种方式执行所谓的锁定检测，只有与正弦波信号的测量频率相同的频率分量可以被从响应信号中提取。因此，可以在避免白噪声和粉红噪声的干扰的同时，高度精确地对复阻抗进行计算。尤其是，在车辆中使用时，即使产生大量的噪声，也可以精确地对复阻抗进行计算。此外，由于几乎不受噪声干扰，因此，可以将从电池单元42输出的电流(即，正弦波信号)最小化。因此，可以对电力消耗以及电池单元42和半导体开关元件56a中每一个的温度上升进行抑制。
此外，当以如上所述的方式对与测量频率对应的响应信号中的频率分量进行测量，并且存在与测量频率相同频率的噪声信号(即，包括在其中)时，噪声信号也会被检测，从而可能产生误差。特别地，在车辆中，诸如逆变器等各种装置以规定的驱动频率工作，从而很可能以规定的频率输出噪声信号。例如，即使在第一实施方式中，逆变器30有时以规定的驱动频率工作。
鉴于此，在从电池单元42输出正弦波信号之前，对是否存在与由微型计算机53所指示的正弦波信号的频率(即，测量频率)对应的、待输出的噪声信号进行判断。然后，如果存在该噪声信号，则去除噪声信号。
更具体地，微型计算机53从响应信号中的频率分量中减去噪声信号的频率分量，并且基于在这种减法之后获得的响应信号中的频率分量和从电池单元42输出的电流信号来对复阻抗进行计算。由此，即使存在与测量频率相同频率的噪声信号时，也可以抑制或减小噪声信号的影响，从而能够高度精确地对复阻抗进行检测。
此外，在电池单元42输出正弦波信号之前，锁定放大器52接收流过电池单元42的噪声信号的输入。然后，锁定放大器52基于通过将噪声信号乘以根据由待输出的指示信号指示的正弦波信号来确定的参考信号而获得的值，对与正弦波信号对应的噪声信号中的频率分量进行检测。
由此，与对复阻抗进行计算的情况一样，由于与测量频率对应的噪声信号中的频率分量受到锁定检测，因此可以高度精确地去除噪声信号。另外，由于使用锁定放大器52来识别噪声信号，因此可以简化系统。
此外，如上所述，在车辆中，由于逆变器30等以规定的驱动频率工作，因此，基于特定频带中的规定的驱动频率很可能产生噪声信号。鉴于此，当在步骤S101中指定的测量频率在规定的频率范围内时，微型计算机53对是否存在噪声信号进行判断。由此，可以根据测量频率容易地对是否存在噪声信号进行判断。
此外，当判断为噪声信号可能存在时，微型计算机53基于通过使用锁定检测由锁定放大器52检测出的噪声信号中的频率分量是否大于基准值的判断，来对噪声信号实际上是否存在进行判断。由此，可以高度精确地对是否存在噪声信号进行判断。
此外，电流调制电路56使作为监视目标的电池单元42基于由电池单元42所供给的电力来输出正弦波信号(即，规定的AC信号)。因此，不需要将正弦波信号输入到电池单元42的外部电源，从而能够减少部件的数量，并以低成本使系统小型化。
此外，由于诸如保护元件、滤波电路等外围电路通常连接到安装在车辆上的蓄电池，因此，当向蓄电池输入AC信号时，电流部分地泄漏到外围电路。例如，同样在第一实施方式中，RC滤波器55a和齐纳二极管55b连接到电池单元42，当向电池单元42输入AC信号时，电流部分地泄漏到这些电路中。因此，当AC信号被输入到电池单元42，并且基于来自电池单元42的响应信号对复阻抗进行计算时，因电流泄漏的影响，响应信号中会发生误差，从而使对复阻抗进行检测的检测精度劣化。
然而，在第一实施方式的电池监视系统50中，由于基于从电池单元42供给的电力来控制正弦波信号输出，因此，可以通过包括电流调制电路56和电池单元42来形成闭合回路。因此，电流不会从电池单元42泄漏，从而能够对响应信号中的误差进行抑制。
此外，有时在实际流过电阻器56b(包括在电流调制电路56中)的信号与从电池单元42输出的正弦波信号之间发生误差，从而导致响应信号中的误差。鉴于此，根据本公开的第一实施方式，反馈电路56d(在电流调制电路56中)设置成在指示半导体开关元件56a时，基于反馈信号(即，检测信号)与指示信号之间的比较来执行反馈。由此，正弦波信号可以根据指示从电池单元42持续且准确地输出。
此外，当由指示信号指示电流调制电路56以获得正弦波信号的波形时，指示信号从数字信号转换为模拟信号，从而可能在转换期间引起误差。在这种情况下，如果在锁定放大器52与电流调制电路56之间设置滤波电路等来使指示信号的波形平滑，则可以抑制误差。然而，这会增大系统的尺寸或者变得昂贵。
此外，当对复阻抗进行计算时，由于车辆的电池单元42通常具有大容量，因此，测量频率的测量范围趋向于更宽。因此，相应地，滤波电路的尺寸很可能增大。因此，在第一实施方式中，执行反馈控制以在信号转换期间对指示信号的波形中的误差进行抑制。由此，滤波电路不需要配置在锁定放大器52与电流调制电路56之间。作为例外，抗混叠滤波器可以根据需要用于AD转换。
此外，电流调制电路56构造成对流过电阻器56b的信号(即，电流)进行检测，并将这一检测信号输出到锁定放大器52，以作为反馈信号。锁定放大器52构造成能够使用反馈信号作为电流信号。由此，如果利用反馈信号(即，实际流过电阻器56b的信号)，即使当在实际流过电阻器56b的信号与待输出(即，由微型计算机指示输出)的正弦波信号之间发生误差时，也可以提高对复阻抗进行计算的计算精度。
以这种方式，当通过使用反馈信号来校正误差时，由于可以从锁定放大器52与电流调制电路56之间省略滤波电路，因此，可以使电池监控系统50小型化。此外，如前所述，尽管根据需要使用用于AD转换的抗混叠滤波器，但是由于可以使用相对较高的截止频率，因此，可以使用具有小常数的元件，从而也能使系统小型化。
此外，在第一实施方式中，由于响应信号输入端子58连接到最接近电池单元42的电极的端子部，因此，由电池单元42的端子部产生的阻抗分量的影响被抑制或减小，从而进一步提高对复阻抗进行计算的计算精度。为了更详细地进行描述，电池单元42的一对端子42a具有如图6A和图6B所示的阻抗分量。因此，该组响应信号输入端子58期望地连接到比图6A所示的电极的相应部分更靠近图6B所示的电极的相应部分由此，可以进一步提高对复阻抗进行计算的计算精度。此外，如图6B所示，该组响应信号输入端子58的连接部优选地比电流调制电路56的连接部更靠近电极。
现在，下面将参考图7来描述根据第二实施方式的电池监视系统50。如图所示，在第二实施方式中，阻抗计算处理与在第一实施方式中执行的阻抗计算处理不同。具体地，如图7所示，在第二实施方式的阻抗计算处理中，省略步骤S102的处理。即，不管测量频率的值如何，与测量频率对应的噪声信号中的频率分量受到锁定检测，并且基于频率分量的大小来对是否存在噪声信号进行判断。在下文中，将相同的附图标记标注到下面描述的每个实施方式中的相同或等效部分，并且描述通过参见被结合于此。
现在，下面将参考图8来描述根据第三实施方式的电池监视系统50。如图所示，在第三实施方式中，阻抗计算处理与再次执行第一实施方式的阻抗计算处理不同。具体地，如图8所示，在第三实施方式的阻抗计算处理中，不对是否存在噪声信号进行判断。即，省略步骤S102、S103、S107的处理。
因此，不管是否存在噪声信号，微型计算机53每次执行锁定检测以对噪声信号中的、与测量频率对应的频率分量进行检测。然后，微型计算机53从响应信号的频率分量中去除检测出的噪声信号的频率分量。
现在，下面将参考图9来描述根据第四实施方式的电池监视系统50。如图所示，在第四实施方式中，阻抗计算处理再次与在第一实施方式中执行的阻抗计算处理不同。即，如图9所示，如下所述，在第四实施方式的阻抗计算处理中，噪声信号不是被去除而是被避免。
具体地，电池监视系统50的微型计算机53周期性地执行如图9所示的阻抗计算处理。在图9的阻抗计算处理中，由于从步骤S101到步骤S105的处理与第一实施方式中的处理大致相同，因此不重复对其的描述。
在下文中，将描述当在步骤S102中执行的判断是肯定时在第四实施方式中执行的处理。即，将描述当测量频率被包括在规定的频率范围内，并且由此具有规定的频率的噪声信号很可能发生时执行的处理。
具体地，如果在步骤S102中执行的判断是肯定的，则微型计算机53在步骤S401中改变测量频率。为了改变测量频率，可以采用任意方法，并且仅需要新测量频率以偏离频率范围。在步骤S401的处理完成之后，处理前进到步骤S102的处理。由此，微型计算机53可以容易地避免噪声信号。
现在，下面将参考图10来描述根据第五实施方式的电池监视系统50。如图所示，在第五实施方式中，阻抗计算处理与在第一实施方式中执行的阻抗计算处理不同。具体地，如图10所示，如下所述，在第五实施方式的阻抗计算处理中，噪声信号不是被去除而是被避免。
具体地，电池监视系统50的微型计算机53周期性地执行如图10所示的阻抗计算处理。如图所示，在阻抗计算处理中，与步骤S101的处理类似，在步骤S501中，微型计算机53指定用于对复阻抗进行计算的测量频率。从包括在规定的测量范围内的频率中指定测量频率。
随后，与在步骤S106的处理中执行的一样，在步骤S502中，微型计算机53指示锁定放大器52对噪声信号(即，背景噪声)进行检测。具体地，在步骤S502中，微型计算机53使锁定放大器52执行锁定检测，以对在没有向电池单元42施加干扰时能检测的噪声信号(即，背景噪声)进行检测。此处，由于先前参考图5描述了由锁定放大器52执行的噪声信号的锁定检测，因此不重复其详细描述。
当步骤S502的处理完成，并且噪声信号的频率分量被输入到其中时，在步骤S503中，微型计算机53对作为输入的噪声信号的频率分量是否大于基准值进行判断。如果判断是否定的、即噪声信号不大于基准值，则在步骤S504中，微型计算机53向锁定放大器52通知在步骤S103中执行的测量频率，并指示锁定放大器52对响应信号中的、与测量频率对应的频率分量进行检测。在此，由于先前参考图4描述了由锁定放大器52执行的响应信号的锁定检测，因此不重复相同的描述。
随后，在步骤S505中，在接收到响应信号的频率分量时，微型计算机53基于接收到的响应信号中的频率分量和从电池单元输出的电流信号，来对复阻抗的实部、虚部、绝对值和相位中的全部或任意进行计算。在此，可以基于由待输出的指示信号指示的反馈信号或正弦波信号来获得电流信号。
随后，在步骤S506中，微型计算机53经由通信单元54将计算出的复阻抗输出到ECU60。然后，终止阻抗计算处理。
相反，如果在步骤S503中执行的判断是肯定的，则在步骤S507中，微型计算机53对在执行噪声信号的锁定检测时的次数是否小于或等于规定值进行判断。同样，与在第四实施方式的步骤S401中执行的处理类似，可以采用改变测量频率的任意方法。当步骤S508的处理完成时，处理前进到步骤S502。同样，与在第四实施方式的步骤S401中执行的处理类似，可以采用改变测量频率的任意方法。当步骤S508的处理完成时，处理前进到步骤S502。
此外，相反，如果步骤S507中的判断是否定的，则在步骤S509中，微型计算机53经由通信单元54向ECU 60输出异常信号，以通知微型计算机53不能准确地接收响应信号。然后，终止阻抗计算处理。
因此，通过执行如第五实施方式所示的阻抗计算处理，微型计算机53可以容易且有效地避免噪声信号。
现在，下面将参考图11描述根据第六实施方式的电池监视系统50。具体地，第六实施方式的电池监视系统50执行所谓的两相锁定检测，如将在下文中详细描述的那样。
即，如图11所示，在锁定放大器52中，前置放大器152被设置为放大器，以便在输出正弦波信号时通过一组响应信号输入端子58接收电池单元42的电压变化。前置放大器152将通过响应信号输入端子58输入的电压变化放大，并将这种放大结果作为响应信号输出。即，由于与电池单元42的电压相比时，响应信号的振幅相对较弱，因此，设置前置放大器152以增强和改进响应信号的检测精度。在此，尽管在第六实施方式中设置前置放大器152的一级，但是可以采用前置放大器152的多级。
此外，如图11所示，在电池单元42的正电极端子与位于更靠近前置放大器152的正电极(即，正电极端子)的响应信号输入端子58之间设置电容器C1，以去除DC分量。由此，可以从电池单元42的电压变化中去除DC分量(与内部复阻抗信息无关的部分)，从而可以提高响应信号的检测精度。
此外，在锁定放大器52中设置AD转换器154，以将从前置放大器152输出的响应信号(即，模拟信号)转换为数字信号，并从该前置放大器152输出这种转换结果。
AD转换器154还连接到第一乘法器156和第二乘法器157中的每一个，以向其输入响应信号。
此外，稍后将详细描述的振荡电路158连接到第一乘法器156，以向其输入第一参考信号。第一乘法器156将响应信号乘以第一参考信号，从而对与对应于测量频率的响应信号的实部成比例的值进行计算。然后，第一乘法器156将与响应信号成比例的值经由低通滤波器159输出到微型计算机53。在图11中，响应信号的实部被表示为Re|Vr|。
此外，振荡电路158还经由相位偏移电路160连接到第二乘法器157，以向其输入第二参考信号。第二参考信号的相位相对于第一参考信号的相位提前90度(即，π/2)。即，相位偏移电路160使从振荡电路158接收的正弦波信号(即，第一参考信号)的相位提前以作为其输入，并输出这种提前的信号作为第二参考信号。
第二乘法器157还将第二参考信号乘以响应信号，从而对与响应信号的虚部成比例的值进行计算。然后，第二乘法器157将与响应信号的虚部成比例的值经由低通滤波器161输出到微型计算机53。在图11中，响应信号的虚部被表示为Im|Vr|。因此，响应信号的实部和虚部共同对应于与测量频率对应的响应信号的频率分量。
此外，振荡电路158输出根据测量频率确定的正弦波信号。如前所述，振荡电路158分别向第一乘法器156和相位偏移电路160输出正弦波信号，以作为第一参考信号。此外，振荡电路158还经由DA转换器162连接到指示信号输出端子59a，以向其输出作为指示信号的正弦波信号。
此外，反馈信号输入端子59b经由AD转换器163连接到微型计算机53。因此，微型计算机53从反馈信号输入端子59b接收反馈信号(即，检测信号)的输入。
因此，微型计算机53接收与响应信号的实部和虚部成比例的值的输入，从而基于这些值对复阻抗的实部和虚部进行计算。同时，考虑到实际流动的信号的振幅和与参考信号的相位的偏差，微型计算机53基于接收到的反馈信号来对复阻抗的实部和虚部进行计算(即，校正)。
此外，微型计算机53还对复阻抗的绝对值和相位进行计算。具体地，由于可以通过执行两相锁定检测知道响应信号的实部和虚部，因此，通过公式|Vr|ejθv可以在极坐标显示器上表示(响应信号的电压)，其中θv表示响应信号的相位。类似地，其电流可以由公式|I|ejθi来表示。因此，由于方程V＝ZI是众所周知的，因此，当复阻抗的极坐标显示由公式|Z|ej θz表示时，可以建立下面描述的第一方程，其中j表示满足方程j2＝-1的虚数单位。
|Z|ejθz＝|Vr|ejθv/|I|ejθi
因此，通过对公式|Z|＝|Vr|/|I|进行计算来得到复阻抗的绝对值。此外，可以通过对公式θv-θi进行计算来获得相位。然后，微型计算机53经由通信单元54将这种计算结果输出到ECU 60。如图11所示，复阻抗的绝对值由|Z|表示。复阻抗的相位由arg(Z)表示。
现在，下面将参考图12描述在第六实施方式中执行的锁定检测。首先，将参考图12描述在步骤S103等中当微型计算机53向锁定放大器52通知测量频率，以使锁定放大器52从响应信号获取与测量频率对应的频率分量时执行的示例性处理。
具体地，锁定放大器52的振荡电路158基于由微型计算机53所指示的测量频率来确定正弦波信号(即，规定的AC信号)的频率。随后，在步骤S601中，振荡电路158经由DA转换器162从指示信号输出端子59a向电流调制电路56输出指示信号，以指示电流调制电路56输出正弦波信号。当这种数字信号通过DA转换器162转换为模拟信号时，适当的偏移值(即，DC偏置)被加到数字信号，并被共同转换。具体地，偏移值可以期望地基于电池单元42的DC电压由微型计算机53确定。电池单元42的这种DC电压可以由电压测量单元57测量。
由此，基于由电池单元42供给的电力，电流调制电路56基于指示信号使电池单元42输出正弦波信号。
此外，当从电池单元42输出正弦波信号时，在电池单元42的正电极端子与负电极端子之间发生反映电池单元42的内部复阻抗的电压变化。然后，在步骤S602中，锁定放大器52中的前置放大器152经由响应信号输入端子58接收电压变化的输入，并将该输入作为响应信号输出。
在此，当被输入到响应信号输入端子58时，由电容器C1去除电压变化的DC分量，从而仅提取电压变化的特征部分。此外，前置放大器152将因去除DC分量而减弱的电压变化放大，并将这种放大结果作为响应信号输出。此时，AD转换器154将经由信号切换单元(未示出)输入的响应信号转换为数字信号并输出这种转换结果。在此，由电容器C1去除的DC分量的大小期望地根据电池单元42的DC电压来确定。类似地，待放大的电压变化量期望地根据电池单元42的DC电压来确定。
此外，在步骤S603中，第一乘法器156将从AD转换器154输入到自身的响应信号乘以从振荡电路158输入到自身的正弦波信号(即，第一参考信号)，从而对与响应信号的实部成比例的值进行计算。类似地，第二乘法器157将响应信号乘以从相位偏移电路160输入到自身的第二参考信号，从而对与响应信号的虚部成比例的值进行计算。
随后，在步骤S604中，锁定放大器52分别经由低通滤波器159和低通滤波器161将这些比例值输出到微型计算机53。在此，当比例值分别穿过低通滤波器159和低通滤波器161时，DC分量以外的信号被衰减或被去除。
此外，当执行锁定检测以对噪声信号进行检测时，省略步骤S601的处理。即，在不输出用于对电流调制电路56进行指示以输出正弦波信号的指示信号的情况下，执行对噪声信号进行检测的锁定检测。
因此，根据第六实施方式的电池监视系统50，可以获得以下描述的各种优点。
首先，锁定放大器52基于将作为输入的响应信号乘以第一参考信号而获得的值，来对与响应信号的实部成比例的值进行检测。此外，锁定放大器52基于通过将响应信号乘以包括其相位发生了偏移的正弦波信号的第二参考信号而获得的值，来对与响应信号的虚部成比例的值进行检测。随后，微型计算机53基于这些值对复阻抗进行计算。因此，通过以这种方式执行所谓的两相锁定检测，只有与测量频率相同的频率分量可以从响应信号中被提取。由此，可以容易地处理白噪声和粉红噪声，从而能够高度精确地对复阻抗进行计算。此外，通过执行两相锁定检测，可以省略参考信号与响应信号之间的相位调节。
在下文中，描述对本公开的如上所述的实施方式的各种变型。首先，尽管在如上所述的实施方式中针对每个电池单元42设置电池监控系统50，但是可以针对电池单元42的每个单元(例如，电池模块41、组电池40)设置电池监控系统50。在这种情况下，电池监控系统50的功能可以彼此共享。
例如，如图13所示，可以共享稳定电源单元301、通信单元54和微型计算机53。在这种情况下，每个电池单元42的负电极电位有时可能不同。因此，当发送每个电池单元42的信息时使用的每个电信号的基准电位有时彼此不同。鉴于此，需要根据基准电位的差将每个电信号输入到微型计算机53的功能来执行计算。作为在不同基准电位之间传递信号的信号传输装置，可以例示电容器、变压器、无线电波和光。
其次，在如上所述的实施方式中，电池监视系统50可以执行使每个电池单元42的电力存储状态和电压相等的均衡处理。均衡处理包括将处于比其他电池单元42更高的电力存储状态的电池单元42放电，以使电力存储状态与其他电池单元42的电力存储状态相等的处理。由此，由于每个电池单元42的电力存储状态彼此一致，因此，可以抑制或减少电池单元42的部分过充电。此外，当执行均衡处理时，电池监视系统50可以通过使用电流调制电路56使电池单元42放电。在这种情况下，电池监控系统50用作放电控制器。
更具体地，在如上所述的变型中，当根据每个电池单元42的电力存储状态从ECU60等接收放电指令、或者电池单元42的电力存储状态和电压中的一个变得大于规定值时，微型计算机53将指示信号输出到电流调制电路56，以使电池单元42输出正弦波信号、诸如矩形波等周期函数或是DC信号。随后，微型计算机53连续地输出指示信号，直到放电指令的输入变得不存在、或者电池单元42的电力存储状态或电压变得小于规定值。由此，均衡处理完成。
此外，当为了均衡处理的目的而使电池单元42放电时，可以通过使电池单元42输出正弦波信号来对复阻抗进行计算。由此，电力消耗可以被抑制或减少。在此，为了均衡的目的而输出的电流通常很弱，以抑制或减少电力消耗并使系统最小化。因此，即使如上述变型中那样使用弱电流，在电池监视系统50中采用均衡处理也是特别有利的，因为基于锁定检测在其中准确地对复阻抗进行了计算。
此外，在如上所述的实施方式中，滤波器单元55可以不必仅包括元件。例如，可以包括配线系统、连接器接触部、在印刷电路板上形成的图案配线系统及实心图案，以构成滤波器单元55。此外，还可以使用这些装置和元件的混合物。
此外，在如上所述的实施方式中，可以在电流调制电路56与锁定放大器52之间设置滤波电路。由此，当指示信号被转换成模拟信号时通常引起的误差可以被抑制或减少。
此外，在如上所述的实施方式中，可以省略反馈电路56d。此外，流过电阻器56b的电流不一定由电流检测放大器56c来检测。此外，微型计算机53可以不接收反馈信号。
此外，尽管在如上所述的实施方式中设置电压测量单元57以对DC电压进行检测，但是可以不必对DC电压进行检测。
此外，如上所述实施方式的电池监视系统50可以用于诸如HEV(混合动力车辆)、EV(电动车辆)、PHV(插电式混合动力车辆)等各种车辆。如上所述实施方式的电池监视系统50也可以用于辅助电池、电动飞机和电动摩托车中。如上所述实施方式的电池监视系统50也可以用于电动船舶中。
此外，在如上所述的实施方式中，电池单元42可以彼此并联连接。
此外，在如上所述的实施方式中，可以针对每个电池模块41对电池的状态进行监视。在这种情况下，具体地，当为每个电池模块41设置通信单元54时，从每个通信单元54到ECU 60的通信有时变成需要不同电位标准的所谓的绝缘通信，诸如当使用绝缘变压器或电容器时。
此外，在如上所述的实施方式中，可以通过使用包括两相锁定检测的锁定检测来对反馈信号进行检测。由此，通过使用锁定检测来对反馈信号进行测量，即使当包括噪声时，也可以准确地对从电池单元42实际输出的电流信号的振幅和相位进行测量。此外，如果将反馈信号用于对复阻抗进行计算，则可以有效地提高其计算精度。
在此，当通过应用锁定检测来获得诸如反馈信号等电流信号的测量频率分量，并用于对复阻抗进行计算时，在对电流信号进行检测的锁定检测期间也需要与图3中执行的相同的处理，以去除噪声分量。例如，作为对电流信号执行锁定检测的定时可以是在响应信号的测量之前或之后、或者在响应信号的测量之前和之后。在这种情况下，当在响应信号的测量之前和之后执行电流信号的检测，并且在响应信号的测量之前和之后获得噪声分量中的差大于规定的基准值时，再次执行测量处理。此外，当即使重复规定次数的测量，在测量之前和之后获得的噪声分量的差也不会减小到小于规定的基准值时，异常信号被输出到ECU 60，并且终止阻抗计算处理。
此外，在如上所述的实施方式中，要从电池单元42输出的电流信号不限于正弦波信号，并且只要属于AC信号，可以是诸如矩形波、三角波等的信号。
此外，在如上所述的实施方式中，ECU 60可以包括多个ECU元件。例如，可以针对每个功能提供多个ECU元件。除此之外，可以针对每个控制目标提供多个ECU元件。例如，多个ECU元件可以分为电池专用ECU元件和逆变器专用ECU元件。
此外，在如上所述的实施方式中，当电池单元42(即，电池模块41或组电池40)基于指令输出正弦波信号(即，响应信号)时，可以将该电池单元42用作外围电路的电源。相反，电池单元42(即，电池模块41或组电池40)可以构造成当该电池单元42基于指令输出正弦波信号(即，响应信号)时，不可用作外围电路的电源。
此外，可以如下所述执行在第四实施方式的步骤S401和第五实施方式的步骤S508的每个处理中执行的改变测量频率的方法。即，参考先前获取的复阻抗平面图(即，科尔图)，从预期引起比规定值小的复阻抗变化量的频率中识别与当前测量频率最接近的频率，并将该频率用作测量频率。在这种情况下，变化量是否相对较小可以通过差异量来识别。除此之外，可以将上次获取的电池状态(例如，电池单元42的温度、SOC)与当前电池状态进行比较，从而对电流复阻抗平面图进行预测，并且可以基于复阻抗平面图来对频率进行预测。
此外，在如上所述的实施方式中，作为噪声源，不仅可以包括安装在车辆上的诸如逆变器30等噪声源，还可以包括临时地连接到车辆的诸如快速充电器等噪声源。
此外，在如上所述的实施方式中，指定用于对复阻抗进行计算的测量范围(见步骤S101等)可以基于从安装在车辆上的噪声源(例如，逆变器30)或临时地连接到车辆的噪声源(例如，快速充电器)输出的噪声信号的频率来确定。具体地，可以采用能够避免噪声信号的频率的范围。例如，作为指定测量范围的方法，预先获得对噪声产生进行预测的频率的映射，并且可以指定该映射上的该频率以外的频率。由此，既不需要确定噪声也不需要去除噪声。
此外，作为另一示例，预先确定一个或多个固定频率，并且从固定频率中选择性地指定给定的测量频率。在此，例如，可以从包括在如上所述的测量范围中的频率来确定固定频率。除此之外，可以预先获得对噪声产生进行预测的频率的映射，并且确定固定频率以避免该映射上的该频率。此外，可以同时采用选择固定频率和从测量范围指定频率两者。

Claims (7)

1.一种电池监视系统(50)，用于对包括电解液和多个电极的蓄电池(42)的状态进行监视，所述电池监视系统包括：
波形指定器(53)，所述波形指定器对从所述蓄电池(42)输出的AC信号的波形进行指定，所述波形限定其至少一个频率作为参考频率；
信号控制器(56)，所述信号控制器使所述蓄电池(42)输出作为响应信号的AC信号，所述蓄电池(42)基于其自身的电力来输出所述AC信号；
响应信号输入单元(52)，所述响应信号输入单元从所述蓄电池(42)接收所述响应信号的所述AC信号；
频率分量检测器(52)，所述频率分量检测器对包括在所述响应信号中的、具有与所述参考频率对应的频率分量的AC信号进行检测，所述频率分量检测器(52)通过基于所述参考频率与由所述响应信号输入单元(52)接收的所述响应信号的乘积而执行的锁定检测来对所述AC信号进行检测；
计算器(53)，所述计算器基于所述响应信号中的由所述频率分量检测器所检测出的所述AC信号的所述频率分量来对所述蓄电池的复阻抗进行计算；
噪声判断器(53)，所述噪声判断器在所述信号控制器使所述蓄电池输出所述AC信号之前，对是否存在具有与所述AC信号的所述参考频率对应的频率的噪声信号进行判断；以及
噪声控制器(53)，所述噪声控制器在所述噪声判断器识别出存在所述噪声信号时，至少在所述计算器(53)对所述蓄电池的所述复阻抗进行计算之前避免或去除所述噪声信号。
2.如权利要求1所述的电池监视系统，其特征在于，在所述信号控制器使所述蓄电池(42)输出所述AC信号之前，所述频率分量检测器(52)接收流过所述蓄电池的噪声信号，并且基于所述噪声信号与所述参考频率的乘积，对所述噪声信号中的、具有与所述AC信号的所述参考频率对应的频率分量的AC信号进行检测，
其中，所述噪声判断器(53)对是否存在具有与所述AC信号的所述参考频率对应的所述频率分量的所述噪声信号进行判断，
其中，所述噪声判断器(53)基于由所述频率分量检测器检测出的所述噪声信号的所述频率分量来对是否存在所述噪声信号进行判断。
3.如权利要求1或2所述的电池监视系统，其特征在于，所述噪声判断器(53)对当所述AC信号的所述参考频率在给定的噪声范围内时是否存在所述噪声信号进行识别。
4.如权利要求1或2所述的电池监视系统，其特征在于，所述频率分量检测器在所述信号控制器(56)使所述蓄电池(42)输出所述AC信号之前，接收流过所述蓄电池(42)的所述噪声信号，
所述频率分量检测器(52)基于所述噪声信号与由所述波形指定器所指定的所述参考信号的乘积，对所述噪声信号中的、具有与所述AC信号的所述参考频率对应的频率分量的AC信号进行检测，
其中，所述噪声控制器(53)将所述响应信号中的所述频率分量与所述噪声信号中的所述频率分量进行比较，并从所述响应信号的所述频率分量中减去所述噪声信号中的所述频率分量，
其中，所述计算器(53)基于减法的结果来对所述复阻抗进行计算。
5.如权利要求1或2所述的电池监视系统，其特征在于，所述噪声控制器(53)指示所述信号控制器(56)通过改变所述AC信号的所述频率来使所述蓄电池输出所述AC信号。
6.一种具有电池监视系统(50)的运输系统，所述电池监视系统用于对包括电解液和多个电极的蓄电池(42)的状态进行监视，所述电池监视系统包括：
波形指定器(53)，所述波形指定器通过限定属于给定的能测量的范围的参考频率来对AC信号的给定的波形进行指定；
存储单元(53)，所述存储单元对能测量的频率进行存储；
信号控制器(56)，所述信号控制器使所述蓄电池(42)基于作为监视目标的其自身的电力，来输出AC信号；
响应信号输入单元(52)，所述响应信号输入单元从所述蓄电池(42)接收作为响应信号的所述AC信号；
频率分量检测器(52)，所述频率分量检测器对所述响应信号中的、具有与所述参考频率对应的频率分量的AC信号进行检测；
频率分量检测器(52)，所述频率分量检测器基于所述参考频率与输入到所述响应信号输入单元的所述响应信号的乘积，来对具有与所述参考频率对应的频率分量的AC信号进行检测；以及
计算器(53)，所述计算器基于所述响应信号中的、由所述频率分量检测器检测出的所述频率分量来对所述蓄电池(42)的复阻抗进行计算，
其中，所述参考频率排除了从安装在运输系统上的噪声产生源或连接到所述运输系统的噪声源输出的噪声信号的频率。
7.一种用于对蓄电池(42)的状态进行监视的方法，包括：
通过将指示一个频率特定为参考频率，对AC信号的给定的波形进行指定；
对是否存在流过所述蓄电池(42)的、具有与所述参考频率对应的频率的噪声信号进行判断；
使所述蓄电池(42)基于其自身的电力来输出作为响应信号的AC信号；
从所述蓄电池(42)接收所述响应信号的所述AC信号；
当判断为存在所述噪声信号时，从所述响应信号去除所述噪声信号；
基于所述参考信号与所述响应信号的乘积，对所述响应信号中的、与所述AC信号的所述参考频率对应的频率分量的AC信号进行检测；以及
基于所述响应信号中的所述AC信号的所述频率分量来对所述蓄电池的复阻抗进行计算。
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