特許 7517256 電池測定装置及び電池状態測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-08

(45)【発行日】2024-07-17

(54)【発明の名称】電池測定装置及び電池状態測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/389 20190101AFI20240709BHJP

   G01R 27/02 20060101ALI20240709BHJP

   G01R 31/387 20190101ALI20240709BHJP

   G01R 31/392 20190101ALI20240709BHJP

   G01R 19/165 20060101ALI20240709BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240709BHJP

【ＦＩ】

G01R31/389

G01R27/02 A

G01R31/387

G01R31/392

G01R19/165 M

H01M10/48 P

H01M10/48 301

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021097229

(22)【出願日】2021-06-10

(65)【公開番号】P2022188935

(43)【公開日】2022-12-22

【審査請求日】2023-07-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】北川 昌明

(72)【発明者】

【氏名】石部 功

【審査官】永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－４１５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－２２４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３２２８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－８６４７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３１／３６

Ｇ０１Ｒ ２７／０２

Ｇ０１Ｒ １９／００

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電池（４２）の状態を測定する電池測定装置（５０）において、
前記蓄電池の正極と負極との間を結ぶ第１電気経路（８１）上に設けられ、前記蓄電池から所定の交流信号を出力させる、又は前記蓄電池に所定の交流信号を入力する信号制御部（５６ｄ）と、
前記第１電気経路とは異なる第２電気経路（８２）上に設けられ、当該第２電気経路を介して、前記第１電気経路に流れる前記交流信号を測定する交流信号測定部（５６ｃ）と、
前記交流信号に対する前記蓄電池の応答信号を入力する応答信号入力部（５２）と、
前記交流信号及び前記応答信号に基づいて前記蓄電池の複素インピーダンスに関する情報を算出する演算部（５３）と、を備え、
前記第２電気経路により囲まれた領域であって、前記第１電気経路に流れる交流信号に基づく磁束が通過する磁束通過領域（Ｓ１０）が形成されており、
前記第１電気経路に流れる交流信号に基づいて前記第２電気経路に生じる誘導起電力由来の前記複素インピーダンスの誤差が、±１ｍΩの範囲内となるように前記磁束通過領域の大きさが設定されている電池測定装置。

【請求項2】

前記交流信号測定部は、前記第１電気経路上に設けられた抵抗体（５６ｂ）を用いて前記交流信号を測定しており、
前記第１電気経路に流れる交流信号に基づいて前記第２電気経路に生じる誘導起電力又は当該誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差が、前記±１ｍΩの範囲内となるように前記抵抗体の抵抗値及び前記磁束通過領域の大きさが設定されている請求項１に記載の電池測定装置。

【請求項3】

前記第１電気経路に流れる交流信号に基づいて前記第２電気経路に生じる誘導起電力又は当該誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差が、前記±１ｍΩの範囲内となるように前記抵抗体の抵抗値と前記磁束通過領域の大きさとの比が設定されている請求項２に記載の電池測定装置。

【請求項4】

前記蓄電池の電池容量が２５Ａｈ～８００Ａｈであって、電池温度が－１０℃～６５℃である場合において、前記磁束通過領域の大きさは、前記第１電気経路に流れる交流信号に基づいて前記第２電気経路に生じる誘導起電力由来の前記複素インピーダンスの誤差が、±１７０μΩの範囲内となるように設定されている請求項１～３のうちいずれか１項に記載の電池測定装置。

【請求項5】

前記交流信号測定部は、前記第１電気経路上に設けられた抵抗体（５６ｂ）を用いて前記交流信号を測定しており、
前記第２電気経路は、前記抵抗体の両端のうち、第１端と前記交流信号測定部とを接続する第１検出線（８２ａ）と、第２端と前記交流信号測定部とを接続する第２検出線（８２ｂ）と、を有し、
前記第１検出線は、前記第２検出線に対して１又は複数回交差するように配線されている請求項１～４のうちいずれか１項に記載の電池測定装置。

【請求項6】

蓄電池（４２）の状態を測定する電池測定装置（５０）において、
前記蓄電池の正極と負極との間を結ぶ第１電気経路（８１）上に設けられ、前記蓄電池から所定の交流信号を出力させる、又は前記蓄電池に所定の交流信号を入力する信号制御部（５６ｄ）と、
前記第１電気経路とは異なる第２電気経路（８２）上に設けられ、当該第２電気経路を介して、前記第１電気経路に流れる前記交流信号を測定する交流信号測定部（５６ｃ）と、
前記交流信号に対する前記蓄電池の応答信号を入力する応答信号入力部（５２）と、
前記交流信号及び前記応答信号に基づいて前記蓄電池の複素インピーダンスに関する情報を算出する演算部（５３）と、を備え、
前記第２電気経路により囲まれた領域であって、前記第１電気経路に流れる交流信号に基づく磁束が通過する磁束通過領域（Ｓ１０）が形成されており、
前記第１電気経路に流れる交流信号に基づいて前記第２電気経路に生じる誘導起電力がゼロを含む起電力許容値範囲内となるように、前記磁束通過領域の大きさが設定されており、
前記交流信号測定部は、前記第１電気経路上に設けられた抵抗体（５６ｂ）を用いて前記交流信号を測定しており、
前記第２電気経路は、前記抵抗体の両端のうち、第１端と前記交流信号測定部とを接続する第１検出線（８２ａ）と、第２端と前記交流信号測定部とを接続する第２検出線（８２ｂ）と、を有し、
前記第１検出線は、前記第２検出線に対して１又は複数回交差するように配線されている電池測定装置。

【請求項7】

前記交流信号測定部は、前記第１電気経路上に設けられた抵抗体（５６ｂ）を用いて前記交流信号を測定しており、
前記交流信号の周波数をωｒとし、前記第１電気経路及び前記第２電気経路間の相互インダクタンスをＭＩとし、前記抵抗体の抵抗値をＲｓとする場合、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いて前記演算部により算出される複素インピーダンスを補正する補正部（５３）を備える請求項１～６のうちいずれか１項に記載の電池測定装置。

【請求項8】

蓄電池（４２）の状態を測定する電池測定装置（５０）において、
前記蓄電池の正極と負極との間を結ぶ第１電気経路（８１）上に設けられ、前記蓄電池から所定の交流信号を出力させる、又は前記蓄電池に所定の交流信号を入力する信号制御部（５６ｄ）と、
前記第１電気経路とは異なる第２電気経路（８２）上に設けられ、当該第２電気経路を介して、前記第１電気経路に流れる前記交流信号を測定する交流信号測定部（５６ｃ）と、
前記交流信号に対する前記蓄電池の応答信号を入力する応答信号入力部（５２）と、
前記交流信号及び前記応答信号に基づいて前記蓄電池の複素インピーダンスに関する情報を算出する演算部（５３）と、を備え、
前記交流信号測定部は、前記第１電気経路上に設けられた抵抗体（５６ｂ）を用いて前記交流信号を測定しており、
前記交流信号の周波数をωｒとし、前記第１電気経路及び前記第２電気経路間の相互インダクタンスをＭＩとし、前記抵抗体の抵抗値をＲｓとする場合、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いて前記演算部により算出される複素インピーダンスを補正する補正部（５３）を備える電池測定装置。

【請求項9】

前記第１電気経路と前記第２電気経路とを固定する固定部材（８３）が設けられている請求項１～８のうちいずれか１項に記載の電池測定装置。

【請求項10】

蓄電池（４２）の状態を測定する電池測定装置（５０）が実行する電池状態測定方法において、
前記蓄電池の正極と負極との間を結ぶ第１電気経路を介して、前記蓄電池から所定の交流信号を出力させる、又は前記蓄電池に所定の交流信号を入力する信号制御工程と、
前記第１電気経路とは異なる第２電気経路を介して、前記第１電気経路に流れる前記交流信号を測定する交流信号測定工程と、
前記交流信号に対する前記蓄電池の応答信号を入力する応答信号入力工程と、
前記交流信号及び前記応答信号に基づいて前記蓄電池の複素インピーダンスに関する情報を算出する演算工程と、を備え、
前記交流信号測定工程では、前記第１電気経路上に設けられた抵抗体を用いて前記交流信号を測定しており、
前記交流信号の周波数をωｒとし、前記第１電気経路及び前記第２電気経路間の相互インダクタンスをＭＩとし、前記抵抗体の抵抗値をＲｓとする場合、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いて前記演算工程で算出される複素インピーダンスを補正する補正工程を備える電池状態測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池測定装置及び電池状態測定方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、蓄電池の状態を測定するため、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１に記載の発明では、パワーコントローラにより、蓄電池に対して矩形波信号などの交流信号を印加してその応答信号を測定し、交流信号と応答信号と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。

【0003】

また、特許文献２では、発振器から正弦波電流などの交流信号を蓄電池に流し、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、交流信号と応答信号とに基づいて、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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６２２６２６１号公報

【文献】特開２０１８－１９０５０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、電気自動車等に使用される蓄電池は、大容量化していく傾向があった。大容量の蓄電池の場合、複素インピーダンスが小さくなり、外部の影響を受けやすいという問題がある。例えば、蓄電池に対して交流信号を流す場合、当該交流信号による磁束変化によって、交流信号を測定するための電気経路において誘導起電力が生じる。これにより、測定される交流信号に測定誤差が生じ、その交流信号を用いて算出される複素インピーダンスにも測定誤差が生じるという問題がある。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複素インピーダンスの測定精度を向上させることができる電池測定装置及び電池状態測定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための第１の手段は、蓄電池の状態を測定する電池測定装置において、前記蓄電池の正極と負極との間を結ぶ第１電気経路上に設けられ、前記蓄電池から所定の交流信号を出力させる、又は前記蓄電池に所定の交流信号を入力する信号制御部と、前記第１電気経路とは異なる第２電気経路上に設けられ、当該第２電気経路を介して、前記第１電気経路に流れる前記交流信号を測定する交流信号測定部と、前記交流信号に対する前記蓄電池の応答信号を入力する応答信号入力部と、前記交流信号及び前記応答信号に基づいて前記蓄電池の複素インピーダンスに関する情報を算出する演算部と、を備え、前記第２電気経路により囲まれた領域であって、前記第１電気経路に流れる交流信号に基づく磁束が通過する磁束通過領域が形成されており、前記第１電気経路に流れる交流信号に基づいて前記第２電気経路に生じる誘導起電力由来の前記複素インピーダンスの誤差が、±１ｍΩの範囲内となるように前記磁束通過領域の大きさが設定されている。

【0008】

第１電気経路に流れる交流信号が、第１電気経路とは異なる第２電気経路を介して測定される場合、第１電気経路に流れる交流信号に基づいて第２電気経路に誘導起電力が生じて、交流信号に測定誤差が生じ、これにより、算出される複素インピーダンスの誤差が生じる。

【0009】

ここで、第２電気経路により囲まれる磁束通過領域の大きさにより、第２電気経路に生じる誘導起電力の大きさを変更可能であることを発見した。そこで、本発明では、第１電気経路に流れる交流信号に基づいて第２電気経路に生じる誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差が、±１ｍΩの範囲内となるように、磁束通過領域の大きさを設定した。これにより、誘導起電力に基づく複素インピーダンスの誤差を抑制することができる。

【0010】

第２の手段は、蓄電池の状態を測定する電池測定装置において、前記蓄電池の正極と負極との間を結ぶ第１電気経路上に設けられ、前記蓄電池から所定の交流信号を出力させる、又は前記蓄電池に所定の交流信号を入力する信号制御部と、前記第１電気経路とは異なる第２電気経路上に設けられ、当該第２電気経路を介して、前記第１電気経路に流れる前記交流信号を測定する交流信号測定部と、前記交流信号に対する前記蓄電池の応答信号を入力する応答信号入力部と、前記交流信号及び前記応答信号に基づいて前記蓄電池の複素インピーダンスに関する情報を算出する演算部と、を備え、前記第２電気経路により囲まれた領域であって、前記第１電気経路に流れる交流信号に基づく磁束が通過する磁束通過領域が形成されており、前記第１電気経路に流れる交流信号に基づいて前記第２電気経路に生じる誘導起電力がゼロを含む起電力許容値範囲内となるように、前記磁束通過領域の大きさが設定されている。

【0011】

第１電気経路に流れる交流信号が、第１電気経路とは異なる第２電気経路を介して測定される場合、第１電気経路に流れる交流信号に基づいて第２電気経路に誘導起電力が生じて、交流信号に測定誤差が生じ、これにより、算出される複素インピーダンスの誤差が生じる。

【0012】

ここで、第２電気経路により囲まれる磁束通過領域の大きさにより、第１電気経路に流れる交流信号に基づいて第２電気経路に生じる誘導起電力の大きさを変更可能であることを発見した。そこで、本発明では、誘導起電力がゼロを含む起電力許容値範囲内となるように、磁束通過領域の大きさを設定した。これにより、誘導起電力に基づく複素インピーダンスの誤差を抑制することができる。

【0013】

第３の手段は、蓄電池の状態を測定する電池測定装置において、前記蓄電池の正極と負極との間を結ぶ第１電気経路上に設けられ、前記蓄電池から所定の交流信号を出力させる、又は前記蓄電池に所定の交流信号を入力する信号制御部と、前記第１電気経路とは異なる第２電気経路上に設けられ、当該第２電気経路を介して、前記第１電気経路に流れる前記交流信号を測定する交流信号測定部と、前記交流信号に対する前記蓄電池の応答信号を入力する応答信号入力部と、前記交流信号及び前記応答信号に基づいて前記蓄電池の複素インピーダンスに関する情報を算出する演算部と、を備え、前記交流信号測定部は、前記第１電気経路上に設けられた抵抗体を用いて前記交流信号を測定しており、前記交流信号の周波数をωｒとし、前記第１電気経路及び前記第２電気経路間の相互インダクタンスをＭＩとし、前記抵抗体の抵抗値をＲｓとする場合、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いて前記演算部により算出される複素インピーダンスを補正する補正部を備える。

【0014】

第１電気経路に流れる交流信号が、第１電気経路とは異なる第２電気経路を介して測定される場合、第１電気経路に流れる交流信号に基づいて第２電気経路に誘導起電力が生じて、交流信号に測定誤差が生じ、これにより、算出される複素インピーダンスの誤差が生じる。

【0015】

ここで、交流信号の周波数をωｒとし、第１電気経路及び第２電気経路間の相互インダクタンスをＭＩとし、抵抗体の抵抗値をＲｓとする場合、第１電気経路に流れる交流信号に基づいて第２電気経路に生じる誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差は、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いて表され、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓにより複素インピーダンスの誤差を補正することができる。交流信号の周波数ωｒは交流信号の測定時に測定可能であり、抵抗体の抵抗値は設定値である。また、相互インダクタンスは、磁束通過領域の大きさ等を用いたシミュレーションにより算出することができる。そのため、これらの値を用いてωｒ×ＭＩ／Ｒｓを算出することができ、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いて複素インピーダンスを補正することで、複素インピーダンスの誤差を抑制することができる。

【0016】

第４の手段は、蓄電池の状態を測定する電池測定装置が実行する電池状態測定方法において、前記蓄電池の正極と負極との間を結ぶ第１電気経路を介して、前記蓄電池から所定の交流信号を出力させる、又は前記蓄電池に所定の交流信号を入力する信号制御工程と、前記第１電気経路とは異なる第２電気経路を介して、前記第１電気経路に流れる前記交流信号を測定する交流信号測定工程と、前記交流信号に対する前記蓄電池の応答信号を入力する応答信号入力工程と、前記交流信号及び前記応答信号に基づいて前記蓄電池の複素インピーダンスに関する情報を算出する演算工程と、を備え、前記交流信号測定工程では、前記第１電気経路上に設けられた抵抗体を用いて前記交流信号を測定しており、前記交流信号の周波数をωｒとし、前記第１電気経路及び前記第２電気経路間の相互インダクタンスをＭＩとし、前記抵抗体の抵抗値をＲｓとする場合、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いて前記演算部により算出される複素インピーダンスを補正する補正工程を備える。

【0017】

第４の手段においても、第３の手段と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】電源システムの概略構成図。

【図2】第１実施形態における電池測定装置の構成図。

【図3】第１実施形態における第１電気経路及び第２電気経路の接続状態を示す構成図。

【図4】第１実施形態における電池測定装置と電池セルとの接続態様を示す構成図。

【図5】インピーダンス測定精度と電池容量の関係を示す説明図。

【図6】第１実施形態の変形例２における電池測定装置と電池セルとの接続態様を示す構成図。

【図7】第１実施形態の変形例２における第１電気経路を示す説明図。

【図8】インピーダンス補正処理のフローチャート。

【図9】その他の実施形態における第１電気経路及び第２電気経路の接続状態を示す構成図。

【図10】その他の実施形態における第１電気経路及び第２電気経路の接続状態を示す構成図。

【図11】その他の実施形態における制御ユニットの接続状態を示す構成図。

【図12】その他の実施形態における第１電気経路及び第２電気経路の接続状態を示す構成図。

【図13】その他の実施形態における測定ユニットの接続状態を示す構成図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（第１実施形態）
以下、「電池測定装置」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。

【0020】

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の状態を測定する電池測定装置５０と、モータ２０などを制御するＥＣＵ６０と、を備えている。

【0021】

モータ２０は、車載主機であり、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。

【0022】

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（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。

【0023】

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。本実施形態において、インバータ３０における各スイッチは、ＩＧＢＴである。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

電池測定装置５０は、各電池セル４２の蓄電状態（ＳＯＣ）及び劣化状態（ＳＯＨ）などを測定する装置である。第１実施形態において電池測定装置５０は、電池モジュール４１毎に設けられている。電池測定装置５０は、ＥＣＵ６０に接続されており、各電池セル４２の状態などを出力する。電池測定装置５０の構成については、後述する。

【0027】

ＥＣＵ６０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。

【0028】

次に、電池測定装置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、電池セル４２毎に電池測定装置５０が設けられている。

【0029】

電池測定装置５０は、ＡＳＩＣ部５０ａと、フィルタ部５５と、電流モジュレーション回路５６と、を備えている。ＡＳＩＣ部５０ａは、安定化電源供給部５１と、入出力部５２と、演算部としてのマイコン部５３と、通信部５４と、を備えている。

【0030】

安定化電源供給部５１は、電池セル４２の電源ラインに接続されており、電池セル４２から供給された電力を入出力部５２、マイコン部５３、及び通信部５４に対して供給している。入出力部５２、マイコン部５３、及び通信部５４は、この電力に基づいて駆動する。

【0031】

入出力部５２は、測定対象とする電池セル４２に対して接続されている。具体的に説明すると、入出力部５２は、電池セル４２から直流電圧を入力（測定）可能な直流電圧入力端子５７を有する。電池セル４２と直流電圧入力端子５７との間には、フィルタ部５５が設けられている。すなわち、直流電圧入力端子５７の正極側端子５７ａと、負極側端子５７ｂとの間には、フィルタ回路としてのＲＣフィルタ５５ａ、及び保護素子としてのツェナーダイオード５５ｂなどが設けられている。つまり、電池セル４２に対して、ＲＣフィルタ５５ａやツェナーダイオード５５ｂなどが並列に接続されている。

【0032】

また、入出力部５２は、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応答信号（電圧変動）を入力するための応答信号入力端子５８を有する。このため、入出力部５２は、応答信号入力部として機能する。

【0033】

また、入出力部５２は、電流モジュレーション回路５６に接続されており、電流モジュレーション回路５６に対して、電池セル４２から出力させる正弦波信号（交流信号）を指示する指示信号を出力する指示信号出力端子５９ａを有する。また、入出力部５２は、フィードバック信号入力端子５９ｂを有する。フィードバック信号入力端子５９ｂは、電流モジュレーション回路５６を介して、電池セル４２から実際に流れる電流信号（交流信号）を、フィードバック信号として入力する。

【0034】

また、入出力部５２は、マイコン部５３に接続されており、直流電圧入力端子５７が入力した直流電圧や、応答信号入力端子５８が入力した応答信号、フィードバック信号入力端子５９ｂが入力したフィードバック信号などをマイコン部５３に対して出力するように構成されている。なお、入出力部５２は、内部にＡＤ変換器を有しており、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換してマイコン部５３に出力するように構成されている。

【0035】

また、入出力部５２は、マイコン部５３から指示信号を入力するように構成されており、指示信号出力端子５９ａから、電流モジュレーション回路５６に対して指示信号を出力するように構成されている。なお、入出力部５２は、内部にＤＡ変換器を有しており、マイコン部５３から入力したデジタル信号をアナログ信号に変換して、電流モジュレーション回路５６に対して指示信号を出力するように構成されている。また、電流モジュレーション回路５６に指示信号により指示される正弦波信号は、直流バイアスがかけられており、正弦波信号が負の電流（電池セル４２に対して逆流）とならないようになっている。

【0036】

電流モジュレーション回路５６は、測定対象である電池セル４２を電源として、所定の正弦波信号を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５６は、スイッチ部としての半導体スイッチ素子５６ａ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）と、半導体スイッチ素子５６ａに直列に接続された抵抗体としての抵抗５６ｂ（シャント抵抗）とを有する。半導体スイッチ素子５６ａのドレイン端子は、電池セル４２の正極に接続され、半導体スイッチ素子５６ａのソース端子は、抵抗５６ｂの一端に直列に接続されている。また、抵抗５６ｂの他端は、電池セル４２の負極に接続されている。半導体スイッチ素子５６ａ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。

【0037】

また、電流モジュレーション回路５６には、抵抗５６ｂの両端に接続された電流検出アンプ５６ｃが設けられている。交流信号測定部としての電流検出アンプ５６ｃは、抵抗５６ｂに流れる電流信号を測定し、電流信号をフィードバック信号として、入出力部５２のフィードバック信号入力端子５９ｂに出力するように構成されている。

【0038】

また、電流モジュレーション回路５６には、フィードバック回路５６ｄが設けられている。信号制御部としてのフィードバック回路５６ｄは、入出力部５２の指示信号出力端子５９ａから、指示信号を入力するとともに、電流検出アンプ５６ｃ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５６ａのゲート端子に出力するように構成されている。以下、電流モジュレーション回路５６のうち、電流検出アンプ５６ｃ（電流センスアンプ）とフィードバック回路５６ｄとを、測定制御部５６ｅと呼ぶ。

【0039】

半導体スイッチ素子５６ａは、フィードバック回路５６ｄからの信号に基づいて、指示信号により指示された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５６ｂに流れる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５６ａは、フィードバック回路５６ｄ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５６ｂに流れる正弦波信号が安定化する。

【0040】

マイコン部５３は、応答信号及び電流信号に基づいて、電池セル４２の複素インピーダンスに関する情報を算出する。つまり、マイコン部５３は、応答信号及び電流信号に基づいて、複素インピーダンスの実部、複素インピーダンスの虚部を算出する。マイコン部５３は、通信部５４を介して、算出結果をＥＣＵ６０に出力する。

【0041】

この複素インピーダンスの算出処理は、測定範囲内の複数の周波数についての複素インピーダンスが算出されるまで繰り返し実行される。ＥＣＵ６０は、算出結果に基づいて、例えば、複素インピーダンス平面プロット（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、ＥＣＵ６０は、蓄電状態（ＳＯＣ）や劣化状態（ＳＯＨ）を把握する。

【0042】

なお、コールコールプロット全体を必ずしも作成する必要はなく、その一部に着目してもよい。例えば、走行時、一定の時間間隔で特定周波数の複素インピーダンスを測定し、当該特定周波数の複素インピーダンスの時間変化に基づいて、ＳＯＣ、ＳＯＨ及び電池温度等の走行時における変化を把握してもよい。または、１日毎、１周ごと、若しくは１年ごとといった時間間隔で特定周波数の複素インピーダンスを測定し、当該特定周波数の複素インピーダンスの時間変化に基づいて、ＳＯＨ等の変化を把握してもよい。

【0043】

ところで、電流モジュレーション回路５６が、第１電気経路８１を介して交流信号（正弦波信号）を電池セル４２から出力させると、交流信号に基づく誘導起電力が第２電気経路８２に生じる。ここで、第１電気経路８１は、電流モジュレーション回路５６のうち、半導体スイッチ素子５６ａ及び抵抗５６ｂの直列接続体と、電池セル４２とを結ぶ電気経路であり、この直列接続体を介して、電池セル４２の正極と負極との間を結ぶ。また、第２電気経路８２は、抵抗５６ｂと電流検出アンプ５６ｃとを結ぶ電気経路であり、第１電気経路８１と異なる（独立している）。電流検出アンプ５６ｃは、第２電気経路８２を介して、第１電気経路８１に流れる電流信号を測定する。

【0044】

第２電気経路８２に交流信号に基づく誘導起電力が生じると、測定される電流信号（フィードバック信号）に測定誤差が生じることとなる。そこで、誘導起電力を低減させるべく、電池測定装置５０を構成している。

【0045】

ここで、誘導起電力を低減するための構成を説明する前に、誘導起電力が発生する原理と、それを抑制するための原理について説明する。図３は、第１電気経路８１と、第２電気経路８２と、電池セル４２の内部複素インピーダンスの等価回路モデルを示した図である。この等価回路モデルでは、電池セル４２の内部複素インピーダンスは、オーミック抵抗４２ａと反応抵抗４２ｂとの直列接続体により構成されている。オーミック抵抗４２ａは、電池セル４２を構成する電極や電解液での通電抵抗である。また、反応抵抗４２ｂは、電極における電極界面反応による抵抗を表すものであり、抵抗成分と容量成分との並列接続体として表される。

【0046】

数式（１）にファラデーの法則を示す。なお、「Ｅ（ｘ，ｔ）」は、電場ベクトルを示し、「Ｌ」は、線積分の経路を示す。「Ｂ（ｘ，ｔ）」は、磁束密度ベクトルを示す。「Ｓ」は、左辺の線積分の経路によって囲まれる部分によって閉じる領域を示す。「ｎ」は、「Ｓ」上の点の法線ベクトルを示す。「ｘ」は、電流素片からの位置を示すベクトルであり、「ｔ」は、時間を示す。つまり、電場ベクトル「Ｅ（ｘ，ｔ）」と磁束密度ベクトル「Ｂ（ｘ，ｔ）」は、場所と時間に依存する値である。「Ｖｉ（ｔ）」は、誘導起電力を示す。

【0047】

第１実施形態においては、「Ｅ（ｘ，ｔ）」は、第２電気経路８２における電場ベクトルを示し、「Ｌ」は第２電気経路８２の経路を示す。「Ｂ（ｘ，ｔ）」は、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づく磁束が、第２電気経路８２、抵抗５６ｂ、及び測定制御部５６ｅ（電流検出アンプ５６ｃ）により囲まれた領域である磁束通過領域Ｓ１０を通過する磁束密度ベクトルを示す。「Ｓ」は磁束通過領域Ｓ１０の面を表す。「ｘ」は、第１電気経路８１に設定された電流素片からの位置を示すベクトルである。「Ｖｉ（ｔ）」は、第２電気経路８２において生じる誘導起電力を示す。

【数1】

【0048】

ファラデーの法則によれば、第２電気経路８２等により囲まれた磁束通過領域Ｓ１０を小さくすれば、誘導起電力を小さくすることができることがわかる。そこで、磁束通過領域Ｓ１０の大きさを極力小さくするように以下のような構成にした。

【0049】

図４は、本実施形態における電池測定装置５０と電池セル４２との接続態様を示す構成図である。図４に示すように、第２電気経路８２は、抵抗５６ｂの両端のうち、第１端と測定制御部５６ｅとを接続する第１検出線８２ａと、第２端と測定制御部５６ｅとを接続する第２検出線８２ｂとを有している。

【0050】

第１検出線８２ａは、予め決められた分岐点Ｂｒまで第２検出線８２ｂに沿って配線されている。すなわち、極力隙間がないように第１検出線８２ａと第２検出線８２ｂとが平行に配線されている。分岐点Ｂｒは、抵抗５６ｂに近接配置されている。また、分岐点Ｂｒは、抵抗５６ｂの第１端と第２端とが並ぶ並列方向において、第１端と第２端との間に配置されている。そして、分岐点Ｂｒにおいて第１検出線８２ａは第２検出線８２ｂと分離している。

【0051】

図４において、測定制御部５６ｅから分岐点Ｂｒまでの第１検出線８２ａと第２検出線８２ｂとは、抵抗５６ｂの第１端と第２端とが並ぶ並列方向に直交して配線されているが、第１検出線８２ａと第２検出線８２ｂとが沿って配線されるのであれば、どのように配線されていてもよい。また、第１検出線８２ａと第２検出線８２ｂとが沿って配線される際、直線状に配線する必要はなく、同じように曲がるのであれば、任意に曲がっていてもよい。なお、第１検出線８２ａと第２検出線８２ｂとはそれぞれ絶縁被膜により覆われている。もしくは、第１検出線８２ａと第２検出線８２ｂとの間には、互いの絶縁を確保することができる程度の隙間が設けられている。

【0052】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。

【0053】

第２電気経路８２、抵抗５６ｂ、及び測定制御部５６ｅ（電流検出アンプ５６ｃ）により囲まれた領域は、第１電気経路８１上に流れる交流信号に基づく磁束が通過する磁束通過領域Ｓ１０となっている。第２電気経路８２において発生する誘導起電力の大きさは、この磁束通過領域Ｓ１０における磁束の大きさ（より正確には磁束の時間変化量の大きさ）に応じたものとなっている。

【0054】

そこで、第２電気経路８２において発生する誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差が、±１ｍΩの範囲内となるように磁束通過領域Ｓ１０の大きさを設定するようにした。これにより、第２電気経路８２に交流信号に基づく誘導起電力が生じることを抑制することができ、誘導起電力に基づく複素インピーダンスの誤差を抑制することができる。

【0055】

ここで、より望ましい範囲について説明する。図５に、電池セル４２の電池容量（Ａｈ）と、必要とされるインピーダンス値測定精度との関係を図示している。必要とされるインピーダンス値測定精度とは、ゼロクロス点を求めるために必要な精度のことを指す。なお、図５（ａ）～図５（ｄ）に示すように、電池セル４２の電池温度（℃）によって、必要とされるインピーダンス値測定精度が変化することがわかる。したがって、図５によれば、電池容量が２５Ａｈ～８００Ａｈであって、電池温度が－１０℃～６５℃である場合、磁束通過領域Ｓ１０の大きさは、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差が、±１７０μΩの範囲内となるように設定されるのであれば、上記の電池容量の範囲及び電池温度の範囲において、必要とされるインピーダンス値測定精度を満たすことができる。

【0056】

ここで、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差を特定する方法を説明する。

【0057】

数式（２）に電流信号Ｉｓを算出するための計算式を示す。なお、「Ｉｍ」は、第１電気経路８１に実際に流れる電流信号を示す。「ｊ」は、虚数単位を示す。「ωｒ」は、電流信号Ｉｓが測定される際の交流信号の周波数である測定周波数を示す。「ΣＩ」は、第２電気経路８２に生じる誘導起電力由来のパラメータである形状パラメータを示す。形状パラメータΣＩは、第２電気経路８２の大きさに比例する。

【0058】

数式（２）の中央の式において、分子の第１項は、第１電気経路８１に実際に流れる電流信号Ｉｍによる電圧降下を示し、分子の第２項は、第２電気経路８２に生じる誘導起電力を示す。また、数式（２）の右側の式において、カッコ内の式の第２項は、「Ｉｍ」を「１」とした場合における誘導起電力由来の測定誤差を示す。数式（２）の右側の式におけるカッコ内の式は、位相θを用いて、下記の数式（３）のように表され、位相θは、下記の数式（４）のように表される。

【数2】

【数3】

【数4】

【0059】

数式（２）を用いて、マイコン部５３により算出される複素インピーダンスＺｍの計算式は、数式（５）のように表される。なお、「Ｖｓ」は、電池セル４２の端子間電圧のうち直流電圧成分を除いたもの、つまり、モジュレーションによる電圧変化成分を示す。「Ｚｂ」は、「Ｉｍ」に対する「Ｖｓ」の比で表される複素インピーダンスを示す。

【数5】

【0060】

また、電池測定装置５０では、電流検出アンプ５６ｃはオペアンプであるため、第１電気経路８１から第２電気経路８２には電流がほとんど流れ込まず、第２電気経路８２に電流信号はほぼ流れない。

【0061】

そのため、第２電気経路８２に流れる電流信号は、第１電気経路８１に流れる電流信号に対して十分に小さい。この場合、第２電気経路８２に生じる誘導起電力は、第１電気経路８１に流れる交流信号によるものとみなすことができる。第１電気経路８１と第２電気経路８２との間の相互インダクタンスをＭＩとした場合、形状パラメータΣＩは、ΣＩ＝±ＭＩと表される。そのため、数式（５）、数式（４）は、数式（６）、数式（７）のように表される。

【数6】

【数7】

【0062】

数式（６）、数式（７）を用いて、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差は、「Ｚｂ－Ｚｍ」と表される。ここで、測定周波数ωｒは、電流信号の測定時に設定可能であり、抵抗５６ｂの抵抗値Ｒｓは設定値である。また、相互インダクタンスＭＩは、磁束通過領域Ｓ１０の大きさや第１電気経路８１と第２電気経路８２との距離を用いたシミュレーション又は実測により算出することができる。具体的には、式（１）の右辺を用いた有限要素法によりシミュレーションを行うことができる。そのため、数式（６）、数式（７）によれば、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差を特定することができる。

【0063】

本実施形態では、所定の測定条件において、数式（６）、数式（７）を用いて表される誤差が、上記範囲内（±１ｍΩ，±１７０μΩ）となるように、磁束通過領域Ｓ１０の大きさ、つまり形状パラメータΣＩを設定するようにした。ここで、測定条件は、電池容量が２５Ａｈ～８００Ａｈの範囲であり、電池温度が－１０℃～６５℃の範囲である。

【0064】

（第１実施形態の変形例１）
以下、第１実施形態の変形例１について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

【0065】

磁束通過領域Ｓ１０の大きさの設定は、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差を用いたものに限られない。第２電気経路８２に発生する誘導起電力がゼロを含む起電力許容値範囲内となるように、磁束通過領域Ｓ１０の大きさを設定するようにしてもよい。本変形例では、ゼロを中心として、±２００μＶの範囲が起電力許容値範囲とされている。これにより、第２電気経路８２に交流信号に基づく誘導起電力が生じることを抑制することができ、誘導起電力に基づく複素インピーダンスの誤差を抑制することができる。

【0066】

（第１実施形態の変形例２）
以下、第１実施形態の変形例２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。本変形例では、図６に示すように、第１検出線８２ａが、第２検出線８２ｂに対して複数回交差するように配線されている点で、第１実施形態と異なる。第１検出線８２ａと第２検出線８２ｂとは、固定部材としてのプリント基板８３上に設けられており、プリント基板８３に形成されたスルーホール８４を用いて互いに異なる層に配置されることで、互いに交差するように配線されている。

【0067】

図７に基づいて詳しく説明すると、第１検出線８２ａは、分岐点Ｂｒにおいて第２検出線８２ｂと分離した後、第１交差点Ｃｒ１において第２検出線８２ｂと交差している。また、第１検出線８２ａは、第１交差点Ｃｒ１を経過した後に第２検出線８２ｂと分離し、その後再び、第２交差点Ｃｒ２において第２検出線８２ｂと交差している。

【0068】

これにより、磁束通過領域Ｓ１０は、分岐点Ｂｒ、第１交差点Ｃｒ１、第１検出線８２ａ、及び第２検出線８２ｂにより囲まれた第１磁束通過領域Ｓ１１と、第１交差点Ｃｒ１、第２交差点Ｃｒ２、第１検出線８２ａ、及び第２検出線８２ｂにより囲まれた第２磁束通過領域Ｓ１２とを含む複数の領域に分けられることとなる。

【0069】

例えば、第１電気経路８１において交流信号が流れることにより、各磁束通過領域Ｓ１１，Ｓ１２に紙面奥側から手前側への向きの磁束が発生しているとする。この場合、誘導起電力により各磁束通過領域Ｓ１１，Ｓ１２に電流が流れる方向は、図７に示すように反時計回りとなる。そして、第１検出線８２ａと第２検出線８２ｂとの位置関係が第１交差点Ｃｒ１を境に反対となっているため、第１交差点Ｃｒ１では、第１磁束通過領域Ｓ１１に発生する誘導起電力と、第２磁束通過領域Ｓ１２に発生する誘導起電力とは、位相が１８０度ずれる。すなわち、誘導起電力が互いに打ち消しあう。これにより、第２電気経路８２に交流信号に基づく誘導起電力が生じることを抑制することができ、誘導起電力に基づく複素インピーダンスの誤差を抑制することができる。

【0070】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電池測定装置５０について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。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。また、この第２実施形態では、基本構成として、第１実施形態のものを例に説明する。

【0071】

本実施形態では、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力、又は当該誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差が、所定の範囲内（±１ｍΩ，±１７０μΩ、起電力許容値範囲内）となるように、磁束通過領域Ｓ１０の大きさに加えて、抵抗５６ｂの抵抗値Ｒｓを設定する。

【0072】

数式（６）、数式（７）によれば、マイコン部５３により算出される複素インピーダンスＺｍは、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いて表され、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを小さくすれば、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差を小さくすることができることがわかる。そこで、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを小さくするために、抵抗５６ｂの抵抗値Ｒｓを極力大きく設定するようにした。

【0073】

つまり、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力、又は当該誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差が所定の範囲内となるように磁束通過領域Ｓ１０の大きさを設定するとともに、抵抗５６ｂの抵抗値Ｒｓを設定するようにした。これにより、誘導起電力に基づく複素インピーダンスの誤差を抑制することができる。

【0074】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の電池測定装置５０について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。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。また、この第３実施形態では、基本構成として、第１実施形態のものを例に説明する。

【0075】

本実施形態では、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力、又は当該誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差が、所定の範囲内（±１ｍΩ，±１７０μΩ、起電力許容値範囲内）となるように、抵抗値Ｒｓと磁束通過領域Ｓ１０の大きさとの比を設定する。

【0076】

数式（６）、数式（７）に示すように、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを小さくすれば、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差を小さくすることができる。この場合に、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを小さくするために、抵抗５６ｂの抵抗値Ｒｓが過大に設定されると、抵抗５６ｂにおける電力損失が増大するとともに、抵抗５６ｂにおける発熱量が増大し、抵抗５６ｂの温度上昇に伴う熱ドリフトが発生することとなる。そこで、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを小さくしつつ、抵抗値Ｒｓが過大となるのを抑制するために、抵抗値Ｒｓと磁束通過領域Ｓ１０の大きさとの比を適切に設定するようにした。

【0077】

具体的には、ＭＩ／Ｒｓを適切に設定するようにした。相互インダクタンスＭＩは、第２電気経路８２の大きさに比例するため、ＭＩ／Ｒｓは、抵抗５６ｂの抵抗値Ｒｓと磁束通過領域Ｓ１０の大きさとの比に相当する。本実施形態では、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを小さくするために、ＭＩ／Ｒｓを極力小さく設定するようにした。

【0078】

つまり、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力、又は当該誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差が所定の範囲内となるようにωｒ×ＭＩ／Ｒｓを設定するようにした。ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いることで、抵抗値Ｒｓの増大を抑制しつつ複素インピーダンスの誤差を抑制することができる。これにより、抵抗値Ｒｓの増大による熱ドリフトや電力損失を抑制することができる。

【0079】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の電池測定装置５０について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。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。また、この第４実施形態では、基本構成として、第１実施形態のものを例に説明する。

【0080】

本実施形態では、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力、又は当該誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差が、所定の範囲内（±１ｍΩ，±１７０μΩ、起電力許容値範囲内）となるように、マイコン部５３により算出される複素インピーダンスを補正する。

【0081】

数式（６）、数式（７）によれば、マイコン部５３により算出される複素インピーダンスＺｍは、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いて表され、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを算出することで、補正部としてのマイコン部５３は、複素インピーダンスＺｍを補正することができる。

【0082】

本実施形態では、第１電気経路８１と第２電気経路８２とが、同一のプリント基板８３上に固定されている。つまり、第１電気経路８１と第２電気経路８２の位置関係及び大きさが固定されている。そのため、シミュレーションにより相互インダクタンスＭＩを精度よく算出することができる。そのため、これらの値を用いてωｒ×ＭＩ／Ｒｓを算出することができ、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いて複素インピーダンスＺｍを補正することで、複素インピーダンスＺｍの誤差を抑制することができる。

【0083】

次に、電池セル４２の電池状態測定方法について説明する。電池測定装置５０は、所定周期ごとに、図８に示すインピーダンス補正処理を実行する。

【0084】

インピーダンス補正処理において、マイコン部５３は、最初に複素インピーダンスＺｍの測定周波数ωｒを設定する（ステップＳ１１）。測定周波数ωｒは、予め決められた測定範囲内の周波数の中から設定される。

【0085】

次にマイコン部５３は、測定周波数ωｒに基づいて、正弦波信号の周波数を決定し、入出力部５２に対して、当該正弦波信号の出力を指示する指示信号を出力する（ステップＳ１２）。なお、本実施形態において、ステップＳ１２の処理が、「信号制御工程」に相当する。

【0086】

入出力部５２は、指示信号を入力すると、ＤＡ変換器により、アナログ信号に変換し、電流モジュレーション回路５６に出力する。電流モジュレーション回路５６は、指示信号に基づいて、電池セル４２を電源として正弦波信号を出力させる。具体的には、半導体スイッチ素子５６ａは、フィードバック回路５６ｄを介して入力された信号に基づき、指示信号により指示された正弦波信号を電池セル４２から出力させるように、電流信号を調整する。これにより、電池セル４２から正弦波信号が出力される。

【0087】

電池セル４２から正弦波信号を出力させると、すなわち、電池セル４２に外乱を与えると、電池セル４２の端子間に電池セル４２の内部複素インピーダンスを反映した電圧変動が生じる。入出力部５２は、応答信号入力端子５８を介して、その電圧変動を入力し、応答信号としてマイコン部５３に出力する。その際、ＡＤ変換器により、デジタル信号に変換して出力する。

【0088】

ステップＳ１０２の実行後、マイコン部５３は、交流信号測定部としての測定制御部５６ｅを用いて電流信号を測定する（ステップＳ１３）。また、マイコン部５３は、入出力部５２から応答信号を入力する（ステップＳ１４）なお、本実施形態において、ステップＳ１３の処理が、「交流信号測定工程」に相当し、ステップＳ１４の処理が、「応答信号入力工程」に相当する。

【0089】

次に、マイコン部５３は、電流信号及び応答信号に基づいて、電池セル４２の複素インピーダンスＺｍに関する情報を算出する（ステップＳ１５）。なお、本実施形態において、ステップＳ１５の処理が、「演算工程」に相当する。

【0090】

次に、マイコン部５３は、測定周波数ωｒを用いて、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを算出する（ステップＳ１６）。なお、相互インダクタンスＭＩ及び抵抗５６ｂの抵抗値Ｒｓは、予め取得されてマイコン部５３に記憶されている。

【0091】

次に、マイコン部５３は、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いて、複素インピーダンスＺｍを補正する（ステップＳ１７）。複素インピーダンスＺｍは、数式（６）、数式（７）に基づいて補正される。マイコン部５３は、通信部５４を介して、補正後の複素インピーダンスＺｍに関する情報をＥＣＵ６０に出力する。そして、インピーダンス補正処理を終了する。なお、本実施形態において、ステップＳ１７の処理が、「補正工程」に相当する。

【0092】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。

【0093】

第２電気経路８２に流れる電流信号が、第１電気経路８１に流れる電流信号に対して十分に小さい場合、マイコン部５３により算出される複素インピーダンスＺｍは、数式（６）、数式（７）のように表される。ここで、数式（６）、数式（７）に含まれるωｒ×ＭＩ／Ｒｓは、シミュレーション等により算出可能な値となっている。

【0094】

そのため、第１電気経路８１に流れる交流信号に基づいて第２電気経路８２に生じる誘導起電力、又は当該誘導起電力由来の複素インピーダンスの誤差が所定の範囲内となるように、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを用いてマイコン部５３により算出される複素インピーダンスを補正するようにした。これにより、複素インピーダンスの誤差を抑制することができる。

【0095】

本実施形態では、同一のプリント基板８３により第１電気経路８１と第２電気経路８２とが固定されるようにした。これにより、第１電気経路８１と第２電気経路８２との位置関係及び大きさが固定され、第１相互インダクタンスを精度よく算出することができる。そのため、ωｒ×ＭＩ／Ｒｓを精度よく算出することができ、誘導起電力に基づく複素インピーダンスの誤差を好適に抑制することができる。

【0096】

（他の実施形態）
・上記実施形態において、交流信号は、正弦波信号に限らない。例えば、矩形波や三角波等の信号であっても構わない。もしくは、交流信号は、測定周波数ωｒを含む任意の周波数の合成波であっても構わない。

【0097】

・上記実施形態において、マイコン部５３等の演算部が複素インピーダンスの絶対値及び位相差を算出する必要はなく、複素インピーダンスに関する情報を応答信号及び電流信号に基づいて算出し、ＥＣＵ６０等の外部装置に出力してもよい。なお、複素インピーダンスに関する情報は、例えば、複素インピーダンスの絶対値や位相差等を算出するために必要な途中経過（例えば、電流と電圧の実部と虚部のみ）のことである。そして、外部装置に最終結果、つまり、複素インピーダンスの絶対値及び位相差等を算出させてもよい。

【0098】

・上記第１実施形態の変形例２において、磁束通過領域Ｓ１０を、３以上に分けたが、２つにわけてもよい。この場合、第１検出線８２ａと第２検出線８２ｂとが１回のみ交差させることとなる。

【0099】

・上記実施形態において、第１，第２電気経路８１，８２をプリント基板により固定してもよいし、固定部材としての樹脂モールドにより固定してもよい。ケーブルを含む場合には、ケーブルを固定する構成を設けてもよい。また、半導体集積回路を含む場合は、半導体集積回路で関連する配線パターンが固定されるようにしてもよい。

【0100】

・上記実施形態では、電池モジュール４１毎に電池測定装置５０を設けたが、例えば、電池セル４２ごと、組電池４０ごとに、電池測定装置５０を設けてもよい。また、複数の電池セル４２ごとに電池測定装置５０を設ける場合、電池測定装置５０の機能の一部を共通化してもよい。例えば、図９に示すように、電池セル４２ごとにＡＳＩＣ部５０ａが設けられる一方、測定制御部５６ｅを、６つの電池セル４２ごとに設け、これらの電池セル４２に対応する測定制御部５６ｅを共通化してもよい。また、図１０に示すように、６つの電池セル４２ごとにＡＳＩＣ部５０ａ及び測定制御部５６ｅを設け、これらの電池セル４２に対応するＡＳＩＣ部５０ａ及び測定制御部５６ｅを共通化した制御ユニット９０を設けてもよい。さらに、図１１に示すように、複数の制御ユニット９０が直列接続されて、組電池４０及び電池測定装置５０が構成されるようにしてもよい。

【0101】

・上記実施形態において、交流信号を電池セル４２から出力させたが、外部電源から電池セル４２に交流信号を入力して外乱を与えてもよい。例えば、図１２に示すように、電流モジュレーション回路５６は、半導体スイッチ素子５６ａに代えて電流源５６ｆを有していてもよい。電流源５６ｆは、第１電気経路８１上において、電池セル４２の正極と抵抗５６ｂとの間に接続されており、抵抗５６ｂに対して直列に接続されている。

【0102】

電流源５６ｆは、測定制御部５６ｅ（フィードバック回路５６ｄ）からの信号に基づいて、指示信号により指示された交流信号を電池セル４２に入力する。なお、指示信号により指示される波形と、実際に抵抗５６ｂに流れる波形との間に誤差が生じている場合、電流源５６ｆは、測定制御部５６ｅからの信号に基づいて、その誤差が補正されるように、交流信号を調整する。これにより、抵抗５６ｂに流れる交流信号が安定化する。

【0103】

この場合、図１３に示すように、６つの電池セル４２ごとにＡＳＩＣ部５０ａを設け、これらの電池セル４２に対応するＡＳＩＣ部５０ａを共通化した測定ユニット９１を設けてもよい。さらに、複数の測定ユニット９１が直列接続されるとともに、これらの測定ユニット９１に対して測定制御部５６ｅを１つ設け、これらの測定ユニット９１に対応する測定制御部５６ｅを共通化してもよい。

【0104】

・上記実施形態では、電池測定装置５０を車両の電源システムに適用したが、電動飛行機や電動船舶の電源システムに適用してもよい。

【0105】

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。

【符号の説明】

【0106】

４２…電池セル、５０…電池測定装置、５２…入出力部、５３…マイコン部、５６…電流モジュレーション回路、５６ｅ…測定制御部、８１…第１電気経路、８２…第２電気経路、Ｓ１０…磁束通過領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】