JP2019211232A - Battery system - Google Patents

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一行 佐々木
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Abstract

To accurately estimate deterioration of a power storage device without causing a significant increase in cost.SOLUTION: An ECU applies an AC voltage having a frequency corresponding to a resonance frequency f01 of a resonance circuit 11-1 to a power storage circuit (S105). An impedance Z1 of the electric storage circuit is calculated using values detected by a voltage sensor and a current sensor (S109). In a similar manner, AC voltages having frequencies corresponding to resonance frequencies (f02 to f0N) of the other resonance circuits (11-2 to 11-N) are sequentially applied to the power storage circuit to calculate impedances Z2 to ZN of the power storage circuit. The ECU determines whether all of the calculated impedances Z1 to ZN are within corresponding reference range RNG1 to RNGN or not (S117). When there is an impedance out of the reference range, it is estimated that deterioration occurs in the power storage circuit (121).SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、電池の劣化を推定する電池システムに関する。   The present disclosure relates to a battery system that estimates battery deterioration.

電動車両などに搭載される電池システムには、蓄電装置に含まれる各電池の電圧および温度などの電池情報を信号線を介して取得し、取得した電池情報を用いて蓄電装置の劣化状態の推定が行なわれるものがある。しかしながら、信号線はノイズの影響などを受けやすいため、信号線を介して取得した電池情報が蓄電装置の劣化状態の推定に用いられると、推定精度が低下してしまう可能性がある。   In a battery system mounted on an electric vehicle or the like, battery information such as voltage and temperature of each battery included in the power storage device is acquired via a signal line, and the deterioration state of the power storage device is estimated using the acquired battery information. There is something that is done. However, since the signal line is easily affected by noise and the like, if the battery information acquired through the signal line is used for estimating the deterioration state of the power storage device, the estimation accuracy may be reduced.

そこで、たとえば、特開２０１０−８１７１６号公報（特許文献１）には、蓄電装置に含まれる各電池に対して、電池情報を測定する測定回路および無線通信可能な通信装置が設けられた電池システムが開示されている。この電池システムは、測定回路により測定した電池情報を示す信号を無線通信によって蓄電装置の制御装置に送信する。各電池に対して通信装置を設けることによって、電池情報を送信するための信号線をなくすことが可能となっている。   Therefore, for example, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-81716 (Patent Document 1), a battery system provided with a measurement circuit for measuring battery information and a communication device capable of wireless communication is provided for each battery included in the power storage device. Is disclosed. This battery system transmits a signal indicating battery information measured by the measurement circuit to the control device of the power storage device by wireless communication. By providing a communication device for each battery, it is possible to eliminate a signal line for transmitting battery information.

特開２０１０−８１７１６号公報JP 2010-81716 A 特開２０１０−２４３１５７号公報JP 2010-243157 A

しかしながら、特許文献１に開示された電池システムを採用する場合、各電池に対して測定回路および通信装置が設けられるため、電池システムの大幅なコストアップを招くことが懸念される。   However, when the battery system disclosed in Patent Document 1 is employed, since a measurement circuit and a communication device are provided for each battery, there is a concern that the battery system may be significantly increased in cost.

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置の劣化を精度よく推定できるようにすることである。   The present disclosure has been made in order to solve the above-described problems, and the purpose thereof is to cause a significant increase in cost as in the case where a communication device capable of wireless communication is provided for each battery included in the power storage device. In other words, the deterioration of the power storage device can be accurately estimated.

この開示に係る電池システムは、電気負荷に電力を供給する蓄電装置と、蓄電装置の劣化を推定する制御装置とを備える。蓄電装置は、直列に接続された複数の蓄電部および複数の蓄電部の各々に対応して並列に接続された共振回路を含んで構成される蓄電回路と、蓄電回路に交流電圧を印加できるように構成された交流電源とを含む。共振回路は、直列に接続されたインダクタおよびキャパシタを含み、他の共振回路と互いに異なる共振周波数を有している。制御装置は、共振回路の共振周波数に対応する周波数の交流電圧を蓄電回路に印加したときの蓄電回路のインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスが、交流電圧の周波数における予め定められた基準範囲外である場合、蓄電装置が劣化していると推定する。   The battery system according to this disclosure includes a power storage device that supplies power to an electric load, and a control device that estimates deterioration of the power storage device. The power storage device includes a plurality of power storage units connected in series and a resonance circuit connected in parallel corresponding to each of the plurality of power storage units, and an AC voltage can be applied to the power storage circuit And an AC power source configured. The resonance circuit includes an inductor and a capacitor connected in series, and has a resonance frequency different from that of other resonance circuits. The control device calculates the impedance of the storage circuit when an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency of the resonance circuit is applied to the storage circuit, and the calculated impedance is outside a predetermined reference range in the frequency of the AC voltage. In some cases, it is estimated that the power storage device has deteriorated.

上記構成によれば、蓄電装置に含まれる蓄電回路は、複数の蓄電部および複数の蓄電部の各々に対して並列に接続された共振回路を含む。そして、共振回路は、他の共振回路と異なる共振周波数を有するように構成されている。蓄電回路が上記の構成を有することによって、ある共振回路の共振周波数に対応する周波数の交流電圧が蓄電回路に印加された場合に、当該周波数に対応する共振周波数を有する共振回路と並列に接続されている蓄電部（以下「特定蓄電部」ともいう）を除いた（バイパスした）蓄電回路のインピーダンスを算出することができる。当該インピーダンスを、周波数毎に予め定められた基準範囲と比較することによって、特定蓄電部を除く他の蓄電部（以下、単に「他の蓄電部」ともいう）のインピーダンスに異常があるか否かを判定することができる。各共振回路の共振周波数に応じた交流電圧を蓄電回路に順次印加して蓄電回路インピーダンスの変化を観測すれば、蓄電装置の劣化を推定することができる。これによって、各蓄電部に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合よりもコストアップを抑制しつつ、蓄電装置の劣化を精度よく推定することができる。   According to the above configuration, the power storage circuit included in the power storage device includes a plurality of power storage units and a resonance circuit connected in parallel to each of the plurality of power storage units. The resonance circuit is configured to have a resonance frequency different from that of other resonance circuits. Since the storage circuit has the above-described configuration, when an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency of a certain resonance circuit is applied to the storage circuit, the storage circuit is connected in parallel with the resonance circuit having the resonance frequency corresponding to the frequency. It is possible to calculate the impedance of the power storage circuit excluding (bypassing) the stored power storage unit (hereinafter also referred to as “specific power storage unit”). Whether or not there is an abnormality in the impedance of other power storage units excluding the specific power storage unit (hereinafter also simply referred to as “other power storage unit”) by comparing the impedance with a reference range predetermined for each frequency Can be determined. Deterioration of the power storage device can be estimated by sequentially applying an AC voltage corresponding to the resonance frequency of each resonance circuit to the power storage circuit and observing a change in the power storage circuit impedance. Accordingly, it is possible to accurately estimate deterioration of the power storage device while suppressing an increase in cost as compared with the case where a communication device capable of wireless communication is provided for each power storage unit.

本開示によれば、蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置の劣化を精度よく推定することができる。   According to the present disclosure, it is possible to accurately estimate deterioration of a power storage device without incurring a significant cost increase as in the case where a communication device capable of wireless communication is provided for each battery included in the power storage device.

実施の形態に係る電池システムが搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a vehicle equipped with a battery system according to an embodiment. 実施の形態に係る電池システムの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the battery system which concerns on embodiment. 共振回路における周波数とインピーダンスとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the frequency and impedance in a resonant circuit. 実施の形態に係るＥＣＵにおいて実行される蓄電装置の劣化状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the estimation process of the degradation state of the electrical storage apparatus performed in ECU which concerns on embodiment. 変形例１に係る電池システムの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the battery system which concerns on the modification 1. As shown in FIG. 変形例１に係るＥＣＵにおいて実行される蓄電装置の劣化状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of a process for estimating a deterioration state of a power storage device that is executed in an ECU according to Modification 1; 変形例２に係る蓄電回路の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the electrical storage circuit which concerns on the modification 2. 変形例３に係る電池システムの構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the battery system which concerns on the modification 3. 高速フーリエ変換を用いた蓄電装置の劣化状態の推定方法を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the estimation method of the degradation state of the electrical storage apparatus using a fast Fourier transform.

以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

＜実施の形態＞   <Embodiment>

図１は、本実施の形態に係る電池システム５が搭載された車両１の全体構成を概略的に示す図である。車両１は、たとえば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車および燃料電池自動車などの電動車両である。本実施の形態においては、車両１は電気自動車である例について説明する。   FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a vehicle 1 on which a battery system 5 according to the present embodiment is mounted. The vehicle 1 is an electric vehicle such as an electric vehicle, a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, and a fuel cell vehicle. In the present embodiment, an example in which the vehicle 1 is an electric vehicle will be described.

車両１は、蓄電装置１０と、システムメインリレー（System Main Relay）２０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」ともいう）４０と、モータジェネレータ（Motor Generator：ＭＧ）５０と、駆動輪６０と、補機負荷７０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを備える。電池システム５は、蓄電装置１０およびＥＣＵ１００を含んで構成される。なお、以下においては、ＰＣＵ４０と、モータジェネレータ５０と、補機負荷７０とを総称して「電気負荷」ともいう。   The vehicle 1 includes a power storage device 10, a system main relay 20, a power control unit (hereinafter also referred to as “PCU (Power Control Unit)”) 40, a motor generator (MG) 50, Drive wheel 60, auxiliary load 70, and ECU (Electronic Control Unit) 100 are provided. Battery system 5 includes power storage device 10 and ECU 100. In the following, the PCU 40, the motor generator 50, and the auxiliary load 70 are collectively referred to as an “electric load”.

蓄電装置１０は、複数の電池が積層されて構成される。電池は、充放電可能な二次電池である。電池は、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などである。また、電池は、正極と負極との間に液体電解質を有する電池であってもよいし、固体電解質を有する電池（全固体電池）であってもよい。なお、蓄電装置１０として電気二重層キャパシタなどの大容量キャパシタを採用してもよい。蓄電装置１０の詳細については後述する。   The power storage device 10 is configured by stacking a plurality of batteries. The battery is a chargeable / dischargeable secondary battery. The battery is, for example, a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery. Further, the battery may be a battery having a liquid electrolyte between the positive electrode and the negative electrode, or may be a battery having a solid electrolyte (all solid battery). Note that a large-capacity capacitor such as an electric double layer capacitor may be adopted as the power storage device 10. Details of the power storage device 10 will be described later.

システムメインリレー２０は、一端が蓄電装置１０と電気的に接続され、他端がＰＣＵ４０と電気的に接続される。システムメインリレー２０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って開閉状態が切り替えられる。システムメインリレー２０が開状態であると蓄電装置１０からＰＣＵ４０への電力の供給が遮断され、車両１の状態を、車両１の走行が不能であるＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態にすることができる。システムメインリレー２０が閉状態であると蓄電装置１０からＰＣＵ４０への電力の供給が可能となり、車両１の状態を、車両１の走行が可能であるＲＥＡＤＹ−ＯＮ状態にすることができる。   System main relay 20 has one end electrically connected to power storage device 10 and the other end electrically connected to PCU 40. The system main relay 20 is switched between open and closed states according to a control signal from the ECU 100. When the system main relay 20 is in the open state, the power supply from the power storage device 10 to the PCU 40 is interrupted, and the vehicle 1 can be brought into a READY-OFF state in which the vehicle 1 cannot travel. When the system main relay 20 is in a closed state, power can be supplied from the power storage device 10 to the PCU 40, and the vehicle 1 can be brought into a READY-ON state in which the vehicle 1 can travel.

ＰＣＵ４０は、蓄電装置１０から電力を受けてモータジェネレータ５０を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ４０は、モータジェネレータ５０を駆動するためのインバータ、および、蓄電装置１０から出力される電力を昇圧してインバータへ供給するコンバータなどを含む。   PCU 40 collectively represents a power conversion device for receiving electric power from power storage device 10 and driving motor generator 50. For example, PCU 40 includes an inverter for driving motor generator 50, a converter that boosts the power output from power storage device 10 and supplies the boosted power to the inverter.

モータジェネレータ５０は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ５０のロータは、動力伝達ギア（図示せず）を介して駆動輪６０に機械的に接続される。モータジェネレータ５０は、車両１の回生制動動作時には、駆動輪６０の回転力によって発電することができ、その発電された電力をＰＣＵ４０へ出力する。   Motor generator 50 is an AC rotating electric machine, for example, a permanent magnet type synchronous motor including a rotor in which permanent magnets are embedded. The rotor of motor generator 50 is mechanically connected to drive wheel 60 via a power transmission gear (not shown). The motor generator 50 can generate electric power by the rotational force of the drive wheels 60 during the regenerative braking operation of the vehicle 1, and outputs the generated electric power to the PCU 40.

補機負荷７０は、電力線ＰＬ，ＮＬに電気的に接続される。補機負荷７０は、車両１の低圧系で動作する補機を総括して示したものであり、たとえば、電力線ＰＬ，ＮＬの電圧を降圧して補機用電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータ、電動エアコン、照明機器およびカーナビゲーション装置などを含む。   Auxiliary machine load 70 is electrically connected to power lines PL and NL. Auxiliary machine load 70 is a general view of auxiliary machines that operate in the low-voltage system of vehicle 1. For example, a DC / DC converter that steps down the voltage of power lines PL and NL to generate an auxiliary machine voltage, Includes electric air conditioners, lighting equipment and car navigation systems.

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａと、メモリ（より具体的にはＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））１００ｂと、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサおよび機器からの信号、並びにメモリ１００ｂに格納されたプログラムなどに基づいて、各機器の制御を行なう。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。   The ECU 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 100a, a memory (more specifically, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory)) 100b, and an input / output port (not shown) for inputting and outputting various signals. Z)). The ECU 100 controls each device based on signals from each sensor and device, a program stored in the memory 100b, and the like. Various controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

ＥＣＵ１００は、システムメインリレー２０の開閉状態を制御する。また、ＥＣＵ１００は、蓄電装置１０の充放電状態を監視し、蓄電装置１０が過充電状態および過放電状態とならないように充放電制御を行なう。また、ＥＣＵ１００は、蓄電装置１０の劣化状態を推定する。   The ECU 100 controls the open / close state of the system main relay 20. ECU 100 also monitors the charge / discharge state of power storage device 10 and performs charge / discharge control so that power storage device 10 does not enter an overcharge state or an overdischarge state. In addition, ECU 100 estimates the deterioration state of power storage device 10.

（劣化状態の推定）   (Estimation of deterioration state)

ここで、電池は、劣化により内部インピーダンスが増加することが一般に知られている。蓄電装置１０の劣化状態の推定は、たとえば、蓄電装置１０に含まれる各電池の電池情報（電池の電圧，電流，温度などの情報）を用いて、各電池の内部インピーダンスを計測することによって行なわれることが考えられる。   Here, it is generally known that the internal impedance of a battery increases due to deterioration. The deterioration state of power storage device 10 is estimated, for example, by measuring the internal impedance of each battery using battery information (information such as battery voltage, current, and temperature) of each battery included in power storage device 10. It is possible that

電池情報の取得に関して、たとえば、電池の電圧を取得する場合には、各電池に対して電圧センサを設け、電圧センサが検出した電池の電圧を示す信号が信号線を介してＥＣＵ１００に出力される。しかしながら、信号線はノイズの影響を受けやすい。そのため、信号線を介して取得した電池情報が電池の劣化状態の推定に用いられると、推定精度が低下してしまう可能性がある。   Regarding battery information acquisition, for example, when acquiring battery voltage, a voltage sensor is provided for each battery, and a signal indicating the battery voltage detected by the voltage sensor is output to ECU 100 via a signal line. . However, signal lines are susceptible to noise. Therefore, when the battery information acquired via the signal line is used for estimating the deterioration state of the battery, the estimation accuracy may be reduced.

この対策として、蓄電装置に含まれる電池の各々に、電池情報を測定する測定回路および無線通信可能な通信装置を設けた電池システムを採用することも考えられる。この電池システムを採用すれば、測定回路により測定した電池情報を示す信号を無線通信によって蓄電装置の制御装置に送信することができる。つまり、信号線を介さずに電池情報を送信することが可能となる。しかしながら、各電池対して測定回路および通信装置が設けられるため、電池システムの大幅なコストアップを招くことが懸念される。   As a countermeasure, it is conceivable to employ a battery system in which a measurement circuit for measuring battery information and a communication device capable of wireless communication are provided for each battery included in the power storage device. If this battery system is adopted, a signal indicating the battery information measured by the measurement circuit can be transmitted to the control device of the power storage device by wireless communication. That is, battery information can be transmitted without going through a signal line. However, since a measurement circuit and a communication device are provided for each battery, there is a concern that the battery system may be significantly increased in cost.

そこで、本実施の形態に係る蓄電装置１０は、各電池に対して並列に共振回路を接続した蓄電回路１２を備える。そして、各共振回路は、他の共振回路と異なる共振周波数を有するように構成される。そして、各共振回路の共振周波数に対応する周波数の交流電圧を蓄電回路１２に順次印加して蓄電回路１２のインピーダンスの変化を観測することによって、蓄電装置１０の劣化状態を推定する。以下、具体的に説明する。なお、共振周波数に対応する周波数とは、共振周波数あるいは当該共振回路の通過帯域内の周波数を指す。   Therefore, power storage device 10 according to the present embodiment includes power storage circuit 12 in which a resonance circuit is connected in parallel to each battery. Each resonance circuit is configured to have a resonance frequency different from that of other resonance circuits. Then, an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency of each resonance circuit is sequentially applied to the storage circuit 12 to observe a change in impedance of the storage circuit 12, thereby estimating the deterioration state of the storage device 10. This will be specifically described below. The frequency corresponding to the resonance frequency refers to the resonance frequency or a frequency within the pass band of the resonance circuit.

図２は、本実施の形態に係る電池システム５の構成を概略的に示す図である。電池システム５は、蓄電装置１０と、ＥＣＵ１００とを含む。蓄電装置１０は、蓄電回路１２と、電流センサ１３と、電圧センサ１５と、交流電源１７と、リレー１８−１，１８−２とを含む。   FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of battery system 5 according to the present embodiment. Battery system 5 includes a power storage device 10 and an ECU 100. Power storage device 10 includes a power storage circuit 12, a current sensor 13, a voltage sensor 15, an AC power source 17, and relays 18-1 and 18-2.

蓄電回路１２は、直列に接続されたＮ個の電池（Ｂ１，Ｂ２，〜，ＢＮ）を含む。Ｎ個の電池には、共振回路（１１−１，１１−２，〜，１１−Ｎ）がそれぞれ並列に接続されている。以下においては、代表的に電池Ｂ１および共振回路１１−１を用いて説明するが、他の電池（Ｂ２〜ＢＮ）および他の共振回路（１１−２〜１１−Ｎ）においても同様である。   The power storage circuit 12 includes N batteries (B1, B2,..., BN) connected in series. Resonant circuits (11-1, 11-2,..., 11-N) are connected in parallel to the N batteries. In the following description, the battery B1 and the resonance circuit 11-1 will be representatively described, but the same applies to the other batteries (B2 to BN) and the other resonance circuits (11-2 to 11-N).

電池Ｂ１には、並列に共振回路１１−１が接続されている。共振回路１１−１は、直列に接続されたキャパシタＣ１と、抵抗Ｒ１と、インダクタＬ１とを含む。なお、抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１は、電池Ｂ１の内部インピーダンスＺｂ１に比べて十分に小さいものが採用される。   A resonance circuit 11-1 is connected in parallel to the battery B1. Resonant circuit 11-1 includes a capacitor C1, a resistor R1, and an inductor L1 connected in series. The resistance value r1 of the resistor R1 is sufficiently smaller than the internal impedance Zb1 of the battery B1.

ここで、図３を用いて共振回路１１−１の周波数特性について説明する。図３は、共振回路１１−１における周波数ｆ１とインピーダンスＺ１１との関係を示す図である。図３においては、横軸に周波数ｆ１、縦軸にインピーダンスＺ１１の大きさが示されている。   Here, the frequency characteristic of the resonance circuit 11-1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the frequency f1 and the impedance Z11 in the resonance circuit 11-1. In FIG. 3, the horizontal axis represents the frequency f1, and the vertical axis represents the magnitude of the impedance Z11.

図３に示されたように、共振回路１１−１のインピーダンスＺ１１の大きさは、共振周波数ｆ０１のときに最も小さくなり、そのときのインピーダンスＺ１１の大きさは抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１となる。また、図３に示されたように、共振回路１１−１のインピーダンスＺ１１の大きさは、周波数が共振周波数ｆ０１から離れるにつれて大きくなる。つまり、共振回路１１−１は、共振周波数ｆ０１付近の通過帯域外の周波数を減衰させるバンドパスフィルタとして機能する。   As shown in FIG. 3, the magnitude of the impedance Z11 of the resonance circuit 11-1 is the smallest at the resonance frequency f01, and the magnitude of the impedance Z11 at that time is the resistance value r1 of the resistor R1. Further, as shown in FIG. 3, the magnitude of the impedance Z11 of the resonance circuit 11-1 increases as the frequency goes away from the resonance frequency f01. That is, the resonance circuit 11-1 functions as a bandpass filter that attenuates frequencies outside the passband near the resonance frequency f01.

共振回路１１−１の共振周波数ｆ０１は、他の共振回路（１１−２，〜，１１−Ｎ）のいずれの共振周波数とも異なるようにキャパシタＣ１およびインダクタＬ１が選定される。加えて、共振回路１１−１の通過帯域は、他の共振回路（１１−２，〜，１１−Ｎ）のいずれの通過帯域とも重ならないようにキャパシタＣ１およびインダクタＬ１が選定される。   The capacitor C1 and the inductor L1 are selected so that the resonance frequency f01 of the resonance circuit 11-1 is different from any of the resonance frequencies of the other resonance circuits (11-2 to 11-N). In addition, the capacitor C1 and the inductor L1 are selected so that the pass band of the resonance circuit 11-1 does not overlap any of the pass bands of the other resonance circuits (11-2,..., 11-N).

図２に戻り、電流センサ１３は、蓄電回路１２（蓄電装置１０）に入出力される電流ＩＢを検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。電圧センサ１５は、蓄電回路１２の電圧ＶＢを検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。   Returning to FIG. 2, current sensor 13 detects current IB input to and output from power storage circuit 12 (power storage device 10), and outputs a signal indicating the detection result to ECU 100. Voltage sensor 15 detects voltage VB of power storage circuit 12 and outputs a signal indicating the detection result to ECU 100.

交流電源１７は、たとえば、インバータなどを含み、電力線ＰＬ１とＮＬ１との間に接続される。交流電源１７は、ＥＣＵ１００の制御によって、異なる周波数の交流電圧を蓄電回路１２に印加することができるように構成される。   AC power supply 17 includes, for example, an inverter and is connected between power lines PL1 and NL1. The AC power supply 17 is configured to be able to apply AC voltages having different frequencies to the storage circuit 12 under the control of the ECU 100.

リレー１８−１は、一端が電力線ＰＬ１と電気的に接続され、他端が交流電源１７と電気的に接続される。リレー１８−２は、一端が電力線ＮＬ１と電気的に接続され、他端が交流電源１７と電気的に接続される。リレー１８−１，１８−２は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って開閉状態が切り替えられる。リレー１８−１，１８−２は、車両１の通常使用時（蓄電装置１０から電気負荷への電力供給時および蓄電装置１０の回生時）には開状態となるように制御され、蓄電装置１０の劣化状態の推定が行なわれる時には閉状態となるように制御される。   Relay 18-1 has one end electrically connected to power line PL1 and the other end electrically connected to AC power supply 17. One end of relay 18-2 is electrically connected to power line NL1, and the other end is electrically connected to AC power supply 17. The relays 18-1 and 18-2 are switched between open and closed states according to a control signal from the ECU 100. Relays 18-1 and 18-2 are controlled so as to be in an open state during normal use of vehicle 1 (when power is supplied from power storage device 10 to an electrical load and during regeneration of power storage device 10). When the deterioration state is estimated, the closed state is controlled.

上記のように構成された蓄電装置１０の劣化状態を推定する方法について説明する。蓄電装置１０の劣化状態の推定は、システムメインリレー２０が開状態、かつ、リレー１８−１，１８−２が閉状態で行なわれる。蓄電装置１０の劣化状態の推定は、上述したとおり、各共振回路の共振周波数に対応した周波数の交流電圧を蓄電回路１２に順次印加して蓄電回路１２のインピーダンスの変化を観測することによって行なわれる。なお、本実施の形態において蓄電回路１２に印加される交流電圧の実効値は一定であるものとする。   A method for estimating the deterioration state of power storage device 10 configured as described above will be described. The deterioration state of power storage device 10 is estimated when system main relay 20 is open and relays 18-1 and 18-2 are closed. As described above, the deterioration state of power storage device 10 is estimated by sequentially applying an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency of each resonance circuit to power storage circuit 12 and observing a change in impedance of power storage circuit 12. . In the present embodiment, it is assumed that the effective value of the AC voltage applied to power storage circuit 12 is constant.

ＥＣＵ１００のメモリ１００ｂには、蓄電回路１２に印加される交流電圧の周波数毎に予め実験などによって求められた（あるいは理論値）蓄電回路１２のインピーダンス（以下「基準インピーダンス」ともいう）が記憶されている。ＥＣＵ１００は、電流センサ１３および電圧センサ１５の検出値を用いて、蓄電回路１２のインピーダンスを算出する。ＥＣＵ１００は、蓄電回路１２に印加した交流電圧の周波数に対応した基準インピーダンスをメモリ１００ｂから読み出して、基準インピーダンスと算出したインピーダンスとを比較することによって、劣化状態を推定する。   The memory 100b of the ECU 100 stores the impedance (hereinafter also referred to as “reference impedance”) of the power storage circuit 12 obtained in advance by experiment or the like for each frequency of the AC voltage applied to the power storage circuit 12 (or theoretical value). Yes. ECU 100 calculates the impedance of power storage circuit 12 using the detection values of current sensor 13 and voltage sensor 15. The ECU 100 reads out a reference impedance corresponding to the frequency of the AC voltage applied to the power storage circuit 12 from the memory 100b, and estimates the deterioration state by comparing the reference impedance with the calculated impedance.

具体的に以下に説明する。まず、蓄電回路１２（蓄電装置１０）の電圧ＶＢ、インピーダンスＺおよび電流ＩＢには、オームの法則より以下の式（１）が成立する。   This will be specifically described below. First, the following equation (1) is established for the voltage VB, impedance Z, and current IB of the storage circuit 12 (storage device 10) according to Ohm's law.

ＶＢ＝Ｚ×ＩＢ…（１）     VB = Z × IB (1)

蓄電回路１２に含まれる複数の電池Ｂ１〜ＢＮのうち、ｎ番目の電池Ｂｎと、電池Ｂｎに並列に接続された共振回路を共振回路１１−ｎとの並列接続部のインピーダンスをＹｎと表わすと、式（１）を式（２）のように変形することができる。   Among the plurality of batteries B1 to BN included in the storage circuit 12, the impedance of the parallel connection portion between the nth battery Bn and the resonance circuit connected in parallel to the battery Bn with the resonance circuit 11-n is represented as Yn. Equation (1) can be transformed into Equation (2).

ＶＢ＝（Ｙ１＋Ｙ２＋…＋ＹＮ）×ＩＢ…（２）     VB = (Y1 + Y2 +... + YN) × IB (2)

ここで、共振回路１１−１の共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧が蓄電回路１２に印加された場合を考える。共振周波数ｆ０１に対応する周波数とは、共振周波数ｆ０１あるいは共振回路１１−１の通過帯域内の周波数である。図２における矢印ＡＲ１は、共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧が蓄電回路１２に印加されたときのある瞬間における交流電流の流れが例示されたものである。   Here, consider a case where an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency f01 of the resonance circuit 11-1 is applied to the storage circuit 12. The frequency corresponding to the resonance frequency f01 is the resonance frequency f01 or a frequency within the pass band of the resonance circuit 11-1. An arrow AR1 in FIG. 2 illustrates the flow of an alternating current at a certain moment when an alternating voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency f01 is applied to the storage circuit 12.

上述したとおり、抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１は、電池Ｂ１の内部インピーダンスＺｂ１に比べて十分に小さく設定されているため、共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧が蓄電回路１２に印加された際には、交流電流は電池Ｂ１を流れずに共振回路１１−１を流れる。そして、共振周波数ｆ０１に対応する周波数は、他の共振回路（１１−２〜１１−Ｎ）の通過帯域外であるため、他の共振回路には交流電流が流れず、矢印ＡＲ１のように電池Ｂ２〜ＢＮを流れる。すなわち、共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧が蓄電回路１２に印加された場合には、抵抗Ｒ１の抵抗値ｒ１をゼロと近似すると、蓄電回路１２のインピーダンスＺ１が式（３）で表わされる（Ｙ１≒０、Ｙ２＝Ｚｂ２，…，ＹＮ＝ＺｂＮ）。   As described above, the resistance value r1 of the resistor R1 is set to be sufficiently smaller than the internal impedance Zb1 of the battery B1, and therefore, when an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency f01 is applied to the storage circuit 12. The alternating current flows through the resonance circuit 11-1 without flowing through the battery B1. Since the frequency corresponding to the resonance frequency f01 is outside the pass band of the other resonance circuits (11-2 to 11-N), no alternating current flows through the other resonance circuits, and the battery is indicated by the arrow AR1. Flows from B2 to BN. That is, when an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency f01 is applied to the power storage circuit 12, when the resistance value r1 of the resistor R1 is approximated to zero, the impedance Z1 of the power storage circuit 12 is expressed by Expression (3). (Y1≈0, Y2 = Zb2,..., YN = ZbN).

Ｚ１＝（Ｚｂ２＋…＋ＺｂＮ）…（３）     Z1 = (Zb2 +... + ZbN) (3)

式（３）で表わされる理論値あるいは蓄電装置１０に劣化がない状態における実験値が、共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧が印加されたときの蓄電回路１２の基準インピーダンスＺｒ１としてＥＣＵ１００のメモリ１００ｂに予め記憶される。同様にして、他の共振回路（１１−２〜１１−Ｎ）の共振周波数（ｆ０２〜ｆ０Ｎ）に対応する周波数の交流電圧が印加されたときの蓄電回路１２の基準インピーダンス（Ｚｒ２〜ＺｒＮ）もＥＣＵ１００のメモリ１００ｂに記憶される。   The theoretical value represented by the expression (3) or the experimental value in a state where the power storage device 10 is not deteriorated is used as the reference impedance Zr1 of the power storage circuit 12 when the AC voltage having the frequency corresponding to the resonance frequency f01 is applied. 100b is stored in advance. Similarly, the reference impedance (Zr2 to ZrN) of the storage circuit 12 when an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency (f02 to f0N) of the other resonance circuit (11-2 to 11-N) is applied. It is stored in the memory 100b of the ECU 100.

ＥＣＵ１００は、基準インピーダンスＺｒ１を用いて蓄電装置１０の劣化状態を判定するための基準範囲ＲＮＧ１を設定する。算出されたインピーダンスＺｃ１が基準範囲ＲＮＧ１内にあるか否かによって、蓄電装置１０の劣化状態が判定される。たとえば、ＥＣＵ１００は、基準インピーダンスＺｒ１を基準にして基準インピーダンスＺｒ１の数パーセント以内の範囲を基準範囲ＲＮＧ１として設定する。同様に、ＥＣＵ１００は、基準インピーダンスＺｒ２〜ＺｒＮを用いて基準範囲ＲＮＧ２〜ＲＮＧＮをそれぞれ設定する。上記のように設定された基準範囲ＲＮＧ１〜ＲＮＧＮがＥＣＵ１００のメモリ１００ｂに予め記憶される。   ECU 100 sets reference range RNG1 for determining the deterioration state of power storage device 10 using reference impedance Zr1. The deterioration state of power storage device 10 is determined based on whether or not calculated impedance Zc1 is within reference range RNG1. For example, ECU 100 sets a range within a few percent of reference impedance Zr1 with reference impedance Zr1 as a reference as reference range RNG1. Similarly, ECU 100 sets reference ranges RNG2 to RNGN using reference impedances Zr2 to ZrN, respectively. Reference ranges RNG1 to RNGN set as described above are stored in advance in memory 100b of ECU 100.

ＥＣＵ１００は、共振周波数ｆ０１に対応する周波数の交流電圧を蓄電回路１２に印加して、そのときの電流センサ１３および電圧センサ１５の検出値を用いて蓄電回路１２のインピーダンスＺｃ１を算出する。そして、算出したインピーダンスＺｃ１が基準範囲ＲＮＧ１以内にあるか否かを判定する。ＥＣＵ１００は、算出したインピーダンスＺｃ１が基準範囲ＲＮＧ１以内であれば、電池Ｂ１以外の電池、すなわち、電池Ｂ２〜ＢＮに劣化が生じていないと判定する。一方、ＥＣＵ１００は、算出したインピーダンスＺｃ１が基準範囲ＲＮＧ１外であれば、電池Ｂ２〜ＢＮのうち少なくとも１つ以上の電池に劣化が生じていると判定する。つまり、蓄電装置１０に劣化が生じていると判定する。   ECU 100 applies an AC voltage having a frequency corresponding to resonance frequency f01 to power storage circuit 12, and calculates impedance Zc1 of power storage circuit 12 using the detected values of current sensor 13 and voltage sensor 15 at that time. Then, it is determined whether or not the calculated impedance Zc1 is within the reference range RNG1. If the calculated impedance Zc1 is within the reference range RNG1, the ECU 100 determines that the batteries other than the battery B1, that is, the batteries B2 to BN are not deteriorated. On the other hand, if calculated impedance Zc1 is outside reference range RNG1, ECU 100 determines that at least one of batteries B2 to BN has deteriorated. That is, it is determined that the power storage device 10 has deteriorated.

同様に、ＥＣＵ１００は、共振周波数ｆ０２〜ｆ０Ｎに対応する周波数の交流電圧を蓄電回路１２に順次印加して、蓄電回路１２のインピーダンスＺｃ２〜ＺｃＮをそれぞれ算出する。そして、算出したインピーダンスＺｃ２〜ＺｃＮを基準範囲ＲＮＧ２〜ＲＮＧＮとそれぞれ比較して蓄電装置１０の劣化状態を推定する。   Similarly, ECU 100 sequentially applies AC voltages having frequencies corresponding to resonance frequencies f02 to f0N to power storage circuit 12, and calculates impedances Zc2 to ZcN of power storage circuit 12, respectively. Then, the degradation state of power storage device 10 is estimated by comparing calculated impedances Zc2 to ZcN with reference ranges RNG2 to RNGN, respectively.

なお、算出したインピーダンスと基準範囲との比較判定が行なわれるタイミングは、すべてのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮが算出された後でもよいし、それぞれのインピーダンスが算出される毎に行なわれてもよい。本実施の形態においては、すべてのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮが算出された後に、算出したインピーダンスと基準範囲との比較判定が一括して行なわれる例について説明する。   The timing at which the calculated impedance is compared with the reference range may be determined after all impedances Zc1 to ZcN are calculated, or may be performed every time each impedance is calculated. In the present embodiment, an example will be described in which, after all impedances Zc1 to ZcN are calculated, comparison determination between the calculated impedance and the reference range is performed collectively.

図４は、本実施の形態に係るＥＣＵ１００において実行される蓄電装置１０の劣化状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、ＥＣＵ１００において所定の演算周期ごとに呼び出されて実行される。図４に示すフローチャートの各ステップは、ＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部がＥＣＵ１００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。図６においても同様である。   FIG. 4 is a flowchart showing an example of the process of estimating the deterioration state of power storage device 10 executed in ECU 100 according to the present embodiment. This flowchart is called and executed in the ECU 100 at every predetermined calculation cycle. Each step of the flowchart shown in FIG. 4 will be described with respect to a case where it is realized by software processing by the ECU 100, but a part or all of the steps may be realized by hardware (electric circuit) produced in the ECU 100. The same applies to FIG.

ＥＣＵ１００は、システムメインリレー２０が開状態であり、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態であるか否かを判定する（ステップ１０１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。ＥＣＵ１００は、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態でない場合（Ｓ１０１においてＮＯ）、システムメインリレー２０が開状態でなく蓄電装置１０の劣化状態の推定処理を実行できないため、処理を終了する。   The ECU 100 determines whether or not the system main relay 20 is in an open state and the vehicle 1 is in a READY-OFF state (step 101; hereinafter, step is abbreviated as “S”). When vehicle 1 is not in the READY-OFF state (NO in S101), ECU 100 ends the process because system main relay 20 is not in the open state and cannot execute the process for estimating the deterioration state of power storage device 10.

ＥＣＵ１００は、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態である場合（Ｓ１０１においてＹＥＳ）、変数ｎを初期化する（ｎ＝１）（Ｓ１０３）。   When vehicle 1 is in the READY-OFF state (YES in S101), ECU 100 initializes variable n (n = 1) (S103).

ＥＣＵ１００は、周波数ｆ０１（共振回路１１−１の共振周波数）の交流電圧を蓄電回路１２に印加する（Ｓ１０５）。なお、周波数ｆ０１の交流電圧が印加される例について説明するが、印加される交流電圧の周波数は、共振回路１１−１の通過帯域内の周波数であればよく、共振周波数ｆ０１に限られるものではない。   The ECU 100 applies an AC voltage having a frequency f01 (resonance frequency of the resonance circuit 11-1) to the power storage circuit 12 (S105). Although an example in which an AC voltage having a frequency f01 is applied will be described, the frequency of the applied AC voltage may be a frequency within the pass band of the resonance circuit 11-1, and is not limited to the resonance frequency f01. Absent.

次いで、ＥＣＵ１００は、蓄電回路１２に入出力される電流ＩＢ１および蓄電回路１２の電圧ＶＢ１を電流センサ１３および電圧センサ１５からそれぞれ取得する（Ｓ１０７）。   Next, ECU 100 obtains current IB1 input / output to / from power storage circuit 12 and voltage VB1 of power storage circuit 12 from current sensor 13 and voltage sensor 15 (S107).

ＥＣＵ１００は、Ｓ１０７で取得した電流ＩＢ１および電圧ＶＢ１を用いてオームの法則により、電池Ｂ１をバイパスしたときの蓄電回路１２のインピーダンスＺｃ１を算出する（Ｓ１０９）。ＥＣＵ１００は、Ｓ１０９で算出したインピーダンスＺｃ１をメモリ１００ｂに記憶する（Ｓ１１１）。   ECU 100 calculates impedance Zc1 of power storage circuit 12 when battery B1 is bypassed according to Ohm's law using current IB1 and voltage VB1 acquired in S107 (S109). The ECU 100 stores the impedance Zc1 calculated in S109 in the memory 100b (S111).

ＥＣＵ１００は、変数ｎがＮであるか否か、すなわち、すべての共振回路の共振周波数に対応した周波数の交流電圧を印加して蓄電回路１２のインピーダンスを算出したか否かを判定する（Ｓ１１３）。ＥＣＵ１００は、変数ｎがＮでない場合（Ｓ１１３においてＮＯ）、変数ｎに１を加算して（Ｓ１１５）処理をＳ１０５に戻し、周波数ｆ０２（共振回路１１−２の共振周波数）の交流電圧を蓄電回路１２に印加し、電池Ｂ２をバイパスしたときの蓄電回路１２のインピーダンスＺｃ２を算出してメモリ１００ｂに記憶する。ＥＣＵ１００は、ｎ＝ＮとなるまでＳ１０５〜Ｓ１１５の処理を繰り返し実行し、インピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮを算出してメモリ１００ｂに記憶する（Ｓ１１１）。   ECU 100 determines whether or not variable n is N, that is, whether or not the impedance of power storage circuit 12 has been calculated by applying an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency of all the resonance circuits (S113). . If variable n is not N (NO in S113), ECU 100 adds 1 to variable n (S115) and returns the process to S105, and the AC voltage of frequency f02 (resonance frequency of resonance circuit 11-2) is stored in the storage circuit. 12, the impedance Zc2 of the power storage circuit 12 when the battery B2 is bypassed is calculated and stored in the memory 100b. The ECU 100 repeatedly executes the processes of S105 to S115 until n = N, calculates impedances Zc1 to ZcN, and stores them in the memory 100b (S111).

ＥＣＵ１００は、変数ｎがＮである場合（Ｓ１１３においてＹＥＳ）、メモリ１００ｂに記憶したインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮ、および、それぞれのインピーダンスを取得したときに蓄電回路１２に印加されていた交流電圧の周波数に応じた基準範囲ＲＮＧ１〜ＲＮＧＮを読み出す。そして、ＥＣＵ１００は、すべてのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮが対応した基準範囲ＲＮＧ１〜ＲＮＧＮ以内にあるか否かを判定する（Ｓ１１７）。   When variable n is N (YES in S113), ECU 100 corresponds to impedances Zc1 to ZcN stored in memory 100b and the frequency of AC voltage applied to power storage circuit 12 when each impedance is acquired. The reference ranges RNG1 to RNGN are read out. Then, ECU 100 determines whether or not all impedances Zc1 to ZcN are within corresponding reference ranges RNG1 to RNGN (S117).

ＥＣＵ１００は、すべてのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮが対応した基準範囲ＲＮＧ１〜ＲＮＧＮ以内にある場合（Ｓ１１７においてＹＥＳ）、蓄電装置１０（すべての電池Ｂ１〜ＢＮ）に劣化が生じていないと判定する（Ｓ１１９）。   When all impedances Zc1 to ZcN are within the corresponding reference ranges RNG1 to RNGN (YES in S117), ECU 100 determines that deterioration has not occurred in power storage device 10 (all batteries B1 to BN) (S119). .

一方、ＥＣＵ１００は、インピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮのうち少なくとも１つ以上のインピーダンスが、対応した基準範囲ＲＮＧ１〜ＲＮＧＮ外である場合（Ｓ１１７においてＮＯ）、蓄電装置１０（少なくとも１つ以上の電池）に劣化が生じていると判定する（Ｓ１２１）。なお、電池Ｂ１〜ＢＮのうちの１つの電池にのみ劣化が生じているような場合には、Ｓ１１７におけるすべてのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮの判定結果を参照することによって、劣化が生じている電池を特定することが可能である。   On the other hand, when at least one of the impedances Zc1 to ZcN is outside the corresponding reference range RNG1 to RNGN (NO in S117), ECU 100 is deteriorated in power storage device 10 (at least one or more batteries). It is determined that it has occurred (S121). In addition, when deterioration has occurred only in one of the batteries B1 to BN, the battery in which deterioration has occurred is identified by referring to the determination results of all the impedances Zc1 to ZcN in S117. Is possible.

以上のように、本実施の形態に係る電池システム５は、ＥＣＵ１００と、蓄電装置１０とを含む。そして、蓄電装置１０は、各電池に対して並列に共振回路を接続した蓄電回路１２を含む。各共振回路は、他の共振回路と異なる共振周波数を有するように構成される。そして、各共振回路の共振周波数に応じた周波数の交流電圧を蓄電回路１２に順次印加して蓄電回路１２のインピーダンスの変化を観測することによって、蓄電装置１０の劣化状態を推定する。これによって、蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置１０の劣化状態を精度よく推定することができる。   As described above, battery system 5 according to the present embodiment includes ECU 100 and power storage device 10. Power storage device 10 includes a power storage circuit 12 in which a resonance circuit is connected in parallel to each battery. Each resonance circuit is configured to have a resonance frequency different from that of other resonance circuits. Then, an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency of each resonance circuit is sequentially applied to the power storage circuit 12 to observe a change in impedance of the power storage circuit 12, thereby estimating the deterioration state of the power storage device 10. As a result, it is possible to accurately estimate the deterioration state of the power storage device 10 without causing a significant cost increase as in the case where a communication device capable of wireless communication is provided for each battery included in the power storage device.

＜変形例１＞   <Modification 1>

実施の形態に係る蓄電装置１０は、各電池に対して並列に共振回路を接続した蓄電回路１２を含み、各共振回路の共振周波数に対応した周波数の交流電圧を蓄電回路１２に順次印加することによって、１つの電池をバイパスしたときの蓄電回路１２のインピーダンスを算出した。しかしながら、１つの電池をバイパスする方法は、上記の方法に限られるものではない。たとえば、各電池に対して並列に接続された蓄電回路にリレーを設けて、各リレーを順次開閉することによって、１つの電池をバイパスしたときの蓄電回路のインピーダンスを算出してもよい。   The power storage device 10 according to the embodiment includes a power storage circuit 12 in which a resonance circuit is connected in parallel to each battery, and sequentially applies an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency of each resonance circuit to the power storage circuit 12. Thus, the impedance of the storage circuit 12 when one battery was bypassed was calculated. However, the method of bypassing one battery is not limited to the above method. For example, the impedance of the power storage circuit when one battery is bypassed may be calculated by providing a relay in a power storage circuit connected in parallel to each battery and sequentially opening and closing each relay.

図５は、変形例１に係る電池システム５Ａの構成を概略的に示す図である。電池システム５Ａは、蓄電装置１０ＡとＥＣＵ１００とを含む。蓄電装置１０Ａは、蓄電回路１２Ａと、電流センサ１３と、電圧センサ１５と、交流電源１７Ａと、リレー１８−１，１８−２と、切替装置１９とを含む。電流センサ１３、電圧センサ１５およびリレー１８−１，１８−２については、実施の形態と同様であるので、繰り返し説明しない。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a battery system 5A according to the first modification. Battery system 5A includes power storage device 10A and ECU 100. Power storage device 10A includes a power storage circuit 12A, a current sensor 13, a voltage sensor 15, an AC power supply 17A, relays 18-1 and 18-2, and a switching device 19. Since the current sensor 13, the voltage sensor 15, and the relays 18-1 and 18-2 are the same as those in the embodiment, they will not be described repeatedly.

蓄電装置１０Ａは、実施の形態と同様に直列に接続されたＮ個の電池（Ｂ１，Ｂ２，〜，ＢＮ）を含む。Ｎ個の電池には、共振回路（１４−１，１４−２，〜，１４−Ｎ）がそれぞれ並列に接続されている。以下においては、代表的に電池Ｂ１および共振回路１４−１を用いて説明するが、他の電池（Ｂ２〜ＢＮ）および他の共振回路（１４−２〜１４−Ｎ）においても同様である。   Power storage device 10A includes N batteries (B1, B2,..., BN) connected in series as in the embodiment. Resonant circuits (14-1, 14-2, ..., 14-N) are connected in parallel to the N batteries. The following description will be made using the battery B1 and the resonance circuit 14-1 as a representative, but the same applies to the other batteries (B2 to BN) and the other resonance circuits (14-2 to 14-N).

電池Ｂ１には、並列に共振回路１４−１が接続されている。共振回路１４−１は、直列に接続されたリレーＲＹ１と、キャパシタＣと、インダクタＬとを含む。リレーＲＹ１は、切替装置１９によって開閉状態が個別に切り替えられるように構成される。なお、リレーＲＹ１には、機械リレーが採用されてもよいし、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）などの半導体リレーが採用されてもよい。キャパシタＣとインダクタＬとで構成されるＬＣ回路は、入力される電流の直流成分を遮断する。   A resonance circuit 14-1 is connected in parallel to the battery B1. Resonance circuit 14-1 includes a relay RY1, a capacitor C, and an inductor L connected in series. The relay RY <b> 1 is configured such that the open / close state is individually switched by the switching device 19. The relay RY1 may be a mechanical relay or a semiconductor relay such as an FET (Field Effect Transistor). The LC circuit composed of the capacitor C and the inductor L blocks the direct current component of the input current.

変形例１に係る共振回路１４−１においては、共振回路１４−１に含まれるリレーＲＹ１、キャパシタＣおよびインダクタＬを、他の共振回路（１４−２〜１４−Ｎ）と共通のものを用いることができる。このように、共振回路に用いられる部品を共通化することによって、電池システム５Ａのコストアップを抑制することができる。   In the resonance circuit 14-1 according to the first modification, the relay RY1, the capacitor C, and the inductor L included in the resonance circuit 14-1 are common to the other resonance circuits (14-2 to 14-N). be able to. Thus, by sharing the components used in the resonant circuit, it is possible to suppress an increase in the cost of the battery system 5A.

切替装置１９は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って、リレー（ＲＹ１〜ＲＹＮ）の開閉状態を制御する。   The switching device 19 controls the open / closed state of the relays (RY1 to RYN) according to a control signal from the ECU 100.

交流電源１７Ａは、特定の周波数の交流電圧を蓄電回路１２Ａに印加することができるように構成される。特定の周波数は、共振回路（１４−１〜１４−Ｎ）の共振周波数ｆｃに対応する周波数である。上述のように、共振回路に用いられる部品が共通化されることによって、すべての共振回路（１４−１〜１４−Ｎ）の共振周波数が等しくなるため、交流電源１７Ａは、実施の形態に係る交流電源１７のように、異なる周波数の交流電圧を蓄電回路に印加することができなくてもよい。   The AC power supply 17A is configured to apply an AC voltage having a specific frequency to the power storage circuit 12A. The specific frequency is a frequency corresponding to the resonance frequency fc of the resonance circuit (14-1 to 14-N). As described above, since the resonance frequency of all the resonance circuits (14-1 to 14-N) is equalized by sharing the components used in the resonance circuit, the AC power supply 17A is related to the embodiment. As with the AC power supply 17, AC voltages with different frequencies may not be applied to the storage circuit.

このように電池システム５Ａが構成されることによって、ＥＣＵ１００は、切替装置１９を制御して順次リレー（ＲＹ１〜ＲＹＮ）を開閉させて、インピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮを算出する。   By configuring the battery system 5A in this way, the ECU 100 calculates the impedances Zc1 to ZcN by controlling the switching device 19 to sequentially open and close the relays (RY1 to RYN).

図６のフローチャートを用いて具体的に一例を説明する。図６は、変形例１に係るＥＣＵ１００において実行される蓄電装置１０Ａの劣化状態の推定処理の一例を示すフローチャートである。なお、図６に示すステップのうち、図４と実質的に同一の処理を実行するステップにおいては、同一のステップ番号を付し、その説明は繰り返さない。   A specific example will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the estimation process of the deterioration state of the power storage device 10A executed in the ECU 100 according to the first modification. Of the steps shown in FIG. 6, steps that execute substantially the same processing as in FIG. 4 are given the same step numbers, and the description thereof will not be repeated.

ＥＣＵ１００は、車両１がＲＥＡＤＹ−ＯＦＦ状態である場合に（Ｓ１０１においてＹＥＳ）、変数ｎを初期化する（Ｓ１０３）。そして、ＥＣＵ１００は、切替装置１９を制御してリレーＲＹ１を閉状態、かつ、他のリレーＲＹ２〜ＲＹＮを開状態にする（Ｓ２０５）。ＥＣＵ１００は、周波数ｆｃ（共振回路１４−１〜１４−Ｎの共振周波数）の交流電圧を蓄電回路１２Ａに印加する（Ｓ２０６）。なお、周波数ｆｃの交流電圧が印加される例について説明するが、印加される交流電圧の周波数は、共振回路１４−１〜１４−Ｎの通過帯域内の周波数であればよく、共振周波数ｆｃに限られるものではない。これによって、図４のＳ１０５において周波数ｆ０１（共振回路１１−１の共振周波数）の交流電圧を蓄電回路１２に印加した場合と同様に、図５に示された矢印ＡＲ２のように交流電流が流れ、電池Ｂ１がバイパスされる。   When vehicle 1 is in the READY-OFF state (YES in S101), ECU 100 initializes variable n (S103). Then, ECU 100 controls switching device 19 to close relay RY1 and to open other relays RY2 to RYN (S205). The ECU 100 applies an AC voltage having a frequency fc (resonance frequency of the resonance circuits 14-1 to 14-N) to the power storage circuit 12A (S206). Although an example in which an AC voltage having a frequency fc is applied will be described, the frequency of the applied AC voltage may be any frequency within the pass band of the resonance circuits 14-1 to 14-N, and the resonance frequency fc It is not limited. As a result, an alternating current flows as indicated by an arrow AR2 shown in FIG. 5 in the same manner as when an alternating voltage of frequency f01 (resonant frequency of the resonant circuit 11-1) is applied to the storage circuit 12 in S105 of FIG. Battery B1 is bypassed.

ＥＣＵ１００は、蓄電回路１２Ａに入出力される電流ＩＢ１および蓄電回路１２Ａの電圧ＶＢ１を電流センサ１３および電圧センサ１５からそれぞれ取得して（Ｓ２０７）、電池Ｂ１がバイパスされたときの蓄電回路１２ＡのインピーダンスＺｃ１を算出する（Ｓ２０９）。そして、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０９で算出したインピーダンスＺｃ１をメモリ１００ｂに記憶する（Ｓ２１１）。   ECU 100 obtains current IB1 input / output to / from storage circuit 12A and voltage VB1 of storage circuit 12A from current sensor 13 and voltage sensor 15 (S207), respectively, and impedance of storage circuit 12A when battery B1 is bypassed Zc1 is calculated (S209). Then, the ECU 100 stores the impedance Zc1 calculated in S209 in the memory 100b (S211).

次いで、ＥＣＵ１００は、切替装置１９を制御してリレーＲＹ２を閉状態、かつ、他のリレーＲＹ１，ＲＹ３〜ＲＹＮを開状態にする（Ｓ２０５）。そして、ＥＣＵ１００は、Ｓ２０６〜Ｓ２１１の処理を実行して、電池Ｂ２がバイパスされたときの蓄電回路１２ＡのインピーダンスＺｃ２を算出する。   Next, the ECU 100 controls the switching device 19 to close the relay RY2 and open the other relays RY1, RY3 to RYN (S205). Then, ECU 100 executes the processes of S206 to S211 to calculate impedance Zc2 of power storage circuit 12A when battery B2 is bypassed.

同様にして、ＥＣＵ１００は、インピーダンスＺｃ３〜ＺｃＮを算出して、蓄電装置１０Ａの劣化状態を推定する。   Similarly, ECU 100 calculates impedances Zc3 to ZcN, and estimates the deterioration state of power storage device 10A.

以上のように、変形例１に係る電池システム５Ａは、ＥＣＵ１００と、蓄電装置１０Ａとを含む。そして、蓄電装置１０Ａは、各電池に対して並列に共振回路（１４−１〜１４−Ｎ）を接続した蓄電回路１２Ａを含む。共振回路（１４−１〜１４−Ｎ）は、直列に接続されたリレーと、キャパシタＣと、インダクタＬとを含み、各共振回路（１４−１〜１４−Ｎ）において共通のリレー、キャパシタＣおよびインダクタＬが用いられる。そして、リレー（ＲＹ１〜ＲＹＮ）を順次開閉させて蓄電回路１２Ａのインピーダンスの変化を観測することによって、蓄電装置１０Ａの劣化状態を推定する。このように、共振回路に用いられる部品を共通化することによって、電池システム５Ａのコストアップを抑制することができる。蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置１０Ａの劣化状態を精度よく推定することができる。   As described above, the battery system 5A according to the first modification includes the ECU 100 and the power storage device 10A. Power storage device 10A includes a power storage circuit 12A in which resonance circuits (14-1 to 14-N) are connected in parallel to the batteries. The resonant circuit (14-1 to 14-N) includes a relay connected in series, a capacitor C, and an inductor L. The common relay and capacitor C in each resonant circuit (14-1 to 14-N). And an inductor L are used. Then, the deterioration state of power storage device 10A is estimated by sequentially opening and closing relays (RY1 to RYN) and observing a change in impedance of power storage circuit 12A. Thus, by sharing the components used in the resonant circuit, it is possible to suppress an increase in the cost of the battery system 5A. The degradation state of the power storage device 10A can be accurately estimated without incurring a significant cost increase as in the case where a communication device capable of wireless communication is provided for each battery included in the power storage device.

＜変形例２＞   <Modification 2>

実施の形態および変形例１においては、１つの電池に対して共振回路またはリレーが並列に接続される構成について説明した。しかしながら、各電池に対して共振回路またはリレーが設けられることに限られるものではない。たとえば、直列および／または並列に接続された複数の電池を含む電池モジュールに対して共振回路またはリレーが並列に接続されてもよい。一例として、図７に複数の電池（ｘ個）が直列に接続された電池モージュールに対して共振回路が設けられる例を示す。この場合においても、実施の形態および変形例１と同様に、蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置１０の劣化を精度よく推定することができる。   In the embodiment and the modification 1, the configuration in which the resonance circuit or the relay is connected in parallel to one battery has been described. However, the present invention is not limited to the provision of a resonance circuit or a relay for each battery. For example, a resonance circuit or a relay may be connected in parallel to a battery module including a plurality of batteries connected in series and / or in parallel. As an example, FIG. 7 shows an example in which a resonance circuit is provided for a battery module in which a plurality of batteries (x pieces) are connected in series. Even in this case, as in the case of the embodiment and the first modification, the power storage device 10 does not cause a significant increase in cost as in the case where a communication device capable of wireless communication is provided for each battery included in the power storage device. Can be accurately estimated.

＜変形例３＞   <Modification 3>

実施の形態および変形例１，２においては、交流電源１７，１７Ａを用いて、蓄電回路１２，１２Ａに交流電圧を印加することによって、蓄電回路１２，１２ＡのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮを算出し、算出したインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮの変化を観測することによって蓄電装置１０，１０Ａの劣化状態が推定された。しかしながら、交流電源１７，１７Ａを用いて蓄電回路１２，１２ＡのインピーダンスＺｃ１〜ＺｃＮを算出することによって蓄電装置１０，１０Ａの劣化状態が推定されることに限られるものではなく、他の方法によって蓄電装置１０，１０Ａの劣化状態が推定されてもよい。変形例３においては、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）を用いて蓄電装置の劣化状態を推定する方法について説明する。   In the embodiment and the first and second modifications, the AC power supplies 17 and 17A are used to calculate the impedances Zc1 to ZcN of the power storage circuits 12 and 12A by applying an AC voltage to the power storage circuits 12 and 12A. The deterioration state of the power storage devices 10 and 10A was estimated by observing changes in the impedances Zc1 to ZcN. However, the present invention is not limited to estimating the deterioration state of power storage devices 10 and 10A by calculating impedances Zc1 to ZcN of power storage circuits 12 and 12A using AC power supplies 17 and 17A. The deterioration state of the devices 10 and 10A may be estimated. In the third modification, a method for estimating the deterioration state of the power storage device using Fast Fourier Transform (FFT) will be described.

図８は、変形例３に係る電池システム５Ｂの構成を概略的に示す図である。電池システム５Ｂは、蓄電装置１０ＢとＥＣＵ１００Ｂとを含む。蓄電装置１０Ｂは、蓄電回路１２と、電流センサ１３と、電圧センサ１５とを含む。蓄電回路１２、電流センサ１３および電圧センサ１５については、本実施の形態および変形例１，２と同様であるので、繰り返し説明しない。   FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a battery system 5B according to Modification 3. As shown in FIG. Battery system 5B includes power storage device 10B and ECU 100B. Power storage device 10B includes a power storage circuit 12, a current sensor 13, and a voltage sensor 15. The power storage circuit 12, the current sensor 13, and the voltage sensor 15 are the same as in the present embodiment and the first and second modifications, and therefore will not be described repeatedly.

ＥＣＵ１００Ｂは、蓄電装置１０Ｂに入出力される電流ＩＢの時間変化ＩＢ（ｔ）を取得し、ＩＢ（ｔ）に高速フーリエ変換を施して周波数分解することで蓄電装置１０Ｂの劣化状態を推定する。測定期間における印加電圧が一定であればインピーダンスに変化があると、電流値が変化する。そこで、各周波数ごとの電流変化を観測することでインピーダンスの変化がわかる。高速フーリエ変換によりＩＢ（ｔ）の周波数解析を行なって電流のパワースペクトラムの変化を観測することによってインピーダンスを観測することができる。これによって、実施の形態と同様に、各共振回路の通過帯域ごとのインピーダンスを観測することができる。図９を用いて具体的に説明する。   ECU 100B acquires time change IB (t) of current IB input / output to / from power storage device 10B, and performs a fast Fourier transform on IB (t) to estimate the degradation state of power storage device 10B. If the applied voltage is constant during the measurement period, the current value changes if the impedance changes. Therefore, the change in impedance can be found by observing the current change for each frequency. Impedance can be observed by performing frequency analysis of IB (t) by fast Fourier transform and observing changes in the power spectrum of the current. Thereby, the impedance for each pass band of each resonance circuit can be observed as in the embodiment. This will be specifically described with reference to FIG.

図９は、高速フーリエ変換を用いた蓄電装置１０Ｂの劣化状態の推定方法を模式的に示した図である。図９（１）は、電流ＩＢの時間変化ＩＢ（ｔ）を示す図である。ＥＣＵ１００Ｂは、車両１が使用されているときなどの電流ＩＢの時間変化ＩＢ（ｔ）を取得し、メモリ１００ｂに記憶する。   FIG. 9 is a diagram schematically showing a method for estimating the deterioration state of power storage device 10B using fast Fourier transform. FIG. 9 (1) is a diagram illustrating the time change IB (t) of the current IB. The ECU 100B acquires the time change IB (t) of the current IB when the vehicle 1 is used and stores it in the memory 100b.

図９（２）は、電流ＩＢの時間変化ＩＢ（ｔ）に高速フーリエ変換を施して周波数分解した図である。ＩＢ（ｔ）に高速フーリエ変換を施すことによって、図９（２）に示されるように、周波数分解することができる。これによって、共振周波数ｆ０１を含む通過帯域、共振周波数ｆ０２を含む通過帯域というように、それぞれの共振回路（１１−１〜１１−Ｎ）の通過帯域ごとの電流のパワースペクトルを観測することができる。ＥＣＵ１００は、当該観測結果をメモリ１００ｂに記憶する。   FIG. 9B is a diagram in which the time change IB (t) of the current IB is subjected to a fast Fourier transform to perform frequency decomposition. By applying a fast Fourier transform to IB (t), frequency decomposition can be performed as shown in FIG. 9 (2). Thereby, the power spectrum of the current for each pass band of each resonance circuit (11-1 to 11-N) can be observed, such as a pass band including the resonance frequency f01 and a pass band including the resonance frequency f02. . The ECU 100 stores the observation result in the memory 100b.

そして、ＥＣＵ１００は、今回取得した観測結果を、前回の観測結果あるいは蓄電装置１０の初期（工場出荷時または初回使用時など）の観測結果と比較する。ＥＣＵ１００は、たとえば、今回取得した観測結果と初期の観測結果とを比較して、初期の観測結果から電流のパワースペクトルの変化量が所定以上となる通過帯域があった場合には、蓄電装置１０Ｂのインピーダンスに変化が生じているため、蓄電装置１０Ｂに劣化が生じていると推定する。   Then, ECU 100 compares the observation result acquired this time with the previous observation result or the observation result at the initial stage of the power storage device 10 (at the time of factory shipment or first use). For example, the ECU 100 compares the observation result acquired this time with the initial observation result, and if there is a pass band in which the amount of change in the power spectrum of the current is greater than or equal to a predetermined value based on the initial observation result, the power storage device 10B Since there is a change in the impedance of the power storage device 10B, it is estimated that the power storage device 10B has deteriorated.

以上のように、高速フーリエ変換を用いて蓄電装置１０Ｂの劣化状態が推定されることによって、蓄電装置に含まれる各電池に対して無線通信可能な通信装置を設ける場合のような大幅なコストアップを招くことなく、蓄電装置１０Ｂの劣化を精度よく推定することができる。   As described above, by estimating the deterioration state of the power storage device 10B using the fast Fourier transform, the cost can be significantly increased as in the case where a communication device capable of wireless communication is provided for each battery included in the power storage device. Without degrading, it is possible to accurately estimate the deterioration of the power storage device 10B.

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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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 disclosure is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

１ 車両、５，５Ａ，５Ｂ 電池システム、１０，１０Ａ，１０Ｂ 蓄電装置、１１−１〜１１−Ｎ 共振回路、１２，１２Ａ 蓄電回路、１３ 電流センサ、１４−１〜１４−Ｎ 共振回路、１５ 電圧センサ、１７，１７Ａ 交流電源、１８−１，１８−２ リレー、１９ 切替装置、２０ システムメインリレー、４０ ＰＣＵ、５０ モータジェネレータ、６０ 駆動輪、７０ 補機負荷、１００ ＥＣＵ、１００ａ ＣＰＵ、１００ｂ メモリ、Ｂ１〜ＢＮ 電池、Ｃ１〜ＣＮ キャパシタ、Ｌ１〜ＬＮ インダクタ、ＮＬ，ＮＬ１，ＰＬ，ＰＬ１ 電力線、Ｒ１〜ＲＮ 抵抗、ＲＹ１〜ＲＹＮ リレー。   1 vehicle, 5, 5A, 5B battery system, 10, 10A, 10B power storage device, 11-1 to 11-N resonance circuit, 12, 12A storage circuit, 13 current sensor, 14-1 to 14-N resonance circuit, 15 Voltage sensor, 17, 17A AC power supply, 18-1, 18-2 relay, 19 switching device, 20 system main relay, 40 PCU, 50 motor generator, 60 driving wheel, 70 auxiliary load, 100 ECU, 100a CPU, 100b Memory, B1-BN battery, C1-CN capacitor, L1-LN inductor, NL, NL1, PL, PL1 power line, R1-RN resistance, RY1-RYN relay.

Claims (1)

電気負荷に電力を供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置の劣化を推定する制御装置とを備え、
前記蓄電装置は、
直列に接続された複数の蓄電部および前記複数の蓄電部の各々に対応して並列に接続された共振回路を含んで構成される蓄電回路と、
前記蓄電回路に交流電圧を印加できるように構成された交流電源とを含み、
前記共振回路は、
直列に接続されたインダクタおよびキャパシタを含み、
他の共振回路と互いに異なる共振周波数を有しており、
前記制御装置は、
前記共振回路の共振周波数に対応する周波数の交流電圧を前記蓄電回路に印加したときの前記蓄電回路のインピーダンスを算出し、
前記算出したインピーダンスが、前記周波数における予め定められた基準範囲外である場合、前記蓄電装置が劣化していると推定する、電池システム。 A power storage device for supplying power to an electrical load;
A controller for estimating deterioration of the power storage device,
The power storage device
A power storage circuit configured to include a plurality of power storage units connected in series and a resonance circuit connected in parallel corresponding to each of the plurality of power storage units;
An AC power supply configured to apply an AC voltage to the power storage circuit,
The resonant circuit is:
Including an inductor and a capacitor connected in series,
It has a different resonant frequency from other resonant circuits,
The control device includes:
Calculating the impedance of the storage circuit when an AC voltage having a frequency corresponding to the resonance frequency of the resonance circuit is applied to the storage circuit;
A battery system that estimates that the power storage device is deteriorated when the calculated impedance is outside a predetermined reference range at the frequency.
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