JP2023108903A - Processor and calculation system - Google Patents

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Abstract

To acquire a high-frequency signal of a battery signal without increasing a sampling frequency.SOLUTION: A processing section 30 comprises a first filter section 101, a generation section 113, a first multiplication section 111, a second filter section 102, and a communication section 114. The first filter section 101 generates a first signal by extracting a signal of a first frequency component from a voltage signal of a battery. The first multiplication section 111 generates a first multiplication signal by multiplying a first sine wave signal generated by the generation section 113 by the first signal. The second filter section 102 generates a second signal by extracting a signal of a second frequency component from the first multiplication signal. The communication section 114 samples the second signal with a first sampling frequency. The first signal includes a signal of a first specific frequency larger than 1/2 of the first sampling frequency. The second signal includes a signal of a frequency smaller than the first specific frequency.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本開示は、処理装置、および算出システムに関する。 The present disclosure relates to processing devices and computing systems.

たとえば特開2021-12065号公報(特許文献1)には、電池のインピーダンスを算出する電池監視装置が開示されている。この電池監視装置は、電池のインピーダンスを算出するために、所定のサンプリング周波数でサンプリングすることにより電圧または電流のデジタル信号を取得する。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2021-12065 (Patent Document 1) discloses a battery monitoring device that calculates the impedance of a battery. This battery monitoring device acquires a digital signal of voltage or current by sampling at a predetermined sampling frequency in order to calculate the impedance of the battery.

特開2021-12065号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-12065

電流信号および電圧信号のうちの少なくとも一方である電池信号の高周波信号を取得する場合において、サンプリング周波数の1/2以上の周波数の成分が残存したまま、該電池信号に対してサンプリング処理が実行されると、エイリアシングの影響が生じてしまう。そこで、エイリアシングの影響が生じないように、サンプリング周波数を増加させることが考えられる。しかしながら、サンプリング周波数を大きくすると、装置のコストが高くなるなどの支障が生じる。 When acquiring a high-frequency signal of a battery signal that is at least one of a current signal and a voltage signal, sampling processing is performed on the battery signal while components with frequencies equal to or higher than 1/2 of the sampling frequency remain. Then aliasing effects occur. Therefore, it is conceivable to increase the sampling frequency so as not to cause the influence of aliasing. However, increasing the sampling frequency causes problems such as an increase in the cost of the apparatus.

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、サンプリング周波数を大きくすることなく、電池信号の高周波信号を取得することである。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and its object is to acquire a high-frequency signal of a battery signal without increasing the sampling frequency.

本開示による処理装置は、第1フィルタ部と、生成部と、第1乗算部と、第2フィルタ部と、第1サンプリング部とを備える。第1フィルタ部は、充放電可能な電池に充放電される電流信号および該電池の電圧信号のうちの少なくとも一方である電池信号から第1周波数成分の信号を抽出することにより第1信号を生成する。生成部は、第1正弦波信号を生成する。第1乗算部は、第1信号に第1正弦波信号を乗算することにより第1乗算信号を生成する。第2フィルタ部は、第1乗算信号から第2周波数成分の信号を抽出することにより第2信号を生成する。第1サンプリング部は、第2信号を第1サンプリング周波数でサンプリングする。第1信号は、第1サンプリング周波数の1/2より大きい第1特定周波数の信号を含む。第2信号は、第1特定周波数より小さい周波数の信号を含む。 A processing apparatus according to the present disclosure includes a first filter unit, a generator, a first multiplier, a second filter unit, and a first sampler. The first filter unit generates a first signal by extracting a signal of a first frequency component from a battery signal that is at least one of a current signal charged/discharged to a chargeable/dischargeable battery and a voltage signal of the battery. do. The generator generates a first sine wave signal. The first multiplier generates a first multiplied signal by multiplying the first signal by the first sine wave signal. The second filter section generates a second signal by extracting a signal of a second frequency component from the first multiplied signal. The first sampling section samples the second signal at a first sampling frequency. The first signal includes a signal at a first specific frequency greater than half the first sampling frequency. The second signal includes signals with frequencies less than the first specific frequency.

本開示によれば、サンプリング周波数を大きくすることなく、電池信号の高周波信号を取得することができる。 According to the present disclosure, a high frequency signal of a battery signal can be acquired without increasing the sampling frequency.

本実施の形態の車両の構成の一例を模式的に示す図である。It is a figure showing typically an example of composition of vehicles of this embodiment. BMUの機能ブロック図である。4 is a functional block diagram of a BMU; FIG. 比較例の処理部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a processing unit of a comparative example. 比較例の処理部で生成される信号などを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing signals and the like generated by a processing unit of a comparative example; 本実施の形態の処理部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the process part of this Embodiment. 本実施の形態の処理部の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the process part of this Embodiment. 本実施の形態の処理部の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the process part of this Embodiment. 本実施の形態の処理部の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the process part of this Embodiment. インピーダンス算出部の機能ブロック図である。3 is a functional block diagram of an impedance calculator; FIG. インピーダンスプロットの一例である。It is an example of an impedance plot. BMUの処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing BMU processing. 変形例の処理部の構成例である。It is a configuration example of a processing unit of a modified example. 変形例の処理部の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the process part of a modification.

以下、本開示の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, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

[車両の構成]
図1は、本実施の形態による状態算出装置を備えた車両1の構成の一例を模式的に示す図である。車両1は、駆動輪2と、駆動輪2に機械的に連結されたモータジェネレータ3と、電力制御装置(PCU:Power Control Unit)4と、電池5と、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)6と、電池監視装置(BMU:Battery Management Unit)100とを備える。BMU100は、本開示の「算出システム」に対応する。
[Vehicle configuration]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a vehicle 1 equipped with a state calculation device according to this embodiment. The vehicle 1 includes driving wheels 2, a motor generator 3 mechanically connected to the driving wheels 2, a power control unit (PCU) 4, a battery 5, and an electronic control unit (ECU). ) 6 and a battery monitoring device (BMU: Battery Management Unit) 100 . The BMU 100 corresponds to the "calculation system" of the present disclosure.

車両1は、モータジェネレータ3の動力を用いて走行する電動車両である。なお、車両1に、モータジェネレータ3以外の動力源(たとえばエンジン)が備えられていてもよい。 Vehicle 1 is an electric vehicle that runs using the power of motor generator 3 . Vehicle 1 may be provided with a power source (for example, an engine) other than motor generator 3 .

モータジェネレータ3は、たとえば、三相交流回転電機である。モータジェネレータ3は、電池5からPCU4を経由して供給される電力によって駆動される。また、モータジェネレータ3は、駆動輪2から伝達される動力を用いて回生発電を行ない、発電した電力をPCU4を経由して電池5に供給することもできる。 Motor generator 3 is, for example, a three-phase AC rotating electric machine. Motor generator 3 is driven by electric power supplied from battery 5 via PCU 4 . Also, the motor generator 3 can regenerate power using the power transmitted from the driving wheels 2 and supply the generated power to the battery 5 via the PCU 4 .

電池5は、たとえばリチウムイオン電池またはニッケル水素電池のような、二次電池(充放電可能な電池)を含んで構成される。二次電池は、単電池であってもよいし、組電池であってもよい。 The battery 5 includes a secondary battery (chargeable/dischargeable battery) such as a lithium ion battery or a nickel hydrogen battery. The secondary battery may be a single battery or an assembled battery.

PCU4は、ECU6からの指示に応じて作動するインバータ41および昇降圧コンバータなどを含んで構成される。PCU4は、ECU6からの指示に応じて、電池5から供給される電力をモータジェネレータ3を駆動可能な電力に変換してモータジェネレータ3に供給する。また、PCU4は、モータジェネレータ3が発電した電力を電池5を充電可能な電力に変換して電池5に供給する。 PCU 4 includes an inverter 41 and a step-up/step-down converter that operate according to instructions from ECU 6 . The PCU 4 converts electric power supplied from the battery 5 into electric power capable of driving the motor generator 3 and supplies the electric power to the motor generator 3 according to an instruction from the ECU 6 . Further, the PCU 4 converts the electric power generated by the motor generator 3 into electric power capable of charging the battery 5 and supplies the electric power to the battery 5 .

図示していないが、車両1には、運転者によるアクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量、車速など、車両1を制御するために必要なさまざまな物理量を検出するための複数のセンサが設けられる。これらのセンサは、検出結果をECU6に送信する。 Although not shown, the vehicle 1 is provided with a plurality of sensors for detecting various physical quantities necessary for controlling the vehicle 1, such as the driver's accelerator pedal operation amount, brake pedal operation amount, and vehicle speed. . These sensors transmit detection results to the ECU 6 .

BMU100は、電池5の電圧、電流、温度を検出する。また、後述するように、BMU100は、電池5のインピーダンスおよび抵抗劣化度を算出する機能も有する。BMU100は、算出結果および検出結果をECU6に出力する。 BMU 100 detects voltage, current, and temperature of battery 5 . The BMU 100 also has a function of calculating the impedance and resistance deterioration degree of the battery 5, as will be described later. BMU100 outputs a calculation result and a detection result to ECU6.

BMU100は、プロセッサ181と、メモリ182と、通信I/F183とを有する。プロセッサ181は、所定の演算処理を実行するように構成されている。メモリ182は、ROM(Read Only Memory)と、RAM(Random Access Memory)などにより構成される。ROMは、プロセッサ181にて実行されるプログラムを格納する。RAMは、プロセッサ181におけるプログラムの実行により生成されるデータなどを一時的に格納する。RAMは、作業領域として利用される一時的なデータメモリとして機能できる。通信I/F183は、外部の装置(ECU100など)と通信するように構成されている。 BMU 100 has processor 181 , memory 182 , and communication I/F 183 . The processor 181 is configured to execute predetermined arithmetic processing. The memory 182 is composed of a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. The ROM stores programs executed by the processor 181 . The RAM temporarily stores data generated by executing programs in the processor 181 . RAM can function as a temporary data memory that is used as a working area. Communication I/F 183 is configured to communicate with an external device (ECU 100, etc.).

ECU6は、各センサおよびBMU100からの情報およびメモリに記憶された情報に基づいて所定の演算処理を実行し、演算結果に基づいてPCU4を制御する。 The ECU 6 executes predetermined arithmetic processing based on information from each sensor and the BMU 100 and information stored in the memory, and controls the PCU 4 based on the arithmetic results.

図2は、BMU100の機能ブロック図である。BMU100は、測定部15と、電流測定部10と、電圧測定部20と、処理部30と、インピーダンス算出部50と、劣化度算出部80と、基準インピーダンス記憶部70とを備える。測定部15は、電流測定部10と、電圧測定部20とを有する。なお、電流測定部10は「第1測定部」に対応し、電圧測定部20は「第2測定部」に対応し、インピーダンス算出部50は「第1算出部」に対応し、劣化度算出部80は「第2算出部」に対応し、基準インピーダンス記憶部70は、「記憶部」に対応する。また、処理部30が、本開示の「処理装置」に対応する。 FIG. 2 is a functional block diagram of BMU 100. As shown in FIG. BMU 100 includes measuring section 15 , current measuring section 10 , voltage measuring section 20 , processing section 30 , impedance calculating section 50 , deterioration degree calculating section 80 , and reference impedance storage section 70 . The measuring section 15 has a current measuring section 10 and a voltage measuring section 20 . The current measurement unit 10 corresponds to the "first measurement unit", the voltage measurement unit 20 corresponds to the "second measurement unit", the impedance calculation unit 50 corresponds to the "first calculation unit", and the deterioration degree calculation The unit 80 corresponds to the "second calculator", and the reference impedance storage unit 70 corresponds to the "storage unit". Also, the processing unit 30 corresponds to the “processing device” of the present disclosure.

また、処理部30と、インピーダンス算出部50とは基準電位が異なる。したがって、処理部30と、インピーダンス算出部50とは、そのままの信号の送受信を行うことが困難である。本実施の形態においては、処理部30と、インピーダンス算出部50とは絶縁通信により信号の送受信を行う。また、処理部30、およびインピーダンス算出部50との各々が、上述のプロセッサ181と、メモリ182と、通信I/F183とを有する。 Also, the processing unit 30 and the impedance calculation unit 50 have different reference potentials. Therefore, it is difficult for the processing unit 30 and the impedance calculation unit 50 to directly transmit and receive signals. In this embodiment, the processing unit 30 and the impedance calculation unit 50 transmit and receive signals by insulated communication. Each of processing unit 30 and impedance calculation unit 50 has processor 181 , memory 182 , and communication I/F 183 described above.

電流測定部10は、電池5に充放電される電流を測定して処理部30に出力する。「電池5に充放電される電流」とは、電池5に充電される電流、または、電池5から放電される電流を示す。電圧測定部20は、電流測定部10による電流測定中における電池5の電圧を測定して処理部30に出力する。 The current measurement unit 10 measures the current charged/discharged in the battery 5 and outputs the current to the processing unit 30 . “Current charged/discharged in the battery 5” indicates current charged in the battery 5 or current discharged from the battery 5. FIG. Voltage measurement unit 20 measures the voltage of battery 5 during current measurement by current measurement unit 10 and outputs the voltage to processing unit 30 .

[比較例]
図3は、比較例の処理部の構成を説明するための図である。図3の例では、測定部86と、LPF(ローパスフィルタ:Low Pass Filter)81と、アナログデジタル変換部(以下、「ADC82」とも称される。)と、LPF83と、通信部84とを有する。図3の例では、測定部86は、電池5を測定することにより電圧信号を出力する。通信部84は、該電圧信号に対してLPF81と、ADC82と、LPF83とにより所定の処理が施された信号を算出部85に出力する。
[Comparative example]
FIG. 3 is a diagram for explaining a configuration of a processing unit of a comparative example; In the example of FIG. 3, it has a measurement unit 86, an LPF (Low Pass Filter) 81, an analog-to-digital conversion unit (hereinafter also referred to as “ADC 82”), an LPF 83, and a communication unit 84. . In the example of FIG. 3, the measurement unit 86 measures the battery 5 and outputs a voltage signal. Communication unit 84 outputs to calculation unit 85 a signal obtained by subjecting the voltage signal to predetermined processing by LPF 81 , ADC 82 , and LPF 83 .

図3の例では、ADC82は、該ADC82に入力したアナログ信号をサンプリング周波数fs1でサンプリングすることにより、該アナログ信号をデジタル信号に変換する。また、通信部84は、該通信部84に入力したデジタル信号をサンプリング周波数fs2でサンプリングして、算出部85に出力する。また、図3の例では、fs1>fs2である。 In the example of FIG. 3, the ADC 82 converts the analog signal input to the ADC 82 into a digital signal by sampling the analog signal at the sampling frequency fs1. Further, the communication unit 84 samples the digital signal input to the communication unit 84 at the sampling frequency fs<b>2 and outputs the sampled signal to the calculation unit 85 . Also, in the example of FIG. 3, fs1>fs2.

ここで、ADC82のサンプリング周波数fs1のナイキスト周波数は、(fs1)/2となり、通信部84のサンプリング周波数fs2のナイキスト周波数は、(fs2)/2となる。 Here, the Nyquist frequency of the sampling frequency fs1 of the ADC 82 is (fs1)/2, and the Nyquist frequency of the sampling frequency fs2 of the communication unit 84 is (fs2)/2.

一般的に、サンプリング処理において、ナイキスト周波数を越える周波数をサンプリングした場合には、エイリアシングの影響が発生する。たとえば、ADC82によるサンプリング前の信号の周波数が11Hzあり、サンプリング周波数が10Hzである場合を説明する。この場合には、ナイキスト周波数は、5Hzとなることから、11Hz>5Hzとなる。そして、実際は11Hzであるにもかかわらず、1Hzの信号に変換されてしまうというエイリアシングの影響が生じてしまう。 Generally, in the sampling process, aliasing effects occur when frequencies exceeding the Nyquist frequency are sampled. For example, the case where the frequency of the signal before sampling by the ADC 82 is 11 Hz and the sampling frequency is 10 Hz will be described. In this case, since the Nyquist frequency is 5 Hz, 11 Hz>5 Hz. Then, although the signal is actually 11 Hz, the effect of aliasing is that the signal is converted into a signal of 1 Hz.

そこで、サンプリング周波数を大きくすることが考えられる。たとえば、上記の例では、サンプリング周波数を22Hz以上にすることが考えられる。しかしながら、このように、サンプリング周波数を大きくすると、サンプリング処理のコストが増大するという問題が生じる。 Therefore, it is conceivable to increase the sampling frequency. For example, in the above example, it is conceivable to set the sampling frequency to 22 Hz or higher. However, when the sampling frequency is increased in this way, there arises a problem that the cost of sampling processing increases.

図3の例では、このようなエイリアシングを低減するために、サンプリング処理の前にLPF81およびLPF82が配置される。LPF81およびLPF82は、アンチエイリアシングフィルタである。 In the example of FIG. 3, LPF81 and LPF82 are placed before the sampling process to reduce such aliasing. LPF81 and LPF82 are anti-aliasing filters.

LPF81は、(fs1)/2以上の周波数成分(高周波成分)の信号を除去する。また、LPF83は、(fs2)/2以上の周波数成分(高周波成分)の信号を除去する。このように高周波成分の信号が除去される。 The LPF 81 removes signals of frequency components (high frequency components) of (fs1)/2 or higher. The LPF 83 also removes signals of frequency components (high frequency components) of (fs2)/2 or higher. In this way, high frequency component signals are removed.

図4は、該除去された信号を示す図である。図4の横軸は周波数を示す。図4に示すように、比較例の処理部では、エイリアシングを除去するために、(fs1)/2以上の周波数成分(高周波成分)が除去されてしまう。よって、通信部84は、高周波成分が除去された電圧信号をインピーダンス算出部に出力してしまい、正確なインピーダンスを算出することができない。また、図3および図4では、特に図示しないが、測定部86は、電流信号も測定する。比較例の処理部では、上記と同様の理由で、高周波成分が除去された電圧信号をインピーダンス算出部に出力してしまう。 FIG. 4 is a diagram showing the removed signal. The horizontal axis in FIG. 4 indicates frequency. As shown in FIG. 4, in the processing unit of the comparative example, frequency components (high frequency components) of (fs1)/2 or higher are removed in order to remove aliasing. Therefore, the communication unit 84 outputs the voltage signal from which the high frequency component has been removed to the impedance calculation unit, so that the impedance cannot be calculated accurately. Although not shown in FIGS. 3 and 4, the measuring section 86 also measures the current signal. For the same reason as described above, the processing unit of the comparative example outputs the voltage signal from which the high frequency component has been removed to the impedance calculation unit.

そこで、本実施の形態の処理部30は、エイリアシングの影響を抑制し、サンプリング周波数を増加させずに、かつ除去された高周波成分の信号を補填するように構成される。 Therefore, the processing unit 30 of the present embodiment is configured to suppress the influence of aliasing, to compensate for the removed high-frequency component signal without increasing the sampling frequency.

[処理部の構成]
図5は、処理部30の構成例を示す図である。下記の説明において、「Xより大きい」は、「X以上である」と代替されてもよい。また、「X未満である」は、「Xより小さい」と代替されてもよい。
[Configuration of processing unit]
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the processing unit 30. As shown in FIG. In the following description, "greater than X" may be replaced with "greater than or equal to X." Also, "less than X" may be replaced with "less than X."

処理部30は、アナログ回路120と、ADC109と、ADC110と、集積回路122と、生成部113とを有する。集積回路122は、たとえば、ASIC(application specific integrated circuit)により構成される。 The processing unit 30 has an analog circuit 120 , an ADC 109 , an ADC 110 , an integrated circuit 122 and a generation unit 113 . The integrated circuit 122 is configured by, for example, an ASIC (application specific integrated circuit).

アナログ回路120は、LPFである第7フィルタ部107と、LPFである第8フィルタ部108とを有する。第7フィルタ部107と、第8フィルタ部108とは共にアナログ回路で構成される。 The analog circuit 120 has a seventh filter section 107 that is an LPF and an eighth filter section 108 that is an LPF. Both the seventh filter section 107 and the eighth filter section 108 are configured by analog circuits.

集積回路122は、BPF(バンドパスフィルタ:Band Pass Filter)である第1フィルタ部101と、LPFである第2フィルタ部102と、BPFである第3フィルタ部103と、LPFである第4フィルタ部104と、LPFである第5フィルタ部105と、LPFである第6フィルタ部106と、第1乗算部111と、第2乗算部112と、生成部113との機能を有する。 The integrated circuit 122 includes a first filter section 101 that is a BPF (Band Pass Filter), a second filter section 102 that is an LPF, a third filter section 103 that is a BPF, and a fourth filter that is an LPF. It has functions of section 104 , fifth filter section 105 as LPF, sixth filter section 106 as LPF, first multiplication section 111 , second multiplication section 112 , and generation section 113 .

また、図5に示されるLPF(第2フィルタ部102、第4フィルタ部104、第5フィルタ部105、第6フィルタ部106、第7フィルタ部107、第8フィルタ部108)は、アンチエイリアシングフィルタである。 Further, the LPF (second filter section 102, fourth filter section 104, fifth filter section 105, sixth filter section 106, seventh filter section 107, eighth filter section 108) shown in FIG. is.

また、電圧信号用のADC109は、サンプリング周波数fs1で電圧信号をサンプリングする。電流信号用のADC110は、サンプリング周波数fs1で電流信号をサンプリングする。ADC109とADC110とのサンプリング周波数は同一である。また、通信部114は、該通信部114に入力された信号をサンプリング周波数fs2でサンプリングする。サンプリング周波数fs2は、通信部114の通信周期に対応する。また、通信部114は、本開示の「第1サンプリング部」および「第2サンプリング部」に対応する。また、サンプリング周波数fs2は、本開示の「第1サンプリング周波数」および「第2サンプリング周波数」に対応する。「第1サンプリング部」および「第2サンプリング部」は別の構成としてもよい。 Also, the voltage signal ADC 109 samples the voltage signal at the sampling frequency fs1. The current signal ADC 110 samples the current signal at a sampling frequency fs1. The sampling frequencies of ADC 109 and ADC 110 are the same. Also, the communication unit 114 samples the signal input to the communication unit 114 at the sampling frequency fs2. The sampling frequency fs2 corresponds to the communication cycle of the communication unit 114. FIG. Also, the communication unit 114 corresponds to the “first sampling unit” and the “second sampling unit” of the present disclosure. Also, the sampling frequency fs2 corresponds to the "first sampling frequency" and the "second sampling frequency" of the present disclosure. The "first sampling section" and the "second sampling section" may have different configurations.

まず、電圧信号の流れを説明する。電圧測定部20で測定された電圧信号は、第7フィルタ部107に入力される。第7フィルタ部107は、第7周波数成分の信号を抽出することにより第7信号を生成する。第7信号は、アナログ信号である。第7周波数成分は、(fs1)/2未満の周波数成分である。つまり、第7信号は、(fs1)/2以上の周波数成分が削除された電圧信号である。第7信号は、ADC109に入力される。第7信号は、ADC109により、サンプリング周波数fs1によりサンプリングされる。 First, the flow of voltage signals will be described. A voltage signal measured by the voltage measurement unit 20 is input to the seventh filter unit 107 . A seventh filter unit 107 generates a seventh signal by extracting the signal of the seventh frequency component. A seventh signal is an analog signal. The seventh frequency component is a frequency component less than (fs1)/2. That is, the seventh signal is a voltage signal from which frequency components above (fs1)/2 have been removed. A seventh signal is input to the ADC 109 . The seventh signal is sampled by the ADC 109 at the sampling frequency fs1.

ADC109によりサンプリングされた電圧信号は、第1フィルタ部101と、第5フィルタ部105とに入力される。該サンプリングされた信号は、本開示の「電池信号」に対応する。 A voltage signal sampled by ADC 109 is input to first filter section 101 and fifth filter section 105 . The sampled signal corresponds to the "battery signal" of this disclosure.

第1フィルタ部101は、該サンプリングされた信号から第1周波数成分の信号を抽出することにより第1信号を生成する。ここで、第1周波数成分は、(fs2)/2より大きく、(fs1)/2未満となる周波数帯である。第1信号は、第1乗算部111に入力される。また、生成部113は、正弦波信号を生成し、該正弦波信号を第1乗算部111と第2乗算部112とに出力する。本実施形態においては、第1乗算部111と第2乗算部112とに入力される正弦波信号は同一である。該同一の正弦波信号は、本開示の第1正弦波信号および第2正弦波信号に対応する。なお、変形例として、第1正弦波信号と第2正弦波信号とは異なっていてもよい。 The first filter section 101 generates a first signal by extracting a signal of a first frequency component from the sampled signal. Here, the first frequency component is a frequency band greater than (fs2)/2 and less than (fs1)/2. The first signal is input to first multiplier 111 . In addition, generation section 113 generates a sine wave signal and outputs the sine wave signal to first multiplication section 111 and second multiplication section 112 . In this embodiment, the same sine wave signal is input to the first multiplier 111 and the second multiplier 112 . The same sinusoidal signal corresponds to the first sinusoidal signal and the second sinusoidal signal of the present disclosure. As a modification, the first sine wave signal and the second sine wave signal may be different.

第1乗算部111は、第1信号に正弦波信号(第1正弦波信号)を乗算することにより第1乗算信号を生成する。第1乗算信号は、第2フィルタ部102に出力される。第2フィルタ部102は、第1乗算信号から第2周波数成分の信号を抽出することにより第2信号を生成する。ここで、第2周波数成分は、(fs2)/2未満の周波数成分である。つまり、第2信号は、(fs2)/2以上の周波数成分が削除された電圧信号である。第2信号は、通信部114に入力される。また、後述するように、第2信号は、電圧の高周波信号VHである。 The first multiplier 111 generates a first multiplied signal by multiplying the first signal by a sine wave signal (first sine wave signal). The first multiplied signal is output to second filter section 102 . A second filter section 102 generates a second signal by extracting a signal of a second frequency component from the first multiplied signal. Here, the second frequency component is a frequency component less than (fs2)/2. That is, the second signal is a voltage signal from which frequency components of (fs2)/2 or higher have been removed. The second signal is input to communication section 114 . Also, as will be described later, the second signal is a high-frequency voltage signal VH.

また、第5フィルタ部105は、ADC109からの信号から第5周波数成分の信号を抽出することにより第5信号を生成する。第5信号は、通信部114に入力される。また、後述するように、第5信号は、電圧の低周波信号VLである。第5周波数成分の周波数および後述の第6周波数成分の周波数は、(fs2)/2よりも小さい。 Fifth filter section 105 also generates a fifth signal by extracting the signal of the fifth frequency component from the signal from ADC 109 . The fifth signal is input to communication section 114 . Also, as will be described later, the fifth signal is a low-frequency voltage signal VL. The frequency of the fifth frequency component and the frequency of a sixth frequency component described later are smaller than (fs2)/2.

次に、電流信号の流れを説明する。電流測定部10で測定された電流信号は、第8フィルタ部108に入力される。第8フィルタ部108は、第8周波数成分の信号を抽出することにより第8信号を生成する。第8周波数成分は、(fs1)/2未満の周波数成分である。つまり、第8信号は、(fs1)/2以上の周波数成分が削除された電流信号である。第8信号は、ADC110に入力される。第8信号は、ADC110により、サンプリング周波数fs1によりサンプリングされる。 Next, the flow of current signals will be described. A current signal measured by the current measurement unit 10 is input to the eighth filter unit 108 . The eighth filter section 108 generates an eighth signal by extracting the signal of the eighth frequency component. The eighth frequency component is a frequency component less than (fs1)/2. That is, the eighth signal is a current signal from which frequency components of (fs1)/2 or higher have been removed. The eighth signal is input to ADC 110 . The eighth signal is sampled by ADC 110 at sampling frequency fs1.

ADC110によりサンプリングされた電流信号は、第3フィルタ部103と、第6フィルタ部106とに入力される。該サンプリングされた電流信号は、本開示の「電池信号」に対応する。 A current signal sampled by ADC 110 is input to third filter section 103 and sixth filter section 106 . The sampled current signal corresponds to the "battery signal" of this disclosure.

第3フィルタ部103は、該サンプリングされた信号から第3周波数成分の信号を抽出することにより第3信号を生成する。ここで、第3周波数成分は、(fs2)/2より大きく、(fs1)/2未満となる周波数帯である。第3信号は、第2乗算部112に入力される。 A third filter section 103 generates a third signal by extracting a signal of a third frequency component from the sampled signal. Here, the third frequency component is a frequency band greater than (fs2)/2 and less than (fs1)/2. The third signal is input to second multiplier 112 .

第2乗算部112は、第3信号に正弦波信号(第2正弦波信号)を乗算することにより第2乗算信号を生成する。第2乗算信号は、第4フィルタ部104に出力される。第4フィルタ部104は、第2乗算信号から第4周波数成分の信号を抽出することにより第4信号を生成する。ここで、第4周波数成分は、(fs2)/2未満の周波数成分である。つまり、第4信号は、(fs2)/2以上の周波数成分が削除された電流信号である。第4信号は、通信部114に入力される。また、後述するように、第4信号は、電流の高周波信号IHである。 The second multiplier 112 generates a second multiplied signal by multiplying the third signal by a sine wave signal (second sine wave signal). The second multiplied signal is output to fourth filter section 104 . A fourth filter section 104 generates a fourth signal by extracting a signal of a fourth frequency component from the second multiplied signal. Here, the fourth frequency component is a frequency component less than (fs2)/2. That is, the fourth signal is a current signal from which frequency components above (fs2)/2 have been removed. The fourth signal is input to communication section 114 . Also, as will be described later, the fourth signal is a current high-frequency signal IH.

また、第6フィルタ部106は、ADC110からの信号から第6周波数成分の信号を抽出することにより第6信号を生成する。第6信号は、通信部114に入力される。また、後述するように、第6信号は、電流の低周波信号ILである。 Also, the sixth filter unit 106 extracts the signal of the sixth frequency component from the signal from the ADC 110 to generate the sixth signal. The sixth signal is input to communication section 114 . Also, as will be described later, the sixth signal is a low-frequency current signal IL.

通信部は、第2信号、第4信号、第5信号、および第6信号をサンプリング周波数fs2でサンプリングし、該サンプリングした信号をインピーダンス算出部50に出力する。 The communication unit samples the second signal, the fourth signal, the fifth signal, and the sixth signal at the sampling frequency fs2, and outputs the sampled signals to the impedance calculation unit 50.

[原理]
次に、処理部30により、サンプリング周波数を増加させずにかつ除去された高周波成分の信号を補填できる原理を説明する。図6は、この原理を説明するための図である。図6(A)、図6(B)、および図6(C)においては横軸は周波数を示し、縦軸は強度を示す。また、図6(A)~図6(C)は、それぞれ、第1フィルタ部101、第1乗算部111、および第2フィルタ部102により抽出される信号の成分が示されている。
[principle]
Next, the principle that the processing unit 30 can compensate for the removed high-frequency component signal without increasing the sampling frequency will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining this principle. In FIGS. 6A, 6B, and 6C, the horizontal axis indicates frequency, and the vertical axis indicates intensity. 6A to 6C show signal components extracted by the first filter section 101, the first multiplication section 111, and the second filter section 102, respectively.

図6(A)においては、第1信号の成分201と、周波数fLoの正弦波信号の成分202との成分が示されている。ここで、第1信号の成分201は、第1フィルタ部101により抽出された成分である。また、BFPである第1フィルタ部101の中心周波数fAは、(fs2)/2より大きい。また、正弦波信号の周波数は、fLoである。正弦波信号の成分202は、生成部113により生成された成分である。また、図6(A)においては、fA-fLoという差分が示されている。 FIG. 6A shows the component 201 of the first signal and the component 202 of the sinusoidal signal of frequency fLo. Here, the component 201 of the first signal is the component extracted by the first filter section 101 . Also, the center frequency fA of the first filter section 101, which is a BFP, is greater than (fs2)/2. Also, the frequency of the sine wave signal is fLo. A component 202 of the sine wave signal is a component generated by the generator 113 . In addition, FIG. 6A shows the difference fA-fLo.

成分201(第1信号)は、(fs2)/2より大きい高周波(第1特定周波数)である高周波成分である。このように、第1信号は、第1サンプリング周波数fs2の1/2より大きい第1特定周波数の信号を含む信号である。一方、第5フィルタ部105では、(fs2)/2以上の成分は削除される。したがって、第5フィルタ部105からの信号には、成分201は含まれない。 A component 201 (first signal) is a high frequency component that is a high frequency (first specific frequency) greater than (fs2)/2. Thus, the first signal is a signal containing a signal with a first specific frequency higher than 1/2 of the first sampling frequency fs2. On the other hand, in the fifth filter section 105, components above (fs2)/2 are deleted. Therefore, the signal from fifth filter section 105 does not include component 201 .

図6(B)は、第1乗算部111が、第1信号の成分201に対して、正弦波信号の成分202との成分を乗算した結果の成分を示す図である。図6(B)の例では、第1信号の成分201は、低周波成分203と高周波成分204とに分割される。このように、第1乗算信号は、低周波成分203と高周波成分204とにより構成される。低周波成分203の周波数帯域は、fLo-fAとなり、高周波成分204の周波数帯域は、fLo+fAとなる。低周波成分203の周波数帯域は、第2周波数成分f2、第5周波数成分f5、および(fs2)/2のいずれよりも小さい。また、高周波成分204の周波数帯域は、第2周波数成分f2、第5周波数成分f5、および(fs2)/2のいずれよりも大きく、かつ、(fs1)/2よりも小さい。低周波成分203および高周波成分204の強度は、成分201の強度よりも小さい。 FIG. 6B is a diagram showing a component resulting from multiplying the component 201 of the first signal by the component 202 of the sine wave signal by the first multiplier 111 . In the example of FIG. 6B, the first signal component 201 is divided into a low frequency component 203 and a high frequency component 204 . Thus, the first multiplied signal is composed of the low frequency component 203 and the high frequency component 204 . The frequency band of the low frequency component 203 is fLo-fA, and the frequency band of the high frequency component 204 is fLo+fA. The frequency band of the low frequency component 203 is smaller than any of the second frequency component f2, the fifth frequency component f5 and (fs2)/2. Also, the frequency band of the high frequency component 204 is larger than any of the second frequency component f2, the fifth frequency component f5, and (fs2)/2, and smaller than (fs1)/2. The intensity of low frequency component 203 and high frequency component 204 is less than the intensity of component 201 .

図6(C)は、第1乗算信号(低周波成分203と高周波成分204)のうちの高周波成分204が、LPFである第2フィルタ部102により削除されたことを示す図である。したがって、(fs2)/2よりも高周波である成分201の低周波成分203が抽出されることになる。この低周波成分203が、第2信号に対応する。 FIG. 6C is a diagram showing that the high frequency component 204 of the first multiplied signal (the low frequency component 203 and the high frequency component 204) has been removed by the second filter section 102, which is the LPF. Therefore, the low frequency component 203 of the component 201 higher than (fs2)/2 is extracted. This low frequency component 203 corresponds to the second signal.

このように、第1フィルタ部101の第1周波数成分の中心周波数fAは、(fs2)/2より大きい。また、中心周波数fAは、(fs1)/2未満である。さらに、正弦波信号の周波数fLoについては、以下の式(A)が成り立つように設定される。
fLo-fA<(fs2)/2 (A)
また、電流成分についても同様に、第6フィルタ部106により、(fs2/2)未満の成分(低周波成分203に対応する成分)が第6信号として抽出される。また、図6と同様の原理により、低周波成分203に対応する成分が、第4信号として通信部114に入力される。また、第6フィルタ部106では、(fs2)/2以上の成分は削除される。
Thus, the center frequency fA of the first frequency component of the first filter section 101 is greater than (fs2)/2. Also, the center frequency fA is less than (fs1)/2. Furthermore, the frequency fLo of the sine wave signal is set so that the following formula (A) holds.
fLo−fA<(fs2)/2 (A)
Similarly, with respect to the current component, the sixth filter section 106 extracts the component less than (fs2/2) (the component corresponding to the low frequency component 203) as the sixth signal. Also, based on the same principle as in FIG. 6, the component corresponding to the low frequency component 203 is input to the communication section 114 as the fourth signal. Also, in the sixth filter unit 106, components above (fs2)/2 are deleted.

図7は、第1フィルタ部101により抽出された後の信号に、後発的にノイズ成分fNが含まれた場合を示す図である。図7の例でのノイズ成分210の周波数fNは、(fs2)/2未満の帯域に含まれている。 FIG. 7 is a diagram showing a case where the signal extracted by the first filter section 101 contains the noise component fN later. The frequency fN of the noise component 210 in the example of FIG. 7 is included in the band below (fs2)/2.

この場合には、第1乗算部111は正弦波信号をノイズ成分210に乗算することにより、ノイズ成分210は、低周波ノイズ成分211と、高周波ノイズ成分212とに分割される。図7に示すように、低周波ノイズ成分211の周波数は、fLo-fNとなり、高周波ノイズ成分212の周波数は、fLo+fNとなる。fLo-fNおよびfLo+fNは、(fs2)/2よりも大きい。 In this case, the noise component 210 is divided into a low-frequency noise component 211 and a high-frequency noise component 212 by the first multiplier 111 multiplying the noise component 210 by the sine wave signal. As shown in FIG. 7, the frequency of the low-frequency noise component 211 is fLo-fN, and the frequency of the high-frequency noise component 212 is fLo+fN. fLo-fN and fLo+fN are greater than (fs2)/2.

次に、第2フィルタ部102は、(fs2)/2より大きい周波数成分を除外することから、高周波成分204のみならず、低周波ノイズ成分211、および高周波ノイズ成分212も削除できる。したがって、処理部30は、第1フィルタ部101から出力された信号にノイズ成分210が含まれてしまった場合であっても、該ノイズ成分を削除できる。また、同様の理由で、処理部30は、第3フィルタ部103から出力された信号にノイズ成分210が含まれてしまった場合であっても、該ノイズ成分を削除できる。 Next, second filter section 102 removes frequency components greater than (fs2)/2, so not only high frequency component 204 but also low frequency noise component 211 and high frequency noise component 212 can be removed. Therefore, even if the noise component 210 is included in the signal output from the first filter unit 101, the processing unit 30 can remove the noise component. For the same reason, even if the noise component 210 is included in the signal output from the third filter unit 103, the processing unit 30 can remove the noise component.

図8は、第1フィルタ部101の中心周波数fAが、50Hzであり、かつ、正弦波信号の周波数が52Hzである場合の、第1フィルタ部101、第1乗算部111、および第2フィルタ部102の処理を説明するための図である。 FIG. 8 shows first filter section 101, first multiplier section 111, and second filter section when center frequency fA of first filter section 101 is 50 Hz and the frequency of the sine wave signal is 52 Hz. 102 is a diagram for explaining the processing of 102. FIG.

図8(A)は、中心周波数が50Hzである第1フィルタ部101からの第1信号の一例である。図8(B)は、第1乗算信号の一例である。第1乗算信号は、この第1信号に対して第1乗算部111が周波数fLoが52Hzである正弦波信号を乗算することにより得られる信号である。図8(B)の例の第1乗算信号は、2Hz(=fLo-fA)の信号と、102Hz(=fLo+fA)の信号との合成信号となる。 FIG. 8A shows an example of the first signal from the first filter section 101 whose center frequency is 50 Hz. FIG. 8B is an example of the first multiplication signal. The first multiplied signal is a signal obtained by multiplying the first signal by a sine wave signal having a frequency fLo of 52 Hz by the first multiplier 111 . The first multiplied signal in the example of FIG. 8(B) is a combined signal of a signal of 2 Hz (=fLo-fA) and a signal of 102 Hz (=fLo+fA).

図8(C)は、第2フィルタ部102により、生成された第2信号の一例である。図8(C)の例では、第2信号は、2Hz(=fLo-fA)となる。図8(D)は、通信部114によりサンプリングされた信号である。つまり、図8(D)は、インピーダンス算出部50に送信される信号である。 FIG. 8(C) is an example of the second signal generated by the second filter section 102 . In the example of FIG. 8C, the second signal is 2 Hz (=fLo-fA). FIG. 8D shows a signal sampled by the communication unit 114. FIG. That is, FIG. 8(D) is the signal transmitted to the impedance calculator 50 .

[インピーダンス算出部]
図9は、インピーダンス算出部50の機能ブロック図である。インピーダンス算出部50は、第9フィルタ部51と、第10フィルタ部52と、第11フィルタ部58と、第12フィルタ部59と、位相部53と、逆数部54,55と、乗算部56,57と、第11フィルタ部58と、第12フィルタ部59とを備える。
[Impedance calculator]
FIG. 9 is a functional block diagram of the impedance calculator 50. As shown in FIG. The impedance calculation unit 50 includes a ninth filter unit 51, a tenth filter unit 52, an eleventh filter unit 58, a twelfth filter unit 59, a phase unit 53, reciprocal units 54 and 55, a multiplication unit 56, 57 , an eleventh filter section 58 and a twelfth filter section 59 .

以下では、処理部30から送信された電流(第4信号および第6信号)は、I(t)とも称される。また、処理部30から送信された電圧(第2信号および第5信号)は、V(t)とも称される。ただし、「t」は、時間の変数である。 In the following, the currents (fourth and sixth signals) transmitted from processing unit 30 are also referred to as I(t). The voltages (second signal and fifth signal) transmitted from the processing unit 30 are also referred to as V(t). where "t" is the time variable.

第9フィルタ部51には、電流I(t)が入力される。第9フィルタ部51は、電流I(t)の周波数帯の成分を抽出して位相部53と逆数部54とに出力する。以下では、第9フィルタ部51によって抽出された電流の周波数帯の成分は「抽出電流成分」または「電流成分」とも称される。電流成分は、Iω(t)と称される。また、周波数帯は、予め定められた周波数帯としてもよく、所定の手法により算出されてもよい。 A current I(t) is input to the ninth filter unit 51 . Ninth filter section 51 extracts the frequency band component of current I(t) and outputs it to phase section 53 and reciprocal section 54 . Hereinafter, the current frequency band component extracted by the ninth filter unit 51 is also referred to as an “extracted current component” or a “current component”. The current component is called Iω(t). Also, the frequency band may be a predetermined frequency band, or may be calculated by a predetermined method.

逆数部54は、電流成分Iω(t)の逆数である1/Iω(t)を算出する。逆数部54が算出した逆数1/Iω(t)は、乗算部56に出力される。 The reciprocal part 54 calculates 1/Iω(t), which is the reciprocal of the current component Iω(t). The reciprocal 1/Iω(t) calculated by the reciprocal unit 54 is output to the multiplication unit 56 .

位相部53は、電流成分Iω(t)の位相をπ/2ずらす演算を実行する。ここで、「位相をπ/2ずらす演算」とは、位相をπ/2早める演算としてもよく、位相をπ/2遅らせる演算としてもよい。π/2ずらす演算は、本開示の「第1演算」に対応する。本実施の形態においては、第1演算は、電流成分Iω(t)の位相をπ/2遅らせる演算である。 The phase unit 53 performs a calculation to shift the phase of the current component Iω(t) by π/2. Here, the “operation for shifting the phase by π/2” may be an operation for advancing the phase by π/2 or an operation for delaying the phase by π/2. The π/2 shift operation corresponds to the “first operation” of the present disclosure. In the present embodiment, the first calculation is calculation for delaying the phase of the current component Iω(t) by π/2.

なお、後述するように、位相部53は、電流成分の位相および電圧成分の位相の少なくとも一方を相対的にπ/2ずらせば良く、位相部53は第9フィルタ部51ではなく、第10フィルタ部52に接続されてもよい。 As will be described later, the phase unit 53 may shift at least one of the phase of the current component and the phase of the voltage component relatively by π/2. 52 may be connected.

第1演算が実行された(位相がπ/2ずらされた)電流成分は、「電流成分Iωd(t)」とも称される。位相部53が算出した電流成分Iωd(t)は、逆数部55に出力される。逆数部55は、電流成分Iωd(t)の逆数である1/Iωd(t)を算出する。逆数部54が算出した逆数1/Iωd(t)は、乗算部56に出力される。 The current component for which the first calculation is performed (the phase is shifted by π/2) is also referred to as “current component Iωd(t)”. The current component Iωd(t) calculated by the phase section 53 is output to the reciprocal section 55 . The reciprocal part 55 calculates 1/Iωd(t), which is the reciprocal of the current component Iωd(t). The reciprocal 1/Iωd(t) calculated by the reciprocal unit 54 is output to the multiplication unit 56 .

第10フィルタ部52には、電圧V(t)が入力される。第10フィルタ部52は、電圧Vの周波数帯の成分を抽出して乗算部56および乗算部57に対して出力する。以下では、第10フィルタ部52によって抽出された電圧の周波数帯の成分は、「電圧成分Vω(t)」とも称される。また、第9フィルタ部51で使用される周波数帯と、第10フィルタ部52で使用される周波数帯とは同一である。第10フィルタ部52で抽出された電圧成分Vω(t)は、乗算部56および乗算部57に出力される。 A voltage V(t) is input to the tenth filter unit 52 . Tenth filter section 52 extracts the frequency band component of voltage V and outputs it to multiplier 56 and multiplier 57 . Hereinafter, the voltage frequency band component extracted by the tenth filter unit 52 is also referred to as “voltage component Vω(t)”. Also, the frequency band used by the ninth filter section 51 and the frequency band used by the tenth filter section 52 are the same. The voltage component Vω(t) extracted by the tenth filter section 52 is output to the multiplier section 56 and the multiplier section 57 .

乗算部56は、逆数部54からの1/Iω(t)と、第10フィルタ部52からのVω(t)とを乗算する。つまり、乗算部56は、Vω(t)/Iω(t)を算出する。このように、インピーダンス算出部50は、第10フィルタ部52からのVω(t)を逆数部54からのIω(t)で除算する。このように、第1演算の実行後の電流成分および電圧成分において、該電圧成分を該電流成分で除算する演算は、本開示の「第2演算」に対応する。また、Vω(t)/Iω(t)は、本開示の「第1値」に対応する。 Multiplication section 56 multiplies 1/Iω(t) from reciprocal section 54 by Vω(t) from tenth filter section 52 . That is, the multiplier 56 calculates Vω(t)/Iω(t). Thus, the impedance calculator 50 divides Vω(t) from the tenth filter unit 52 by Iω(t) from the reciprocal unit 54 . Thus, in the current component and the voltage component after execution of the first calculation, the calculation of dividing the voltage component by the current component corresponds to the "second calculation" of the present disclosure. Also, Vω(t)/Iω(t) corresponds to the “first value” of the present disclosure.

乗算部57は、逆数部55からの1/Iωd(t)と、第10フィルタ部52からのVω(t)とを乗算する。つまり、乗算部56は、Vω(t)/Iωd(t)を算出する。換言すれば、インピーダンス算出部50は、1/Iωd(t)と、Vω(t)との第2演算を実行することにより、Vω(t)/Iωd(t)を算出する。Vω(t)/Iωd(t)は、本開示の「第2値」に対応する。 Multiplication unit 57 multiplies 1/Iωd(t) from reciprocal unit 55 and Vω(t) from tenth filter unit 52 . That is, the multiplier 56 calculates Vω(t)/Iωd(t). In other words, the impedance calculator 50 calculates Vω(t)/Iωd(t) by performing the second calculation of 1/Iωd(t) and Vω(t). Vω(t)/Iωd(t) corresponds to the “second value” of this disclosure.

以上のように、位相部53は、上記の第1演算を実行する第1演算部とも称される。また、逆数部54,55と、乗算部56,57とはまとめて、上述の第2演算を実行する第2演算部とも称される。 As described above, the phase section 53 is also called a first calculation section that executes the first calculation. The reciprocal units 54 and 55 and the multiplication units 56 and 57 are also collectively referred to as a second computation unit that executes the above-described second computation.

乗算部56からのVω(t)/Iω(t)は、第11フィルタ部58に出力される。第11フィルタ部58は、Vω(t)/Iω(t)(第1値)の時間変動成分を削除することにより、電池5のインピーダンスの実部Zreを算出する。時間変動成分は、時間とともに変動する成分であり、詳細は後述する。 Vω(t)/Iω(t) from the multiplication section 56 is output to the eleventh filter section 58 . The eleventh filter unit 58 calculates the real part Zre of the impedance of the battery 5 by removing the time-varying component of Vω(t)/Iω(t) (first value). The time-varying component is a component that varies with time, and will be detailed later.

乗算部57からのVω(t)/Iωd(t)は、第12フィルタ部59に出力される。第12フィルタ部59は、Vω(t)/Iωd(t)(第2値)の時間変動成分を削除することにより、電池5のインピーダンスの虚部Zimを算出する。 Vω(t)/Iωd(t) from the multiplication unit 57 is output to the twelfth filter unit 59 . The twelfth filter unit 59 calculates the imaginary part Zim of the impedance of the battery 5 by removing the time-varying component of Vω(t)/Iωd(t) (second value).

統合部60は、第11フィルタ部58からの実部Zreと、第12フィルタ部59からの虚部Zimとを統合することにより、インピーダンスZを算出する。 The integration unit 60 calculates the impedance Z by integrating the real part Zre from the eleventh filter unit 58 and the imaginary part Zim from the twelfth filter unit 59 .

本実施の形態においては、第5信号(VL)を電圧V(t)とし、第6信号(IL)を電流I(t)とする。インピーダンス算出部50は、第5信号および第6信号に基づいて、低周波成分のインピーダンスZL(第1インピーダンス)を算出する。また、第2信号(VH)を電圧V(t)とし、第4信号(IL)を電流I(t)とする。インピーダンス算出部50は、第2信号および第4信号に基づいて高周波成分のインピーダンスZH(第2インピーダンス)を算出する。インピーダンス算出部50は、インピーダンスZLおよびインピーダンスZHを劣化度算出部80に送信する。 In this embodiment, the fifth signal (VL) is the voltage V(t) and the sixth signal (IL) is the current I(t). The impedance calculator 50 calculates the impedance ZL (first impedance) of the low frequency component based on the fifth signal and the sixth signal. Also, let the second signal (VH) be the voltage V(t), and let the fourth signal (IL) be the current I(t). The impedance calculator 50 calculates the impedance ZH (second impedance) of the high frequency component based on the second signal and the fourth signal. Impedance calculator 50 transmits impedance ZL and impedance ZH to deterioration degree calculator 80 .

インピーダンス算出部50は、低周波成分のインピーダンスZLおよび高周波成分のインピーダンスZHを並行して算出するようにしてもよい。また、インピーダンス算出部50は、低周波成分のインピーダンスZLおよび高周波成分のインピーダンスZHのいずれかのうち一方を算出した後に他方を算出するようにしてもよい。 The impedance calculator 50 may calculate the impedance ZL of the low frequency component and the impedance ZH of the high frequency component in parallel. Further, the impedance calculator 50 may calculate one of the impedance ZL of the low frequency component and the impedance ZH of the high frequency component, and then calculate the other.

[インピーダンスプロット]
図10は、劣化度算出部80により生成されるインピーダンスプロットの一例である。図10の例では、上述の低周波成分のインピーダンスZLと、上述の高周波成分のインピーダンスZH(以下、「2個のインピーダンス」とも称される。)がプロットされたインピーダンスプロットの一例が示されている。図10において、横軸が実部Zreを示し、縦軸が虚部-Zimを示す。また、図10の例では、インピーダンスプロットにより円弧が描かれている。
[Impedance plot]
FIG. 10 is an example of an impedance plot generated by the deterioration degree calculator 80. In FIG. The example of FIG. 10 shows an example of an impedance plot in which the impedance ZL of the low frequency component and the impedance ZH of the high frequency component (hereinafter also referred to as “two impedances”) are plotted. there is In FIG. 10, the horizontal axis indicates the real part Zre, and the vertical axis indicates the imaginary part -Zim. Also, in the example of FIG. 10, an arc is drawn by the impedance plot.

図10(A)は、劣化度算出部80により生成されるインピーダンスプロットの一例である。また、図10(A)では、電池5が劣化していないときに生成されるインピーダンスプロット(以下、「基準インピーダンスプロット」とも称される。)の一例でもある。基準インピーダンスプロットは、基準インピーダンス記憶部70に記憶されている。 FIG. 10A is an example of an impedance plot generated by the deterioration degree calculator 80. FIG. FIG. 10A is also an example of an impedance plot (hereinafter also referred to as a "reference impedance plot") generated when the battery 5 has not deteriorated. A reference impedance plot is stored in the reference impedance storage unit 70 .

また、図10(A)の例では、直線Mが示されている。基準線Mは、高周波側インピーダンスと低周波側インピーダンスとの基準を示す線である。図10(A)の例では、横軸の実部Zreにおいて、基準線Mより大きい方の領域A1のインピーダンスプロットが、低周波側のインピーダンスZLにより算出される。また、横軸の実部Zreにおいて、基準線Mより小さい方の領域A2のインピーダンスプロットが、高周波側のインピーダンスZHにより算出される。 Further, in the example of FIG. 10A, a straight line M is shown. A reference line M is a line that indicates the reference of the impedance on the high frequency side and the impedance on the low frequency side. In the example of FIG. 10A, in the real part Zre of the horizontal axis, the impedance plot of the region A1 larger than the reference line M is calculated from the impedance ZL on the low frequency side. In addition, the impedance plot of the region A2, which is smaller than the reference line M in the real part Zre of the horizontal axis, is calculated from the impedance ZH on the high frequency side.

図10(B)は、電池5がハイレート劣化している状態において、インピーダンス算出部50により算出された2個のインピーダンスがプロットされたインピーダンスプロットの一例を示す図である。図10(C)は、電池5が経年劣化している状態において、インピーダンス算出部50により算出された2個のインピーダンスがプロットされたインピーダンスプロットの一例を示す図である。 FIG. 10B is a diagram showing an example of an impedance plot in which two impedances calculated by the impedance calculator 50 are plotted when the battery 5 is deteriorating at a high rate. FIG. 10C is a diagram showing an example of an impedance plot in which two impedances calculated by the impedance calculator 50 are plotted when the battery 5 has deteriorated over time.

図10(A)に示すように、電池5が劣化していない状態(たとえば、電池5が製造された直後の初期状態)においては、円弧の始点Xは、直流抵抗Rの初期値(以下、初期直流抵抗R0とも称される)を表す。円弧と直線との接続点Yと、円弧の始点Xとの実数成分の差は、反応抵抗Rctの初期値(以下、初期反応抵抗Rct0とも称される)を表す。 As shown in FIG. 10A, when the battery 5 has not deteriorated (for example, the initial state immediately after the battery 5 is manufactured), the starting point X of the arc is the initial value of the DC resistance R (hereinafter referred to as (also referred to as initial DC resistance R0). The difference in the real number component between the connection point Y between the arc and the straight line and the starting point X of the arc represents the initial value of the reaction resistance Rct (hereinafter also referred to as the initial reaction resistance Rct0).

図10(B)に示すように、電池5のハイレート劣化が進行すると、直流抵抗Rが増加する。これにより、図10(B)中に矢印で示すように、円弧の始点が図10(B)中において右方向にシフトする。図10(B)において、円弧の始点RB(RB>R0)が示されている。 As shown in FIG. 10B, as the high-rate deterioration of the battery 5 progresses, the DC resistance R increases. As a result, the starting point of the arc shifts to the right in FIG. 10(B) as indicated by the arrow in FIG. 10(B). In FIG. 10B, the arc starting point RB (RB>R0) is shown.

一方で、電池5の経年劣化が比較的進行していない場合には、円弧の大きさRctBは、初期状態における円弧の大きさRct0からあまり変化しない。つまり、RB≒R0となる。 On the other hand, when the age deterioration of the battery 5 is relatively slow, the arc size RctB does not change much from the arc size Rct0 in the initial state. That is, RB≈R0.

その後、電池5の経年劣化が進行すると、図10(C)に示すように、経年劣化の進行前と比べて、円弧の大きさがΔRct増加する。図10(C)では、RC≒RB>R0となる。なお、図10(C)に示す例では、図10(B)に示した状態から電流が制限(大電流での充放電が抑制)されることにより、ハイレート劣化の進行が抑制されている。このため、円弧の始点のシフトはほとんど生じていない。つまり、RC≒RBである。 Thereafter, as the aging deterioration of the battery 5 progresses, as shown in FIG. 10C, the arc size increases by ΔRct compared to before the aging deterioration progresses. In FIG. 10C, RC≈RB>R0. Note that in the example shown in FIG. 10C, the progress of high-rate deterioration is suppressed by limiting the current (suppressing charging and discharging with a large current) from the state shown in FIG. 10B. Therefore, almost no shift of the starting point of the arc occurs. That is, RC≈RB.

劣化度算出部80は、第1インピーダンスと第2インピーダンスとに基づいてインピーダンスプロットを作成する。そして、劣化度算出部80は、作成したインピーダンスプロットと、基準インピーダンス記憶部70に記憶されている基準インピーダンスプロットとを比較することにより、電池5の劣化度を算出する(電池5の劣化度を推定する)。 The deterioration degree calculator 80 creates an impedance plot based on the first impedance and the second impedance. Then, the deterioration degree calculation unit 80 calculates the deterioration degree of the battery 5 by comparing the created impedance plot with the reference impedance plot stored in the reference impedance storage unit 70 (the deterioration degree of the battery 5 is presume).

[フローチャート]
図11は、BMU100の主に処理部30の処理を示すフローチャートである。ステップS2において、BMU100の測定部15は、電池5に充放電される電流を検出する。また、ステップS2において、BMU100の測定部15は、該電流の測定中における電池5の電圧も検出する。
[flowchart]
FIG. 11 is a flowchart mainly showing the processing of the processing unit 30 of the BMU 100. As shown in FIG. In step S<b>2 , the measurement unit 15 of the BMU 100 detects current charged/discharged to the battery 5 . In step S2, the measurement unit 15 of the BMU 100 also detects the voltage of the battery 5 during the current measurement.

次に、ステップS4~ステップS18の処理を説明する。ステップS4~ステップS18の処理は、処理部30による処理である。まず、電圧成分の信号について説明する。ステップS4において、処理部30は、第5フィルタ部105により第5信号を生成する。また、ステップS4と並行して、ステップS6において、処理部30は、第1フィルタ部101により第1信号を生成する。次に、ステップS8において、処理部30は、第1信号に対して正弦波信号を乗算することにより、第1乗算信号を生成する。次に、ステップS10において、処理部30は、第2フィルタ部102により第2信号を生成する。 Next, the processing of steps S4 to S18 will be described. The processing of steps S4 to S18 is performed by the processing unit 30. FIG. First, the voltage component signal will be described. In step S<b>4 , the processing unit 30 uses the fifth filter unit 105 to generate a fifth signal. In parallel with step S4, the processing unit 30 causes the first filter unit 101 to generate the first signal in step S6. Next, in step S8, the processing unit 30 multiplies the first signal by the sine wave signal to generate the first multiplied signal. Next, in step S<b>10 , the processing section 30 causes the second filter section 102 to generate a second signal.

次に電流成分の信号について説明する。ステップS12において、処理部30は、第6フィルタ部106により第6信号を生成する。また、ステップS12と並行して、ステップS14において、処理部30は、第3フィルタ部103により第3信号を生成する。次に、ステップS16において、処理部30は、第3信号に対して正弦波信号を乗算することにより、第2乗算信号を生成する。次に、ステップS18において、処理部30は、第2フィルタ部102により第4信号を生成する。 Next, the current component signal will be described. In step S<b>12 , the processing unit 30 generates a sixth signal using the sixth filter unit 106 . In parallel with step S12, the processing unit 30 causes the third filter unit 103 to generate a third signal in step S14. Next, in step S16, the processing section 30 generates a second multiplied signal by multiplying the third signal by the sine wave signal. Next, in step S<b>18 , the processing section 30 uses the second filter section 102 to generate a fourth signal.

[総括]
一般的に、サンプリング対象の信号においてサンプリング周波数の1/2以上の周波数の成分が残存したまま、サンプリング処理が実行されると、エイリアシングの影響が生じてしまう。そこで、エイリアシングの影響が生じないように、サンプリング周波数を増加させることが考えられる。しかしながら、サンプリング周波数を大きくすると、装置のコストが高くなるなどの支障が生じる。電池5における単電池ごとに電圧が測定される。サンプリング周波数が大きくなると、サンプリング後の信号のデータ量が増加し、さらに単電池が増加すると、より大きく該信号のデータ量が増加してしまう。また、たとえば、ADC109またはADC110によるサンプリング周波数を大きくすることか考えられる。しかしながら、該サンプリング周波数は、通信部114でのサンプリング周波数は定まっていることから、律速されてしまう。
[Summary]
In general, if the sampling process is performed while the frequency component of half or more of the sampling frequency remains in the signal to be sampled, the effect of aliasing will occur. Therefore, it is conceivable to increase the sampling frequency so as not to cause the influence of aliasing. However, increasing the sampling frequency causes problems such as an increase in the cost of the device. A voltage is measured for each cell in the battery 5 . As the sampling frequency increases, the amount of data in the signal after sampling increases, and as the number of cells increases, the amount of data in the signal increases even more. Also, for example, increasing the sampling frequency of ADC 109 or ADC 110 is conceivable. However, since the sampling frequency in the communication unit 114 is fixed, the sampling frequency is rate-determined.

そこで、本開示においては、第1フィルタ部101は、サンプリング周波数fs2の1/2以上の第1特定周波数の信号を含む第1信号を生成する。第2フィルタ部102は、該第1信号に含まれる信号であって第1特定周波数より小さい周波数の信号を含む第2信号(図6の低周波成分203)を生成する。したがって、処理部30は、サンプリング周波数(fs2)の1/2以上の第1特定周波数の信号を、サンプリング周波数を増加させることなく取得することができる。 Therefore, in the present disclosure, the first filter section 101 generates a first signal including a signal with a first specific frequency equal to or higher than half the sampling frequency fs2. The second filter section 102 generates a second signal (low-frequency component 203 in FIG. 6) including signals included in the first signal and having a frequency lower than the first specific frequency. Therefore, the processing unit 30 can acquire the signal of the first specific frequency equal to or higher than half the sampling frequency (fs2) without increasing the sampling frequency.

また、本開示においては、第2フィルタ部102は、電圧信号について、サンプリング周波数fs2の1/2以上の第1特定周波数の信号の低周波成分を第2信号を生成できる。また、第4フィルタ部104は、電流信号について、サンプリング周波数fs2の1/2以上の第2特定周波数の信号の低周波成分を第4信号を生成できる。したがって、処理部30は、電流または電圧のいずれにおいても、サンプリング周波数の1/2以上の第1特定周波数の信号を、サンプリング周波数を増加させることなく取得することができる。 In addition, in the present disclosure, the second filter unit 102 can generate the second signal from the low frequency component of the signal of the first specific frequency equal to or higher than 1/2 of the sampling frequency fs2 for the voltage signal. Further, the fourth filter unit 104 can generate the fourth signal from the low frequency component of the signal of the second specific frequency equal to or higher than 1/2 of the sampling frequency fs2 for the current signal. Therefore, the processing unit 30 can acquire the signal of the first specific frequency equal to or higher than 1/2 of the sampling frequency without increasing the sampling frequency in either current or voltage.

また、第1乗算部111で用いられる第1正弦波信号と第2乗算部と用いられる第2正弦波信号とは、同一の周波数および同一の位相である正弦波信号である。したがって、第1正弦波信号と第2正弦波信号とが別である場合と比較して、処理負担を軽減できる。 Also, the first sine wave signal used in the first multiplier 111 and the second sine wave signal used in the second multiplier are sine wave signals having the same frequency and the same phase. Therefore, the processing load can be reduced compared to the case where the first sine wave signal and the second sine wave signal are separate.

また、インピーダンス算出部50は、第5信号および第6信号に基づいて電池5の低周波側の第1インピーダンスZLを算出する。また、インピーダンス算出部50は、第2信号および第4信号に基づいて電池5の高周波側の第2インピーダンスZHを算出する。また、インピーダンス算出部50は、第1インピーダンスZLおよび第2インピーダンスZHに基づいてインピーダンスプロットを生成する。そして、前記電池の劣化度を算出する。そして、劣化度算出部80は、該インピーダンスプロットに基づいて電池5の劣化度を算出する。 Moreover, the impedance calculator 50 calculates the first impedance ZL of the battery 5 on the low frequency side based on the fifth signal and the sixth signal. Also, the impedance calculator 50 calculates a second impedance ZH on the high frequency side of the battery 5 based on the second signal and the fourth signal. Also, the impedance calculator 50 generates an impedance plot based on the first impedance ZL and the second impedance ZH. Then, the degree of deterioration of the battery is calculated. Then, the deterioration degree calculator 80 calculates the deterioration degree of the battery 5 based on the impedance plot.

図3の比較例の構成であれば、第1特定周波数の信号(高周波側の信号)が削除されることから、高周波側の第2インピーダンスZHを算出できない。本実施形態においては、第1特定周波数の信号を取得できることから、第2インピーダンスZHを算出できる。したがって、BMU100は、電池5の劣化度をより正確に算出できる。 With the configuration of the comparative example in FIG. 3, the second impedance ZH on the high frequency side cannot be calculated because the signal of the first specific frequency (signal on the high frequency side) is deleted. In the present embodiment, the signal of the first specific frequency can be acquired, so the second impedance ZH can be calculated. Therefore, the BMU 100 can calculate the degree of deterioration of the battery 5 more accurately.

また、第9フィルタ部51は、第6信号(IL)の第9周波数成分の信号を第9信号(IL)を抽出する。第10フィルタ部52は、第5信号(VL)の第10周波数成分の信号を第10信号(VL)を抽出する。そして、インピーダンス算出部50は、第9信号の位相および第10信号の位相の少なくとも一方を相対的にπ/2ずらす第1演算を実行する。また、インピーダンス算出部50は、第1演算の実行後の第9信号および第10信号を用いた第2演算を実行することにより、第1値および第2値(図9参照)を算出する。そして、インピーダンス算出部50は、第1値および第2値から時間変動成分を削除することにより電池5の低周波側の第1インピーダンスZLを算出する。 Also, the ninth filter unit 51 extracts the ninth signal (IL) from the ninth frequency component of the sixth signal (IL). The tenth filter section 52 extracts the tenth frequency component of the fifth signal (VL) as the tenth signal (VL). Then, the impedance calculator 50 performs a first calculation to relatively shift at least one of the phase of the ninth signal and the phase of the tenth signal by π/2. Also, the impedance calculator 50 calculates the first value and the second value (see FIG. 9) by executing the second calculation using the ninth signal and the tenth signal after the execution of the first calculation. Then, the impedance calculator 50 calculates the first impedance ZL of the battery 5 on the low frequency side by removing the time-varying component from the first value and the second value.

また、第9フィルタ部51は、第4信号(IH)の第9周波数成分の信号を第9信号(IH)を抽出する。第10フィルタ部52は、第2信号(VH)の第10周波数成分の信号を第10信号(VH)を抽出する。そして、インピーダンス算出部50は、第9信号の位相および第10信号の位相の少なくとも一方を相対的にπ/2ずらす第1演算を実行する。また、インピーダンス算出部50は、第1演算の実行後の第9信号(IH)および第10信号(VH)を用いた第2演算を実行することにより、第3値および第4値(図9参照)を算出する。そして、インピーダンス算出部50は、第3値および第4値から時間変動成分を削除することにより電池5の高周波側の第2インピーダンスZHを算出する。 Also, the ninth filter section 51 extracts the ninth signal (IH) from the signal of the ninth frequency component of the fourth signal (IH). The tenth filter section 52 extracts the tenth frequency component of the second signal (VH) as the tenth signal (VH). Then, the impedance calculator 50 performs a first calculation to relatively shift at least one of the phase of the ninth signal and the phase of the tenth signal by π/2. In addition, the impedance calculator 50 performs the second calculation using the ninth signal (IH) and the tenth signal (VH) after the execution of the first calculation, thereby obtaining the third value and the fourth value (Fig. 9 ) are calculated. Then, the impedance calculator 50 calculates the second impedance ZH on the high frequency side of the battery 5 by removing the time-varying component from the third value and the fourth value.

たとえば、特開2021-12065号公報に記載のインピーダンスの算出であれば、ンピーダンスを算出するために正弦波電流を印可する必要がある。よって、無駄な電力を消費するという問題が生じ得る。本開示のインピーダンス算出部50であれば、無駄な電力の消費を低減して、電池のインピーダンスを算出することができる。 For example, in calculating the impedance described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-12065, it is necessary to apply a sinusoidal current in order to calculate the impedance. Therefore, a problem of wasteful power consumption may arise. With the impedance calculator 50 of the present disclosure, it is possible to reduce wasteful power consumption and calculate the impedance of the battery.

また、上記の第2演算は、第1演算の実行後の第9信号(電流信号)および第10信号(電圧信号)において、第10信号の成分を第9信号の成分で除算する演算である。したがって、比較的簡単な演算で第2演算を実行できる。 Further, the second calculation is a calculation of dividing the component of the tenth signal by the component of the ninth signal in the ninth signal (current signal) and the tenth signal (voltage signal) after the execution of the first calculation. . Therefore, the second calculation can be executed with a relatively simple calculation.

また、インピーダンス算出部50は、第1値から時間変動成分を削除することにより、第1インピーダンスの実部を算出し、第2値から時間変動成分を削除することにより、第1インピーダンスの虚部を算出し、実部と虚部とを統合することにより、第1インピーダンスを算出する。また、インピーダンス算出部50は、第3値から時間変動成分を削除することにより、第2インピーダンスの実部を算出し、第4値から時間変動成分を削除することにより、第2インピーダンスの虚部を算出し、実部と虚部とを統合することにより、第2インピーダンスを算出する。したがって、比較的、簡単な演算で第1インピーダンスおよび第2インピーダンスを算出できる。 Further, the impedance calculator 50 calculates the real part of the first impedance by removing the time-varying component from the first value, and calculates the imaginary part of the first impedance by removing the time-varying component from the second value. is calculated, and the first impedance is calculated by integrating the real part and the imaginary part. Further, the impedance calculator 50 calculates the real part of the second impedance by removing the time-varying component from the third value, and calculates the imaginary part of the second impedance by removing the time-varying component from the fourth value. and integrating the real part and the imaginary part to calculate the second impedance. Therefore, the first impedance and the second impedance can be calculated by relatively simple calculations.

[数式による原理]
次に、第1フィルタ部101、第1乗算部111、第2フィルタ部102、第3フィルタ部103,第2乗算部112、第4フィルタ部104の処理の原理を数式を用いて説明する。
[Principle by formula]
Next, the principle of the processing of the first filter section 101, the first multiplication section 111, the second filter section 102, the third filter section 103, the second multiplication section 112, and the fourth filter section 104 will be described using mathematical expressions.

電池5のインピーダンスである複素インピーダンスを実部と虚部とに分けて表す。そして、Z=V/Iとすると、第3信号は、以下の式(1)により表される。 The complex impedance, which is the impedance of the battery 5, is expressed by dividing it into a real part and an imaginary part. Then, when Z=V/I, the third signal is represented by the following equation (1).

電池5のインピーダンスの複素インピーダンスを「Z」で示すと、複素インピーダンスZは、以下の式(1)により表される。 When the complex impedance of the impedance of the battery 5 is indicated by "Z", the complex impedance Z is represented by the following equation (1).

Z=│Z│・ejφ (1)
ここで、式(1)の右辺の「e」は、自然対数の底を示し、「j」は虚数を示し、「φ」は、位相を示し、│Z│は、複素数インピーダンスの絶対値を示す。なお、│Z│およびφは周波数によって変化する。また、第3信号(電流信号)は、以下の式(2)で表すことができる。
第3信号=Isin(ωAt+φI) (2)
ここで、式(2)の「I」は振幅であり、「ωA」は角速度を表し、tは時間の変数を表し、φIは「位相」を示す。
Z=|Z|·ejφ (1)
Here, "e" on the right side of equation (1) indicates the base of natural logarithms, "j" indicates the imaginary number, "φ" indicates the phase, and |Z| indicates the absolute value of the complex impedance. show. Note that |Z| and φ vary with frequency. Also, the third signal (current signal) can be represented by the following equation (2).
Third signal=Isin(ωAt+φI) (2)
Here, “I” in equation (2) is amplitude, “ωA” represents angular velocity, t represents time variable, and φI represents “phase”.

また、第1信号(電圧信号)は、以下の式(3)および式(4)で表すことができる。
第1信号=Vsin(ωAt+φI+φz) (3)
=Vsin(ωAt+φV) (4)
式(3)の「φz」は、電流と電圧との位相差を示す。また、式(4)のφVは、φIとφzとの和である。また、第1乗算信号は以下の式(5)で表される。
Also, the first signal (voltage signal) can be expressed by the following equations (3) and (4).
First signal=Vsin(ωAt+φI+φz) (3)
=Vsin(ωAt+φV) (4)
"φz" in equation (3) indicates the phase difference between the current and the voltage. Also, φV in Equation (4) is the sum of φI and φz. Also, the first multiplication signal is represented by the following equation (5).

第1乗算信号=Vsin(ωAt+φV)・cos(ωLt+φL)
=(V/2)・{sin((ωL+ωA)t+φV+φL)+sin(-((ωL-ωA)t-φV+φL))} (5)
ここで、式(5)および後述の式(6)において、cos(ωLt+φL)は、生成部113から出力される正弦波信号を示す。
First multiplication signal=Vsin(ωAt+φV)·cos(ωLt+φL)
=(V/2)·{sin((ωL+ωA)t+φV+φL)+sin(−((ωL−ωA)t−φV+φL))} (5)
Here, in Equation (5) and Equation (6) described later, cos(ωLt+φL) indicates the sine wave signal output from generator 113 .

また、sin((ωL+ωA)t+φV+φL))が、電圧信号の高周波成分204(図6参照)を示し、sin(-((ωL-ωA)t-φV+φL))が、電圧信号の低周波成分203を示す。また、第2乗算信号は以下の式(6)で表される。 Further, sin((ωL+ωA)t+φV+φL)) indicates the high frequency component 204 (see FIG. 6) of the voltage signal, and sin(−((ωL−ωA)t−φV+φL)) indicates the low frequency component 203 of the voltage signal. show. Also, the second multiplication signal is represented by the following equation (6).

第2乗算信号=Isin(ωAt+φV)・cos(ωLt+φL)
=(I/2)・{sin((ωL+ωA)t+φI+φL)+sin(-((ωL-ωA)t-φI+φL))} (6)
また、sin((ωL+ωA)t+φI+φL))が、電流信号の高周波成分204を示し、sin(-((ωL-ωA)t-φI+φL))が、電流信号の低周波成分203を示す。
Second multiplication signal=Isin(ωAt+φV)·cos(ωLt+φL)
=(I/2)·{sin((ωL+ωA)t+φI+φL)+sin(−((ωL−ωA)t−φI+φL))} (6)
Further, sin((ωL+ωA)t+φI+φL)) indicates the high frequency component 204 of the current signal, and sin(−((ωL−ωA)t−φI+φL)) indicates the low frequency component 203 of the current signal.

そして、φI=φLとし、φV=φL+φzとすると、電圧信号の低周波成分(つまり、第2信号)および電流信号の低周波成分(つまり、第4信号)については、以下の式(7)および(8)で表すことができる。 When φI=φL and φV=φL+φz, the low-frequency component of the voltage signal (that is, the second signal) and the low-frequency component of the current signal (that is, the fourth signal) are expressed by the following equations (7) and (8).

電圧信号の低周波成分(第2信号)
=-(V/2){sin((ωL-ωA)t-φz) (7)
電流信号の低周波成分(第4信号)
=-(V/2){sin((ωL-ωA)t) (8)
式(7)および式(8)に示すように、電圧信号と電流信号とにおいては、位相差φzが生じる。式(7)の電圧信号および式(8)の電流信号がインピーダンス算出部50に入力される。
Low frequency component of voltage signal (second signal)
=-(V/2){sin((ωL-ωA)t-φz) (7)
Low frequency component of current signal (4th signal)
=−(V/2){sin((ωL−ωA)t) (8)
As shown in equations (7) and (8), a phase difference φz occurs between the voltage signal and the current signal. The voltage signal of equation (7) and the current signal of equation (8) are input to the impedance calculator 50 .

次に、インピーダンス算出部50による演算で電池5のインピーダンスが算出される原理を説明する。以下では、式(7)の電流信号をI(t)とし、式(8)の電圧信号をV(t)とする。複素インピーダンスZは、上記式(1)の他に、以下の式(2A)でも表される。 Next, the principle by which the impedance of the battery 5 is calculated by the calculation by the impedance calculator 50 will be described. In the following, the current signal in equation (7) is I(t) and the voltage signal in equation (8) is V(t). The complex impedance Z is also expressed by the following equation (2A) in addition to the above equation (1).

Z=Zre+jZim (2A)
ここで、式(2A)の右辺の「Zre」は、インピーダンスの実部を示し、「Zim」はインピーダンスの虚部を示す。また、電流I(t)は、以下の式(3A)により表される。
Z=Zre+jZim (2A)
Here, "Zre" on the right side of Equation (2A) indicates the real part of the impedance, and "Zim" indicates the imaginary part of the impedance. Also, the current I(t) is represented by the following equation (3A).

I(t)=I0+I1・ejω1t+I2・ejω2t+…In・ejωnt…
(3A)
ここで、式(3A)の右辺の「ωn」は、電流I(t)の角周波数を示し、「t」は、時間を示す。また、nは1以上の整数であり、電流I(t)に含まれるそれぞれの周波数成分を表す。また、I0は直流成分である。
I(t)=I0+I1.ej.omega.1t+I2.ej.omega.2t+...In.ej.omega.nt...
(3A)
Here, "ωn" on the right side of Equation (3A) indicates the angular frequency of the current I(t), and "t" indicates time. Also, n is an integer of 1 or more and represents each frequency component contained in the current I(t). Also, I0 is a DC component.

電流測定部10で測定される電流I(t)が式(3A)である場合には、電圧V(t)は、以下の式(4A)により表される。 When the current I(t) measured by the current measuring unit 10 is represented by the formula (3A), the voltage V(t) is represented by the following formula (4A).

V(t)=I0・│Z0│+I1・│Z1│・ej(ω1t+φ1)
+I2・│Z2│・ej(ω2t+φ2)+…In・│Zn│・ej(ωnt+φn)…
(4A)
式(4A)に示すように、電流と、電圧とで、ωnの周波性成分については位相φnのズレが生じる。この位相φnが、式(7)で示した位相差φzに対応する。
V(t)=I0·|Z0|+I1·|Z1|·ej(ω1t+φ1)
+I2·|Z2|·ej(ω2t+φ2)+...In·|Zn|·ej(ωnt+φn)...
(4A)
As shown in Equation (4A), a phase shift of φn occurs between the current and the voltage with respect to the frequency component of ωn. This phase φn corresponds to the phase difference φz shown in Equation (7).

第9フィルタ部51が、式(3A)のI(t)から任意の角周波数ωの成分(上述の電流成分の一部)を抽出する。該抽出された電流成分Iω(t)を以下の式(5A)で表す。なお、以下の式では、計算の簡易化のために指数関数から三角関数に変換している。 A ninth filter unit 51 extracts a component of an arbitrary angular frequency ω (a part of the above-described current component) from I(t) of Equation (3A). The extracted current component Iω(t) is represented by the following equation (5A). In addition, in the following formulas, the exponential functions are converted to trigonometric functions for the sake of simplification of calculation.

Iω(t)=Isinωt (5A)
抽出電流成分が式(5A)の場合には、抽出電圧成分Vω(t)は、以下の式(6A)により表すことができる。抽出電圧成分Vω(t)は、第10フィルタ部52が抽出する電圧成分である。
Iω(t)=Isinωt (5A)
When the extracted current component is given by Equation (5A), the extracted voltage component Vω(t) can be expressed by Equation (6A) below. The extracted voltage component Vω(t) is the voltage component extracted by the tenth filter section 52 .

Vω(t)=I・│Z│・sin(ωt+φ)
=I・│Z│・(cosφ・sinωt+sinφ・cosωt)
(6A)
また、乗算部56の演算は、以下の式(7A)となる。
Vω(t)=I·│Z|·sin(ωt+φ)
=I·│Z|·(cosφ·sinωt+sinφ·cosωt)
(6A)
Further, the calculation of the multiplication unit 56 becomes the following formula (7A).

Vω(t)/Iω(t)
=│Z│・(cosφ・sinωt+sinφ・cosωt)/(sinωt)
=(│Z│・cosφ)+(│Z│・(sinφ)・(1/tanωt)) (7A)
ここで式(7A)の右辺の「│Z│・(sinφ)・(1/tanωt)」については、時間tで表されている。つまり、「│Z│・(sinφ)・(1/tanωt)」は、時間で変動する成分であり、上述の時間変動成分である。第11フィルタ部58は、この時間変動成分を削除する。そうすると、Vω(t)/Iω(t)は、以下の式(8A)により表される。
Vω(t)/Iω(t)
=|Z|·(cosφ·sinωt+sinφ·cosωt)/(sinωt)
=(|Z|·cos φ)+(|Z|·(sin φ)·(1/tan ωt)) (7A)
Here, "|Z|·(sin φ)·(1/tanωt)" on the right side of Equation (7A) is represented by time t. That is, "|Z|·(sinφ)·(1/tanωt)" is a component that varies with time, and is the time-varying component described above. The eleventh filter unit 58 removes this time-varying component. Then, Vω(t)/Iω(t) is represented by the following equation (8A).

Vω(t)/Iω(t)
=│Z│・cosφ
=Zre (8A)
このように、第11フィルタ部58による時間変動成分の削除により、電池5の複素インピーダンスの実部が算出される。
Vω(t)/Iω(t)
=│Z│・cosφ
= Zre (8A)
Thus, the real part of the complex impedance of the battery 5 is calculated by removing the time-varying component by the eleventh filter section 58 .

また、位相部53により電流の位相がπ/2遅らされた電流成分Iωd(t)は、式(5A)が用いられて、以下の式(9A)により表される。 Further, the current component Iωd(t) whose current phase is delayed by π/2 by the phase unit 53 is expressed by the following equation (9A) using equation (5A).

Iωd(t)=Isin(ωt+(π/2))
=Icosωt (9A)
また、乗算部57の演算は、以下の式(10A)となる。
Iωd(t)=Isin(ωt+(π/2))
= I cos ωt (9A)
Further, the calculation of the multiplier 57 is given by the following equation (10A).

Vω(t)/Iωd(t)
=│Z│・(cosφ・sinωt+sinφ・cosωt)/(cosωt)
=(│Z│・cosφ・tanωt)+(│Z│・sisφ) (10A)
ここで式(10A)の右辺の「│Z│・cosφ・tanωt」については、時間tで表されている。つまり、「│Z│・cosφ・tanωt」は、時間で変動する成分であり、上記時間変動成分である。なお、上記式(7A)では、Vω(t)をIω(t)で除算するが、Vω(t)をゼロで除算することを防止するために、Iω(t)が0でないときに該除算は実行される。また、上記式(10A)も同様に、Vω(t)をIωd(t)で除算するが、Vω(t)をゼロで除算することを防止するために、Iωd(t)が0でないときに該除算は実行される。
Vω(t)/Iωd(t)
=|Z|·(cosφ·sinωt+sinφ·cosωt)/(cosωt)
=(|Z|·cosφ·tanωt)+(|Z|·sisφ) (10A)
Here, "|Z|·cos φ·tanωt" on the right side of Equation (10A) is represented by time t. That is, "|Z|·cos φ·tan ωt" is a component that varies with time, and is the time-varying component. In the above equation (7A), Vω(t) is divided by Iω(t). In order to prevent Vω(t) from being divided by zero, the division is executed. Similarly, the above equation (10A) divides Vω(t) by Iωd(t), but in order to prevent dividing Vω(t) by zero, when Iωd(t) is not 0 The division is performed.

第12フィルタ部59は、この時間変動成分を削除する。そうすると、Vω(t)/Iω(t)は、以下の式(11A)により表される。 The twelfth filter section 59 removes this time-varying component. Then, Vω(t)/Iω(t) is represented by the following formula (11A).

Vω(t)/Iωd(t)
=│Z│・sinφ
=Zim (11A)
このように、第12フィルタ部59による時間変動成分の削除により、電池5の複素インピーダンスの虚部が算出される。そして、統合部60は、上記の式(2A)に示すように、インピーダンスの実部と虚部とを統合することにより、複素インピーダンスを算出する。このように、図3のインピーダンス算出部50の処理により、電池5の複素インピーダンスの実部および虚部が算出される。
[変形例]
(1) 図5の例では、第1フィルタ部101、第2フィルタ部102、および第5フィルタ部105については、集積回路122により構成される、つまり、デジタル処理(ソフトウェア処理)により実現される構成を説明した。しかしながら、第1フィルタ部101、第2フィルタ部102、および第5フィルタ部105により実行される処理は、アナログ回路120Aにより実現される構成が採用されてもよい。図12は、該構成が採用された処理部30Aの構成例である。また、本変形例では、ADC109が、本開示の「第1サンプリング部」に対応する。ADC109のサンプリング周波数は、fs1である。
Vω(t)/Iωd(t)
=│Z│・sinφ
= Zim (11A)
Thus, the imaginary part of the complex impedance of the battery 5 is calculated by removing the time-varying component by the twelfth filter section 59 . Then, the integrating section 60 calculates the complex impedance by integrating the real part and the imaginary part of the impedance as shown in the above equation (2A). Thus, the real part and the imaginary part of the complex impedance of the battery 5 are calculated by the processing of the impedance calculator 50 in FIG.
[Modification]
(1) In the example of FIG. 5, the first filter unit 101, the second filter unit 102, and the fifth filter unit 105 are configured by the integrated circuit 122, that is, realized by digital processing (software processing). explained the configuration. However, the processing executed by first filter section 101, second filter section 102, and fifth filter section 105 may employ a configuration implemented by analog circuit 120A. FIG. 12 is a configuration example of a processing section 30A adopting this configuration. Also, in this modification, the ADC 109 corresponds to the “first sampling unit” of the present disclosure. The sampling frequency of ADC 109 is fs1.

アナログ回路120Aは、LPFである第7フィルタ部107と、BPFである第13フィルタ部153と、第1乗算部111と、生成部113と、LPFである第14フィルタ部154とを有する。図13は、アナログ回路120Aにより生成される成分などを示す図である。 The analog circuit 120A has a seventh filter section 107 that is an LPF, a thirteenth filter section 153 that is a BPF, a first multiplication section 111, a generation section 113, and a fourteenth filter section 154 that is an LPF. FIG. 13 is a diagram showing components and the like generated by the analog circuit 120A.

図13に示すように、電圧信号Vに対して第13フィルタ部153により第13周波数成分の信号を抽出することにより、第1信号の成分201を抽出する。また、第13フィルタ部153の中心周波数fAは、(fs1)/2以上の周波数である。つまり、第1信号は、(fs1)/2以上の第1特定周波数の信号を含む。図13(B)および図13(C)は、図6(B)と図6(C)と同様である。 As shown in FIG. 13, the 13th filter unit 153 extracts the signal of the 13th frequency component from the voltage signal V, thereby extracting the component 201 of the first signal. Also, the center frequency fA of the thirteenth filter section 153 is a frequency equal to or higher than (fs1)/2. That is, the first signal includes a signal with a first specific frequency equal to or higher than (fs1)/2. FIGS. 13B and 13C are similar to FIGS. 6B and 6C.

また、ADC109によりサンプリングされた信号は、第5フィルタ部105に入力される。第5フィルタ部105は、該信号から(fs2)/2以上の信号を削除して出力する。 Also, the signal sampled by the ADC 109 is input to the fifth filter section 105 . Fifth filter section 105 removes a signal of (fs2)/2 or more from the signal and outputs the result.

なお、図12の例では、電圧信号に対する処理を説明したが、電流信号についても同様の処理が実行されてもよい。図12のような処理部30Aであっても、本実施の形態と同様の効果を奏する。 In addition, in the example of FIG. 12, the processing for the voltage signal has been described, but the same processing may be performed for the current signal as well. Even with the processing unit 30A as shown in FIG. 12, the same effects as in the present embodiment can be obtained.

(2) 上記の実施の形態においては、処理部30が出力した出力信号は、インピーダンスの算出、および劣化度の算出に用いられる構成が説明された。しかしながら、該出力信号は、他の用途に用いられてもよい。たとえば、処理部30の外部に判定装置が備えられてもよい。判定装置は、処理部30からの出力信号に基づいて、ノイズを検出するようにしてもよい。該ノイズは、たとえば、インバータ41で生じる高周波ノイズである。たとえば、インバータ41のノイズが発生している場合には、図6の第2信号(成分203)の強度が大きくなる傾向にある。そこで、判定装置は、第2信号(成分203)の強度が、予め定められた閾値以上であれば、該ノイズが発生していると判断する。一方、判定装置は、第2信号(成分203)の強度が閾値未満であれば、該ノイズが発生していないと判断する。また、判定装置は、電流信号および電圧信号の少なくとも1つの第2信号の強度に基づいて、ノイズの有無を検出する。 (2) In the above embodiment, the output signal output from the processing unit 30 is used for calculating the impedance and the degree of deterioration. However, the output signal may be used for other purposes. For example, a determination device may be provided outside the processing unit 30 . The determination device may detect noise based on the output signal from the processing section 30 . The noise is, for example, high frequency noise generated in inverter 41 . For example, when noise is generated in the inverter 41, the intensity of the second signal (component 203) in FIG. 6 tends to increase. Therefore, if the intensity of the second signal (component 203) is equal to or greater than a predetermined threshold value, the determination device determines that the noise is occurring. On the other hand, if the intensity of the second signal (component 203) is less than the threshold, the determination device determines that the noise has not occurred. Also, the determination device detects the presence or absence of noise based on the intensity of at least one of the second signal of the current signal and the voltage signal.

(3) インピーダンス算出部50の算出手法は、図9に限らず他の手法であってもよい。たとえば、インピーダンス算出部50は、電圧信号を電流信号で除算することにより、インピーダンスを算出するようにしてもよい。 (3) The calculation method of the impedance calculator 50 is not limited to that shown in FIG. 9, and may be another method. For example, the impedance calculator 50 may calculate the impedance by dividing the voltage signal by the current signal.

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。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the scope and meaning of equivalents of the scope of the claims.

1 車両、2 駆動輪、3 モータジェネレータ、5 電池、10 電流測定部、15 測定部、20 電圧測定部、30 処理部、41 インバータ、50 インピーダンス算出部、51 第9フィルタ部、52 第10フィルタ部、53 位相部、58 第11フィルタ部、59 第12フィルタ部、60 統合部、70 基準インピーダンス記憶部、80 劣化度算出部、114 通信部、101 第1フィルタ部、102 第2フィルタ部、103 第3フィルタ部、104 第4フィルタ部、105 第5フィルタ部、106 第6フィルタ部、107 第7フィルタ部、108 第8フィルタ部、111 第1乗算部、112 第2乗算部、113 生成部、120,120A アナログ回路、122 集積回路、153 第13フィルタ部、154 第14フィルタ部、181 プロセッサ、182 メモリ。 1 vehicle, 2 drive wheel, 3 motor generator, 5 battery, 10 current measurement unit, 15 measurement unit, 20 voltage measurement unit, 30 processing unit, 41 inverter, 50 impedance calculation unit, 51 ninth filter unit, 52 tenth filter section, 53 phase section, 58 eleventh filter section, 59 twelfth filter section, 60 integration section, 70 reference impedance storage section, 80 deterioration degree calculation section, 114 communication section, 101 first filter section, 102 second filter section, 103 Third Filter Section 104 Fourth Filter Section 105 Fifth Filter Section 106 Sixth Filter Section 107 Seventh Filter Section 108 Eighth Filter Section 111 First Multiplication Section 112 Second Multiplication Section 113 Generation 120, 120A analog circuit 122 integrated circuit 153 thirteenth filter section 154 fourteenth filter section 181 processor 182 memory.

Claims (4)

充放電可能な電池に充放電される電流信号および該電池の電圧信号のうちの少なくとも一方である電池信号から第1周波数成分の信号を抽出することにより第1信号を生成する第1フィルタ部と、
第1正弦波信号を生成する生成部と、
前記第1信号に前記第1正弦波信号を乗算することにより第1乗算信号を生成する第1乗算部と、
前記第1乗算信号から第2周波数成分の信号を抽出することにより第2信号を生成する第2フィルタ部と、
前記第2信号を第1サンプリング周波数でサンプリングする第1サンプリング部とを備え、
前記第1信号は、前記第1サンプリング周波数の1/2より大きい第1特定周波数の信号を含み、
前記第2信号は、前記第1特定周波数より小さい周波数の信号を含む、処理装置。
a first filter section for generating a first signal by extracting a signal of a first frequency component from a battery signal which is at least one of a current signal charged and discharged to and discharged from a chargeable/dischargeable battery and a voltage signal of the battery; ,
a generator that generates a first sine wave signal;
a first multiplier that generates a first multiplied signal by multiplying the first signal by the first sinusoidal signal;
a second filter unit that generates a second signal by extracting a signal of a second frequency component from the first multiplied signal;
a first sampling unit that samples the second signal at a first sampling frequency;
the first signal includes a signal of a first specific frequency greater than half the first sampling frequency;
A processing device, wherein the second signal includes a signal having a frequency lower than the first specific frequency.
前記電池信号は、前記電流信号および前記電圧信号を含み、
前記第1フィルタ部は、前記電圧信号から前記第1周波数成分の信号を抽出することにより前記第1信号を生成し、
前記生成部は、第2正弦波信号を生成し、
前記処理装置は、さらに、
前記電流信号から第3周波数成分の信号を抽出することにより第3信号を生成する第3フィルタ部と、
前記第3信号に前記第2正弦波信号を乗算することにより第2乗算信号を生成する第2乗算部と、
前記第2乗算信号から第4周波数成分の信号を抽出することにより第4信号を生成する第4フィルタ部と、
前記第4信号を第2サンプリング周波数でサンプリングする第2サンプリング部とを備え、
前記第3信号は、前記第2サンプリング周波数の1/2より大きい第2特定周波数の信号を含み、
前記第4信号は、前記第2特定周波数より小さい周波数の信号を含む、請求項1に記載の処理装置。
the battery signal includes the current signal and the voltage signal;
The first filter unit generates the first signal by extracting the signal of the first frequency component from the voltage signal,
The generator generates a second sine wave signal,
The processing device further comprises:
a third filter unit that generates a third signal by extracting a signal of a third frequency component from the current signal;
a second multiplier that generates a second multiplied signal by multiplying the third signal by the second sinusoidal signal;
a fourth filter section for generating a fourth signal by extracting a signal of a fourth frequency component from the second multiplied signal;
a second sampling unit that samples the fourth signal at a second sampling frequency;
the third signal includes a signal of a second specific frequency greater than 1/2 of the second sampling frequency;
2. The processing device according to claim 1, wherein said fourth signal includes a signal with a frequency lower than said second specific frequency.
前記第1正弦波信号と前記第2正弦波信号とは同一である、請求項2に記載の処理装置。 3. The processor of claim 2, wherein said first sinusoidal signal and said second sinusoidal signal are identical. 請求項2または請求項3に記載の前記処理装置と、
前記電池のインピーダンスを算出する第1算出部と、
前記電池の劣化度を算出する第2算出部とを備え、
前記処理装置は、さらに、
前記電圧信号から第5周波数成分の信号を抽出することにより第5信号を生成する第5フィルタ部と、
前記電流信号から第6周波数成分の信号を抽出することにより第6信号を生成する第6フィルタ部と、
前記第2信号、前記第4信号、前記第5信号、および前記第6信号を前記第1算出部に対して送信する通信部とを備え、
前記第1算出部は、
前記第5信号および前記第6信号に基づいて前記電池の低周波側の第1インピーダンスを算出し、
前記第2信号および前記第4信号に基づいて前記電池の高周波側の第2インピーダンスを算出し、
前記第2算出部は、前記第1インピーダンスおよび前記第2インピーダンスに基づいて前記電池の劣化度を推定する、算出システム。
The processing apparatus according to claim 2 or claim 3;
a first calculator that calculates the impedance of the battery;
A second calculation unit that calculates the degree of deterioration of the battery,
The processing device further comprises:
a fifth filter unit that generates a fifth signal by extracting a signal of a fifth frequency component from the voltage signal;
a sixth filter unit that generates a sixth signal by extracting a signal of a sixth frequency component from the current signal;
a communication unit that transmits the second signal, the fourth signal, the fifth signal, and the sixth signal to the first calculation unit;
The first calculator,
calculating a first impedance on the low frequency side of the battery based on the fifth signal and the sixth signal;
calculating a second impedance on the high frequency side of the battery based on the second signal and the fourth signal;
The calculation system, wherein the second calculation unit estimates the degree of deterioration of the battery based on the first impedance and the second impedance.
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