JP6145311B2

JP6145311B2 - 電池状態検出装置

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Description

本発明は、電池内部インピーダンスや劣化の度合などの当該電池の状態を検出する電池状態検出装置に関するものである。

例えば、電動モータを用いて走行する電気自動車（ＥＶ）や、エンジンと電動モータとを併用して走行するハイブリッド自動車（ＨＥＶ）などの各種車両には、電動モータの動力源として、リチウムイオン充電池やニッケル水素充電池などの二次電池が搭載されている。

このような二次電池は、充電及び放電を繰り返すことにより劣化が進み、蓄電可能容量（電流容量や電力容量など）が徐々に減少することが知られている。そして、二次電池を用いた電気自動車などにおいては、二次電池の劣化の度合を検出することにより蓄電可能容量を求めて、二次電池によって走行可能な距離や二次電池の寿命などを算出している。

二次電池の劣化の度合を示す指標の一つとして、初期蓄電可能容量に対する現在蓄電可能容量の割合であるＳＯＨ（ＳｔａｔｅｏｆＨｅａｌｔｈ）がある。このＳＯＨは二次電池の内部インピーダンスと相関があることが知られており、二次電池の内部インピーダンスを求めることにより当該内部インピーダンスに基づいてＳＯＨを検出することができる。

二次電池の内部インピーダンスは、例えば、二次電池に対して、波形が一定となる交流信号を印加して、その応答に基づいて求めることができる。このような二次電池の内部インピーダンスを検出する技術の一例が、特許文献１等に開示されている。

特開２００４−２５１６２５号公報

しかしながら、交流信号を印加して二次電池の内部インピーダンスを検出する場合、図４に示すように、二次電池に電力を供給する充電方向及び二次電池から電力を引き出す放電方向に向けて交互に電流を流す必要があったため、充電手段及び放電手段が共に必要となるとともに、放電手段において電力を消費することにより生じる熱を放出する機構などが必要となり、そのため、製造コストの増加及び装置の大型化といった問題があった。

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。即ち、本発明は、製造コストの増加及び装置の大型化を効果的に抑制できる電池状態検出装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、二次電池を充電する充電手段を備えた電池状態検出装置であって、前記二次電池に対して、充電の際は一定の電流値の充電電流を出力し、前記二次電池のインピーダンスを検出するときは、一定の電流値となる直流成分及び当該電流値以下の振幅値となる交流成分を含む状態検出用充電電流を出力するように前記充電手段を制御する充電制御手段と、前記二次電池の両極間の電圧値に応じた電圧信号を出力する電圧検出部と、前記電圧信号から交流成分を取りだして、出力する電圧信号平滑部と、前記二次電池に流れる電流値に応じた電流信号を出力する電流検出部と、前記電流信号から交流成分を取りだして、出力する電流信号平滑部と、制御部と、前記電圧検出部及び前記電圧信号平滑部の一方、前記電流検出部及び前記電流信号平滑部の一方、を択一的に前記制御部に接続するスイッチ部と、前記充電手段から前記充電電流が出力されているとき、前記電圧検出部及び前記電流検出部が前記制御部に接続され、前記充電手段から前記状態検出用充電電流が出力されているとき、前記電圧信号平滑部及び前記電流信号平滑部が前記制御部に接続されるように前記スイッチ部を制御するスイッチ制御部と、前記制御部が、前記充電手段から前記状態検出用充電電流が出力されているとき、前記電圧信号平滑部によって出力された前記交流成分及び前記電流信号平滑部によって出力された前記交流成分に基づいて、前記二次電池の状態を検出することを特徴とする電池状態検出装置である。

請求項１に記載された発明によれば、二次電池に向けて充電手段から直流成分と交流成分とを含む脈流電流である状態検出用充電電流を出力し、二次電池の両電極間の電圧値及び二次電池を流れる電流値のそれぞれから交流成分を取りだして、これら電圧値及び電流値のそれぞれの交流成分に基づいて電池の状態を検出する。このようにしたことから、充電手段のみを用いて電池状態を検出するための電流を生成することができるので、二次電池から電流を引き出す放電手段を設ける必要がなくなり、そのため、製造コスト増加及び装置の大型化を効果的に抑制できる。

本発明の一実施形態の電池状態検出装置の概略構成を示す図である。図１の電池状態検出装置が備える制御部によって実行される充電処理の一例を示すフローチャートである。図１の電池状態検出装置の充電部から出力される状態検出用充電電流の波形の一例を模式的に示す図である。従来の二次電池の内部インピーダンス検出において用いられる電流波形を模式的に示す図である。

以下、本発明の一実施形態の電池状態検出装置について、図１〜図３を参照して説明する。

本実施形態の電池状態検出装置は、例えば、電気自動車に搭載され、当該電気自動車が備える二次電池を充電するとともに、充電に際して二次電池のインピーダンスを検出するものである。勿論、電気自動車以外の二次電池を備えた装置、システムなどに適用してもよい。

図１は、本発明の一実施形態の電池状態検出装置の概略構成を示す図である。図２は、図１の電池状態検出装置が備える制御部によって実行される充電処理の一例を示すフローチャートである。図３は、図１の電池状態検出装置の充電部から出力される状態検出用充電電流の波形の一例を模式的に示す図である。

図１に示すように、本実施形態の電池状態検出装置（図中、符号１で示す）は、図示しない電気自動車に搭載された組電池５に接続され、当該組電池５のインピーダンス、具体的には、組電池５を構成する互いに直列に接続された複数の二次電池Ｂのインピーダンスの検出を行う。

電池状態検出装置１は、充電部１１と、電流検出部１２と、電流信号平滑部１３と、複数の電圧検出部１４と、マルチプレクサ部１５と、電圧信号平滑部１６と、スイッチ部１７と、第１アナログ−デジタル変換器１８（以下、「第１ＡＤＣ１８」という）と、第２アナログ−デジタル変換器１９（以下、「第２ＡＤＣ１９」という）と、制御部３０と、を有している。

充電部１１は、例えば、電気自動車に接続された外部電源から電力供給され、任意の電流値の充電電流を出力することが可能な電源装置などで構成されている。充電部１１は、その一対の出力端子が、組電池５の両電極にそれぞれ接続されている。充電部１１は、後述する制御部３０によって制御されることにより、充電の際は一定の電流値の充電電流Ｉｃｃを出力し、また、組電池５のインピーダンスを検出するときは、一定の電流値（Ｉｏｆｓｅｔ）となる直流成分及び当該電流値以下の振幅値（波の中心値からの振れ幅）となる正弦波形状の交流成分からなる脈流電流である状態検出用充電電流Ｉｐｃ（図３に示す脈流波形）を出力する。状態検出用充電電流Ｉｐｃにおいて、交流成分の振幅値を直流成分の電流値以下としているので、交流成分が最小値に振れたときでも、状態検出用充電電流Ｉｐｃが負の値（即ち、組電池５から放電される方向）になることはない。状態検出用充電電流Ｉｐｃの直流成分は、充電電流Ｉｃｃと同一の電流値でもよく、または、充電電流Ｉｃｃと異なる電流値でもよい。

電流検出部１２は、充電部１１の一方の端子と組電池５の一方の電極（正極）との間に直列に設けられており、組電池５に流れる電流値を検出して、当該電流値の大きさに応じて電圧が変化する信号（電流信号）を出力する。電流検出部１２の出力は、後述する電流信号平滑部１３を介してスイッチ部１７に接続され、または、電流信号バイパス回路部分ＢＰ１を通じてスイッチ部１７に接続される。

電流信号平滑部１３は、電流信号に含まれる交流成分を取りだして一定電圧に平滑することにより、当該交流成分の実効値に応じた電圧値となる信号を出力する。電流信号平滑部１３は、順次接続された直流成分除去部１３ａ、増幅部１３ｂ及び整流平滑部１３ｃを有している。直流成分除去部１３ａは、カップリングコンデンサで構成されており、電流信号に含まれる直流成分を遮断（除去）することにより、当該電流信号に含まれる交流成分を抽出して出力する。増幅部１３ｂは、例えば、オペアンプやトランジスタなどの信号増幅素子で構成されており、直流成分除去部１３ａから出力された電流信号の交流成分を所定の増幅値で増幅して出力する。整流平滑部１３ｃは、例えば、ダイオード及びコンデンサからなる半波整流回路又は全波整流回路で構成されており、増幅部１３ｂから出力された増幅後の電流信号の交流成分を整流及び平滑して定電圧信号に変換する。整流平滑部１３ｃとして半波整流回路を用いた場合、電流信号平滑部１３（具体的には、整流平滑部１３ｃ）から出力される定電圧信号の電圧値の２倍の値が電流信号の交流成分の実効値に応じた値となる。また、整流平滑部１３ｃとして全波整流回路を用いた場合、電流信号平滑部１３から出力される定電圧信号の電圧値が電流信号の交流成分の実効値に応じた値となる。

複数の電圧検出部１４は、組電池５を構成する複数の二次電池Ｂのそれぞれに１つずつ対応して設けられており、各電圧検出部１４に対応する二次電池Ｂの両電極間の電圧値に応じた信号（電圧信号）を出力する。複数の電圧検出部１４はマルチプレクサ部１５に接続されており、そのうちの１つがマルチプレクサ部１５によって択一的に選択される。マルチプレクサ部１５（即ち、複数の電圧検出部１４のいずれか１つ）の出力は、後述する電圧信号平滑部１６を介してスイッチ部１７に接続され、または、電圧信号バイパス回路部分ＢＰ２を通じてスイッチ部１７に接続される。

電圧信号平滑部１６は、上記電流信号平滑部１３と同様の構成及び機能を備えており、電圧信号に含まれる交流成分を取りだして一定電圧に平滑することにより、当該交流成分の実効値に応じた電圧値となる信号を出力する。電圧信号平滑部１６は、順次接続された直流成分除去部１６ａ、増幅部１６ｂ及び整流平滑部１６ｃを有している。直流成分除去部１６ａは、カップリングコンデンサで構成されており、電圧信号に含まれる直流成分を遮断（除去）することにより、当該電圧信号に含まれる交流成分を抽出して出力する。増幅部１６ｂは、例えば、オペアンプやトランジスタなどの信号増幅素子で構成されており、直流成分除去部１６ａから出力された電圧信号の交流成分を所定の増幅値で増幅して出力する。整流平滑部１６ｃは、例えば、ダイオード及びコンデンサからなる半波整流回路又は全波整流回路で構成されており、増幅部１６ｂから出力された増幅後の電圧信号の交流成分を整流及び平滑して定電圧信号に変換する。整流平滑部１６ｃとして半波整流回路を用いた場合、電圧信号平滑部１６（具体的には、整流平滑部１６ｃ）から出力される定電圧信号の電圧値の２倍の値が電圧信号の交流成分の実効値に応じた値となる。また、整流平滑部１６ｃとして全波整流回路を用いた場合、電圧信号平滑部１６から出力される定電圧信号の電圧値が電圧の交流成分の実効値に応じた値となる。

スイッチ部１７は、例えば、２回路２接点（ＤＰＤＴ）のアナログスイッチで構成され、２つの回路はそれぞれ連動して接続が切り替えられるように構成されている。スイッチ部１７における一方の回路１７ａは、電流信号平滑部１３と電流信号バイパス回路部分ＢＰ１とが接続されており、これらの一方を択一的に第１ＡＤＣ１８に接続する。また、スイッチ部１７における他方の回路１７ｂは、電圧信号平滑部１６と電圧信号バイパス回路部分ＢＰ２とが接続されており、これらの一方を択一的に第２ＡＤＣ１９に接続する。スイッチ部１７は、充電部１１によって充電電流Ｉｃｃが出力されているとき、電流信号バイパス回路部分ＢＰ１及び電圧信号バイパス回路部分ＢＰ２をそれぞれ第１ＡＤＣ１８及び第２ＡＤＣ１９に接続し、又は、充電部１１によって状態検出用充電電流Ｉｐｃが出力されているとき、電流信号平滑部１３及び電圧信号平滑部１６をそれぞれ第１ＡＤＣ１８及び第２ＡＤＣ１９に接続するように、後述する制御部３０によって制御される。

第１アナログ−デジタル変換器１８（第１ＡＤＣ１８）は、スイッチ部１７の一方の回路１７ａから出力された信号を量子化して、当該信号の電圧値に対応するデジタル値を示す信号を出力する。同様に、第２アナログ−デジタル変換器１９（第２ＡＤＣ１９）は、スイッチ部１７の他方の回路１７ｂから出力された信号を量子化して、当該信号の電圧値に対応するデジタル値を示す信号を出力する。本実施形態において、第１ＡＤＣ１８及び第２ＡＤＣ１９は、個別の電子部品として実装されているが、これに限定されるものではなく、例えば、後述する制御部３０を構成するマイクロコンピュータに内蔵されたアナログ−デジタル変換部などを用いて各信号を量子化してもよい。

制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵したマイクロコンピュータなどで構成されており、電池状態検出装置１全体の制御を司る。ＲＯＭには、ＣＰＵを充電制御手段、交流電圧検出手段、交流電流検出手段、電池状態検出手段などの各種手段として機能させるための制御プログラムが予め記憶されており、ＣＰＵは、この制御プログラムを実行することにより各種手段として機能する。

制御部３０は、第１ＡＤＣ１８からの信号が入力される入力ポートＰＩ１、第２ＡＤＣ１９からの信号が入力される入力ポートＰＩ２、及び、外部機器との通信のための通信ポート（図示なし）を備えている。

制御部３０において、入力ポートＰＩ１及び入力ポートＰＩ２に入力された信号は、ＣＰＵが認識できる形式の情報に変換されて当該ＣＰＵに送られる。ＣＰＵは、当該情報に基づいて、充電部１１が充電電流Ｉｃｃを出力しているときの二次電池Ｂに流れる電流値Ｉｃｈ及び二次電池Ｂの両電極間の電圧値Ｖｃｈを検出する。または、ＣＰＵは、当該情報に基づいて、充電部１１が状態検出用充電電流Ｉｐｃを出力しているときの二次電池Ｂに流れる電流値の交流成分の実効値Ｉｅ及び二次電池Ｂの両電極間の電圧値の交流成分の実効値Ｖｅを検出する。

また、制御部３０の通信ポートは、図示しない車両内ネットワーク（例えば、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）など）に接続されており、当該車両内ネットワークを通じて車両メンテナンス用の端末装置などの表示装置に接続される。制御部３０のＣＰＵは、通信ポート及び車両内ネットワークを通じて、検出した組電池５のインピーダンスを表示装置に送信し、この表示装置において当該信号に基づき組電池５のインピーダンス等の組電池５の状態を表示する。

また、制御部３０は、充電部１１が接続された出力ポートＰＯ１、スイッチ部１７が接続された出力ポートＰＯ２、及び、マルチプレクサ部１５が接続されて出力ポートＰＯ３を備えている。制御部３０は、これら出力ポートＰＯ１〜ＰＯ３を通じて、充電部１１、スイッチ部１７及びマルチプレクサ部１５に制御信号を送信することで、それらの動作を制御する。

次に、上述した電池状態検出装置１が備える制御部３０における充電処理の一例について、図２のフローチャートを参照して説明する。以下の説明において、組電池５は複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］（ｎは二次電池Ｂの個数）で構成されているものとする。

制御部３０は、車両に搭載された図示しない電子制御部（ＥＣＵ）から外部電源が接続されたことが通知されると、図２の充電処理を実行する。この充電処理では、組電池５の充電動作とともに当該組電池５の複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の内部インピーダンスＺ［１］〜Ｚ［ｎ］を検出する。

まず、電流検出部１２を直接第１ＡＤＣ１８に接続し、電圧検出部１４を直接第２ＡＤＣ１９に接続する。この接続状態を、充電時接続状態という。具体的には、制御部３０は、電流検出部１２を電流信号バイパス回路部分ＢＰ１を通じて直接第１ＡＤＣ１８に接続し、マルチプレクサ部１５（即ち、複数の電圧検出部１４のいずれか１つ）を電圧信号バイパス回路部分ＢＰ２を通じて直接第２ＡＤＣ１９に接続するように、スイッチ部１７に制御信号を送信する（Ｓ１１０）。

次に、組電池５に所定の充電電流Ｉｃｃを流す。具体的には、制御部３０は、一定の電流値となる充電電流Ｉｃｃを出力するように、充電部１１に制御信号を送信する（Ｓ１２０）。ここで、組電池５の複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］は直列接続されているため、これら二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］のすべてに充電電流Ｉｃｃが流れる。上記充電時接続状態において充電部１１から充電電流Ｉｃｃを出力することにより、組電池５の定電流充電が行われる（即ち、充電動作）。

次に、充電完了を判定する。具体的には、制御部３０は、マルチプレクサ部１５に制御信号を送信して、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］に対応して設けられた複数の電圧検出部１４をマルチプレクサ部１５及び電圧信号バイパス回路部分ＢＰ２を通じて順次第２ＡＤＣ１９に接続する。そして、制御部３０は、第２ＡＤＣ１９からの信号に基づいて、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の両電極間の電圧値Ｖｃｈ［１］〜Ｖｃｈ［ｎ］を順次検出するとともに、これら電圧値のうちのいずれか１つが所定の充電完了電圧値に達していたとき、充電が完了したものと判定して、充電処理を終了する（Ｓ１３０でＹ）。

または、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の両電極間の電圧値のいずれも充電完了電圧値に達していないことにより充電が完了していないと判定すると（Ｓ１３０でＮ）、次に、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］について内部インピーダンスＺ［１］〜Ｚ［ｎ］の検出が終了したか否かを判定する。具体的には、制御部３０は、後述する二次電池Ｂの内部インピーダンス検出時（Ｓ２００）において内部インピーダンスＺを検出した二次電池Ｂについて内部インピーダンス検出済みを示す情報をＲＡＭに記憶しており、その情報に基づいて上記判定を行う。そして、全ての二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］について内部インピーダンスＺ［１］〜Ｚ［ｎ］の検出が終了していると判定したとき、上記充電動作に復帰する（Ｓ１４０でＹ）。

または、全ての二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］について内部インピーダンスＺ［１］〜Ｚ［ｎ］の検出が終了していない（即ち、内部インピーダンスを検出していない二次電池Ｂが残っている）と判定したとき（Ｓ１４０でＮ）、次に、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］のうち所定の基準電圧値Ｖｓとなったものがあるか否かを判定する。具体的には、制御部３０は、マルチプレクサ部１５に制御信号を送信して、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］に対応して設けられた複数の電圧検出部１４をマルチプレクサ部１５及び電圧信号バイパス回路部分ＢＰ２を通じて順次第２ＡＤＣ１９に接続する。そして、制御部３０は、第２ＡＤＣ１９からの信号に基づいて、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の両電極間の電圧値Ｖｃｈ［１］〜Ｖｃｈ［ｎ］を順次検出するとともに、これら電圧値のいずれも基準電圧値Ｖｓになっていないと判定したとき、上記充電動作に復帰する（Ｓ１５０でＮ）。なお、基準電圧値Ｖｓについては、充電部１１から状態検出用充電電流Ｉｐｃを出力したときでも、二次電池Ｂについて定められた上限電圧値を超えない値に設定される。また、１つの基準電圧値Ｖｓを複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］について共通に用いてもよく、又は、複数の基準電圧値Ｖｓ［１］〜Ｖｓ［ｎ］を複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］のそれぞれについて設定してもよい。

または、複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］の両電極間の電圧値のうちのいずれかの二次電池Ｂ［ｋ］（ｋ＝１〜ｎのうちの１つ）が所定の基準電圧値Ｖｓとなったものと判定したとき（Ｓ１５０でＹ）、組電池５に状態検出用充電電流Ｉｐｃを流す。具体的には、制御部３０は、一定の電流値（Ｉｏｆｓｅｔ）となる直流成分及び当該電流値以下（例えば、当該電流値の半分の値）の振幅値となる正弦波形状の交流成分からなる脈流電流である状態検出用充電電流Ｉｐｃを出力するように、充電部１１に制御信号を送信する（Ｓ１６０）。ここで、組電池５の複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］は直列接続されているため、これら二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］のすべてに状態検出用充電電流Ｉｐｃが流れる。

次に、電流検出部１２を電流信号平滑部１３を介して第１ＡＤＣ１８に接続し、電圧検出部１４を電圧信号平滑部１６を介して第２ＡＤＣ１９に接続する。この接続状態を、状態検出時接続状態という。具体的には、制御部３０は、電流検出部１２を電流信号平滑部１３を介して第１ＡＤＣ１８に接続し、基準電圧値Ｖｓとなった電圧検出部１４［ｋ］をマルチプレクサ部１５及び電圧信号平滑部１６を介して第２ＡＤＣ１９に接続するように、スイッチ部１７及びマルチプレクサ部１５に制御信号を送信する（Ｓ１７０）。

次に、二次電池Ｂ［ｋ］を流れる電流値の交流成分の実効値Ｉｅ［ｋ］を検出する。具体的には、制御部３０は、第１ＡＤＣ１８からの信号に基づいて、二次電池Ｂ［ｋ］を流れる電流の交流成分の実効値Ｉｅ［ｋ］を検出する（Ｓ１８０）。

次に、二次電池Ｂ［ｋ］の両電極間の電圧の交流成分の実効値Ｖｅ［ｋ］を流れる電流の交流成分の実効値を検出する。具体的には、制御部３０は、第２ＡＤＣ１９からの信号に基づいて、二次電池Ｂ［ｋ］の両電極間の電圧の交流成分の実効値Ｖｅ［ｋ］を検出する（Ｓ１９０）。

次に、二次電池Ｂ［ｋ］の内部インピーダンスＺ［ｋ］を検出する。具体的には、制御部３０は、内部インピーダンス算出式（Ｚ［ｋ］＝Ｖｅ［ｋ］／Ｉｅ［ｋ］）を用いて内部インピーダンスＺ［ｋ］を検出する。そして、制御部３０は、検出した内部インピーダンスＺ［ｋ］をＲＡＭに記憶するとともに、二次電池Ｂ［ｋ］について内部インピーダンス検出済みを示す情報をＲＡＭに記憶する（Ｓ２００）。そして、上記充電動作に復帰する。

そして、制御部３０は、上述した充電処理が終了すると、そして、車両内ネットワークを通じて、上記充電処理において検出した組電池５の複数の二次電池Ｂ［１］〜Ｂ［ｎ］についての内部インピーダンスＺ［１］〜Ｚ［ｎ］を組電池５のインピーダンスとして他の装置等に送信する。

制御部３０は、図２のフローチャートにおけるステップＳ１６０の処理を実行することにより充電制御手段として機能し、ステップＳ１８０の処理を実行することにより交流電流検出手段として機能し、ステップＳ１９０の処理を実行することにより交流電圧検出手段として機能し、ステップＳ２００の処理を実行することにより電池状態検出手段として機能する。

以上説明したように、本実施形態の電池状態検出装置では、充電制御手段が、組電池５を構成する複数の二次電池Ｂに対して、一定の電流値となる直流成分及び当該電流値以下の振幅値となる交流成分を含む状態検出用充電電流Ｉｐｃを出力するように充電部１１を制御する。交流電圧検出手段が、充電部１１から状態検出用充電電流Ｉｐｃが出力されているとき、二次電池Ｂの両電極間の電圧値に含まれる交流成分の実効値Ｖｅを検出する。交流電流検出手段が、充電部１１から状態検出用充電電流Ｉｐｃが出力されているとき、二次電池Ｂを流れる電流値に含まれる交流成分の実効値Ｉｅを検出する。そして、電池状態検出手段が、交流電圧検出手段によって検出された二次電池Ｂの両電極間の電圧値に含まれる交流成分の実効値Ｖｅ、及び、交流電流検出手段によって検出された二次電池Ｂを流れる電流値に含まれる交流成分の実効値Ｉｅに基づいて、二次電池Ｂの内部インピーダンスＺを検出する。即ち、二次電池Ｂに向けて充電部１１から直流成分と交流成分とを含む脈流電流である状態検出用充電電流Ｉｐｃを出力し、二次電池Ｂの両電極間の電圧値及び二次電池を流れる電流値のそれぞれから交流成分の実効値Ｖｅ、Ｉｅを取りだして、これら電圧値及び電流値のそれぞれの交流成の実効値Ｖｅ、Ｉｅに基づいて二次電池Ｂの内部インピーダンスＺを検出する。このようにしたことから、充電部１１のみを用いて内部インピーダンスＺを検出するための電流を生成することができるので、二次電池Ｂから電流を引き出す放電手段を設ける必要がなくなり、そのため、製造コスト増加及び装置の大型化を効果的に抑制できる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の電池状態検出装置はこれらの実施形態の構成に限定されるものではない。

例えば、上述した実施形態では、二次電池Ｂの状態として二次電池Ｂの内部インピーダンスＺを検出する構成であったが、これに限定されるものではなく、二次電池Ｂの内部インピーダンスＺと二次電池ＢのＳＯＨは相関があることを利用して、内部インピーダンスＺからさらにＳＯＨを検出する構成としてもよい。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の電池状態検出装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１電池状態検出装置
５組電池
１１充電部（充電手段）
１２電流検出部
１３電流信号平滑部
１４電圧検出部
１５マルチプレクサ部
１６電圧信号平滑部
１７スイッチ部
１８第１アナログ−デジタル変換器
１９第２アナログ−デジタル変換器
３０制御部（充電制御手段、交流電圧検出手段、交流電流検出手段、電池状態検出手段）
Ｂ二次電池
Ｖｓ基準電圧値
Ｉｅ二次電池を流れる電流値の交流成分の実効値（二次電池を流れる電流値に含まれる交流成分）
Ｖｅ二次電池の両電極間の電圧値の交流成分の実効値（二次電池の両電極間の電圧値に含まれる交流成分）
Ｉｃｃ充電電流
Ｉｐｃ状態検出用充電電流
ＢＰ１電流信号バイパス回路部分
ＢＰ２電圧信号バイパス回路部分

Claims

二次電池を充電する充電手段を備えた電池状態検出装置であって、
前記二次電池に対して、充電の際は一定の電流値の充電電流を出力し、前記二次電池のインピーダンスを検出するときは、一定の電流値となる直流成分及び当該電流値以下の振幅値となる交流成分を含む状態検出用充電電流を出力するように前記充電手段を制御する充電制御手段と、
前記二次電池の両極間の電圧値に応じた電圧信号を出力する電圧検出部と、
前記電圧信号から交流成分を取りだして、出力する電圧信号平滑部と、
前記二次電池に流れる電流値に応じた電流信号を出力する電流検出部と、
前記電流信号から交流成分を取りだして、出力する電流信号平滑部と、
制御部と、
前記電圧検出部及び前記電圧信号平滑部の一方、前記電流検出部及び前記電流信号平滑部の一方、を択一的に前記制御部に接続するスイッチ部と、
前記充電手段から前記充電電流が出力されているとき、前記電圧検出部及び前記電流検出部が前記制御部に接続され、前記充電手段から前記状態検出用充電電流が出力されているとき、前記電圧信号平滑部及び前記電流信号平滑部が前記制御部に接続されるように前記スイッチ部を制御するスイッチ制御部と、
前記制御部が、前記充電手段から前記状態検出用充電電流が出力されているとき、前記電圧信号平滑部によって出力された前記交流成分及び前記電流信号平滑部によって出力された前記交流成分に基づいて、前記二次電池の状態を検出する
ことを特徴とする電池状態検出装置。