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公開番号2025033492
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-13
出願番号2023139238
出願日2023-08-29
発明の名称インピーダンス測定装置
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01R 27/02 20060101AFI20250306BHJP(測定;試験)
要約【課題】インピーダンスの測定精度を向上させる。
【解決手段】各電池セル42の両端から延びる複数の電気経路81には、交流電流生成部を構成するスイッチ84と、その交流電流に応答する電圧変動を測定する電圧測定回路86とが接続されている。電池監視部50は、測定対象セルのインピーダンスを測定する場合に、測定対象セルの両端の電気経路81に交流電流を流す状態とし、かつ少なくとも測定対象セルとその両隣の電池セル42とを含む電池セル群の両端の電気経路81に電圧測定回路86を接続する。また、電池監視部50は、測定対象セルの両端の電気経路81に交流電流を流す状態とし、かつ電池セル群の両端の電気経路81に電圧測定回路86を接続した状態で、交流電流の振幅と、電圧測定回路86により測定された電圧変動とに基づいて、測定対象セルのインピーダンス値を算出する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
直列接続された複数の電池セル（４２）を有する電池モジュール（４１）に適用され、前記電池セルのインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置（５０）であって、
前記各電池セルの両端にそれぞれ接続される複数の電気経路（８１）と、
前記電気経路に接続され、前記電池セルに交流電流を流す交流電流生成部（５１，８４）と、
前記電気経路に接続され、前記交流電流生成部の交流電流に応答する電圧変動を測定する電圧変動測定部（５２，８６）と、
前記複数の電池セルのうちいずれかを測定対象セルとしてインピーダンスを測定する場合に、前記複数の電池セルの直列接続経路において前記測定対象セルを挟んで正極側及び負極側となる一対の前記電気経路に前記交流電流生成部の交流電流を流す状態とするとともに、同じく前記測定対象セルを挟んで正極側及び負極側となり、かつ前記交流電流生成部の交流電流が流れる一対の前記電気経路とは異なる組み合わせとなる一対の前記電気経路に前記電圧変動測定部を接続する接続操作部（５４）と、
前記接続操作部による接続状態において、前記交流電流生成部により流れる交流電流の振幅と、前記電圧変動測定部により測定された前記電圧変動とに基づいて、前記測定対象セルのインピーダンス値を算出する算出部（５４）と、
を備える、インピーダンス測定装置。
続きを表示（約 3,100 文字）【請求項２】
前記接続操作部は、前記測定対象セルのインピーダンスを測定する場合に、前記測定対象セルの両端の前記電気経路に前記交流電流生成部の交流電流を流す状態とし、かつ少なくとも前記測定対象セルとその両隣の前記電池セルとを含む電池セル群の両端の前記電気経路に前記電圧変動測定部を接続し、
前記算出部は、前記測定対象セルの両端の前記電気経路に前記交流電流生成部の交流電流を流す状態とし、かつ前記電池セル群の両端の前記電気経路に前記電圧変動測定部を接続した状態で、前記交流電流生成部により流れる交流電流の振幅と、前記電圧変動測定部により測定された前記電圧変動とに基づいて、前記測定対象セルのインピーダンス値を算出する、請求項１に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項３】
前記交流電流生成部として設けられ、オンオフにより前記電池セルに交流電流を流す第１スイッチ（８４）と、
前記複数の電気経路にそれぞれ接続され、前記電圧変動測定部による電圧測定の対象となる前記電池セルを切り替えるための第２スイッチ（８５）と、を備え、
前記接続操作部は、前記測定対象セルのインピーダンスを測定する場合に、前記第２スイッチをオンして、前記電池セル群の両端の前記電気経路に前記電圧変動測定部を接続した後に、前記第１スイッチのオンオフにより前記交流電流を流す、請求項２に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項４】
前記複数の電池セルのうち最高電位側の電池セルである最高電位セルの正極側に、前記電気経路として第１正極側経路（Ｘ１）と第２正極側経路（Ｘ２）とが接続されるとともに、最低電位側の電池セルである最低電位セルの負極側に、前記電気経路として第１負極側経路（Ｙ１）と第２負極側経路（Ｙ２）とが接続されており、
前記接続操作部は、
前記最高電位セルを前記測定対象セルとしてインピーダンスを測定する場合に、前記最高電位セルの正極側の前記第１正極側経路と負極側の前記電気経路とを用いて、前記最高電位セルの両端に前記交流電流生成部の交流電流を流すとともに、前記第２正極側経路と、少なくとも前記最高電位セルと低電位側の隣の前記電池セルとを含む電池セル群の負極側の前記電気経路とを用いて、当該電池セル群の両端において前記電圧変動測定部による電圧測定を行わせる一方、
前記最低電位セルを前記測定対象セルとしてインピーダンスを測定する場合に、前記最低電位セルの負極側の前記第１負極側経路と正極側の前記電気経路とを用いて、前記最低電位セルの両端に前記交流電流生成部の交流電流を流すとともに、前記第２負極側経路と、少なくとも前記最低電位セルと高電位側の隣の前記電池セルとを含む電池セル群の正極側の前記電気経路とを用いて、当該電池セル群の両端において前記電圧変動測定部による電圧測定を行わせる、請求項２又は３に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項５】
前記接続操作部は、前記測定対象セルのインピーダンスを測定する場合に、少なくとも前記測定対象セルとその両隣の前記電池セルとを含む電池セル群の両端の前記電気経路に前記交流電流生成部の交流電流を流す状態とし、かつ前記測定対象セルの両端の前記電気経路に前記電圧変動測定部を接続し、
前記算出部は、前記電池セル群の両端の前記電気経路に前記交流電流生成部の交流電流を流す状態とし、かつ前記測定対象セルの両端の前記電気経路に前記電圧変動測定部を接続した状態で、前記交流電流生成部により流れる交流電流の振幅と、前記電圧変動測定部により測定された前記電圧変動とに基づいて、前記測定対象セルのインピーダンス値を算出する、請求項１に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項６】
前記交流電流生成部として設けられ、オンオフにより前記電池セルに交流電流を流す第１スイッチ（８４）と、
前記複数の電気経路にそれぞれ接続され、前記電圧変動測定部による電圧測定の対象となる前記電池セルを切り替えるための第２スイッチ（８５）と、を備え、
前記接続操作部は、前記測定対象セルのインピーダンスを測定する場合に、前記第２スイッチをオンして、前記測定対象セルの両端の前記電気経路に前記電圧変動測定部を接続した後に、前記第１スイッチのオンオフにより前記交流電流を流す、請求項５に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項７】
前記複数の電池セルのうち最高電位側の電池セルである最高電位セルの正極側に、前記電気経路として第１正極側経路（Ｘ１）と第２正極側経路（Ｘ２）とが接続されるとともに、最低電位側の電池セルである最低電位セルの負極側に、前記電気経路として第１負極側経路（Ｙ１）と第２負極側経路（Ｙ２）とが接続されており、
前記接続操作部は、
前記最高電位セルを前記測定対象セルとしてインピーダンスを測定する場合に、前記最高電位セルの正極側の前記第１正極側経路と、少なくとも前記最高電位セルと低電位側の隣の前記電池セルとを含む電池セル群の負極側の前記電気経路とを用いて、当該電池セル群の両端に前記交流電流生成部の交流電流を流すとともに、前記最高電位セルの正極側の前記第２正極側経路と負極側の前記電気経路とを用いて、当該最高電位セルの両端において前記電圧変動測定部による電圧測定を行わせる一方、
前記最低電位セルを前記測定対象セルとしてインピーダンスを測定する場合に、前記最低電位セルの負極側の前記第１負極側経路と、少なくとも前記最低電位セルと高電位側の隣の前記電池セルとを含む電池セル群の正極側の前記電気経路とを用いて、当該電池セル群の両端に前記交流電流生成部の交流電流を流すとともに、前記最低電位セルの負極側の前記第２負極側経路と正極側の前記電気経路とを用いて、当該最低電位セルの両端において前記電圧変動測定部による電圧測定を行わせる、請求項５又は６に記載のインピーダンス測定装置。
【請求項８】
前記各電池セルは、長尺状をなし、セル長手方向の一端側に設けられた正極端子（１０１）と他端側に設けられた負極端子（１０２）とが、隣どうしの前記電池セルで互い違いとなる状態で、セル長手方向に直交する方向に並べて配置されており、
前記電池モジュールは、直列接続の順序で連続する電池セルのうち一方の電池セルの前記正極端子と他方の電池セルの前記負極端子とが導通部材（１０３）により電気的に接続されることにより構成されており、
前記電池モジュールにおいてセル長手方向の一端側である第１電池端部（Ｅ１）の前記導通部材に前記電気経路として第１電気経路（Ｗ１）が接続されるとともに、他端側である第２電池端部（Ｅ２）の前記導通部材に前記電気経路として第２電気経路（Ｗ２）が接続されており、
前記接続操作部は、
前記測定対象セルのインピーダンスを測定する場合に、前記複数の電池セルの直列接続経路において前記測定対象セルを挟んで正極側及び負極側となり、かつ前記電池モジュールの前記第１電池端部の側となる前記第１電気経路に前記交流電流生成部により交流電流を流す状態とするとともに、同じく前記測定対象セルを挟んで正極側及び負極側となり、かつ前記電池モジュールの前記第２電池端部の側となる前記第２電気経路に、前記電圧変動測定部を接続する、請求項１に記載のインピーダンス測定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、インピーダンス測定装置に関するものである。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電池の状態を監視するため、蓄電池のインピーダンスを測定することが行われている（例えば特許文献１）。具体的には、電池監視装置において、蓄電池に交流電流を流すとともに、その応答信号として生じる電圧変動を取得し、交流電流の振幅と電圧変動とに基づいて蓄電池のインピーダンス値を算出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１２０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インピーダンス測定時には、蓄電池の両端に接続された電気経路に交流電流を流すとともに、交流電流が流れる電気経路にて電圧測定部により電圧変動を測定することが考えられる。この場合、交流電流を流す経路と電圧測定の経路とが共通であることに起因して電圧変動の測定誤差が生じ、結果としてインピーダンスの測定精度が低下することが懸念される。すなわち、交流電流が流れる電気経路には配線抵抗分と交流電流とにより電圧降下が生じるため、その電圧降下に起因して電圧測定精度が低下すると、インピーダンスの測定精度の低下が生じる。
【０００５】
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、インピーダンスの測定精度を向上させることができるインピーダンス測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明は、
直列接続された複数の電池セルを有する電池モジュールに適用され、前記電池セルのインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置であって、
前記各電池セルの両端にそれぞれ接続される複数の電気経路と、
前記電気経路に接続され、前記電池セルに交流電流を流す交流電流生成部と、
前記電気経路に接続され、前記交流電流生成部の交流電流に応答する電圧変動を測定する電圧変動測定部と、
前記複数の電池セルのうちいずれかを測定対象セルとしてインピーダンスを測定する場合に、前記複数の電池セルの直列接続経路において前記測定対象セルを挟んで正極側及び負極側となる一対の前記電気経路に前記交流電流生成部の交流電流を流す状態とするとともに、同じく前記測定対象セルを挟んで正極側及び負極側となり、かつ前記交流電流生成部の交流電流が流れる一対の前記電気経路とは異なる組み合わせとなる一対の前記電気経路に前記電圧変動測定部を接続する接続操作部と、
前記接続操作部による接続状態において、前記交流電流生成部により流れる交流電流の振幅と、前記電圧変動測定部により測定された前記電圧変動とに基づいて、前記測定対象セルのインピーダンス値を算出する算出部と、
を備える。
【０００７】
上記構成では、測定対象セルのインピーダンス測定時に、複数の電池セルの直列接続経路において測定対象セルを挟んで正極側及び負極側となる一対の電気経路に交流電流生成部の交流電流を流す状態とされるとともに、測定対象セルを挟んで正極側及び負極側となりかつ交流電流生成部の交流電流が流れる一対の電気経路とは異なる組み合わせとなる一対の電気経路に電圧変動測定部が接続される。この場合、交流電流が流れる電気経路と、電圧変動が測定される電気経路とが相違するものとなる。そして、その経路接続状態で、交流電流生成部により流れる交流電流の振幅と、電圧変動測定部により測定された電圧変動とに基づいて、測定対象セルのインピーダンス値が算出される。これにより、交流電流が流れる際に配線抵抗分と交流電流とにより電圧降下が生じても、その電圧降下により電圧変動の測定精度が低下するといった不都合を抑制できる。その結果、インピーダンスの測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
電源システムの電気回路図。
電池監視部のブロック図。
電池監視部の具体的な回路構成を示す回路図。
インピーダンス測定の具体的な手法を説明するための図。
電池監視処理を示すフローチャート。
インピーダンス測定の具体的な手法を説明するための図。
最高電位セルのインピーダンス測定の具体的な手法を説明するための図。
最低電位セルのインピーダンス測定の具体的な手法を説明するための図。
第２実施形態においてインピーダンス測定の具体的な手法を説明するための図。
第２実施形態における電池監視処理を示すフローチャート。
最高電位セルのインピーダンス測定の具体的な手法を説明するための図。
最低電位セルのインピーダンス測定の具体的な手法を説明するための図。
第３実施形態において電池モジュールのセル積層状態を示す平面図。
インピーダンス測定の具体的な手法を説明するための図。
電池セルのインピーダンス測定時における閉回路領域を示す模式図。
インピーダンス測定の具体的な手法を説明するための図。
電池セルのインピーダンス測定時における閉回路領域を示す模式図。
電池モジュールの別の構成を示す斜視図。
各スイッチのオンオフ動作を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態における電源システムを説明する。本実施形態では、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両に搭載される電源システムを、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
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（二次電池）と、組電池４０の状態を監視する電池監視部５０と、組電池４０を制御する電池制御ＥＣＵ６０と、モータ２０を制御するモータＥＣＵ等の他ＥＣＵ７０と、を備えている。電池監視部５０は、例えば電池監視基板（ＣＳＣ：Cell Supervision Circuit）である。また、電池制御ＥＣＵ６０は、例えばＢＭＵ（Battery Management Unit）である。
（【００１１】以降は省略されています）

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