CN115166518A - 电池的状态计算装置以及状态计算方法 - Google Patents

电池的状态计算装置以及状态计算方法 Download PDF

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CN115166518A CN202210263254.7A CN202210263254A CN115166518A CN 115166518 A CN115166518 A CN 115166518A CN 202210263254 A CN202210263254 A CN 202210263254A CN 115166518 A CN115166518 A CN 115166518A
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Abstract

本公开提供电池的状态计算装置以及状态计算方法。作为电池监视装置的BMU(100)具备：电流测定部(10)，测定电池(5)充放电的电流；电压测定部(20)，测定由电流测定部(10)进行的电流的测定过程中的电池(5)的电压；BPF处理部(30)，抽取由电流测定部(10)测定出的电流的预定频带的分量；BPF处理部(40)，抽取由电压测定部(20)测定出的电压的预定频带的分量；以及阻抗计算部(50)，使用抽取出的电流分量和电压分量来计算电池(5)的阻抗。

Description

电池的状态计算装置以及状态计算方法
技术领域
本公开涉及计算能够充放电的电池的电阻劣化状态的技术。
背景技术
例如，在日本特开2020-41917号公报中公开了如下方法：在具备二次电池(能够充放电的电池)、电动发电机、在二次电池与电动发电机之间进行电力变换的电力控制装置(逆变器、升压转换器)的车辆中，为了测定二次电池的电阻劣化度，计算二次电池的阻抗。在该方法中，控制作为二次电池的负载的电力控制装置的驱动，从而生成预定频率的电力模式，将所生成的电力模式输入到二次电池，从而根据由二次电池产生的电流或者电压来计算二次电池的阻抗。
发明内容
在日本特开2020-41917号公报所公开的方法中，为了计算二次电池的阻抗，需要生成专用的电力模式(预定频率的电力模式)并输入到二次电池。然而，一般而言，在车辆的行驶过程中在二次电池中输入输出的电力模式根据由驾驶员进行的驾驶操作(加速器踏板操作量、制动器踏板操作量等)确定。因此，难以在车辆的行驶过程中生成用于计算二次电池的阻抗的专用的电力模式。因而，难以通过日本特开2020-41917号公报所公开的方法在车辆的行驶过程中计算阻抗。
本公开是为了解决上述课题而完成的，其目的在于无需生成专用的电力模式，根据任意的电力模式都能够计算电池的电阻劣化状态(阻抗)。
本公开的状态计算装置是能够充放电的电池的状态计算装置，其中，所述状态计算装置具备：第1测定部，测定电池充放电的电流；第2测定部，测定由第1测定部进行的电流的测定过程中的电池的电压；第1处理部，抽取由第1测定部测定出的电流的预定频带的分量即电流分量；第2处理部，抽取由第2测定部测定出的电压的预定频带的分量即电压分量；以及计算部，使用由第1处理部抽取出的电流分量和由第2处理部抽取出的电压分量来计算电池的阻抗。
本公开的状态计算方法是能够充放电的电池的状态计算方法，其中，所述状态计算方法包括：测定电池充放电的电流的步骤；测定电流的测定过程中的电池的电压的步骤；抽取测定出的电流的预定频带的分量即电流分量的步骤；抽取测定出的电压的预定频带的分量即电压分量的步骤；以及使用抽取出的电流分量和抽取出的电压分量来计算电池的阻抗的步骤。
本发明的上述以及其他目的、特征、局面以及优点将从与和附图关联地理解的本发明有关的如下详细的说明变清楚。
附图说明
图1是示意地示出车辆的结构的一个例子的图。
图2是示意地示出BMU的结构的一个例子的图(其一)。
图3是用于说明阻抗的计算手法的图(其一)。
图4是用于说明通过频带的设定手法的图(其一)。
图5是示出BPF处理部的滤波器特性的一个例子的图(其一)。
图6是示出BMU的处理次序的一个例子的流程图(其一)。
图7是用于说明通过频带的设定手法的图(其二)。
图8是示出BPF处理部的滤波器特性的一个例子的图(其二)。
图9是示出BMU的处理次序的一个例子的流程图(其二)。
图10是示出BPF处理部的滤波器特性的一个例子的图(其三)。
图11是用于说明通过频带的设定手法的图(其三)。
图12是示出BPF处理部的滤波器特性的一个例子的图(其四)。
图13是示出BMU的处理次序的一个例子的流程图(其三)。
图14是示意地示出BMU的结构的一个例子的图(其二)。
图15是示出LPF处理部的滤波器特性的一个例子的图。
图16是用于说明通过频带的设定手法的图(其四)。
图17是示出BPF处理部的滤波器特性的一个例子的图(其五)。
图18是示意地示出BMU的结构的一个例子的图(其三)。
图19是用于说明阻抗的计算手法的图(其二)。
图20是示出BMU的处理次序的一个例子的流程图(其四)。
图21是示意地示出BMU的结构的一个例子的图(其四)。
图22是用于说明阻抗的计算手法的图(其三)。
图23是示出BMU的处理次序的一个例子的流程图(其五)。
图24是示意地示出BMU的结构的一个例子的图(其五)。
图25是用于说明阻抗的计算手法的图(其四)。
图26是比较图25所示的6个电流波峰间时间差T31～T36和预定范围R1的图。
图27是比较图25所示的6个电压波峰间时间差T41～T46和预定范围R2的图。
图28是示出BMU的处理次序的一个例子的流程图(其六)。
图29是示意地示出BMU的结构的一个例子的图(其六)。
图30是用于说明阻抗的计算手法的图(其五)。
图31是比较图30所示的6个相位差P1～P6和预定范围R3的图。
图32是示出BMU的处理次序的一个例子的流程图(其七)。
图33是示出基于模拟电路的BPF处理部的安装例的图。
图34是示出基于数字处理的BPF处理部的安装例的图。
图35是示出基于模拟电路的LPF处理部的安装例的图。
图36是示出计算电池的电阻劣化度的手法的一个例子的图(其一)。
图37是示出计算电池的电阻劣化度的手法的一个例子的图(其二)。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本公开的实施方式。此外，对图中相同或者相当部分附加相同的符号，不重复其说明。
[实施方式1]
图1是示意地示出具备本实施方式的状态计算装置的车辆1的结构的一个例子的图。
车辆1具备驱动轮2、与驱动轮2机械性地连结的电动发电机3、电力控制装置(PCU：Power Control Unit)4、电池5、电子控制装置(ECU：Electronic Control Unit)6以及电池监视装置(BMU：Battery Management Unit)100。
车辆1是使用电动发电机3的动力进行行驶的电动车辆。此外，也可以在车辆1中具备电动发电机3以外的动力源(例如引擎)。
电动发电机3例如是三相交流旋转电机。电动发电机3被经由PCU4从电池5供给的电力驱动。另外，电动发电机3还能够使用从驱动轮2传递的动力来进行再生发电，经由PCU4将进行发电而得到的电力供给到电池5。
电池5例如构成为包括如锂离子电池或者镍氢电池那样的二次电池(能够充放电的电池)。二次电池既可以是单电池，也可以是组电池。
PCU4构成为包括根据来自ECU6的指示进行工作的逆变器以及升降压转换器。PCU4根据来自ECU6的指示，将从电池5供给的电力变换为能够驱动电动发电机3的电力而供给到电动发电机3，或者将电动发电机3发出的电力变换为能够对电池5进行充电的电力而供给到电池5。
进而，虽然未图示，但在车辆1中设置有多个传感器，该多个传感器用于检测基于驾驶员的加速器踏板操作量、制动器踏板操作量、车速等为了控制车辆1所需的各种物理量。这些传感器将检测结果发送到ECU6。
BMU100检测电池5的电压、电流、温度。BMU100将检测结果输出到ECU6。另外，如后所述，BMU100还具有计算电池5的阻抗以及电阻劣化度的功能。
ECU6根据来自各传感器以及BMU100的信息以及存储于存储器的信息来执行预定的运算处理，根据运算结果来控制PCU4。
图2是示意地示出BMU100的结构的一个例子的图。BMU100具备电流测定部10、电压测定部20、BPF(带通滤波器)处理部30、40、阻抗计算部50、电阻劣化度计算部60以及基准阻抗存储部70。此外，电流测定部10、电压测定部20、BPF处理部30、BPF处理部40、阻抗计算部50、电阻劣化度计算部60以及基准阻抗存储部70分别是本公开的“第1测定部”、“第2测定部”、“第1处理部”、“第2处理部”、“计算部”、“推测部”以及“存储部”的一个例子。
电流测定部10测定在电池5中进行充放电的电流并输出到BPF处理部30。电压测定部20测定由电流测定部10进行的电流测定过程中的电池5的电压。
BPF处理部30抽取由电流测定部10测定出的电流的预定频带的分量并输出到阻抗计算部50。以下，将由BPF处理部30抽取出的电流的预定频带的分量还称为“抽取电流分量”或者还简称为“电流分量”。
BPF处理部40抽取由电压测定部20测定出的电压的预定频带的分量并输出到阻抗计算部50。以下，将由BPF处理部40抽取出的电压的预定频带的分量还称为“抽取电压分量”或者还简称为“电压分量”。
阻抗计算部50使用由BPF处理部30抽取出的电流分量和由BPF处理部40抽取出的电压分量来计算电池5的阻抗。此外，关于阻抗的计算手法将在后面详述。
电阻劣化度计算部60使用由阻抗计算部50计算出的阻抗和存储于基准阻抗存储部70的基准阻抗来计算(推测)电池5的电阻劣化度。例如，电阻劣化度计算部60计算将由阻抗计算部50计算出的阻抗除以基准阻抗而得到的比率，作为电池5的电阻劣化度。
基准阻抗存储部70存储用于计算电阻劣化度的基准阻抗。
图3是用于说明基于阻抗计算部50的阻抗的计算手法的图。
由电流测定部10测定出的电流由BPF处理部30抽取预定频带的分量而发送到阻抗计算部50。由电压测定部20测定出的电压由BPF处理部40抽取预定频带的分量而发送到阻抗计算部50。
阻抗计算部50确定由BPF处理部30抽取出的电流分量的振幅，并且确定由BPF处理部40抽取出的电压分量的振幅。然后，阻抗计算部50计算将电压分量的振幅除以电流分量的振幅而得到的值，作为电池5的阻抗(交流阻抗)。更具体而言，阻抗计算部50鉴于在电流分量与电压分量之间存在相位差，例如将接下来检测的相位差P2的电压振幅V2与电流振幅I2进行组合，计算“V2/I2”作为交流阻抗。同样地，阻抗计算部50将接下来检测的相位差P3的电压振幅V3与电流振幅I3进行组合，计算“V3/I3”作为交流阻抗。此外，“V2/I2”与“V3/I3”是大致相同的值。
图4是用于说明由BPF处理部30、40抽取的预定频带(以下，还称为“通过频带”)的设定手法的图。在图4中示意地示出了通过交流阻抗法测定出的电池5的阻抗轨迹的波形。此外，在交流阻抗法中，多个频率的交流信号依次被施加到电池5，每当施加各频率的交流信号时都测量响应信号，针对被施加的交流信号与测量出的响应信号的每个组合而计算阻抗的实数分量以及虚数分量，进行在二维坐标中分别进行作图的处理(所谓的科尔作图)。
在图4中，横轴表示阻抗的实数分量(电阻分量)，纵轴表示阻抗的虚数分量(电容分量)。在图4所示的复数平面上，与原点的距离表示阻抗的大小，与横轴所成的角度表示电压相对于电流的相位差。
此外，在本实施方式中，说明将在交流阻抗法中施加到电池5的信号设为电流、将其响应信号设为电压的情况。即，在本实施方式中，通过交流阻抗法测定的电池5的阻抗根据被输入到电池5的交流电流与在将交流电流输入到电池5时产生的交流电压的关系来计算。此外，电池5的阻抗还能够根据被输入到电池5的交流电压与在将交流电压输入到电池5时产生的交流电流的关系来计算。
一般而言，即使被施加到电池5的交流信号的频率发生变化而阻抗的变化量仍少(即能够稳定地计算阻抗)是在被施加到电池5的信号与其响应信号的相位差小的时候。鉴于这一点，通过频带的中心值(以下，还称为“通过频率F”)被设定为在电池5的相位特性下电流与电压的相位差成为极小或者极小附近(比极小稍大的值)的频率。在图4所示的例子中，在被施加到电池5的交流电流的频率是0.1Hz时，相位差成为极小(与横轴所成的角度成为最小)，所以通过频率F被设定为“0.1Hz”。然后，以通过频率F为中心的预定宽度的频带被设定为通过频带。由此，能够稳定地计算电池5的阻抗。
图5是示出设定了将通过频率F设为0.1Hz的通过频带的情况下的BPF处理部30、40的滤波器特性的一个例子的图。在图5中，横轴是被输入到BPF处理部30、40的信号的频率(单位：Hz)，纵轴表示增益(单位：dB)。如图5所示，BPF处理部30、40抽取以通过频率F(0.1Hz)为中心的通过频带的信号而输出。
此外，在本实施方式1中，相位差成为极小的频率(在图4所示的例子中0.1Hz)作为通过频率F预先通过实验等求出，作为用于确定通过频带的信息而通过频率F(Hz)存储于未图示的存储器。此外，存储于存储器的“用于确定通过频带的信息”不必限定于通过频率F自身的值，例如在BPF处理部30、40通过数字处理而实现的情况下，也可以是用于该数字处理的滤波器系数(后述图34所示的a1、a2、b0、b1、b2等)。
图6是示出在BMU100计算电池5的阻抗以及电阻劣化度时进行的处理次序的一个例子的流程图。此外，该流程图能够在车辆1的行驶过程中执行。
BMU100测定在电池5中进行充放电的电流(步骤S10)。BMU100测定电流测定过程中的电池5的电压(步骤S20)。
接着，BMU100设定基于BPF处理部30、40的通过频带(步骤S30)。在本实施方式1中，如上所述，通过频率F(在图4所示的例子中，0.1Hz)作为用于确定通过频带的信息而预先存储于存储器。因而，BMU100在步骤S30中读出存储于存储器的通过频率F，设定以所读出的通过频率F为中心而具有预定宽度的通过频带。
BMU100利用BPF处理部30来抽取测定电流的通过频带的电流分量(步骤S40)。BMU100利用BPF处理部40来抽取测定电压V的通过频带的电压分量(步骤S50)。
BMU100计算将抽取出的电压分量的振幅除以抽取出的电流分量的振幅而得到的值，作为电池5的阻抗(步骤S60)。
BMU100计算将在步骤S60中计算出的阻抗除以存储于基准阻抗存储部70的基准阻抗而得到的比率，作为电池5的电阻劣化度(步骤S70)。
如以上那样，在本实施方式中，对以车辆1的行驶过程中的任意的电力模式产生的电流以及电压实施由BPF处理部30、40进行的带通滤波处理，从而抽取通过频带的电流分量以及电压分量，使用抽取出的电流分量以及电压分量来计算电池5的阻抗。
根据由BPF处理部30、40抽取出的电流分量以及电压分量计算的电池5的阻抗能够得到与通过上述日本特开2020-41917号公报(专利文献1)所记载的方法(将专用的电力模式输入到电池的方法)得到的阻抗等同的结果。
由此，即使不生成仅用于测定电池5的阻抗的专用的电力模式，也能够根据车辆1的行驶过程中的任意的电力模式来计算电池5的阻抗。
[实施方式2]
在上述实施方式1中，将由BPF处理部30、40抽取的通过频带进行固定。
在本实施方式2中，根据电池5的温度、SOC(State Of Charge，充电状态)以及劣化度中的至少任意一个使由BPF处理部30、40抽取的通过频带变化。此外，SOC是当前的蓄电量相对于电池5的满充电状态的蓄电量的比例，所以是与电池5的蓄电量相当的值。本实施方式2中的其它结构以及处理与上述实施方式1相同，所以不重复在此的详细的说明。
图7是用于说明本实施方式2的通过频带的设定手法的图。在图7中针对电池5的每个温度(在图7所示的例子中，25℃和10℃)分别示出通过交流阻抗法测定出的电池5的阻抗轨迹的波形。
如图7所示，通过交流阻抗法测定的电池5的阻抗轨迹的波形因电池5的温度而变化。因而，相位差成为极小的频率也因电池5的温度不同而不同。在图7所示的例子中，在电池5的温度是25℃的情况下相位差成为极小的电流的频率是0.1Hz，相对于此，在电池5的温度是10℃的情况下相位差成为极小的电流的频率是0.08Hz。
鉴于这一点，在本实施方式2中，通过实验等预先求出并存储电池5的温度与通过频率F的对应关系，根据实际的电池5的温度使通过频率F变化。然后，根据通过频率F使通过频带变化。
图8是示出本实施方式2的BPF处理部30、40的滤波器特性的一个例子的图。在电池5的温度是25℃的情况下，通过频率F被设定为0.1Hz，在电池5的温度是10℃的情况下，通过频率F被设定为0.08Hz。由此，如图8所示，在电池5的温度是25℃的情况下，由BPF处理部30、40抽取以0.1Hz为中心的通过频带的信号，在电池5的温度是10℃的情况下，由BPF处理部30、40抽取以0.08Hz为中心的通过频带的信号。由此，即使电池5的温度发生变化，也能够稳定地计算电池5的阻抗。
此外，通过交流阻抗法测定的电池5的阻抗轨迹的波形不仅因电池5的温度而变化，还可能因电池5的SOC、电池5的劣化度而变化。因此，也可以预先存储电池5的温度、SOC以及劣化度与通过频率F的对应关系，根据实际的电池5的温度、SOC以及劣化度使通过频率F变化。通过这样增加用于决定通过频率F的参数，能够更稳定地计算电池5的阻抗。
图9是示出在本实施方式2的BMU100计算电池5的阻抗以及电阻劣化度时进行的处理次序的一个例子的流程图。此外，图9所示的流程图是将上述图6所示的流程图的步骤S30变更为步骤S30A而成的。关于图9的其它步骤(附加有与上述图6所示的步骤相同的编号的步骤)，已经进行了说明，所以在此不重复详细的说明。
在步骤S30A中，BMU100根据电池5的温度、SOC、劣化度来设定通过频带。具体而言，如上所述，BMU100参照预先存储的电池5的温度、SOC以及劣化度与通过频率F的对应关系，决定与当前的电池5的温度、SOC、劣化度对应的通过频率F，设定以所决定的通过频率F为中心的预定宽度的通过频带。
通过这样做，能够针对电池5的任意的温度、SOC、劣化度而对计算误差少的阻抗进行计算。
此外，也可以如上所述，根据电池5的温度、SOC、劣化度中的至少任意一个使通过频带变化。
[实施方式3]
在上述实施方式1中，根据预先通过交流阻抗法测定出的电池5的阻抗轨迹来求出相位差成为极小的频率，设定以所求出的频率为中心的通过频带。
在本实施方式3中，使由BPF处理部30、40抽取的通过频带变化而搜索电池5的电流与电压的相位差成为极小或者极小附近的频带，将搜索到的频带设定为通过频带。本实施方式3中的其它结构以及处理与上述实施方式1相同，所以不重复在此的详细的说明。
图10是示出使通过频带变化的情况下的BPF处理部30、40的滤波器特性的一个例子的图。在本实施方式3中，首先，使BPF处理部30、40的通过频带变化为互不相同的多个频带。在图10中示出通过频率F分别以时间分割依次切换为0.05Hz、0.1Hz、0.2Hz这3个通过频带的例子。
图11是用于说明本实施方式3的通过频带的设定手法的图。在图11中，示出了使通过频带变化而得到的电池5的阻抗轨迹的波形的一个例子。在图11中，在比较设定了将通过频率F设为0.05Hz的通过频带的情况下的相位差、设定了将通过频率F设为0.1Hz的通过频带的情况下的相位差以及设定了将通过频率F设为0.2Hz的通过频带的情况下的相位差的情况下，设定了将通过频率F设为0.1Hz的通过频带的情况下的相位差最小而成为极小。在这样的情况下，选择将相位差最小的“0.1Hz”设为通过频率F的频带，所选择的频带被设定为用于计算阻抗的通过频带。
图12是示出将通过频率F设为“0.1Hz”的频带被设定为通过频带的情况下的BPF处理部30、40的滤波器特性的一个例子的图。在是如图11所示的搜索结果的情况下，如图12所示的将通过频率F设为“0.1Hz”的频带被设定为用于计算阻抗的通过频带。
图13是示出在本实施方式3的BMU100计算电池5的阻抗以及电阻劣化度时进行的处理次序的一个例子的流程图。此外，图13所示的流程图是将上述图6所示的流程图的步骤S30变更为步骤S30B而成的。关于图13的其它步骤(附加有与上述图6所示的步骤相同的编号的步骤)，已经进行了说明，所以在此不重复详细的说明。
在步骤S30B中，BMU100通过使用上述图10～12说明的手法搜索相位差成为最小(极小)的频带，将搜索到的频带设定为通过频带。
通过这样做，即使在电池5的状态(温度、SOC、劣化度等)发生变化的情况下，也能够设定适于电池5的当前的状态的通过频带。因此，能够对计算误差少的阻抗进行计算。
[实施方式4]
图14是示意地示出本实施方式4的BMU100C的结构的一个例子的图。BMU100C是将上述图2所示的BMU100的电流测定部10以及电压测定部20分别变更为电流测定部10C以及电压测定部20C而成的。进而，在本实施方式4中，在电池5与电流测定部10C之间追加有LPF(低通滤波器)处理部5a，在电池5与电压测定部20C之间追加有LPF处理部5b。其它结构与上述实施方式1的结构相同，所以不重复在此的详细的说明。
电流测定部10C将电流的模拟数据变换为数字数据而输出到BPF处理部30。电压测定部20C将电压的模拟数据变换为数字数据而输出到BPF处理部40。设置LPF处理部5a、5b，以使得当在电流测定部10C以及电压测定部20C中将模拟数据变换为数字数据时不产生混叠。换言之，LPF处理部5a、5b作为抗混叠滤波器发挥功能。此外，LPF处理部5a以及LPF处理部5b分别是本公开的“第3处理部”以及“第4处理部”的一个例子。
图15是示出LPF处理部5a、5b的滤波器特性的一个例子的图。如图15所示，LPF处理部5a、5b将采样频率(例如10Hz)的一半的频率设为奈奎斯特频率(例如5Hz)，使比奈奎斯特频率小的频率的信号作为能够进行数字表达的信号而通过，使比奈奎斯特频率大的频率作为噪声(混叠)而衰减。
在这样的LPF处理部5a、5b设置于电池5与各测定部10C、20C之间的情况下，最好不仅考虑电池5单体的特性，还考虑LPF处理部5a、5b的滤波器特性来决定通过频带。
图16是用于说明本实施方式4的通过频带的设定手法的图。在图16中示出了通过交流阻抗法测定的基于仅电池5的特性的阻抗轨迹的波形(点划线)和基于将电池5与LPF处理部5a、5b进行组合的特性的阻抗轨迹的波形(实线)。
如图16所示，基于仅电池5的特性的阻抗轨迹和基于将电池5与LPF处理部5a、5b进行组合的特性的阻抗轨迹是不同的波形。鉴于这一点，在本实施方式4中，使用基于将电池5与LPF处理部5a、5b进行组合的特性的阻抗轨迹来求出相位差成为极小的频率，求出的频率被设定为通过频率F。在图16所示的例子中，当在基于将电池5与LPF处理部5a、5b进行组合的特性的阻抗轨迹中频率是0.5Hz时，相位差成为极小，所以通过频率F被设定为“0.5Hz”，以“0.5Hz”为中心的预定宽度的频带被设定为通过频带。
图17是示出本实施方式4的BPF处理部30、40的滤波器特性的一个例子的图。如图17所示，BPF处理部30、40抽取以被设定为通过频率F的“0.5Hz”为中心的通过频带的信号。由此，不仅是电池5单体，还能够在将电池5与LPF处理部5a、5b进行组合的系统(车辆1)中对计算误差少的阻抗进行计算。
[实施方式5]
图18是示意地示出本实施方式5的BMU100D的结构的一个例子的图。BMU100D是对上述图2所示的BMU100追加峰值检测部31、41，并且将BMU100的阻抗计算部50变更为阻抗计算部50D而成的。BMU100D的其它结构与上述图2所示的BMU100的结构相同，所以不重复在此的详细的说明。
峰值检测部31设置于BPF处理部30与阻抗计算部50D之间，作为电流峰值而检测由BPF处理部30抽取出的电流分量的极大值以及极小值中的至少一方。峰值检测部31将检测到的电流峰值输出到阻抗计算部50D。
峰值检测部41设置于BPF处理部40与阻抗计算部50D之间，作为电压峰值而检测由BPF处理部40抽取出的电压分量的极大值以及极小值中的至少一方。峰值检测部41将检测到的电压峰值输出到阻抗计算部50D。
此外，峰值检测部31以及峰值检测部41分别是本公开的“第1检测部”以及“第2检测部”的一个例子。
阻抗计算部50D使用电流峰值和电压峰值来计算阻抗。
图19是用于说明基于阻抗计算部50D的阻抗的计算手法的图。在图19中，示出了由BPF处理部30抽取出的电流分量的极大值以及极小值这双方由峰值检测部31作为电流峰值而检测，由BPF处理部40抽取出的电压分量的极大值以及极小值这双方由峰值检测部41作为电压峰值而检测的例子。
阻抗计算部50D在电流峰值是电流分量的极大值的情况下，使用该电流分量的极大值与其接下来检测的电压分量的极大值的组合来计算阻抗。另外，阻抗计算部50D在电流峰值是电流分量的极小值的情况下，使用该电流分量的极小值与其接下来检测的电压分量的极小值的组合来计算阻抗。
通过这样构成，阻抗计算部50D能够精度良好地获取抽取电流分量的振幅(电流峰值)以及抽取电压分量的振幅(电压峰值)。然后，阻抗计算部50根据获取到的电流峰值以及电压峰值来计算阻抗。因此，能够减轻阻抗的计算误差。
图20是示出在本实施方式5的BMU100D计算电池5的阻抗以及电阻劣化度时进行的处理次序的一个例子的流程图。此外，图20所示的流程图是将上述图6所示的流程图的步骤S60变更为步骤S60D，还追加步骤S80、S81而成的。关于图20的其它步骤(附加有与上述图6所示的步骤相同的编号的步骤)，已经进行了说明，所以在此不重复详细的说明。
在步骤S80中，BMU100D作为电流峰值而检测在步骤S40中抽取出的电流分量的极大值以及极小值中的至少一方。
在步骤S81中，BMU100D作为电压峰值而检测在步骤S50中抽取出的电压分量的极大值以及极小值中的至少一方。
在步骤S60D中，BMU100D使用在步骤S80中检测到的电流峰值和在步骤S81中检测到的电压峰值来计算阻抗。此外，关于具体的阻抗的计算手法，使用上述图19进行了说明，所以不重复在此的详细的说明。
通过如以上那样构成，能够进行误差少的阻抗的计算。
[实施方式6]
图21是示意地示出本实施方式6的BMU100E的结构的一个例子的图。BMU100E是对上述图18所示的BMU100D追加阈值比较部33、43，并且将BMU100D的阻抗计算部50D变更为阻抗计算部50E而成的。BMU100E的其它结构与上述图18所示的BMU100D的结构相同，所以不重复在此的详细的说明。
阈值比较部33比较由峰值检测部31检测到的电流峰值的大小(绝对值)和电流阈值Ith，将比较结果输出到阻抗计算部50E。
阈值比较部43比较由峰值检测部41检测到的电压峰值的大小(绝对值)和电压阈值Vth，将比较结果输出到阻抗计算部50E。
阻抗计算部50E在电流峰值的大小比电流阈值Ith大且电压峰值的大小比电压阈值Vth大的情况下，使用该电流峰值和该电压峰值来计算阻抗。
图22是用于说明基于阻抗计算部50E的阻抗的计算手法的图。在图22中，作为用于计算阻抗的电压峰值与电流峰值的组合的候补，例示出6个组合C1～C6。
在6个组合C1～C6中的组合C1～C4、C6中电流峰值的大小小于电流阈值Ith，或者，电压峰值的大小小于电压阈值Vth。当使用这样的振幅小的组合C1～C4、C6计算出阻抗时，容易受到噪声的影响，阻抗的计算精度有可能会下降。
另一方面，组合C5的电流峰值的大小比电流阈值Ith大且电压峰值的大小比电压阈值Vth大。当使用这样的振幅大的组合C5计算出阻抗时，不易受到噪声的影响，能够精度良好地计算阻抗。
鉴于这一点，阻抗计算部50E使用大小超过电流阈值Ith的电流峰值与大小超过电压阈值Vth的电压峰值的组合C5来计算阻抗。
图23是示出在本实施方式6的BMU100E计算电池5的阻抗以及电阻劣化度时进行的处理次序的一个例子的流程图。此外，图23所示的流程图是将上述图20所示的流程图的步骤S60D变更为步骤S60E，还追加步骤S82而成的。关于图23的其它步骤(附加有与上述图20所示的步骤相同的编号的步骤)，已经进行了说明，所以在此不重复详细的说明。
在步骤S82中，BMU100E判定在步骤S80、S81中检测到的电流峰值以及电压峰值的组合之中是否存在电流峰值的大小比电流阈值Ith大且电压峰值的大小比电压阈值Vth大的组合。
在存在电流峰值的大小比电流阈值Ith大且电压峰值的大小比电压阈值Vth大的组合的情况下(在步骤S82中是)，BMU100E使用该组合来计算阻抗(步骤S60E)。
另一方面，在不存在电流峰值的大小比电流阈值Ith大且电压峰值的大小比电压阈值Vth大的组合的情况下(在步骤S82中否)，BMU100E不进行以后的处理(阻抗以及电阻劣化度的计算)，而使处理结束。
通过如以上那样构成，能够进行不易受到噪声的影响的阻抗的计算。
[实施方式7]
图24是示意地示出本实施方式7的BMU100F的结构的一个例子的图。BMU100F是对上述图18所示的BMU100D追加波峰间时间差计算部32、42，并且将BMU100D的阻抗计算部50D变更为阻抗计算部50F而成的。BMU100F的其它结构与上述图18所示的BMU100D的结构相同，所以不重复在此的详细的说明。
波峰间时间差计算部32计算从检测到电流峰值的前次值起至检测到电流峰值的本次值为止的时间(以下，还称为“电流波峰间时间差”)，将计算结果输出到阻抗计算部50F。
波峰间时间差计算部42计算从检测到电压峰值的前次值器至检测到电压峰值的本次值为止的时间(以下，还称为“电压波峰间时间差”)，将计算结果输出到阻抗计算部50F。
阻抗计算部50F在电流波峰间时间差包含于预定范围R1内、且电压波峰间时间差包含于预定范围R2内的情况下，使用电流峰值的本次值与电压峰值的本次值的组合来计算阻抗。此外，设想预定范围R1和预定范围R2是相同的值，但也可以是不同的值。
图25是用于说明基于阻抗计算部50F的阻抗的计算手法的图。在图25中，示出了计算6个电流波峰间时间差T31～T36(极大值间的时间差T31、T33、T35、极小值间的时间差T32、T34、T36)，计算6个电压波峰间时间差T41～T46(极大值间的时间差T41、T43、T45、极小值间的时间差T42、T44、T46)的例子。
为了减轻阻抗的计算误差，最好在BPF处理部30、40的输出稳定的状态下计算阻抗。鉴于这一点，阻抗计算部50F在电流波峰间时间差包含于预定范围R1内、且电压波峰间时间差包含于预定范围R2内的情况下，判定为是BPF处理部30、40的输出稳定的状态而计算阻抗。
图26是比较图25所示的6个电流波峰间时间差T31～T36和预定范围R1的图。6个电流波峰间时间差T31～T36中的时间差T32、T34、T35包含于预定范围R1，但除此以外的时间差不包含于预定范围R1。在该情况下，设想在BPF处理部30的输出稳定的状态下检测到时间差T32、T34、T35所包含的电流峰值的本次值。
图27是比较图25所示的6个电压波峰间时间差T41～T46和预定范围R2的图。6个电压波峰间时间差T41～T46中的时间差T42、TT45包含于预定范围R2，但除此以外的时间差不包含于预定范围R2。在该情况下，设想在BPF处理部40的输出稳定的状态下检测到时间差T42、T45所包含的电压峰值的本次值。
鉴于以上的点，阻抗计算部50F在电流波峰间时间差包含于预定范围R1内、且接下来的电压波峰间时间差包含于预定范围R2内的情况下，使用该电流波峰间时间差内的电流峰值的本次值与该电压波峰间时间差内的电压峰值的本次值的组合来计算阻抗。在图25所示的例子中，阻抗计算部50F使用电流波峰间时间差T32内的电流峰值的本次值与电压波峰间时间差T42内的电压峰值的本次值的组合来计算阻抗，并且使用电流波峰间时间差T35内的电流峰值的本次值与电压波峰间时间差T45内的电压峰值的本次值的组合来计算阻抗。
图28是示出在本实施方式7的BMU100F计算电池5的阻抗以及电阻劣化度时进行的处理次序的一个例子的流程图。此外，图28所示的流程图是将上述图20所示的流程图的步骤S60D变更为步骤S60F，还追加步骤S84而成的。关于图28的其它步骤(附加有与上述图20所示的步骤相同的编号的步骤)，已经进行了说明，所以在此不重复详细的说明。
在步骤S84中，BMU100F判定在步骤S80、S81中检测到的电流峰值以及电压峰值的组合之中是否存在电流波峰间时间差包含于预定范围R1内、且接下来的电压波峰间时间差包含于预定范围R2内的组合。
在存在电流波峰间时间差包含于预定范围R1内、且接下来的电压波峰间时间差包含于预定范围R2内的组合的情况下(在步骤S84中是)，BMU100F使用该组合(该电流波峰间时间差内的电流峰值的本次值与该电压波峰间时间差内的电压峰值的本次值的组合)来计算阻抗(步骤S60F)。
另一方面，在不存在电流波峰间时间差包含于预定范围R1内、且接下来的电压波峰间时间差包含于预定范围R2内的组合的情况下(在步骤S84中否)，BMU100F不进行以后的处理(阻抗以及电阻劣化度的计算)而使处理结束。
通过如以上那样构成，能够在BPF处理部30、40的输出稳定的状态下计算阻抗，所以能够减轻阻抗的计算误差。
[实施方式8]
图29是示意地示出本实施方式8的BMU100G的结构的一个例子的图。BMU100G是对上述图18所示的BMU100D追加相位差检测部80以及阈值比较部90，并且将BMU100D的阻抗计算部50D变更为阻抗计算部50G而成的。BMU100G的其它结构与上述图18所示的BMU100D的结构相同，所以不重复在此的详细的说明。
相位差检测部80检测从检测到电流峰值起至检测到接下来的电压峰值为止的时间作为电流分量与电压分量之间的相位差。此外，也可以使相位差检测部80检测从检测到电压峰值起至至检测到接下来的电流峰值为止的时间作为相位差。
阈值比较部90判定由相位差检测部80检测到的相位差是否包含于预定范围R3，将判定结果输出到阻抗计算部50G。
阻抗计算部50G在阈值比较部90的判定结果表示相位差包含于预定范围R3的情况下，使用相位差包含于预定范围R3的电流峰值与电压峰值的组合来计算阻抗。
图30是用于说明基于阻抗计算部50G的阻抗的计算手法的图。在图30中，示出了作为电流分量与电压分量的相位差(从检测到电流峰值起至检测到接下来的电压峰值为止的时间)而检测6个相位差P1～P6的例子。
阻抗计算部50G在检测到的相位差包含于预定范围R3内的情况下计算阻抗。
图31是比较图30所示的6个相位差P1～P6和预定范围R3的图。6个相位差P1～P6中的相位差P1、P3、P6包含于预定范围R3，但除此以外的相位差不包含于预定范围R3。在该情况下，阻抗计算部50G使用预定范围R3所包含的相位差P1的电流峰值与电压峰值的组、相位差P3的电流峰值与电压峰值的组合以及相位差P6的电流峰值与电压峰值的组合来计算阻抗。
图32是示出在本实施方式8的BMU100G计算电池5的阻抗以及电阻劣化度时进行的处理次序的一个例子的流程图。此外，图32所示的流程图是将上述图20所示的流程图的步骤S60D变更为步骤S60G，还追加步骤S86而成的。关于图32的其它步骤(附加有与上述图20所示的步骤相同的编号的步骤)，已经进行了说明，所以在此不重复详细的说明。
在步骤S86中，BMU100G判定在步骤S80、S81中检测到的电流峰值以及电压峰值的组合之中是否存在相位差包含于预定范围R3内的组合。
在存在相位差包含于预定范围R3内的组合的情况下(在步骤S86中是)，BMU100G使用该组合来计算阻抗(步骤S60G)。
另一方面，在不存在相位差包含于预定范围R3内的组合的情况下(在步骤S86中否)，BMU100G不进行以后的处理(阻抗以及电阻劣化度的计算)而使处理结束。
通过如以上那样构成，能够在相位差稳定的状态下计算阻抗，所以能够精度良好地计算阻抗。
[BPF处理部30、40的安装例]
说明在上述实施方式1～8中使用的BPF处理部30、40的安装例。
BPF处理部30、40既可以由模拟电路构成，也可以通过数字处理(软件处理)来实现。
图33是示出基于模拟电路的BPF处理部30、40的安装例的图。在由模拟电路构成BPF处理部30、40的情况下，例如，可以如图33所示在输入与输出之间将电阻与电容器CA1串联地连接，还在电容器CA1与输出之间的连接节点与接地之间配置电容器CA2。
图34是示出基于数字处理的BPF处理部30、40的安装例的图。在图34所示的例子中示出由双二次的IIR(Infinite Impulse Response，无限脉冲响应)滤波器构成BPF处理部30、40的例子。在该情况下，处理结构固定为双二次的结构，仅变更用于数字处理(软件处理)的滤波器系数(图34所示的a1、a2、b0、b1、b2)，从而能够切换通过频带。换言之，作为用于确定通过频带的信息，也可以不是通过频率F自身，而将用于数字处理(软件处理)的滤波器系数存储于存储器。
此外，LPF处理部5a、5b也既可以由模拟电路构成，也可以通过数字处理(软件处理)来实现。
图35是示出基于模拟电路的LPF处理部5a、5b的安装例的图。在由模拟电路构成LPF处理部5a、5b的情况下，例如，可以如图35所示在输入与输出之间配置电阻，还在电阻与输出与之间的连接节点与接地之间配置电容器C。
[基准阻抗的设定例]
在上述实施方式1～8中，使用计算出的阻抗和存储于基准阻抗存储部70的基准阻抗来计算电池5的电阻劣化度。
用于计算电阻劣化度的基准阻抗例如能够设为使用1个或多个电池5事先地计算出通过频带的交流阻抗的阻抗。
例如，也可以将与电池5是新品的状态即BOL(Begin of Life，初始寿命)对应的阻抗作为第1基准阻抗而存储于基准阻抗存储部70。
图36是示出使用与BOL对应的第1基准阻抗来计算电池5的电阻劣化度的手法的一个例子的图。如图36所示，能够计算成将计算出的阻抗是第1基准阻抗时的电池电阻劣化度设为100％，电池5的电阻劣化度与计算出的阻抗成比例地变大。
另外，也可以在基准阻抗存储部70中存储与电池5的多个状态分别对应的多个基准阻抗。例如，也可以是与BOL对应的上述第1基准阻抗和与电池5达到寿命的状态即EOL(End of Life，寿命终止)对应的第2基准阻抗存储于基准阻抗存储部70。
图37是示出使用与BOL对应的第1基准阻抗和与EOL对应的第2基准阻抗来计算电池5的电阻劣化度的手法的一个例子的图。如图37所示，能够推测成将计算出的阻抗是第1基准阻抗时的电池电阻劣化度设为100％，将计算出的阻抗是第2基准阻抗时的电池电阻劣化度设为200％，电池电阻劣化度与计算出的阻抗成比例地变大。
说明了本发明的实施方式，但本次公开的实施方式应被认为在所有的点是例示，并非限制性的。本发明的范围通过权利要求书示出，意图包含与权利要求书等同的意义以及范围内的所有的变更。

Claims (17)

1.一种电池的状态计算装置，该电池是能够充放电的电池，其中，所述电池的状态计算装置具备：
第1测定部，测定所述电池充放电的电流；
第2测定部，测定由所述第1测定部进行的所述电流的测定过程中的所述电池的电压；
第1处理部，抽取由所述第1测定部测定出的所述电流的预定频带的分量即电流分量；
第2处理部，抽取由所述第2测定部测定出的所述电压的所述预定频带的分量即电压分量；以及
计算部，使用由所述第1处理部抽取出的所述电流分量和由所述第2处理部抽取出的所述电压分量来计算所述电池的阻抗。
2.根据权利要求1所述的电池的状态计算装置，其中，还具备：
存储部，存储所述电池的基准阻抗；以及
推测部，使用由所述计算部计算出的所述阻抗和存储于所述存储部的所述基准阻抗来推测所述电池的电阻劣化度。
3.根据权利要求1或者2所述的电池的状态计算装置，其中，
所述预定频带被设定成包括在所述电池的相位特性下所述电池的电流与电压的相位差成为极小或者极小附近的频率。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的电池的状态计算装置，其中，
所述第1处理部以及所述第2处理部根据所述电池的温度、蓄电量以及劣化度中的至少任意一个使所述预定频带变化。
5.根据权利要求1或者2所述的电池的状态计算装置，其中，
所述第1处理部以及所述第2处理部使所述预定频带变化来搜索所述电池的电流与电压的相位差成为极小或者极小附近的频带，将搜索到的频带设定为所述预定频带。
6.根据权利要求1或者2所述的电池的状态计算装置，其中，还具备：
第3处理部，设置于所述电池与所述第1测定部之间，对从所述电池输入的电流进行抗混叠滤波处理；以及
第4处理部，设置于所述电池与所述第2测定部之间，对从所述电池输入的电压进行抗混叠滤波处理，
所述预定频带使用包括所述电池、所述第3处理部以及所述第4处理部的相位特性来设定。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的电池的状态计算装置，其中，还具备：
第1检测部，设置于所述第1处理部与所述计算部之间，检测由所述第1处理部抽取出的所述电流分量的极大值以及极小值中的至少一方作为电流峰值；以及
第2检测部，设置于所述第2处理部与所述计算部之间，检测由所述第2处理部抽取出的所述电压分量的极大值以及极小值中的至少一方作为电压峰值，
所述计算部使用所述电流峰值和所述电压峰值来计算所述阻抗。
8.根据权利要求7所述的电池的状态计算装置，其中，
所述计算部在所述电流峰值的大小比第1阈值大且所述电压峰值的大小比第2阈值大的情况下，使用该电流峰值和该电压峰值来计算所述阻抗。
9.根据权利要求7或者8所述的电池的状态计算装置，其中，
所述计算部在从检测到所述电流峰值的前次值起至检测到所述电流峰值的本次值为止的时间包含于第1范围内且从检测到所述电压峰值的前次值起至检测到所述电压峰值的本次值为止的时间包含于第2范围内的情况下，使用所述电流峰值的本次值和所述电压峰值的本次值来计算所述阻抗。
10.根据权利要求7或者8所述的电池的状态计算装置，其中，
所述计算部在从检测到所述电流峰值以及所述电压峰值的一方起至检测到另一方为止的时间包含于预定范围内的情况下，使用该电流峰值和该电压峰值来计算所述阻抗。
11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的电池的状态计算装置，其中，
所述第1处理部以及所述第2处理部由模拟电路构成。
12.根据权利要求1～10中的任意一项所述的电池的状态计算装置，其中，
所述第1处理部以及所述第2处理部由软件处理实现。
13.根据权利要求12所述的电池的状态计算装置，其中，
所述第1处理部以及所述第2处理部通过变更用于所述软件处理的滤波器系数，使所述预定频带变化。
14.根据权利要求2所述的电池的状态计算装置，其中，
存储于所述存储部的所述基准阻抗是使用至少1个所述电池事先地计算出的与所述预定频带的电流以及所述预定频带的电压对应的所述阻抗。
15.根据权利要求2所述的电池的状态计算装置，其中，
在所述存储部中存储有与所述电池的多个状态分别对应的多个基准阻抗，
所述推测部使用所述多个基准阻抗来推测所述电池的电阻劣化度。
16.根据权利要求15所述的电池的状态计算装置，其中，
所述电池的多个状态包括所述电池是新品的第1状态和所述电池达到寿命的第2状态。
17.一种电池的状态计算方法，该电池是能够充放电的电池，其中，所述电池的状态计算方法包括：
测定所述电池充放电的电流的步骤；
测定所述电流的测定过程中的所述电池的电压的步骤；
抽取测定出的所述电流的预定频带的分量即电流分量的步骤；
抽取测定出的所述电压的所述预定频带的分量即电压分量的步骤；以及
使用抽取出的所述电流分量和抽取出的所述电压分量来计算所述电池的阻抗的步骤。
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