JP2021167732A

JP2021167732A - 電池監視装置

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Publication number: JP2021167732A
Application number: JP2020070155A
Authority: JP
Inventors: 簡王; Jian Wang; 宏尚藤井; Hironao FUJII; 早希大西; Saki Onishi
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2040-04-09
Also published as: EP3893010B1; CN113514766A; JP7086495B2; EP3893010A1; US11275120B2; CN113514766B; US20210318387A1

Abstract

【課題】電池の内部抵抗値の検出精度を向上させることができる電池監視装置を提供する。
【解決手段】電池監視装置１において、増幅回路３０は、バッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１と基準電圧値Ｖｄａｃとの差電圧値を増幅した増幅差電圧値Ｖ１を出力し、且つ、バッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ２と基準電圧値Ｖｄａｃとの差電圧値を増幅した増幅差電圧値Ｖ２を出力する。ＣＰＵ４４は、増幅回路３０により出力された増幅差電圧値Ｖ１、増幅回路３０により出力された増幅差電圧値Ｖ２、定電流回路１０により調整された定電流の電流値Ｉｄｉｓ１、及び、定電流回路１０により調整された定電流の電流値Ｉｄｉｓ２に基づいてバッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉを演算する。ここで、上記基準電圧値Ｖｄａｃは、電圧値Ｖｂａｔ１と電圧値Ｖｂａｔ２との間の電圧値である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池監視装置に関する。

従来、例えば、電池の電圧値と予め定められた基準電圧値との差電圧値を増幅する増幅回路と、増幅回路により増幅された差電圧値及び電池の電流値に基づいて当該電池の内部抵抗値を検出する検出部とを備えた電池監視装置がある。なお、特許文献１には、電池の第１電圧と第２電圧との差電圧を増幅した電圧に基づいて電池の内部抵抗値を検出する差電圧測定装置が記載されている。

特開２０１８−１１６０１２号公報

ところで、従来の電池監視装置は、例えば、検出部が検出可能な電圧値に限度があるため、増幅後の差電圧値を検出部により検出可能な最大電圧値以下にする必要がある。従来の電池監視装置は、増幅前の差電圧値が大きいため、増幅後の差電圧値を上記最大電圧値以下にするために増幅率を小さくする必要があり、この結果、電池の内部抵抗値の検出精度が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電池の内部抵抗値の検出精度を向上させることができる電池監視装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電池監視装置は、監視対象の電池を含む電池監視回路と、前記電池監視回路に設けられ、当該電池監視回路に流れる前記電池の電流を、第１電流値の定電流、及び、前記第１電流値とは異なる電流値である第２電流値の定電流に調整する定電流回路と、前記定電流回路により調整された前記第１電流値の定電流が前記電池監視回路に流れた際の前記電池の第１電圧値と予め定められた基準電圧値との差電圧値を増幅した第１増幅差電圧値を出力し、且つ、前記定電流回路により調整された前記第２電流値の定電流が前記電池監視回路に流れた際の前記電池の第２電圧値と前記基準電圧値との差電圧値を増幅した第２増幅差電圧値を出力する増幅回路と、前記増幅回路により出力された前記第１増幅差電圧値、前記増幅回路により出力された前記第２増幅差電圧値、前記定電流回路により調整された前記定電流の前記第１電流値、及び、前記定電流回路により調整された前記定電流の前記第２電流値に基づいて前記電池の内部抵抗値を演算する制御部と、を備え、前記基準電圧値は、前記第１電圧値と前記第２電圧値との間の電圧値であることを特徴とする。

上記電池監視装置において、前記基準電圧値は、前記第１電圧値と前記第２電圧値との間における中央の電圧値であることが好ましい。

上記電池監視装置において、前記基準電圧値は、前記電池の使用年数及び前記電池の温度変化に応じた電圧値であることが好ましい。

本発明に係る電池監視装置は、基準電圧値が電池の第１電圧値と第２電圧値との間の電圧であり、当該基準電圧値と第１及び第２電圧値との差電圧値に基づいて内部抵抗値を演算するので、増幅前の差電圧値を小さくすることができる。これにより、本発明に係る電池監視装置は、増幅率を大きくすることができるので、電池の内部抵抗値の検出精度を向上させることができる。

図１は、実施形態に係る電池監視装置の構成例を示す回路図である。図２は、実施形態に係るバッテリの電圧値と基準電圧値との差電圧値を示す図である。図３は、実施形態に係る電池監視装置の動作例を示すフローチャートである。図４は、実施形態の変形例に係る電池監視装置の構成例を示す回路図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
図面を参照しながら実施形態に係る電池監視装置１について説明する。図１は、実施形態に係る電池監視装置１の構成例を示す回路図である。図２は、実施形態に係るバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１、Ｖｂａｔ２と基準電圧値Ｖｄａｃとの差電圧値を示す図である。なお、図２では、放電電流を示しているが、充電電流であっても電圧低下が電圧上昇に変わるのみで同様な傾向の関係図が得られる。電池監視装置１は、車両に搭載され、当該車両のバッテリＢＴの内部抵抗Ｒの内部抵抗値Ｒｉを演算し、当該内部抵抗値Ｒｉに基づいてバッテリＢＴの劣化（ＳＯＨ；ＳｔａｔｅＯｆＨｅａｌｔｈ）を推定する装置である。以下、電池監視装置１について詳細に説明する。

電池監視装置１は、電池監視回路Ｍと、電池としてのバッテリＢＴと、定電流回路１０と、スイッチ回路２０と、増幅回路３０と、ＭＣＵ（ＭｉｃｒｏＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＵｎｉｔ）４０とを備える。

電池監視回路Ｍは、監視対象のバッテリＢＴを含む回路であり、当該バッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉを演算するための回路である。つまり、電池監視回路Ｍは、バッテリＢＴの充放電電流の変化によるセル電圧の差分を検出するための回路である。

バッテリＢＴは、直流電力を充放電可能な電池であり、例えば、リチウムイオン電池である。バッテリＢＴは、１又は複数の電池セルＣｅを含んで構成されている。バッテリＢＴは、当該バッテリＢＴの使用に応じた経年劣化により、内部抵抗Ｒを含んでいる。バッテリＢＴは、上記電池監視回路Ｍとは異なる電力供給回路により、車両に搭載された負荷部（図示省略）に電力を供給する。

定電流回路１０は、電池監視回路Ｍに設けられ、当該電池監視回路Ｍに流れる電流を定電流に調整するものである。定電流回路１０は、一端がバッテリＢＴの正極に接続され、他端がグランドに接続されている。定電流回路１０は、電池監視回路Ｍに流れるバッテリＢＴの電流を、予め定められた電流値Ｉｄｉｓ１、Ｉｄｉｓ２の定電流に調整する。定電流回路１０は、バッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉを演算する場合、先ず、電流値Ｉｄｉｓ１で定電流を電池監視回路Ｍに流し、次に、電流値Ｉｄｉｓ１とは異なる（電流値Ｉｄｉｓ１よりも大きい）電流値Ｉｄｉｓ２で定電流を電池監視回路Ｍに流す。

スイッチ回路２０は、スイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ１Ｂ、ＳＷ２Ａ、ＳＷ２Ｂを含んで構成されている。これらのスイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ２Ｂは、第１接点と第２接点との間の電気的な接続を切り替えるものである。スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ２Ｂは、ＯＮすることで第１接点と第２接点との間を通電可能に接続し、ＯＦＦすることで第１接点と第２接点との間を遮断する。スイッチＳＷ１Ａ〜ＳＷ２Ｂは、ＭＣＵ４０から出力される切替信号に基づいてＯＮ又はＯＦＦする。

スイッチＳＷ１Ａは、バッテリＢＴと増幅回路３０との間に設けられている。スイッチＳＷ１Ａは、第１接点ａ１がバッテリＢＴの正極に接続され、第２接点ａ２が増幅回路３０の入力端子（非反転入力端子）Ｖ＋に接続されている。スイッチＳＷ１Ａは、ＯＮすることで、バッテリＢＴの正極と増幅回路３０の入力端子Ｖ＋との間を通電可能に接続し、ＯＦＦすることで、バッテリＢＴの正極と増幅回路３０の入力端子Ｖ＋との間を遮断する。

スイッチＳＷ１Ｂは、増幅回路３０とＭＣＵ４０との間に設けられている。スイッチＳＷ１Ｂは、第１接点ｂ１が増幅回路３０の入力端子（反転入力端子）Ｖ−に接続され、第２接点ｂ２がＭＣＵ４０に接続されている。スイッチＳＷ１Ｂは、ＯＮすることで、増幅回路３０の入力端子Ｖ−とＭＣＵ４０との間を通電可能に接続し、ＯＦＦすることで、増幅回路３０の入力端子Ｖ−とＭＣＵ４０との間を遮断する。

スイッチＳＷ２Ａは、バッテリＢＴと増幅回路３０との間に設けられている。スイッチＳＷ２Ａは、第１接点ｃ１がバッテリＢＴの正極に接続され、第２接点ｃ２が増幅回路３０の入力端子Ｖ−に接続されている。スイッチＳＷ２Ａは、ＯＮすることで、バッテリＢＴの正極と増幅回路３０の入力端子Ｖ−との間を通電可能に接続し、ＯＦＦすることで、バッテリＢＴの正極と増幅回路３０の入力端子Ｖ−との間を遮断する。

スイッチＳＷ２Ｂは、増幅回路３０とＭＣＵ４０との間に設けられている。スイッチＳＷ２Ｂは、第１接点ｄ１が増幅回路３０の入力端子Ｖ＋に接続され、第２接点ｄ２がＭＣＵ４０に接続されている。スイッチＳＷ２Ｂは、ＯＮすることで、増幅回路３０の入力端子Ｖ＋とＭＣＵ４０との間を通電可能に接続し、ＯＦＦすることで、増幅回路３０の入力端子Ｖ＋とＭＣＵ４０との間を遮断する。

増幅回路３０は、差電圧を増幅する差動増幅回路であり、単電源（５Ｖ）により動作する。増幅回路３０は、入力端子Ｖ＋と、入力端子Ｖ−と、出力端子Ｖｏｕｔとを含んで構成されている。入力端子Ｖ＋は、スイッチＳＷ１Ａを介してバッテリＢＴの正極に接続され、バッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１を入力する。ここで、バッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１は、定電流回路１０により電流値Ｉｄｉｓ１で定電流に調整した際のバッテリＢＴの電圧値である。また、入力端子Ｖ＋は、スイッチＳＷ２Ｂを介してＭＣＵ４０に接続され、ＭＣＵ４０から基準電圧値Ｖｄａｃを入力する。ここで、基準電圧値Ｖｄａｃは、図２に示すように、定電流回路１０により調整された電流値Ｉｄｉｓ１の定電流が電池監視回路Ｍに流れた際のバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１と、定電流回路１０により調整された電流値Ｉｄｉｓ１とは異なる電流値Ｉｄｉｓ２の定電流が電池監視回路Ｍに流れた際のバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ２との間の電圧である。基準電圧値Ｖｄａｃは、例えば、電圧値Ｖｂａｔ１と電圧値Ｖｂａｔ２との間における中央の電圧値である。

入力端子Ｖ−は、スイッチＳＷ２Ａを介してバッテリＢＴの正極に接続され、バッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ２を入力する。ここで、バッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ２は、定電流回路１０により電流値Ｉｄｉｓ１とは異なる電流値Ｉｄｉｓ２で定電流に調整した際のバッテリＢＴの電圧値である。また、入力端子Ｖ−は、スイッチＳＷ１Ｂを介してＭＣＵ４０に接続され、ＭＣＵ４０から基準電圧値Ｖｄａｃを入力する。

出力端子Ｖｏｕｔは、ＭＣＵ４０に接続され、増幅された差電圧をＭＣＵ４０に出力する。

増幅回路３０は、例えば、入力端子Ｖ＋から入力したバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１と、入力端子Ｖ−から入力した基準電圧値Ｖｄａｃとの差電圧（電圧値Ｖｂａｔ１−基準電圧値Ｖｄａｃ）を増幅し、増幅した増幅差電圧値Ｖ１を出力端子ＶｏｕｔからＭＣＵ４０に出力する。また、増幅回路３０は、入力端子Ｖ＋から入力した基準電圧値Ｖｄａｃと、入力端子Ｖ−から入力したバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ２との差電圧（基準電圧値Ｖｄａｃ−電圧値Ｖｂａｔ２）を増幅し、増幅した増幅差電圧値Ｖ２をＭＣＵ４０に出力する。

ＭＣＵ４０は、スイッチ回路２０を制御し、且つ、バッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉを演算するものである。ＭＣＵ４０は、記憶部４１と、制御ロジック部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、制御部としてのＣＰＵ４４とを含んで構成され、これらの機能が１つのＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）に搭載されている。

記憶部４１は、各種情報を記憶する不揮発性のメモリである。記憶部４１は、制御ロジック部４２やＣＰＵ４４等での各種処理に必要な条件や情報、各種プログラム、アプリケーション等が記憶されている。そして、記憶部４１は、基準電圧値Ｖｄａｃも記憶している。記憶部４１は、制御ロジック部４２やＣＰＵ４４等によってこれらの情報が必要に応じて読み出されたり、各種情報が書き込まれたりする。

制御ロジック部４２は、スイッチ回路２０を制御するものである。制御ロジック部４２は、スイッチ回路２０に接続され、スイッチ回路２０をＯＮ又はＯＦＦにする切替信号をスイッチ回路２０に出力する。制御ロジック部４２は、例えば、切替信号をスイッチ回路２０に出力し、スイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ１ＢをＯＮにし、且つ、スイッチＳＷ２Ａ、ＳＷ２ＢをＯＦＦにし、増幅回路３０の入力端子Ｖ＋にバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１を入力させ、増幅回路３０の入力端子Ｖ−に基準電圧値Ｖｄａｃを入力させる。また、制御ロジック部４２は、切替信号をスイッチ回路２０に出力し、スイッチＳＷ２Ａ、ＳＷ２ＢをＯＮにし、且つ、スイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ１ＢをＯＦＦにし、増幅回路３０の入力端子Ｖ＋に基準電圧値Ｖｄａｃを入力させ、増幅回路３０の入力端子Ｖ−にバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ２を入力させる。

Ａ／Ｄ変換部４３は、アナログ信号をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換部４３は、増幅回路３０の出力端子Ｖｏｕｔに接続され、当該出力端子Ｖｏｕｔから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部４３は、例えば、出力端子Ｖｏｕｔから出力されるアナログ信号の増幅差電圧値Ｖ１、Ｖ２をデジタル信号の増幅差電圧値Ｖ１、Ｖ２に変換する。Ａ／Ｄ変換部４３は、変換したデジタル信号の増幅差電圧値Ｖ１、Ｖ２をＣＰＵ４４に出力する。

ＣＰＵ４４は、バッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉの演算等を行うものである。ＣＰＵ４４は、バッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉを演算するとき、記憶部４１を参照し、当該記憶部４１に記憶された基準電圧値Ｖｄａｃを増幅回路３０に出力する。そして、ＣＰＵ４４は、Ａ／Ｄ変換部４３から出力された増幅差電圧値Ｖ１、Ｖ２、及び、定電流回路１０により調整された定電流の電流値Ｉｄｉｓ１、Ｉｄｉｓ２に基づいてバッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉを演算する。ＣＰＵ４４は、例えば、増幅差電圧値Ｖ１及び増幅差電圧値Ｖ２を加算した値を、電流値Ｉｄｉｓ２から電流値Ｉｄｉｓ１を減算した値で除算してバッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉを演算する。つまり、ＣＰＵ４４は、以下の式（１）により内部抵抗値Ｒｉを演算する。
Ｒｉ＝（Ｖ１＋Ｖ２）／（Ｉｄｉｓ２−Ｉｄｉｓ１）・・・（１）

なお、ＣＰＵ４４は、電流値Ｉｄｉｓ１、Ｉｄｉｓ２を取得する方法として、電流値Ｉｄｉｓ１、Ｉｄｉｓ２を定電流回路１０から取得してもよいし、予め記憶部４１に記憶された電流値Ｉｄｉｓ１、Ｉｄｉｓ２を読み取ることにより取得してもよい。

次に、基準電圧値Ｖｄａｃの求め方について説明する。基準電圧値Ｖｄａｃは、バッテリＢＴの使用年数及びバッテリＢＴの温度変化に応じた電圧値である。例えば、バッテリＢＴの最小の内部抵抗値Ｒｉは、バッテリＢＴが初期状態であり且つ使用温度が最も高い条件で演算した場合に得られる。バッテリＢＴの最大の内部抵抗値Ｒｉは、バッテリＢＴが最大使用年数に到達し且つ使用温度が最も低い条件で演算した場合に得られる。最小の内部抵抗値Ｒｉ及び最大の内部抵抗値Ｒｉは、コンピュータによるシミュレーションにより演算してもよいし、実際のバッテリＢＴから取得した検出結果に基づいて演算してもよい。

そして、本実施形態では、上記最小の内部抵抗値Ｒｉ及び最大の内部抵抗値Ｒｉから「電圧値Ｖｂａｔ１−電圧値Ｖｂａｔ２」の範囲を演算する。ここで、「電圧値Ｖｂａｔ１−電圧値Ｖｂａｔ２」は、以下の式（２）により演算される。なお、式（２）において、Ｖｂａｔ１、Ｖｂａｔ２は電圧値を表し、Ｒｉは内部抵抗値を表し、Ｉｄｉｓ１、Ｉｄｉｓ２は、電流値を表す。
Ｖｂａｔ１−Ｖｂａｔ２＝Ｒｉ×（Ｉｄｉｓ２−Ｉｄｉｓ１）・・・（２）

式（２）において、内部抵抗値Ｒｉは、上述したように、バッテリＢＴの使用年数及び温度変化に応じて、最小の内部抵抗値Ｒｉから最大の内部抵抗値Ｒｉまでの範囲がある。このため、「Ｖｂａｔ１−Ｖｂａｔ２」も内部抵抗値Ｒｉの範囲に応じた電圧値の範囲がある。式（２）により「Ｖｂａｔ１−Ｖｂａｔ２」の範囲を演算する。

基準電圧値Ｖｄａｃは、以下の式（３）により演算される。なお、式（３）において、Ｖｄａｃは基準電圧値を表し、Ｖｂａｔ１、Ｖｂａｔ２は電圧値を表す。「Ｖｂａｔ１−Ｖｂａｔ２」は上記式（２）で演算された電圧値である。
Ｖｄａｃ＝Ｖｂａｔ２＋（Ｖｂａｔ１−Ｖｂａｔ２）／２・・・（３）

式（３）において、「Ｖｂａｔ１−Ｖｂａｔ２」は、上述したように、内部抵抗値Ｒｉの範囲に応じた電圧値の範囲がある。このため、基準電圧値Ｖｄａｃも「Ｖｂａｔ１−Ｖｂａｔ２」の範囲に応じた電圧値の範囲がある。式（３）により基準電圧値Ｖｄａｃの範囲を演算する。そして、この基準電圧値Ｖｄａｃの範囲において、中央の電圧値を基準電圧値Ｖｄａｃとする。これにより、基準電圧値Ｖｄａｃは、バッテリＢＴの使用年数及び温度変化に適応した電圧値となる。この基準電圧値Ｖｄａｃは、記憶部４１に記憶される。

次に、電池監視装置１の動作例について説明する。図３は、実施形態に係る電池監視装置１の動作例を示すフローチャートである。電池監視装置１は、バッテリＢＴの充放電電流の変化によるセル電圧差分を検出するために、定電流回路１０により電池監視回路Ｍを電流値Ｉｄｉｓ１の定電流に調整する（ステップＳ１）。このとき、制御ロジック部４２は、スイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ１ＢをＯＮにし、且つ、スイッチＳＷ２Ａ、ＳＷ２ＢをＯＦＦにする。増幅回路３０は、入力端子Ｖ＋からバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１を入力し（ステップＳ２）、且つ、入力端子Ｖ−から基準電圧値Ｖｄａｃを入力する（ステップＳ３）。そして、増幅回路３０は、バッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１と基準電圧値Ｖｄａｃとの差電圧値（Ｖｂａｔ１−Ｖｄａｃ）を増幅した増幅差電圧値Ｖ１をＭＣＵ４０に出力する（ステップＳ４）。

次に、定電流回路１０は、電池監視回路Ｍを電流値Ｉｄｉｓ１とは異なる電流値Ｉｄｉｓ２の定電流に調整する（ステップＳ５）。このとき、制御ロジック部４２は、スイッチＳＷ２Ａ、ＳＷ２ＢをＯＮにし、且つ、スイッチＳＷ１Ａ、ＳＷ１ＢをＯＦＦにする。増幅回路３０は、入力端子Ｖ＋から基準電圧値Ｖｄａｃを入力し（ステップＳ６）、且つ、入力端子Ｖ−からバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ２を入力する（ステップＳ７）。そして、増幅回路３０は、基準電圧値ＶｄａｃとバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ２との差電圧値（Ｖｄａｃ−Ｖｂａｔ２）を増幅した増幅差電圧値Ｖ２をＭＣＵ４０に出力する（ステップＳ８）。

次に、ＭＣＵ４０は、増幅回路３０から出力された増幅差電圧値Ｖ１、増幅回路３０から出力された増幅差電圧値Ｖ２、定電流回路１０により調整された定電流の電流値Ｉｄｉｓ１、定電流回路１０により調整された定電流の電流値Ｉｄｉｓ２に基づいて内部抵抗値Ｒｉを演算する（ステップＳ９）。

以上のように、実施形態に係る電池監視装置１は、電池監視回路Ｍと、定電流回路１０と、増幅回路３０と、ＣＰＵ４４とを備える。電池監視回路Ｍは、監視対象のバッテリＢＴを含む回路である。定電流回路１０は、電池監視回路Ｍに設けられ、当該電池監視回路Ｍに流れるバッテリＢＴの電流を、予め定められた電流値Ｉｄｉｓ１の定電流、及び、この電流値Ｉｄｉｓ１とは異なる電流値であり予め定められた電流値Ｉｄｉｓ２の定電流に調整する。増幅回路３０は、定電流回路１０により調整された電流値Ｉｄｉｓ１の定電流が電池監視回路Ｍに流れた際のバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１と、予め定められた基準電圧値Ｖｄａｃとの差電圧値を増幅した増幅差電圧値Ｖ１を出力する。また、増幅回路３０は、定電流回路１０により調整された電流値Ｉｄｉｓ２の定電流が電池監視回路Ｍに流れた際のバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ２と基準電圧値Ｖｄａｃとの差電圧値を増幅した増幅差電圧値Ｖ２を出力する。ＣＰＵ４４は、増幅回路３０により出力された増幅差電圧値Ｖ１、増幅回路３０により出力された増幅差電圧値Ｖ２、定電流回路１０により調整された定電流の電流値Ｉｄｉｓ１、及び、定電流回路１０により調整された定電流の電流値Ｉｄｉｓ２に基づいてバッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉを演算する。上記基準電圧値Ｖｄａｃは、電圧値Ｖｂａｔ１と電圧値Ｖｂａｔ２との間の電圧値であることを特徴とする。

ここで、電池監視装置１は、ＭＣＵ４０が検出可能な電圧値に限度があるため、増幅差電圧値Ｖ１、Ｖ２をＭＣＵ４０により検出可能な最大電圧値（例えば５Ｖ）以下にする必要がある。従来の電池監視装置は、増幅後の差電圧値を正にするために、基準電圧値Ｖｄａｃを電圧値Ｖｂａｔ１、Ｖｂａｔ２よりも小さい電圧値に設定し、電圧値Ｖｂａｔ１、Ｖｂａｔ２から基準電圧値Ｖｄａｃを減算して差電圧を演算している。そして、従来の電池監視装置は、増幅後の差電圧値をＭＣＵ４０の最大電圧値以下にするために、増幅前の差電圧値が大きい方に増幅率を合わせている。このため、従来の電池監視装置は、増幅率を大きくすることができず、バッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉの検出精度が低下するおそれがある。

これに対して、電池監視装置１は、基準電圧値Ｖｄａｃが電圧値Ｖｂａｔ１と電圧値Ｖｂａｔ２との間の電圧であるので、従来のように基準電圧値Ｖｄａｃが電圧値Ｖｂａｔ１及び電圧値Ｖｂａｔ２よりも小さい電圧値である場合と比較して、電圧値Ｖｂａｔ１、Ｖｂａｔ２と基準電圧値Ｖｄａｃとの増幅前の差電圧値を小さくすることができる。これにより、電池監視装置１は、増幅回路３０の増幅率を従来よりも大きくすることができるので、従来よりもバッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉの検出精度を向上させることができる。従って、電池監視装置１は、内部抵抗値Ｒｉに基づいてバッテリＢＴの劣化を精度よく推定することができる。これにより、電池監視装置１は、バッテリＢＴの劣化に応じた制御を行うことにより、バッテリＢＴの寿命を延ばすことができる。

上記電池監視装置１において、基準電圧値Ｖｄａｃは、電圧値Ｖｂａｔ１と電圧値Ｖｂａｔ２との間における中央の電圧値である。この構成により、電池監視装置１は、電圧値Ｖｂａｔ１、Ｖｂａｔ２と基準電圧値Ｖｄａｃとの増幅前の差電圧値を従来と比較して半分程度にすることができる。これにより、電池監視装置１は、増幅回路３０の増幅率を従来と比較して約２倍にすることができ、内部抵抗値Ｒｉの誤差を従来と比較して半分程度に抑制することができる。

上記電池監視装置１において、基準電圧値Ｖｄａｃは、バッテリＢＴの使用年数及びバッテリＢＴの温度変化に応じた電圧値である。この構成により、電池監視装置１は、バッテリＢＴが初期状態であっても、或いは最大使用年数に到達した場合であっても、基準電圧値Ｖｄａｃを電圧値Ｖｂａｔ１と電圧値Ｖｂａｔ２との間の電圧に設定することができる。また、電池監視装置１は、バッテリＢＴの使用温度が最も低い場合であっても、或いはバッテリＢＴの使用温度が最も高い場合であっても、基準電圧値Ｖｄａｃを電圧値Ｖｂａｔ１と電圧値Ｖｂａｔ２との間の電圧に設定することができる。

〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。なお、変形例では、実施形態と同等の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図４は、実施形態の変形例に係る電池監視装置１Ａの構成例を示す回路図である。変形例に係る電池監視装置１Ａは、増幅回路３０Ａが正負の両電源を有する点で実施形態に係る電池監視装置１と異なる。

変形例に係る電池監視装置１Ａは、図４に示すように、電池監視回路Ｍと、バッテリＢＴと、定電流回路１０と、増幅回路３０Ａと、ＭＣＵ４０Ａとを備える。

増幅回路３０Ａは、差電圧を増幅する差動増幅回路であり、正負の両電源（±５Ｖ）により動作する。増幅回路３０Ａは、入力端子Ｖ＋と、入力端子Ｖ−と、出力端子Ｖｏｕｔとを含んで構成されている。入力端子Ｖ＋は、バッテリＢＴの正極に接続され、バッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１、Ｖｂａｔ２を入力する。入力端子Ｖ−は、ＭＣＵ４０Ａに接続され、ＭＣＵ４０Ａから基準電圧値Ｖｄａｃを入力する。出力端子Ｖｏｕｔは、ＭＣＵ４０Ａに接続され、増幅された差電圧をＭＣＵ４０Ａに出力する。

増幅回路３０Ａは、例えば、入力端子Ｖ＋から入力したバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ１と、入力端子Ｖ−から入力した基準電圧値Ｖｄａｃとの差電圧（電圧値Ｖｂａｔ１−基準電圧値Ｖｄａｃ）を増幅し、増幅した増幅差電圧値Ｖ１を出力端子ＶｏｕｔからＭＣＵ４０Ａに出力する。また、増幅回路３０Ａは、入力端子Ｖ＋から入力したバッテリＢＴの電圧値Ｖｂａｔ２と、入力端子Ｖ−から入力した基準電圧値Ｖｄａｃとの差電圧（電圧値Ｖｂａｔ２−基準電圧値Ｖｄａｃ）を増幅し、増幅した増幅差電圧値Ｖ２を出力端子ＶｏｕｔからＭＣＵ４０Ａに出力する。

ＭＣＵ４０Ａは、増幅回路３０Ａから出力された増幅差電圧値Ｖ１、Ｖ２、及び、定電流回路１０により調整された定電流の電流値Ｉｄｉｓ１、Ｉｄｉｓ２に基づいてバッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉを演算する。このように、電池監視装置１Ａは、正負の両電源を有する増幅回路３０Ａを用いるように構成してもよい。

上記説明において、基準電圧値Ｖｄａｃは、電圧値Ｖｂａｔ１と電圧値Ｖｂａｔ２との間における中央の電圧値である例について説明したが、これに限定されず、電圧値Ｖｂａｔ１と電圧値Ｖｂａｔ２との間の電圧値であれば中央の電圧値に限定されない。

基準電圧値Ｖｄａｃは、バッテリＢＴの使用年数及びバッテリＢＴの温度変化に応じた電圧値である例について説明したが、これに限定されず、バッテリＢＴの使用年数及びバッテリＢＴの温度変化に応じた電圧値でなくてもよい。

ＭＣＵ４０、４０Ａの最大電圧値は、５Ｖである例を挙げて説明したが、５Ｖに限定されず、その他の電圧値であってもよい。

基準電圧値Ｖｄａｃは、ＭＣＵ４０から増幅回路３０に出力する例について説明したが、これに限定されず、例えば、外部のＬＤＯ（ＬｏｗＤｒｏｐｏｕｔ）から増幅回路３０に出力してもよい。

ＭＣＵ４０は、記憶部４１と、制御ロジック部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、ＣＰＵ４４とを含んで構成され、これらの機能が１つのＩＣに搭載される例について説明したが、これに限定されず、上記機能が複数のＩＣに分散して搭載されていてもよい。

電池監視装置１は、バッテリＢＴの使用年数及び温度変化にそれぞれ対応させた複数の基準電圧値Ｖｄａｃを用意し、バッテリＢＴの使用年数や温度変化に応じて、適正な基準電圧値Ｖｄａｃを設定するようにしてもよい。

ＣＰＵ４４は、予め定められた定電流の電流値Ｉｄｉｓ１、Ｉｄｉｓ２に基づいてバッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉを演算する例について説明したが、これに限定されない。例えば、ＣＰＵ４４は、予め定められた定電流の電流値Ｉｄｉｓ１、Ｉｄｉｓ２ではなく、実際にバッテリＢＴから流れる定電流の電流値Ｉｄｉｓ１、Ｉｄｉｓ２に基づいてバッテリＢＴの内部抵抗値Ｒｉを演算してもよい。

Ｍ電池監視回路
１０定電流回路
３０、３０Ａ増幅回路
ＢＴバッテリ（電池）
４４ＣＰＵ（制御部）
Ｖｄａｃ基準電圧値
Ｉｄｉｓ１電流値（第１電流値）
Ｉｄｉｓ２電流値（第２電流値）
Ｖｂａｔ１電圧値（第１電圧値）
Ｖｂａｔ２電圧値（第２電圧値）
Ｖ１増幅差電圧値（第１増幅差電圧値）
Ｖ２増幅差電圧値（第２増幅差電圧値）

Claims

監視対象の電池を含む電池監視回路と、
前記電池監視回路に設けられ、当該電池監視回路に流れる前記電池の電流を、第１電流値の定電流、及び、前記第１電流値とは異なる電流値である第２電流値の定電流に調整する定電流回路と、
前記定電流回路により調整された前記第１電流値の定電流が前記電池監視回路に流れた際の前記電池の第１電圧値と予め定められた基準電圧値との差電圧値を増幅した第１増幅差電圧値を出力し、且つ、前記定電流回路により調整された前記第２電流値の定電流が前記電池監視回路に流れた際の前記電池の第２電圧値と前記基準電圧値との差電圧値を増幅した第２増幅差電圧値を出力する増幅回路と、
前記増幅回路により出力された前記第１増幅差電圧値、前記増幅回路により出力された前記第２増幅差電圧値、前記定電流回路により調整された前記定電流の前記第１電流値、及び、前記定電流回路により調整された前記定電流の前記第２電流値に基づいて前記電池の内部抵抗値を演算する制御部と、を備え、
前記基準電圧値は、前記第１電圧値と前記第２電圧値との間の電圧値であることを特徴とする電池監視装置。
前記基準電圧値は、前記第１電圧値と前記第２電圧値との間における中央の電圧値である請求項１に記載の電池監視装置。
前記基準電圧値は、前記電池の使用年数及び前記電池の温度変化に応じた電圧値である請求項１又は２に記載の電池監視装置。