WO2021085347A1 - 電池監視装置 - Google Patents

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WO2021085347A1
WO2021085347A1 PCT/JP2020/040005 JP2020040005W WO2021085347A1 WO 2021085347 A1 WO2021085347 A1 WO 2021085347A1 JP 2020040005 W JP2020040005 W JP 2020040005W WO 2021085347 A1 WO2021085347 A1 WO 2021085347A1
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WO
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battery cell
battery
alternating current
phase
amplitude
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PCT/JP2020/040005
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Inventor
溝口　朝道
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G—PHYSICS
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    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a battery monitoring device.
  • Patent Document 2 a sinusoidal current (alternating current) is passed from an oscillator to a storage battery, the response signal (voltage fluctuation) is detected by a lock-in amplifier, and the complex impedance characteristic is calculated based on the detection result. It was. Then, based on this complex impedance characteristic, the deterioration state of the storage battery and the like were determined.
  • the response signal generated from the storage battery may become noise. That is, when the response signal propagates as external noise, radio noise may occur. Then, noise may cause other devices to malfunction.
  • the present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a battery monitoring device capable of suppressing noise.
  • the means for solving the above problems is applied to an assembled battery in which a plurality of battery cells including an electrolyte and a plurality of electrodes are connected in series, and in a battery monitoring device that monitors the state of each battery cell, the above-mentioned means.
  • a current generator that causes an AC current to flow through each battery cell
  • a voltage acquisition unit that acquires the voltage fluctuation of each battery cell when the AC current flows, an AC current that flows through each battery cell, and the above.
  • each of the battery cells is provided with a current control unit that specifies the amplitude and phase of the AC current, and the current control unit is such that the total value of the voltage fluctuations of the battery cells is equal to or less than the threshold value.
  • the current control unit Based on the impedance and phase difference of each battery cell calculated by the calculation unit, at least one of the amplitude and phase of the AC current to be passed for each battery cell is specified, and the specified AC current of the specified AC current is specified. At least one of the amplitude and the phase is specified for each battery cell.
  • the amplitude of the alternating current to be passed for each battery cell based on the impedance and phase difference of each battery cell calculated by the calculation unit so that the total value of the voltage fluctuation of each battery cell is equal to or less than the threshold value. And at least one of the phases is specified. Therefore, it is possible to suppress the voltage fluctuation in the entire assembled battery and suppress the noise without providing a circuit for suppressing noise such as a filter.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power supply system.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the battery monitoring device.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the impedance detection unit.
  • FIG. 4 is a vector diagram showing conventional AC current and voltage fluctuation.
  • FIG. 5 is a vector diagram showing alternating current and voltage fluctuation.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the flow of impedance detection processing.
  • FIG. 7 is a vector diagram showing alternating current and voltage fluctuation in the second embodiment.
  • FIG. 8 is a vector diagram showing alternating current and voltage fluctuation in the third embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power supply system.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the battery monitoring device.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the impedance detection unit.
  • FIG. 4 is a vector diagram showing conventional AC current and voltage fluctuation.
  • FIG. 5 is a vector diagram showing alternating current and voltage fluctuation.
  • FIG. 6 is a flow
  • FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the designated value setting process in the third embodiment.
  • FIG. 10 is a vector diagram showing alternating current and voltage fluctuation in the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing voltage fluctuations in the fourth embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the flow of the designated value setting process in the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a vector diagram showing alternating current and voltage fluctuation in the fifth embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing voltage fluctuations in the fifth embodiment.
  • FIG. 15 is a flowchart showing the flow of impedance detection processing according to the fifth embodiment.
  • the power supply system 10 includes a motor 20 as a rotary electric machine, an inverter 30 as a power converter for passing a three-phase current to the motor 20, a rechargeable battery 40, and a battery. It includes a battery monitoring device 50 that monitors the state of 40, and an ECU 100 that controls a motor 20 and the like.
  • the motor 20 is capable of transmitting power to a drive wheel (not shown).
  • a three-phase permanent magnet synchronous motor is used as the motor 20.
  • the inverter 30 is composed of a full bridge circuit having the same number of upper and lower arms as the number of phases of the phase winding, and in each phase winding by turning on / off a switch (semiconductor switching element such as an IGBT) provided in each arm. The energizing current is adjusted.
  • the inverter 30 is provided with an inverter control device (not shown), and the inverter control device controls energization by turning on / off each switch in the inverter 30 based on various detection information in the motor 20 and demands for power running drive and power generation. To carry out. As a result, the inverter control device supplies electric power from the assembled battery 40 to the motor 20 via the inverter 30 to drive the motor 20 by power running. Further, the inverter control device generates electricity based on the power from the drive wheels, converts the generated electric power through the inverter 30, and supplies the generated electric power to the assembled battery 40 to charge the assembled battery 40.
  • the assembled battery 40 is electrically connected to the motor 20 via the inverter 30.
  • the assembled battery 40 has a terminal-to-terminal voltage of, for example, 100 V or more, and is configured by connecting a plurality of battery modules 41 in series.
  • the battery module 41 is configured by connecting a plurality of battery cells 42 in series.
  • the battery cell 42 for example, a lithium ion storage battery or a nickel hydrogen storage battery can be used.
  • Each battery cell 42 is a storage battery having an electrolyte and a plurality of electrodes.
  • the battery module 41 is configured by connecting six battery cells 42 in series.
  • the positive electrode side terminal of the electric load such as the inverter 30 is connected to the positive electrode side power supply path L1 connected to the positive electrode side power supply terminal of the assembled battery 40.
  • the negative electrode side terminal of the electric load such as the inverter 30 is connected to the negative electrode side power supply path L2 connected to the negative electrode side power supply terminal of the assembled battery 40.
  • a relay switch SMR (system main relay switch) is provided in each of the positive electrode side power supply path L1 and the negative electrode side power supply path L2, and the relay switch SMR can switch between energization and energization cutoff.
  • the battery monitoring device 50 is a device that monitors the storage state (SOC), deterioration state (SOH), and the like of each battery cell 42.
  • the battery monitoring device 50 is connected to the ECU 100 and outputs the state of each battery cell 42 and the like. The configuration of the battery monitoring device 50 will be described later.
  • the ECU 100 requests power running drive and power generation from the inverter control device based on various information.
  • the various information includes, for example, accelerator and brake operation information, vehicle speed, and the state of the assembled battery 40.
  • the battery monitoring device 50 is provided with an impedance detection unit 60 for each battery cell 42. Further, the battery monitoring device 50 is provided with a control device 90 as a current control unit that inputs information on each battery cell 42 from each impedance detection unit 60 and gives instructions to each impedance detection unit 60.
  • the impedance detection unit 60 includes an arithmetic unit 61 as an arithmetic unit, a current generation unit, and a lock-in amplifier 62 as a voltage acquisition unit.
  • the arithmetic unit 61 has a function of giving an instruction to the lock-in amplifier 62 according to an instruction from the control device 90 and acquiring various information of the battery cell 42 to be monitored via the lock-in amplifier 62. Further, the arithmetic unit 61 has a function of performing an arithmetic operation based on various acquired information, a function of outputting the arithmetic operation result to the control device 90, and the like. The detailed configuration of the arithmetic unit 61 will be described later.
  • the lock-in amplifier 62 includes an oscillation circuit 71, a DA converter 72, an AD converter 73, a current modulation circuit 74, a differential amplifier circuit 75, an AD converter 76, a phase shift circuit 77, a first multiplier 78, and a first integrator.
  • a device 79, a first filter 80, a second multiplier 81, a second integrator 82, and a second filter 83 are provided.
  • the oscillation circuit 71 is a circuit that is connected to the arithmetic unit 61 and outputs a sine wave signal set according to an instruction from the arithmetic unit 61.
  • the oscillation circuit 71 is connected to the first multiplier 78 and the phase shift circuit 77, and outputs a sinusoidal signal to the first multiplier 78 and the phase shift circuit 77 as a first reference signal. Further, the oscillation circuit 71 is connected to the current modulation circuit 74 via the DA converter 72, and outputs a sine wave signal to the current modulation circuit 74 as an instruction signal.
  • the current modulation circuit 74 is a circuit that flows (outputs) a predetermined alternating current (sine wave signal) using the battery cell 42 to be monitored as a power source.
  • the current modulation circuit 74 has a semiconductor switch element 74a (for example, MOSFET) and a resistor 74b connected in series with the semiconductor switch element 74a.
  • the drain terminal of the semiconductor switch element 74a is connected to the positive electrode terminal of the battery cell 42, and the source terminal of the semiconductor switch element 74a is connected in series with one end of the resistor 74b.
  • the other end of the resistor 74b is connected to the negative electrode terminal of the battery cell 42.
  • the semiconductor switch element 74a is configured so that the amount of energization can be adjusted between the drain terminal and the source terminal.
  • the current modulation circuit 74 is provided with a current detection amplifier 74c connected to both ends of the resistor 74b.
  • the current detection amplifier 74c is configured to detect the current flowing through the resistor 74b and output it as a feedback signal. This feedback signal is converted into a digital signal (feedback signal If) via the AD converter 73 and output to the arithmetic unit 61.
  • the current modulation circuit 74 is provided with a feedback circuit 74d.
  • the feedback circuit 74d is configured to input an instruction signal from the oscillation circuit 71 via the DA converter 72 and to input a feedback signal from the current detection amplifier 74c. Then, the instruction signal and the feedback signal are compared, and the result is output to the gate terminal of the semiconductor switch element 74a.
  • the semiconductor switch element 74a adjusts the voltage applied between the gate and the source so that the alternating current (sine wave signal) indicated by the instruction signal is output from the battery cell 42 based on the signal from the feedback circuit 74d. To adjust the amount of current between the drain and source. When an error occurs between the waveform indicated by the instruction signal and the current waveform actually flowing through the resistor 74b, the semiconductor switch element 74a corrects the error based on the signal from the feedback circuit 74d. Adjust the amount of current so that it is done. As a result, the alternating current (sine wave signal) flowing through the resistor 74b (that is, the battery cell 42) is stabilized.
  • the differential amplifier circuit 75 is connected to the battery cell 42 to be monitored.
  • the differential amplifier circuit 75 has a function of inputting, amplifying, and outputting a voltage fluctuation reflecting the internal complex impedance information of the battery cell 42 between the terminals of the battery cell 42 when an alternating current flows through the battery cell 42.
  • the differential amplifier circuit 75 is connected to the AD converter 76, and the input voltage fluctuation (response signal) is output to the first multiplier 78 and the second multiplier 81, respectively, via the AD converter 76. It is configured to do.
  • the first multiplier 78 multiplies the first reference signal input from the oscillation circuit 71 with the voltage fluctuation (response signal) and outputs it to the first integrator 79.
  • the first integrator 79 averages the values input from the first multiplier 78 and outputs them to the arithmetic unit 61 via the first filter 80, which is a low-pass filter.
  • the value output from the first filter 80 to the arithmetic unit 61 is a value corresponding to the actual part of the voltage fluctuation.
  • the second multiplier 81 is connected to the oscillation circuit 71 via the phase shift circuit 77, and a second reference signal is input.
  • the second reference signal is a signal obtained by advancing the phase of the first reference signal by 90 degrees ( ⁇ / 2).
  • the phase shift circuit 77 advances the phase of the sine wave signal (first reference signal) input from the oscillation circuit 71, and outputs it as a second reference signal.
  • the second multiplier 81 multiplies the second reference signal by the voltage fluctuation (response signal) and outputs it to the second integrator 82.
  • the second integrator 82 averages the values input from the second multiplier 81 and outputs them to the arithmetic unit 61 via the second filter 83, which is a low-pass filter.
  • the value input to the arithmetic unit 61 via the second filter 83 is a value corresponding to the imaginary portion of the voltage fluctuation.
  • the arithmetic unit 61 is a microcomputer or the like composed of a CPU, a memory (RAM, ROM), and the like, and is configured to be able to execute various arithmetic processes. For example, the arithmetic unit 61 acquires Re_Vi and Im_Vi from the filters 80 and 83, and based on their values and the amplitude Is of the alternating current, the impedance Zi (more specifically, more specifically, according to the equations (11) to (13)). Absolute value
  • the arithmetic unit 61 outputs the calculated impedance Zi and the phase difference ⁇ i to the control device 90.
  • the control device 90 stores these. Further, the control device 90 scans the frequency of the alternating current output from the battery cell 42 (measurement frequency fs) within a predetermined measurement range, so that the impedance Zi and the phase difference ⁇ i (frequency characteristics of complex impedance) at a plurality of frequencies are scanned. ) Is obtained. Then, the control device 90 creates a call-call plot based on the calculation results thereof, and grasps the characteristics of the electrodes, the electrolyte, and the like.
  • the storage state (SOC) and deterioration state (SOH) are grasped, and the result is output to the ECU 100.
  • the arithmetic unit 61 is configured to be able to acquire the voltage between terminals (DC voltage) of the battery cell 42.
  • the impedance Zi of the battery cell 42 is calculated based on the voltage fluctuation of the battery cell 42.
  • the voltage fluctuation of each battery cell 42 is a weak fluctuation individually.
  • the assembled battery 40 is configured by connecting a plurality of battery cells 42 in series. Therefore, voltage fluctuations are superimposed, resulting in large voltage fluctuations, which may cause noise.
  • the voltage fluctuation of the battery cell 42 when an alternating current flows may be referred to as a voltage fluctuation Vi.
  • the voltage fluctuation Vi is represented by a vector.
  • FIG. 4 for the sake of brevity, the case where the battery cells 42 constituting the assembled battery 40 are two, the first battery cell 42a and the second battery cell 42b, will be described. Further, the deterioration state and the storage state of the first battery cell 42a and the second battery cell 42b will be described as being different. Further, in FIG. 4, it is assumed that the same alternating current is output from the first battery cell 42a and the second battery cell 42b.
  • the amplitude specified values Is1 and Is2 of the alternating current output from the first battery cell 42a and the second battery cell 42b are both set to "Ia”.
  • the phases of the alternating currents output from the first battery cell 42a and the second battery cell 42b are both set to zero (reference).
  • the battery states are different, so that the voltage fluctuation V1 of the first battery cell 42a and the second battery cell 42b
  • the amplitude (magnitude) is different from that of the voltage fluctuation V2 of. That is, since the impedances Z1 and Z2 of the first battery cell 42a and the second battery cell 42b are different, the magnitudes of the voltage fluctuations V1 and V2 proportional to the impedances Z1 and Z2 are also different.
  • phase difference ⁇ 1 of the voltage fluctuation V1 of the first battery cell 42a with respect to the alternating current and the phase difference ⁇ 2 of the voltage fluctuation V2 of the second battery cell 42b with respect to the alternating current are different in magnitude.
  • the total Vt (total of vector values) of the voltage fluctuation V1 and the voltage fluctuation V2 does not become zero, and in some cases, becomes larger than the respective voltage fluctuations V1 and V2. Therefore, if alternating current is output from each battery cell 42 at the same time, large noise may be generated from the assembled battery 40.
  • the control device 90 is based on the calculated impedance Zi and phase difference ⁇ i of each battery cell 42 so that the total value of the voltage fluctuation Vi of each battery cell 42 is equal to or less than the threshold value.
  • the amplitude specified value Isi and the phase specified value ⁇ si of the alternating current to be passed through each battery cell 42 are specified (calculated). Then, the control device 90 specifies the specified amplitude designation value Isi and the phase designation value ⁇ si for each battery cell 42.
  • the control device 90 specifies the specified values (amplitude specified value Isi and phase specified value ⁇ si) will be described.
  • the battery cells 42 constituting the assembled battery 40 are divided into one or a plurality of groups. At that time, each group should include at least two or more battery cells 42. In addition, it may be grouped in advance.
  • control device 90 cancels each other's voltage fluctuation Vis of each battery cell 42 included in each group, and the amplitude specified value Isi of the alternating current to be output from each battery cell 42 so that the total value becomes close to zero. And the phase designation value ⁇ si is determined.
  • the amplitude specified value Isi of the alternating current is determined based on the impedance Zi of each battery cell 42 so that the amplitudes of the voltage fluctuation Vis of the battery cells 42 included in the group are all the same. That is, the impedance Zi is in a proportional relationship with the voltage fluctuation Vi. Therefore, when one of the battery cells 42 included in the group is used as a reference and the specified value Isi of the amplitude of the alternating current output from the reference battery cell 42 is set to "Ia", the impedance Za of the reference battery cell 42 is used.
  • the inverse ratio of the impedance Zb of the target battery cell 42 is taken, that is, if Ia ⁇ (Za / Zb) is calculated, the specified value Ib of the amplitude of the alternating current to be output from the target battery cell 42 is calculated. Can be identified.
  • phase shift of each voltage fluctuation Vi in each battery cell 42 in the group is the same.
  • the phase designation value ⁇ si is determined so as to be (equally spaced). That is, as described above, the phase difference ⁇ i indicates the phase difference between the voltage fluctuation Vi and the alternating current. Therefore, 360 ° is divided by the number of battery cells 42 included in the group, and the phase designation value ⁇ si is determined so that the phase of each voltage fluctuation Vi is shifted by the calculated value.
  • the target battery cell 42 is set in consideration of the phase difference ⁇ a of the voltage fluctuation Va in the reference battery cell 42, the phase difference ⁇ b of the voltage fluctuation Vb in the target battery cell 42, and the calculated phase shift.
  • the phase specification value ⁇ sb of the alternating current to be output is determined.
  • the above-mentioned determination mode will be specifically described with reference to FIG.
  • the impedance of the first battery cell 42a calculated last time (that is, the latest) is set to "Z1", and the phase difference ⁇ i is set to " ⁇ 1".
  • the impedance of the second battery cell 42b calculated last time (that is, the latest) is set to "Z2”, and the phase difference ⁇ i is set to " ⁇ 2".
  • the amplitude designated value Isi of the alternating current output from the first battery cell 42a is set to "Is1", and the phase designated value ⁇ si is set to " ⁇ s1".
  • the amplitude designated value Isi of the alternating current output from the second battery cell 42b is set to "Is2”, and the phase designated value ⁇ si is set to " ⁇ s2”.
  • the voltage fluctuation Vi, the alternating current, and the impedance Zi are represented by vectors on the complex plane with reference to the alternating current flowing through the first battery cell 42a.
  • the amplitude of the alternating current to be output from the second battery cell 42b according to the following equation (14).
  • the specified value Is2 can be specified.
  • the voltage fluctuation V1 and the voltage fluctuation V2 Must be 180 ° out of phase. That is, it is necessary that the phases of the voltage fluctuations V1 and V2 are out of phase by the value specified by dividing 360 ° by the number of battery cells “2”.
  • the phase designation value ⁇ s2 of the alternating current to be output from the second battery cell 42b can be specified by the following equation (15).
  • the phase designation value ⁇ s1 of the alternating current output from the first battery cell 42a is set to “0”.
  • the impedance detection process is configured to be executed at a predetermined timing (for example, when the system is started).
  • the battery module 41 to be monitored by the battery monitoring device 50 is assumed to be composed of six battery cells 42, and will be referred to as the first battery cell 42a to the sixth battery cell 42f below. In some cases. Then, the first battery cell 42a to the sixth battery cell 42f are divided into three groups G1, G2, and G3.
  • the group G1 includes the first battery cell 42a and the second battery cell 42b
  • the group G2 includes the first battery cell 42a and the second battery cell 42b.
  • the third battery cell 42c and the fourth battery cell 42d are included
  • the group G3 includes the fifth battery cell 42e and the sixth battery cell 42f.
  • the amplitude specified values Isi of the alternating current output from the first battery cells 42a to the sixth battery cells 42f may be indicated as the amplitude specified values Is1 to Is6, respectively, and the phase specified values ⁇ si may be indicated as the phase specified values ⁇ s1 to ⁇ s6, respectively. is there.
  • the impedances Zi of the first battery cells 42a to the sixth battery cells 42f may be indicated as impedances Z1 to Z6, respectively, and the phase difference ⁇ i may be indicated as the phase differences ⁇ 1 to ⁇ 6, respectively.
  • the control device 90 sets initial values as the amplitude specified value Isi and the phase specified value ⁇ si of the alternating current output from each battery cell 42 (step S101).
  • the initial value may be any value, but it is preferable that the initial value is set so that the possibility of noise suppression is high.
  • a designated value is set as an initial value so that an alternating current having the same amplitude and opposite phase is output from the paired battery cells 42 in the groups G1 to G3.
  • the same value "Ic” is set as the initial value of the amplitude specified values Is1 to Is6 of the alternating current output from the first battery cell 42a to the sixth battery cell 42f.
  • “Ic” is an arbitrary value.
  • 0 ° is set as the initial value of the phase designation values ⁇ s1, ⁇ s3, and ⁇ s5 of the alternating current output from the first battery cell 42a, the third battery cell 42c, and the fifth battery cell 42e, respectively.
  • 180 ° is set as the initial value of the phase designation values ⁇ s2, ⁇ s4, and ⁇ s6 of the alternating current output from the second battery cell 42b, the fourth battery cell 42d, and the sixth battery cell 42f, respectively.
  • control device 90 sets an initial value as the frequency of the alternating current (measurement frequency fs) (step S102).
  • the measurement frequency fs is configured to be determined from within a predetermined measurement range, and the initial value in the present embodiment is the smallest value in the measurement range.
  • control device 90 outputs (instructs) the amplitude specified values Is1 to Is6, the phase specified values ⁇ s1 to ⁇ s6, and the measurement frequency fs to the impedance detection units 60 of the first battery cells 42a to the sixth battery cells 42f, respectively. ), And instructed to detect the impedance (step S103).
  • the control device 90 sets the initial values set in step S101 as the amplitude specified values Is1 to Is6 and the phase specified values ⁇ s1 to ⁇ s6, respectively. Output. Similarly, when the impedance detection process is started and the first step S103 is executed, the control device 90 outputs the initial value set in step S102 as the measurement frequency fs.
  • the control device 90 when the second and subsequent steps S103 are executed, the control device 90 outputs the values set in step S105, which will be described later, as the amplitude specified values Is1 to Is6 and the phase specified values ⁇ s1 to ⁇ s6, respectively. Similarly, when the second and subsequent steps S103 are executed, the control device 90 outputs the values set in step S107, which will be described later, as the measurement frequency fs.
  • the impedance detection units 60 When the amplitude specified values Is1 to Is6, the phase specified values ⁇ s1 to ⁇ s6, and the measurement frequency fs are output, the impedance detection units 60 each output the first battery cell 42a to the sixth battery cell 42f based on the specified values. Outputs alternating current from.
  • each impedance detection unit 60 inputs the voltage fluctuations V1 to V6 of the first battery cells 42a to the sixth battery cells 42f based on the alternating current, respectively, and as described above based on the voltage fluctuations V1 to V6, the impedance Z1 ⁇ Z6 and the phase differences ⁇ 1 to ⁇ 6 are calculated and output to the control device 90.
  • the control device 90 inputs (acquires) the calculation results (impedance Z1 to Z6 and phase difference ⁇ 1 to ⁇ 6) (step S104). After that, the control device 90 proceeds to step S105 to execute the designated value setting process. That is, the control device 90 is based on the calculated impedances Z1 to Z6 and the phase difference ⁇ 1 to ⁇ 6 of the battery cells 42 so that the total value of the voltage fluctuations V1 to V6 of the battery cells 42 is equal to or less than the threshold value.
  • the amplitude designated values Is1 to Is6 and the phase designated values ⁇ s1 to ⁇ s6 of the alternating current to be passed through each battery cell 42 are specified (calculated) (step S105).
  • the amplitude specified value Is and the phase specified value ⁇ s are specified based on the following mathematical formulas (16) to (27).
  • "Id” is an arbitrary value, and may be the same value as the initial value or may be different.
  • Is1 Id ... (16)
  • Is2 Is1 ⁇ Z1 / Z2 ... (17)
  • Is3 Id ... (18)
  • Is4 Is3 ⁇ Z3 / Z4 ... (19)
  • Is5 Id ... (20)
  • ⁇ s2 ⁇ 1 + 180 ° - ⁇ 2 ... (23)
  • ⁇ s3 0 ° ...
  • ⁇ s4 ⁇ 3 + 180 ° - ⁇ 4 ...
  • ⁇ s5 0 ° ... (26)
  • ⁇ s6 ⁇ 5 + 180 ° - ⁇ 6 ...
  • the amplitude specified values Is1 to Is6 and the phase specified values ⁇ s1 to ⁇ s6 set in step S105 are output in the next step S103 when the impedance detection process is not completed. Then, the control device 90 determines whether or not all the frequencies within the measurement range have been scanned as the measurement frequency fs (step S106). Specifically, by determining whether or not the measurement frequency fs matches the maximum value of the measurement range, it is determined whether or not all the frequencies within the measurement range have been scanned.
  • step S106 the control device 90 updates the measurement frequency fs (step S107) and executes the process of step S103 again.
  • the update method is arbitrary, but for example, a predetermined value may be added to the measurement frequency fs to set a new measurement frequency fs. If the predetermined value to be added is large, the impedance or the like may change significantly. Therefore, it is desirable that the change width of the measurement frequency fs is as small as possible.
  • the battery monitoring device 50 of the first embodiment has the following effects.
  • the first battery cell 42a included in the group G1 is used as a reference, and the amplitude specified value Isi of the alternating current output from the reference first battery cell 42a is set as "Id". Then, the inverse number of the impedance Z1 of the reference first battery cell 42a and the impedance Z2 of the second battery cell 42b included in the group G1 so that the amplitudes of the voltage fluctuations V1 and V2 of the battery cells 42 are the same. By taking the ratio, the amplitude specified value Is2 of the alternating current to be output from the second battery cell 42b was specified.
  • step S105 based on the impedances Z1 to Z6 of each battery cell 42 acquired in the previous step S104 (that is, the latest), in step S105, the first battery is described by the mathematical formulas (16) and (17).
  • the specified amplitude value Is1 of the cell 42a and the specified amplitude Is2 of the second battery cell 42b were specified.
  • the other groups G2 and G3 were also specified in the same manner.
  • phase designation values ⁇ s1 and ⁇ s2 were determined so that the phase shifts of the voltage fluctuations V1 and V2 in the first battery cell 42a and the second battery cell 42b in the group G1 were the same (equally spaced). Specifically, based on the (that is, the latest) phase difference ⁇ 1 to ⁇ 6 input in the previous step S104, the phase of the first battery cell 42a is calculated by the mathematical formulas (22) and (23) in the step S105. The designated value ⁇ s1 and the phase designated value ⁇ s2 of the second battery cell 42b were specified. The other groups G2 and G3 were also specified in the same manner.
  • the same value "Ic" was set as the initial value of the amplitude specified values Is1 to Is6 of the alternating current output from the first battery cells 42a to the sixth battery cells 42f.
  • the phase designation values ⁇ s1 and ⁇ s2 are set so that the alternating current output from the first battery cell 42a and the alternating current output from the second battery cell 42b paired with the first battery cell 42a are in opposite phases.
  • the initial value was set.
  • the other initial values of the phase designation values ⁇ s3 to ⁇ s6 were also set in the same manner. As a result, it is possible to suppress the generation of noise as much as possible even in a situation where the impedance Zi and the phase difference ⁇ i are not detected.
  • the measurement frequency fs was updated to increase by a predetermined value. This makes it possible to suppress noise as compared with the case where the measurement frequency fs is randomly determined within the measurement range.
  • the number of battery cells 42 included in the group is two, but it may be three.
  • the second embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment.
  • the same configurations as those described in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the determination mode in the second embodiment will be specifically described with reference to FIG. 7.
  • the first battery cell 42a to the sixth battery cell 42f are divided into two groups G1 and G2, and the group G1 includes the first battery cell 42a, the second battery cell 42b, and the third battery cell 42b. It will be described as assuming that the battery cell 42c is included.
  • the group G2 will be described as including the fourth battery cell 42d, the fifth battery cell 42e, and the sixth battery cell 42f. Since the determination mode in the group G2 is the same as that in the group G1, the determination mode in the group G1 will be mainly described, and the determination mode in the group G2 will be omitted.
  • the impedances Zi of the first battery cells 42a to the third battery cells 42c acquired (input) in the previous step S104 are set to “Z1” to “Z3”, respectively.
  • the phase difference ⁇ i acquired (input) in the previous step S104 is set to “ ⁇ 1” to “ ⁇ 3”, respectively.
  • the voltage fluctuation Vi, the alternating current, and the impedance Zi are represented by vectors on the complex plane with reference to the alternating current output from the first battery cell 42a.
  • Is1 Id ... (30)
  • Is2 Is1 ⁇ Z1 / Z2 ... (31)
  • Is3 Is1 ⁇ Z1 / Z3 ... (32)
  • the phase designation value ⁇ s2 of the alternating current to be output from the second battery cell 42b is specified by the following equations (33) and (34). be able to.
  • the phase designation value ⁇ s3 of the alternating current to be output from the third battery cell 42c can be specified by the following equations (34) and (35).
  • the equalization processing of each battery cell 42 is simultaneously executed by changing the amplitude of the alternating current output from each battery cell 42 according to the state of each battery cell 42. ing.
  • the equalization process is a process of discharging a part of the battery cells 42 having a higher electricity storage state as compared with the other battery cells 42 so that the electricity storage states of the battery cells 42 are aligned.
  • the first battery cell 42a to the sixth battery cell 42f are divided into two groups G1 and G2, and the group G1 includes the first battery cell 42a, the second battery cell 42b, and the third battery cell. It will be described assuming that 42c is included. Then, the group G2 will be described as including the fourth battery cell 42d, the fifth battery cell 42e, and the sixth battery cell 42f. Since the determination mode in the group G2 is the same as that in the group G1, the determination mode in the group G1 will be mainly described, and the determination mode in the group G2 will be omitted. Further, the control device 90 of the third embodiment is configured to be able to acquire the electricity storage state of the battery cell 42, and functions as a state detection unit.
  • the impedances Zi of the first battery cells 42a to the third battery cells 42c acquired (input) in the previous step S104 are set to “Z1” to “Z3”, respectively, and the phase difference ⁇ i Are " ⁇ 1" to " ⁇ 3", respectively.
  • the voltage fluctuation Vi, the alternating current, and the impedance Zi are represented by vectors in FIG. 8 with reference to the alternating current output from the first battery cell 42a.
  • FIG. 9 shows the designated value setting process in step S105 in the third embodiment.
  • the control device 90 determines whether or not equalization processing is required for each of the groups G1 and G2 (step S301). For example, when the storage state of any of the battery cells 42 in the groups G1 and G2 is equal to or higher than a predetermined value, it is determined that equalization processing is necessary.
  • control device 90 determines the amplitude designation values Is1 to Is6 so that the voltage fluctuations Vi are equal, and the phase is shifted by a predetermined angle, as in the second embodiment.
  • the phase designation values ⁇ s1 to ⁇ s6 are determined (step S302).
  • step S301 determines whether the determination result in step S301 is affirmative. That is, the battery cells 42 to be discharged are specified in the groups G1 and G2.
  • control device 90 determines that the amplitude specified values Is1 to Is6 of the alternating current output from the battery cell 42 having the highest storage state are made larger than those of the other battery cells 42 (step S304).
  • the amplitude designation values Is1 to Is3 are determined by the following formulas (41) to (43). ..
  • "Id" is an arbitrary number.
  • Z1 / Z2 and Z1 / Z3 do not become 2 or more. Therefore, the amplitude specified value Is1 becomes larger than the other amplitude specified values Is2 and Is3.
  • Is1 2 ⁇ Id ... (41)
  • Is2 Id ⁇ Z1 / Z2 ...
  • Is3 Id ⁇ Z1 / Z3 ... (43)
  • the case where the first battery cell 42a is specified as the battery cell 42 to be discharged has been illustrated, but the same applies to the case where the second battery cell 42b and the third battery cell 42c are discharged. Further, in the group G2 as well, the amplitude specified value Isi is determined in the same manner.
  • the control device 90 sets the amplitude specified values Is1 to Is6 determined in step S303 and the impedance Z1 acquired in the previous step S104 so that the total value of the voltage fluctuation Vi of each battery cell 42 becomes equal to or less than the threshold value.
  • the phase designation values ⁇ s1 to ⁇ s6 are calculated based on Z6 and the phase differences ⁇ 1 to ⁇ 6 (step S305). That is, the control device 90 determines the phase designation values ⁇ s1 to ⁇ s6 so that the voltage fluctuations V1 to V6 cancel each other out.
  • step S303 of the third embodiment as described above, when the first battery cell 42a is specified as the battery cell 42 to be discharged, the voltage fluctuation V1 is twice that of the other voltage fluctuations V2 and V3.
  • the phase difference between the voltage fluctuation V1 and the voltage fluctuation V2 is 150 °
  • the phase difference between the voltage fluctuation V1 and the voltage fluctuation V3 is 210 °
  • the phase designation values ⁇ s1 to ⁇ s3 may be determined so that the phase difference between the voltage fluctuation V2 and the voltage fluctuation V3 is 60 °. That is, the phase designation values ⁇ s1 to ⁇ s3 of the alternating current may be determined as shown in the following equations (44) to (46).
  • the phase designation value ⁇ si is determined in the same manner.
  • step S105 the designated value setting process in step S105 is completed.
  • the total Vt of the voltage fluctuation V1, the voltage fluctuation V2, and the voltage fluctuation V3 can be brought close to zero, and noise can be suppressed.
  • the amplitude of the alternating current output from the first battery cell 42a is larger than that of the second battery cell 42b and the third battery cell 42c. Therefore, the discharge amount of the first battery cell 42a can be made larger than that of the second battery cell 42b and the third battery cell 42c to equalize the discharge amount. As a result, it is possible to align the storage states of the battery cells 42 and prevent a part of the battery cells 42 from being overcharged.
  • the impedance is detected while equalizing, the discharge current from the battery cell 42 is not wasted and the power consumption can be suppressed.
  • the specified value of the amplitude of the alternating current output from the first battery cell 42a (the battery cell 42 to be discharged most) is arbitrary as long as it is larger than the amplitude of the other alternating currents. You may change it. In this case, it is necessary to appropriately determine the phase designation value ⁇ s so that the total value of the voltage fluctuation Vi is equal to or less than the threshold value (for example, zero).
  • the amplitude specified value of the alternating current output from the battery cell 42 having the highest electricity storage state is made larger than the other amplitude specified values.
  • the amplitude specified value of the alternating current output from the plurality of battery cells 42 may be larger than the other amplitude specified values.
  • the amplitude specified values Is1 and Is2 of the alternating current output from the first battery cell 42a and the second battery cell 42b may be higher than the amplitude specified value Is3. In this case, it is necessary to appropriately determine the phase designation value ⁇ si so that the total value of the voltage fluctuation Vi is equal to or less than the threshold value (for example, zero).
  • the amplitude of the alternating current output from each battery cell 42 will be different.
  • the amplitude specified values Is1 and Is2 are calculated based on the mathematical formulas (16) and (17)
  • the impedances Z1 and Z2 are different, the amplitude specified values Is1 and Is2 are also different.
  • the amount of discharge differs for each battery cell 42, which may cause variations in the storage state of each battery cell 42.
  • the phase is specified so that the total value of the voltage fluctuation Vi is equal to or less than the threshold value (for example, zero).
  • the value ⁇ si is to be determined.
  • the first battery cell 42a to the sixth battery cell 42f are divided into two groups G1 and G2, and the group G1 includes the first battery cell 42a, the second battery cell 42b, and the third battery cell 42b. It will be described as assuming that the battery cell 42c is included. Then, the group G2 will be described as including the fourth battery cell 42d, the fifth battery cell 42e, and the sixth battery cell 42f. Since the determination mode in the group G2 is the same as that in the group G1, the determination mode in the group G1 will be mainly described, and the determination mode in the group G2 will be omitted.
  • the impedances Zi of the first battery cells 42a to the third battery cells 42c acquired (input) in the previous step S104 are set to “Z1” to “Z3”, respectively, and the phase difference ⁇ i Are " ⁇ 1" to " ⁇ 3", respectively.
  • the voltage fluctuation Vi, the alternating current, and the impedance Zi are represented by vectors in FIG. 10 with reference to the alternating current output from the first battery cell 42a.
  • the amplitude specified values Is1 to Is3 of the alternating current output from each battery cell 42 are the same, the amplitudes of the voltage fluctuations V1 to V3 differ due to the difference in impedances Z1 to Z3.
  • the phase difference ⁇ 12 between the voltage fluctuation V1 and the voltage fluctuation V2 the phase difference ⁇ 23 between the voltage fluctuation V2 and the voltage fluctuation V3, and the phase difference ⁇ 31 between the voltage fluctuation V3 and the voltage fluctuation V1 should be appropriately changed.
  • the voltage fluctuations V1 to V3 can be cyclically (arranged in a cyclical manner) as shown in FIG.
  • the end point of the voltage fluctuation V1 and the start point of the voltage fluctuation V2 are matched, the end point of the voltage fluctuation V2 and the start point of the voltage fluctuation V3 are matched, and the end point of the voltage fluctuation V3 and the start point of the voltage fluctuation V1 are matched. Can be matched.
  • phase differences ⁇ 12, ⁇ 23, and ⁇ 31 can be adjusted by appropriately setting the phase designation values ⁇ si in consideration of the phase differences ⁇ 1 to ⁇ 3.
  • the designated value setting process in step S105 in the fourth embodiment adopting this principle will be described with reference to FIG.
  • control device 90 sets arbitrary same values (for example, Id) as the amplitude specified values Is1 to Is3 of the alternating current to be passed through each battery cell 42 (step S401).
  • control device 90 changes the voltage of each battery cell 42 based on the latest impedances Z1 to Z3 of each battery cell 42 acquired in step S104 and the specified amplitude values Is1 to Is3 set in step S401.
  • the magnitudes (absolute value, scalar value) of V1 to V3 are calculated (step S402).
  • the control device 90 calculates the phase difference ⁇ 12 between the voltage fluctuation V1 and the voltage fluctuation V2 and the phase difference ⁇ 31 between the voltage fluctuation V3 and the voltage fluctuation V1 based on the mathematical expressions (51) and (52). (Step S403).
  • V1 to V3 are values calculated in step S402.
  • control device 90 uses the mathematical formulas (53) to (55) to calculate the phase differences ⁇ 12 and ⁇ 31 in step S403 and the latest phase differences ⁇ 1 to ⁇ 3 acquired in step S104, based on the phase designation values. Calculate ⁇ s1 to ⁇ s3 (step S404). Then, the designated value setting process in step S105 is completed.
  • the total value (total vector value) of the voltage fluctuations V1 to V3 can be brought close to zero, and noise can be suppressed.
  • the amplitude of the alternating current output from each battery cell 42 can be made the same, and the amount of discharge can be made the same for each battery cell 42. That is, when the impedance is detected, it is possible to suppress the variation in the storage state of each battery cell 42.
  • the amplitude specified value Is is always the same, but if equalization processing is required, the amplitude specified value Isi may be different. Even in this case, if the phase designation value ⁇ si is appropriately set, the total value of the voltage fluctuations can be suppressed to the threshold value or less (for example, zero).
  • the first battery cell 42a to the sixth battery cell 42f are divided into two groups G1 and G2, and the group G1 includes the first battery cell 42a, the second battery cell 42b, and the third battery cell 42b. It will be described as assuming that the battery cell 42c is included. Then, the group G2 will be described as including the fourth battery cell 42d, the fifth battery cell 42e, and the sixth battery cell 42f. Since the determination mode in the group G2 is the same as that in the group G1, the determination mode in the group G1 will be mainly described, and the determination mode in the group G2 will be omitted.
  • the impedances Zi of the latest first battery cells 42a to third battery cells 42c acquired (input) in the previous step S104 are set to "Z1" to "Z3", respectively. Let the phase difference ⁇ i be “ ⁇ 1” to “ ⁇ 3”, respectively. Further, the voltage fluctuation Vi, the alternating current, and the impedance Zi are represented by vectors in FIG. 13 with reference to the alternating current output from the first battery cell 42a.
  • the voltage fluctuations V1 to V3 can be cyclically (arranged cyclically) as shown in FIG. That is, the end point of the voltage fluctuation V1 and the start point of the voltage fluctuation V2 are matched, the end point of the voltage fluctuation V2 and the start point of the voltage fluctuation V3 are matched, and the end point of the voltage fluctuation V3 and the start point of the voltage fluctuation V1 are matched. Can be matched.
  • phase differences ⁇ 12, ⁇ 23, and ⁇ 31 can be adjusted by appropriately setting the phase designation values ⁇ si in consideration of the phase differences ⁇ 1 to ⁇ 3.
  • control device 90 is configured to be able to acquire the voltage fluctuation Vi together with the impedance Zi from the impedance detection unit 60.
  • the control device 90 sets an initial value as the measurement frequency fs in the same manner as in step S102 of the first embodiment (step S501).
  • the control device 90 sets the amplitude specified values Is1 to Is3 of the alternating current to be output from each battery cell 42 (step S502).
  • the control device 90 sets all the same values as the amplitude designation values Is1 to Is3 of the alternating current.
  • the amplitude specified value Isi of the alternating current output from the battery cell 42 to be discharged is set to be larger than the other amplitude specified values Isi.
  • control device 90 determines whether or not the initial value is set for the measurement frequency fs (step S503). That is, it is determined whether or not the impedance Z1 to Z3 and the like are detected for the first time after the impedance detection process is started.
  • step S503 If the determination result in step S503 is affirmative, the control device 90 proceeds to the process of step S504, and the alternating current flowing through the first battery cells 42a to the third battery cells 42c is based on the equations (61) to (62). The phase differences ⁇ 12 and ⁇ 31 are calculated so that Is1 to Is3 are cyclic (step S504).
  • the alternating current flowing through the first battery cells 42a to the third battery cells 42c has substantially the same phase as the voltage fluctuations V1 to V3, it can be calculated in the same manner as when the voltage fluctuations V1 to V3 are cyclically changed. .. Further, in the equations (61) to (62), since it is the first time to use the amplitude specified value Isi set in step S502, the voltage fluctuations V1 to V3 are not acquired in step S508 described later. Is.
  • step S503 determines whether the determination result in step S503 is negative. If the determination result in step S503 is negative, the control device 90 shifts to the process of step S505 and calculates the phase differences ⁇ 12 and ⁇ 31 based on the equations (63) to (64) (step S505). In the equations (63) to (64), the voltage fluctuations V1 to V3 use the latest voltage fluctuations V1 to V3 acquired in the previous step S508.
  • the control device 90 calculates the phase designation values ⁇ s1 to ⁇ s3 based on the equations (65) to (67) (step S506). More specifically, the phase designation values ⁇ s1 to ⁇ s3 are calculated so that the sum (vector value) of the voltage fluctuation V2 and the voltage fluctuation V3 has the opposite phase to the voltage fluctuation V1. In the equations (65) to (67), the phase differences ⁇ 12 and ⁇ 31 calculated in step S504 or step S505 are used.
  • the impedance detection units 60 When the amplitude specified values Is1 to Is3, the phase specified values ⁇ s1 to ⁇ s3, and the measurement frequency fs are output, the impedance detection units 60 each output the first battery cell 42a to the third battery cell 42c based on the specified values. Outputs alternating current from.
  • each impedance detection unit 60 inputs the voltage fluctuations V1 to V3 of the first battery cells 42a to the third battery cells 42c based on the alternating current, respectively, and as described above based on the voltage fluctuation Vi, the impedances Z1 to Z3 And the phase differences ⁇ 1 to ⁇ 3 are calculated and output to the control device 90. Further, each impedance detection unit 60 outputs voltage fluctuations V1 to V3 to the control device 90.
  • the control device 90 inputs the calculation results (voltage fluctuations V1 to V3, impedances Z1 to Z3, and phase differences ⁇ 1 to ⁇ 3) (step S508). Then, the control device 90 determines whether or not all the frequencies within the measurement range have been scanned as the measurement frequency fs (step S509). If the determination result is affirmative, the control device 90 ends the impedance measurement process. On the other hand, when the determination result in step S509 is negative, the control device 90 updates the measurement frequency fs (step S510) in the same manner as in step S107 of the first embodiment, and executes the process of step S502 again. To do.
  • the battery monitoring device 50 of the fifth embodiment has the following effects.
  • the impedance Zi and the phase difference ⁇ i can be detected while keeping the discharge amount of each battery cell 42 the same. At that time, noise can be suppressed by setting the total voltage fluctuation Vi to be equal to or less than the threshold value.
  • the impedance Zi and the phase difference ⁇ i are increased while making the amplitude specified value Isi of the alternating current output from the battery cell 42 that needs to be discharged larger than that of the other battery cells 42. Can be detected. At that time as well, noise can be suppressed by setting the total voltage fluctuation Vi to be equal to or less than the threshold value.
  • the battery monitoring device 50 outputs an alternating current from the battery cell 42, but an alternating current may be applied to the battery cell 42 from another power source (external power source or the like).
  • the control device 90 updates the measurement frequency fs, but the measurement frequency fs may be set based on an instruction from an external device such as the ECU 100.
  • the amplitude specified value Isi and the phase specified value ⁇ si are specified by using the latest impedance Zi and the phase difference ⁇ i, but the latest impedance Zi and the phase difference ⁇ i do not have to be used. However, it is desirable that the values are as close as possible to the latest impedance Zi and phase difference ⁇ i.
  • the threshold value of the total value of the voltage fluctuation is an arbitrary number, and may be appropriately set according to the allowable value of noise. For example, it may be zero.
  • the battery cells have been described in a maximum of three groups, but they may be divided into four or more groups.
  • Is1 when Is1 is made extremely large in order to further improve the equalization ability, it becomes "
  • the controls and methods thereof described in the present disclosure are realized by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program. May be done.
  • the controls and methods thereof described in the present disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits.
  • the control unit and method thereof described in the present disclosure may be a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor composed of one or more hardware logic circuits. It may be realized by one or more dedicated computers configured.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transitional tangible recording medium as an instruction executed by the computer.

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Abstract

複数の電池セル（４２）が直列接続された組電池（４０）に対して適用され、各電池セルの状態を監視する電池監視装置（５０）は、各電池セルに交流電流をそれぞれ流させ、交流電流が流れたときにおける各電池セルの電圧変動（Ｖｉ）をそれぞれ取得する電圧取得部（６２）と、交流電流及び電圧変動に基づいて、インピーダンス（Ｚｉ）、及び位相差（θｉ）を各電池セルごとにそれぞれ算出する演算部（６１）と、各電池セルごとに交流電流の振幅（Ｉｓｉ）及び位相（θｓｉ）を指定する電流制御部（９０）と、を備える。電流制御部は、電圧変動の合計値（Ｖｔ）が閾値以下となるように、算出されたインピーダンス及び位相差に基づいて、交流電流の振幅及び位相のうち少なくともいずれか一方を特定し、指定する。

Description

電池監視装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１９年１０月３０日に出願された日本出願番号２０１９－１９７３７６号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、電池監視装置に関するものである。
　従来から、蓄電池の状態を監視するため、蓄電池の複素インピーダンスを測定することが行われていた（例えば、特許文献１、特許文献２）。特許文献１に記載の開示では、パワーコントローラにより、蓄電池に対して矩形波信号（交流電流）を印加して、その応答信号（電圧変動）をフーリエ変換し、得られた結果から、複素インピーダンス特性を算出していた。そして、この複素インピーダンス特性を基に、蓄電池の劣化状態などを判別していた。
　また、特許文献２では、発振器から正弦波電流（交流電流）を蓄電池に流し、その応答信号（電圧変動）をロックインアンプにより検出し、その検出結果に基づいて、複素インピーダンス特性を算出していた。そして、この複素インピーダンス特性を基に、蓄電池の劣化状態などを判別していた。
特許第６２２６２６１号公報 特開２０１８－１９０５０２号公報
　ところで、蓄電池から発生する応答信号は、ノイズとなる可能性がある。すなわち、応答信号が外部ノイズとして伝搬すると、ラジオノイズが発生する場合がある。そして、ノイズにより、他の機器が誤作動する可能性がある。
　本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノイズを抑制することができる電池監視装置を提供することにある。
　上記課題を解決するための手段は、電解質と複数の電極とを含む複数の電池セルが直列接続された組電池に対して適用され、前記各電池セルの状態を監視する電池監視装置において、前記各電池セルに交流電流をそれぞれ流させる電流発生部と、前記交流電流が流れたときにおける前記各電池セルの電圧変動をそれぞれ取得する電圧取得部と、前記各電池セルに流れた交流電流及び前記電圧取得部により取得された電圧変動に基づいて、前記電池セルのインピーダンス、及び前記交流電流と前記電圧変動との位相差を前記各電池セルごとにそれぞれ算出する演算部と、前記電流発生部に対して、前記各電池セルごとに前記交流電流の振幅及び位相を指定する電流制御部と、を備え、前記電流制御部は、前記各電池セルの電圧変動の合計値が閾値以下となるように、前記演算部により算出された前記各電池セルのインピーダンス及び位相差に基づいて、前記各電池セルごとに流させる交流電流の振幅及び位相のうち少なくともいずれか一方を特定し、特定した交流電流の振幅及び位相のうち少なくともいずれか一方を各電池セルに対して指定する。
　上記構成では、各電池セルの電圧変動の合計値が閾値以下となるように、演算部により算出された各電池セルのインピーダンス及び位相差に基づいて、各電池セルごとに流させる交流電流の振幅及び位相のうち少なくともいずれか一方を特定する。このため、フィルタなどのノイズ抑制用の回路を設けなくても、組電池全体における電圧変動を抑え、ノイズを抑制することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、電源システムの概略構成図であり、 図２は、電池監視装置の構成図であり、 図３は、インピーダンス検出部の構成図であり、 図４は、従来における交流電流と電圧変動を示すベクトル図であり、 図５は、交流電流と電圧変動を示すベクトル図であり、 図６は、インピーダンス検出処理の流れを示すフローチャートであり、 図７は、第２実施形態における交流電流と電圧変動を示すベクトル図であり、 図８は、第３実施形態における交流電流と電圧変動を示すベクトル図であり、 図９は、第３実施形態における指定値設定処理の流れを示すフローチャートであり、 図１０は、第４実施形態における交流電流と電圧変動を示すベクトル図であり、 図１１は、第４実施形態における電圧変動を示す図であり、 図１２は、第４実施形態における指定値設定処理の流れを示すフローチャートであり、 図１３は、第５実施形態における交流電流と電圧変動を示すベクトル図であり、 図１４は、第５実施形態における電圧変動を示す図であり、 図１５は、第５実施形態におけるインピーダンス検出処理の流れを示すフローチャートである。
　（第１実施形態）
　以下、「電池監視装置」を車両（例えば、ハイブリッド車や電気自動車）の電源システムに適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
　図１に示すように、電源システム１０は、回転電機としてのモータ２０と、モータ２０に対して３相電流を流す電力変換器としてのインバータ３０と、充放電可能な組電池４０と、組電池４０の状態を監視する電池監視装置５０と、モータ２０などを制御するＥＣＵ１００と、を備えている。
　モータ２０は、図示しない駆動輪と動力伝達可能とされている。本実施形態では、モータ２０として、３相の永久磁石同期モータを用いている。
　インバータ３０は、相巻線の相数と同数の上下アームを有するフルブリッジ回路により構成されており、各アームに設けられたスイッチ（ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子）のオンオフにより、各相巻線において通電電流が調整される。
　インバータ３０には、図示しないインバータ制御装置が設けられており、インバータ制御装置は、モータ２０における各種の検出情報や、力行駆動及び発電の要求に基づいて、インバータ３０における各スイッチのオンオフにより通電制御を実施する。これにより、インバータ制御装置は、組電池４０からインバータ３０を介してモータ２０に電力を供給し、モータ２０を力行駆動させる。また、インバータ制御装置は、駆動輪からの動力に基づいてモータ２０を発電させ、インバータ３０を介して、発電電力を変換して組電池４０に供給し、組電池４０を充電させる。
　組電池４０は、インバータ３０を介して、モータ２０に電気的に接続されている。組電池４０は、例えば百Ｖ以上となる端子間電圧を有し、複数の電池モジュール４１が直列接続されて構成されている。電池モジュール４１は、複数の電池セル４２が直列接続されて構成されている。電池セル４２として、例えば、リチウムイオン蓄電池や、ニッケル水素蓄電池を用いることができる。各電池セル４２は、電解質と複数の電極とを有する蓄電池である。本実施形態において、電池モジュール４１は、６つの電池セル４２が直列接続されて構成されている。
　組電池４０の正極側電源端子に接続される正極側電源経路Ｌ１には、インバータ３０等の電気負荷の正極側端子が接続されている。同様に、組電池４０の負極側電源端子に接続される負極側電源経路Ｌ２には、インバータ３０等の電気負荷の負極側端子が接続されている。なお、正極側電源経路Ｌ１及び負極側電源経路Ｌ２には、それぞれリレースイッチＳＭＲ（システムメインリレースイッチ）が設けられており、リレースイッチＳＭＲにより、通電及び通電遮断が切り替え可能に構成されている。
　電池監視装置５０は、各電池セル４２の蓄電状態（ＳＯＣ）及び劣化状態（ＳＯＨ）などを監視する装置である。電池監視装置５０は、ＥＣＵ１００に接続されており、各電池セル４２の状態などを出力する。電池監視装置５０の構成については、後述する。
　ＥＣＵ１００は、各種情報に基づいて、インバータ制御装置に対して力行駆動及び発電の要求を行う。各種情報には、例えば、アクセル及びブレーキの操作情報、車速、組電池４０の状態などが含まれる。
　次に、電池監視装置５０について詳しく説明する。図２に示すように、第１実施形態では、電池監視装置５０には、電池セル４２毎にインピーダンス検出部６０が設けられている。また、電池監視装置５０は、各インピーダンス検出部６０から各電池セル４２の情報を入力するとともに、各インピーダンス検出部６０に対して指示する電流制御部としての制御装置９０が設けられている。
　図３に基づいて、インピーダンス検出部６０について説明する。インピーダンス検出部６０は、演算部としての演算装置６１と、電流発生部及び電圧取得部としてのロックインアンプ６２と、を備えている。演算装置６１は、制御装置９０からの指示に従い、ロックインアンプ６２に対して指示を行い、ロックインアンプ６２を介して、監視対象となる電池セル４２の各種情報を取得する機能を有する。また、演算装置６１は、取得した各種情報に基づいて演算を行う機能や、演算結果を制御装置９０に対して出力する機能等を有する。演算装置６１の詳しい構成は後述する。
　次に、ロックインアンプ６２について説明する。ロックインアンプ６２は、発振回路７１、ＤＡ変換器７２、ＡＤ変換器７３、電流モジュレーション回路７４、差動増幅回路７５、ＡＤ変換器７６、位相シフト回路７７、第１掛算器７８、第１積分器７９、第１フィルタ８０、第２掛算器８１、第２積分器８２、及び第２フィルタ８３を備える。
　発振回路７１は、演算装置６１に接続されており、演算装置６１からの指示に従って設定された正弦波信号を出力する回路である。発振回路７１は、第１掛算器７８及び位相シフト回路７７に接続されており、第１掛算器７８及び位相シフト回路７７に対して、正弦波信号を第１の参照信号として出力する。また、発振回路７１は、ＤＡ変換器７２を介して、電流モジュレーション回路７４に接続されており、電流モジュレーション回路７４に正弦波信号を指示信号として出力する。
　電流モジュレーション回路７４は、監視対象である電池セル４２を電源として、所定の交流電流（正弦波信号）を流させる（出力させる）回路である。具体的に説明すると、電流モジュレーション回路７４は、半導体スイッチ素子７４ａ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）と、半導体スイッチ素子７４ａに直列に接続された抵抗７４ｂとを有する。半導体スイッチ素子７４ａのドレイン端子は、電池セル４２の正極端子に接続され、半導体スイッチ素子７４ａのソース端子は、抵抗７４ｂの一端に直列に接続されている。また、抵抗７４ｂの他端は、電池セル４２の負極端子に接続されている。半導体スイッチ素子７４ａは、ドレイン端子とソース端子との間において通電量を調整可能に構成されている。
　また、電流モジュレーション回路７４には、抵抗７４ｂの両端に接続された電流検出アンプ７４ｃが設けられている。電流検出アンプ７４ｃは、抵抗７４ｂに流れる電流を検出し、フィードバック信号として出力するように構成されている。このフィードバック信号は、ＡＤ変換器７３を介して、デジタル信号（フィードバック信号Ｉｆ）に変換されて、演算装置６１に出力される。
　また、電流モジュレーション回路７４には、フィードバック回路７４ｄが設けられている。フィードバック回路７４ｄは、発振回路７１からＤＡ変換器７２を介して指示信号を入力するとともに、電流検出アンプ７４ｃからフィードバック信号を入力するように構成されている。そして、指示信号とフィードバック信号とを比較し、その結果を半導体スイッチ素子７４ａのゲート端子に出力するように構成されている。
　半導体スイッチ素子７４ａは、フィードバック回路７４ｄからの信号に基づいて、指示信号により指示された交流電流（正弦波信号）を電池セル４２から出力させるように、ゲート・ソース間に印加する電圧を調整して、ドレイン・ソース間の電流量を調整する。なお、指示信号により指示される波形と、実際に抵抗７４ｂに流れる電流波形との間に誤差が生じている場合、半導体スイッチ素子７４ａは、フィードバック回路７４ｄからの信号に基づいて、その誤差が補正されるように、電流量を調整する。これにより、抵抗７４ｂ（つまり、電池セル４２）に流れる交流電流（正弦波信号）が安定化する。
　差動増幅回路７５は、監視対象とする電池セル４２に対して接続されている。差動増幅回路７５は、電池セル４２に交流電流が流れた場合に、電池セル４２の端子間において、電池セル４２の内部複素インピーダンス情報を反映した電圧変動を入力し、増幅して出力する機能を有する。また、差動増幅回路７５は、ＡＤ変換器７６に接続されており、ＡＤ変換器７６を介して、入力した電圧変動（応答信号）を第１掛算器７８及び第２掛算器８１にそれぞれ出力するように構成されている。
　第１掛算器７８は、発振回路７１から入力した第１の参照信号と、電圧変動（応答信号）を乗算して、第１積分器７９に出力する。第１積分器７９は、第１掛算器７８から入力した値を平均化し、ローパスフィルタである第１フィルタ８０を介して演算装置６１に出力する。第１フィルタ８０から演算装置６１に出力される値は、電圧変動の実部に対応する値となっている。なお、電圧変動の実部に対応する値をＲｅ＿Ｖｉ（ｉ＝１，２・・・６）と示す。
　第２掛算器８１には、位相シフト回路７７を介して、発振回路７１に接続されており、第２の参照信号が入力される。第２の参照信号は、第１の参照信号の位相を９０度（π／２）進ませた信号である。位相シフト回路７７は、発振回路７１から入力した正弦波信号（第１の参照信号）の位相を進ませ、第２の参照信号として出力する。
　第２掛算器８１は、第２の参照信号と、電圧変動（応答信号）を乗算して、第２積分器８２に出力する。第２積分器８２は、第２掛算器８１から入力した値を平均化し、ローパスフィルタである第２フィルタ８３を介して演算装置６１に出力する。第２フィルタ８３を介して、演算装置６１に入力される値は、電圧変動の虚部に対応する値となっている。なお、電圧変動の虚部に対応する値をＩｍ＿Ｖｉ（ｉ＝１，２・・・６）と示す。
　演算装置６１は、ＣＰＵやメモリ（ＲＡＭ，ＲＯＭ）等から構成されるマイコンなどであり、各種演算処理を実行可能に構成されている。例えば、演算装置６１は、フィルタ８０，８３から、Ｒｅ＿Ｖｉ及びＩｍ＿Ｖｉを取得し、それらの値及び交流電流の振幅Ｉｓに基づいて、数式（１１）～（１３）により、インピーダンスＺｉ（より詳しくは、絶対値｜Ｚｉ｜）及び位相差θｉを算出する。なお、位相差θｉは、交流電流の位相と電圧変動（応答信号）の位相との位相差のことである。また、本実施形態において、交流電流の振幅Ｉｓは、演算装置６１からロックインアンプ６２への指示（振幅指定値Ｉｓｉ）に基づくものであるが、フィードバック信号Ｉｆに基づくものであってもよい。
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 　演算装置６１は、算出したインピーダンスＺｉ及び位相差θｉを制御装置９０に出力する。制御装置９０は、これらを記憶する。また、制御装置９０は、電池セル４２から出力させる交流電流の周波数（測定周波数ｆｓ）を所定の測定範囲内で走査させることで、複数の周波数におけるインピーダンスＺｉ及び位相差θｉ（複素インピーダンスの周波数特性）を取得する。そして、制御装置９０は、それらの算出結果に基づいて、コールコールプロットを作成し、電極及び電解質などの特性を把握する。例えば、蓄電状態（ＳＯＣ）や劣化状態（ＳＯＨ）を把握し、結果をＥＣＵ１００に出力する。なお、図示及び詳細な説明は省略するが、演算装置６１は、電池セル４２の端子間電圧（直流電圧）を取得可能に構成されている。
　上述したように、電池セル４２のインピーダンスＺｉは、電池セル４２の電圧変動に基づいて算出される。そして、各電池セル４２の電圧変動は、個々ではそれぞれ微弱な変動である。しかしながら、組電池４０は、複数の電池セル４２が直列に接続されて構成されているものである。このため、電圧変動が重畳し、大きな電圧変動となり、ノイズとなる可能性がある。
　ここで、電圧変動が重畳する様子について図４に基づいて説明する。以下では、交流電流が流れたときにおける電池セル４２の電圧変動を、電圧変動Ｖｉと示す場合がある。なお、図４では、電圧変動Ｖｉをベクトルで表現する。また、図４においては、単純化して説明するため、組電池４０を構成する電池セル４２が、第１電池セル４２ａと、第２電池セル４２ｂの２つである場合を想定して説明する。また、第１電池セル４２ａ及び第２電池セル４２ｂの劣化状態や蓄電状態は異なるものとして説明する。また、図４では、第１電池セル４２ａ及び第２電池セル４２ｂから同じ交流電流が出力されるものとする。具体的には、第１電池セル４２ａ及び第２電池セル４２ｂから出力される交流電流の振幅指定値Ｉｓ１，Ｉｓ２を共に「Ｉａ」とする。同様に、第１電池セル４２ａ及び第２電池セル４２ｂから出力される交流電流の位相を共にゼロとする（基準とする）。
　図４に示すように、同じ交流電流が第１電池セル４２ａ及び第２電池セル４２ｂから出力されても、電池状態が異なるため、第１電池セル４２ａの電圧変動Ｖ１と、第２電池セル４２ｂの電圧変動Ｖ２とは、振幅（大きさ）が異なる。つまり、第１電池セル４２ａと第２電池セル４２ｂのインピーダンスＺ１，Ｚ２が異なるため、それに比例する電圧変動Ｖ１，Ｖ２の大きさも異なる。同様の理由から、交流電流に対する第１電池セル４２ａの電圧変動Ｖ１の位相差θ１と、交流電流に対する第２電池セル４２ｂの電圧変動Ｖ２の位相差θ２とは、大きさが異なる。
　このため、電圧変動Ｖ１と電圧変動Ｖ２の合計Ｖｔ（ベクトル値の合計）は、ゼロとはならず、場合によっては、各電圧変動Ｖ１，Ｖ２よりも大きくなる。したがって、各電池セル４２から同時期に交流電流が出力されると、組電池４０から大きなノイズが発生する可能性がある。
　ところで、各電池セル４２のインピーダンスＺｉ及び位相差θｉは、蓄電状態（ＳＯＣ）や劣化状態（ＳＯＨ）などに依存し、測定周波数が変わらなければ、これらは短期間で大きく変動するものではないことがわかっている。そこで、第１実施形態において、制御装置９０は、各電池セル４２の電圧変動Ｖｉの合計値が閾値以下となるように、算出された各電池セル４２のインピーダンスＺｉ及び位相差θｉに基づいて、各電池セル４２に流させる交流電流の振幅指定値Ｉｓｉ及び位相指定値θｓｉを特定（算出）するようにしている。そして、制御装置９０は、電池セル４２ごとに、特定した振幅指定値Ｉｓｉ及び位相指定値θｓｉを指定することとしている。
　具体的に制御装置９０がどのように指定値（振幅指定値Ｉｓｉ及び位相指定値θｓｉ）を特定しているかについて説明する。まず、組電池４０（より詳しくは電池モジュール４１）を構成する電池セル４２を１又は複数のグループに分ける。その際、各グループには、少なくとも２以上の複数の電池セル４２が含まれるようにする。なお、予めグループ分けがされていてもよい。
　そして、制御装置９０は、各グループに含まれる各電池セル４２の電圧変動Ｖｉが互いに打ち消し合って合計値がゼロに近くなるように、各電池セル４２から出力させるべき交流電流の振幅指定値Ｉｓｉ及び位相指定値θｓｉを決定する。
　本実施形態では、グループ内に含まれる電池セル４２の電圧変動Ｖｉの振幅が全て同じとなるように、各電池セル４２のインピーダンスＺｉに基づいて、交流電流の振幅指定値Ｉｓｉを決定する。すなわち、インピーダンスＺｉは、電圧変動Ｖｉと比例関係にある。このため、グループに含まれるいずれかの電池セル４２を基準とし、基準とする電池セル４２から出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓｉを「Ｉａ」とする場合、基準とする電池セル４２のインピーダンスＺａと、対象となる電池セル４２のインピーダンスＺｂとの逆数比率をとれば、つまり、Ｉａ×（Ｚａ／Ｚｂ）を算出すれば、対象となる電池セル４２から出力させるべき交流電流の振幅指定値Ｉｂを特定することが可能となる。
　そして、本実施形態のように、グループ内に含まれる電池セル４２の電圧変動Ｖｉの振幅が全て同じとする場合には、グループ内の各電池セル４２における各電圧変動Ｖｉの位相のずれが同じ（等間隔）となるように位相指定値θｓｉを決定する。すなわち、上述したように、位相差θｉは、電圧変動Ｖｉと交流電流との位相差を示すものである。このため、グループに含まれる電池セル４２の数で３６０°を除算し、算出された値ずつ各電圧変動Ｖｉの位相がずれるように、位相指定値θｓｉを決定する。すなわち、基準とする電池セル４２における電圧変動Ｖａの位相差θａ、対象とする電池セル４２における電圧変動Ｖｂの位相差θｂ、及び算出された位相ずれを考慮して、対象とする電池セル４２に出力させる交流電流の位相指定値θｓｂを決定する。
　ここで、図５に基づいて、上述した決定態様を具体的に説明する。図５では、グループ内に、第１電池セル４２ａと第２電池セル４２ｂの２つの電池セル４２が含まれているものとして説明する。また、前回算出された（つまり、最新の）第１電池セル４２ａのインピーダンスを「Ｚ１」とし、位相差θｉを「θ１」とする。同様に、前回算出された（つまり、最新の）第２電池セル４２ｂのインピーダンスを「Ｚ２」とし、位相差θｉを「θ２」とする。また、第１電池セル４２ａから出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓｉを「Ｉｓ１」、位相指定値θｓｉを「θｓ１」とする。また、第２電池セル４２ｂから出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓｉを「Ｉｓ２」、位相指定値θｓｉを「θｓ２」とする。また、図５では、第１電池セル４２ａに流れる交流電流を基準として、電圧変動Ｖｉ、交流電流、及びインピーダンスＺｉを複素平面上においてベクトルで表現する。
　まず、第１電池セル４２ａの電圧変動Ｖ１と、第２電池セル４２ｂの電圧変動Ｖ２を等しくするためには、下記の式（１４）により、第２電池セル４２ｂから出力させるべき交流電流の振幅指定値Ｉｓ２を特定することができる。
　Ｉｓ２＝Ｉｓ１×Ｚ１／Ｚ２・・・（１４）
　そして、第１電池セル４２ａの電圧変動Ｖ１の振幅と、第２電池セル４２ｂの電圧変動Ｖ２の振幅とを同じにする場合において、電圧変動を互いに打ち消すためには、電圧変動Ｖ１と電圧変動Ｖ２とが１８０°位相がずれている必要がある。つまり、３６０°を、電池セルの数「２」により除算して特定した値だけ、電圧変動Ｖ１，Ｖ２の位相がずれている必要がある。
　このため、第１電池セル４２ａから出力させる交流電流を基準とすると、第２電池セル４２ｂから出力させるべき交流電流の位相指定値θｓ２は、下記の式（１５）により特定することができる。なお、第１電池セル４２ａから出力させる交流電流の位相指定値θｓ１を「０」とする。
　θｓ２＝θ１＋１８０°－θ２・・・（１５）
　次に、図６に基づいて、本実施形態における制御装置９０によるインピーダンス検出処理について説明する。インピーダンス検出処理は、所定のタイミング（例えば、システム始動時など）で実行されるように構成されている。なお、本実施形態では、電池監視装置５０が監視対象とする電池モジュール４１は、６つの電池セル４２から構成されているものとし、以下では、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆと示す場合がある。そして、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆを３つのグループＧ１，Ｇ２，Ｇ３に分けるものとし、グループＧ１には、第１電池セル４２ａと第２電池セル４２ｂが含まれ、グループＧ２には、第３電池セル４２ｃと第４電池セル４２ｄが含まれ、グループＧ３には、第５電池セル４２ｅと第６電池セル４２ｆが含まれるものとして説明する。
　また、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆから出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓｉをそれぞれ振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６と示し、位相指定値θｓｉをそれぞれ位相指定値θｓ１～θｓ６と示す場合がある。また、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆのインピーダンスＺｉをそれぞれインピーダンスＺ１～Ｚ６と示し、位相差θｉをそれぞれ位相差θ１～θ６と示す場合がある。
　インピーダンス検出処理を開始すると、制御装置９０は、各電池セル４２から出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓｉ及び位相指定値θｓｉとして初期値を設定する（ステップＳ１０１）。初期値は任意の値でよいが、ノイズ抑制の可能性が高くなるように初期値が設定されていることが好ましい。例えば、グループＧ１～Ｇ３内でペアとなる電池セル４２から同じ振幅であって逆相となる交流電流が出力されるような指定値が初期値として設定されていることが望ましい。
　具体的には、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆから出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６の初期値として、それぞれ同じ値「Ｉｃ」が設定される。なお、「Ｉｃ」は、任意の値である。また、第１電池セル４２ａ、第３電池セル４２ｃ、及び第５電池セル４２ｅから出力させる交流電流の位相指定値θｓ１，θｓ３，θｓ５の初期値として、それぞれ０°が設定される。第２電池セル４２ｂ、第４電池セル４２ｄ、及び第６電池セル４２ｆから出力させる交流電流の位相指定値θｓ２，θｓ４，θｓ６の初期値として、それぞれ１８０°が設定される。
　また、制御装置９０は、交流電流の周波数（測定周波数ｆｓ）として初期値を設定する（ステップＳ１０２）。測定周波数ｆｓは、所定の測定範囲内から決定されるように構成されており、本実施形態における初期値は、測定範囲のうちもっとも小さい値とされている。
　そして、制御装置９０は、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆの各インピーダンス検出部６０に対して、振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６、位相指定値θｓ１～θｓ６及び測定周波数ｆｓをそれぞれ出力（指示）して、インピーダンスの検出を指示する（ステップＳ１０３）。
　なお、インピーダンス検出処理が開始して、最初のステップＳ１０３が実行される場合、制御装置９０は、振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６及び位相指定値θｓ１～θｓ６として、ステップＳ１０１で設定された初期値をそれぞれ出力する。同様に、インピーダンス検出処理が開始して、最初のステップＳ１０３が実行される場合、制御装置９０は、測定周波数ｆｓとして、ステップＳ１０２で設定された初期値をそれぞれ出力する。
　一方、２回目以降のステップＳ１０３が実行される場合、制御装置９０は、振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６及び位相指定値θｓ１～θｓ６として、後述するステップＳ１０５で設定された値をそれぞれ出力する。同様に、２回目以降のステップＳ１０３が実行される場合、制御装置９０は、測定周波数ｆｓとして、後述するステップＳ１０７で設定された値をそれぞれ出力する。
　振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６、位相指定値θｓ１～θｓ６及び測定周波数ｆｓがそれぞれ出力されると、各インピーダンス検出部６０は、それらの指定値に基づいて、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆから交流電流を出力させる。
　そして、各インピーダンス検出部６０は、交流電流に基づく第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆの電圧変動Ｖ１～Ｖ６をそれぞれ入力し、電圧変動Ｖ１～Ｖ６に基づいて前述したように、インピーダンスＺ１～Ｚ６及び位相差θ１～θ６を算出し、制御装置９０に対して出力する。
　制御装置９０は、算出結果（インピーダンスＺ１～Ｚ６及び位相差θ１～θ６）を入力（取得）する（ステップＳ１０４）。その後、制御装置９０は、ステップＳ１０５に移行して指定値設定処理を実行する。すなわち、制御装置９０は、各電池セル４２の電圧変動Ｖ１～Ｖ６の合計値が閾値以下となるように、算出された各電池セル４２のインピーダンスＺ１～Ｚ６及び位相差θ１～θ６に基づいて、各電池セル４２に流させる交流電流の振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６及び位相指定値θｓ１～θｓ６を特定（算出）する（ステップＳ１０５）。
　具体的には、以下の数式（１６）～（２７）に基づいて振幅指定値Ｉｓ及び位相指定値θｓを特定する。なお、数式（１６）～（２１）において、「Ｉｄ」は、任意の値であり、初期値と同じ値であっても、異なっていてもよい。
　Ｉｓ１＝Ｉｄ・・・（１６）
　Ｉｓ２＝Ｉｓ１×Ｚ１／Ｚ２・・・（１７）
　Ｉｓ３＝Ｉｄ・・・（１８）
　Ｉｓ４＝Ｉｓ３×Ｚ３／Ｚ４・・・（１９）
　Ｉｓ５＝Ｉｄ・・・（２０）
　Ｉｓ６＝Ｉｓ５×Ｚ５／Ｚ６・・・（２１）
　θｓ１＝０°・・・（２２）
　θｓ２＝θ１＋１８０°－θ２・・・（２３）
　θｓ３＝０°・・・（２４）
　θｓ４＝θ３＋１８０°－θ４・・・（２５）
　θｓ５＝０°・・・（２６）
　θｓ６＝θ５＋１８０°－θ６・・・（２７）
　ステップＳ１０５で設定された振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６及び位相指定値θｓ１～θｓ６は、インピーダンス検出処理が終了されなかった場合、次回のステップＳ１０３で出力される。そして、制御装置９０は、測定周波数ｆｓとして、測定範囲内の周波数をすべて走査したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。具体的には、測定周波数ｆｓが、測定範囲の最大値と一致したか否かを判定することにより、測定範囲内の周波数をすべて走査したか否かを判定する。
　この判定結果が肯定の場合には、制御装置９０は、インピーダンス測定処理を終了する。一方、ステップＳ１０６の判定結果が否定の場合には、制御装置９０は、測定周波数ｆｓを更新して（ステップＳ１０７）、再びステップＳ１０３の処理を実行する。更新方法は任意であるが、例えば、測定周波数ｆｓに所定値を加算して、新たな測定周波数ｆｓを設定すればよい。なお、加算する所定値が大きい場合、インピーダンスなどが大きく変更する場合があるため、測定周波数ｆｓの変更幅はなるべく小さいほうが望ましい。
　以上、第１実施形態の電池監視装置５０は、以下の効果を有する。
　各電池セル４２の電圧変動Ｖｉの合計値がゼロとなるように、演算装置６１により算出された各電池セル４２のインピーダンスＺｉ及び位相差θｉに基づいて、各電池セル４２ごとに流させる交流電流の振幅指定値Ｉｓｉ及び位相指定値θｓｉを特定した。
　より詳しくは、グループＧ１に含まれる第１電池セル４２ａを基準とし、基準とする第１電池セル４２ａから出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓｉを「Ｉｄ」とする。そして、各電池セル４２の電圧変動Ｖ１、Ｖ２の振幅が同じとなるように、基準とする第１電池セル４２ａのインピーダンスＺ１と、グループＧ１に含まれる第２電池セル４２ｂのインピーダンスＺ２との逆数比率をとることにより、第２電池セル４２ｂから出力させるべき交流電流の振幅指定値Ｉｓ２を特定した。
　具体的には、前回のステップＳ１０４において取得された（つまり、最新の）各電池セル４２のインピーダンスＺ１～Ｚ６に基づいて、ステップＳ１０５において、数式（１６）及び数式（１７）により、第１電池セル４２ａの振幅指定値Ｉｓ１及び第２電池セル４２ｂの振幅指定値Ｉｓ２を特定した。なお、他のグループＧ２，Ｇ３も同様に特定した。
　そして、グループＧ１内の第１電池セル４２ａ、第２電池セル４２ｂにおける各電圧変動Ｖ１，Ｖ２の位相のずれが同じ（等間隔）となるように位相指定値θｓ１，θｓ２を決定した。具体的には、前回のステップＳ１０４において入力された（つまり、最新の）位相差θ１～θ６に基づいて、ステップＳ１０５において、数式（２２）及び数式（２３）により、第１電池セル４２ａの位相指定値θｓ１及び第２電池セル４２ｂの位相指定値θｓ２を特定した。なお、他のグループＧ２，Ｇ３も同様に特定した。
　以上により、フィルタなどのノイズ抑制用の回路を設けなくても、組電池４０全体における電圧変動を抑え、ノイズを抑制することができる。
　また、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆから出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６の初期値として、それぞれ同じ値「Ｉｃ」を設定した。また、第１電池セル４２ａから出力させる交流電流と、当該第１電池セル４２ａとペアとなる第２電池セル４２ｂから出力させる交流電流とが逆相となるように、位相指定値θｓ１，θｓ２の初期値を設定した。他の位相指定値θｓ３～θｓ６の各初期値も同様に設定した。これにより、インピーダンスＺｉ及び位相差θｉが検出されていない状況であっても、ノイズの発生を極力抑制することが可能となる。
　測定周波数ｆｓを所定値ずつ増加するように更新した。これにより、測定周波数ｆｓを測定範囲内でランダムに決定する場合に比較して、ノイズを抑制することが可能となる。
　（第２実施形態）
　第１実施形態では、グループに含まれる電池セル４２の数を２つとしたが、３つとしてもよい。以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。第２実施形態において、第１実施形態で説明した構成と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
　図７に基づいて、第２実施形態における決定態様を具体的に説明する。なお、第２実施形態では、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆを２つのグループＧ１，Ｇ２に分けるものとし、グループＧ１には、第１電池セル４２ａと第２電池セル４２ｂと第３電池セル４２ｃが含まれるものとして説明する。そして、グループＧ２には、第４電池セル４２ｄと第５電池セル４２ｅと第６電池セル４２ｆが含まれるものとして説明する。なお、グループＧ２における決定態様は、グループＧ１と同様であるため、グループＧ１における決定態様を中心に説明し、グループＧ２における決定態様は、省略する。
　図７では、前回のステップＳ１０４にて取得（入力）された第１電池セル４２ａ～第３電池セル４２ｃのインピーダンスＺｉをそれぞれ「Ｚ１」～「Ｚ３」とする。同様に、前回のステップＳ１０４にて取得（入力）された位相差θｉをそれぞれ「θ１」～「θ３」とする。また、図７では、第１電池セル４２ａから出力される交流電流を基準として、電圧変動Ｖｉ、交流電流、及びインピーダンスＺｉを複素平面上においてベクトルで表現する。
　まず、第１電池セル４２ａの電圧変動Ｖ１と、第２電池セル４２ｂの電圧変動Ｖ２と、第３電池セル４２ｃの電圧変動Ｖ３と、を等しくするために、下記の式（３０）、（３１）により、第２電池セル４２ｂから出力させるべき交流電流の振幅指定値Ｉｓ２を特定することができる。同様に、下記の式（３０）、（３２）により、第３電池セル４２ｃから出力させるべき交流電流の振幅指定値Ｉｓ３を特定することができる。なお、下記、式（３０）において、「Ｉｄ」は任意の数である。
　Ｉｓ１＝Ｉｄ・・・（３０）
　Ｉｓ２＝Ｉｓ１×Ｚ１／Ｚ２・・・（３１）
　Ｉｓ３＝Ｉｓ１×Ｚ１／Ｚ３・・・（３２）
　そして、グループＧ１内における各電圧変動Ｖ１～Ｖ３の振幅を同じにする場合において、各電圧変動Ｖ１～Ｖ３を互いに打ち消すためには、電圧変動Ｖ１と電圧変動Ｖ２と電圧変動Ｖ３とがそれぞれ同じ角度（１２０°）位相がずれている必要がある。つまり、３６０°を、グループＧ１内の電池セル４２の数「３」により除算して特定した値だけ、電圧変動Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の位相がずれている必要がある。
　このため、第１電池セル４２ａから出力させる交流電流を基準とした場合、第２電池セル４２ｂから出力させるべき交流電流の位相指定値θｓ２は、下記の式（３３）、（３４）により特定することができる。同様に、第３電池セル４２ｃから出力させるべき交流電流の位相指定値θｓ３は、下記の式（３４）、（３５）により特定することができる。
　θｓ１＝０°・・・（３３）
　θｓ２＝θ１＋１２０°－θ２・・・（３４）
　θｓ３＝θ１＋２４０°－θ３・・・（３５）
　このように設定することにより、図７に示すように、電圧変動Ｖ１と電圧変動Ｖ２と電圧変動Ｖ３との合計Ｖｔをゼロに近づけ、ノイズを抑制することが可能となる。以上により、組電池４０やグループを構成する電池セル４２の数が偶数及び奇数のいずれであっても、ノイズを抑制することが可能となる。
　（第３実施形態）
　以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。第３実施形態において、第１実施形態で説明した構成と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
　第３実施形態では、各電池セル４２の状態に応じて、各電池セル４２から出力させる交流電流の振幅をそれぞれ変更することにより、各電池セル４２の均等化処理を同時に実行するように構成されている。均等化処理とは、各電池セル４２の蓄電状態を揃えるように、他の電池セル４２に比較して蓄電状態が高い一部の電池セル４２をより多く放電させる処理である。
　第３実施形態では、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆを２つのグループＧ１，Ｇ２に分けるものとし、グループＧ１には、第１電池セル４２ａと第２電池セル４２ｂと第３電池セル４２ｃが含まれるものとして説明する。そして、グループＧ２には、第４電池セル４２ｄと第５電池セル４２ｅと第６電池セル４２ｆが含まれるものとして説明する。なお、グループＧ２における決定態様は、グループＧ１と同様であるため、グループＧ１における決定態様を中心に説明し、グループＧ２における決定態様は、省略する。また、第３実施形態の制御装置９０は、電池セル４２の蓄電状態を取得可能に構成されており、状態検出部として機能する。
　また、第２実施形態と同様に、前回のステップＳ１０４にて取得（入力）された第１電池セル４２ａ～第３電池セル４２ｃのインピーダンスＺｉをそれぞれ「Ｚ１」～「Ｚ３」とし、位相差θｉをそれぞれ「θ１」～「θ３」とする。また、第１電池セル４２ａから出力される交流電流を基準として、電圧変動Ｖｉ、交流電流、及びインピーダンスＺｉを図８においてベクトルで表現する。
　第３実施形態におけるステップＳ１０５の指定値設定処理を図９に示す。制御装置９０は、グループＧ１，Ｇ２ごとに均等化処理が必要であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。例えば、グループＧ１，Ｇ２内のいずれかの電池セル４２の蓄電状態が予め決められた値以上である場合には、均等化処理が必要であると判定する。
　この判定結果が否定の場合、制御装置９０は、第２実施形態と同様に、各電圧変動Ｖｉを等しくするように、振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６を決定し、また、所定角度ずつ位相がずれるように、位相指定値θｓ１～θｓ６を決定する（ステップＳ３０２）。
　一方、ステップＳ３０１の判定結果が肯定の場合、制御装置９０は、グループＧ１，Ｇ２内で最も蓄電状態が高い電池セル４２を特定する（ステップＳ３０３）。つまり、グループＧ１，Ｇ２内で放電させるべき電池セル４２を特定する。
　そして、制御装置９０は、最も蓄電状態が高い電池セル４２から出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６を、他の電池セル４２に比較して大きくするように決定する（ステップＳ３０４）。
　例えば、第３実施形態におけるステップＳ３０３において、放電させる電池セル４２として、第１電池セル４２ａが特定された場合、下記の式（４１）～（４３）により、振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ３を決定する。式（４１）において、「Ｉｄ」は任意の数である。また、通常の電池セル４２において、Ｚ１／Ｚ２及びＺ１／Ｚ３は、２以上となることはない。このため、振幅指定値Ｉｓ１が他の振幅指定値Ｉｓ２，Ｉｓ３よりも大きくなる。
　Ｉｓ１＝２×Ｉｄ・・・（４１）
　Ｉｓ２＝Ｉｄ×Ｚ１／Ｚ２・・・（４２）
　Ｉｓ３＝Ｉｄ×Ｚ１／Ｚ３・・・（４３）
　なお、放電させる電池セル４２として、第１電池セル４２ａが特定された場合について例示したが、第２電池セル４２ｂ，第３電池セル４２ｃを放電させる場合についても同様である。また、グループＧ２も同様にして振幅指定値Ｉｓｉが決定される。
　そして、制御装置９０は、各電池セル４２の電圧変動Ｖｉの合計値が閾値以下となるように、ステップＳ３０３で決定された振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ６、前回のステップＳ１０４にて取得されたインピーダンスＺ１～Ｚ６及び位相差θ１～θ６に基づいて、位相指定値θｓ１～θｓ６を算出する（ステップＳ３０５）。つまり、制御装置９０は、各電圧変動Ｖ１～Ｖ６が互いに打ち消されるように、位相指定値θｓ１～θｓ６を決定する。
　第３実施形態におけるステップＳ３０３において、前述したように、放電させる電池セル４２として、第１電池セル４２ａが特定された場合、電圧変動Ｖ１は、他の電圧変動Ｖ２，Ｖ３の２倍となる。
　このため、各電圧変動Ｖ１～Ｖ３が互いに打ち消されるためには、電圧変動Ｖ１と電圧変動Ｖ２との位相差が１５０°となり、かつ、電圧変動Ｖ１と電圧変動Ｖ３との位相差が２１０°となり、かつ、電圧変動Ｖ２と電圧変動Ｖ３との位相差が６０°となるように位相指定値θｓ１～θｓ３を決定すればよい。すなわち、交流電流の位相指定値θｓ１～θｓ３は、下記の式（４４）～（４６）に示すように決定すればよい。
　θｓ１＝０°・・・（４４）
　θｓ２＝θ１＋１５０°－θ２・・・（４５）
　θｓ３＝θ１＋２１０°－θ３・・・（４６）
　なお、放電させる電池セル４２として、第１電池セル４２ａが特定された場合について例示したが、第２電池セル４２ｂ，第３電池セル４２ｃを放電させる場合についても同様である。また、グループＧ２も同様にして位相指定値θｓｉが決定される。
　そして、ステップＳ１０５の指定値設定処理を終了する。このように設定することにより、図８に示すように、電圧変動Ｖ１と電圧変動Ｖ２と電圧変動Ｖ３との合計Ｖｔをゼロに近づけ、ノイズを抑制することが可能となる。また、第１電池セル４２ａから出力させる交流電流の振幅は、第２電池セル４２ｂ及び第３電池セル４２ｃよりも大きくなる。このため、第１電池セル４２ａの放電量を、第２電池セル４２ｂ及び第３電池セル４２ｃよりも多くして、均等化させることが可能となる。これにより、各電池セル４２の蓄電状態を揃え、電池セル４２のうち一部が過充電となることを抑制することができる。
　また、均等化させるとともに、インピーダンスを検出しているため、電池セル４２からの放電電流が無駄とならず、消費電力を抑えることができる。
　なお、上記第３実施形態において、第１電池セル４２ａ（最も放電させるべき電池セル４２）から出力させる交流電流の振幅指定値は、他の交流電流の振幅よりも大きくなるのであれば、任意に変更してもよい。この場合、電圧変動Ｖｉの合計値が閾値以下（例えばゼロ）となるように、適宜、位相指定値θｓを決定する必要がある。
　また、第３実施形態では、最も蓄電状態が高い電池セル４２から出力させる交流電流の振幅指定値を他の振幅指定値よりも大きくした。この別例として、複数の電池セル４２から出力させる交流電流の振幅指定値を他の振幅指定値よりも大きくしてもよい。例えば、第３実施形態において、第１電池セル４２ａ及び第２電池セル４２ｂから出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓ１，Ｉｓ２を振幅指定値Ｉｓ３よりも高くしてもよい。この場合、電圧変動Ｖｉの合計値が閾値以下（例えばゼロ）となるように、適宜、位相指定値θｓｉを決定する必要がある。
　（第４実施形態）
　以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。第４実施形態において、第１実施形態で説明した構成と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
　第１実施形態～第３実施形態では、インピーダンスＺｉが電池セル４２ごとに異なると、各電池セル４２から出力させる交流電流の振幅が異なることとなる。例えば、数式（１６）及び（１７）に基づいて振幅指定値Ｉｓ１，Ｉｓ２が算出される場合、インピーダンスＺ１，Ｚ２が異なれば、振幅指定値Ｉｓ１，Ｉｓ２も異なることとなる。この場合、電池セル４２ごとに放電量が異なることとなり、各電池セル４２の蓄電状態にばらつきが生じる原因となりうる。
　そこで、第４実施形態では、各電池セル４２から出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓを同じにしたうえで、電圧変動Ｖｉの合計値が閾値以下（例えば、ゼロ）となるように、位相指定値θｓｉを決定することとしている。
　まず、原理について図１０及び図１１に基づいて説明する。なお、第４実施形態では、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆを２つのグループＧ１，Ｇ２に分けるものとし、グループＧ１には、第１電池セル４２ａと第２電池セル４２ｂと第３電池セル４２ｃが含まれるものとして説明する。そして、グループＧ２には、第４電池セル４２ｄと第５電池セル４２ｅと第６電池セル４２ｆが含まれるものとして説明する。なお、グループＧ２における決定態様は、グループＧ１と同様であるため、グループＧ１における決定態様を中心に説明し、グループＧ２における決定態様は、省略する。
　また、第２実施形態と同様に、前回のステップＳ１０４にて取得（入力）された第１電池セル４２ａ～第３電池セル４２ｃのインピーダンスＺｉをそれぞれ「Ｚ１」～「Ｚ３」とし、位相差θｉをそれぞれ「θ１」～「θ３」とする。また、第１電池セル４２ａから出力される交流電流を基準として、電圧変動Ｖｉ、交流電流、及びインピーダンスＺｉを図１０においてベクトルで表現する。
　図１０に示すように、各電池セル４２から出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ３を同じにした場合、インピーダンスＺ１～Ｚ３の違いにより、電圧変動Ｖ１～Ｖ３の振幅が異なることとなる。しかしながら、電圧変動Ｖ１と電圧変動Ｖ２との位相差θ１２と、電圧変動Ｖ２と電圧変動Ｖ３との位相差θ２３と、電圧変動Ｖ３と電圧変動Ｖ１との位相差θ３１と、を適切に変更することにより、図１１に示すように電圧変動Ｖ１～Ｖ３をサイクリックさせる（循環的に配置する）ことができる。つまり、電圧変動Ｖ１の終点と電圧変動Ｖ２の始点とを一致させ、かつ、電圧変動Ｖ２の終点と電圧変動Ｖ３の始点とを一致させ、かつ、電圧変動Ｖ３の終点と電圧変動Ｖ１の始点とを一致させることが可能となる。
　このように電圧変動Ｖ１～Ｖ３をサイクリックさせた場合、電圧変動Ｖ１～Ｖ３（ベクトル値）の合計は、ゼロとなり、電圧変動Ｖ１～Ｖ３を互いに打ち消すことが可能となる。そして、各位相差θ１２，θ２３，θ３１は、各位相差θ１～θ３を考慮して、位相指定値θｓｉを適切に設定することにより、調整可能である。以下、この原理を採用した第４実施形態におけるステップＳ１０５の指定値設定処理について図１２に基づいて説明する。
　制御装置９０は、ステップＳ１０４の処理を終了すると、各電池セル４２に流させる交流電流の振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ３として任意の同じ値（例えば、Ｉｄ）を設定する（ステップＳ４０１）。
　次に、制御装置９０は、ステップＳ１０４において取得された最新の各電池セル４２のインピーダンスＺ１～Ｚ３と、ステップＳ４０１において設定された振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ３に基づいて、各電池セル４２の電圧変動Ｖ１～Ｖ３の大きさ（絶対値、スカラー値）を算出する（ステップＳ４０２）。
　次に、制御装置９０は、数式（５１），（５２）に基づいて、電圧変動Ｖ１と電圧変動Ｖ２との位相差θ１２と、電圧変動Ｖ３と電圧変動Ｖ１との位相差θ３１と、を算出する（ステップＳ４０３）。なお、数式（５１），（５２）において、Ｖ１～Ｖ３は、ステップＳ４０２で算出された値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　そして、制御装置９０は、数式（５３）～（５５）により、ステップＳ４０３で算出された位相差θ１２，θ３１と、ステップＳ１０４で取得された最新の位相差θ１～θ３に基づいて、位相指定値θｓ１～θｓ３を算出する（ステップＳ４０４）。そして、ステップＳ１０５の指定値設定処理を終了する。
　θｓ１＝０・・・（５３）
　θｓ２＝θ１＋（１８０°－θ１２）－θ２・・・（５４）
　θｓ３＝θ１＋（１８０°＋θ３１）－θ３・・・（５５）
　以上のように構成したことにより、電圧変動Ｖ１～Ｖ３の合計値（ベクトル合計値）をゼロに近づけて、ノイズを抑制することができる。それとともに、各電池セル４２から出力させる交流電流の振幅を同じにし、電池セル４２ごとに放電量を同じにすることができる。つまり、インピーダンスを検出する際、各電池セル４２の蓄電状態にばらつきが生じることを抑制することができる。
　（第５実施形態）
　以下、第５実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。第５実施形態において、第１実施形態で説明した構成と同一の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
　第４実施形態では、振幅指定値Ｉｓを常に同一としたが、均等化処理が必要である場合には、振幅指定値Ｉｓｉを異ならせてもよい。この場合であっても、位相指定値θｓｉを適切に設定すれば、電圧変動の合計値を閾値以下（例えばゼロ）に抑制することができる。
　原理について図１３及び図１４に基づいて説明する。なお、第５実施形態では、第１電池セル４２ａ～第６電池セル４２ｆを２つのグループＧ１，Ｇ２に分けるものとし、グループＧ１には、第１電池セル４２ａと第２電池セル４２ｂと第３電池セル４２ｃが含まれるものとして説明する。そして、グループＧ２には、第４電池セル４２ｄと第５電池セル４２ｅと第６電池セル４２ｆが含まれるものとして説明する。なお、グループＧ２における決定態様は、グループＧ１と同様であるため、グループＧ１における決定態様を中心に説明し、グループＧ２における決定態様は、省略する。
　また、第２実施形態と同様に、前回のステップＳ１０４にて取得（入力）された最新の第１電池セル４２ａ～第３電池セル４２ｃのインピーダンスＺｉをそれぞれ「Ｚ１」～「Ｚ３」とし、位相差θｉをそれぞれ「θ１」～「θ３」とする。また、第１電池セル４２ａから出力される交流電流を基準として、電圧変動Ｖｉ、交流電流、及びインピーダンスＺｉを図１３においてベクトルで表現する。
　図１３に示すように、各電池セル４２から出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓ１の大きさを他の振幅指定値Ｉｓ２，Ｉｓ３よりも大きくした場合であっても、位相差θ１２，θ２３，θ３１を適切に変更することにより、図１４に示すように電圧変動Ｖ１～Ｖ３をサイクリックさせる（循環的に配置する）ことができる。つまり、電圧変動Ｖ１の終点と電圧変動Ｖ２の始点とを一致させ、かつ、電圧変動Ｖ２の終点と電圧変動Ｖ３の始点とを一致させ、かつ、電圧変動Ｖ３の終点と電圧変動Ｖ１の始点とを一致させることが可能となる。
　このように電圧変動Ｖ１～Ｖ３をサイクリックさせた場合、電圧変動Ｖ１～Ｖ３（ベクトル値）の合計は、ゼロとなり、電圧変動を打ち消すことが可能となる。そして、各位相差θ１２，θ２３，θ３１は、各位相差θ１～θ３を考慮して、位相指定値θｓｉを適切に設定することにより、調整可能である。
　以下、この原理を採用した第５実施形態における電池監視装置５０の構成、及び第５実施形態におけるインピーダンス検出処理について説明する。第５実施形態において、制御装置９０は、インピーダンス検出部６０からインピーダンスＺｉとともに、電圧変動Ｖｉを取得可能に構成されている。
　次に、図１５に基づいてインピーダンス検出処理について説明する。インピーダンス検出処理を開始すると、制御装置９０は、第１実施形態のステップＳ１０２と同様にして、測定周波数ｆｓとして初期値を設定する（ステップＳ５０１）。
　次に、制御装置９０は、各電池セル４２から出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ３を設定する（ステップＳ５０２）。ステップＳ５０２において、均等化処理が必要でないと判定された場合には、制御装置９０は、交流電流の振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ３としてすべて同じ値を設定する。その一方、均等化処理が必要であると判定した場合には、放電させるべき電池セル４２から出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓｉを他の振幅指定値Ｉｓｉよりも大きく設定する。
　次に、制御装置９０は、測定周波数ｆｓに初期値が設定されているか否かを判定する（ステップＳ５０３）。すなわち、インピーダンス検出処理が開始されてから、初めてのインピーダンスＺ１～Ｚ３等の検出であるか否かを判定する。
　ステップＳ５０３の判定結果が肯定の場合、制御装置９０は、ステップＳ５０４の処理へ移行し、式（６１）～（６２）に基づいて、第１電池セル４２ａ～第３電池セル４２ｃを流れる交流電流Ｉｓ１～Ｉｓ３がサイクリックとなるように、位相差θ１２，θ３１を算出する（ステップＳ５０４）。
　なお、第１電池セル４２ａ～第３電池セル４２ｃを流れる交流電流は、電圧変動Ｖ１～Ｖ３とほぼ同位相となるため、電圧変動Ｖ１～Ｖ３をサイクリックさせた場合と同様に算出可能である。また、式（６１）～（６２）において、ステップＳ５０２で設定された振幅指定値Ｉｓｉを利用するのは、初回であるため、後述するステップＳ５０８において、電圧変動Ｖ１～Ｖ３が取得されていないからである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　一方、ステップＳ５０３の判定結果が否定の場合、制御装置９０は、ステップＳ５０５の処理へ移行し、式（６３）～（６４）に基づいて、位相差θ１２，θ３１を算出する（ステップＳ５０５）。なお、式（６３）～（６４）において、電圧変動Ｖ１～Ｖ３は、前回のステップＳ５０８で取得された最新の電圧変動Ｖ１～Ｖ３を利用する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　次に、制御装置９０は、式（６５）～（６７）に基づいて、位相指定値θｓ１～θｓ３を算出する（ステップＳ５０６）。より詳しくは、電圧変動Ｖ２と電圧変動Ｖ３の合計（ベクトル値）が電圧変動Ｖ１と逆相となるように、位相指定値θｓ１～θｓ３を算出する。なお、式（６５）～（６７）では、ステップＳ５０４またはステップＳ５０５で算出された位相差θ１２，θ３１を利用する。
　θｓ１＝０・・・（６５）
　θｓ２＝θ１＋（１８０°－θ１２）－θ２・・・（６６）
　θｓ３＝θ１＋（１８０°＋θ３１）－θ３・・・（６７）
　そして、制御装置９０は、第１電池セル４２ａ～第３電池セル４２ｃの各インピーダンス検出部６０に対して、振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ３、位相指定値θｓ１～θｓ３及び測定周波数ｆｓをそれぞれ指示し、インピーダンスＺ１～Ｚ３等の検出を指示する（ステップＳ５０７）。
　振幅指定値Ｉｓ１～Ｉｓ３、位相指定値θｓ１～θｓ３及び測定周波数ｆｓがそれぞれ出力されると、各インピーダンス検出部６０は、それらの指定値に基づいて、第１電池セル４２ａ～第３電池セル４２ｃから交流電流を出力させる。
　そして、各インピーダンス検出部６０は、交流電流に基づく第１電池セル４２ａ～第３電池セル４２ｃの電圧変動Ｖ１～Ｖ３をそれぞれ入力し、電圧変動Ｖｉに基づいて前述したように、インピーダンスＺ１～Ｚ３及び位相差θ１～θ３を算出し、制御装置９０に対して出力する。また、各インピーダンス検出部６０は、電圧変動Ｖ１～Ｖ３を、制御装置９０に対して出力する。
　制御装置９０は、算出結果（電圧変動Ｖ１～Ｖ３，インピーダンスＺ１～Ｚ３及び位相差θ１～θ３）を入力する（ステップＳ５０８）。そして、制御装置９０は、測定周波数ｆｓとして、測定範囲内の周波数をすべて走査したか否かを判定する（ステップＳ５０９）。この判定結果が肯定の場合には、制御装置９０は、インピーダンス測定処理を終了する。一方、ステップＳ５０９の判定結果が否定の場合には、制御装置９０は、第１実施形態のステップＳ１０７と同様にして、測定周波数ｆｓを更新して（ステップＳ５１０）、再びステップＳ５０２の処理を実行する。
　以上、第５実施形態の電池監視装置５０は、以下の効果を有する。
　これにより、均等化処理が必要でない場合には、各電池セル４２の放電量を同じにしつつ、インピーダンスＺｉ及び位相差θｉを検出することができる。その際、電圧変動Ｖｉの合計を閾値以下として、ノイズを抑制することができる。
　また、均等化処理が必要である場合には、放電が必要な電池セル４２から出力させる交流電流の振幅指定値Ｉｓｉを、他の電池セル４２よりも大きくしつつ、インピーダンスＺｉ及び位相差θｉを検出することができる。その際にも、電圧変動Ｖｉの合計を閾値以下として、ノイズを抑制することができる。
　（他の実施形態）
　なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
　・上記実施形態では、電池監視装置５０は、電池セル４２から交流電流を出力させていたが、他の電源（外部電源など）から電池セル４２に対して交流電流を印加してもよい。
　・上記実施形態では、制御装置９０が測定周波数ｆｓを更新したが、ＥＣＵ１００などの外部装置からの指示に基づいて、測定周波数ｆｓを設定してもよい。
　・上記実施形態では、最新のインピーダンスＺｉ及び位相差θｉを利用して、振幅指定値Ｉｓｉ及び位相指定値θｓｉを特定したが、最新のインピーダンスＺｉ及び位相差θｉでなくてもよい。ただし、極力最新のインピーダンスＺｉ及び位相差θｉに近い値であることが望ましい。
　・上記実施形態において、電圧変動の合計値の閾値は、任意の数であり、ノイズの許容値に応じて適宜設定されればよい。例えば、ゼロでもよい。
　・上記実施形態では、電池セルを最大３つのグループで説明したが４つ以上のグループで分けてもよい。例えば、第５実施形態において、均等化能力をさらに向上するためにＩｓ１を極端に大きくしていくと、図１４において「｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜+｜Ｖ３｜」となり、サイクリックに配置できなくなる場合があるが、４つ以上のグループとすることでそれを可能とできる。
　本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (4)

  1. 　電解質と複数の電極とを含む複数の電池セル（４２）が直列接続された組電池（４０）に対して適用され、前記各電池セルの状態を監視する電池監視装置（５０）において、
    　前記各電池セルに交流電流をそれぞれ流させる電流発生部（６２）と、
    　前記交流電流が流れたときにおける前記各電池セルの電圧変動（Ｖｉ）をそれぞれ取得する電圧取得部（６２）と、
    　前記各電池セルに流れた交流電流及び前記電圧取得部により取得された電圧変動に基づいて、前記電池セルのインピーダンス（Ｚｉ）、及び前記交流電流と前記電圧変動との位相差（θｉ）を前記各電池セルごとにそれぞれ算出する演算部（６１）と、
    　前記電流発生部に対して、前記各電池セルごとに前記交流電流の振幅（Ｉｓｉ）及び位相（θｓｉ）を指定する電流制御部（９０）と、を備え、
    　前記電流制御部は、前記各電池セルの電圧変動の合計値（Ｖｔ）が閾値以下となるように、前記演算部により算出された前記各電池セルのインピーダンス及び位相差に基づいて、前記各電池セルごとに流させる交流電流の振幅及び位相のうち少なくともいずれか一方を特定し、特定した交流電流の振幅及び位相のうち少なくともいずれか一方を各電池セルに対して指定する電池監視装置。
  2. 　前記電流制御部は、
    　前記演算部により算出された各電池セルの前記インピーダンスに基づいて、前記各電池セルの電圧変動の大きさが同一となるように、前記各電池セルから出力させる交流電流の振幅を決定するとともに、
    　前記演算部により算出された各電池セルの前記位相差に基づいて、前記各電池セルの電圧変動の位相ずれが等間隔となるように、前記各電池セルから出力させる交流電流の位相を決定する請求項１に記載の電池監視装置。
  3. 　前記組電池は、３つ以上の前記電池セルから構成され、
    　前記各電池セルの蓄電状態を検出する状態検出部（９０）を備え、
    　前記電流発生部は、前記各電池セルから交流電流を出力させるように構成されており、
    　前記電流制御部は、
    　前記状態検出部により検出された蓄電状態に基づいて、前記各電池セルごとに出力させる交流電流の振幅を決定する一方、
    　前記各電池セルの電圧変動の合計値が閾値以下となるように、決定された前記交流電流の振幅、前記演算部により算出された前記各電池セルのインピーダンス及び位相差に基づいて、前記各電池セルごとに出力させる前記交流電流の位相を算出し、算出した前記交流電流の位相を各電池セルに対して指定する請求項１に記載の電池監視装置。
  4. 　前記組電池は、３つ以上の前記電池セルから構成され、
    　前記電流発生部は、前記各電池セルから交流電流を出力させるように構成されており、
    　前記電流制御部は、
    　各電池セルごとに流させる交流電流の振幅を同一に決定し、
    　前記各電池セルの電圧変動の合計値が閾値以下となるように、前記演算部により算出された前記各電池セルのインピーダンス及び位相差に基づいて、前記各電池セルごとに出力させる前記交流電流の位相を算出し、算出した前記交流電流の位相を前記各電池セルに対して指定する請求項１に記載の電池監視装置。
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