JP7291746B2 - 電池内部抵抗の検出装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は、検出装置と方法に関し、特に電池内部抵抗の検出装置と方法に関する。

現在、蓄電池が各種の電子機器に広く使われているが、電池がその効能を失い若しくは容量が足りない場合、重大な事故を引き起こす恐れがあり、蓄電池の動作パラメータをオンラインにて全面的に監視する必要がある。蓄電池の内部抵抗は、蓄電池の性能を評価するに当たって重要な技術的指標であり、電池の内部抵抗が増加すると、電池放電時の動作電圧が低下すると同時に放電時間が短くなり、電池の性能や寿命などに悪い影響を与える。

電池の内部抵抗が異常上昇することで電池が損壊するため、電池の内部抵抗を検知して内部抵抗の変化態様を予測する必要がある。従来より、直流法や交流法を利用して電池の内部抵抗を検出するのが一般的である。ところが、直流法および交流法には何れも適用条件が設けられ、非適用条件で検出を行う場合、電池の内部抵抗を正確に測定できなくなる。なお、直流法で電池電流を利用して電池の内部抵抗を検出する際、電池の開放電圧が変化して直流法の検出精度に影響を与える。

そのため、現在、上記従来技術の欠点を解消しうる電池内部抵抗の検出装置と方法に対する期待が益々高まりつつある。

上記従来の問題点に鑑み、本発明は、電池の内部抵抗を高精度で検出できる電池内部抵抗の検出装置と方法を提供することを目的とする。

本発明の第１側面では、電池および電池に連結する電力変換器を備える電力変換装置に適用可能な電池内部抵抗の検出装置を提供し、該電池内部抵抗の検出装置は、データ取得モジュール、第１演算モジュール、第２演算モジュールおよび選定モジュールを備え、データ取得モジュールは、電池電圧および電池電流を取得して前記電池電圧における直流電圧および交流電圧、並びに前記電池電流における直流電流および交流電流を取得し、第１演算モジュールは、前記データ取得モジュールが任意の１つの時点で取得した前記交流電流および前記交流電圧を受け付けて第１内部抵抗値および電池容量を出力し、第２演算モジュールは、前記データ取得モジュールが複数の時点で取得した複数の前記直流電流および複数の前記直流電圧、並びに前記電池容量を受け付けて第２内部抵抗値を出力し、選定モジュールは、第１内部抵抗値および第２内部抵抗値を受け付け、かつ第１内部抵抗値と第２内部抵抗値のうち１つを選んで電池内部抵抗値とする。

本発明の一好適な実施形態において、電池内部抵抗の検出装置は、電池内部抵抗値を受信する保護モジュールを更に備え、保護モジュールは、電池内部抵抗値が基準値を超えると、切換信号を電力変換器へ出力する。

本発明の一好適な実施形態において、保護モジュールは、調整器電池内部抵抗値に基づき電池電流基準値を調整する調整器、調整済みの電池電流基準値に基づき電池電流を調整することにより制御信号を取得する電流制御器、及び制御信号に基づき前記切換信号を取得する変調器を更に備える。

本発明の一好適な実施形態において、選定モジュールは、直流電流が電流閾値未満であるとき、第１内部抵抗値を選んで電池内部抵抗値とし、前記直流電流が電流閾値を越えるとき、第２内部抵抗値を選んで電池内部抵抗値とする。

本発明の一好適な実施形態において、第１演算モジュールは、交流電流および交流電圧に基づきピーク電圧、ピーク電流および位相差を算出し、かつピーク電圧、ピーク電流および位相差に基づき第１内部抵抗値および電池容量を取得する。

本発明の一好適な実施形態において、第２演算モジュールは、電池容量および複数の直流電流に基づき１つの時間区間内における前記電池の開放電圧変化量を算出し、かつ複数の直流電圧、開放電圧変化量および複数の直流電流に基づき第２内部抵抗値を取得する。

本発明の一好適な実施形態において、データ取得モジュールは、電池電流を受け付けてフィルタリングすることにより交流電流を出力する第１フィルタ、電池電流を受け付けてフィルタリングすることにより直流電流を出力する第２フィルタ、電池電圧を受け付けてフィルタリングすることにより交流電圧を出力する第３フィルタ、及び電池電圧を受け付けてフィルタリングすることにより直流電圧を出力する第４フィルタを備える。

本発明の第２側面では、電池内部抵抗の検出方法を提供し、該検出方法は、電池電圧および電池電流を取得することにより、電池電圧における直流電圧および交流電圧、並びに電池電流における直流電流および交流電流を取得するステップａと、任意の時点で取得した交流電流および交流電圧に基づき、第１内部抵抗値および電池の等価容量を算出するステップｂと、複数の時点で取得した複数の直流電流、複数の直流電圧及び電池の等価容量に基づき、第２内部抵抗値を算出するステップｃと、第１内部抵抗値および第２内部抵抗値のうち１つを選んで電池内部抵抗値とするステップｄと、を含む。

本発明の一好適な実施形態において、前記検出方法は、更に、電池内部抵抗値が基準値を超えるとき、切換信号を電力変換器へ出力して電池電流を調整するステップｅを含む。

本発明の一好適な実施形態において、ステップｅでは、電池内部抵抗値に基づき電池電流基準値を調整し、調整済みの電池電流基準値に基づき電池電流を調整することにより制御信号を取得し、制御信号に基づき切換信号を取得する。

本発明の一好適な実施形態において、ステップｄでは、直流電流が電流閾値未満である場合、第１内部抵抗値を選んで電池内部抵抗値とし、直流電流が電流閾値を越えたとき、第２内部抵抗値を選んで電池内部抵抗値とすることを含む。

本発明の一好適な実施形態において、ステップｂでは、交流電流および交流電圧に基づきピーク電圧、ピーク電流および位相差を算出し、且つピーク電圧、ピーク電流および位相差基づき第１内部抵抗値および電池容量を取得することを含む。

本発明の一好適な実施形態において、ステップｃでは、電池容量に基づき１つの時間区間内における前記電池の開放電圧変化量を算出し、且つ直流電圧、開放電圧変化量および直流電流に基づき前記第２内部抵抗値を算出することを含む。

本発明に係る電池内部抵抗の検出装置と方法は、交流法の結果を基にして直流法を校正し、且つ実際需要に合わせて直流法や交流法の検出結果を選んで電池内部抵抗とすることにより電池内部抵抗の検出精度を高めることを実現している。電池内部抵抗が異常上昇した場合、例えば電池電流の流れ方向と逆向きの電流を流すなど、電池電流を調整することにより電池内部抵抗を低下させて電池の使用寿命を延ばすことができる。

本発明の一好適な実施形態に係る電池内部抵抗の検出装置の回路構成を示す図である。 本発明のもう１つの実施形態に係る電池内部抵抗の検出装置の回路構成を示す図である。 本発明の一好適な実施形態に係る電池内部抵抗の検出方法を示す流れ図である。

以下、本発明の技術案をより深く理解できるよう、以下の実施形態を以って本発明を詳述する。当業者であれば、本発明の宗旨と範囲から逸脱しない前提で以下の実施形態に対して種々の変更や変更を加えることができ、これらの変更や変形も本発明の範囲内であることをよく理解できる。また、以下の図例や説明は本発明を例示したに過ぎず、本発明を制限するものではない点にも留意されたい。

図１は、本発明の一好適な実施形態に係る電池内部抵抗の検出装置の回路構成を示す図である。図１に示すように、電力変換装置２は、電池２１及び電力変換器２２を備え、そのうち電力変換器２２はＤＣ／ＡＣ変換器である。電池２１はＤＣ／ＡＣ変換器の直流側に連結され、ＤＣ／ＡＣ変換器の交流側は送電網３に連結される。電池内部抵抗の検出装置１は電池２１に連結され、電池内部抵抗の検出装置１は、データ取得モジュール４、第１演算モジュール５、第２演算モジュール６及び選定モジュール７を備える。データ取得モジュール４は、電池２１の電池電圧及び電池電流を取得し、且つ電池電圧における直流電圧および交流電圧、並びに電池電流における直流電流および交流電流を取得する。

本発明の一好適な実施形態において、以下のようにして電池電圧における交流電圧および電池電流における交流電流を取得することができる。すなわち、ＤＣ／ＡＣ変換器を利用して電力変換装置２に逆相成分を入力することにより、ＤＣ／ＡＣ変換器の直流側で第２高調波の電流を生成し、第２高調波の電流によって更に第２高調波の電圧変動量が生成する。そのうち、直流側電流が電池電流であり、直流側電圧が電池電圧である。そして、フィルタを用いて電池電圧および電池電流における第２高調波変動量を抽出するが、本発明ではこれらに制限されず、例えば、直流側の電圧電流を変動させ且つ該変動量を検出できる限りＤＣ／ＡＣ変換器を用いて電力変換装置へ他の周波数成分（例えば、第３高調波など）を入力することができる。当然、本発明に係る電池をＤＣ／ＤＣ変換器に連結することができ、若しくは電力変換器２２を負荷に連結することができる。

第１演算モジュール５は、データ取得モジュール４が任意の時点で取得した交流電流および交流電圧を受け付け、演算することにより第１内部抵抗値（Ｒ_１）および電池容量（Ｃ_ｂａｔ）を出力する。ここで、電池容量（Ｃ_ｂａｔ）が実に電池の等価容量に等しい点に留意されたい。第２演算モジュール６は、データ取得モジュール４が複数の時点で取得した複数の直流電流（Ｉ_ｄｃ１、Ｉ_{ｄｃ２・・・}）および複数の直流電圧（Ｕ_ｄｃ１、Ｕ_{ｄｃ２・・・}）、及び第１演算モジュール５から出力された電池容量（Ｃ_ｂａｔ）を受け付け、演算することにより第２内部抵抗値（Ｒ_２）を出力する。

そのうち、第１演算モジュール５は、交流法を利用して電池内部抵抗を検出し、第２演算モジュール６は、直流法を利用して電池内部抵抗を検出する。電池電圧（Ｕ_ｄｃ）は、下記式（１）に示される通り開放電圧（Ｕ_０）と分極電圧（ΔＵ）の２つの部分で構成される。

Ｕ_ｄｃ＝Ｕ_０＋ΔＵ （１）
そのうち、分極電圧（ΔＵ）は、下記式（２）に示される通り電池内部抵抗値（Ｒ）と充放電電流（Ｉ_ｄｃ）との作用により生成した電圧降下である。

ΔＵ＝Ｒ×Ｉ_ｄｃ （２）
また、上記式（１）、（２）によって下記式（３）が得られる。

Ｕ_ｄｃ＝Ｕ_０＋ΔＵ＝Ｕ_０＋Ｒ×Ｉ_ｄｃ （３）
従来の直流法では、異なる時点で直流電流（Ｉ_ｄｃ１、Ｉ_ｄｃ２）および電池電圧（Ｕ_ｄｃ１、Ｕ_ｄｃ２）を取得し、直流電流（Ｉ_ｄｃ１、Ｉ_ｄｃ２）の短時間変化によって電池２１の容量が変化することなく、電池２１の充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）並びに開放電圧（Ｕ_０）をそのまま維持することができるため、異なる時点の直流電流（Ｉ_ｄｃ１、Ｉ_ｄｃ２）および電池電圧（Ｕ_ｄｃ１、Ｕ_ｄｃ２）を上記式（３）に導入することで下記式（４）が得られ、式（４）から更に下記式（５）が得られる。下記式（５）において、２組の直流電流（Ｉ_ｄｃ１、Ｉ_ｄｃ２）および電池電圧（Ｕ_ｄｃ１、Ｕ_ｄｃ２）を用いて電池内部抵抗値（Ｒ）を算出する。

Ｕ_ｄｃ１＝Ｕ_０＋Ｒ×Ｉ_ｄｃ１
Ｕ_ｄｃ２＝Ｕ_０＋Ｒ×Ｉ_ｄｃ２ （４）
Ｒ＝［Ｕ_ｄｃ２－Ｕ_ｄｃ１］／［Ｉ_ｄｃ２－Ｉ_ｄｃ１］ （５）
しかしならが、上記従来の直流法では一定大きさの直流電流（Ｉ_ｄｃ１、Ｉ_ｄｃ２）を必要とし、それで初めて電池内部抵抗値（Ｒ）の検出精度を高めることができる。なお、電池電流に高周波リップルが含まれるため、別途で電池電流に対してローパスフィルタリング処理を施すことで直流電流（Ｉ_ｄｃ１、Ｉ_ｄｃ２）を取得することになっているが、フィルタリング処理で時間遅延が発生し、結果として開放電圧（Ｕ_０）に変化を生じて一定値を維持することができず、電池内部抵抗値（Ｒ）の検出精度に影響を与える。そのため、従来の直流法で上記式（１）～（５）に従って電池内部抵抗値（Ｒ）を検出するとき正確さを確保できない問題が存在することが考えられる。一方、本発明において、電池電流が小さいとき交流法で電池内部抵抗を検出し、電池電流が大きいとき直流法で電池内部抵抗を検出することになっており、且つ直流法では電池容量（Ｃ_ｂａｔ）を用いて電池２１の開放電圧の変動を校正するため、直流法を利用するときの電池内部抵抗の検出精度を高めることができる。

選定モジュール７は、第１演算モジュール５が出力する第１内部抵抗値（Ｒ_１）及び第２演算モジュール６が出力する第２内部抵抗値（Ｒ_２）を受け付け、且つそのうち任意の１つを選んで電池内部抵抗値とする。

電池内部抵抗を検出する際に交流法と直流法では精度や適用条件が異なるため、ユーザは適時に選定モジュールの判断基準を調整することにより、実際状況に合わせて精確な電池内部抵抗値を選ぶことができ、得られた電池内部抵抗値の精度を高めることができる。例えば、本発明の一好適な実施形態では、直流電流が電流閾値未満であるとき、選定モジュール７が交流法に基づいて算出した第１内部抵抗値（Ｒ_１）を電池内部抵抗値とし、直流電流が電流閾値を越えるとき、選定モジュール７が直流法に基づいて算出した第２内部抵抗値（Ｒ_２）を電池内部抵抗値とする仕組みになっており、直流法と交流法を組み合わせて利用することにより、電池内部抵抗の検出精度を高めることができる。

また、本発明の別の実施形態によれば、電池電流が電流閾値未満であるとき、選定モジュール７は交流法に基づいて算出した第１内部抵抗値（Ｒ_１）を電池内部抵抗値とし、電池電流が電流閾値を越えるとき、選定モジュール７は直流法に基づいて算出した第２内部抵抗値（Ｒ_２）を電池内部抵抗値とする。

図２を参照されたく、図２は、本発明のもう１つの実施形態に係る電池内部抵抗の検出装置の回路構成を示す図である。本発明の実施形態において、電池内部抵抗の検出装置１は、選定モジュール７から出力する電池内部抵抗値を受け付ける保護モジュール８を更に備える。そのうち、電池内部抵抗値が異常上昇する場合（例えば、電池内部抵抗値が基準値を超える場合）、保護モジュール８は、切換信号を電力変換器２２に出力し、電力変換器２２は、切換信号に基づき電池２１の電池電流を調整する。つまり、電池電流を調整して電池内部抵抗を低減することにより電池の使用寿命を延長する効果を奏している。また、本発明の実施形態において、電池内部抵抗を低減する方法として、上述の電池電流を調整する方法に限らず、例えば電力変換器２２が電池電流の流れと逆向きの電流を流すことにより電池内部抵抗を低下させ、電池の使用寿命を延長することもできる。

図２に示すように、第１演算モジュール５は、位相検出器５１及びピーク値演算器５２を備える。電力変換器２２を利用して電力変換装置２に逆相成分を入力すると、電力変換器２２の直流側が第２高調波の電流が生成し、第２高調波の電流によって第２高調波の電圧変動量が生成する。そのうち、直流側電流が電池電流であり、直流側電圧が電池電圧である。データ取得モジュール４は、２次バンドパスフィルタを備え、２次バンドパスフィルタを利用して電池電圧における第２高調波変動量を抽出して交流電圧とし、２次バンドパスフィルタを利用して電池電流における第２高調波変動量を抽出して交流電流とする。位相検出器５１は、データ取得モジュール４が取得した交流電流および交流電圧を受け付けて演算することにより交流電流および交流電圧同士の位相差（θ）を取得する。ピーク値演算器５２は、データ取得モジュール４が取得した交流電流および交流電圧を受け付けて演算することによりピーク電流（Ｉ_ｒｍｓ）及びピーク電圧（Ｖ_ｒｍｓ）を取得する。第１演算モジュール５は、第１抵抗演算器５４および容量演算器５３を更に備え、第１抵抗演算器５４および容量演算器５３は、下記式（６）、（７）に示されるように、位相差（θ）、ピーク電流（Ｉ_ｒｍｓ）及びピーク電圧（Ｖ_ｒｍｓ）に基づき第１内部抵抗値（Ｒ_１）および電池容量（Ｃ_ｂａｔ）をそれぞれ算出する。

Ｒ_１＝［Ｖ_ｒｍｓ／Ｉ_ｒｍｓ］×ｃｏｓθ （６）
Ｃ_ｂａｔ＝［Ｖ_ｒｍｓ／Ｉ_ｒｍｓ］×ｓｉｎθ （７）
また、図２に示すように、第２演算モジュール６は、電圧校正器６１及び第２抵抗演算器６２を備える。そのうち、電池２１を容量値が極めて高いコンデンサと見なすことができるため、電池２１の充電時の電圧変化を容量特性に基づき算出することができる。電圧校正器６１は、データ取得モジュール４が取得した直流電流（Ｉ_ｄｃ）及び第１演算モジュール５から出力した電池容量（Ｃ_ｂａｔ）を受け付け、下記式（８）に示されるように、演算することにより一定時間内の電池２１の開放電圧変化量（Ｕ_０２－Ｕ_０１）を出力する。そのうち、Ｕ_０１は、ｔ_１時点の開放電圧であり、Ｕ０_２は、ｔ_２時点の開放電圧である。

第２抵抗演算器６２は、データ取得モジュール４が取得した直流電圧（Ｕ_ｄｃ１、Ｕ_ｄｃ２）、直流電流（Ｉ_ｄｃ１、Ｉ_ｄｃ２）及び電圧校正器６１が出力した電池２１の開放電圧変化量（Ｕ_０２－Ｕ_０１）を受け付け、下記式（９）、（１０）に示されるように、演算することによりを出力する第２内部抵抗値（Ｒ）を出力する。そのうち、式（９）は、直流電圧（Ｕ_ｄｃ１、Ｕ_ｄｃ２）、直流電流（Ｉ_ｄｃ１、Ｉ_ｄｃ２）および開放電圧（Ｕ_０２、Ｕ_０１）の関係を示し、式（９）から更に式（１０）が得られ、式（１０）に基づき第２内部抵抗値（Ｒ_２）を算出することができる。

Ｕ_ｄｃ１＝Ｕ_０１＋Ｒ_２×Ｉ_ｄｃ１
Ｕ_ｄｃ２＝Ｕ_０２＋Ｒ_２×Ｉ_ｄｃ２ （９）

第２演算モジュール６は、第１演算モジュール５が出力した電池容量（Ｃ_ｂａｔ）を利用して一定時間区間内の電池２１の開放電圧変動を校正することにより、直流法による電池内部抵抗の検出精度を高める。

保護モジュール８は、調整器８１、電流制御器８２および変調器８３を備える。調整器８１は、電池内部抵抗値を受け付けてから電池内部抵抗値に基づき電池電流の基準値を調整する。具体的には、電池内部抵抗値が保護閾値を越えるとき、内部抵抗の実際値と保護閾値の差によって補正電流を生成し、補正電流と現在電池電流の基準値を重ね合わせて調整済みの電池電流基準値を取得する。電流制御器８２は、調整済みの電池電流基準値に基づき実際の電池電流を調整する。具体的には、調整済みの電池電流基準値および実際の電池電流に基づき誤差信号を取得し、誤差信号に対して閉ルーグ制御を行って制御信号を取得する。変調器８３は、制御信号を受け付けて切換信号を出力する。例えば、変調器８３は、制御信号を変調して切換信号を得ることにより電力変換器の開閉動作を制御する。変調器８３としては、例えばパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ－Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が挙げられるが、本発明ではこれらに制限されない。得られた制御信号は、単独で切換信号を生成して電力変換装置の開閉動作を制御し、若しくは他の制御ループから出力される制御信号と重ね合わせて切換信号を生成して電力変換装置の開閉動作を制御することにより複数の機能を実現することもできる。

また、本発明の実施形態において、データ取得モジュール４は、第１フィルタ、第２フィルタ、第３フィルタ及び第４フィルタを備える。第１フィルタは、電池電流を受け付けてフィルタリングすることにより交流電流を出力する。第２フィルタは、電池電流を受け付けてフィルタリングすることにより直流電流を出力する。第３フィルタは、電池電圧を受け付けてフィルタリングすることにより交流電圧を出力する。第４フィルタは、電池電圧を受け付けてフィルタリングすることにより直流電圧を出力する。そのうち、第１フィルタ及び第３フィルタとしては、例えばバンドパスフィルタ又は２次バンドパスフィルタが挙げられ、第２フィルタ及び第４フィルタとしては、例えばローパスフィルタが挙げられるが、本発明ではこれらに制限されない。

図３は、本発明の一好適な実施形態に係る電池内部抵抗の検出方法を示す流れ図である。図３に示すように、本発明の一好適な実施形態に係る電池内部抵抗の検出方法は、
電池電圧および電池電流を受け付け、かつ電池電圧における直流電圧および交流電圧、電池電流における直流電流および交流電流を取得するステップＳ１と、
任意の時点で取得した交流電流および交流電圧に基づき、第１内部抵抗値および電池容量を取得するステップＳ２と、
複数の時点で取得した複数の直流電流および複数の直流電圧、並びに電池容量に基づき、第２内部抵抗値を取得するステップＳ３と、
第１内部抵抗値および第２内部抵抗値のうち１つを選んで電池内部抵抗値とするステップＳ４と、を含む。

本発明の一好適な実施形態において、ステップＳ４では、電池電流が電流閾値未満であるとき、第１内部抵抗値を電池内部抵抗値とし、電池電流が電流閾値を越えるとき、第２内部抵抗値を電池内部抵抗値とし、つまり、直流法と交流法を組み合わせて利用することにより電池内部抵抗の検出精度を高める。

また、本発明の実施形態において、電池内部抵抗の検出方法は、ステップＳ５を更に含む。ステップＳ５では、電池内部抵抗値が基準値を超えるとき、前記電池内部抵抗値に基づき電池電流基準値を調整し、調整済みの電池電流基準値および電池電流の誤差信号を取得し、誤差信号に対する制御を行って制御信号を取得し、制御信号に基づき前記切換信号を取得する。具体的には、電池内部抵抗値が保護閾値を越えるとき、内部抵抗実際値と保護閾値の差に基づき補正電流を生成し、かつ補正電流と現在電池電流の基準値を重ね合わせて調整済みの電池電流基準値、すなわち調整済みの充放電電流の基準値を取得し、調整済みの電池電流基準値に基づき実際の電池電流、すなわち実際の充放電電流を調整する。そして、調整済みの電池電流基準値および実際の電池電流に基づき誤差信号を取得し、誤差信号に対して閉ルーグ制御を行って制御信号を取得し、さらに制御信号を変調して切換信号を取得し、切換信号を電力変換器２２に入力して電力変換器の開閉動作を制御し、調整済みの基準値に照合して電池電流を調整する。

本発明の実施形態において、ステップＳ２では、上記式（６）、（７）に示されるように、所示交流電流および交流電圧に基づきピーク電圧、ピーク電流および位相差を算出し、かつピーク電圧、ピーク電流および位相差に基づき第１内部抵抗値および電池容量を算出する。

本発明の実施形態において、ステップＳ３では、電池容量および直流電流に基づきｔ_１～ｔ_２時間区間内の電池２１の開放電圧変化量を算出し、かつ直流電圧、開放電圧変化量および直流電流に基づき第２内部抵抗値を算出する。そのうち、上記式（８）、（９）及び（１０）に示されるように、直流電圧はｔ_１及びｔ_２時点の直流電圧に対応し、直流電流はｔ_１及びｔ_２時点の直流電流に対応する。

本発明の実施形態において、ステップＳ１では、電池電流に対してフィルタリング処理を施して交流電流および直流電流を取得し、電池電圧に対してフィルタリング処理を施して交流電圧および直流電圧を取得する。例えば、電池電流および電池電圧に対してそれぞれローパスフィルタリング処理を施して直流電流および直流電圧を取得し、電池電流および電池電圧に対してそれぞれバンドパスフィルタリング処理を施して交流電流および交流電圧を取得する。

以上の説明を纏めると、本発明の電池内部抵抗の検出装置と方法は、交流法の結果に基づき直流法を校正し、かつ実際需要に合わせて直流法若しくは交流法にてそれぞれ検出した電池内部抵抗値を選ぶことにより電池内部抵抗の検出精度を高めることができ、また、検出で得られた電池内部抵抗値が過大である場合、電池電流を調整し、若しくは電池の電流流れと逆向きの電流を流すことで電池内部抵抗を低下させ、電池の使用寿命を延ばすことができる。

以上では本発明の実施形態を詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の宗旨と範囲から逸脱しない前提で上記の実施形態に対して種々の変更や変更を加えることができ、これらの変更や変形も本発明の範囲内であることをよく理解できる。

１・・・電池内部抵抗の検出装置
２・・・電力変換装置
２１・・・電池
２２・・・電力変換器
３・・・送電網
４・・・データ取得モジュール
５・・・第１演算モジュール
５１・・・位相検出器
５２・・・ピーク値演算器
５３・・・容量演算器
５４・・・第１抵抗演算器
６・・・第２演算モジュール
６１・・・電圧校正器
６２・・・第２抵抗演算器
７・・・選定モジュール
８・・・保護モジュール
８１・・・調整器
８２・・・電流制御器
８３・・・変調器
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５・・・ステップ

Claims (9)

1. 電池および電池に連結する電力変換器を備える電力変換装置に適用可能な電池内部抵抗の検出装置であって、
   前記電池内部抵抗の検出装置は、データ取得モジュール、第１演算モジュール、第２演算モジュールおよび選定モジュールを備え、そのうち、
   前記データ取得モジュールは、電池電圧および電池電流を取得して前記電池電圧における直流電圧および交流電圧、並びに前記電池電流における直流電流および交流電流を取得し、
   前記第１演算モジュールは、前記データ取得モジュールが任意の１つの時点で取得した前記交流電流および前記交流電圧を受け付けて第１内部抵抗値および電池容量を出力し、
   前記第２演算モジュールは、前記データ取得モジュールが複数の時点で取得した複数の前記直流電流および複数の前記直流電圧、並びに前記電池容量を受け付けて第２内部抵抗値を出力し、
   前記直流電流が電流閾値未満であると、前記選定モジュールは、前記第１内部抵抗値を前記電池内部抵抗値とし、前記直流電流が前記電流閾値を越えると、前記選定モジュールは、前記第２内部抵抗値を前記電池内部抵抗値とし、
   前記第２演算モジュールは、下式に基づき第２内部抵抗値を算出し、
   

   

   
   R₂は前記第２内部抵抗値であり、t₁とt₂は前記複数の時点であり、I_dc は前記データ取得モジュールにより取得した直流電流であって、I_dc1 とI_dc2は前記t ₁ と前記t ₂ の時点で前記データ取得モジュールにより取得した直流電流であり、U_dc1とU_dc2は前記t ₁ と前記t ₂ の時点で前記データ取得モジュールにより取得した直流電圧であり、C_batは前記電池容量である
   ことを特徴とする、電池内部抵抗の検出装置。
2. 前記電池内部抵抗の検出装置は、前記電池内部抵抗値を受け付ける保護モジュールを更に備え、前記電池内部抵抗値が基準値を超えると、前記保護モジュールは、前記電池電流を調節するための切換信号を前記電力変換器に出力する、請求項１に記載の電池内部抵抗の検出装置。
3. 前記保護モジュールは、前記電池内部抵抗値に基づき電池電流基準値を調整する調整器、調整済みの前記電池電流基準値に基づき前記電池電流を調整することにより、制御信号を取得する電流制御器、及び前記制御信号に基づき前記切換信号を取得する変調器を更に備える、請求項２に記載の電池内部抵抗の検出装置。
4. 前記第１演算モジュールは、前記交流電流および前記交流電圧に基づきピーク電圧、ピーク電流および位相差を算出し、かつ前記ピーク電圧、前記ピーク電流および前記位相差に基づき前記第１内部抵抗値および前記電池容量を取得する、請求項１に記載の電池内部抵抗の検出装置。
5. 前記データ取得モジュールは、前記電池電流を受け付けてフィルタリング処理することにより前記交流電流を出力する第１フィルタ、前記電池電流を受け付けてフィルタリング処理することにより前記直流電流を出力する第２フィルタ、前記電池電圧を受け付けてフィルタリング処理することにより前記交流電圧を出力する第３フィルタ、及び前記電池電圧を受け付けてフィルタリング処理することにより前記直流電圧を出力する第４フィルタを備える、請求項１に記載の電池内部抵抗の検出装置。
6. 電池および電池に連結する電力変換器を備える電力変換装置に適用可能な電池内部抵抗の検出方法であって、前記検出方法は、
   電池電圧および電池電流を取得することにより、前記電池電圧における直流電圧および交流電圧、並びに前記電池電流における直流電流および交流電流を取得するステップａと、
   任意の時点で取得した前記交流電流および前記交流電圧に基づき、第１内部抵抗値および電池容量を取得するステップｂと、
   複数の時点で取得した複数の前記直流電流、複数の前記直流電圧および前記電池容量に基づき、第２内部抵抗値を取得するステップｃと、
   前記直流電流が電流閾値未満であると、前記第１内部抵抗値を前記電池内部抵抗値とし、前記直流電流が前記電流閾値を越えると、前記第２内部抵抗値を前記電池内部抵抗値とするステップdと、を含み、
   前記ステップｃは、下記式に基づき第２内部抵抗値を算出し、
   

   

   
   R₂は前記第２内部抵抗値であり、t₁とt₂は前記複数の時点であり、I_dc は前記ステップａで取得した直流電流であって、I_dc1 とI_dc2は前記ステップａにおける前記t ₁ と前記t ₂ の時点で取得した直流電流であり、U_dc1とU_dc2は前記ステップａにおける前記t ₁ と前記t ₂ の時点で取得した直流電圧であり、C_batは前記電池容量であることを特徴とする、電池内部抵抗の検出方法。
7. 前記検出方法は、前記電池内部抵抗値が基準値を超えると、切換信号を前記電力変換器に出力することにより前記電池電流を調整するステップｅを更に備える、請求項６に記載の電池内部抵抗の検出方法。
8. 前記ステップｅでは、前記電池内部抵抗値に基づき電池電流の基準値を調整し、調整済みの前記電池電流の基準値に基づき前記電池電流を調整することにより制御信号を取得し、前記制御信号に基づき前記切換信号を取得する、請求項７に記載の電池内部抵抗の検出方法。
9. 前記ステップｂは、前記交流電流および前記交流電圧に基づきピーク電圧、ピーク電流および位相差を算出し、かつ前記ピーク電圧、前記ピーク電流および前記位相差に基づき前記第１内部抵抗値および前記電池容量を取得することを含む、請求項６に記載の電池内部抵抗の検出方法。

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