JP2014016256A - 蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 リプル電流によって複数のセンサの検出結果がずれたとき、検出結果に基づく所定処理が誤って行われてしまうことがある。
【解決手段】 蓄電システムは、充放電を行う蓄電装置（１０）と、蓄電装置の出力電圧を昇圧する昇圧回路（３０）と、昇圧回路から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ（４２）と、インバータの出力電力を受けて動作するモータ（４３）とを有する。蓄電システムは、蓄電装置の電流値および電圧値の少なくとも一方を検出する複数のセンサ（２１、２５，２２，２３）と、複数のセンサの検出結果を用いて所定処理を行うコントローラとを有する。コントローラは、モータの回転数に応じて変化する周波数と、昇圧回路の動作に応じて変化する周波数との差が閾値よりも小さいとき、センサの検出結果を所定処理で用いない。
【選択図】 図３

Description

本発明は、蓄電装置の電流値や電圧値を検出するときに、リプル電流による検出誤差を考慮して、検出された電流値や電圧値を利用する技術に関する。

特許文献１には、電池の内部抵抗を正確に評価するためには、電圧値および電流値の検出タイミングが同期している必要があることが記載されている。ここで、リプル電流が発生しているときには、電圧値および電流値の検出タイミングのずれに起因して、電流値および電圧値の対応関係がずれてしまう。

そこで、リプル電流が発生しているときには、検出した電圧値および電流値に基づいて内部抵抗を算出しないようにすれば、内部抵抗の異常を誤って判別してしまうことを防止することができる。すなわち、リプル電流が発生しているときには、内部抵抗の算出時において、検出した電圧値や電流値を用いないようにすることができる。

ここで、特許文献１にも記載されているように、モータの回転速度に応じて、リプル電流のピーク−ピーク値が変化するため、モータの回転速度を監視することにより、リプル電流の増加を把握することができる。

特開２０１１−１１７７９６号公報（段落００５８〜００７０等） 特開２０１２−０８５４５５号公報 特開２０１０−０５１０７２号公報

モータおよび昇圧回路を備えたシステムでは、モータの回転速度（回転数）だけでなく、昇圧回路のスイッチング動作によっても、リプル電流が増加してしまう。ここで、例えば、モータの回転速度だけに基づいて、内部抵抗を算出したり、算出しなかったりすると、内部抵抗を算出する機会を必要以上に制限してしまうことがある。

本願第１の発明である蓄電システムは、充放電を行う蓄電装置と、蓄電装置の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータの出力電力を受けて動作するモータとを有する。また、蓄電システムは、蓄電装置の電流値および電圧値の少なくとも一方を検出する複数のセンサと、複数のセンサの検出結果を用いて所定処理を行うコントローラとを有する。コントローラは、モータの回転数に応じて変化する周波数と、昇圧回路の動作に応じて変化する周波数との差が閾値よりも小さいとき、センサの検出結果を所定処理で用いない。

モータの回転数に応じて変化する周波数と、昇圧回路の動作に応じて変化する周波数（いわゆる、ＬＣ共振周波数）とが略等しいとき、リプル電流が増加しやすくなる。リプル電流が増加してしまうと、上述したように、複数のセンサによる検出タイミングのバラツキなどによって、センサの検出結果にバラツキが発生しやすくなる。この場合には、センサの検出結果の信頼性を確保し難くなるため、センサの検出結果に基づいて所定処理を行うことは好ましくない。

そこで、本願第１の発明では、モータの回転数に応じて変化する周波数と、昇圧回路の動作に応じて変化する周波数との差が閾値よりも小さいとき、センサの検出結果を所定処理で用いないことにより、信頼性を確保し難い検出結果に基づいて、所定処理が行われてしまうことを防止することができる。すなわち、所定処理を行うときに、誤った処理が行われてしまうことを防止することができる。

モータの回転数だけに基づいて、センサの検出結果を所定処理で用いないようにすることも考えられるが、この場合には、センサの検出結果が必要以上に用いられなくなってしまうことがある。モータの回転数だけを考慮するときには、リプル電流を増加させる回転数の領域を予め設定しておく必要がある。ここで、回転数領域の設定によっては、センサの検出結果を用いることができるにもかかわらず、回転数が設定領域内に含まれていることで、検出結果が用いられなくなってしまうことがある。

本願第１の発明では、モータの回転数だけでなく、昇圧回路の動作も考慮した上で、センサの検出結果を用いないようにしているため、センサの検出結果が必要以上に用いられなくなることを抑制することができる。すなわち、モータの回転数および昇圧回路の動作に基づいて、リプル電流の増加を適切に把握することができ、センサの検出結果を用いるか否かを適切に判断することができる。

ここで、２つの周波数の差が閾値よりも小さいか否かを判別するときには、モータの回転数と、昇圧回路の動作時におけるデューティ比との関係を考慮することができる。

複数のセンサとしては、蓄電装置の電流値を検出するセンサと、蓄電装置の電圧値を検出するセンサとを用いることができる。この場合には、所定処理として、複数のセンサによって検出された電流値および電圧値に基づいて、蓄電装置の抵抗値を算出することができる。ここで、周波数の差が閾値よりも小さいとき、抵抗値の算出時において、複数のセンサによって検出された電流値および電圧値を用いないことができる。

これにより、リプル電流によって信頼性を確保し難い電流値および電圧値に基づいて、蓄電装置の抵抗値が算出されてしまうことを抑制することができる。蓄電装置の抵抗値は、蓄電装置の劣化状態を把握するために用いられ、抵抗値が増加するときには、蓄電装置の充放電が制限されることになる。算出される抵抗値の信頼性を確保し難ければ、蓄電装置の充放電を誤って制限してしまうことにもなるが、本願第１の発明によれば、誤った充放電の制限を抑制することができる。

複数のセンサとしては、蓄電装置の電流値をそれぞれ検出する第１電流センサおよび第２電流センサを用いることができる。この場合には、所定処理として、第１電流センサおよび第２電流センサの検出結果がずれているとき、第１電流センサおよび第２電流センサのいずれかが故障状態であると判別することができる。

ここで、周波数の差が閾値よりも小さいとき、故障状態の判別時において、第１電流センサおよび第２電流センサの検出結果を用いないことができる。これにより、リプル電流によって信頼性を確保し難い２つの電流値に基づいて、２つの電流センサの故障状態が判別されてしまうことを抑制することができる。

複数のセンサとしては、蓄電装置の電圧値をそれぞれ検出する第１電圧センサおよび第２電圧センサを用いることができる。この場合には、所定処理として、第１電圧センサおよび第２電圧センサの検出結果がずれているとき、第１電圧センサおよび第２電圧センサのいずれかが故障状態であると判別することができる。

ここで、周波数の差が閾値よりも小さいとき、故障状態の判別時において、第１電圧センサおよび第２電圧センサの検出結果を用いないことができる。これにより、リプル電流によって信頼性を確保し難い２つの電圧値に基づいて、２つの電圧センサの故障状態が判別されてしまうことを抑制することができる。

本願第２の発明である処理方法では、複数のセンサを用いて、充放電を行う蓄電装置の電流値および電圧値の少なくとも一方を検出し、複数のセンサの検出結果を用いて所定処理を行う。ここで、モータの回転数に応じて変化する周波数と、昇圧回路の動作に応じて変化する周波数との差が閾値よりも小さいとき、センサの検出結果を所定処理で用いないようにしている。モータは、蓄電装置の出力電力を受けて動作する。また、昇圧回路は、蓄電装置の出力電圧を昇圧して、昇圧後の電力をモータに出力する。本願第２の発明においても、本願第１の発明と同様の効果を得ることができる。

電池システムの構成を示す図である。 リプル電流が発生したときにおいて、検出される電流値のバラツキを説明する図である。 実施例１において、検出値をマスクする処理を説明するフローチャートである。 デューティ比および回転数の関係を説明する図である。 実施例２において、検出値をマスクする処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例１である電池システム（蓄電システムに相当する）について説明する。図１は、本実施例である電池システムの構成を示す図である。本実施例の電池システムは、車両に搭載することができる。この車両としては、電気自動車やハイブリッド自動車がある。電気自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池だけを備えている。ハイブリッド自動車は、車両を走行させる動力源として、後述する組電池の他に、エンジン又は燃料電池を備えている。

組電池（蓄電装置に相当する）１０は、直列に接続された複数の単電池１１を有する。組電池１０を構成する単電池１１の数は、組電池１０の要求出力などを考慮して適宜設定することができる。本実施例では、すべての単電池１１が直列に接続されることによって、組電池１０が構成されているが、これに限るものではない。具体的には、組電池１０には、並列に接続された複数の単電池１１が含まれていてもよい。

単電池１１としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタを用いることもできる。

監視ユニット２１は、組電池１０の端子間電圧を検出し、検出結果をコントローラ５０に出力する。ここで、監視ユニット２１には、複数の監視ＩＣ（Integrated Circuit）が含まれており、監視ＩＣは、組電池１０を構成する単電池１１の数だけ設けられている。各監視ＩＣは、各単電池１１と並列に接続されており、各単電池１１の電圧を検出して、検出結果をコントローラ５０に出力する。

本実施例では、各監視ＩＣによって、各単電池１１の電圧を検出しているが、これに限るものではない。例えば、組電池１０を構成する複数の単電池１１が複数の電池ブロックに分けられているとき、各監視ＩＣは、各電池ブロックの電圧を検出することもできる。ここで、電池ブロックは、直列に接続された複数の単電池１１によって構成されており、複数の電池ブロックが直列に接続されることにより、組電池１０が構成される。

組電池１０の負極端子と接続された負極ラインＮＬには、２つの電流センサ２２，２３が設けられている。電流センサ２２，２３は、組電池１０を充放電したときの電流値を検出し、検出結果をコントローラ５０に出力する。２つの電流センサ２２，２３を設けることにより、一方の電流センサ２２（又は電流センサ２３）が故障しても、他方の電流センサ２３（又は電流センサ２２）を用いることができる。また、後述するように、２つの電流センサ２２，２３の検出結果を比較することにより、電流センサ２２，２３の一方における故障を確認することもできる。

本実施例では、負極ラインＮＬに２つの電流センサ２２，２３を設けているが、これに限るものではない。すなわち、組電池１０を充電又は放電しているときの電流値を検出することができればよく、この条件を満たす限り、電流センサ２２，２３を設ける位置は適宜設定することができる。例えば、組電池１０の正極端子と接続された正極ラインＰＬに、２つの電流センサ２２，２３を設けることができる。また、正極ラインＰＬに電流センサ２２を設けるとともに、負極ラインＮＬに電流センサ２３を設けることができる。

また、本実施例では、２つの電流センサ２２，２３を用いているが、電流センサ２２，２３の数は、適宜設定することができる。すなわち、電流センサの数は、３つ以上であってもよい。

コントローラ５０は、メモリ５１を有しており、メモリ５１は、コントローラ５０が特定の処理（特に、本実施例で説明する処理）を行うときに用いられる情報を記憶している。本実施例では、メモリ５１がコントローラ５０に内蔵されているが、メモリ５１は、コントローラ５０の外部に設けられていてもよい。

組電池１０は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬを介して、昇圧回路３０に接続されている。コンデンサ２４は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬに接続されており、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間における電圧変動を平滑化するために用いられる。電圧センサ２５は、コンデンサ２４の電圧値を検出して、検出結果をコントローラ５０に出力する。

ここで、コンデンサ２４は、組電池１０からの放電電流を受けて充電される。コンデンサ２４の充電が完了したとき、コンデンサ２４の電圧は、組電池１０の電圧と等しくなる。このため、電圧センサ２５は、コンデンサ２４の電圧を検出しているが、組電池１０の電圧を検出していることにもなる。

正極ラインＰＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇが設けられており、負極ラインＮＬには、システムメインリレーＳＭＲ−Ｂが設けられている。システムメインリレーＳＭＲ−Ｐおよび電流制限抵抗Ｒは、互いに直列に接続されているとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇに対して並列に接続されている。電流制限抵抗Ｒは、組電池１０の放電によってコンデンサ２４をプリチャージするときに、コンデンサ２４に突入電流が流れることを抑制するために用いられる。

システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｂのそれぞれは、コントローラ５０からの制御信号を受けて、オンおよびオフの間で切り替わる。組電池１０を昇圧回路３０と接続するとき、まず、コントローラ５０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｂをオフからオンに切り替える。これにより、組電池１０の放電電流が、電流制限抵抗Ｒを介してコンデンサ２４に流れ、コンデンサ２４をプリチャージすることができる。

次に、コントローラ５０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇをオフからオンに切り替えるとともに、システムメインリレーＳＭＲ−Ｐをオンからオフに切り替える。これにより、組電池１０および昇圧回路３０の接続が完了し、図１に示す電池システムは、起動状態（Ready-ON）となる。コントローラ５０には、車両のイグニッションスイッチのオン／オフに関する情報が入力され、コントローラ５０は、イグニッションスイッチのオンを受けて、電池システムを起動状態（Ready-ON）とする。

組電池１０および昇圧回路３０の接続を遮断するとき、コントローラ５０は、システムメインリレーＳＭＲ−Ｇ，ＳＭＲ−Ｂをオンからオフに切り替える。これにより、電池システムは、停止状態（Ready-OFF）となる。イグニッションスイッチがオンからオフに切り替わったとき、コントローラ５０は、電池システムを停止状態とする。

昇圧回路３０は、正極ラインＰＬおよび負極ラインＮＬの間における電圧を昇圧してバスラインＰＢ，ＮＢの間に出力する。すなわち、昇圧回路３０は、組電池１０の出力電圧を昇圧し、昇圧後の電力をインバータ４２に出力する。バスラインＰＢは、正極ラインＰＬと接続され、バスラインＮＢは、負極ラインＮＬと接続されている。昇圧回路３０は、リアクトル３１を有する。リアクトル３１の一端は、正極ラインＰＬと接続され、リアクトル３１の他端は、トランジスタ３２のエミッタと、トランジスタ３３のコレクタとに接続されている。

トランジスタ３２，３３は、バスラインＰＢ，ＮＢの間で、直列に接続されている。ここで、トランジスタ３２のコレクタは、バスラインＰＢと接続され、トランジスタ３３のエミッタは、バスラインＮＢと接続されている。また、トランジスタ３２のエミッタは、トランジスタ３３のコレクタと接続されている。トランジスタ３２，３３としては、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や、ｎｐｎ型トランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）を用いることができる。

ダイオード３４，３５は、トランジスタ３２，３３に対して、それぞれ並列に接続されている。具体的には、ダイオード３４，３５のアノードが、トランジスタ３２，３３のエミッタと接続され、ダイオード３４，３５のカソードが、トランジスタ３２，３３のコレクタと接続されている。コンデンサ４１は、バスラインＰＢ，ＮＢに接続されており、バスラインＰＢ，ＮＢの間における電圧変動を平滑化するために用いられる。

昇圧回路３０は、昇圧動作や降圧動作を行うことができる。昇圧回路３０が昇圧動作を行うとき、コントローラ５０は、トランジスタ３３をオンにするとともに、トランジスタ３２をオフにする。これにより、組電池１０からリアクトル３１に電流が流れ、リアクトル３１には、電流量に応じた磁場エネルギが蓄積される。次に、コントローラ５０は、トランジスタ３３をオンからオフに切り替えることにより、リアクトル３１からダイオード３４を介して、インバータ４２に電流を流す。これにより、リアクトル３１で蓄積されたエネルギが、昇圧回路３０から放出され、昇圧動作が行われる。

昇圧回路３０の降圧動作は、インバータ４２の出力電力を組電池１０に供給するときに行われる。昇圧回路３０が降圧動作を行うとき、コントローラ５０は、トランジスタ３２をオンにするとともに、トランジスタ３３をオフにする。これにより、インバータ４２からの電流が組電池１０に供給され、組電池１０の充電が行われる。ここで、インバータ４２からの電流がリアクトル３１を流れることにより、降圧動作が行われる。

インバータ４２は、昇圧回路３０から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ・ジェネレータ（ＭＧ）４３に出力する。また、インバータ４２は、モータ・ジェネレータ４３が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力を昇圧回路３０に出力する。インバータ４２は、コントローラ５０からの制御信号を受けて動作する。モータ・ジェネレータ４３としては、三相交流モータを用いることができる。

モータ・ジェネレータ４３は、インバータ４２から供給された電気エネルギ（交流電力）を運動エネルギに変換する。モータ・ジェネレータ４３は、車輪と接続されており、モータ・ジェネレータ４３によって生成された運動エネルギ（回転力）は、車輪に伝達される。これにより、車両を走行させることができる。また、車両を減速させたり、停止させたりするとき、モータ・ジェネレータ４３は、車輪からの回転力を受けて発電する。モータ・ジェネレータ４３によって生成された交流電力は、インバータ４２に出力される。

コントローラ５０は、監視ユニット２１や電圧センサ２５によって検出された電圧値や、電流センサ２２，２３によって検出された電流値に基づいて、組電池１０の充放電を制御することができる。コントローラ５０は、監視ユニット２１と一体であってもよいし、電流センサ２２，２３などのセンサ類と一体であってもよい。

具体的には、コントローラ５０は、監視ユニット２１や電圧センサ２５によって検出された電圧値を監視することにより、組電池１０の過充電状態や過放電状態を把握することができる。すなわち、検出された電圧値が上限電圧値よりも高いとき、コントローラ５０は、組電池１０が過充電状態であると判別することができる。また、検出された電圧値が下限電圧値よりも低いとき、コントローラ５０は、組電池１０が過放電状態であると判別することができる。

上限電圧値や下限電圧値は、組電池１０（単電池１１）の入出力特性などを考慮して予め設定することができ、上限電圧値や下限電圧値に関する情報は、メモリ５１に記憶しておくことができる。組電池１０が過充電状態であるときには、組電池１０の充電を許容する上限電力を低下させることにより、組電池１０の充電を制限することができる。また、組電池１０が過放電状態であるときには、組電池１０の放電を許容する上限電力を低下させることにより、組電池１０の放電を制限することができる。

ここで、上限電力を低下させることには、上限電力を０［ｋＷ］に設定することも含まれる。充電に対応した上限電力を０［ｋＷ］に設定すれば、組電池１０を充電させないことになる。また、放電に対応した上限電力を０［ｋＷ］に設定すれば、組電池１０を放電させないことになる。

一方、コントローラ５０は、電流センサ２２，２３によって検出された電流値を監視することにより、組電池１０に過大な電流が流れているか否かを判別することができる。検出された電流値が閾値よりも大きいとき、コントローラ５０は、組電池１０に過大な電流が流れていると判別することができる。閾値は、組電池１０の入出力特性を考慮して適宜設定することができ、閾値に関する情報は、メモリ５１に記憶することができる。

ここで、組電池１０に過大な電流が流れているときには、上述したように、組電池１０の充放電を制限することができる。すなわち、組電池１０に過大な充電電流が流れるときには、組電池１０の充電を制限し、組電池１０に過大な放電電流が流れるときには、組電池１０の放電を制限することができる。なお、組電池１０の電流経路に、ヒューズなどの電流遮断器を設けておけば、電流遮断器を動作させることによって、組電池１０に過大な電流が流れることを防止することができる。

また、コントローラ５０は、監視ユニット２１や電圧センサ２５によって検出された電圧値と、電流センサ２２，２３によって検出された電流値とを用いて、組電池１０（単電池１１）の抵抗値を算出（推定）することができる。組電池１０（単電池１１）の劣化が進行するほど、組電池１０（単電池１１）の抵抗値が上昇するため、組電池１０（単電池１１）の抵抗値を推定することにより、組電池１０（単電池１１）の劣化状態を把握することができる。

ここで、組電池１０の抵抗値は、例えば、以下に説明する方法によって算出することができる。まず、電流値および電圧値のそれぞれを座標軸とした座標系において、検出された電流値および電圧値の関係をプロットする。電流値が変化している状態において、複数のプロットに近似する直線を算出すれば、近似直線の傾きが組電池１０の抵抗値となる。なお、同様の方法によって、単電池１１の抵抗値を算出することもできる。

組電池１０の現在の抵抗値を把握できれば、この抵抗値に基づいて、組電池１０の充放電を制御することができる。例えば、まず、現在の抵抗値（Ｒｃ）と、初期状態にある組電池１０の抵抗値（Ｒｉｎｉ）との比（Ｒｃ／Ｒｉｎｉ）で表される抵抗増加率を算出する。抵抗増加率が閾値よりも高いとき、コントローラ５０は、組電池１０の劣化が進行しすぎていると判別し、上述したように、組電池１０の充放電を制限することができる。抵抗増加率に関する閾値は、組電池１０の寿命などを考慮して予め設定することができ、閾値に関する情報は、メモリ５１に記憶しておくことができる。

組電池１０を充放電するときには、組電池１０に流れる電流にリプル電流が含まれることがある。組電池１０に流れる電流にリプル電流が含まれていると、電流センサ２２，２３によって検出される２つの電流値にバラツキが発生したり、監視ユニット２１および電圧センサ２５によって検出される２つの電圧値にバラツキが発生したりしてしまう。

具体的には、電流センサ２２，２３を用いて、所定の周期で電流値をそれぞれ検出するとき、電流センサ２２，２３における検出タイミングが互いに異なると、検出される２つの電流値も互いに異なってしまうことがある。また、監視ユニット２１および電圧センサ２５を用いて、所定の周期で電圧値をそれぞれ検出するとき、監視ユニット２１および電圧センサ２５における検出タイミングが互いに異なることなどによって、検出される２つの電圧値も互いに異なってしまうことがある。

図２には、リプル電流が発生しているときの電流値の挙動（一例）を示している。図２に示すように、リプル電流によって、電流値ＩＢが周期的に変化しているとき、例えば、電流センサ２２は、時刻ｔ１で電流値Ｉ１を検出し、電流センサ２３は、時刻ｔ２で電流値Ｉ２を検出することがある。時刻ｔ１，ｔ２の間隔は、電流センサ２２，２３による検出タイミングのずれとなる。

図２に示すように、電流値ＩＢの変動に応じて、検出される電流値Ｉ１，Ｉ２は、互いに異なってしまう。このように、電流値を検出するタイミングがずれることにより、電流センサ２２，２３によって検出される電流値が互いに異なってしまうことがある。

一方、図２に示すように電流値ＩＢが変動すると、電流値ＩＢの変動に応じて、組電池１０の電圧値も変動してしまう。このため、監視ユニット２１や電圧センサ２５によって電圧値を検出するタイミングが互いに異なると、検出される電圧値も互いに異なってしまうことがある。

監視ユニット２１は、電圧検出の指令値を受けて動作するが、指令値を受けるタイミングにバラツキが発生すれば、監視ユニット２１および電圧センサ２５によって電圧値を検出するタイミングがずれてしまうことがある。また、監視ユニット２１は、クロック周波数に基づいて動作するが、クロック周波数にバラツキが発生すると、監視ユニット２１および電圧センサ２５によって電圧値を検出するタイミングがずれてしまうことがある。

さらに、監視ユニット２１には、組電池１０の高電圧を低電圧に変換するための電気素子（例えば、フォトＭＯＳリレー）が設けられているが、この電気素子の動作バラツキが発生すると、監視ユニット２１および電圧センサ２５によって電圧値を検出するタイミングがずれてしまうことがある。

また、電圧センサ２５は、コンデンサ２４の電圧値を検出しているが、コンデンサ２４の充電が完了するまでは、コンデンサ２４の電圧値は、組電池１０の電圧値と等しくならない。すなわち、コンデンサ２４の充電が完了する前において、コンデンサ２４の電圧値は、組電池１０の電圧値よりも低くなる。したがって、コンデンサ２４を充電しているときに電圧センサ２５によって検出された電圧値は、監視ユニット２１によって検出された電圧値とは異なることになる。

上述したように、リプル電流によって、検出された電流値や電圧値にバラツキが発生していると、電流値や電圧値の信頼性を確保し難く、上述したように、電流値や電圧値に基づいて、組電池１０の充放電を制御しにくい。

そこで、本実施例では、後述するように、リプル電流が発生していると判別できる条件であるときには、組電池１０の充放電を制御する上で、検出された電流値や電圧値を用いないようにしている。ここで、電流値や電圧値を用いない場合には、電流値や電圧値を検出しない場合と、電流値や電圧値を検出するが、検出された電流値や電圧値を制御上で用いない場合とが含まれる。

例えば、組電池１０の抵抗値を算出する場合において、リプル電流が発生していると判別できる条件であるときには、検出された電流値や電圧値を用いないようにすることができる。ここで、検出された電流値や電圧値を制御上で用いないことを、電流値や電圧値をマスクするという。

ここで、図１に示す電池システムを動作させる上では、電流値に僅かなリプル電流が含まれることがある。このため、電流値や電圧値のバラツキが許容範囲内となるリプル電流が発生しているときには、組電池１０の充放電を制御する上で、検出された電流値や電圧値を用いるようにしている。そして、電流値や電圧値のバラツキが許容範囲外となるリプル電流が発生しているときに限り、検出された電流値や電圧値をマスクするようにしている。

一方、コントローラ５０は、監視ユニット２１によって検出される電圧値と、電圧センサ２５によって検出される電圧値とを比較することにより、監視ユニット２１および電圧センサ２５の一方における故障を判別することができる。上述したように、監視ユニット２１および電圧センサ２５は、組電池１０の端子間電圧をそれぞれ検出しているため、監視ユニット２１および電圧センサ２５が故障していなければ、監視ユニット２１および電圧センサ２５によって検出される２つの電圧値は等しくなる。

ここで、監視ユニット２１および電圧センサ２５の一方が故障しているときには、監視ユニット２１および電圧センサ２５によって検出される２つの電圧値が互いに異なることになる。このため、コントローラ５０は、監視ユニット２１および電圧センサ２５によって検出される２つの電圧値を比較することにより、監視ユニット２１および電圧センサ２５のいずれかが故障していることを判別することができる。

また、コントローラ５０は、電流センサ２２，２３によって検出される２つの電流値を比較することにより、電流センサ２２，２３の故障を判別することができる。電流センサ２２，２３の両者は、組電池１０に流れる電流を検出することができるため、電流センサ２２，２３が故障していなければ、電流センサ２２，２３によって検出される２つの電流値は等しくなる。

電流センサ２２，２３の一方が故障しているときには、電流センサ２２，２３によって検出される２つの電流値が互いに異なることになる。このため、コントローラ５０は、電流センサ２２，２３によって検出される２つの電流値を比較することにより、電流センサ２２，２３のいずれかが故障していることを判別することができる。

ここで、監視ユニット２１および電圧センサ２５が故障していなくても、上述したように、電圧値を検出するタイミングがずれることなどにより、監視ユニット２１および電圧センサ２５によって検出される２つの電圧値が互いに異なってしまうことがある。この場合には、監視ユニット２１および電圧センサ２５が実際に故障していなくても、２つの電圧値が互いに異なっていることにより、コントローラ５０は、監視ユニット２１および電圧センサ２５のいずれかが故障していると判別してしまう。

また、電流センサ２２，２３が故障していなくても、上述したように、電流値を検出するタイミングがずれることにより、電流センサ２２，２３によって検出される２つの電流値が互いに異なってしまうことがある。この場合には、電流センサ２２，２３が実際に故障していなくても、２つの電流値が互いに異なっていることにより、コントローラ５０は、電流センサ２２，２３のいずれかが故障していると判別してしまう。

そこで、本実施例では、リプル電流が発生しているときには、誤った故障判別を防止するために、電流センサ２２，２３の検出結果をマスクして、電流センサ２２，２３の故障を判別しないようにしている。同様に、リプル電流が発生しているときには、監視ユニット２１および電圧センサ２５の検出結果をマスクして、監視ユニット２１および電圧センサ２５の故障を判別しないようにしている。

次に、上述したように、検出値をマスクする処理について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３に示す処理は、コントローラ５０によって実行される。ここで、検出値には、電流センサ２２，２３によって検出される電流値と、監視ユニット２１および電圧センサ２５によって検出される電圧値のうち、少なくとも一方が含まれる。

ステップＳ１０１において、コントローラ５０は、モータ・ジェネレータ４３の回転数を検出する。例えば、回転数センサを用いることにより、コントローラ５０は、モータ・ジェネレータ４３の回転数を検出することができる。

ステップＳ１０２において、コントローラ５０は、ステップＳ１０１の処理で検出した回転数に基づいて、周波数ｆ１を算出する。周波数ｆ１は、モータ・ジェネレータ４３の動作によって、電流又は電圧が変動するときの周波数である。周波数ｆ１は、下記式（１）に基づいて算出することができる。

上記式（１）において、Ｎは、モータ・ジェネレータ４３の回転数である。ｐは、モータ・ジェネレータ４３の極数、すなわち、モータ・ジェネレータ４３で生成される磁極の数である。モータ・ジェネレータ４３の構成によって、極数ｐは予め設定されるため、極数ｐは定数となる。このため、回転数Ｎの変化に応じて、周波数ｆ１が変化する。

ステップＳ１０３において、コントローラ５０は、昇圧回路３０のデューティ比を算出する。コントローラ５０は、昇圧回路３０の駆動を制御しているため、昇圧回路３０のデューティ比を取得することができる。ここで、デューティ比は、昇圧後の電圧（ＶＬ）および昇圧前の電圧（ＶＨ）の比（ＶＬ／ＶＨ）と略等しくなる。

ステップＳ１０４において、コントローラ５０は、ステップＳ１０３の処理で得られたデューティ比に基づいて、周波数ｆ２を算出する。周波数ｆ２は、昇圧回路３０におけるＬＣ共振周波数である。具体的には、周波数ｆ２は、下記式（２）に基づいて算出することができる。

上記式（２）において、Ｄｕｔｙは、昇圧回路３０のデューティ比であり、ステップＳ１０３の処理で得られた値が用いられる。Ｌはインダクタンス値であり、Ｃは容量である。電池システム（昇圧回路３０）の構成によって、インダクタンス値Ｌおよび容量Ｃは、予め設定されるため、インダクタンス値Ｌおよび容量Ｃは、定数となる。このため、デューティ比Ｄｕｔｙの変化に応じて、周波数ｆ２が変化する。

ステップＳ１０５において、コントローラ５０は、周波数ｆ１，ｆ２の差（絶対値）が閾値Δｆｔｈよりも小さいか否かを判別する。リプル電流は、周波数ｆ１，ｆ２が略等しいときに、増加してしまう。そこで、ステップＳ１０５の処理では、周波数ｆ１，ｆ２が略等しいか否かを判別している。ここで、周波数ｆ１，ｆ２が一致していれば、リプル電流が増加しやすいが、周波数ｆ１，ｆ２が僅かにずれていても、リプル電流が増加しやすい。

そこで、本実施例では、リプル電流を増加させる周波数ｆ１，ｆ２の差（絶対値）の上限値として、閾値Δｆｔｈを設定している。すなわち、周波数ｆ１，ｆ２の差（絶対値）が閾値Δｆｔｈよりも大きいときには、リプル電流によって、２つの検出値（電流値又は電圧値）が許容値以上にずれてしまうことを判別するようにしている。また、周波数ｆ１，ｆ２の差（絶対値）が閾値Δｆｔｈよりも小さいときには、リプル電流が発生していても、２つの検出値（電流値又は電圧値）のずれが許容範囲内であることを判別するようにしている。

閾値Δｆｔｈは、予め実験を行うことによって特定することができる。閾値Δｆｔｈに関する情報は、メモリ５１に記憶しておくことができる。ここで、周波数ｆ１は、周波数ｆ２よりも高くてもよいし、周波数ｆ２よりも低くてもよい。すなわち、周波数ｆ１，ｆ２のずれを、閾値Δｆｔｈと比較すればよい。

本実施例では、上述したように、２つの周波数ｆ１，ｆ２の関係を考慮しているが、これに限るものではない。上述したように、周波数ｆ１は、モータ・ジェネレータ４３の回転数だけに応じて変化し、周波数ｆ２は、昇圧回路３０のデューティ比だけに応じて変化する。このため、２つの周波数ｆ１，ｆ２の関係を考慮する代わりに、モータ・ジェネレータ４３の回転数と、昇圧回路３０のデューティ比との関係を考慮することもできる。

周波数ｆ１，ｆ２の差（絶対値）が閾値Δｆｔｈよりも小さいとき、コントローラ５０は、ステップＳ１０６の処理を行う。ステップＳ１０６において、コントローラ５０は、検出値をマスクする。これにより、組電池１０の充放電を制御するときに、検出値は用いられない。

上述したように、周波数ｆ１，ｆ２の差（絶対値）が閾値Δｆｔｈよりも小さいときには、リプル電流が増加してしまい、２つの検出値にバラツキが出やすい。この場合には、例えば、検出値に基づいて、組電池１０の抵抗値を算出（推定）しても、検出値の信頼性が低いため、抵抗値の推定精度を確保し難い。このため、上述したように、検出値をマスクすることにより、組電池１０の充放電制御において、検出値を用いないようにしている。

一方、周波数ｆ１，ｆ２の差（絶対値）が閾値Δｆｔｈよりも大きいとき、コントローラ５０は、ステップＳ１０７の処理を行う。ステップＳ１０７において、コントローラ５０は、検出値をマスクしない。すなわち、コントローラ５０は、検出値に基づいて、組電池１０の充放電を制御する。

周波数ｆ１，ｆ２の差（絶対値）が閾値Δｆｔｈよりも大きいときには、リプル電流が増加し難くなっており、２つの検出値にバラツキが出にくい。例えば、検出値に基づいて、組電池１０の抵抗値を算出（推定）するとき、検出値の信頼性を確保することができるため、抵抗値の推定精度を確保しやすい。このため、上述したように、検出値をマスクせずに、組電池１０の充放電制御において、検出値を用いるようにしている。

本実施例によれば、周波数ｆ１，ｆ２の差（絶対値）が閾値Δｆｔｈよりも小さいときに限り、検出値をマスクしており、検出値を必要以上にマスクしてしまうことを抑制することができる。

図４には、昇圧回路３０によって最も昇圧しているときのデューティ比における、回転数およびトルクの関係（一例）を示している。図４において、横軸は、モータ・ジェネレータ４３の回転数を示し、縦軸は、モータ・ジェネレータ４３のトルクを示している。

デューティ比が特定されると、上記式（２）に基づいて、このデューティ比におけるＬＣ共振周波数が特定される。図４に示す共振周波数帯域は、特定のデューティ比から算出されるＬＣ共振周波数を含む帯域である。すなわち、図４に示す共振周波数帯域は、ＬＣ共振周波数を基準として設定され、上述した閾値Δｆｔｈを考慮して設定される。なお、デューティ比が変化すれば、ＬＣ共振周波数や共振周波数帯域も変化することになる。

ここで、モータ・ジェネレータ４３の回転数が、図４に示す共振周波数帯域に含まれるときには、周波数ｆ１，ｆ２の差が閾値Δｆｔｈよりも小さくなるため、検出値がマスクされることになる。すなわち、図４に示す例では、デューティ比および回転数が、図４の太線で示すライン上に位置しているときに、検出値がマスクされることになる。

本実施例によれば、周波数ｆ１，ｆ２の差（絶対値）が閾値Δｆｔｈよりも小さいときだけ、言い換えれば、回転数およびデューティ比が特定の条件を満たすときだけ、検出値をマスクしている。したがって、モータ・ジェネレータ４３の回転数だけに基づいて、検出値をマスクする場合に比べて、検出値を必要以上にマスクしてしまうことを抑制することができる。

モータ・ジェネレータ４３の回転数だけに基づいて、検出値をマスクするときには、リプル電流を増加させる回転数の領域を予め設定しておく必要がある。このため、予め設定される回転数の領域によっては、検出値をマスクする必要性が低いにもかかわらず、検出値をマスクしてしまうおそれがある。

上述したように、リプル電流は、モータ・ジェネレータ４３の回転数および昇圧回路３０のデューティ比が特定の関係にあるときに増加しやすく、デューティ比が変化すれば、図４に示す共振周波数帯域も変化する。このため、本実施例によれば、リプル電流を増加させる回転数の領域を予め設定する場合に比べて、リプル電流が増加しやすい状態を適切に把握することができる。

検出値をマスクしすぎてしまうと、組電池１０の充放電を制御するときなどに、検出値を確認し難くなってしまう。本実施例によれば、検出値を必要十分な範囲でマスクしているだけであるため、組電池１０の充放電を制御するときなどに、検出値を確認しやすくなる。

本発明の実施例２である電池システムについて説明する。ここで、実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。

実施例１では、モータ・ジェネレータ４３の回転数および昇圧回路３０のデューティ比が特定の関係にあるときに、リプル電流又はリプル電圧によって、検出値（電流値又は電圧値）にバラツキが発生していると判別している。一方、本実施例では、実施例１で説明した処理（図３に示す処理）に加えて、電流センサ２２，２３によって検出された電流値に基づいて、２つの検出値にバラツキを発生させるリプル電流が発生しているか否かを判別するようにしている。

本実施例の処理について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。図５は、実施例１で説明した図３に対応するものである。図５において、図３で説明した処理と同じ処理については、同一の符号を用いている。以下、図３に示す処理と異なる処理について、主に説明する。

ステップＳ１０７の処理によって、コントローラ５０が検出値をマスクしないとき、コントローラ５０は、ステップＳ１０８の処理を行う。ステップＳ１０８において、コントローラ５０は、電流センサ２２，２３の出力に基づいて、電流値Ｉｃを検出する。

ステップＳ１０９において、コントローラ５０は、ステップＳ１０８の処理で検出した電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈよりも大きいか否かを判別する。閾値Ｉｔｈは、リプル電流によって、電流センサ２２，２３によって検出される２つの電流値に、許容値以上のバラツキを発生させる電流値である。電流値Ｉｃが大きくなるほど、リプル電流が大きくなり、電流センサ２２，２３によって検出される２つの電流値にバラツキが発生しやすい。

このため、２つの電流値のバラツキを許容する上限値を設定しておき、電流値のバラツキが上限値に到達するときに組電池１０に流れている電流値を、閾値Ｉｔｈとして設定することができる。閾値Ｉｔｈは、図１に示す電池システムを用いた実験によって、予め設定しておくことができる。閾値Ｉｔｈに関する情報は、メモリ５１に予め記憶しておくことができる。

電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈよりも大きいとき、コントローラ５０は、ステップＳ１０６の処理を行う。すなわち、周波数ｆ１，ｆ２の差（絶対値）が閾値Δｆｔｈよりも大きくても、電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈよりも大きいときには、検出値をマスクするようにしている。これにより、リプル電流によって、検出値（電流値又は電圧値）がばらついた状態において、組電池１０の充放電制御が行われてしまうことを抑制することができる。

一方、電流値Ｉｃが閾値Ｉｔｈよりも小さいとき、コントローラ５０は、図５に示す処理を終了する。この場合には、リプル電流による検出値のバラツキが発生しにくくなっており、検出値の信頼性を確保できるため、検出値に基づいて、組電池１０の充放電を制御することができる。本実施例においても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

１０：組電池、１１：単電池、２１：監視ユニット、２２，２３：電流センサ、
２４：コンデンサ、２５：電圧センサ、３０：昇圧回路、３１：リアクトル、
３２，３３：トランジスタ、３４，３５：ダイオード、４１：コンデンサ、
４２：インバータ、４３：モータ・ジェネレータ、５０：コントローラ、５１：メモリ、
ＳＭＲ−Ｐ，ＳＭＲ−Ｂ，ＳＭＲ−Ｇ：システムメインリレー、
ＰＬ：正極ライン、ＮＬ：負極ライン、ＰＢ，ＮＢ：バスライン、Ｒ：電流制限抵抗、

Claims (6)

1. 充放電を行う蓄電装置と、
   前記蓄電装置の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータと、
   前記インバータの出力電力を受けて動作するモータと、
   前記蓄電装置の電流値および電圧値の少なくとも一方を検出する複数のセンサと、
   前記複数のセンサの検出結果を用いて所定処理を行うコントローラと、
   を有し、
   前記コントローラは、前記モータの回転数に応じて変化する周波数と、前記昇圧回路の動作に応じて変化する周波数との差が閾値よりも小さいとき、前記センサの検出結果を前記所定処理で用いないことを特徴とする蓄電システム。
2. 前記コントローラは、前記モータの回転数と、前記昇圧回路の動作時におけるデューティ比との関係に基づいて、前記差が前記閾値よりも小さいか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記複数のセンサは、前記蓄電装置の電流値を検出するセンサと、前記蓄電装置の電圧値を検出するセンサとを含んでおり、
   前記コントローラは、
   前記所定処理として、前記複数のセンサによって検出された電流値および電圧値に基づいて、前記蓄電装置の抵抗値を算出し、
   前記差が前記閾値よりも小さいとき、前記抵抗値の算出時において、前記複数のセンサによって検出された電流値および電圧値を用いないことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電システム。
4. 前記複数のセンサは、前記蓄電装置の電流値をそれぞれ検出する第１電流センサおよび第２電流センサを含んでおり、
   前記コントローラは、
   前記所定処理として、前記第１電流センサおよび前記第２電流センサの検出結果がずれているとき、前記第１電流センサおよび前記第２電流センサのいずれかが故障状態であると判別し、
   前記差が前記閾値よりも小さいとき、前記故障状態の判別時において、前記第１電流センサおよび前記第２電流センサの検出結果を用いないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の蓄電システム。
5. 前記複数のセンサは、前記蓄電装置の電圧値をそれぞれ検出する第１電圧センサおよび第２電圧センサを含んでおり、
   前記コントローラは、
   前記所定処理として、前記第１電圧センサおよび前記第２電圧センサの検出結果がずれているとき、前記第１電圧センサおよび前記第２電圧センサのいずれかが故障状態であると判別し、
   前記差が前記閾値よりも小さいとき、前記故障状態の判別時において、前記第１電圧センサおよび前記第２電圧センサの検出結果を用いないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の蓄電システム。
6. 複数のセンサを用いて、充放電を行う蓄電装置の電流値および電圧値の少なくとも一方を検出し、
   前記複数のセンサの検出結果を用いて所定処理を行い、
   前記蓄電装置の出力電力を受けて動作するモータの回転数に応じて変化する周波数と、前記蓄電装置の出力電圧を昇圧して、昇圧後の電力を前記モータに出力する昇圧回路の動作に応じて変化する周波数との差が閾値よりも小さいとき、前記センサの検出結果を前記所定処理で用いない、
   ことを特徴とする処理方法。