JP7419939B2 - 蓄電素子の管理装置、蓄電素子の計測方法、及び蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電素子を計測する技術に関する。

蓄電素子の計器類として、電流センサ、電圧センサ、温度センサなどが知られている。これらセンサの計測信号は、所定周期でサンプリングして標本化した後、ディジタル値に変換されている（例えば、下記特許文献１）。

特開２０１４－１６２５４号公報

蓄電素子の計測信号をディジタル値に変換する場合、計測信号がナイキスト周波数よりも高い帯域に含まれていると、エイリアシングが発生し、正確な計測値が得られないと言う課題がある。ナイキスト周波数は、サンプリング周波数の１／２の周波数である。

本発明は、蓄電素子の管理装置において、エイリアシングの有無を判別することを目的とする。

蓄電素子の管理装置は、前記蓄電素子の計測信号を所定周期でサンプリングし、得られた離散信号をディジタル値に変換して出力する計測回路と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記計測信号の平均値と前記離散信号の比較結果に基づいて、エイリアシングの有無を判断する。

本技術は、蓄電装置に適用することが出来る。蓄電素子の計測方法に適用することが出来る。

蓄電素子の管理装置において、エイリアシングの有無を判断することが出来る。

実施形態における車両の側面図 バッテリの分解斜視図 二次電池の平面図 図３のＡ－Ａ線断面図 車両の電気的構成を示すブロック図 バッテリの電気的構成を示すブロック図 クーロンカウンタのブロック図 電流の積算値の波形 管理装置のモード遷移図 フィルタ回路（ゲイン）の周波数特性 計測信号を所定周期でサンプリングした離散信号の波形 離散信号と平均値の関係を示す図 離散信号と平均値の関係を示す図 判定シーケンス 離散信号と平均値の関係を示す図 管理装置のブロック図 管理装置のブロック図

蓄電素子の管理装置は、前記蓄電素子の計測信号を所定周期でサンプリングし、得られた離散信号をディジタル値に変換して出力する計測回路と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記計測信号の平均値と前記離散信号の比較結果に基づいて、エイリアシングの有無を判断する。

エイリアシングは、計測信号がナイキスト周波数よりも高い帯域に含まれている場合に起きる。計測信号がナイキスト周波数よりも高い帯域に含まれている場合、計測信号を所定周期でサンプリングした離散信号と、計測信号の平均値との間に差が生じる。この構成では、計測信号を所定周期でサンプリングした離散信号を、計測信号の平均値と比較することで、エイリアシングの有無を判断することが出来る。

前記制御部は、前記計測信号の平均値と前記離散信号との差が閾値以上である場合、エイリアシングが発生していると判断してもよい。この構成では、計測信号の平均値と離散信号との差の大きさから、エイリアシングの有無を判断することが出来る。

制御部は、エイリアシングが発生していると判断した場合、前記計測回路のサンプリング周波数を、変更前よりも高い周波数に変更してもよい。この構成では、サンプリング周波数を高くすることで、エイリアシングを解消することが出来る。

制御部は、エイリアシングが発生していると判断した場合、前記計測回路の計測結果を用いた監視機能を停止してもよい。監視機能は、計測結果に基づく蓄電素子の状態監視機能や、計測回路の状態監視機能が含まれる。

エイリアシングが発生している場合、正しい計測が出来ない。計測結果を用いた監視機能を停止することで、誤った計測結果に基づいて、蓄電素子の状態監視や計測回路の状態監視が行われることを抑制することが出来る。

前記制御部は、前記計測信号を第１周期でサンプリングする第１モードと、前記第１周期よりも長い第２周期でサンプリングする第２モードと、を択一的に実行し、前記第２モード中に、エイリアシングの有無を判断し、エイリアシングが発生している場合、前記第２モードから前記第１モードに切り替えてもよい。この構成では、２つのモードを択一的に使用することにより、高精度な計測と低消費電力を両立させることが出来る。第２モード中に、エイリアシングが起きた場合、第１モードへのモード移行により、エイリアシングを解消することが出来る。

前記計測回路は、前記蓄電素子の電流を計測する電流計測回路であり、電流計測用の回路とは別に、前記蓄電素子の電流の積算値を出力するクーロンカウンタを備え、前記制御部は、前記クーロンカウンタの出力に基づいて、前記電流計測回路の計測信号の平均値を算出し、算出した平均値と前記離散信号との比較結果に基づいて、エイリアシングの有無を判断してもよい。クーロンカウンタを利用して、計測信号（電流）の平均値を求めるので、平均値を求める専用回路が不要であり、回路構成を簡素化できる。

前記計測回路は、前記蓄電素子の電流を計測する電流計測回路であり、電流計測用の回路とは別に、前記蓄電素子の電流の平均値を算出する平均値回路を備え、前記平均値回路は、前記蓄電素子の電流波形を平滑する平滑回路と前記平滑回路の出力をディジタル値に変換するＡＤコンバータであり、前記制御部は、前記ＡＤコンバータの出力する電流の平均値と前記離散信号との比較結果に基づいて、エイリアシングの有無を判断する。この構成では、蓄電素子の電流を平滑回路を用いて平滑化することで、計測値の平均値を得ることが出来る。

前記制御部は、前記離散信号がＤＣ波である場合、エイリアシングの有無を判断してもよい。離散信号がＤＣ波（つまり、直流波）である場合、計測値が変動していると、平均値との間に必ず差が生じるので、エイリアシングの有無を精度よく判断することが出来る。

＜実施形態１＞
１．バッテリ５０の説明
図１は車両の側面図、図２はバッテリの分解斜視図である。車両１０は、エンジン駆動車であり、エンジン２０とバッテリ５０を備えている。図１では、エンジン２０、バッテリ５０のみ図示し、車両１０を構成する他の部品は省略している。バッテリ５０は、「蓄電装置」の一例である。

バッテリ５０は、図２に示すように、組電池６０と、回路基板ユニット６５と、収容体７１を備える。

収容体７１は、合成樹脂材料からなる本体７３と蓋体７４とを備えている。本体７３は有底筒状である。本体７３は、底面部７５と、４つの側面部７６とを備えている。４つの側面部７６によって上端部分に上方開口部７７が形成されている。

収容体７１は、組電池６０と回路基板ユニット６５を収容する。組電池６０は１２個の二次電池６２を有する。１２個の二次電池６２は、３並列で４直列に接続されている。回路基板ユニット６５は、組電池６０の上部に配置されている。図６のブロック図では、並列に接続された３つの二次電池６２を１つの電池記号で表している。二次電池６２は「蓄電素子」の一例である。

蓋体７４は、本体７３の上方開口部７７を閉鎖する。蓋体７４の周囲には外周壁７８が設けられている。蓋体７４は、平面視略Ｔ字形の突出部７９を有する。蓋体７４の前部のうち、一方の隅部に正極の外部端子５１が固定され、他方の隅部に負極の外部端子５２が固定されている。

図３及び図４に示すように、二次電池６２は、直方体形状のケース８２内に電極体８３を非水電解質と共に収容したものである。二次電池６２は一例としてリチウムイオン二次電池である。ケース８２は、ケース本体８４と、その上方の開口部を閉鎖する蓋８５とを有している。

電極体８３は、詳細については図示しないが、銅箔からなる基材に活物質を塗布した負極要素と、アルミニウム箔からなる基材に活物質を塗布した正極要素との間に、多孔性の樹脂フィルムからなるセパレータを配置したものである。これらはいずれも帯状で、セパレータに対して負極要素と正極要素とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらした状態で、ケース本体８４に収容可能となるように扁平状に巻回されている。

正極要素には正極集電体８６を介して正極端子８７が、負極要素には負極集電体８８を介して負極端子８９がそれぞれ接続されている。正極集電体８６及び負極集電体８８は、平板状の台座部９０と、この台座部９０から延びる脚部９１とからなる。台座部９０には貫通孔が形成されている。脚部９１は正極要素又は負極要素に接続されている。正極端子８７及び負極端子８９は、端子本体部９２と、その下面中心部分から下方に突出する軸部９３とからなる。そのうち、正極端子８７の端子本体部９２と軸部９３とは、アルミニウム（単一材料）によって一体成形されている。負極端子８９においては、端子本体部９２がアルミニウム製で、軸部９３が銅製であり、これらを組み付けたものである。正極端子８７及び負極端子８９の端子本体部９２は、蓋８５の両端部に絶縁材料からなるガスケット９４を介して配置され、このガスケット９４から外方へ露出されている。

蓋８５は、圧力開放弁９５を有している。圧力開放弁９５は、図３に示すように、正極端子８７と負極端子８９の間に位置している。圧力開放弁９５は、ケース８２の内圧が制限値を超えた時に、開放して、ケース８２の内圧を下げる。

図５は車両１０の電気的構成を示すブロック図である。
車両１０は、駆動装置であるエンジン２０、エンジン制御部２１、エンジン始動装置２３、車両発電機であるオルタネータ２５、電装機器２７、車両ＥＣＵ（電子制御装置：Electronic Control Unit）３０、バッテリ５０などを備えている。

バッテリ５０は、電力線３７に接続されている。バッテリ５０には、電力線３７を介して、エンジン始動装置２３、オルタネータ２５、電装機器２７が接続されている。

エンジン始動装置２３は、セルモータである。イグニッションスイッチ２４がオンすると、バッテリ５０からクランキング電流が流れ、エンジン始動装置２３が駆動する。エンジン始動装置２３の駆動により、クランクシャフトが回転し、エンジン２０を始動することがきる。

電装機器２７は、定格１２Ｖであり、エアコン、オーディオ、カーナビゲーション、補機類などを例示することができる。

オルタネータ２５は、エンジン２０の動力により発電する車両発電機である。オルタネータ２５の発電量が車両１０の電気負荷量を上回っている場合、オルタネータ２５によりバッテリ５０は充電される。オルタネータ２５の発電量が車両１０の電気負荷量よりも小さい場合、バッテリ５０は放電し、発電量の不足を補う。

電力線３７には、ＡＣインバータ３８を介して、交流ソケット３９が接続されている。バッテリ５０は、ＡＣインバータ３８、交流ソケット３９を介して、交流負荷２８にも電力を供給することが出来る。

車両ＥＣＵ３０は、通信線Ｌ１を介してバッテリ５０と通信可能に接続されており、通信線Ｌ２を介してオルタネータ２５と通信可能に接続されている。車両ＥＣＵ３０は、バッテリ５０からＳＯＣや容量Ｃの情報を受け、オルタネータ２５の発電量を制御することで、バッテリ５０のＳＯＣや容量Ｃをコントロールする。

車両ＥＣＵ３０は、通信線Ｌ３を介してエンジン制御部２１と通信可能に接続されている。エンジン制御部２１は、車両１０に搭載されており、エンジン２０の動作状態を監視する。エンジン制御部２１は、速度計測器などの計器類の計測値から、車両１０の走行状態を監視する。車両ＥＣＵ３０は、エンジン制御部２１から、イグニッションスイッチ２４の入り切りの情報、エンジン２０の動作状態の情報及び車両１０の走行状態（走行中、走行停止、アイドリングストップなど）の情報を得ることが出来る。

図６はバッテリ５０の電気的構成を示すブロック図である。バッテリ５０は、組電池６０と、電流遮断装置５３と、電流センサ５４と、管理装置１１０Ａを備える。組電池６０は、直列接続された複数の二次電池６２から構成されている。バッテリ５０は、定格１２Ｖである。

組電池６０、電流遮断装置５３及び電流センサ５４は、パワーライン５５Ｐ、５５Ｎを介して、直列に接続されている。

パワーライン５５Ｐは、正極の外部端子５１と組電池６０の正極とを接続するパワーラインである。パワーライン５５Ｎは、負極の外部端子５２と組電池６０の負極とを接続するパワーラインである。

電流遮断装置５３は、組電池６０の正極側に位置し、正極側のパワーライン５５Ｐに設けられている。電流遮断装置５３は、ＦＥＴなどの半導体スイッチ又はリレーである。電流遮断装置５３をオープンすることで、バッテリ５０の電流を遮断することが出来る。電流遮断装置５３は、正常時、クローズに制御される。

電流センサ５４は、組電池６０の負極に位置し、負極側のパワーライン５５Ｎに設けられている。電流センサ５４は、電流の大きさに応じた計測信号Ｐｔを出力する。電流センサ５４は、電流に比例した電圧Ｖｒを発生する抵抗器でもよい。電流センサ５４は、ホールセンサでもよい。

管理装置１１０Ａは、回路基板１００上に実装されている。回路基板１００は、正極側のパワーライン５５Ｐに分岐線５７を介して接続されている。管理装置１１０Ａは、電流遮断装置５３の入り切りによらず、分岐線５７を通じて組電池６０から電力の供給を受ける。

管理装置１１０Ａは、フィルタ回路１２１と、電流計測回路１３０Ａと、フィルタ回路１４１と、電圧計測回路１５０と、制御部１７０と、を備える。

フィルタ回路１２１は、ロ－パスフィルタであり、電流センサ５４の計測信号Ｐｔからノイズ（高周波成分）を除去する。

電流計測回路１３０Ａは、電流センサ５４の計測信号Ｐｔを所定周期でサンプリングし、得られた離散信号Ｐをディジタル値に変換して出力する。電流計測回路１３０Ａは、アンプ１３１と、ＡＤコンバータ１３５でもよい。

アンプ１３１は、２つの入力端子１３１Ａ～１３１Ｂを有する。２つの入力端子１３１Ａ～１３１Ｂは、電流センサ５４にそれぞれ電気的に接続される。アンプ１３１は、電流センサ５４の計測信号Ｐｔを増幅する。ＡＤコンバータ１３５は、電流センサ５４の計測信号Ｐｔを、所定周期でサンプリングし、得られた離散信号Ｐをディジタル値に変換して出力する。

電流計測回路１３０Ａは、更に、クーロンカウンタ１３７を備えてもよい。クーロンカウンタ１３７は、電流計測用の回路１３１、１３５と並列に接続されており、電流センサ５４の計測信号Ｐｔが入力される。

クーロンカウンタ１３７は、電流センサ５４の計測信号Ｐｔの積分値Ｑを出力する。図７は、クーロンカウンタ１３７の出力波形である。クーロンカウンタ１３７の出力から二次電池６２の容量の変化量ΔＱを求めることが出来る。

クーロンカウンタ１３７は、図８に示すように、例えば、積分回路１３７Ａと、カウンタ１３７Ｂとから構成することが出来る。積分回路１３７Ａは、アナログ回路でもよい。積算回路１３７Ａは、電流計測用の回路１３１、１３５とは独立して動作可能であり、電流センサ５４の計測信号Ｐｔを連続的に積分又はごく短い周期で積分する。カウンタ１３７Ｂは、積分回路１３７Ａの積分値に応じた、カウント値を出力する。

フィルタ回路１４１は、ロ－パスフィルタであり、各二次電池６２の計測値からノイズ（高周波成分）を除去する。

電圧計測回路１５０は、二次電池６２の計測信号Ｐｔを所定周期でサンプリングし、得られた離散信号をディジタル値に変換して出力する。

電圧計測回路１５０は、マルチプレクサ１５１と、ＡＤコンバータ１５５でもよい。マルチプレクサ１５１は、５つの入力端子１５１Ａ～１５１Ｅを有する。５つの入力端子１５１Ａ～１５１Ｅは、各二次電池６２の電極にそれぞれ電気的に接続される。

マルチプレクサ１５１は、測定対象の二次電池６２を切り換えつつ、各二次電池６２の電圧Ｖを順に検出して出力する。ＡＤコンバータ１５５は、マルチプレクサ１５１の計測信号Ｐｔを、所定周期でサンプリングし、得られた離散信号Ｐをディジタル信号に変換して出力する。電圧計測回路１５０は、組電池６０の総電圧を検出してもよい。

電流計測回路１３０Ａ及び電圧計測回路１５０は、バス１８０を介して、制御部１７０と接続されており、両計測回路１３０Ａ、１５０の出力は、制御部１７０に対して入力される。

制御部１７０は、ＣＰＵ１７１と、メモリ１７３とを備える。制御部１７０は、車両１０が駐車中か走行中であるかなど、車両１０の状態に関する情報を車両ＥＣＵ３０から得ることが出来る。

制御部１７０は、電流計測回路１３０Ａ、電圧計測回路１５０、温度センサにより、組電池６０の電流Ｉ、各二次電池６２の電圧Ｖ、組電池６０の電圧Ｖａｂ及び組電池６０の温度を、所定の計測周期で計測し、バッテリ５０の状態を監視する。メモリ１７３には、バッテリ５０の監視処理を実行する監視プログラム、バッテリ５０のＳＯＣを推定する容量推定プログラムやエイリアシングの有無を判断するプログラムが記憶されている。

制御部１７０は、クーロンカウンタ１３７の出力値に基づいて、各二次電池６２のＳＯＣを算出する（１式）。＋は充電、－は放電である。ＳＯＣは充電状態であり、満充電容量に対する残存容量の比率である。

ＳＯＣ＝ＳＯＣｏ±１００×（ΔＱ／Ｃ） （１）
ＳＯＣｏは各二次電池６２のＳＯＣの初期値、ΔＱは容量の変化量、Ｃは満充電容量である。

２．動作モードとエイリアシングの発生
図９に示すように、管理装置１１０Ａの動作モードとして、第１モードと第２モードがある。第１モードと第２モードは、計測周期が異なっている。第１モードは、電流や電圧の計測を短周期で行い、第２モードは、電流や電圧の計測を長周期で行う。

各計測回路１３０Ａ、１５０のサンプリング周期Ｔは、モードに応じて異なっており、第２モードのサンプリング周期Ｔ２は、第１モードのサンプリング周期Ｔ１よりも長い（Ｔ２＞Ｔ１）。Ｔ１が本発明の「第１周期」に相当し、Ｔ２が本発明の「第２周期」に相当する。

周期Ｔと周波数ｆは、逆数の関係であることから、第１モードのサンプリング周波数ｆ１は、第２モードのサンプリング周波数ｆ２よりも高い関係となる（ｆ１＞ｆ２）。

例えば、クランキングのような電流の急峻な変化を計測する場合、計測周期の短い第１モードが適している。制御部１７０の負荷率や消費電流を低減する場合、計測周期の長い第２モードが適している。

制御部１７０は、車両ＥＣＵ３０との通信により、車両１０の状態を取得する。制御部１７０は、車両１０の状態に基づいて、モードの切り換えを行う。例えば、エンジン始動から駐車までの期間は、管理装置１１０Ａを第１モードに制御し、駐車中は、管理装置１１１０Ａを第２モードに制御する。

図１０は、フィルタ回路１２１の周波数特性を示す。フィルタ回路１２１は、ロ－パスフィルタであり、カットオフ周波数ｆｃよりも高い高周波成分（ノイズ）を抑圧し、カットオフ周波数ｆｃよりも帯域の低い信号を通過させる。

フィルタ回路１２１のカットオフ周波数ｆｃは、エンジン始動時など電流の急峻な変化を計測可能にするため、エンジン始動時（クランキング時）の電流の周波数よりも、高い値に設定されている。エンジン始動時の電流の周波数は、概ね０．３kHｚ、カットオフ周波数ｆｃは、例えば1kHｚである。

フィルタ回路１２１を通過する帯域の信号を正しく計測するため、第１モードのサンプリング周波数ｆ１は、カットオフ周波数ｆｃより、さらに高い（ｆｃ＜ｆ１）。第１モードのサンプリング周波数ｆ１は、例えば、５kHｚである。

第２モードのサンプリング周波数ｆ２は、第１モードのサンプリング周波数ｆ１よりも低く、フィルタ回路１２１の通過域に含まれている。そのため、フィルタ回路１２１を通過する計測信号Ｐｔの周波数により、エイリアシングが発生する場合がある。

エイリアシングは、計測信号Ｐｔを離散化した信号の波形が、元の波形と一致せず異なる波形となる現象である。エイリアシングは、「折り返し雑音」とも言われる。

エイリアシングは、計測信号Ｐｔが、ナイキスト周波数ｆｎ（サンプリング周波数の１／２の周波数）よりも高い帯域に含まれている場合に発生することが知られている。従って、サンプリング周波数ｆ２が０．５ｋＨｚの場合、電流センサ５４の計測信号Ｐｔが、０．２５ｋＨｚより高い帯域に含まれていると、エイリアシングが発生する。

図１１は、計測信号Ｐｔを所定周期でサンプリングした離散信号Ｐを示している。元の計測信号Ｐｔは１ｋＨｚの正弦波である（上段）。サンプリング周波数がｆ１（５ｋＨｚ）の場合、離散信号Ｐを補間した波形Ｙ１は正弦波（中段）であり、エイリアシングの発生はない。サンプリング周波数がｆ２（０．５ｋＨｚ）の場合、離散信号Ｐを補間した波形Ｙ２はＤＣ波（下段）であり、エイリアシングが起きている。

バッテリ５０の電流は、負荷により変化し、交流負荷２８の駆動中は、交流成分が重畳する場合がある。変動する電流の計測信号が、ナイキスト周波数ｆｎよりも高い帯域に含まれている場合、エイリアシングが起きて、電流を正しく計測できない場合がある。

３．エイリアシングの検出とモード移行
図１２に示すように、計測信号ＰｔがＤＣ波（直流波）である場合、離散信号Ｐは常に同じ値であり、計測信号Ｐｔの平均値と比較しても、差は生じない。

次に図１３に示すように、計測信号Ｐｔが正弦波である場合を考える。サンプリング周期Ｔが計測信号Ｐｔの整数倍周期（図は２倍）である場合、離散信号Ｐは、常に同じ値であり、離散信号Ｐを補間した波形Ｙは、ＤＣ波形である。

計測信号Ｐｔは正弦波であるため、１周期の平均値Ｐａｖはゼロであり、離散信号Ｐとの間に差Δが生じる。そのため、計測信号Ｐｔの平均値Ｐａｖを離散信号Ｐと比較することで、エイリアシングの発生の有無を判断することが出来る。

以下、電流センサ５４の計測信号Ｐｔについて、クーロンカウンタ１３７の出力値を利用したエイリアシングの検出方法を説明する。

制御部１７０は、クーロンカウンタ１３７の出力値（電流の積分値Ｑ）から、電流センサ５４の計測信号Ｐｔの平均値Ｐａｖを算出する。計測信号Ｐｔの平均値Ｐａｖは、以下の（２）式より求めることが出来る（図７）。

Ｐａｖ＝ΔＱ／（ｔ２－ｔ１） （２）
ΔＱ＝Ｑ２－Ｑ１ （３）

制御部１７０は、算出した計測信号Ｐｔの平均値Ｐａｖを、電流センサ５４の離散信号Ｐと比較して、その差Δを求める。

例えば、図１３に示すように、ｔ２時点の離散信号Ｐ２の場合、時刻ｔ１～ｔ３までを対象区間として計測信号Ｐｔの平均値Ｐａｖを算出し、離散信号Ｐ２と平均値Ｐａｖとの差Δを算出する。

Δ＝Ｐ－Ｐａｖ （４）

差Δの絶対値が閾値を超えている場合、制御部１７０は、エイリアシングが発生していると判断する。

電流センサ５４の計測信号Ｐｔの平均値Ｐａｖを求める区間は、少なくとも、比較対象となる離散信号Ｐのサンプリング時刻ｔを含んでいればよい。図１３では、サンプリング時刻ｔ２を含むその前後のサンプリング周期２Ｔを対象区間として、平均値Ｐａｖを求めている。平均値Ｐａｖを求める区間は、計測信号Ｐｔの周期に基づいて決定してもよく、計測信号Ｐｔの１周期以上でもよい。また、ナイキスト周波数ｆｎの１周期以上でもよい。

図１４は、エイリアシングの判定シーケンスである。判定シーケンスは、Ｓ１０～Ｓ５０の５つのステップからなり、第２モード中に実行される。

Ｓ１０において、電流計測回路１３０Ａは、電流センサ５４の計測信号Ｐｔを、サンプリング周期Ｔ２でサンプリングし、得られた離散信号Ｐをディジタル値に変換して、出力する。

Ｓ２０において、制御部１７０は、クーロンカウンタ１３７の出力より、電流センサ５４の計測信号Ｐｔの平均値Ｐａｖを算出する。

Ｓ３０において、制御部１７０は、Ｓ１０で電流計測回路１３０Ａより出力された計測信号Ｐｔの離散信号Ｐと、Ｓ２０で算出した計測信号Ｐｔの平均値Ｐａｖとを比較し、差Δを求める。

Ｓ４０において、制御部１７０は、Ｓ３０で算出した差Δを閾値と比較する。差Δが閾値未満の場合、制御部１７０は、エイリアシングの発生は無いと判断する（Ｓ４０：ＮＯ）。閾値は、離散信号Ｐと計測信号Ｐｔの平均値Ｐａｖの差について、エイリシングが発生している場合とエイリアシングが発生していない場合（正常な場合）を判別する値であり、例えば、エイリアシングが発生している場合の差と、発生していない場合の差の境界値である。

エイリアシングの発生は無いと判断した場合、Ｓ１０～Ｓ４０の処理が、第２モード中、サンプリング周期Ｔ２で繰り返し実行される。

差Δが閾値以上の場合、制御部１７０は、エイリアシングが発生していると判断する（Ｓ４０：ＹＥＳ）。エイリアシングが発生していると判断した場合、制御部１７０は、Ｓ５０において、管理装置１１０Ａの動作モードを、第２モードから第１モードに切り替える。

第１モードのサンプリング周期Ｔ１は、第２モードのサンプリング周期Ｔ２よりも短いので、エイリアシングを解消することが出来る。

制御部１７０は、第２モードにおいて、離散信号Ｐを補間した波形がＤＣ波である場合、図１４のフローを実行して、エイリアシングの有無を判断してもよい。離散信号Ｐを補間した波形がＤＣ波である場合、計測信号Ｐｔが変動していると、平均値Ｐａｖとの間に必ず差が生じるので、エイリアシングの有無を精度よく判断することが出来る。計測信号Ｐｔは、変動する信号であれば、周期的に変動する信号でなくてもよい。

４．効果説明
この発明では、エイリアシングの発生の有無を判断することが出来る。エイリアシング有りと判断した場合、管理装置１１０Ａの動作モードを第２モードから第１モードに切り替えることで、エイリアシングを解消することが出来る。エイリアシングを解消することで、電流の計測精度が高くなる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、蓄電素子の一例として、二次電池６２を例示した。蓄電素子は、二次電池６２に限らず、キャパシタでもよい。二次電池６２は、リチウムイオン二次電池に限らず、他の非水電解質二次電池でもよい。鉛蓄電池などを使用することも出来る。蓄電素子は、複数に限らず、単数（単セル）の構成でもよい。

（２）上記実施形態では、バッテリ５０をエンジン始動用とした。バッテリ５０の使用用途は、特定の用途に限定されない。バッテリ５０は、１２Ｖ用に限らず、４８Ｖ用でもよい。それ以外の電圧階級でもよい。バッテリ５０は、移動体用（車両用や船舶用、AGVなど）や、産業用（無停電電源システムや太陽光発電システムの蓄電装置）など、種々の用途に使用してもよい。

（３）上記実施形態では、電流の計測信号を対象として、エイリアシングの有無を検出した。電流以外の物理量、例えば、蓄電素子の電圧や温度の計測信号について、エイリアシングの有無を検出してもよい。

（４）上記実施形態では、離散信号Ｐ＝ＤＣ波形（計測信号Ｐｔの周波数ｆがサンプリング周波数ｆの整数倍）の場合を例にとって、エイリアシングの検出原理を説明した。この検出原理は、離散信号Ｐ≠ＤＣ波以外の場合でも、適用することが出来る。

例えば、図１５は、二次電池の計測信号Ｐｔは正弦波、離散信号Ｐを補間した波形は周波数が異なる正弦波である。

計測信号Ｐｔの１周期の平均値Ｐａｖはゼロであることから、離散信号Ｐの大きさが変動する場合でも、２つの値を比較すると、差Δが生じる。
図１５は、サンプリング周期Ｔの２倍の区間を対象として、計測信号Ｐｔの平均値Ｐａｖを算出している。計測信号Ｐｔは、ほぼゼロ（太線）であり、離散信号Ｐとの間に差Δが生じる。そのため、離散信号Ｐの大きさが変化する場合でも、この検出原理を利用して、エイリアシングの発生の有無を検出することが出来る。平均値Ｐａｖの算出区間を、１周期Ｔ分ずつずらすことで、計測信号Ｐｔの移動平均を求め、それを各時点の離散信号Ｐと比較して、エイリアシングの有無を判断してもよい。離散信号Ｐの大きさが変化する場合、図１５に示すように、位相により、差Δは変化して、小さくなる箇所がある。そのため、差Δが複数回連続して閾値を超える箇所が存在する場合に、エイリアシングが発生していると、判断してもよい。

（５）図１６は、管理装置１１０Ｂのブロック図である。管理装置１１０Ｂは、実施形態１の管理装置１１０Ａに対して、電流計測回路が相違している。電流計測回路１３０Ｂは、実施形態１の電流計測回路１３０Ａに対して、クーロンカウンタ１３７に代えて、平均値回路１３８を設けている。

平均値回路１３８は、電流センサ５４の計測信号Ｐｔから平均値Ｐａｖを取得し、それをディジタル値に変換して出力する回路である。平均値回路１３８は、例えば、ロ－パスフィルタなどの平滑回路１３８ＡとＡＤコンバータ１３８Ｂにより構成することが出来る。平滑回路１３８Ａは、電流センサ５４の計測信号Ｐｔを平滑する。平滑回路１３８Ａにより、計測信号Ｐｔの波形が平滑化されて鈍るので、計測信号Ｐｔを平均値化することが出来る。平滑回路１３８Ａは、例えば、コンデンサと抵抗からなるアナログ回路でもよい。平滑回路１３８Ａの時定数は、フィルタ回路１２１よりも時定数が大きいことが好ましい。ＡＤコンバータ１３８Ｂは、平滑回路１３８Ａの出力をディジタル値に変換して出力する。

（６）図１７は、管理装置１１０Ｃのブロック図である。管理装置１００Ｃは、制御部１７０と、第１フィルタ回路１２１Ａと、第１電流計測回路３００Ａと、第２フィルタ回路１２１Ｂと、第２電流計測回路３００Ｂとを備える。２つの電流計測回路３００Ａ、３００Ｂは、並列に接続されている。２つのフィルタ回路１２１Ａ、１２１Ｂと、２つの電流計測回路３００Ａ、３００Ｂは、それぞれ同一回路である。２つの電流計測回路３００Ａ、３００Ｂの出力を比較することで、電流計測回路３００Ａ、３００Ｂの故障診断を行うことが出来る。

エイリアシングが発生している場合、計測回路自体は正常でも、正しい計測ができない。従って、エイリアシングが発生している場合、電流計測回路３００Ａ、３００Ｂの故障を判断しないことが好ましい。故障診断を実行しないことで、故障の有無を誤って診断することを抑制することが出来る。

制御部１７０は、エイリアシングの発生を検出した場合、計測回路の計測結果を用いた監視機能を停止してもよい。監視機能は、計測結果に基づく蓄電素子の状態監視機能や、計測回路の状態監視機能が含まれる。蓄電素子の監視機能としては、例えば、過電流の有無やＳＯＣの監視が含まれる。計測回路の状態監視機能には、例えば、上記した故障診断が含まれる。

１０ 車両
５０ バッテリ（蓄電装置）
５４ 電流センサ
６０ 組電池
６２ 二次電池（蓄電素子）
１１０ 管理装置
１３０ 電流計測回路
１５０ 電圧計測回路

Claims (10)

1. 蓄電素子の管理装置であって、
   前記蓄電素子の計測信号を所定周期でサンプリングし、得られた離散信号をディジタル値に変換して出力する計測回路と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記計測信号の平均値と前記離散信号の比較結果に基づいて、エイリアシングの有無を判断する、管理装置。
2. 請求項１に記載の管理装置であって、
   前記制御部は、前記計測信号の平均値と前記離散信号との差が閾値以上である場合、エイリアシングが発生していると判断する、管理装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の管理装置であって、
   前記制御部は、エイリアシングが発生していると判断した場合、前記計測回路のサンプリング周波数を、変更前よりも高い周波数に変更する、管理装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載の管理装置であって、
   前記制御部は、エイリアシングが発生していると判断した場合、前記計測回路の計測結果を用いた監視機能を停止する、管理装置。
5. 請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の管理装置であって、
   前記制御部は、前記計測信号を第１周期でサンプリングする第１モードと、前記第１周期よりも長い第２周期でサンプリングする第２モードと、を択一的に実行し、
   前記第２モード中に、エイリアシングの有無を判断し、エイリアシングが発生している場合、前記第２モードから前記第１モードに切り替える、管理装置。
6. 請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の管理装置であって、
   前記計測回路は、前記蓄電素子の電流を計測する電流計測回路であり、電流計測用の回路とは別に、前記蓄電素子の電流の積算値を出力するクーロンカウンタを備え、
   前記制御部は、前記クーロンカウンタの出力に基づいて、前記電流計測回路の計測信号の平均値を算出し、算出した平均値と前記離散信号との比較結果に基づいて、エイリアシングの有無を判断する、管理装置。
7. 請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の管理装置であって、
   前記計測回路は、前記蓄電素子の電流を計測する電流計測回路であり、電流計測用の回路とは別に、前記蓄電素子の電流の平均値を算出する平均値回路を備え、
   前記平均値回路は、前記蓄電素子の電流波形を平滑する平滑回路と前記平滑回路の出力をディジタル値に変換するＡＤコンバータであり、
   前記制御部は、前記ＡＤコンバータの出力する電流の平均値と前記離散信号との比較結果に基づいて、エイリアシングの有無を判断する、管理装置。
8. 請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の管理装置であって、
   前記制御部は、前記離散信号がＤＣ波である場合、エイリアシングの有無を判断する、管理装置。
9. 蓄電素子の計測方法であって、
   前記蓄電素子の計測信号を所定周期でサンプリングし、得られた離散信号をディジタル値に変換するステップと、
   前記計測信号の平均値と前記離散信号の比較結果に基づいて、エイリアシングの有無を判断するステップとを含む、計測方法。
10. 蓄電素子と、
    前記蓄電素子の物理量の計測信号を出力するセンサと、
    請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の管理装置を備えた蓄電装置。

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