JP7262501B2 - 電池の状態算出装置および状態算出方法 - Google Patents
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Description
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。
上述の実施の形態1においては、BPF処理部30,40によって抽出される通過周波数帯を固定していた。
上述の実施の形態1においては、予め交流インピーダンス法によって測定された電池5のインピーダンス軌跡から位相差が極小となる周波数を求めておき、求めた周波数を中心とする通過周波数帯を設定した。
図14は、本実施の形態4によるBMU100Cの構成の一例を模式的に示す図である。BMU100Cは、上述の図2に示すBMU100の電流測定部10および電圧測定部20をそれぞれ電流測定部10Cおよび電圧測定部20Cに変更したものである。さらに、本実施の形態4においては、電池5と電流測定部10Cとの間にLPF(ローパスフィルタ)処理部5aが追加され、電池5と電圧測定部20Cとの間にLPF処理部5bが追加されている。その他の構成は、上述の実施の形態1による構成と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。
図18は、本実施の形態5によるBMU100Dの構成の一例を模式的に示す図である。BMU100Dは、上述の図2に示すBMU100に対してピーク値検出部31,41を追加するとともに、BMU100のインピーダンス算出部50をインピーダンス算出部50Dに変更したものである。BMU100Dのその他の構成は、上述の図2に示すBMU100の構成と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。
図21は、本実施の形態6によるBMU100Eの構成の一例を模式的に示す図である。BMU100Eは、上述の図18に示すBMU100Dに対して閾値比較部33,43を追加するとともに、BMU100Dのインピーダンス算出部50Dをインピーダンス算出部50Eに変更したものである。BMU100Eのその他の構成は、上述の図18に示すBMU100Dの構成と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。
図24は、本実施の形態7によるBMU100Fの構成の一例を模式的に示す図である。BMU100Fは、上述の図18に示すBMU100Dに対してピーク間時間差算出部32,42を追加するとともに、BMU100Dのインピーダンス算出部50Dをインピーダンス算出部50Fに変更したものである。BMU100Fのその他の構成は、上述の図18に示すBMU100Dの構成と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。
図29は、本実施の形態8によるBMU100Gの構成の一例を模式的に示す図である。BMU100Gは、上述の図18に示すBMU100Dに対して位相差検出部80および閾値比較部90を追加するとともに、BMU100Dのインピーダンス算出部50Dをインピーダンス算出部50Gに変更したものである。BMU100Gのその他の構成は、上述の図18に示すBMU100Dの構成と同じであるため、ここでの詳細な説明は繰り返さない。
上述の実施の形態1~8において用いられるBPF処理部30,40の実装例について説明する。
上述の実施の形態1~8においては、算出されたインピーダンスと、基準インピーダンス記憶部70に記憶された基準インピーダンスとを用いて、電池5の抵抗劣化度が算出される。
Claims (18)
- 充放電可能な電池の状態算出装置であって、
前記電池に充放電される電流を測定する第1測定部と、
前記第1測定部による前記電流の測定中における前記電池の電圧を測定する第2測定部と、
前記第1測定部によって測定された前記電流の所定周波数帯の成分である電流成分を抽出する第1処理部と、
前記第2測定部によって測定された前記電圧の前記所定周波数帯の成分である電圧成分を抽出する第2処理部と、
前記第1処理部によって抽出された前記電流成分と、前記第2処理部によって抽出された前記電圧成分とを用いて、前記電池のインピーダンスを算出する算出部とを備え、
前記第1処理部および前記第2処理部は、前記電池の温度、蓄電量および劣化度の少なくともいずれかに応じて、前記所定周波数帯を変化させる、電池の状態算出装置。 - 前記電池の基準インピーダンスを記憶する記憶部と、
前記算出部によって算出された前記インピーダンスと、前記記憶部に記憶された前記基準インピーダンスとを用いて、前記電池の抵抗劣化度を推定する推定部をさらに備える、請求項1に記載の電池の状態算出装置。 - 前記所定周波数帯は、前記電池の位相特性において前記電池の電流と電圧との位相差が極小あるいは極小近傍となる周波数を含むように設定される、請求項1または2に記載の電池の状態算出装置。
- 充放電可能な電池の状態算出装置であって、
前記電池に充放電される電流を測定する第1測定部と、
前記第1測定部による前記電流の測定中における前記電池の電圧を測定する第2測定部と、
前記第1測定部によって測定された前記電流の所定周波数帯の成分である電流成分を抽出する第1処理部と、
前記第2測定部によって測定された前記電圧の前記所定周波数帯の成分である電圧成分を抽出する第2処理部と、
前記第1処理部によって抽出された前記電流成分と、前記第2処理部によって抽出された前記電圧成分とを用いて、前記電池のインピーダンスを算出する算出部とを備え、
前記第1処理部および前記第2処理部は、前記所定周波数帯を変化させて前記電池の電流と電圧との位相差が極小あるいは極小近傍となる周波数帯を探索し、探索された周波数帯を前記所定周波数帯に設定する、電池の状態算出装置。 - 前記第1処理部と前記算出部との間に設けられ、前記第1処理部によって抽出された前記電流成分の極大値および極小値の少なくとも一方を電流ピーク値として検出する第1検出部と、
前記第2処理部と前記算出部との間に設けられ、前記第2処理部によって抽出された前記電圧成分の極大値および極小値の少なくとも一方を電圧ピーク値として検出する第2検出部とをさらに備え、
前記算出部は、前記電流ピーク値と前記電圧ピーク値とを用いて前記インピーダンスを算出する、請求項1~4のいずれかに記載の電池の状態算出装置。 - 前記算出部は、前記電流ピーク値の大きさが第1閾値よりも大きくかつ前記電圧ピーク値の大きさが第2閾値よりも大きい場合に、当該電流ピーク値と当該電圧ピーク値とを用いて前記インピーダンスを算出する、請求項5に記載の電池の状態算出装置。
- 前記算出部は、前記電流ピーク値の前回値が検出されてから前記電流ピーク値の今回値が検出されるまでの時間が第1範囲内に含まれ、かつ前記電圧ピーク値の前回値が検出されてから前記電圧ピーク値の今回値が検出されるまでの時間が第2範囲内に含まれる場合に、前記電流ピーク値の今回値と前記電圧ピーク値の今回値とを用いて前記インピーダンスを算出する、請求項5または6に記載の電池の状態算出装置。
- 前記算出部は、前記電流ピーク値および前記電圧ピーク値の一方が検出されてから他方が検出されるまでの時間が所定範囲内に含まれる場合に、当該電流ピーク値と当該電圧ピーク値とを用いて前記インピーダンスを算出する、請求項5または6に記載の電池の状態算出装置。
- 前記第1処理部および前記第2処理部は、アナログ回路で構成される、請求項1~8のいずれかに記載の電池の状態算出装置。
- 前記第1処理部および前記第2処理部は、ソフトウェア処理によって実現される、請求項1~8のいずれかに記載の電池の状態算出装置。
- 前記第1処理部および前記第2処理部は、前記ソフトウェア処理に用いられるフィルタ係数を変更することによって前記所定周波数帯を変化させる、請求項10に記載の電池の状態算出装置。
- 前記記憶部に記憶される前記基準インピーダンスは、少なくとも1つの前記電池を使用して事前に算出された、前記所定周波数帯の電流および前記所定周波数帯の電圧に対応する前記インピーダンスである、請求項2に記載の電池の状態算出装置。
- 前記記憶部には、前記電池の複数の状態にそれぞれ対応する複数の基準インピーダンスが記憶され、
前記推定部は、前記複数の基準インピーダンスを用いて前記電池の抵抗劣化度を推定する、請求項2に記載の電池の状態算出装置。 - 前記電池の複数の状態には、前記電池が新品である第1状態と、前記電池が寿命である第2状態とが含まれる、請求項13に記載の電池の状態算出装置。
- 充放電可能な電池の状態算出装置であって、
前記電池に充放電される電流を測定する第1測定部と、
前記第1測定部による前記電流の測定中における前記電池の電圧を測定する第2測定部と、
前記第1測定部によって測定された前記電流の所定周波数帯の成分である電流成分を抽出する第1処理部と、
前記第2測定部によって測定された前記電圧の前記所定周波数帯の成分である電圧成分を抽出する第2処理部と、
前記第1処理部によって抽出された前記電流成分と、前記第2処理部によって抽出された前記電圧成分とを用いて、前記電池のインピーダンスを算出する算出部とを備え、
前記第1処理部と前記算出部との間に設けられ、前記第1処理部によって抽出された前記電流成分の極大値および極小値の少なくとも一方を電流ピーク値として検出する第1検出部と、
前記第2処理部と前記算出部との間に設けられ、前記第2処理部によって抽出された前記電圧成分の極大値および極小値の少なくとも一方を電圧ピーク値として検出する第2検出部とをさらに備え、
前記算出部は、前記電流ピーク値と前記電圧ピーク値とを用いて前記インピーダンスを算出し、
前記算出部は、前記電流ピーク値の大きさが第1閾値よりも大きくかつ前記電圧ピーク値の大きさが第2閾値よりも大きい場合に、当該電流ピーク値と当該電圧ピーク値とを用いて前記インピーダンスを算出する、電池の状態算出装置。 - 充放電可能な電池の状態算出装置であって、
前記電池に充放電される電流を測定する第1測定部と、
前記第1測定部による前記電流の測定中における前記電池の電圧を測定する第2測定部と、
前記第1測定部によって測定された前記電流の所定周波数帯の成分である電流成分を抽出する第1処理部と、
前記第2測定部によって測定された前記電圧の前記所定周波数帯の成分である電圧成分を抽出する第2処理部と、
前記第1処理部によって抽出された前記電流成分と、前記第2処理部によって抽出された前記電圧成分とを用いて、前記電池のインピーダンスを算出する算出部とを備え、
前記第1処理部と前記算出部との間に設けられ、前記第1処理部によって抽出された前記電流成分の極大値および極小値の少なくとも一方を電流ピーク値として検出する第1検出部と、
前記第2処理部と前記算出部との間に設けられ、前記第2処理部によって抽出された前記電圧成分の極大値および極小値の少なくとも一方を電圧ピーク値として検出する第2検出部とをさらに備え、
前記算出部は、前記電流ピーク値と前記電圧ピーク値とを用いて前記インピーダンスを算出し、
前記算出部は、前記電流ピーク値の前回値が検出されてから前記電流ピーク値の今回値が検出されるまでの時間が第1範囲内に含まれ、かつ前記電圧ピーク値の前回値が検出されてから前記電圧ピーク値の今回値が検出されるまでの時間が第2範囲内に含まれる場合に、前記電流ピーク値の今回値と前記電圧ピーク値の今回値とを用いて前記インピーダンスを算出する、電池の状態算出装置。 - 充放電可能な電池の状態算出装置であって、
前記電池に充放電される電流を測定する第1測定部と、
前記第1測定部による前記電流の測定中における前記電池の電圧を測定する第2測定部と、
前記第1測定部によって測定された前記電流の所定周波数帯の成分である電流成分を抽出する第1処理部と、
前記第2測定部によって測定された前記電圧の前記所定周波数帯の成分である電圧成分を抽出する第2処理部と、
前記第1処理部によって抽出された前記電流成分と、前記第2処理部によって抽出された前記電圧成分とを用いて、前記電池のインピーダンスを算出する算出部とを備え、
前記第1処理部および前記第2処理部は、ソフトウェア処理によって実現され、
前記第1処理部および前記第2処理部は、前記ソフトウェア処理に用いられるフィルタ係数を変更することによって前記所定周波数帯を変化させる、電池の状態算出装置。 - 充放電可能な電池の状態算出方法であって、
前記電池に充放電される電流を測定するステップと、
前記電流の測定中における前記電池の電圧を測定するステップと、
測定された前記電流の所定周波数帯の成分である電流成分を抽出するステップと、
測定された前記電圧の前記所定周波数帯の成分である電圧成分を抽出するステップと、
抽出された前記電流成分と抽出された前記電圧成分とを用いて前記電池のインピーダンスを算出するステップとを含み、
前記電流成分を抽出するステップおよび前記電圧成分を抽出するステップは、前記電池の温度、蓄電量および劣化度の少なくともいずれかに応じて、前記所定周波数帯を変化させるステップを含む、電池の状態算出方法。
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