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公開番号2025073742
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2023184781
出願日2023-10-27
発明の名称電池監視装置
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人サトー
主分類G01R 31/389 20190101AFI20250502BHJP(測定;試験)
要約【課題】構成の複雑化を招くことなく電池内部の状態推定を可能にする。
【解決手段】組電池3Cは、複数の電池セルCbが直列接続された構成であるとともに動作に応じて変動する負荷4に電力を供給する。電池監視装置5は、負荷4の変動の周波数に応じた測定周波数を表す周波数情報を生成する情報生成部13と、複数の電池セルCbの測定周波数の交流電圧値を測定する電圧測定部14と、組電池3に直列接続された抵抗R1を用いるとともに複数の電池セルCbの測定周波数の交流電流値を測定する電流測定部15と、処理部16と、を備える。処理部16は、電圧測定部14により測定される交流電圧値を測定電圧値として用いるとともに電流測定部15により測定される交流電流値を測定電流値として用いて複数の電池セルCbの交流インピーダンスを測定し、その測定した交流インピーダンスの位相の値に基づいて複数の電池セルCbの内部温度を測定する温度測定処理を実行する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直列接続された複数の組電池（３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）のそれぞれを監視する複数の電池監視装置（５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５１、６１、７１、８１）と、それら複数の電池監視装置との間で通信を行う電子制御装置（６）と、を備える電池監視システム（１）において用いられる前記電池監視装置であって、
前記組電池は、複数の電池セル（Ｃｂ、ＣｂＡ、ＣｂＢ、ＣｂＣ、ＣｂＤ）が直列接続された構成であるとともに動作に応じて変動する負荷（４）に電力を供給するものであり、
前記負荷の変動の周波数に応じた測定周波数を表す周波数情報を生成する情報生成部（１３）と、
前記情報生成部により生成される前記周波数情報に基づいて前記複数の電池セルの前記測定周波数の交流電圧値を測定する電圧測定部（１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ）と、
前記組電池に直列接続された測定用抵抗（Ｒ１）を用いるとともに前記情報生成部により生成される前記周波数情報に基づいて前記複数の電池セルの前記測定周波数の交流電流値を測定する電流測定部（１５）と、
前記電圧測定部により測定される前記交流電圧値を測定電圧値として用いるとともに前記電流測定部により測定される前記交流電流値を測定電流値として用いて前記複数の電池セルの状態を検知するための各種の処理を実行する処理部（１６、５３、６３、７３）と、
を備え、
前記処理部は、
前記測定電圧値および前記測定電流値を用いて前記複数の電池セルの交流インピーダンスを測定し、その測定した交流インピーダンスの位相の値に基づいて前記複数の電池セルの内部温度を測定する温度測定処理を実行する電池監視装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記組電池同士の間および前記電池セル同士の間は、導電部材（ＢＢ１、ＢＢ２）により電気的に接続されており、
前記測定用抵抗は、前記導電部材である請求項１に記載の電池監視装置。
【請求項３】
前記処理部（５３）は、
温度および周波数に対応する補正値が格納された補正テーブル（５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄ）を用いて、測定した前記交流インピーダンスの値を補正する第１補正処理を実行し、
前記第１補正処理により補正された後の前記交流インピーダンスの位相の値に基づいて前記複数の電池セルの内部温度を測定する請求項１または２に記載の電池監視装置。
【請求項４】
前記処理部（６３、７３）は、前記温度測定処理により測定した前記内部温度を前記組電池の温度を検出する温度センサ（５４）により検出された温度検出値を用いて補正する第２補正処理を実行する請求項１または２に記載の電池監視装置。
【請求項５】
前記処理部（６３）は、前記組電池の温度が平衡した状態となる温度平衡状態において前記第２補正処理を実行する請求項４に記載の電池監視装置。
【請求項６】
前記組電池は車両に搭載されるものであり、
前記処理部（６３）は、前記車両が停止している状態において前記第２補正処理を実行する請求項４に記載の電池監視装置。
【請求項７】
前記処理部（６３）は、前記複数の電池セルに流れる電流が一定となる状態が所定時間経過した後に前記第２補正処理を実行する請求項４に記載の電池監視装置。
【請求項８】
前記処理部（７３）は、前記第２補正処理において、前記温度測定処理により測定した前記内部温度を前記温度検出値および前記温度センサを含む前記組電池の熱回路網を用いて補正する請求項４に記載の電池監視装置。
【請求項９】
さらに、前記情報生成部により生成される前記周波数情報に基づいて前記測定周波数と同一の周波数を持つ交流電流を生成して前記組電池に印加する電流励起部（４７）を備え、
前記電圧測定部は、前記電流励起部により生成される前記交流電流が前記組電池に印加される期間における前記複数の電池セルの前記測定周波数の交流電圧値を測定し、
前記電流測定部は、前記電流励起部により生成される前記交流電流が前記組電池に印加される期間における前記複数の電池セルの前記測定周波数の交流電流値を測定する請求項１または２に記載の電池監視装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、直列接続された複数の組電池のそれぞれを監視する複数の電池監視装置と、それら複数の電池監視装置との間で通信を行う電子制御装置と、を備える電池監視システムにおいて用いられる電池監視装置に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電池を利用した自動車の普及から二次電池を安全に利用するための電池監視システムの需要が高まっている。電池監視システムは、Battery Management System、略してＢＭＳとも呼ばれることがある。電池監視システムによれば、電池の交流インピーダンスなどを測定することにより電池の劣化度や電池内部の温度といった電池内部の状態、電池内部短絡などによる電池状態の異常などを推定することが可能となる。
【０００３】
特許文献１には、電池監視システムにおいて用いられる電池監視装置が開示されている。特許文献１に開示される電池監視装置は、測定対象の電池に電流を流す電流励起部と電池の電流を測定する電流測定部を備えるとともに、電池からの応答電圧を測定する電圧測定部を電池セルの数と同数だけ備え、電流測定部および電圧測定部から得られた電流値および電圧値を用いることでインピーダンス測定を行うようになっている。以下、特許文献１に開示される電池監視装置のことを従来の電池監視装置と称することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２０／００３８４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電池監視装置では、電流励起部が必要であること、また、電池内部の状態推定の精度を向上させるためには、電流測定に用いるシャント抵抗として精度の高い精密な抵抗が必要になること、電流測定部および電圧測定部における時間同期の精度を高める必要があること、などの問題があった。特に時間同期には同期回路が必要となることから、構成の複雑化やコスト増などの問題が引き起こされる懸念があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成の複雑化を招くことなく電池内部の状態推定を可能にすることができる電池監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の電池監視装置は、直列接続された複数の組電池（３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ）のそれぞれを監視する複数の電池監視装置（５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５１、６１、７１、８１）と、それら複数の電池監視装置との間で通信を行う電子制御装置（６）と、を備える電池監視システム（１）において用いられる前記電池監視装置である。前記組電池は、複数の電池セル（Ｃｂ、ＣｂＡ、ＣｂＢ、ＣｂＣ、ＣｂＤ）が直列接続された構成であるとともに動作に応じて変動する負荷（４）に電力を供給するものである。
【０００８】
前記電池監視装置は、前記負荷の変動の周波数に応じた測定周波数を表す周波数情報を生成する情報生成部（１３）と、前記情報生成部により生成される前記周波数情報に基づいて前記複数の電池セルの前記測定周波数の交流電圧値を測定する電圧測定部（１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ）と、前記組電池に直列接続された測定用抵抗（Ｒ１）を用いるとともに前記情報生成部により生成される前記周波数情報に基づいて前記複数の電池セルの前記測定周波数の交流電流値を測定する電流測定部（１５）と、前記電圧測定部により測定される前記交流電圧値を測定電圧値として用いるとともに前記電流測定部により測定される前記交流電流値を測定電流値として用いて前記複数の電池セルの状態を検知するための各種の処理を実行する処理部（１６、５３、６３、７３）と、を備える。
【０００９】
前記処理部は、前記測定電圧値および前記測定電流値を用いて前記複数の電池セルの交流インピーダンスを測定し、その測定した交流インピーダンスの位相の値に基づいて前記複数の電池セルの内部温度を測定する温度測定処理を実行する。このような構成の電池監視装置は、従来の電池監視装置のように電流励起部および同期回路を必要とすることなく、また、交流インピーダンスの位相の値だけを用いることから精密な抵抗による電流測定を必要とすることなく、電池セルの内部温度を測定することができる。したがって、上記構成によれば、構成の複雑化を招くことなく電池内部の状態推定を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係る電池監視システムの構成を模式的に示す図
第１実施形態に係る電池セル同士および組電池同士の接続の態様を示す図
第１実施形態に係る電池監視装置の構成を模式的に示す図
第１実施形態に係る直交参照信号ＲＥＦＩの波形の一例を示す図
第１実施形態に係る直交参照信号ＲＥＦＱの波形の一例を示す図
第１実施形態に係る交流インピーダンスの位相の絶対値の一例を示す図
第１実施形態に係る電流測定用の抵抗の抵抗値が交流インピーダンスの位相の値の測定に影響を及ぼさない理由を説明するための図
第１実施形態に係る電圧測定部の具体的な第１構成例を示す図
第１実施形態に係る電圧測定部の具体的な第２構成例を示す図
第１実施形態に係る電圧測定部の具体的な第３構成例を示す図
比較例に係る電池監視装置の構成を模式的に示す図
比較例に係る電流励起部の出力電流の時間波形の一例を示す図
比較例に係る電流励起部の出力電流の周波数スペクトラムの一例を示す図
比較例に係るセル電圧の理想状態における電圧周波数スペクトラムの一例を示す図
比較例に係る電圧測定部の出力の理想状態における電圧周波数スペクトラムの一例を示す図
第２実施形態に係る電池監視装置の構成を模式的に示す図
第２実施形態に係る処理部の構成を模式的に示す図
第２実施形態に係る補正テーブルの一例を示す図
第２実施形態に係る第１補正処理の一例を説明するための図
第３実施形態に係る電池監視装置の構成を模式的に示す図
第４実施形態に係る電池監視装置の構成を模式的に示す図
第４実施形態に係る電池セルの熱回路網の一例を示す図
第５実施形態に係る電池監視装置の構成を模式的に示す図
変形例に係る電池監視システムの構成を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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