特開 2024-5327 バッテリ状態検出装置及びバッテリ管理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024005327

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】バッテリ状態検出装置及びバッテリ管理システム

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/389 20190101AFI20240110BHJP

   G01R 31/392 20190101ALI20240110BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

G01R31/389

G01R31/392

H01M10/48 P

H01M10/48 301

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022105462

(22)【出願日】2022-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】槌矢 真吾

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 誠二

【テーマコード（参考）】

2G216

5H030

【Ｆターム（参考）】

2G216BA23

2G216BA53

2G216BA54

2G216CB11

5H030AA09

5H030AS06

5H030AS08

5H030FF22

5H030FF42

(57)【要約】

【課題】従来よりも自由なタイミングでバッテリの内部インピーダンスを検出することが可能なバッテリ状態検出装置を提供する。
【解決手段】バッテリの負荷とは別に設けられ、バッテリ出力よりも高電圧かつ周波数の可変が自在な変動信号を生成する変動信号生成部と、変動信号がバッテリに印加された際の電圧電流特性を取得し、当該電圧電流特性に基づいてバッテリの内部インピーダンスを取得するインピーダンス取得部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリの負荷とは別に設けられ、バッテリ出力よりも高電圧かつ周波数の可変が自在な変動信号を生成する変動信号生成部と、
前記変動信号が前記バッテリに印加された際の電圧電流特性を取得し、当該電圧電流特性に基づいて前記バッテリの内部インピーダンスを取得するインピーダンス取得部と
を備えるバッテリ状態検出装置。

【請求項2】

前記バッテリの温度をバッテリ温度として検出する温度検出部をさらに備え、
前記インピーダンス取得部は、前記バッテリ温度が所定の温度しきい値よりも高い場合に前記内部インピーダンスを取得する請求項１に記載のバッテリ状態検出装置。

【請求項3】

前記変動信号生成部は、前記バッテリ出力に基づいて前記変動信号を生成するチャージポンプである請求項１又は２に記載のバッテリ状態検出装置。

【請求項4】

前記チャージポンプは、
第１のコンデンサと第１の抵抗器とが直列接続された第１の直列回路と、
前記第１の直列回路の一端と前記バッテリのプラス電極との間に設けられた第１の電子スイッチと、
直列接続された第２のコンデンサと第２の抵抗器とを備え、一端が前記第１の直列回路の他端に接続され、他端が前記バッテリのマイナス電極に接続された第２の直列回路と、
前記第１の直列回路の一端と前記バッテリのマイナス電極との間に設けられた第２の電子スイッチと、
前記バッテリのプラス電極と前記第１の直列回路の他端との間に設けられた第３の電子スイッチとを備える請求項３に記載のバッテリ状態検出装置。

【請求項5】

請求項１又は２に記載のバッテリ状態検出装置を備えるバッテリ管理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリ状態検出装置及びバッテリ管理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、二次電池の内部抵抗値を正確に検出することができる検出装置が開示されている。この検出装置は、交流法として周知の「Ｃｏｌｅ-Ｃｏｌｅ Ｐｌｏｔ」を二次電池における内部抵抗値の検出に適用したものであり、二次電池に印加する交流信号の周波数を可変した際における二次電池の電圧-電流特性に基づいて二次電池の内部抵抗値を検出するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１７５５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記背景技術では、二次電池（バッテリ）の負荷に相当するモータ駆動用インバータによって交流信号の周波数を可変するので、モータ駆動用インバータによって駆動される車両用モータの駆動状態によっては二次電池の内部抵抗値（内部インピーダンス）を検出することができない。すなわち、背景技術は、バッテリの内部抵抗値の検出が車両用モータの駆動状態に応じて可能となるので、バッテリの内部抵抗値の検出タイミングの自由度が狭いという問題がある。

【0005】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも自由なタイミングでバッテリの内部インピーダンスを検出することが可能なバッテリ状態検出装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明では、バッテリ状態検出装置に係る解決手段として、バッテリの負荷とは別に設けられ、バッテリ出力よりも高電圧かつ周波数の可変が自在な変動信号を生成する変動信号生成部と、前記変動信号が前記バッテリに印加された際の電圧電流特性を取得し、当該電圧電流特性に基づいて前記バッテリの内部インピーダンスを取得するインピーダンス取得部とを備える、という手段を採用する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、従来よりも自由なタイミングでバッテリの内部インピーダンスを検出することが可能なバッテリ状態検出装置を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係るバッテリ状態検出装置Ａの構成を示す模式図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るバッテリ状態検出装置Ａの動作を示すフローチャートである。

【図3】本発明の一実施形態におけるチャージポンプ３の動作を示すタイミングチャートである。

【図4】本発明の第１実施形態におけるバッテリＸの等価回路及びコールコールプロット（Ｃｏｌｅ-Ｃｏｌｅ Ｐｌｏｔ）を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るバッテリ状態検出装置Ａは、図１に示すように、バッテリＸを検出対象とする状態検出装置である。このバッテリ状態検出装置Ａは、赤外線温度センサ１、複数の電圧検出ＩＣ２、チャージポンプ３、３つのインタフェース回路４～６及びＭＰＵ７を備えており、バッテリＸに付帯的に備えられる赤外線温度センサ１及び複数の電圧検出ＩＣ２から各々入力される検出信号に基づいてバッテリＸの内部インピーダンスを検出する。

【0010】

検出対象であるバッテリＸは、複数の電池セルが直列接続された二次電池である。より正確には、このバッテリＸは、複数の電池セルが直列接続された電池モジュールが複数直列接続されたものである。このようなバッテリＸは、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に搭載され、走行用モータを回転駆動するＰＣＵ（Power Control Unit）に直流電力を供給する。

【0011】

このバッテリＸは、例えばリチウムイオン電池又は燃料電池であり、比較的高圧（例えば数百ボルト）なバッテリ出力（直流電力）をＰＣＵ等の負荷に供給する。なお、上記走行用モータは、電動車両の走行動力つまり電動車両の駆動輪の回転動力を発生させる電動機である。また、ＰＣＵは、パワーコントロールユニットの略称であり、走行モータを駆動する電力変換回路（モータ駆動回路）である。

【0012】

赤外線温度センサ１は、バッテリＸに付帯的に設けられた温度センサである。この赤外線温度センサ１は、赤外線を温度検出媒体として用いることによりバッテリＸの動作温度ｔをバッテリ温度として検出する。このような赤外線温度センサ１は、バッテリ温度ｔを示す温度検出信号をＭＰＵ７に出力する。

【0013】

電圧検出ＩＣ２は、例えば電池モジュール毎に設けられており、各々に対応する電池モジュールにおける各電池セルの出力電圧をセル電圧として検出する。これら複数の電圧検出ＩＣ２は、各電池セルのセル電圧を示すセル電圧検出信号をＭＰＵ７に出力する。

【0014】

また、この電圧検出ＩＣ２は、バッテリＸから流出又はバッテリＸに流入する電流（バッテリ電流）を検出する機能をも兼ね備えている。電圧検出ＩＣ２は、上記セル電圧検出信号に加えて、バッテリ電流を示す電流検出信号をＭＰＵ７に出力する。

【0015】

チャージポンプ３は、バッテリＸの負荷であるＰＣＵとは別に設けられ、バッテリＸから電源として入力されるバッテリ出力に基づいて当該バッテリ出力よりも高電圧かつ周波数の可変が自在な変動信号Ｖｓを生成する変動信号生成部である。

【0016】

このチャージポンプ３は、図示するように第１のトランジスタ３ａ、第２のトランジスタ３ｂ、第３のトランジスタ３ｃ、第１のコンデンサ３ｄ、第１の抵抗器３ｅ、第２の抵抗器３ｆ及び第２のコンデンサ３ｇを備えている。このようなチャージポンプ３の構成素子のうち、第１のトランジスタ３ａは、本発明の第１の電子スイッチに相当し、第２のトランジスタ３ｂは本発明の第２の電子スイッチに相当し、また第３のトランジスタ３ｃは、本発明の第３の電子スイッチに相当する。

【0017】

第１のトランジスタ３ａは、ドレイン端子がバッテリＸのプラス電極に接続され、ソース端子が第２のトランジスタ３ｂのドレイン端子及び第１のコンデンサ３ｄの一端に接続され、ゲート端子が第１のインタフェース回路４の出力端に接続されている。すなわち、第１のトランジスタ３ａは、第１のコンデンサ３ｄの一端とバッテリＸのプラス電極との間に設けられており、第１のインタフェース回路４からゲート端子に入力される第１ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ（導通／遮断）する。

【0018】

第２のトランジスタ３ｂは、ドレイン端子が第１のトランジスタ３ａのソース端子及び第１のコンデンサ３ｄの一端に接続され、ソース端子がバッテリＸのマイナス電極に接続され、ゲート端子が第２のインタフェース回路５の出力端に接続されている。すなわち、第２のトランジスタ３ｂは、第１のコンデンサ３ｄの一端とバッテリＸのマイナス電極との間に設けられており、第２のインタフェース回路５からゲート端子に入力される第２ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ（導通／遮断）する。

【0019】

第３のトランジスタ３ｃは、ドレイン端子がバッテリＸのプラス電極に接続され、ソース端子が第１の抵抗器３ｅの一端及び第２の抵抗器３ｆの一端に接続され、ゲート端子が第３のインタフェース回路６の出力端に接続されている。すなわち、第１のトランジスタ３ａは、バッテリＸのプラス電極と第１の抵抗器３ｅの一端及び第２の抵抗器３ｆの一端との間に設けられており、第３のインタフェース回路６からゲート端子に入力される第３ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ（導通／遮断）する。

【0020】

第１のコンデンサ３ｄは、第１の抵抗器３ｅと直列接続されており、第１の抵抗器３ｅとともに第１の直列回路を構成している。第１のコンデンサ３ｄは、一端が第１のトランジスタ３ａのソース端子及び第２のトランジスタ３ｂのドレイン端に接続され、他端が第１の抵抗器３ｅの他端に接続されている。このような第１のコンデンサ３ｄの一端は、第１の直列回路の一端に相当する。

【0021】

第１の抵抗器３ｅは、第１のコンデンサ３ｄと直列接続されており、第１のコンデンサ３ｄとともに第１の直列回路を構成している。第１の抵抗器３ｅは、一端が第３のトランジスタ３ｃのソース端子及び第２の抵抗器３ｆの一端に接続され、他端が第１のコンデンサ３ｄの他端に接続されている。すなわち、本実施形態における第１の直列回路は、第１のコンデンサ３ｄと第１の抵抗器３ｅとが直列接続されたものである。

【0022】

第２の抵抗器３ｆは、第２のコンデンサ３ｇと直列接続されており、第２のコンデンサ３ｇとともに第２の直列回路を構成している。第２の抵抗器３ｆは、一端が第３のトランジスタ３ｃのソース端子及び第１の抵抗器３ｅの一端に接続され、他端が第２のコンデンサ３ｇの一端に接続されている。

【0023】

第２のコンデンサ３ｇは、第２の抵抗器３ｆと直列接続されており、第２の抵抗器３ｆとともに第２の直列回路を構成している。第２のコンデンサ３ｇは、一端が第２の抵抗器３ｆの他端に接続され、他端がバッテリＸのマイナス電極に接続されている。すなわち、本実施形態における第２の直列回路は、直列接続された第２のコンデンサ３ｆと第２の抵抗器３ｇとを備え、一端が第１の直列回路第２の他端に接続され、他端がバッテリＸのマイナス電極に接続されている。

【0024】

３つのインタフェース回路４～６のうち、第１のインタフェース回路４は、入力端がＭＰＵ７の第１出力端に接続され、出力端が第１のトランジスタ３ａのゲート端子に接続されている。第１のインタフェース回路４は、第１のトランジスタ３ａとＭＰＵ７との間に設けられた緩衝回路である。

【0025】

ここで、第１のトランジスタ３ａは、バッテリＸを電源として作動する高圧電源系回路素子である。これに対して、ＭＰＵ７は、バッテリＸとは異なる例えば５Ｖ程度の低圧電源によって駆動される低圧電源系回路素子である。第１のインタフェース回路４は、このように異なる電源系で作動する第１のトランジスタ３ａとＭＰＵ７とにおける電源の干渉を解消あるいは抑制する。

【0026】

また、第１のインタフェース回路４は、ＭＰＵ７から入力される第１制御信号ＧＳ１を第１のトランジスタ３ａを駆動し得る電圧に電圧変換器として機能する。すなわち、ＭＰＵ７の第１制御信号ＧＳ１は、第１のトランジスタ３ａを確実にＯＮ／ＯＦＦ（導通／遮断）させることができる電圧を有していないので、第１のインタフェース回路４は、ＭＰＵ７の第１制御信号ＧＳ１を第１のトランジスタ３ａを確実にＯＮ／ＯＦＦ（導通／遮断）させ得る信号つまり第１ゲート信号に電圧変換する。

【0027】

第２のインタフェース回路５は、入力端がＭＰＵ７の第２出力端に接続され、出力端が第２のトランジスタ３ｂのゲート端子に接続されている。第２のインタフェース回路５は、第２のトランジスタ３ｂとＭＰＵ７との間に設けられた緩衝回路である。

【0028】

第２のトランジスタ３ｂは、バッテリＸを電源として作動する高圧電源系回路素子である。これに対して、ＭＰＵ７は、上述したようにバッテリＸとは異なる例えば５Ｖ程度の低圧電源によって駆動される低圧電源系回路素子である。第２のインタフェース回路５は、このように異なる電源系で作動する第２のトランジスタ３ｂとＭＰＵ７とにおける電源の干渉を解消あるいは抑制する。

【0029】

また、第２のインタフェース回路５は、ＭＰＵ７から入力される第２制御信号ＧＳ２を第２のトランジスタ３ｂを駆動し得る電圧に電圧変換器として機能する。すなわち、ＭＰＵ７の第２制御信号ＧＳ２は、第２のトランジスタ３ｂを確実にＯＮ／ＯＦＦ（導通／遮断）させることができる電圧を有していないので、第２のインタフェース回路５は、ＭＰＵ７の第２制御信号ＧＳ２を第２のトランジスタ３ｂを確実にＯＮ／ＯＦＦ（導通／遮断）させ得る信号つまり第２ゲート信号に電圧変換する。

【0030】

第３のインタフェース回路６は、入力端がＭＰＵ７の第３出力端に接続され、出力端が第３のトランジスタ３ｃのゲート端子に接続されている。第３のインタフェース回路６は、第３のトランジスタ３ｃとＭＰＵ７との間に設けられた緩衝回路である。

【0031】

第３のトランジスタ３ｃは、バッテリＸを電源として作動する高圧電源系回路素子である。これに対して、ＭＰＵ７は、上述したようにバッテリＸとは異なる例えば５Ｖ程度の低圧電源によって駆動される低圧電源系回路素子である。第３のインタフェース回路６は、このように異なる電源系で作動する第３のトランジスタ３ｃとＭＰＵ７とにおける電源の干渉を解消あるいは抑制する。

【0032】

また、第３のインタフェース回路６は、ＭＰＵ７から入力される第３制御信号ＧＳ３を第３のトランジスタ３ｃを駆動し得る電圧に電圧変換器として機能する。すなわち、ＭＰＵ７の第３制御信号ＧＳ３は、第３のトランジスタ３ｃを確実にＯＮ／ＯＦＦ（導通／遮断）させることができる電圧を有していないので、第３のインタフェース回路６は、ＭＰＵ７の第３制御信号ＧＳ３を第３のトランジスタ３ｃを確実にＯＮ／ＯＦＦ（導通／遮断）させ得る信号つまり第３ゲート信号に電圧変換する。

【0033】

ＭＰＵ７は、チャージポンプ３が生成する変動信号ＶｓがバッテリＸに印加された際のバッテリＸの電圧電流特性を取得し、当該電圧電流特性に基づいてバッテリＸの内部インピーダンスを取得するインピーダンス取得部である。このＭＰＵ７は、予め記憶するバッテリ監視プログラムを実行することにより、バッテリＸの内部インピーダンスを取得する。

【0034】

すなわち、ＭＰＵ７は、バッテリ監視プログラムに基づいて第１～第３制御信号を生成してチャージポンプ３を制御するとともに、当該チャージポンプ３の作動によって赤外線温度センサ１及び複数の電圧検出ＩＣ２から各々入力される温度検出信号、電流検出信号及び電圧検出信号に基づいてバッテリＸの内部インピーダンスを取得する。

【0035】

詳細については後述するが、ＭＰＵ７は、周知の交流インピーダンス法に基づいてバッテリＸの内部インピーダンスを取得する。この交流インピーダンス法は、コールコールプロット（Ｃｏｌｅ-Ｃｏｌｅ Ｐｌｏｔ）あるいはナイキストプロットとも呼ばれるものである。この交流インピーダンス法は、所定周波数帯の交流信号をバッテリに印加した際のバッテリ電圧及びバッテリ電流（電流電圧特性）に基づいてバッテリＸの内部インピーダンスを推定するものである。

【0036】

詳細については後述するが、交流インピーダンス法では、電気化学的な装置であるバッテリを溶液抵抗、電荷移動抵抗、拡散抵抗及び界面容量（静電容量）からなる等価回路として捉え、交流インピーダンスの実数成分を横軸、かつ交流インピーダンスの虚数成分を縦軸とするチャート上に、バッテリ電圧及びバッテリ電流を離散フーリエ変換して得られたインピーダンス値を順次プロットすることにより、上記等価回路の各素子値を求める。

【0037】

ここで、本実施形態に係るバッテリ状態検出装置Ａは、検出対象であるバッテリＸを管理するバッテリ管理システムを構成している。すなわち、バッテリ状態検出装置Ａは、内部インピーダンスを推定することによりバッテリＸの劣化状態を判定する機能に加え、バッテリＸと負荷との接続を制御すること等、バッテリＸを管理する様々な付加機能を備えている。

【0038】

次に、本実施形態に係るバッテリ状態検出装置Ａの動作について、図２～図４を参照して詳しく説明する。

【0039】

このバッテリ状態検出装置ＡのＭＰＵ７は、電動車両のＩＧ－ＳＷ（イグニッションスイッチ）が「ＯＦＦ」に設定されると（ステップＳ１）、温度検出信号に基づいてバッテリＸのバッテリ温度ｔを検出する（ステップＳ２）。すなわち、ＭＰＵ７は、運転者がＩＧ－ＳＷを「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に設定することにより、電動車両が走行を停止した状態になると、バッテリ監視プログラムに基づくバッテリＸの内部インピーダンスの取得を開始する。

【0040】

なお、ステップＳ１による条件（走行停止条件）は、電動車両が走行状態にある場合、バッテリＸの負荷変動が比較的大きくなるために、交流インピーダンス法に基づくバッテリＸの内部インピーダンスの推定精度が低下することに起因する。ＭＰＵ７は、バッテリＸの負荷変動がない状態（負荷が切り離された状態）でバッテリＸの内部インピーダンスを推定する。

【0041】

そして、ＭＰＵ７は、ステップＳ２で取得したバッテリ温度ｔが０℃を超えているか否かを判断し（ステップＳ３）、このステップＳ３の判断が「Ｙｅｓ」の場合にチャージポンプ３の作動を開始させる（ステップＳ４）。なお、ＭＰＵ７は、ステップＳ３の判断が「Ｎｏ」の場合には、チャージポンプ３の作動を開始させることなく、バッテリＸの内部インピーダンスの取得を終了させる。

【0042】

すなわち、ＭＰＵ７は、電動車両が走行を停止することに加え、バッテリ温度ｔが０℃を超えていることを条件としてチャージポンプ３の作動を開始させ、以ってバッテリＸの内部インピーダンスを取得する。なお、上記０℃は、本発明の温度しきい値に相当する。

【0043】

なお、ステップＳ３による条件（温度条件）は、バッテリ温度ｔが０℃以下の場合、交流インピーダンス法に基づくバッテリＸの内部インピーダンスの推定精度が低下することに起因する。すなわち、ＭＰＵ７は、内部インピーダンスの推定精度が比較的高くなる０℃を超えるバッテリＸの動作温度領域でバッテリＸの内部インピーダンスを推定する。

【0044】

ＭＰＵ７は、上記ステップＳ４において、図３に示す第１制御信号ＧＳ１を生成して第１のインタフェース回路４に出力する。また、ＭＰＵ７は、第１制御信号ＧＳ１に同期した第２制御信号ＧＳ２を生成して第２のインタフェース回路５に出力し、同じく第１制御信号ＧＳ１に同期した第３制御信号ＧＳ３を生成して第３のインタフェース回路６に出力する。第１～第３制御信号ＧＳ１～ＳＧ３は、図示するように繰返し周期が時間経過に伴って短くなるパルス信号である。

【0045】

第１のインタフェース回路４は、第１制御信号ＧＳ１を第１ゲート信号に変換して第１のトランジスタ３ａのベース端子に出力する。第２のインタフェース回路５は、第２制御信号ＧＳ２を第２ゲート信号に変換して第２のトランジスタ３ｂのベース端子に出力する。第３のインタフェース回路６は、第３制御信号ＧＳ３を第３ゲート信号に変換して第３のトランジスタ３ｃのベース端子に出力する。

【0046】

この結果、バッテリＸから第１のトランジスタ３ａのドレイン端子と第２のトランジスタ３ｂのソース端子とに印加されるバッテリＸの出力電圧Ｖｂは、図３に示すように最小電圧が出力電圧Ｖｂかつ最大電圧が出力電圧Ｖｂの２倍となる変動信号Ｖｓに変換され、第３のトランジスタ３ｃを介してバッテリＸに印加される。

【0047】

ここで、変動信号Ｖｓは、図３に示すように、第１制御信号ＧＳ１及び第２制御信号ＧＳ２がロー（Ｌｏｗ）レベルかつ第３制御信号ＧＳ３がハイ（Ｈｉ）レベルの期間で出力電圧Ｖｂから出力電圧Ｖｂの２倍の電圧に向かって徐々に電圧上昇し、第１制御信号ＧＳ１がロー（Ｌｏｗ）レベルかつ第２制御信号ＧＳ２及び第３制御信号ＧＳ３がハイ（Ｈｉ）レベルの期間、また第１制御信号ＧＳ１がハイ（Ｈｉ）かつ第２制御信号ＧＳ２及び第３制御信号ＧＳ３がロー（Ｌｏｗ）レベルの期間において徐々に電圧降下する。

【0048】

すなわち、チャージポンプ３がバッテリＸの出力電圧Ｖｂに基づいて生成する変動信号Ｖｓは、バッテリＸの出力電圧Ｖｂ以上の電圧を有することに加え、変動周期Ｔｓが第１～第３制御信号ＧＳ１～ＳＧ３の繰返し周期の変化に伴って時間的に変化する電圧変動信号である。このような変動信号ＶｓがバッテリＸに印加されることによって、バッテリＸには内部インピーダンスの推定用電流が流入する。

【0049】

ＭＰＵ７は、電流検出信号及び電圧検出信号に基づいて変動信号Ｖｓに起因するバッテリＸのセル電圧Ｖ及びバッテリ電流Ｉ（セル電流）を所定のタイムインターバルで順次検出する（ステップＳ５）。そして、ＭＰＵ７は、時系列的に順次取得されるセル電圧Ｖ及びバッテリ電流Ｉに基づいて電圧変化率ΔＶ及び電流変化率ΔＩを順次検出する（ステップＳ６）。

【0050】

そして、ＭＰＵ７は、電圧変化率ΔＶ及び電流変化率ΔＩに基づいて、図４（ａ）に示す「Ｃｏｌｅ-Ｃｏｌｅ Ｐｌｏｔ」（コールコールプロット）を取得する。このコールコールプロットの各部位は、図４（ｂ）に示すバッテリＸの等価回路の各素子値に対応している。この等価回路とコールコールプロットの各部位との関係は、上述した交流インピーダンス法として周知である。

【0051】

すなわち、ＭＰＵ７は、変動信号Ｖｓを印加した際のバッテリＸの電圧電流特性に基づいてコールコールプロットを取得し、当該コールコールプロットに基づいてバッテリＸの内部インピーダンスを推定する。

【0052】

コールコールプロットは、電気化学的な機器であるバッテリＸを溶液抵抗Ｒsol、反応抵抗Ｒct（電荷移動抵抗）、拡散抵抗Ｚｗ及び界面容量Ｃ（静電容量）からなる等価回路（電気回路）と見なし、当該等価回路のインピーダンスを実数成分（横軸）と虚数成分（縦軸）とするチャート上に示したものである。

【0053】

このようなコールコールプロットにおいて、原点から点Ａに至る軌跡における横軸は、溶液抵抗Ｒsolに相当する。また、点Ａから点Ｂに至る軌跡における横軸は、反応抵抗Ｒct（電荷移動抵抗）に相当する。さらに、点Ｂから点Ｃに至る軌跡における横軸は、拡散抵抗Ｚｗに相当する。

【0054】

ＭＰＵ７は、このようなバッテリＸに関するコールコールプロットを取得すると、点Ｃの座標値（実数Ｚｊ及び虚数Ｚｋ）を取得する。この点Ｃの座標値（実数Ｚｊ及び虚数Ｚｋ）は、バッテリＸの劣化状態に応じて変化する値である。

【0055】

ＭＰＵ７は、このようにして点Ｃの座標値（実数Ｚｊ及び虚数Ｚｋ）を取得すると、実数Ｚｊ及び虚数Ｚｋを評価する。すなわち、ＭＰＵ７は、実数Ｚｊが所定の第１評価しきい値Ｚｒ１よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ９）。そして、ＭＰＵ７は、ステップＳ９の判断が「Ｙｅｓ」の場合つまり実数Ｚｊが第１評価しきい値Ｚｒ１を超えている場合、バッテリＸが劣化していることを示す劣化警告を内部保存する（ステップＳ１０）。

【0056】

この劣化警告は、電動車両のＩＧ－ＳＷ（イグニッションスイッチ）が次に「ＯＮ」に設定されたとき、つまり運転者が次に電動車両を走行させようとした際に読み出されて報知される。運転者は、このような劣化警告によってバッテリＸが劣化していてメンテナンスが必要なことを認識することができる。

【0057】

一方、ＭＰＵ７は、ステップＳ９の判断が「Ｎｏ」の場合つまり実数Ｚｊが第１評価しきい値Ｚｒ１以下である場合、劣化警告を内部保存することなく、点Ｃの虚数Ｚｋが所定の第２評価しきい値Ｚｒ２よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１１）。そして、ＭＰＵ７は、ステップＳ１０の判断が「Ｙｅｓ」の場合つまり虚数Ｚｋが第２評価しきい値Ｚｒ２を超えている場合には劣化警告を内部保存する（ステップＳ１０）。

【0058】

また、ＭＰＵ７は、ステップＳ１１の判断が「Ｎｏ」の場合つまり虚数Ｚｋが第２評価しきい値Ｚｒ２以下である場合には、劣化警告を内部保存することなく、バッテリＸの内部インピーダンスの取得を終了させる。

【0059】

このような本実施形態に係るバッテリ状態検出装置Ａは、バッテリＸの負荷（ＰＣＵ等）とは別に設けられ、バッテリ出力よりも高電圧かつ周波数の可変が自在な変動信号Ｖｓを生成するチャージポンプ３（変動信号生成部）と、変動信号ＶｓをバッテリＸに印加した際の電圧電流特性を取得し、当該電圧電流特性に基づいてバッテリＸの内部インピーダンスを取得するＭＰＵ７（インピーダンス取得部）とを備える。

【0060】

このようなバッテリ状態検出装置Ａによれば、バッテリＸの負荷に依存することなく、従来よりも自由なタイミングでバッテリの内部インピーダンスを検出することが可能である。すなわち、本実施形態によれば、従来よりも自由なタイミングでバッテリの内部インピーダンスを検出することが可能なバッテリ状態検出装置Ａを提供することが可能である。

【0061】

また、このバッテリ状態検出装置Ａによれば、バッテリＸの温度をバッテリ温度ｔとして検出する赤外線温度センサ１（温度検出部）をさらに備え、ＭＰＵ７（インピーダンス取得部）は、バッテリ温度ｔが０℃（所定の温度しきい値）よりも高い場合にバッテリＸの内部インピーダンスを取得するので、比較的精度の良い内部インピーダンスを取得することが可能である。

【0062】

また、このバッテリ状態検出装置Ａによれば、変動信号生成部はバッテリ出力に基づいて変動信号Ｖｓを生成するチャージポンプ３なので、簡単な回路構成で変動信号Ｖｓを生成することが可能である。したがって、変動信号生成部を構成する部品点数を削減してコスト上昇を抑制することができる。

【0063】

さらに、このバッテリ状態検出装置Ａによれば、チャージポンプ３は、第１のコンデンサ３ｄと第１の抵抗器３ｅとが直列接続された第１の直列回路と、第１の直列回路の一端とバッテリＸのプラス電極との間に設けられた第１のトランジスタ３ａ（第１の電子スイッチ）と、直列接続された第２のコンデンサ３ｆと第２の抵抗器３ｇとを備え、一端が第１の直列回路の他端に接続され、他端がバッテリＸのマイナス電極に接続された第２の直列回路と、第１の直列回路の一端とバッテリＸのマイナス電極との間に設けられた第２のトランジスタ３ｂ（第２の電子スイッチ）と、バッテリＸのプラス電極と第１の直列回路の他端との間に設けられた第３のトランジスタ３ｃ（第３の電子スイッチ）とを備える。このようなバッテリ状態検出装置Ａによれば、図３に示すように比較的緩やかに変動する変動信号Ｖｓを生成することができる。

【0064】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、電動車両に搭載されるバッテリＸを検出対象としたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、車載以外の様々なバッテリの劣化診断に適用することが可能である。

【0065】

（２）上記実施形態では、図１に示すチャージポンプ３を変動信号生成部として採用したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明における変動信号生成部は、図１に示す構成のチャージポンプ３に限定されない。

【0066】

（３）上記実施形態では、走行停止条件及び温度条件を満足する場合に内部インピーダンスを取得したが、本発明はこれに限定されない。必要に応じて走行停止条件及び温度条件を考慮することなく、または走行停止条件または温度条件を考慮することなく内部インピーダンスを取得して、バッテリＸの劣化診断を行ってもよい。

【0067】

（付記１）
バッテリの負荷とは別に設けられ、バッテリ出力よりも高電圧かつ周波数の可変が自在な変動信号を生成する変動信号生成部と、前記変動信号が前記バッテリに印加された際の電圧電流特性を取得し、当該電圧電流特性に基づいて前記バッテリの内部インピーダンスを取得するインピーダンス取得部とを備えるバッテリ状態検出装置。

【0068】

（付記２）
前記バッテリの温度をバッテリ温度として検出する温度検出部をさらに備え、前記インピーダンス取得部は、前記バッテリ温度が所定の温度しきい値よりも高い場合に前記内部インピーダンスを取得する付記１に記載のバッテリ状態検出装置。

【0069】

（付記３）
前記変動信号生成部は、前記バッテリ出力に基づいて前記変動信号を生成するチャージポンプである付記１又は２に記載のバッテリ状態検出装置。

【0070】

（付記４）
前記チャージポンプは、第１のコンデンサと第１の抵抗器とが直列接続された第１の直列回路と、前記第１の直列回路の一端と前記バッテリのプラス電極との間に設けられた第１の電子スイッチと、直列接続された第２のコンデンサと第２の抵抗器とを備え、一端が前記第１の直列回路の他端に接続され、他端が前記バッテリのマイナス電極に接続された第２の直列回路と、前記第１の直列回路の一端と前記バッテリのマイナス電極との間に設けられた第２の電子スイッチと、前記バッテリのプラス電極と前記第１の直列回路の他端との間に設けられた第３の電子スイッチとを備える付記３に記載のバッテリ状態検出装置。

【0071】

（付記５）
付記１～３のいずれか一項に記載のバッテリ状態検出装置を備えるバッテリ管理システム。

【符号の説明】

【0072】

Ａ バッテリ状態検出装置
Ｘ バッテリ
１ 赤外線温度センサ
２ セル電圧検出ＩＣ
３ チャージポンプ（変動信号生成部）
３ａ 第１のトランジスタ（第１の電子スイッチ）
３ｂ 第２のトランジスタ（第２の電子スイッチ）
３ｃ 第３のトランジスタ（第３の電子スイッチ）
３ｄ 第１のコンデンサ
３ｅ 第１の抵抗器
３ｆ 第２の抵抗器
３ｇ 第２のコンデンサ
４～６ インタフェース回路
７ ＭＰＵ（インピーダンス取得部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】