JP2014232000A - 電池状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増加及び装置の大型化を効果的に抑制できる電池状態検出装置を提供する。【解決手段】電池状態検出装置１は、主開閉器１１が設けられた回路部分Ｃ１を用いて第１充電電流値Ｉ１となる電流を流すとともにそのときの二次電池Ｂの両電極間の電圧値（第１電圧値Ｖ１）を計測し、突入電流制限抵抗器１３を備えた回路部分Ｃ２を用いて第２充電電流値Ｉ２となる電流を流すと共にそのときの二次電池Ｂの両電極間の電圧値（第２電圧値Ｖ２）を計測して、これらの第１電圧値Ｖ１、第２電圧値Ｖ２、第１充電電流値Ｉ１及び第２充電電流値Ｉ２に基づいて二次電池Ｂの状態を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、電池の内部抵抗や劣化の度合などの当該電池の状態を検出する電池状態検出装置に関するものである。

例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車（ＥＶ）や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの各種車両には、電動モータの動力源として、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池が搭載されている。

このような二次電池は、充電及び放電を繰り返すことにより劣化が進み、蓄電可能容量（電流容量や電力容量など）が徐々に減少することが知られている。そして、二次電池を用いた電気自動車などにおいては、二次電池の劣化の度合を検出することにより蓄電可能容量を求めて、二次電池によって走行可能な距離や二次電池の寿命などを算出している。

二次電池の劣化の度合を示す指標の一つとして、初期蓄電可能容量に対する現在蓄電可能容量の割合であるＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）がある。このＳＯＨは二次電池の内部抵抗と相関があることが知られており、二次電池の内部抵抗を求めることにより当該内部抵抗に基づいてＳＯＨを検出することができる。

二次電池の内部抵抗は、例えば、二次電池に対して、電圧及び電流が一定となる直流信号、又は、電圧及び電流の波形が一定となる交流信号を印加して、その応答に基づいて求めることができる。このような二次電池の内部抵抗を測定する技術の一例が、特許文献１等に開示されている。

特許文献１に開示された方法では、複数の二次電池である単セル電池が組み合わされてなる組電池において、被測定対象となる単セル電池（以下、単に「被測定電池」という）に対して外部から通電する際に、当該被測定電池に隣接して接続された他の単セル電池との間にチョークコイルを設けて被測定電池以外の他の単セル電池に流れる分流電流を抑制する。これにより、被測定電池に接続された他の単セル電池の影響を排除し、通電前の被測定電池の電圧および通電後の所定の時間経過後の被測定電池の電圧をそれぞれ測定して、これら電圧の差電圧と外部からの通電電流とから内部抵抗を算出していた。

特開平９−５４１４７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、充電器とは別に設けられた短時間測定回路により所定電流で短時間通電させる必要があり、即ち、充電器とは別に二次電池に対して電流を通電する手段が必要となるため、製造コストの増加及び装置の大型化といった問題があった。

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、製造コストの増加及び装置の大型化を効果的に抑制できる電池状態検出装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、（ａ）二次電池と前記二次電池により電力供給される負荷との間に設けられた主開閉器と、（ｂ）前記主開閉器と並列に接続され、前記負荷への電力供給を開始する際に前記主開閉器に先立って閉じられる副開閉器と、（ｃ）前記主開閉器と並列にかつ前記副開閉器と直列に接続された突入電流制限抵抗器と、（ｄ）前記主開閉器及び前記副開閉器を介して前記二次電池に接続され、当該二次電池に所定の充電電流を流す充電手段と、（ｅ）前記二次電池の充電に際して前記主開閉器が閉じられた状態となるように前記主開閉器を制御する第１開閉器制御手段と、（ｆ）前記二次電池の充電中において前記主開閉器が閉じられた状態のとき、前記二次電池に流れる電流値を計測する第１電流値計測手段と、（ｇ）前記第１電流値計測手段によって計測された前記電流値に基づいて、前記二次電池に所定の第１充電電流値となる電流が流れるように前記充電手段を制御する第１充電制御手段と、を備えた電池状態検出装置であって、前記二次電池に前記第１充電電流値となる電流が流れているときに、前記二次電池の両電極間の電圧値を計測する第１電圧値計測手段と、前記第１電圧値計測手段によって前記電圧値が計測されたあと、前記主開閉器が開かれかつ前記副開閉器が閉じられた状態となるように前記主開閉器及び前記副開閉器を制御する第２開閉器制御手段と、前記二次電池の充電中において前記主開閉器が開かれかつ前記副開閉器が閉じられた状態のとき、前記二次電池に流れる電流値を計測する第２電流値計測手段と、前記第２電流値計測手段によって計測された前記電流値に基づいて、前記二次電池に前記第１充電電流値と異なる所定の第２充電電流値となる電流が流れるように前記充電手段を制御する第２充電制御手段と、前記二次電池に前記第２充電電流値となる電流が流れだした直後に、前記二次電池の両電極間の電圧値を計測する第２電圧値計測手段と、前記第１電圧値計測手段によって計測された前記電圧値、前記第２電圧値計測手段によって計測された前記電圧値、前記第１充電電流値及び前記第２充電電流値に基づいて、前記二次電池の状態を検出する電池状態検出手段と、を備え、前記第２電流値計測手段が、前記突入電流制限抵抗器の端子間の電圧値に基づいて前記二次電池に流れる電流値を計測するように構成されていることを特徴とする電池状態検出装置である。

請求項１に記載された発明では、主開閉器が、二次電池と該二次電池により電力供給される負荷との間に設けられており、副開閉器及びこの副開閉器と直列に接続された突入電流制限抵抗器が、二次電池と負荷との間に上記主開閉器と並列に設けられている。副開閉器は主開閉器に先立って閉じられるため、負荷への電力供給開始時に、まず、副開閉器及び突入電流制限抵抗器を通じて電力が供給され、そのあと主開閉器が閉じられて当該主開閉器を通じて電力が供給される。また、二次電池の充電に際して、第１開閉器制御手段が、主開閉器が閉じられた状態（以下、「第１開閉状態」という）となるように当該主開閉器を制御し、第１電流値計測手段が、二次電池の充電中で上記第１開閉状態のときに、当該二次電池に流れる電流値を計測し、第１充電制御手段が、第１電流値計測手段によって計測された電流値に基づいて、二次電池に所定の第１充電電流値となる電流が流れるように充電手段を制御する。そして、第１電圧値計測手段が、二次電池に第１充電電流値となる電流が流れているときに、二次電池の両電極間の電圧値を計測する。第２開閉器制御手段が、第１電圧値計測手段によって電圧値が計測されたあと、主開閉器が開かれかつ副開閉器が閉じられた状態（以下、「第２開閉状態」という）となるように主開閉器及び副開閉器を制御する。第２電流値計測手段が、二次電池の充電中において第２開閉状態のとき、二次電池に流れる電流値を計測する。第２充電制御手段が、第２電流値計測手段によって計測された電流値に基づいて、二次電池に第１充電電流値と異なる所定の第２充電電流値となる電流が流れるように充電手段を制御する。第２電圧値計測手段が、二次電池に第２充電電流値となる電流が流れだした直後に、二次電池の両電極間の電圧値を計測する。電池状態検出手段が、第１電圧値計測手段によって計測された電圧値、第２電圧値計測手段によって計測された電圧値、第１充電電流値及び第２充電電流値に基づいて、二次電池の状態を検出する。第２電流値計測手段が、突入電流制限抵抗器の端子間の電圧値に基づいて二次電池に流れる電流値を計測するように構成されている。

請求項１に記載された発明によれば、二次電池により負荷に電力を供給する構成において、主開閉器が設けられた電力供給経路とは別に副開閉器及び突入電流制限抵抗器が設けられた他の電力供給経路を備えたものでは、電力供給開始時に他の電力供給経路を用いることにより突入電流を制限するものであるところ、二次電池を充電する際に、これら２つの電力供給経路を用いて互いに異なる２つの充電電流を二次電池に供給するとともに、予め備えられた突入電流制限抵抗器を利用して二次電池に流れる電流値を計測することができる。即ち、主開閉器が設けられた電力供給経路を用いて第１充電電流値となる電流を流すとともにそのときの二次電池の両電極間の電圧値を計測し、副開閉器が設けられた他の電力供給経路を用いて第２充電電流値となる電流を流すと共にそのときの二次電池の両電極間の電圧値を計測して、これらの電圧値及び電流値に基づいて二次電池の状態を検出する。そして、第２充電電流値となる電流については、当該他の電力供給回路にある突入電流制限抵抗器を用いて計測された電流値に基づいて充電手段が制御されることにより生成される。そのため、充電手段とは別に二次電池に対して電流を流す手段を設けることなく、二次電池の状態を検出することができるので、製造コスト増加及び装置の大型化を効果的に抑制できる。

また、二次電池に流れる電流値を計測する構成として、例えば、二次電池に流れる電流による磁界に基づいて計測するものなどでは、電流値が小さい場合に計測精度が低くなってしまい、また、二次電池と充電手段との間に直列に電流計測手段を設けたものでは、計測精度は向上できるものの、負荷への電力供給の際に当該電流計測手段において電力損失や発熱などが生じてしまう、などの問題があったが、本発明では、予め備えられた突入電流制限抵抗器を用いて二次電池に流れる電流値を計測するので、計測精度の低下、電力損失及び発熱を抑制することができる。

本発明の一実施形態の電池状態検出装置の概略構成を示す図である。 二次電池の等価回路を示す図である。 図１の電池状態検出装置が備える制御部によって実行される充電処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態の電池状態検出装置について、図１〜図３を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態の電池状態検出装置の概略構成を示す図である。図２は、二次電池の等価回路を示す図である。図３は、図１の電池状態検出装置が備える制御部によって実行される充電処理の一例を示すフローチャートである。

電池状態検出装置は、例えば、電気自動車に搭載され、当該電気自動車が備える二次電池の状態として当該二次電池の内部抵抗を検出するものである。勿論、電気自動車以外の二次電池を備えた装置、システムなどに適用してもよい。

図１に示すように、本実施形態の電池状態検出装置（図中、符号１で示す）は、図示しない電気自動車に搭載された組電池５と、当該組電池５により電力供給されるモータや各種電子機器などの負荷６と、の間に設けられており、組電池５の充電及び当該組電池５を構成する二次電池Ｂの内部抵抗の検出を行う。

組電池５は、複数の二次電池Ｂが直列に接続されて構成されている。これら二次電池Ｂは、図２に模式的示すように、電圧を生じる起電力部ｅと内部抵抗ｒとを有している。二次電池Ｂは、両電極（正極Ｂｐ及び負極Ｂｎ）間に電圧Ｖを生じ、この電圧Ｖは、起電力部ｅによる起電力によって生じる電圧Ｖｅと内部抵抗ｒに電流が流れることにより生じる電圧Ｖｒとによって決定される（Ｖ＝Ｖｅ＋Ｖｒ）。

このような二次電池Ｂの内部抵抗ｒは、以下の方法で求めることができる。

二次電池Ｂにおいて、所定の充電電流Ｉ１を流したときの当該二次電池Ｂの両電極間の電圧をＶ１としたとき、電圧Ｖ１は、次の（ｉ）式で示される。
Ｖ１＝Ｖｅ＋ｒ×Ｉ１ ・・・ （ｉ）

そして、二次電池Ｂにおいて、充電電流Ｉ１を流したときに上記電圧Ｖ１となる状態で、充電電流Ｉ１に代えて所定の充電電流Ｉ２（Ｉ２≠Ｉ１）を流す。ここで、充電電流Ｉ２は、二次電池Ｂの電圧Ｖｅが内部抵抗ｒの検出に影響を与える変化をしない程度に十分に小さい電流値とし、かつ、通電時間も短いものとする。つまり、充電電流Ｉ２は、その流れる方向から便宜的に「充電電流」としているが、実際には充電電流Ｉ２で充電は行われない。そして、充電電流Ｉ２を流しているときの当該二次電池Ｂの両電極間の電圧をＶ２としたとき、電圧Ｖ２は、次の（ｉｉ）式で示される。
Ｖ２＝Ｖｅ＋ｒ×Ｉ２ ・・・ （ｉｉ）

そして、これら（ｉ）、（ｉｉ）式より、二次電池Ｂの内部抵抗ｒは、次の（ｉｉｉ）式で求められる。
ｒ＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｉ１−Ｉ２） ・・・ （ｉｉｉ）

この二次電池Ｂの内部抵抗ｒは、当該二次電池Ｂにおける初期蓄電可能容量に対する現在蓄電可能容量の割合であるＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）と相関がある。そのため、二次電池Ｂの内部抵抗ｒを計測することで、ＳＯＨについても把握することができる。

そして、本実施形態の電池状態検出装置は、上述した方法を用いて組電池５を構成する二次電池Ｂの内部抵抗を検出する。

図１に示す本実施形態の電池状態検出装置（図中、符号１で示す）は、主開閉器１１と、副開閉器１２と、突入電流制限抵抗器１３と、充電部２１と、第１電流値計測部２２と、第２電流値計測部２３と、電圧値計測部２４と、マルチプレクサ部２５と、制御部３０と、を備えている。

主開閉器１１は、例えば、リレー装置などで構成されており、組電池５と負荷６とを接続する回路部分Ｃ１に直列に挿入されて配置されている。つまり、主開閉器１１は、組電池５と負荷６との間に設けられている。組電池５の正極は、回路部分Ｃ１を通じて負荷６に接続されており、組電池５の負極は、基準電位回路Ｇ（グラウンド）を通じて負荷６に接続されている。

副開閉器１２は、主開閉器１１と同様に、リレー装置などで構成されており、上記回路部分Ｃ１と並列接続（図中、Ｐ１及びＰ２で示す分岐点の間で並列接続）された、組電池５と負荷６と接続する回路部分Ｃ２に直列に挿入されて配置されている。つまり、副開閉器１２は、主開閉器１１と並列に接続されている。

突入電流制限抵抗器１３は、固定抵抗器などで構成されており、上記回路部分Ｃ２に直列に挿入されて配置されている。つまり、突入電流制限抵抗器１３は、主開閉器１１と並列にかつ副開閉器１２と直列に接続されている。

充電部２１は、例えば、電気自動車に接続された外部電源から電力供給され、任意の電流値の充電電流を出力することが可能な電源装置などで構成されており、上記回路部分Ｃ１における主開閉器１１と負荷６との間（図中、符号Ｑで示す点）にその出力が接続されている。

第１電流値計測部２２は、上記回路部分Ｃ１における負荷６側の分岐点Ｐ１と、上記回路部分Ｃ１における充電部２１の出力が接続された点Ｑと、の間に配置されている。第１電流値計測部２２は、組電池５から負荷６への電力供給時に上記回路部分Ｃ１を流れる電流値を計測し、また、充電部２１から組電池５への充電電流出力時に上記回路部分Ｃ１を流れる電流値を計測する。そのため、上記回路部分Ｃ１に直列に挿入するタイプの電流計を用いた場合、電流が流れることにより損失が発生するため、第１電流値計測部２２は、例えば、架線電流計（クランプメータ）などで構成されることが望ましい。

第２電流値計測部２３は、突入電流制限抵抗器１３の両端子に接続されており、当該両端子間に生じる電圧値に基づいて、上記回路部分Ｃ２に流れる電流値を計測する。第２電流値計測部２３は、抵抗器によって生じる電圧降下電圧値に基づいて電流値を計測するため、架線電流計に比べて電流値が小さい場合でも精度良く電流値を計測することができる。

電圧値計測部２４は、マルチプレクサ部２５を介して組電池５を構成する複数の二次電池Ｂのそれぞれと一対一で接続され、複数の二次電池Ｂの両電極間の電圧値を計測する。

制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵したマイクロコンピュータで構成されており、電池状態検出装置１全体の制御を司る。ＲＯＭには、ＣＰＵを第１開閉器制御手段、第１充電制御手段、第２開閉器制御手段、第２充電制御手段、電池状態検出手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されており、ＣＰＵは、この制御プログラムを実行することにより上記各種手段として機能する。

制御部３０は、主開閉器１１、副開閉器１２、充電部２１及びマルチプレクサ部２５と接続されており、これらに対して制御信号を送信することにより、主開閉器１１及び副開閉器１２を開閉制御し、充電部２１から出力される電流値を制御（充電制御）し、マルチプレクサ部２５における組電池５の複数の二次電池Ｂと電圧値計測部２４との接続切換を制御する。

また、制御部３０は、第１電流値計測部２２、第２電流値計測部２３及び電圧値計測部２４と接続されており、これらから計測信号を受信することにより、上記回路部分Ｃ１を流れる電流値を取得し、上記回路部分Ｃ２を流れる電流値を取得し、組電池５の複数の二次電池Ｂのそれぞれの電極間の電圧値を取得する。

また、制御部３０は、図示しない車両内ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）など）に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両メンテナンス用の端末装置などの表示装置に接続される。制御部３０は、車両内ネットワークを通じて、二次電池Ｂについて検出した内部抵抗を示す信号を表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき内部抵抗等の組電池５の状態を表示する。または、制御部３０は、車両内ネットワークを通じて、二次電池Ｂについて検出した内部抵抗を示す信号を車両に搭載されたコンビネーションメータなどの表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき内部抵抗等の二次電池Ｂの状態を表示するようにしてもよい。

上述した電池状態検出装置１は、組電池５から負荷６に向けて大きな電流が急激に流れることにより組電池５や負荷６が損傷してしまうことを防ぐために、電力供給開始時において主開閉器１１及び副開閉器１２を制御する。具体的には、電池状態検出装置１は、主開閉器１１及び副開閉器１２が共に開かれた状態（電力供給停止状態）において、車両に搭載された図示しない電子制御部（ＥＣＵ）からイグニッションスイッチＯＮが通知されると、始めに副開閉器１２を閉じる。これにより、組電池５から突入電流制限抵抗器１３及び副開閉器１２を通じて負荷６に電流が流れる。その後、主開閉器１１を開くとともに副開閉器１２を閉じる。これにより、それ以降、組電池５から主開閉器１１を通じて負荷６に電流が流れる。このように、最初に突入電流制限抵抗器１３によって制限された電流を流し、そのあとに制限のない電流を流す。

次に、上述した電池状態検出装置１が備える制御部３０における充電処理の一例について、図３のフローチャートを参照して説明する。以下の説明において、組電池５は複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］（ｎは二次電池Ｂの個数）で構成されているものとする。

制御部３０は、車両に搭載された図示しない電子制御部（ＥＣＵ）から外部電源が接続されたことが通知されると、図３の充電処理を実行する。この充電処理では、組電池５の充電動作とともに当該組電池５の複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の内部抵抗を検出する。

まず、主開閉器１１を閉じ、副開閉器１２を開く。具体的には、制御部３０は、主開閉器１１が閉じられかつ副開閉器１２が開かれた状態（第１開閉状態）となるように主開閉器１１及び副開閉器１２に制御信号を送信する（Ｓ１１０）。

次に、組電池５に所定の第１充電電流値Ｉ１となる電流を流す。具体的には、制御部３０は、第１電流値計測部２２からの計測信号に基づいて、上記回路部分Ｃ１（即ち、組電池５）に流れる電流値を検出し、所定の第１充電電流値Ｉ１となる電流が流れるように充電部２１をフィードバック制御する（Ｓ１２０）。ここで、組電池５の複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］は直列接続されているため、これら二次電池Ｂ［１］〜［ｎ］についても第１充電電流値となる電流が流れる。第１開閉状態において第１充電電流値Ｉ１となる電流を流すことにより、組電池５の充電が行われる（即ち、充電動作）。

次に、充電完了を判定する。具体的には、制御部３０は、マルチプレクサ部２５に制御信号を送信して、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］を順次電圧値計測部２４に接続するとともに、当該電圧値計測部２４において複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の両電極間の電圧値を順次計測する。そして、制御部３０は、電圧値計測部２４からの計測信号に基づいて、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の両電極間の電圧値を検出するとともに、これら電圧値のうちのいずれか１つが所定の充電完了電圧値に達していたとき、充電が完了したものと判定して、充電処理を終了する（Ｓ１３０でＹ）。

または、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の両電極間の電圧値のいずれも充電完了電圧値に達していないことにより充電が完了していないと判定すると（Ｓ１３０でＮ）、次に、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］について内部抵抗ｒ［１］〜ｒ［ｎ］の検出が終了したか否かを判定する。具体的には、制御部３０は、後述する二次電池Ｂの内部抵抗検出時（Ｓ２００）において内部抵抗ｒを検出した二次電池Ｂについて内部抵抗検出済みを示す情報をＲＡＭに記憶しており、その情報に基づいて上記判定を行う。そして、全ての二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］について内部抵抗ｒ［１］〜ｒ［ｎ］の検出が終了していると判定したとき、上記充電動作に復帰する（Ｓ１４０でＹ）。

または、全ての二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］について内部抵抗ｒ［１］〜ｒ［ｎ］の検出が終了していないと判定したとき（Ｓ１４０でＮ）、次に、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］のうち所定の基準電圧値Ｖｓとなったものがあるか否かを判定する。具体的には、制御部３０は、マルチプレクサ部２５に制御信号を送信して、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］を順次電圧値計測部２４に接続するとともに、当該電圧値計測部２４において複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の両電極間の電圧値を順次計測する。そして、制御部３０は、電圧値計測部２４からの計測信号に基づいて、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の両電極間の電圧値を検出するとともに、これら電圧値のいずれも基準電圧値Ｖｓになっていないと判定したとき、上記充電動作に復帰する（Ｓ１５０でＮ）。なお、基準電圧値Ｖｓについては、１つの基準電圧値Ｖｓを複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］について共通に用いてもよく、又は、複数の基準電圧値Ｖｓ［１］〜Ｖｓ［ｎ］を複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］のそれぞれについて設定してもよい。

または、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の両電極間の電圧値のうちのいずれかが所定の基準電圧値Ｖｓとなったものと判定したとき（Ｓ１５０でＹ）、その二次電池Ｂ［ｋ］（ｋ＝１〜ｎのうちの１つ）について、両電極間の電圧値（以下、「第１電圧値Ｖ１」という）を検出する。具体的には、制御部３０は、マルチプレクサ部２５に制御信号を送信して、当該二次電池Ｂ［ｋ］を電圧値計測部２４に接続するとともに、当該電圧値計測部２４において二次電池Ｂ［ｋ］の両電極間の電圧値を計測する。そして、制御部３０は、電圧値計測部２４からの計測信号に基づいて第１電圧値Ｖ１を検出する（Ｓ１６０）。

次に、主開閉器１１を開き、副開閉器１２を閉じる。具体的には、制御部３０は、主開閉器１１が開かれかつ副開閉器１２が閉じられた状態（第２開閉状態）となるように主開閉器１１及び副開閉器１２に制御信号を送信する（Ｓ１７０）。

次に、組電池５に所定の第２充電電流値Ｉ２となる電流を流す。具体的には、制御部３０は、第２電流値計測部２３からの計測信号に基づいて、上記回路部分Ｃ２（即ち、組電池５）に流れる電流値を検出し、所定の第２充電電流値となる電流が流れるように充電部２１をフィードバック制御する（Ｓ１８０）。ここで、組電池５の複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］は直列接続されているため、これらに含まれる二次電池Ｂ［ｋ］についても第２充電電流値となる電流が流れる。ここで、第２充電電流値Ｉ２は、二次電池Ｂの起電力部ｅにおける電圧Ｖｅが内部抵抗ｒの検出に影響を与える変化をしない程度に十分に小さい電流値とし、かつ、通電時間も短いものとする。

次に、上記第２充電電流値Ｉ２が流れ出した直後に、二次電池Ｂ［ｋ］の両電極間の電圧値（以下、「第２電圧値Ｖ２」という）を検出する。具体的には、制御部３０は、マルチプレクサ部２５に制御信号を送信して、当該二次電池Ｂ［ｋ］を電圧値計測部２４に接続するとともに、当該電圧値計測部２４において二次電池Ｂ［ｋ］の両電極間の電圧値を計測する。そして、制御部３０は、電圧値計測部２４からの計測信号に基づいて第２電圧値Ｖ２を検出する（Ｓ１９０）。

次に、二次電池Ｂ［ｋ］の内部抵抗ｒ［ｋ］を検出する。具体的には、制御部３０は、上記で説明した方法（（ｉ）〜（ｉｉｉ）式）を用いて、第１電圧値Ｖ１、第２電圧値Ｖ２、第１充電電流値Ｉ１及び第２充電電流値Ｉ２に基づき、二次電池Ｂ［ｋ］の内部抵抗ｒ［ｋ］を検出する。そして、制御部３０は、検出した内部抵抗ｒ［ｋ］をＲＡＭに記憶するとともに、二次電池Ｂ［ｋ］について内部抵抗検出済みを示す情報をＲＡＭに記憶する（Ｓ２００）。そして、上記充電動作に復帰する。

そして、制御部３０は、上述した充電処理が終了すると、そして、車両内ネットワークを通じて、上記充電処理において検出した組電池５の複数の二次電池Ｂ［１］〜［ｎ］についての内部抵抗ｒ［１］〜［ｎ］を他の装置等に送信する。

制御部３０は、図３のフローチャートにおけるステップＳ１１０の処理を実行することにより第１開閉器制御手段として機能し、ステップＳ１２０の処理を実行することにより第１充電制御手段として機能し、ステップＳ１７０の処理を実行することにより第２開閉器制御手段として機能し、ステップＳ１８０の処理を実行することにより第２充電制御手段として機能し、ステップＳ２００の処理を実行することにより電池状態検出手段として機能する。

以上説明したように、本実施形態の電池状態検出装置１では、主開閉器１１が、複数の二次電池Ｂからなる組電池５と該組電池５により電力供給される負荷６との間に設けられており、副開閉器１２及びこの副開閉器１２と直列に接続された突入電流制限抵抗器１３が、組電池５と負荷６との間に上記主開閉器１１と並列に設けられている。副開閉器１２は主開閉器１１に先立って閉じられるため、負荷６への電力供給開始時に、まず、副開閉器１２及び突入電流制限抵抗器１３を通じて電力が供給され、そのあと主開閉器１１が閉じられて当該主開閉器１１を通じて電力が供給される。また、組電池５の充電に際して、第１開閉器制御手段が、主開閉器１１が閉じられかつ副開閉器１２が開かれた状態（以下、「第１開閉状態」という）となるように当該主開閉器１１及び当該副開閉器１２を制御し、第１電流値計測部２２が、組電池５の充電中で上記第１開閉状態のときに、当該組電池５に流れる電流値を計測し、第１充電制御手段が、第１電流値計測部２２によって計測された電流値に基づいて、組電池５に所定の第１充電電流値Ｉ１となる電流が流れるように充電部２１を制御する。そして、電圧値計測部２４が、組電池５に第１充電電流値Ｉ１となる電流が流れているときに、組電池５を構成する二次電池Ｂの両電極間の電圧値（第１電圧値Ｖ１）を計測する。第２開閉器制御手段が、電圧値計測部２４によって電圧値が計測されたあと、主開閉器１１が開かれかつ副開閉器１２が閉じられた状態（以下、「第２開閉状態」という）となるように主開閉器１１及び副開閉器１２を制御する。第２電流値計測部２３が、組電池５の充電中において第２開閉状態のとき、組電池５に流れる電流値を計測する。第２充電制御手段が、第２電流値計測部２３によって計測された電流値に基づいて、組電池５に第１充電電流値Ｉ１と異なる所定の第２充電電流値Ｉ２となる電流が流れるように充電部２１を制御する。電圧値計測部２４が、組電池５に第２充電電流値Ｉ２となる電流が流れだした直後に、組電池５を構成する二次電池Ｂの両電極間の電圧値（第２電圧値Ｖ２）を計測する。電池状態検出手段が、第１電圧値Ｖ１、第２電圧値Ｖ２、第１充電電流値Ｉ１及び第２充電電流値Ｉ２に基づいて、組電池５を構成する二次電池Ｂの状態を検出する。第２電流値計測部２３が、突入電流制限抵抗器１３の端子間の電圧値に基づいて組電池５に流れる電流値を計測するように構成されている。

即ち、本実施形態によれば、複数の二次電池Ｂで構成された組電池５により負荷６に電力を供給する構成において、主開閉器１１が設けられた電力供給経路である回路部分Ｃ１とは別に副開閉器１２及び突入電流制限抵抗器１３が設けられた他の電力供給経路である回路部分Ｃ２を備えたものでは、電力供給開始時に回路部分Ｃ２を用いることにより突入電流を制限するものであるところ、組電池５を充電する際に、これら２つの回路部分Ｃ１及び回路部分Ｃ２を用いて互いに異なる２つの充電電流を組電池５に供給するとともに、予め備えられた突入電流制限抵抗器１３を利用して組電池５に流れる電流値を計測することができる。即ち、主開閉器１１が設けられた回路部分Ｃ１を用いて第１充電電流値Ｉ１となる電流を流すとともにそのときの二次電池Ｂの両電極間の電圧値（第１電圧値Ｖ１）を計測し、回路部分Ｃ２を用いて第２充電電流値Ｉ２となる電流を流すと共にそのときの二次電池Ｂの両電極間の電圧値（第２電圧値Ｖ２）を計測して、これらの第１電圧値、第２電圧値、第１充電電流値Ｉ１及び第２充電電流値Ｉ２に基づいて二次電池Ｂの状態を検出する。そして、第２充電電流値Ｉ２となる電流については、当該回路部分Ｃ２にあるに突入電流制限抵抗器１３を用いて計測された電流値に基づいて充電部２１が制御されることにより生成される。そのため、充電部２１とは別に組電池５に対して電流を流す手段を設けることなく、組電池５を構成する二次電池Ｂの状態を検出することができるので、製造コスト増加及び装置の大型化を効果的に抑制できる。

また、組電池５に流れる電流値を計測する構成として、例えば、組電池５に流れる電流による磁界に基づいて計測するものなどでは、電流値が小さい場合に計測精度が低くなってしまい、また、組電池５と充電部２１との間に直列に電流計測手段を設けたものでは、計測精度は向上できるものの、負荷への電力供給の際に当該電流計測手段において電力損失や発熱などが生じてしまう、などの問題があったが、本実施形態では、予め備えられた突入電流制限抵抗器１３を用いて組電池５に流れる電流値を計測するので、計測精度の低下、電力損失及び発熱を抑制することができる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の電池状態検出装置はこれらの実施形態の構成に限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態では、二次電池Ｂの状態として二次電池Ｂの内部抵抗ｒを検出する構成であったが、これに限定されるものではなく、二次電池Ｂの内部抵抗ｒと二次電池ＢのＳＯＨは相関があることを利用して、内部抵抗ｒからさらにＳＯＨを検出する構成としてもよい。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の電池状態検出装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１ 電池状態検出装置
５ 組電池
６ 負荷
１１ 主開閉器
１２ 副開閉器
１３ 突入電流制限抵抗器
２１ 充電部（充電手段）
２２ 第１電流値計測部（第１電流値計測手段）
２３ 第２電流値計測部（第２電流値計測手段）
２４ 電圧値計測部（第１電圧値計測手段、第２電圧値計測手段）
２５ マルチプレクサ部
３０ 制御部（第１開閉器制御手段、第１充電制御手段、第２開閉器制御手段、第２充電制御手段、電池状態検出手段）
Ｂ 二次電池
Ｉ１ 第１充電電流値
Ｉ２ 第２充電電流値
Ｖ１ 第１電圧値
Ｖ２ 第２電圧値

Claims (1)

1. （ａ）二次電池と前記二次電池により電力供給される負荷との間に設けられた主開閉器と、（ｂ）前記主開閉器と並列に接続され、前記負荷への電力供給を開始する際に前記主開閉器に先立って閉じられる副開閉器と、（ｃ）前記主開閉器と並列にかつ前記副開閉器と直列に接続された突入電流制限抵抗器と、（ｄ）前記主開閉器及び前記副開閉器を介して前記二次電池に接続され、当該二次電池に所定の充電電流を流す充電手段と、（ｅ）前記二次電池の充電に際して前記主開閉器が閉じられた状態となるように前記主開閉器を制御する第１開閉器制御手段と、（ｆ）前記二次電池の充電中において前記主開閉器が閉じられた状態のとき、前記二次電池に流れる電流値を計測する第１電流値計測手段と、（ｇ）前記第１電流値計測手段によって計測された前記電流値に基づいて、前記二次電池に所定の第１充電電流値となる電流が流れるように前記充電手段を制御する第１充電制御手段と、を備えた電池状態検出装置であって、
   前記二次電池に前記第１充電電流値となる電流が流れているときに、前記二次電池の両電極間の電圧値を計測する第１電圧値計測手段と、
   前記第１電圧値計測手段によって前記電圧値が計測されたあと、前記主開閉器が開かれかつ前記副開閉器が閉じられた状態となるように前記主開閉器及び前記副開閉器を制御する第２開閉器制御手段と、
   前記二次電池の充電中において前記主開閉器が開かれかつ前記副開閉器が閉じられた状態のとき、前記二次電池に流れる電流値を計測する第２電流値計測手段と、
   前記第２電流値計測手段によって計測された前記電流値に基づいて、前記二次電池に前記第１充電電流値と異なる所定の第２充電電流値となる電流が流れるように前記充電手段を制御する第２充電制御手段と、
   前記二次電池に前記第２充電電流値となる電流が流れだした直後に、前記二次電池の両電極間の電圧値を計測する第２電圧値計測手段と、
   前記第１電圧値計測手段によって計測された前記電圧値、前記第２電圧値計測手段によって計測された前記電圧値、前記第１充電電流値及び前記第２充電電流値に基づいて、前記二次電池の状態を検出する電池状態検出手段と、を備え、
   前記第２電流値計測手段が、前記突入電流制限抵抗器の端子間の電圧値に基づいて前記二次電池に流れる電流値を計測するように構成されている
   ことを特徴とする電池状態検出装置。

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