JPWO2020003850A1 - 集積回路、電池監視装置、及び、電池監視システム - Google Patents
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Abstract
電池監視装置（１００）は、容量素子を含むフィルタ部が接続される、電池（Ｂ）の電圧または電流を計測するための一対の端子と、容量素子が充電または放電されているときの端子間の電圧の波形を計測するＡＤ変換器と、計測された波形に基づいてフィルタ部の時定数を計算する時定数計算部（１１７）と、を備える。ＡＤ変換器は、例えば、第一ＡＤ変換器（１０９）または第二ＡＤ変換器（１１２）である。フィルタ部は、例えば、第一フィルタ部（１０３）または第二フィルタ部（１０４）である。
Description
本開示は、電池の状態を監視する電池監視装置に関する。
ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、または、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）など、二次電池を電源として走行する自動車の開発が行われている。また、二次電池を安全に使用するためにバッテリーマネージメントシステム（ＢＭＳ：Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）によって電池残量推定、及び、異常検知などを行う技術が知られている。このようなＢＭＳとして、特許文献１には、電池の状態をリアルタイムに監視することができる電池監視装置が開示されている。
本開示は、電池の電圧または電流を計測するための端子に接続されたフィルタ部の時定数を計算することができる集積回路を提供する。また、本開示は、このような集積回路を備える、電池監視装置及び電池監視システムを提供する。
本開示の一態様に係る集積回路は、容量素子を含むフィルタ部が接続される、電池の電圧または電流を計測するための一対の端子と、前記容量素子が充電または放電されているときの前記端子間の電圧の波形を計測するＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器と、計測された前記波形に基づいて前記フィルタ部の時定数を計算する時定数計算部と、を備える。
本開示の一態様に係る電池監視装置は、前記集積回路と、前記フィルタ部と、を備える。
本開示の一態様に係る電池監視システムは、前記電池監視装置と、前記電池と、を備える。
本開示の一態様によれば、電池の電圧または電流を計測するための端子に接続されたフィルタ部の時定数を計算することができる集積回路が実現される。また、本開示の一態様によれば、このような集積回路を備える、電池監視装置及び電池監視システムが実現される。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
（実施の形態１）
［構成］
まず、実施の形態１に係る電池監視システムの構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る電池監視システムの機能構成を示すブロック図である。
［構成］
まず、実施の形態１に係る電池監視システムの構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る電池監視システムの機能構成を示すブロック図である。
図１に示される電池監視システム２００は、電池監視装置１００と、組電池１０１とを備える。電池監視装置１００は、組電池１０１の状態を監視する装置である。組電池１０１は、複数の電池Ｂを含む。電池Ｂは、言い換えれば、電池セルである。電池Ｂは、具体的には、リチウムイオン電池であるが、ニッケル水素電池などその他の電池であってもよい。組電池１０１は、負荷１０２の電源として機能し、負荷１０２に電力を供給する。負荷１０２は、例えば、ＥＶのモータであるが、特に限定されない。なお、負荷１０２に代えて、組電池１０１を充電するための充電装置が負荷１０２の位置に接続される場合もある。
電池監視装置１００は、具体的には、電池Ｂの交流インピーダンスを計算、及び、監視することができる。電池Ｂの交流インピーダンスは、例えば、電池Ｂの劣化度を計算するために用いられる。電池Ｂの劣化度は、例えば、ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ）と呼ばれるパラメータで表現される。
電池監視装置１００は、複数の第一フィルタ部１０３と、第二フィルタ部１０４と、集積回路１０５と、抵抗１０６と、スイッチ１０７とを備える。集積回路１０５は、複数組の第一端子１０８と、複数の第一ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器１０９と、第二端子１１０と、電源１１１と、第二ＡＤ変換器１１２と、交流インピーダンス計算部１１３と、複数の第一スイッチ１１５と、制御部１１６と、時定数計算部１１７と、第二スイッチ１１８とを備える。
第一端子１０８は、電池Ｂの電圧を計測するための一対の端子である。複数の第一端子１０８（より詳細には、複数組の第一端子）は、複数の電池Ｂと１対１で対応する。１つの第一端子１０８の間には１つの電池Ｂが第一フィルタ部１０３を介して接続される。
複数の第一ＡＤ変換器１０９は、複数の電池Ｂの電圧を計測する計測部である。複数の第一ＡＤ変換器１０９は、複数の電池Ｂと１対１で対応する。１つの第一ＡＤ変換器１０９は、１つの電池Ｂの両端の電圧（つまり、アナログ信号）をデジタル信号に変換する。第一ＡＤ変換器１０９は、例えば、デルタシグマ型のＡＤ変換器である。
集積回路１０５においては、複数の第一ＡＤ変換器１０９は、同一のＡＤ変換特性を有する。ＡＤ変換特性とは、分解能（ビット数）などの各種パラメータである。複数の第一ＡＤ変換器１０９には、具体的には、製品として同一のＡＤ変換器が用いられる。これにより、ＡＤ変換に起因する複数の電池Ｂの電圧の計測誤差を低減することができる。
第二端子１１０は、電池Ｂの電流を計測するための一対の端子である。第二端子１１０の間には、抵抗１０６が第二フィルタ部１０４を介して接続される。
抵抗１０６は、組電池１０１から負荷１０２に流れる電流の経路Ｐ１とは別の経路Ｐ２上に配置された抵抗である。つまり、抵抗１０６は、負荷１０２に流れる電流が流れない抵抗である。抵抗１０６は、組電池１０１と直列接続される。抵抗１０６は、例えば、集積回路１０５の外部に設けられるディスクリート部品である。
スイッチ１０７は、組電池１０１から抵抗１０６へ電流を流すためのスイッチである。スイッチ１０７は、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、バイポーラトランジスタであってもよい。スイッチ１０７のオン及びオフは、例えば、集積回路１０５の制御部１１６によって制御される。
このように、抵抗１０６が経路Ｐ２上に配置されれば、組電池１０１が充放電中であるか否かにかかわらずスイッチ１０７をオンすることで組電池１０１から抵抗１０６に電流を流すことができる。つまり、組電池１０１が充放電中であるか否かにかかわらず電池Ｂの電流を計測することができる。
第二ＡＤ変換器１１２は、抵抗１０６に流れる電流を計測する計測部である。第二ＡＤ変換器１１２は、具体的には、抵抗１０６の両端の電圧（つまり、アナログ信号）をデジタル信号に変換する。第二ＡＤ変換器１１２は、例えば、デルタシグマ型のＡＤ変換器である。第二ＡＤ変換器１１２には、例えば、複数の第一ＡＤ変換器１０９と同一のＡＤ変換特性を有する（つまり、製品として同一の）ＡＤ変換器が用いられる。これにより、複数の第一ＡＤ変換器１０９と第二ＡＤ変換器１１２との間で生じる、ＡＤ変換に起因する計測誤差を低減することができる。
交流インピーダンス計算部１１３は、複数の第一ＡＤ変換器１０９によって計測された複数の電池Ｂの電圧、及び、第二ＡＤ変換器１１２によって計測された組電池１０１の電流（つまり、電池Ｂの電流）に基づいて複数の電池Ｂの交流インピーダンスを計算する。交流インピーダンス計算部１１３は、具体的には、複数の電池Ｂの電圧を複素電圧に変換し、電池Ｂの電流を複素電流に変換し、複素電圧を複素電流で除算することにより複数の電池Ｂそれぞれの交流インピーダンスを計算する。
［第一フィルタ部の時定数の計算］
ところで、電池Ｂの電圧を計測する際のノイズを除去するために、複数の第一端子１０８のそれぞれには、第一フィルタ部１０３が接続される。第一フィルタ部１０３は、具体的には、ローパスフィルタである。第一フィルタ部１０３は、抵抗１０３ｒ１、抵抗１０３ｒ２、及び、容量素子１０３ｃによって構成されるフィルタ回路である。第一フィルタ部１０３に含まれる容量素子１０３ｃには大きい容量が必要とされるため、第一フィルタ部１０３を集積回路１０５に内蔵することは難しい。したがって、第一フィルタ部１０３は、ディスクリート部品によって構成され、集積回路１０５に外付けされる。
ところで、電池Ｂの電圧を計測する際のノイズを除去するために、複数の第一端子１０８のそれぞれには、第一フィルタ部１０３が接続される。第一フィルタ部１０３は、具体的には、ローパスフィルタである。第一フィルタ部１０３は、抵抗１０３ｒ１、抵抗１０３ｒ２、及び、容量素子１０３ｃによって構成されるフィルタ回路である。第一フィルタ部１０３に含まれる容量素子１０３ｃには大きい容量が必要とされるため、第一フィルタ部１０３を集積回路１０５に内蔵することは難しい。したがって、第一フィルタ部１０３は、ディスクリート部品によって構成され、集積回路１０５に外付けされる。
第一フィルタ部１０３がディスクリート部品によって構成される場合、第一フィルタ部１０３の時定数の設計値に対する誤差が大きくなる場合がある。時定数を計算することができれば、時定数に応じて交流インピーダンスを補正することで交流インピーダンスの計算精度を高めることができる。
そこで、集積回路１０５は、第一フィルタ部１０３の時定数を計算する機能を有する。集積回路１０５は、第一フィルタ部１０３の時定数を計算するための構成要素として、複数の第一スイッチ１１５と、制御部１１６と、時定数計算部１１７とを備える。
第一スイッチ１１５は、複数の第一端子１０８のそれぞれに設けられ、第一端子１０８の間の短絡及び開放を切り替える。第一スイッチ１１５は、例えば、ＦＥＴであるが、バイポーラトランジスタなどのその他のスイッチング素子であってもよい。
制御部１１６は、第一フィルタ部１０３に含まれる容量素子１０３ｃを放電する。制御部１１６は、制御信号を出力することで第一スイッチ１１５をオンすることにより第一端子１０８の間を短絡して容量素子１０３ｃを放電する。制御部１１６は、例えば、マイクロコンピュータまたはプロセッサなどによって実現される。
時定数計算部１１７は、容量素子１０３ｃが放電された直後に当該容量素子１０３ｃが電池Ｂによって充電されているときの第一端子１０８の間の電圧の波形（つまり、容量素子１０３ｃの両端の電圧の波形）に基づいて第一フィルタ部１０３の時定数を計算する。時定数計算部１１７は、例えば、マイクロコンピュータまたはプロセッサなどによって実現される。
以下、このような構成要素を用いた時定数の計算動作について説明する。図２は、第一フィルタ部１０３の時定数の計算動作のフローチャートである。図３は、第一フィルタ部１０３の時定数の計算方法を説明するための電圧波形を示す図である。
図３に示されるように、通常、容量素子１０３ｃには電池Ｂの電圧Ｖが印加されている。この状態で、制御部１１６は、第一スイッチ１１５をオンすることにより容量素子１０３ｃを放電する（Ｓ１１）。制御部１１６は、具体的には、図３のタイミングｔ４で第一スイッチ１１５をオンし、タイミングｔ０までの期間Ｔ０（放電期間）の間、第一スイッチ１１５をオンし続ける。
次に、制御部１１６は、タイミングｔ０において第一スイッチ１１５をオフする（Ｓ１２）。そうすると、電池Ｂによる容量素子１０３ｃの充電が開始される。第一ＡＤ変換器１０９は、容量素子１０３ｃが充電されているときの第一端子１０８の間の電圧の波形を計測する（Ｓ１３）。つまり、第一ＡＤ変換器１０９は、容量素子１０３ｃが充電されているときの容量素子１０３ｃの両端の電圧の波形を計測する。
容量素子１０３ｃの両端の電圧は、第一フィルタ部１０３の時定数に応じた長さの期間が経過すると電圧Ｖに達する。そこで、時定数計算部１１７は、第一ＡＤ変換器１０９によって計測された波形に基づいて第一フィルタ部１０３の時定数を計算する（Ｓ１４）。時定数の具体的な計算方法については特に限定されないが、以下では一例について説明する。
時定数計算部１１７は、例えば、計測された波形の第一区間Ｔ１における積分値ＤＩＮＴ１、及び、計測された波形の第一区間Ｔ１と異なる第二区間Ｔ２における積分値ＤＩＮＴ２に基づいて、第一フィルタ部１０３の時定数を計算する。第一区間Ｔ１は、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの区間であり、第二区間Ｔ２は、タイミングｔ２からタイミングｔ３までの区間である。つまり、第一区間Ｔ１及び第二区間Ｔ２は連続する区間である。第一区間Ｔ１の長さ及び第二区間Ｔ２の長さは特に限定されない。
容量素子１０３ｃが充電されているときの容量素子１０３ｃの両端の電圧の波形ｘは、時定数τを用いて以下の式１で表され、波形ｘの積分値は以下の式２で表される。
第一区間Ｔ１の長さ、及び、第二区間Ｔ２の長さのそれぞれをＴｓとし、積分値ＤＩＮＴ１を積分値ＤＩＮＴ２で除算すると、以下の式３のようになる。式３を変形すると、時定数τが以下の式４のように求められる。
このように、時定数計算部１１７は、第一ＡＤ変換器１０９によって計測された波形に基づいて第一フィルタ部１０３の時定数を計算することができる。
［第二フィルタ部の時定数の計算］
ところで、電池Ｂの電流を計測する際のノイズを除去するために、第二端子１１０には、第二フィルタ部１０４が接続される。第二フィルタ部１０４は、具体的には、ローパスフィルタである。第二フィルタ部１０４は、抵抗１０４ｒ１、抵抗１０４ｒ２、及び、容量素子１０４ｃによって構成されるフィルタ回路である。第二フィルタ部１０４に含まれる容量素子１０４ｃには大きい容量が必要とされるため、第二フィルタ部１０４を集積回路１０５に内蔵することは難しい。したがって、第二フィルタ部１０４は、ディスクリート部品によって構成され、集積回路１０５に外付けされる。
ところで、電池Ｂの電流を計測する際のノイズを除去するために、第二端子１１０には、第二フィルタ部１０４が接続される。第二フィルタ部１０４は、具体的には、ローパスフィルタである。第二フィルタ部１０４は、抵抗１０４ｒ１、抵抗１０４ｒ２、及び、容量素子１０４ｃによって構成されるフィルタ回路である。第二フィルタ部１０４に含まれる容量素子１０４ｃには大きい容量が必要とされるため、第二フィルタ部１０４を集積回路１０５に内蔵することは難しい。したがって、第二フィルタ部１０４は、ディスクリート部品によって構成され、集積回路１０５に外付けされる。
第二フィルタ部１０４がディスクリート部品によって構成される場合、第二フィルタ部１０４の時定数の設計値に対する誤差が大きくなる場合がある。時定数を計算することができれば、時定数に応じて交流インピーダンスを補正することで交流インピーダンスの計算精度を高めることができる。
そこで、集積回路１０５は、第二フィルタ部１０４の時定数を計算する機能を有する。集積回路１０５は、第二フィルタ部１０４の時定数を計算するための構成要素として、上述の制御部１１６及び時定数計算部１１７に加えて、第二スイッチ１１８を備える。
第二スイッチ１１８は、電源１１１及び第二端子１１０の間に設けられ、電源１１１及び容量素子１０４ｃの電気的な接続の有無を切り替える。第二スイッチ１１８は、例えば、ＦＥＴであるが、バイポーラトランジスタであってもよい。なお、図１において、電源１１１は、電流源として図示されているが、電圧源であってもよい。
以下、このような構成要素を用いた時定数の計算動作について説明する。図４は、第二フィルタ部１０４の時定数の計算動作のフローチャートである。図５は、第二フィルタ部１０４の時定数の計算方法を説明するための電圧波形を示す図である。
図５に示されるように、スイッチ１０７がオフの場合には、容量素子１０４ｃには組電池１０１の電圧が印加されていない。つまり、容量素子１０４ｃは充電されていない。この状態で、制御部１１６は、第二スイッチ１１８をオンすることにより容量素子１０４ｃを充電する（Ｓ２１）。制御部１１６は、具体的には、図５のタイミングｔ４で第二スイッチ１１８をオンし、タイミングｔ０までの期間Ｔ０（充電期間）の間、第二スイッチ１１８をオンし続ける。
次に、制御部１１６は、タイミングｔ０において第二スイッチ１１８をオフする（Ｓ２２）。そうすると、容量素子１０４ｃの放電が開始される。第二ＡＤ変換器１１２は、容量素子１０４ｃが放電されているときの第二端子１１０の間の電圧の波形を計測する（Ｓ２３）。つまり、第二ＡＤ変換器１１２は、容量素子１０４ｃが放電されているときの容量素子１０４ｃの両端の電圧の波形を計測する。
容量素子１０４ｃの両端の電圧は、第一フィルタ部１０３の時定数に応じた長さの期間が経過すると放電状態の電圧に達する。そこで、時定数計算部１１７は、第二ＡＤ変換器１１２によって計測された波形に基づいて第二フィルタ部１０４の時定数を計算する（Ｓ２４）。時定数の具体的な計算方法には、例えば、上記式１〜式４を用いて説明した計算方法が使用できる。
このように、時定数計算部１１７は、第二ＡＤ変換器１１２によって計測された波形に基づいて第二フィルタ部１０４の時定数を計算することができる。
なお、第二ＡＤ変換器１１２は、経路Ｐ２上に配置された抵抗１０６の両端の電圧を計測するが、抵抗１０６は、組電池１０１から負荷１０２に流れる電流の経路Ｐ１上に配置されてもよい。図６は、抵抗１０６の配置が変更された電池監視システム２００の機能構成を示すブロック図である。図６の例では、スイッチ１０７も経路Ｐ１上に配置される。図６の例では、抵抗１０６及びスイッチ１０７は、電池監視装置１００の構成要素外とされているが、電池監視装置１００の構成要素とされてもよい。
［交流インピーダンスの補正］
交流インピーダンス計算部１１３は、第一フィルタ部１０３の時定数、及び、第二フィルタ部１０４の時定数を用いて、交流インピーダンスを補正することができる。以下、交流インピーダンスの補正方法について説明する。
交流インピーダンス計算部１１３は、第一フィルタ部１０３の時定数、及び、第二フィルタ部１０４の時定数を用いて、交流インピーダンスを補正することができる。以下、交流インピーダンスの補正方法について説明する。
抵抗１０３ｒ１及び抵抗１０３ｒ２の抵抗値をＲ、容量素子１０３ｃの容量値をＣとすると、第一フィルタ部１０３のインピーダンスは、以下の式５で表される。
ここで、角速度をω、周波数をｆ、時定数をτとすると、第一フィルタ部１０３を通過する際のゲインＧ及びと位相θは、以下の式６及び式７で表される。
このようなゲインＧを補正するための補正ゲインＧｃｏｍｐは以下の式８で表され、及び位相θを補正するための補正位相θｃｏｍｐは、以下の式９で表される。
交流インピーダンス計算部１１３は、第一ＡＤ変換器１０９によって計測された電圧を電圧用の補正ゲインＧＶｃｏｍｐ及び補正位相θＶｃｏｍｐを用いて補正することができる。第一ＡＤ変換器１０９によって計測された電圧Ｖが以下の式１０で表されるとすると、補正後の電圧Ｖは以下の式１１で表される。
同様に、交流インピーダンス計算部１１３は、第二ＡＤ変換器１１２によって計測された電流を電流用の補正ゲインＧＩｃｏｍｐ及び補正位相θＩｃｏｍｐを用いて補正することができる。第二ＡＤ変換器１１２によって計測された電流Ｉが以下の式１２で表されるとすると、補正後の電流Ｉは以下の式１３で表される。つまり、補正後の交流インピーダンスＺは、以下の式１４で表される。
［効果等］
以上説明したように、集積回路１０５は、容量素子を含むフィルタ部が接続される、電池Ｂの電圧または電流を計測するための一対の端子と、端子間に接続される容量素子を充電または放電する制御部１１６と、容量素子が充電または放電されているときの端子間の電圧の波形を計測するＡＤ変換器と、計測された波形に基づいてフィルタ部の時定数を計算する時定数計算部１１７とを備える。ＡＤ変換器は、例えば、第一ＡＤ変換器１０９または第二ＡＤ変換器１１２である。フィルタ部は、例えば、第一フィルタ部１０３または第二フィルタ部１０４である。
以上説明したように、集積回路１０５は、容量素子を含むフィルタ部が接続される、電池Ｂの電圧または電流を計測するための一対の端子と、端子間に接続される容量素子を充電または放電する制御部１１６と、容量素子が充電または放電されているときの端子間の電圧の波形を計測するＡＤ変換器と、計測された波形に基づいてフィルタ部の時定数を計算する時定数計算部１１７とを備える。ＡＤ変換器は、例えば、第一ＡＤ変換器１０９または第二ＡＤ変換器１１２である。フィルタ部は、例えば、第一フィルタ部１０３または第二フィルタ部１０４である。
このような集積回路１０５は、電池Ｂの電圧または電流を計測するための端子に接続されたフィルタ部の時定数を計算することができる。計算された時定数に応じて交流インピーダンスが補正されれば、交流インピーダンスの計算精度を高めることができる。
例えば、第一端子１０８は、電池Ｂの電圧を計測するための端子であり、電池Ｂの両端に第一フィルタ部１０３を介して電気的に接続される。集積回路１０５は、さらに、第一端子１０８の間の短絡及び開放を切り替える第一スイッチ１１５を備える。制御部１１６は、第一スイッチ１１５をオンすることにより第一端子１０８の間を短絡して容量素子１０３ｃを放電した後、第一スイッチ１１５をオフすることにより容量素子１０３ｃを充電する。第一ＡＤ変換器１０９は、容量素子１０３ｃが充電されているときの第一端子１０８の間の電圧の波形を計測する。
このような集積回路１０５は、容量素子１０３ｃの充電時の波形を計測することにより、第一フィルタ部１０３の時定数を計算することができる。
また、例えば、第二端子１１０は、電池Ｂの電流を計測するための端子であり、電池Ｂに直列接続された抵抗１０６の両端に第二フィルタ部１０４を介して電気的に接続される。集積回路１０５は、さらに、電源１１１と、電源１１１及び容量素子１０４ｃの電気的な接続の有無を切り替える第二スイッチ１１８とを備える。制御部１１６は、第二スイッチ１１８をオンすることにより電源１１１及び容量素子１０４ｃを電気的に接続して容量素子１０４ｃを充電した後、第二スイッチ１１８をオフすることにより容量素子１０４ｃを放電する。第二ＡＤ変換器１１２は、容量素子１０４ｃが放電されているときの第二端子１１０の間の電圧の波形を計測する。
このような集積回路１０５は、容量素子１０４ｃの放電時の波形を計測することにより、第二フィルタ部１０４の時定数を計算することができる。
また、例えば、時定数計算部１１７は、計測された波形の第一区間Ｔ１における積分値ＤＩＮＴ１、及び、計測された波形の第一区間Ｔ１と異なる第二区間Ｔ２における積分値ＤＩＮＴ２に基づいて、フィルタ部の時定数を計算する。
このような集積回路１０５は、第一区間Ｔ１における積分値ＤＩＮＴ１、及び、第二区間Ｔ２における積分値ＤＩＮＴ２に基づいて、フィルタ部の時定数を計算することができる。
また、例えば、集積回路１０５は、さらに、電池Ｂの電圧及び電流と、計算されたフィルタ部の時定数とを用いて電池Ｂの交流インピーダンスを計算する交流インピーダンス計算部１１３を備える。
このような集積回路１０５は、フィルタ部の時定数を用いることで高い精度で交流インピーダンスを計算することができる。
また、電池Ｂは、組電池１０１に含まれる複数の電池Ｂのうちの１つである。
このような集積回路１０５は、組電池１０１に含まれる電池Ｂの電圧または電流を計測するための端子に接続されたフィルタ部の時定数を計算することができる。
また、電池監視装置１００は、集積回路１０５と、フィルタ部とを備える。
このような電池監視装置１００は、フィルタ部の時定数を計算することができる。
また、電池監視システム２００は、電池監視装置１００と、電池Ｂとを備える。
このような電池監視システム２００は、フィルタ部の時定数を計算することができる。
（他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
以上、実施の形態について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態では、ＥＶなどの自動車に用いられる電池を監視対象とする電池監視装置について説明されたが、電池監視装置は、どのような用途の電池を監視対象としてもよい。
また、上記実施の形態では、電池監視システムは、組電池を備えたが、少なくとも１つの電池を備えればよい。つまり、電池監視装置及び集積回路は、少なくとも１つの電池を監視対象とすればよい。
また、上記実施の形態で説明された回路構成は、一例であり、本開示は上記回路構成に限定されない。つまり、上記回路構成と同様に、本開示の特徴的な機能を実現できる回路も本開示に含まれる。例えば、上記回路構成と同様の機能を実現できる範囲で、ある素子に対して、直列又は並列に、スイッチング素子（トランジスタ）、抵抗素子、または容量素子等の素子が接続されたものも本開示に含まれる。
また、上記実施の形態において、集積回路に含まれる構成要素は、ハードウェアによって実現された。しかしながら、集積回路に含まれる構成要素の一部は、当該構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。集積回路に含まれる構成要素の一部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
また、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、上記実施の形態において説明された動作において、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して行われてもよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
１００ 電池監視装置
１０１ 組電池
１０２ 負荷
１０３ 第一フィルタ部
１０３ｃ、１０４ｃ 容量素子
１０３ｒ１、１０３ｒ２、１０４ｒ１、１０４ｒ２、１０６ 抵抗
１０４ 第二フィルタ部
１０５ 集積回路
１０７ スイッチ
１０８ 第一端子
１０９ 第一ＡＤ変換器
１１０ 第二端子
１１１ 電源
１１２ 第二ＡＤ変換器
１１３ 交流インピーダンス計算部
１１５ 第一スイッチ
１１６ 制御部
１１７ 時定数計算部
１１８ 第二スイッチ
２００ 電池監視システム
Ｂ 電池
１０１ 組電池
１０２ 負荷
１０３ 第一フィルタ部
１０３ｃ、１０４ｃ 容量素子
１０３ｒ１、１０３ｒ２、１０４ｒ１、１０４ｒ２、１０６ 抵抗
１０４ 第二フィルタ部
１０５ 集積回路
１０７ スイッチ
１０８ 第一端子
１０９ 第一ＡＤ変換器
１１０ 第二端子
１１１ 電源
１１２ 第二ＡＤ変換器
１１３ 交流インピーダンス計算部
１１５ 第一スイッチ
１１６ 制御部
１１７ 時定数計算部
１１８ 第二スイッチ
２００ 電池監視システム
Ｂ 電池
容量素子１０４ｃの両端の電圧は、第二フィルタ部１０４の時定数に応じた長さの期間が経過すると放電状態の電圧に達する。そこで、時定数計算部１１７は、第二ＡＤ変換器１１２によって計測された波形に基づいて第二フィルタ部１０４の時定数を計算する（Ｓ２４）。時定数の具体的な計算方法には、例えば、上記式１〜式４を用いて説明した計算方法が使用できる。
Claims (12)
- 容量素子を含むフィルタ部が接続される、電池の電圧または電流を計測するための一対の端子と、
前記容量素子が充電または放電されているときの前記端子間の電圧の波形を計測するＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器と、
計測された前記波形に基づいて前記フィルタ部の時定数を計算する時定数計算部と、を備える
集積回路。 - 前記端子は、前記電池の両端に前記フィルタ部を介して電気的に接続され、前記電池の電圧を計測するための端子である
請求項１記載の集積回路。 - 前記端子間に接続される前記容量素子を充電または放電する制御部を備え、
前記制御部は、前記端子間を短絡して前記容量素子を放電した後、前記容量素子を充電する
請求項２記載の集積回路。 - 前記ＡＤ変換器は、前記容量素子が充電されているときの前記端子間の電圧の波形を計測する
請求項２または３に記載の集積回路。 - 前記端子は、前記電池に直列接続された抵抗の両端に前記フィルタ部を介して電気的に接続され、前記電池の電流を計測するための端子である
請求項１記載の集積回路。 - 前記端子間に接続される前記容量素子を充電または放電する制御部を備え、
前記制御部は、電源及び前記容量素子を電気的に接続して前記容量素子を充電した後、前記容量素子を放電する
請求項５記載の集積回路。 - 前記ＡＤ変換器は、前記容量素子が放電されているときの前記端子間の電圧の波形を計測する
請求項５または６に記載の集積回路。 - 前記時定数計算部は、計測された前記波形の第一区間における積分値、及び、計測された前記波形の前記第一区間と異なる第二区間における積分値に基づいて、前記フィルタ部の時定数を計算する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の集積回路。 - さらに、
前記電池の電圧及び電流と、計算された前記フィルタ部の時定数とを用いて前記電池の交流インピーダンスを計算する交流インピーダンス計算部を備える
請求項１〜８のいずれか１項に記載の集積回路。 - 前記電池は、組電池に含まれる複数の電池のうちの１つである
請求項１〜９のいずれか１項に記載の集積回路。 - 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の集積回路と、
前記フィルタ部と、を備える
電池監視装置。 - 請求項１１に記載の電池監視装置と、
前記電池と、を備える
電池監視システム。
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- 2020-12-23 US US17/132,225 patent/US11965933B2/en active Active
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