WO2019043792A1 - バッテリシステムおよび車両 - Google Patents

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battery
secondary battery
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友樹 桑野
陽介 清水
萩原　敬三
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株式会社 東芝
東芝インフラシステムズ株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a battery system and a vehicle.
  • the battery device may be configured by connecting a plurality of battery modules in parallel according to the necessary charge and discharge capacity.
  • the plurality of battery modules include, for example, a battery assembly including a plurality of secondary battery cells, and a battery monitoring circuit detecting a voltage of each of the plurality of secondary battery cells and detecting a charge / discharge current of the battery assembly. ing.
  • the battery device is mounted as a power source for various electronic devices such as portable devices and mobile objects.
  • a load is driven by power (mechanical energy) obtained from a prime mover and electric energy obtained from a motor.
  • the hybrid vehicle includes a DC link electrically connecting two inverters, and the battery link can be electrically connected to the DC link.
  • the prime mover is electrically connected to the DC link via a generator and an inverter.
  • the motor is electrically connected to the DC link via an inverter.
  • the closed circuit voltage of the secondary battery cell changes with time. Therefore, in order to increase the calculation accuracy of the internal resistance, it is desirable that the voltage measurement timings of all the secondary battery cells be synchronized for a plurality of battery modules.
  • the battery management circuit synchronizes the measurement timing of the closed circuit voltage for the plurality of secondary battery cells of the plurality of battery modules. It was difficult.
  • the embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a battery system and a vehicle which calculate the internal resistance of a secondary battery cell with high accuracy.
  • a battery system includes: a plurality of battery modules including a battery assembly including a plurality of secondary battery cells; and a battery monitoring circuit capable of detecting a voltage of each of the plurality of secondary battery cells; A current sensor that detects a current flowing to the battery module, and a plurality of battery monitoring circuits are controlled to obtain detection values of the current flowing to the plurality of battery modules and detection values of voltages of the plurality of secondary battery cells
  • a battery device comprising: The open circuit voltages of the plurality of secondary battery cells are acquired, and the closed circuit voltages of the plurality of secondary battery cells are acquired from the plurality of battery monitoring circuits in a predetermined order during charging of the plurality of battery modules After that, the closed circuit voltages of the plurality of secondary battery cells are acquired from the plurality of battery monitoring circuits in reverse order of the predetermined order, and the average of the plurality of closed circuit voltages acquired for each of the plurality of secondary battery cells Calculating the internal resistance of each of the plurality of secondary battery cells using the open circuit voltage, the open circuit
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration example of a hybrid vehicle equipped with the battery system of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing one configuration example of the battery device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of time change of charging current and voltage of the secondary battery cell when charging the secondary battery cell.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the operation of the battery internal resistance calculation unit of the battery system according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of timing at which the closed circuit voltage of the secondary battery cell acquired by the battery internal resistance calculation unit is detected.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration example of a hybrid vehicle equipped with the battery system of the present embodiment.
  • the hybrid vehicle includes an internal combustion engine 10, a power split mechanism 20, a generator (first motor) 30, a converter 40, an inverter 50, a motor (second motor) 60, a power coupling mechanism 70, and an axle 80. , An accessory 90, a wheel WL, a vehicle control device CTR, and a battery device BT.
  • the internal combustion engine 10 is a prime mover that generates mechanical energy for driving a vehicle, such as a gasoline engine or a diesel engine.
  • Power split device 20 divides the mechanical energy generated by internal combustion engine 10 into energy to be supplied to generator 30 and energy to be supplied to wheel WL side (axle 80 side). It is.
  • the power split mechanism 20 is, for example, a planetary gear (not shown), and includes a sun gear S, a planetary rear gear P circumscribed to the sun gear S, a ring gear R to which the planetary rear gear P internally contacts, and a planetary rear gear P And a planetary carrier C rotating along.
  • the planetary carrier C is rotated by the mechanical energy generated by the internal combustion engine 10.
  • the rotational power of the sun gear S is transmitted to the generator 30.
  • the rotational power of the ring gear R is transmitted to a power coupling mechanism 70 connected to the axle 80.
  • the converter 40 is a control means for controlling the operation of the generator 30, and converts the three-phase AC power output from the generator 30 into DC power for regeneration operation, and DC power supplied from the DC link Can be converted into three-phase AC power and supplied to the generator 30, and the power generator 30 can be made into a power running operation.
  • Converter 40 is electrically connected to inverter 50, battery device BT and accessory 90 via a DC link.
  • the inverter 50 can convert DC power supplied from the DC link into AC power and output the AC power to the motor 60. Further, the inverter 50 can convert AC power supplied from the motor 60 into DC power and can output it to the DC link.
  • the motor 60 is a motor driven by AC power supplied from the inverter 50, and converts electrical energy into mechanical energy and outputs the mechanical energy to the power coupling mechanism 70.
  • the power coupling mechanism 70 transmits, to the axle 80, energy obtained by combining the mechanical energy transmitted from the ring gear R of the power split mechanism 20 and the mechanical energy supplied from the inverter 50.
  • the wheel WL is rotationally driven via the axle 80.
  • the battery device BT can be charged by the power supplied from the DC link, and can discharge the power to the DC link.
  • the battery device BT is connected to the DC link via a circuit breaker.
  • the circuit breaker is, for example, a magnetic contactor whose operation is controlled by the vehicle control circuit CTR.
  • the accessory 90 is a load mounted in a vehicle, such as a lighting device, for example.
  • the accessory 90 is connected to the battery device BT, the converter 40, and the inverter 50 via the direct current link, and is driven by the energy supplied from the direct current link.
  • the vehicle control device CTR is a host control device that controls the internal combustion engine 10, the generator 30, the converter 40, the inverter 50, the motor 60, and the battery device BT to operate in cooperation with one another.
  • the vehicle control device CTR is an arithmetic circuit including, for example, at least one processor such as a central processing unit (CPU) or a micro processing unit (MPU), and a memory.
  • processor such as a central processing unit (CPU) or a micro processing unit (MPU), and a memory.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing one configuration example of the battery device shown in FIG.
  • Battery device BT includes a plurality of battery banks BK1 to BKn connected in parallel to a DC link, and a plurality of battery management units (BMU: battery management units) CA1 to CAn corresponding to battery banks BK1 to BKn. .
  • BMU battery management units
  • Each of the plurality of battery banks BK1 to BKn includes a plurality of battery modules MDL11 to MDLnm and a current sensor CS.
  • the plurality of battery modules MDL11 to MDLnm included in each of the battery banks BNK1 to BNKn are controlled in operation by corresponding battery management circuits CA1 to CAn.
  • m (positive integers) battery modules MDL11 to MDL1 m,..., MDLn1 to MDLnm are connected in series, and n (positive integers) battery banks BNK1 ⁇ BNKn are connected in parallel.
  • Each of battery modules MDL11 to MDLnm can be electrically connected to a DC link via, for example, a switch (not shown) such as a contactor.
  • the battery management circuits CA1 to CAn can control the switches to switch the electrical connection between the battery banks BK1 to BKn and the DC link.
  • Each of the plurality of battery modules MDL11 to MDLnm includes an assembled battery including a plurality of secondary battery cells, and a battery monitoring circuit (CMU: cell monitoring unit) CB11 to CBnm.
  • the secondary battery cell is a battery that can be charged and discharged, and is, for example, a lithium ion battery or a nickel hydrogen battery.
  • a plurality of battery monitoring circuits CB11 to CBnm included in each of the battery banks BK1 to BKn are communicably connected to common battery management circuits CA1 to CAn via transmission lines.
  • the plurality of battery monitoring circuits CB11 to CBnm can perform serial communication with the corresponding battery management circuits CA1 to CAn, and the battery monitoring circuits CB11 to CBnm and the battery management circuits CA1 to CAn can be CAN (CAN Communication is performed based on the control area network) protocol.
  • the battery monitoring circuits CB11 to CBnm and the battery management circuits CA1 to CAn may communicate by wired communication means or may communicate by wireless communication means.
  • the battery monitoring circuits CB11 to CBnm detect the voltage of the secondary battery cell included in the assembled battery and the temperature in the vicinity of the assembled battery.
  • the battery monitoring circuits CB11 to CBnm can output the detected values to the corresponding battery management circuits CA1 to CAn in a predetermined communication cycle ( ⁇ [seconds]).
  • the operation of the battery monitoring circuits CB11 to CBnm is controlled by control signals from the battery management circuits CA1 to CAn.
  • the current sensors CS1 to CSn detect the currents flowing in the plurality of assembled batteries included in the plurality of battery banks BK1 to BKn, respectively, and supply the values of the detected currents to the corresponding battery management circuits CA1 to CAn.
  • the plurality of battery management circuits CA1 to CAn are communicably connected to the vehicle control device CTR via transmission lines.
  • the battery management circuits CA1 to CAn and the vehicle control device CTR communicate, for example, based on a CAN (control area network) protocol.
  • the plurality of battery management circuits CA1 to CAn and the vehicle control device CTR may communicate with each other by wired communication means, or may communicate with each other by wireless communication means.
  • Each of the plurality of battery management circuits CA1 to CAn transmits the voltage value and the temperature value received from the battery monitoring circuits CB11 to CBnm and the current values received from the current sensors CS1 to CSn at predetermined intervals to the vehicle control device CTR. Output.
  • the plurality of battery management circuits CA1 to CAn are controlled in operation by control signals from the vehicle control device CTR.
  • Vehicle control device CTR includes a battery internal resistance calculation unit 100 that calculates internal resistance values of a plurality of secondary battery cells using voltage values and current values received from a plurality of battery management circuits CA1 to CAn.
  • the battery internal resistance calculation unit 100 may be configured by software that is recorded in the memory of the vehicle control device CTR and executed by the processor.
  • the battery internal resistance calculation unit 100 uses the open circuit voltage (OCV: open circuit voltage) value Vocv of the secondary battery cell, the closed circuit voltage (CCV: close circuit voltage) value Vccv, and the current value I as a secondary.
  • OCV open circuit voltage
  • CCV close circuit voltage
  • I current value
  • the internal resistance R of the battery cell is calculated.
  • the internal resistance of the secondary battery cell can be calculated, for example, by the following equation (1).
  • R [ ⁇ ] (Vccv-Vocv) / I (1)
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of time change of charging current and voltage of the secondary battery cell when charging the secondary battery cell. In addition, FIG. 3 has shown the period which is performing constant current charge from the charge start time of a secondary battery cell.
  • the battery internal resistance calculating unit 100 detects the closed circuit voltage Vccv when charging the secondary battery cell.
  • the voltage of the secondary battery cell is the open circuit voltage Vocv.
  • the battery current has a predetermined value.
  • the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell rises, and the change of the closed circuit voltage Vccv becomes gradual with time.
  • the battery management circuit sequentially acquires the voltage value of the secondary battery cell from the plurality of battery monitoring circuits, the voltage of the secondary battery cell There is a time difference in the timing of detecting. For example, when the number of battery modules included in the battery bank increases, the time difference between the detected timing increases between the voltage value acquired first and the voltage value acquired last.
  • the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell is a value that changes along with the elapse of time from the start of charging, the time difference between the timings of detecting the closed circuit voltage Vccv for a plurality of secondary battery cells is large. Then, the calculation accuracy of the internal resistance of the secondary battery cell may be reduced.
  • the battery internal resistance calculation unit 100 suppresses a decrease in the calculation accuracy of the internal resistance due to the occurrence of a time difference in the timing of detecting the closed circuit voltage Vccv.
  • vehicle control device CTR computes internal resistance value of a plurality of rechargeable battery cells.
  • the decrease in the calculation accuracy of the internal resistance is suppressed for the secondary battery cells of the plurality of battery modules included in each of the battery banks BK1 to BKn.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the operation of the battery internal resistance calculation unit of the battery system according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of timing at which the closed circuit voltage of the secondary battery cell acquired by the battery internal resistance calculation unit is detected.
  • the battery internal resistance calculation unit 100 controls the battery management circuits CA1 to CAn so that the battery banks BK1 to BKn and the DC link are not electrically connected.
  • the open circuit voltage Vocv of the next battery cell is detected (step ST1).
  • battery internal resistance calculation unit 100 controls battery management circuits CA1 to CAn to electrically connect battery banks BK1 to BKn to the DC link, and charge current from the DC link to battery banks BK1 to BKn. It supplies and starts charging of the battery device BT (step ST2).
  • the vehicle control device CTR supplies mechanical energy obtained from the internal combustion engine 10 to the DC link via the power split mechanism 20 and the converter 30 in a state where the vehicle is stopped, and the battery device BT is It can be charged.
  • the battery management circuits CA1 to CAn determine the closed circuit voltage Vccv and the current value of the secondary electron cells included in the battery banks BK1 to BKn. To request.
  • k is a positive integer of 1 or more and n or less.
  • the battery management circuit CAk receives a request for the closed circuit voltage Vccv and the current value of the secondary battery cell from the battery internal resistance calculation unit 100 of the vehicle control device CTR, for example, the battery module MDLk1, the battery module MDLk2, and the battery module MDLk3
  • the closed circuit voltages Vccv of the plurality of secondary battery cells are sequentially obtained from the battery monitoring circuits CBk1 to CBkm in order of the battery module MDLkm, and transmitted to the battery internal resistance calculation unit 100 of the vehicle control device CTR (step ST3) .
  • the battery management circuit CAk sequentially performs closed circuit voltages Vccv of a plurality of secondary battery cells from the battery monitoring circuits CBkm to CBk1 in the order of the battery module MDLkm, the battery module MDLk (m-1), ..., and the battery module MDL1. It acquires and transmits to the battery internal resistance calculating part 100 of the vehicle control apparatus CTR (step ST4).
  • steps ST3 and ST4 for example, a difference between detection timings of closed circuit voltage Vccv between battery module MDLk1 and battery module MDLk2, battery module MDLk2, battery module MDLk3, ..., battery module MDk (m-1) and battery module MDLkm. Is approximately equal to the communication cycle ⁇ [seconds] of the battery monitoring circuit CBk1 to CBkm. Further, battery management circuit CAk transmits the detected value of the current acquired from current sensor CS to vehicle control device CTR.
  • the battery internal resistance calculation unit 100 obtains the values of the two closed circuit voltages Vccv for each of the plurality of secondary battery cells from the battery management circuits CA1 to CAn, and for each of the plurality of secondary battery cells, The value of the internal resistance is calculated using the average value of the two closed circuit voltages Vccv acquired in step ST3 and step ST4.
  • step ST3 when the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell of the battery module MDLk1 is detected at the time of T E- (m-1 / 2) * ⁇ from the charging start time, two battery modules MDLk2
  • the closed circuit voltage Vccv of the next battery cell is T E- (m-3 / 2) * ⁇
  • the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell of the battery module MDLk 3 is T E- (m-5 / 2)
  • the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell of the battery module MDLkm is sequentially detected at the time of * E , and is detected at the time of T E ⁇ / 2.
  • step ST4 the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell of the battery module MDLKkm is at the time of T E + ⁇ / 2, the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell of the battery module MDLk (m-1) is The point is sequentially detected at the time of T E + 3/2 * ⁇ , and finally the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell of the battery module MDLk1 is detected at the point of T E + (m ⁇ 1 / 2) * ⁇ .
  • battery internal resistance calculation unit 100 calculates the average value of the plurality of closed circuit voltages Vccv detected in steps ST3 and ST4 for each of the plurality of secondary battery cells.
  • Battery internal resistance computing unit 100 may be a closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cells in T E point of the average value of the obtained closed circuit voltage Vccv from when charging is started (step ST5).
  • the battery internal resistance calculation unit 100 calculates the average value of the open circuit voltage Vocv of the secondary battery cell obtained in step ST1 and the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell calculated in step ST5, and the current value of the secondary battery cell.
  • the internal resistance R of the secondary battery cell at time T E from the start of charging is calculated by the equation (1) (step ST6).
  • the internal resistance of the secondary battery cell is calculated using the average value of the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell to detect the closed circuit voltage Vccv of the plurality of secondary battery cells. It is possible to suppress the decrease in the calculation accuracy of the resistance.
  • the battery module MDLk1 to km included in the battery bank BKk first obtains the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell.
  • the battery modules MDLkm, MDLk (m-1), ..., MDL1 the order of acquiring the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell in the battery bank Bk is not limited to the above.
  • the closed circuit voltage Vccv of the secondary battery cell may be obtained in order.
  • the battery internal resistance calculation unit 100 lastly controls the battery management circuit CAk to obtain the closed circuit voltage Vccv in a predetermined order, for example, in the order of the battery modules MDLk1, MDLk2, ..., MDLkm, and then the predetermined order.
  • the battery internal resistance calculation unit 100 When calculating the internal resistances of the plurality of secondary battery cells, the battery internal resistance calculation unit 100 records a predetermined order or a reverse order of the predetermined order in the memory of the vehicle control device CTR, and next time a plurality of two When calculating the internal resistance of the next battery cell, a predetermined order or a reverse order of a predetermined order may be read from the memory.
  • the order in which the closed circuit voltage Vccv was obtained when the internal resistances of the plurality of secondary battery cells were calculated last time is The closed circuit voltages Vccv of the plurality of secondary battery cells may be obtained in different orders.
  • the battery internal resistance calculation unit 100 lastly controls the battery management circuit CAk to obtain the closed circuit voltage Vccv in a predetermined order, for example, in the order of the battery modules MDLk1, MDLk2, ..., MDLkm, and then the predetermined order.
  • the battery internal resistance calculation unit 100 acquires the closed circuit voltages Vccv of the plurality of secondary battery cells in an order different from the order of acquiring the closed circuit voltages Vccv of the plurality of secondary battery cells in the previous time. It is possible to suppress the occurrence of bias in the calculation result of the internal resistance of
  • the battery internal resistance calculation unit 100 is included in the vehicle control device CTR.
  • each of the plurality of battery management circuits CA1 to CAn is a part or all of the battery internal resistance calculation unit 100 May be provided. In any case, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

Abstract

実施形態のバッテリシステムは、二次電池セルの内部抵抗を精度よく演算するものであって、複数の二次電池セルの開回路電圧Ｖｏｃｖを取得し、複数の電池モジュールＭＤＬ１１～ＭＤＬｎｍの充電中に、複数の二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを所定の順に複数の電池監視回路ＣＢ１１～ＣＢｎｍから取得した後、複数の二次電池セルの閉回路電圧を所定の順の逆順に複数の電池監視回路ＣＢ１１～ＣＢｎｍから取得し、複数の二次電池セルのそれぞれについて取得した複数の閉回路電圧Ｖｃｃｖの平均値を演算し、開回路電圧Ｖｏｃｖと、電流センサから取得した複数の電池モジュールＭＤＬ１１～ＭＤＬｎｍの充電電流の値と、閉回路電圧Ｖｃｃｖの平均値とを用いて、複数の二次電池セルそれぞれの内部抵抗を演算するバッテリ内部抵抗演算部を備える。

Description

バッテリシステムおよび車両
　本発明の実施形態は、バッテリシステムおよび車両に関する。
　バッテリ装置は、必要な充放電容量に応じて、複数の電池モジュールを並列に接続して構成され得る。複数の電池モジュールは、例えば、複数の二次電池セルを含む組電池と、複数の二次電池セルのそれぞれについて電圧を検出するとともに組電池の充放電電流を検出する電池監視回路と、を備えている。
　バッテリ装置は、携帯機器や移動体など、様々な電子機器の電源として搭載されている。例えばハイブリッド車両は、原動機から得られる動力（機械エネルギー）と電動機から得られる電気エネルギーとにより負荷を駆動する。ハイブリッド車両は、２つのインバータを電気的に接続した直流リンクを備え、直流リンクにバッテリ装置を電気的に接続可能である。原動機は、発電機およびインバータを介して直流リンクと電気的に接続している。電動機は、インバータを介して直流リンクと電気的に接続している。
　二次電池セルは、使用環境や充放電サイクル数などの影響により、劣化が進むことが知られている。従来、二次電池セルの内部抵抗に基づいて劣化状態を推定することが提案されている。
特開２０１６－１２５９３２号公報
　例えば、複数の二次電池セルの閉回路電圧を用いて内部抵抗を演算する際に、測定した閉回路電圧値の誤差が大きくなると、演算した内部抵抗の精度が低下してしまう。
　二次電池セルに電流が流れているときには二次電池セルの閉回路電圧は時間経過に伴い変化する。このため、内部抵抗の演算精度を高くするためには、複数の電池モジュールについて、全ての二次電池セルの電圧測定タイミングが同期していることが望ましい。
　しかしながら、バッテリ装置の容量が大きくなると、電池管理装置が制御する電池モジュールの数が多くなり、電池管理回路は、複数の電池モジュールの複数の二次電池セルについて閉回路電圧の測定タイミングを同期させることが困難であった。
　本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、二次電池セルの内部抵抗を精度よく演算するバッテリシステムおよび車両を提供することを目的とする。
　本実施形態によるバッテリシステムは、複数の二次電池セルを含む組電池と、複数の前記二次電池セルそれぞれの電圧を検出可能な電池監視回路と、を備えた複数の電池モジュールと、複数の前記電池モジュールに流れる電流を検出する電流センサと、複数の前記電池監視回路を制御し、複数の前記電池モジュールに流れる電流の検出値と複数の前記二次電池セルの電圧の検出値とを取得可能な電池管理回路と、を備えたバッテリ装置と、
　複数の前記二次電池セルの開回路電圧を取得し、複数の前記電池モジュールの充電中に、複数の前記二次電池セルの閉回路電圧を所定の順で複数の前記電池監視回路から取得した後、複数の前記二次電池セルの閉回路電圧を前記所定の順の逆順で複数の前記電池監視回路から取得し、複数の前記二次電池セルのそれぞれについて取得した複数の閉回路電圧の平均値を演算し、前記開回路電圧と、前記電流センサから取得した複数の前記電池モジュールの充電電流の値と、前記平均値とを用いて、複数の前記二次電池セルそれぞれの内部抵抗を演算するバッテリ内部抵抗演算部を含む制御装置と、を備える。
図１は、本実施形態のバッテリシステムを搭載したハイブリッド車両の一構成例を概略的に示すブロック図である。 図２は、図１に示すバッテリ装置の一構成例を概略的に示す図である。 図３は、二次電池セルを充電する際の二次電池セルの充電電流と電圧との時間変化の一例を示す図である。 図４は、実施形態のバッテリシステムのバッテリ内部抵抗演算部の動作の一例を説明するフローチャートである。 図５は、バッテリ内部抵抗演算部が取得する二次電池セルの閉回路電圧が、検出されるタイミングの一例を説明するための図である。
実施形態
　以下に実施形態のバッテリシステムおよび車両について図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本実施形態のバッテリシステムを搭載したハイブリッド車両の一構成例を概略的に示すブロック図である。
　ハイブリッド車両は、内燃機関１０と、動力分割機構２０と、発電機（第１電動機）３０と、コンバータ４０と、インバータ５０と、モータ（第２電動機）６０と、動力結合機構７０と、車軸８０と、補機９０と、車輪ＷＬと、車両制御装置ＣＴＲと、バッテリ装置ＢＴと、を備えている。
　内燃機関１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、車両を駆動する機械エネルギーを生成する原動機である。　
　動力分割機構２０は、内燃機関１０で生成された機械エネルギーを、発電機３０側に供給されるエネルギーと、車輪ＷＬ側（車軸８０側）に供給されるエネルギーとに分配する三軸動力分割機構である。
　動力分割機構２０は、例えば遊星歯車（図示せず）であって、サンギアＳと、サンギアＳに外接したプラネタリアギアＰと、プラネタリアギアＰが内接したリングギアＲと、プラネタリアギアＰの軌道に沿って回転するプラネタリキャリアＣと、を備えている。本実施形態では、プラネタリキャリアＣは、内燃機関１０で生成された機械エネルギーにより回転する。サンギアＳの回転動力は発電機３０へ伝達される。リングギアＲの回転動力は車軸８０と接続した動力結合機構７０に伝達される。
　コンバータ４０は、発電機３０の動作を制御する制御手段であって、発電機３０から出力された３相交流電力を直流電力に変換して回生動作とするとともに、直流リンクから供給される直流電力を３相交流電力に変換して発電機３０へ供給し、発電機３０を力行動作とすることができる。コンバータ４０は直流リンクを介してインバータ５０、バッテリ装置ＢＴおよび補機９０と電気的に接続している。
　インバータ５０は、直流リンクから供給された直流電力を交流電力に変換してモータ６０へ出力可能である。また、インバータ５０は、モータ６０から供給された交流電力を直流電力に変換して直流リンクへ出力可能である。
　モータ６０は、インバータ５０から供給される交流電力により駆動される電動機であって、電気エネルギーを機械エネルギーに変換して動力結合機構７０へ出力する。
　動力結合機構７０は、動力分割機構２０のリングギアＲから伝達された機械エネルギーと、インバータ５０から供給された機械エネルギーとを合成したエネルギーを車軸８０へ伝達する。車輪ＷＬは車軸８０を介して回転駆動される。
　バッテリ装置ＢＴは、直流リンクから供給される電力により充電可能であり、直流リンクへ電力を放電可能である。バッテリ装置ＢＴは、遮断器を介して直流リンクと接続している。遮断器は例えば電磁接触器であって、車両制御回路ＣＴＲにより動作を制御される。
　補機９０は、例えば照明装置など、車両内に搭載された負荷である。補機９０は直流リンクを介してバッテリ装置ＢＴ、コンバータ４０、および、インバータ５０と接続し、直流リンクから供給されるエネルギーにより駆動される。
　車両制御装置ＣＴＲは、内燃機関１０、発電機３０、コンバータ４０、インバータ５０、モータ６０、および、バッテリ装置ＢＴが互いに連係して動作するように制御する上位制御装置である。車両制御装置ＣＴＲは、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）やＭＰＵ（micro processing unit）などのプロセッサを少なくとも１つと、メモリとを備える演算回路である。
　図２は、図１に示すバッテリ装置の一構成例を概略的に示す図である。
　バッテリ装置ＢＴは、直流リンクに並列に接続した複数のバッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎと、バッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎに対応した複数の電池管理回路（ＢＭＵ：battery management unit）ＣＡ１～ＣＡｎと、を備えている。複数のバッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎのそれぞれは、複数の電池モジュールＭＤＬ１１～ＭＤＬｎｍと、電流センサＣＳと、を備えている。
　バッテリバンクＢＮＫ１～ＢＮＫｎのそれぞれに含まれる複数の電池モジュールルＭＤＬ１１～ＭＤＬｎｍは、対応する電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎにより動作を制御される。本実施形態では、バッテリバンクＢＮＫ１～ＢＮＫｎのそれぞれにおいて、ｍ（正の整数）個の電池モジュールＭＤＬ１１～ＭＤＬ１ｍ、…、ＭＤＬｎ１～ＭＤＬｎｍが直列に接続し、ｎ（正の整数）個のバッテリバンクＢＮＫ１～ＢＮＫｎが並列に接続している。
　電池モジュールルＭＤＬ１１～ＭＤＬｎｍのそれぞれは、例えば、コンタクタ等の切替器（図示せず）を介して直流リンクと電気的に接続可能である。電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎは、切替器を制御してバッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎと直流リンクとの電気的接続を切替えることができる。
　複数の電池モジュールＭＤＬ１１～ＭＤＬｎｍのそれぞれは、複数の二次電池セルを含む組電池と、電池監視回路（ＣＭＵ：cell monitoring unit）ＣＢ１１～ＣＢｎｍと、を備えている。
　二次電池セルは、充電および放電可能な電池であって、例えば、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池である。
　バッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎのそれぞれに含まれる複数の電池監視回路ＣＢ１１～ＣＢｎｍは、伝送ラインを介して共通の電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎと通信可能に接続されている。本実施形態では、複数の電池監視回路ＣＢ１１～ＣＢｎｍは、対応する電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎとシリアル通信を行うことができ、電池監視回路ＣＢ１１～ＣＢｎｍと電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎとは、ＣＡＮ（control area network）プロトコルに基づいて通信を行う。なお、電池監視回路ＣＢ１１～ＣＢｎｍと電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎとは、有線の通信手段により通信を行ってもよく、無線の通信手段により通信を行ってもよい。
　電池監視回路ＣＢ１１～ＣＢｎｍは、組電池に含まれる二次電池セルの電圧と、組電池の近傍の温度と、を検出する。電池監視回路ＣＢ１１～ＣＢｎｍは、所定の通信周期（α[秒]）で、検出した値を対応する電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎへ出力可能である。また、電池監視回路ＣＢ１１～ＣＢｎｍは、電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎからの制御信号により動作を制御される。
　電流センサＣＳ１～ＣＳｎは、複数のバッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎそれぞれに含まれる複数の組電池に流れる電流を検出し、検出した電流の値を対応する電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎへ供給する。
　複数の電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎは、伝送ラインを介して車両制御装置ＣＴＲと通信可能に接続されている。本実施形態では、電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎと車両制御装置ＣＴＲとは、例えばＣＡＮ（control area network）プロトコルに基づいて通信を行う。なお、複数の電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎと車両制御装置ＣＴＲとは、有線の通信手段により通信を行ってもよく、無線の通信手段により通信を行ってもよい。
　複数の電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎのそれぞれは、所定の周期で、電池監視回路ＣＢ１１～ＣＢｎｍから受信した電圧値および温度値と、電流センサＣＳ１～ＣＳｎから受信した電流値とを車両制御装置ＣＴＲへ出力する。複数の電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎは、車両制御装置ＣＴＲからの制御信号により動作を制御される。
　車両制御装置ＣＴＲは、複数の電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎから受信した電圧値と電流値とを用いて、複数の二次電池セルの内部抵抗値を演算するバッテリ内部抵抗演算部１００を含む。なお、バッテリ内部抵抗演算部１００は、車両制御装置ＣＴＲのメモリに記録されプロセッサにより実行されるソフトウエアにより構成されてもよい。
　バッテリ内部抵抗演算部１００は、二次電池セルの開回路電圧（ＯＣＶ：open circuit voltage）値Ｖｏｃｖと、閉回路電圧（ＣＣＶ：close circuit voltage）値Ｖｃｃｖと、電流値Ｉとを用いて二次電池セルの内部抵抗Ｒを演算する。二次電池セルの内部抵抗は、例えば下記式（１）により演算することができる。
　　Ｒ[Ω]＝（Ｖｃｃｖ－Ｖｏｃｖ）／Ｉ…（１）
　図３は、二次電池セルを充電する際の二次電池セルの充電電流と電圧との時間変化の一例を示す図である。なお図３は、二次電池セルの充電開始時から定電流充電を行っている期間を示している。
　本実施形態では、バッテリ内部抵抗演算部１００は、二次電池セルを充電しているときに閉回路電圧Ｖｃｃｖを検出する。
　バッテリ装置ＢＴの充電を開始する前は、二次電池セルの電圧は開回路電圧Ｖｏｃｖである。二次電池セルの充電を開始すると、バッテリ電流が所定の値となる。充電開始後、バッテリ電流が略一定の値のなったのちに、二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖは上昇し、時間とともに閉回路電圧Ｖｃｃｖの変化が緩やかになる。
　ここで、例えば、複数の電池モジュールを備えるバッテリ装置が、各バッテリバンクにおいて、電池管理回路が複数の電池監視回路から、順次、二次電池セルの電圧値を取得すると、二次電池セルの電圧を検出するタイミングに時間差が生じる。例えば、バッテリバンク内に含まれる電池モジュールの数が多くなると、最初に取得した電圧値と最後に取得した電圧値とでは、検出したタイミングの時間差が大きくなる。
　上記のように、二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖは、充電開始から時間経過に沿って変動する値であるので、複数の二次電池セルについて閉回路電圧Ｖｃｃｖを検出するタイミングの時間差が大きくなると、二次電池セルの内部抵抗の演算精度が低下する可能性がある。
　本実施形態のバッテリ内部抵抗演算部１００は、閉回路電圧Ｖｃｃｖを検出するタイミングに時間差が生じることによる、内部抵抗の演算精度の低下を抑制する。
　以下に、車両制御装置ＣＴＲが複数の二次電池セルの内部抵抗値を演算する動作の一例について説明する。本実施形態では、バッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎそれぞれに含まれる複数の電池モジュールの二次電池セルについて、内部抵抗の演算精度が低下することを抑制している。
　図４は、実施形態のバッテリシステムのバッテリ内部抵抗演算部の動作の一例を説明するフローチャートである。
　図５は、バッテリ内部抵抗演算部が取得する二次電池セルの閉回路電圧が、検出されるタイミングの一例を説明するための図である。
　バッテリ内部抵抗演算部１００は、電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎを制御して、バッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎと直流リンクとが電気的に接続されていない状態で、バッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎに含まれる複数の二次電池セルの開回路電圧Ｖｏｃｖを検出させる（ステップＳＴ１）。
　続いて、バッテリ内部抵抗演算部１００は、電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎを制御して、バッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎと直流リンクとを電気的に接続し、直流リンクからバッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎへ充電電流を供給してバッテリ装置ＢＴの充電を開始する（ステップＳＴ２）。なお、このときに、車両制御装置ＣＴＲは、車両を停止した状態で、内燃機関１０から得られる機械エネルギーを、動力分割機構２０およびコンバータ３０を介して直流リンクに供給して、バッテリ装置ＢＴを充電することができる。
　バッテリ内部抵抗演算部１００は、バッテリ装置ＢＴの充電を開始した後に、電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎに対して、バッテリバンクＢＫ１～ＢＫｎに含まれる二次電子セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖと電流値とを要求する。
　以下、バッテリ内部抵抗演算部１００が、ｋ番目のバッテリバンクＢＫｋの電池管理回路ＣＡｋの閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得する動作について説明する。なお、ｋは１以上ｎ以下の正の整数である。
　電池管理回路ＣＡｋは、車両制御装置ＣＴＲのバッテリ内部抵抗演算部１００から二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖと電流値との要求を受けると、例えば、電池モジュールＭＤＬｋ１、電池モジュールＭＤＬｋ２、電池モジュールＭＤＬｋ３、…、電池モジュールＭＤＬｋｍの順に、電池監視回路ＣＢｋ１～ＣＢｋｍから複数の二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを順次取得し、車両制御装置ＣＴＲのバッテリ内部抵抗演算部１００へ送信する（ステップＳＴ３）。
　続けて、電池管理回路ＣＡｋは、電池モジュールＭＤＬｋｍ、電池モジュールＭＤＬｋ（ｍ－１）、…、電池モジュールＭＤＬ１の順に、電池監視回路ＣＢｋｍ～ＣＢｋ１から複数の二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを順次取得し、車両制御装置ＣＴＲのバッテリ内部抵抗演算部１００へ送信する（ステップＳＴ４）。
　なお、ステップＳＴ３、ＳＴ４において、例えば電池モジュールＭＤＬｋ１と電池モジュールＭＤＬｋ２、電池モジュールＭＤＬｋ２と電池モジュールＭＤＬｋ３、…、電池モジュールＭＤｋ（ｍ－１）と電池モジュールＭＤＬｋｍとの閉回路電圧Ｖｃｃｖの検出タイミングの差は、電池監視回路ＣＢｋ１～ＣＢｋｍの通信周期α[秒]と略等しくなる。
　また、電池管理回路ＣＡｋは、電流センサＣＳから取得した電流の検出値を車両制御装置ＣＴＲへ送信する。
　バッテリ内部抵抗演算部１００は、上記のように、電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎから複数の二次電池セルそれぞれについて２つの閉回路電圧Ｖｃｃｖの値を取得し、複数の二次電池セルのそれぞれについて、ステップＳＴ３とステップＳＴ４とで取得した２つの閉回路電圧Ｖｃｃｖの平均値を用いて内部抵抗の値を演算する。
　例えば、ステップＳＴ３にて、電池モジュールＭＤＬｋ１の二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖが充電開始時からＴＥ－（ｍ－１／２）＊αの時点で検出されたとき、電池モジュールＭＤＬｋ２の二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖは、ＴＥ－（ｍ－３／２）＊αの時点、電池モジュールＭＤＬｋ３の二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖは、ＴＥ－（ｍ－５／２）＊αの時点、で順次検出され、電池モジュールＭＤＬｋｍの二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖは、ＴＥ－α／２の時点で検出される。
　続けてステップＳＴ４にて、電池モジュールＭＤＬＫｋｍの二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖは、ＴＥ＋α／２の時点、電池モジュールＭＤＬｋ（ｍ－１）の二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖは、ＴＥ＋３／２＊αの時点、で順次検出され、最後に電池モジュールＭＤＬｋ１の二次電池セルの閉回路電圧ＶｃｃｖがＴＥ＋（ｍ－１／２）＊αの時点で検出される。
　バッテリ内部抵抗演算部１００は、上記タイミングで、複数の二次電池セルのそれぞれについてステップＳＴ３とステップＳＴ４とで検出された複数の閉回路電圧Ｖｃｃｖの平均値を演算する。バッテリ内部抵抗演算部１００は、得られた閉回路電圧Ｖｃｃｖの平均値を充電開始時からのＴＥ時点での二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖとしてもよい（ステップＳＴ５）。
　バッテリ内部抵抗演算部１００は、ステップＳＴ１で取得した二次電池セルの開回路電圧Ｖｏｃｖと、ステップＳＴ５で演算した二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖの平均値と、二次電池セルの電流値とを用いて、式（１）により、充電開始時からのＴＥ時点での二次電池セルの内部抵抗Ｒを演算する(ステップＳＴ６)。
　上記のように、二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖの平均値を用いて二次電池セルの内部抵抗を演算することにより、複数の二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを検出する時間差により内部抵抗の演算精度が低下することを抑制することができる。
　すなわち、本実施形態によれば、二次電池セルの内部抵抗を精度よく演算するバッテリシステムおよび車両を提供することができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　例えば、上記実施形態では、二次電池セルの内部抵抗を演算する際、バッテリバンクＢＫｋに含まれる電池モジュールＭＤＬｋ１～ｋｍについて、最初に二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得するときに、電池モジュールＭＤＬｋ１、ＭＤＬｋ２、…、ＭＤＬｍの順に閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得し、次に二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得するときに、電池モジュールＭＤＬｋｍ、ＭＤＬｋ（ｍ－１）、…、ＭＤＬ１の順に閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得していたが、バッテリバンクＢｋ内で二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得する順は上記に限定されるものではない。
　電池管理回路ＣＡｋが制御する複数の電池モジュールＭＤＬｋ１、ＭＤＬｋ２、…、ＭＤＬｋｍについて、１回目に所定の順で二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得した後、続いて、１回目とは逆の順序で二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得すればよい。
　また、前回、バッテリ内部抵抗演算部１００が、電池管理回路ＣＡｋを制御して、所定の順序、例えば電池モジュールＭＤＬｋ１、ＭＤＬｋ２、…、ＭＤＬｋｍの順で閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得した後、所定の順序の逆順で、電池モジュールＭＤＬｋｍ、ＭＤＬｋ（ｍ－１）、…、ＭＤＬｋ１の順に閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得し、これらの平均値を用いて複数の二次電池セルの内部抵抗を演算した場合、次に複数の二次電池セルの内部抵抗を演算するときには、電池モジュールＭＤＬｋｍ、ＭＤＬｋ（ｍ－１）、…、ＭＤＬｋ１の順で閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得した後、電池モジュールＭＤＬｋ１、ＭＤＬｋ２、…、ＭＤＬｋｍの順で閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得してもよい。バッテリ内部抵抗演算部１００は、複数の二次電池セルの内部抵抗を演算する際に、所定の順序、又は、所定の順序の逆順を車両制御装置ＣＴＲのメモリに記録し、次回、複数の二次電池セルの内部抵抗を演算するときにメモリから所定の順又は所定の順の逆順を読み出してもよい。
　また、内部抵抗演算部１００は、複数の二次電池セルの内部抵抗を演算する際に、前回、複数の二次電池セルの内部抵抗を演算した際に閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得した順序とは異なる順序で、複数の二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得してもよい。
　例えば、前回、バッテリ内部抵抗演算部１００が、電池管理回路ＣＡｋを制御して、所定の順序、例えば電池モジュールＭＤＬｋ１、ＭＤＬｋ２、…、ＭＤＬｋｍの順で閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得した後、所定の順序の逆順で、電池モジュールＭＤＬｋｍ、ＭＤＬｋ（ｍ－１）、…、ＭＤＬｋ１の順に閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得し、これらの平均値を用いて複数の二次電池セルの内部抵抗を演算した場合、次に複数の二次電池セルの内部抵抗を演算するときには、電池モジュールＭＤＬｋ２、ＭＤＬｋ３、…、ＭＤＬｋｍ、ＭＤＬｋ１の順で閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得した後、電池モジュールＭＤＬｋ１、ＭＤＬｋｍ、ＭＤＬｋ（ｍ－１）…、ＭＤＬｋ２の順で閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得してもよい。
　バッテリ内部抵抗演算部１００が、前回、複数の二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得する順序と異なる順序で複数の二次電池セルの閉回路電圧Ｖｃｃｖを取得することにより、二次電池セルの内部抵抗の演算結果の偏りが生じることを抑制することができる。
　また、上述の実施形態では、バッテリ内部抵抗演算部１００は車両制御装置ＣＴＲに含まれていたが、例えば、複数の電池管理回路ＣＡ１～ＣＡｎのそれぞれがバッテリ内部抵抗演算部１００の一部又は全ての構成を備えていてもよい。
　いずれの場合であっても上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

Claims (3)

  1. 　複数の二次電池セルを含む組電池と、複数の前記二次電池セルそれぞれの電圧を検出可能な電池監視回路と、を備えた複数の電池モジュールと、複数の前記電池モジュールに流れる電流を検出する電流センサと、複数の前記電池監視回路を制御し、複数の前記電池モジュールに流れる電流の検出値と複数の前記二次電池セルの電圧の検出値とを取得可能な電池管理回路と、を備えたバッテリ装置と、
    　複数の前記二次電池セルの開回路電圧を取得し、複数の前記電池モジュールの充電中に、複数の前記二次電池セルの閉回路電圧を所定の順で複数の前記電池監視回路から取得した後、複数の前記二次電池セルの閉回路電圧を前記所定の順の逆順で複数の前記電池監視回路から取得し、複数の前記二次電池セルのそれぞれについて取得した複数の閉回路電圧の平均値を演算し、前記開回路電圧と、前記電流センサから取得した複数の前記電池モジュールの充電電流の値と、前記平均値とを用いて、複数の前記二次電池セルそれぞれの内部抵抗を演算するバッテリ内部抵抗演算部を含む制御装置と、を備えたバッテリシステム。
  2. 　バッテリ内部抵抗演算部は、次回複数の前記二次電池セルの内部抵抗を演算する際に、複数の前記二次電池セルの閉回路電圧を前記所定の順の逆順で複数の前記電池監視回路から取得した後、複数の前記二次電池セルの閉回路電圧を前記所定の順で複数の前記電池監視回路から取得する、請求項１記載のバッテリシステム。
  3. 　内燃機関と、
    　第１電動機と、
    　前記内燃機関の動力を、前記第１電動機と動力結合機構と、に分配する動力分割機構と、
    　前記動力結合機構に接続した第２電動機と、
    　前記第１電動機を駆動可能なコンバータと、
    　直流リンクを介して前記コンバータと接続し、前記第２電動機を駆動可能なインバータと、
    　前記動力結合機構から供給されるエネルギーにより回転する車軸と、
    　前記直流リンクに接続し、複数の二次電池セルを含む組電池と、複数の前記二次電池セルそれぞれの電圧を検出可能な電池監視回路と、を備えた複数の電池モジュールと、複数の前記電池モジュールに流れる電流を検出する電流センサと、複数の前記電池監視回路を制御し、複数の前記電池モジュールに流れる電流の検出値と複数の前記二次電池セルの電圧の検出値とを取得可能な電池管理回路と、を備えたバッテリ装置と、
    　複数の前記二次電池セルの開回路電圧を取得し、複数の前記電池モジュールの充電中に、複数の前記二次電池セルの閉回路電圧を所定の順で複数の前記電池監視回路から取得した後、複数の前記二次電池セルの閉回路電圧を前記所定の順の逆順で複数の前記電池監視回路から取得し、複数の前記二次電池セルのそれぞれについて取得した複数の閉回路電圧の平均値を演算し、前記開回路電圧と、前記電流センサから取得した複数の前記電池モジュールの充電電流の値と、前記平均値とを用いて、複数の前記二次電池セルそれぞれの内部抵抗を演算するバッテリ内部抵抗演算部を含む制御装置と、を備えた車両。
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