本發(fā)明涉及一種監(jiān)視電池的狀態(tài)的電池監(jiān)視裝置。

背景技術(shù)：

將鋰離子二次電池或鎳氫電池、鉛電池等二次電池的電池單元串并聯(lián)多個(gè)而構(gòu)成的電池組通常是與電池監(jiān)視裝置一起使用。電池監(jiān)視裝置通過檢測(cè)構(gòu)成電池組的各電池單元的單元電壓或檢測(cè)流至電池單元的電流來檢測(cè)電池的狀態(tài)。由此，監(jiān)視電池組是否處于恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。也存在如下情況：為了保持恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，某些電池監(jiān)視裝置具有作為控制通電狀態(tài)等的控制裝置的功能。

在普通的電池監(jiān)視裝置中，為了了解各單元是否有過充電/過放電，會(huì)檢測(cè)或測(cè)量各電池單元的電壓或通電電流。此外，為了了解電池的劣化狀態(tài)，還會(huì)檢測(cè)電池單元的內(nèi)部電阻。其原因在于，當(dāng)電池劣化時(shí)，內(nèi)部電阻會(huì)上升，因此，通過了解內(nèi)部電阻，可了解電池的劣化狀態(tài)。

電池的內(nèi)部電阻的檢測(cè)是根據(jù)電池單元的電壓的測(cè)定值和通電電流的測(cè)定值來求出。但此時(shí)，必須使通過電壓檢測(cè)單元來檢測(cè)電池單元的單元電壓的時(shí)刻與通過電流檢測(cè)單元來檢測(cè)在電池單元中流動(dòng)的電流的時(shí)刻同步。

普通的電池狀態(tài)檢測(cè)電路的構(gòu)成是依序測(cè)量多個(gè)電池單元的單元電壓，因此單元電壓的測(cè)量需要一定時(shí)間寬度的單元電壓測(cè)量期間。因此，難以使單元電壓的測(cè)量時(shí)刻與電流的測(cè)量時(shí)刻的同時(shí)性小于該單元電壓測(cè)量期間的時(shí)間寬度。因此，在以往的電池監(jiān)視電路中，難以針對(duì)每一電池單元而使電壓與電流的測(cè)量時(shí)刻一致，因此，難以針對(duì)每一單元而測(cè)定電池的內(nèi)部電阻。

作為使單元電壓的檢測(cè)時(shí)刻與電流的檢測(cè)時(shí)刻同步的構(gòu)成，考慮如下構(gòu)成：在設(shè)置有電壓檢測(cè)單元的監(jiān)視電路中設(shè)置電流檢測(cè)單元，根據(jù)監(jiān)視電路側(cè)的時(shí)鐘來執(zhí)行單元電壓的檢測(cè)以及電流的檢測(cè)。

但是，在這種構(gòu)成中，必須在監(jiān)視電路中針對(duì)每一電池單元而檢測(cè)單元電壓的同時(shí)檢測(cè)電流，因此存在監(jiān)視電路所處理的數(shù)據(jù)較為龐大的問題。

相對(duì)于此，在專利文獻(xiàn)1中展示有如下構(gòu)成：容許監(jiān)視電路中的電壓檢測(cè)時(shí)刻與控制電路中的電流檢測(cè)時(shí)刻的偏差，并使用修正該偏差的修正單元。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2012-154641號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

然而，檢測(cè)時(shí)刻的偏差幅度與修正量的關(guān)系會(huì)根據(jù)電流、電壓的變化速度而發(fā)生變化，因此該方法存在無法進(jìn)行準(zhǔn)確的修正的問題。尤其是在電流、電壓急速發(fā)生經(jīng)時(shí)變化的情況下，存在誤差較大的問題。

解決問題的技術(shù)手段

根據(jù)本發(fā)明的形態(tài)，一種電池監(jiān)視裝置，其監(jiān)視多個(gè)電池單元串聯(lián)而成的電池組，該電池監(jiān)視裝置的特征在于，包括：第1電壓測(cè)量部，其測(cè)量多個(gè)電池單元各自的端子間電壓；第2電壓測(cè)量部，其測(cè)量多個(gè)電池單元中的至少2個(gè)以上的電池單元串聯(lián)在一起的電池單元組的兩端電壓；電流測(cè)量部，其測(cè)量在電池組中流動(dòng)的電流；單元電壓比算出部，其根據(jù)由第1電壓測(cè)量部測(cè)量到的端子間電壓來分別算出多個(gè)電池單元的單元電壓比；單元電壓算出部，其根據(jù)單元電壓比和由第2電壓測(cè)量部測(cè)量到的兩端電壓來分別算出兩端電壓的測(cè)量時(shí)的多個(gè)電池單元的單元電壓；以及觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部，其將用于以集合形式獲取由第2電壓測(cè)量部測(cè)量的兩端電壓和由電流測(cè)量部測(cè)量的電流值的觸發(fā)信號(hào)分別輸入至第2電壓測(cè)量部及電流測(cè)量部。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，可針對(duì)每一單元而檢測(cè)多個(gè)電池單元的內(nèi)部電阻。

附圖說明

圖1為表示電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)裝置100的構(gòu)成的一例的圖。

圖2為表示電池組10的通電電流發(fā)生了變化時(shí)的單元電壓的變化的圖。

圖3為表示圖1所示的單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL的典型構(gòu)成例的圖。

圖4為示意性地表示單元電壓測(cè)量電路CC1中的測(cè)量次序的圖。

圖5為說明容許時(shí)間范圍Tp的圖。

圖6為說明電池監(jiān)視裝置2中的內(nèi)部電阻推導(dǎo)動(dòng)作的圖。

圖7為說明測(cè)量時(shí)刻偏差的容許值的圖。

圖8為表示測(cè)量時(shí)刻偏差Δt與內(nèi)部電阻的測(cè)量誤差ΔR的關(guān)系的圖。

圖9為表示電池監(jiān)視裝置的第2實(shí)施方式的圖。

圖10為表示電池監(jiān)視裝置的第3實(shí)施方式的圖。

圖11為表示電池監(jiān)視裝置的第4實(shí)施方式的圖。

圖12為示意性地表示第2電壓測(cè)量部22的傳遞函數(shù)GV和電流測(cè)量部23的傳遞函數(shù)GI的圖。

圖13為表示電池監(jiān)視裝置的第6實(shí)施方式的圖。

具體實(shí)施方式

下面，參考附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行說明。

-第1實(shí)施方式-

本發(fā)明的電池監(jiān)視裝置檢測(cè)電池系統(tǒng)(也稱為蓄電裝置)中所設(shè)置的電池組的電池狀態(tài)，從而將電池組保持在恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。圖1表示搭載設(shè)置有本實(shí)施方式的電池監(jiān)視裝置2的電池系統(tǒng)1的電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)裝置100。此處，所謂電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)裝置，是指驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車(HEV)或電動(dòng)汽車(EV)等電動(dòng)車輛的旋轉(zhuǎn)電機(jī)系統(tǒng)。

在電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)裝置100中配備有包括電池監(jiān)視裝置2及電池組10等的電池系統(tǒng)1、進(jìn)行車輛整體的控制的車輛控制器30、變換器40、旋轉(zhuǎn)電機(jī)50等。電池系統(tǒng)1經(jīng)由繼電器60、61而連接于變換器40。電池監(jiān)視裝置2經(jīng)由CAN(Controller Area Network，控制器區(qū)域網(wǎng)路)的通信總線而進(jìn)行與變換器40以及上位的車輛控制器30的通信。

旋轉(zhuǎn)電機(jī)50通過來自變換器40的電力加以驅(qū)動(dòng)。在車輛的起步及加速時(shí)，放電電力從電池系統(tǒng)1通過變換器40而供給至旋轉(zhuǎn)電機(jī)50，通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)50的驅(qū)動(dòng)力來輔助發(fā)動(dòng)機(jī)(未圖示)。在車輛停止及減速時(shí)，來自旋轉(zhuǎn)電機(jī)50的再生電力通過變換器40對(duì)電池系統(tǒng)1中所設(shè)置的電池組10進(jìn)行充電。再者，變換器40內(nèi)置馬達(dá)控制器41而控制變換器40的DC-AC轉(zhuǎn)換及AC-DC轉(zhuǎn)換，由此進(jìn)行旋轉(zhuǎn)電機(jī)50的驅(qū)動(dòng)控制以及電池組10的充放電控制。

電池系統(tǒng)1包括電池組10、電池監(jiān)視裝置2及電流測(cè)量元件9。電池組10是串聯(lián)多個(gè)作為最小單位的電池單元C(C(1)～C(N))而構(gòu)成。再者，本實(shí)施方式的電池組10例如是串聯(lián)50個(gè)～100個(gè)左右的電池單元C而構(gòu)成。在以下的說明中，將構(gòu)成電池組10的電池單元C的個(gè)數(shù)設(shè)為N，以下，在以代表的方式表示N個(gè)電池單元C(1)～C(N)中的一個(gè)的情況下，有時(shí)會(huì)稱為電池單元C。作為構(gòu)成電池組10的電池單元C，例如使用可充放電的鋰離子二次電池。在圖1所示的例子中，配備多個(gè)電池單元C的電池組10構(gòu)成了將以規(guī)定數(shù)量的電池單元(圖1所示的例子中為4個(gè))加以組別化而成的多個(gè)(圖1所示的例子中為L(zhǎng)個(gè))單元塊B1～BL串聯(lián)而成的連接體。

(電池監(jiān)視裝置2的構(gòu)成)

電池監(jiān)視裝置2為監(jiān)視電池組10的狀態(tài)的裝置，具有檢測(cè)電池組10的各電池單元C的過充電及過放電的過充放電檢測(cè)功能、檢測(cè)電池組10的各電池單元C的內(nèi)部電阻的內(nèi)部電阻檢測(cè)功能等。電池監(jiān)視裝置2包括單元電壓測(cè)量部21、第2電壓測(cè)量部22、電流測(cè)量部23、控制部24等。

單元電壓測(cè)量部21為測(cè)量構(gòu)成電池組10的各電池單元C中的每一單元的電壓(以下，稱為單元電壓)的電路。單元電壓測(cè)量部21包括對(duì)應(yīng)于單元塊B1～BL的多個(gè)單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL。單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL可測(cè)量4～12個(gè)左右的電池單元C的單元電壓，也可使用以集成電路(IC)的形式構(gòu)成的測(cè)量電路。

第2電壓測(cè)量部22為測(cè)量構(gòu)成電池組10的N個(gè)電池單元整體的電壓(以下稱為總電壓Vt)的電路。若從電池組負(fù)極側(cè)起以符號(hào)C(1)、C(2)、····、C(N－1)、C(N)來表示N個(gè)電池單元C，則第2電壓測(cè)量部22的第2電壓輸入端子220a、220b分別與電池單元C(1)的負(fù)極、電池單元C(N)的正極連接。各單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL針對(duì)每一單元塊B1～BL而測(cè)定各電池單元的電壓。再者，雖然省略了圖示，但單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL包括進(jìn)行各電池單元C(1)～C(N)的單元電壓的平衡動(dòng)作的平衡電阻和平衡開關(guān)、以及與控制部24進(jìn)行通信來進(jìn)行控制的邏輯部。

測(cè)量信號(hào)(電信號(hào))從電流測(cè)量元件9輸入至測(cè)量流至電池組10的電流的電流測(cè)量部23。電流測(cè)量元件9是將電流的大小轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的元件，具體而言，有霍耳元件傳感器、分流電阻元件等。從電流測(cè)量元件9輸出與電流的大小相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，該電信號(hào)由電流測(cè)量部23加以測(cè)量。

再者，分流電阻元件在以下方面優(yōu)于霍耳元件傳感器。分流電阻元件因補(bǔ)償電流較小，因此可準(zhǔn)確(高精度)地測(cè)量電池組10的充電狀態(tài)(SOC)。此外，分流電阻元件的響應(yīng)特性(電壓值對(duì)電流變化的追隨性)較快，因此，若加快電流測(cè)量部23的測(cè)定時(shí)間常數(shù)，則相應(yīng)地可提高時(shí)間分辨率。即，在易于達(dá)成測(cè)量的同時(shí)性方面較為優(yōu)異。

控制部24進(jìn)行電池監(jiān)視裝置2整體的控制，例如進(jìn)行單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL的動(dòng)作控制、狀態(tài)判定等?？刂撇?4接收發(fā)自單元電壓測(cè)量部21、第2電壓測(cè)量部22、電流測(cè)量部23中的各方的信號(hào)，使用這些信號(hào)值來檢測(cè)各電池單元C(1)～C(N)的內(nèi)部電阻。

在構(gòu)成電池組10的電池單元C(1)～C(N)的個(gè)數(shù)N較多的情況下，電池監(jiān)視裝置2內(nèi)的高電壓側(cè)與低電壓側(cè)的連接需要電絕緣。例如，考慮串聯(lián)有N＝96個(gè)鋰離子二次電池的情況。在該情況下，電池組10的兩端的電壓會(huì)達(dá)到400V左右。因此，在連接有電池單元C(1)的單元電壓測(cè)量電路CC1與連接有電池單元C(N)的單元電壓測(cè)量電路CCL中，將存在400V左右的電壓差。因而，必須將單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL與控制部24加以電絕緣。具體而言，如圖1所示，將絕緣元件6插入在連接線(信號(hào)線)上。

同樣地，在第2電壓測(cè)量部22與控制部24之間、以及電流測(cè)量部23與控制部24之間也插入絕緣元件6。這些絕緣元件6是視需要而加入的，例如在N＝4等電池組10的電壓沒有高到需要電絕緣的情況下，便無須加入絕緣元件6。

(相對(duì)于電流變化的測(cè)量時(shí)刻偏差的說明)

對(duì)電池系統(tǒng)1中的電池組10的通電電流的經(jīng)時(shí)變化對(duì)測(cè)量時(shí)刻偏差的影響進(jìn)行說明。在圖1所示的電動(dòng)車輛(HEV)中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)50的輸出扭矩會(huì)根據(jù)電動(dòng)車輛的行駛狀態(tài)而在時(shí)間上發(fā)生變動(dòng)。例如，當(dāng)需要利用旋轉(zhuǎn)電機(jī)50來輔助發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)50的輸出扭矩增加，因此，變換器40的輸出電力相應(yīng)增加。并且，去往變換器40的輸入電流即電池組10的通電電流也增加。相反，當(dāng)電動(dòng)車輛使用再生制動(dòng)而變?yōu)樵偕鸂顟B(tài)時(shí)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)50作為發(fā)電機(jī)而進(jìn)行動(dòng)作，再生電力從旋轉(zhuǎn)電機(jī)50(發(fā)電機(jī))流至變換器40，進(jìn)而流至電池組10。因此，去往電池組10的充電電流增加。如此，在電池系統(tǒng)1中，去往電池組10的通電電流會(huì)發(fā)生經(jīng)時(shí)變化。

圖2為表示電池組10的通電電流發(fā)生了變化時(shí)的單元電壓的變化的圖。圖2的(a)表示電流變化，圖2的(b)表示單元電壓的變化。當(dāng)電流I(t)像圖2的(a)那樣在某一時(shí)刻發(fā)生了ΔI程度的變化時(shí)，此時(shí)的單元電壓的變化像圖2的(b)那樣由立即響應(yīng)電流變化的成分和在時(shí)間上延遲而發(fā)生變化的成分表示。將立即響應(yīng)的成分稱為直流內(nèi)部電阻成分(DCR，Direct-Current Resistance)，將延遲而發(fā)生變化的成分稱為極化成分(Polarization)。直流內(nèi)部電阻成分是由電池單元C的內(nèi)部電阻R所引起的電壓變化，以R×ΔI表示。極化成分是由電池單元C所具有的靜電電容、電感、進(jìn)而電解液中的離子的行為等因素所引起的電壓變化成分。

另外，在電池監(jiān)視裝置2中，如上所述，進(jìn)行電池單元C的內(nèi)部電阻的檢測(cè)。內(nèi)部電阻是根據(jù)電池單元C的電壓(單元電壓)和在電池單元C中流動(dòng)的電流來算出，因此，為了精度較佳地求內(nèi)部電阻，必須準(zhǔn)確地測(cè)量單元電壓及電流。

此處，如圖2所示，假設(shè)單元電壓測(cè)量部21中的單元電壓測(cè)量的時(shí)刻t1與電流測(cè)量部23中的電流測(cè)量的時(shí)刻t0存在偏差。并且，考慮如下情況：根據(jù)時(shí)刻t1下的單元電壓測(cè)量值vc(t1)和時(shí)刻t0下的電流測(cè)量值I(t0)，以vc(t1)/I(t0)的形式求出電池單元C的內(nèi)部電阻Rc。由于vc(t1)比時(shí)刻t0下的單元電壓值vc(t0)小，因此vc(t1)/I(t0)比正確的內(nèi)部電阻值(vc(t0)/I(t0))小。如此，當(dāng)單元電壓的測(cè)定時(shí)刻與電流的測(cè)定時(shí)刻存在偏差時(shí)，無法求出正確的內(nèi)部電阻。

(單元電壓測(cè)量的所需時(shí)間)

接著，對(duì)電池監(jiān)視裝置2中的單元電壓測(cè)量進(jìn)行說明。圖3為表示圖1所示的單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL的典型構(gòu)成例的圖。單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL的構(gòu)成相同，圖3表示的是單元電壓測(cè)量電路CC1。再者，在圖1所示的例子中，是將構(gòu)成單元塊B1的電池單元C的數(shù)量設(shè)為4個(gè)，但出于說明的關(guān)系，在圖3中表示的是電池單元C的數(shù)量為6個(gè)的情況。

如前文所述，單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL可測(cè)量4～12個(gè)左右的電池單元C的單元電壓，包括選擇要測(cè)量的電池單元C(1)～C(6)的選擇電路210和電壓檢測(cè)電路211。具體而言，使用多工器等作為選擇電路210，電壓檢測(cè)電路211通常由放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。

圖4為示意性地表示圖3所示的單元電壓測(cè)量電路CC1中的典型測(cè)量次序的圖。圖4的(a)為表示電池單元C(1)～C(6)的單元電壓測(cè)量時(shí)刻的時(shí)間圖，圖4的(b)表示電流的變化。如圖4的(a)所示，選擇電路210按照電池單元C(1)→電池單元C(2)→電池單元C(3)→電池單元C(4)→電池單元C(5)→電池單元C(6)的順序來選擇電池單元。繼而，通過電壓檢測(cè)電路211，針對(duì)每1單元而依序測(cè)量單元電壓。以下，將由電壓檢測(cè)電路211測(cè)量到的單元電壓稱為單元電壓測(cè)量值。

因而，在測(cè)量6個(gè)電池單元C(1)～C(6)的單元電壓的情況下，單元電壓的測(cè)量所需要的時(shí)間(此處，稱為單元電壓測(cè)量期間)Tm需要1單元的測(cè)量所需時(shí)間的6倍的時(shí)間。例如，1單元的測(cè)量所需時(shí)間的典型值為200μs，因此，在該情況下，單元電壓測(cè)量期間Tm為1.2ms。

此處，考慮像圖4的(b)那樣在單元電壓測(cè)量期間Tm內(nèi)電流發(fā)生了ΔI程度的變化的情況。在時(shí)刻t0測(cè)量電流的情況下，電池單元C(5)的電壓和電流同時(shí)被測(cè)量。但是，就電池單元C(2)而言，由于單元電壓是在時(shí)刻t1被測(cè)量，因此電壓和電流是在不同時(shí)刻(時(shí)刻t1和時(shí)刻t0)被測(cè)量，而在這期間，電流發(fā)生了ΔI程度的變化。因此，就電池單元C(2)而言，無法測(cè)量正確的內(nèi)部電阻。

因此，在本發(fā)明中，如后文所述，利用“單元電壓比”的經(jīng)時(shí)變化較小這一情況，可在實(shí)質(zhì)上同時(shí)測(cè)量單元電壓值和電流值。由此，即便在像圖4的(b)那樣電流發(fā)生經(jīng)時(shí)變化的情況下，也可針對(duì)每一單元而精度較佳地測(cè)量?jī)?nèi)部電阻。

在本發(fā)明中，所謂“單元電壓比”，是指各單元電壓測(cè)量值相對(duì)于N個(gè)單元電壓測(cè)量值vc(1,t)～vc(N,t)的合計(jì)的比率，在本說明書中，將時(shí)刻t下的電池單元C(k)的單元電壓比表示為a(k,t)。單元電壓比a(k,t)是通過下式(1)而求出。再者，在式(1)中，vc(k,t)為時(shí)刻t下的電池單元C(k)的單元電壓測(cè)量值。

[數(shù)式1]

【數(shù)1】

當(dāng)通過式(1)而求出單元電壓比a(k,t)時(shí)，可根據(jù)該單元電壓比和由第2電壓測(cè)量部22測(cè)量的總電壓Vt，通過下式(2)來算出各電池單元C(1)～C(N)的單元電壓。此處，將通過式(2)而算出的單元電壓vc(k,t0)稱為單元電壓運(yùn)算值。在式(2)中，時(shí)刻t0為第2電壓測(cè)量部22的總電壓Vt的測(cè)量時(shí)刻。另一方面，單元電壓比a(k,t2)中的時(shí)刻t2為各單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL中的各電池單元C(1)～C(N)的測(cè)量時(shí)刻。由于各單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL是在大致相同的時(shí)刻開始單元電壓測(cè)量，因此N個(gè)單元電壓測(cè)量值vc(1,t)～vc(N,t)是在圖4的單元電壓測(cè)量期間Tm內(nèi)得到測(cè)量。

[數(shù)式2]

【數(shù)2】v_c(k，t0)＝a(k，t2)×V_t(t0) …(2)

此處，以下內(nèi)容較為重要：?jiǎn)卧妷罕萢(k,t2)中的測(cè)量時(shí)刻(單元電壓測(cè)量時(shí)刻)t2與總電壓Vt的測(cè)量時(shí)刻t0的時(shí)刻偏差只要在后文敘述的容許時(shí)間范圍Tp的期間內(nèi)，便會(huì)被容許。其原因在于，如后文所述，在容許時(shí)間范圍Tp的期間內(nèi)，單元電壓比a(k,t2)的經(jīng)時(shí)變化足夠小。再者，式(1)的單元電壓比a(k,t)的算出、以及式(2)的各電池單元C(k)的單元電壓運(yùn)算值vc(k,t0)的算出是在控制部24的運(yùn)算部240中進(jìn)行。

(容許時(shí)間范圍Tp)

接著，使用圖5，對(duì)可認(rèn)為單元電壓比a(k,t2)的經(jīng)時(shí)變化足夠小的容許時(shí)間范圍Tp進(jìn)行說明。發(fā)明者使用鋰離子電池的典型特性值來計(jì)算電池組10的行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在10ms的時(shí)間范圍內(nèi)，單元電壓比處于5×10^-6×ΔI的誤差范圍內(nèi)，較為固定。此處，ΔI是以安培單位(A)來表示10ms的時(shí)間范圍內(nèi)的電流的變化量的值。

例如，在ΔI＝100(A)的情況下，10ms的時(shí)間范圍內(nèi)的單元電壓比的誤差為5×10^-4＝0.05％左右。再者，在計(jì)算該誤差時(shí)，除了電池單元C的直流電阻(DCR)成分以外，還要考慮極化成分(圖2的P(t))。因此，若判斷電池系統(tǒng)的電流變化ΔI最大為100(A)左右，則10ms的時(shí)間范圍內(nèi)的單元電壓比的誤差為0.05％左右，可認(rèn)為大致固定，因此可將10ms設(shè)為容許時(shí)間范圍Tp。

但是，容許時(shí)間范圍Tp的值并不固定于10ms，而是根據(jù)所容許的誤差范圍等而發(fā)生變化。例如，在容許0.3％左右的誤差的電池監(jiān)視裝置的情況下，容許時(shí)間范圍Tp為50ms。

如此，在容許時(shí)間范圍Tp的期間內(nèi)，如圖5的(c)所示，可認(rèn)為單元電壓比a(k,t2)是固定的。即，在容許時(shí)間范圍Tp內(nèi)獲取到單元電壓比a(k,t2)及總電壓Vt(t0)的情況下，通過按照式(2)來求單元電壓比a(k,t2)與總電壓Vt(t0)的積，可像圖5的(d)所示那樣獲得與總電壓Vt(t0)的測(cè)量時(shí)刻t0相對(duì)應(yīng)的單元電壓運(yùn)算值vc(t0)。

(作為相同時(shí)刻的單元電壓的單元電壓運(yùn)算值)

如上所述，在本實(shí)施方式中，在算出單元電壓比時(shí)，是使用通過式(2)而算出的單元電壓運(yùn)算值vc(1,t0)～vc(N,t0)代替由單元電壓測(cè)量部21測(cè)量到的單元電壓測(cè)量值vc(1,t)～vc(N,t)。由此，可高精度地算出第2電壓測(cè)量部22的總電壓Vt(t0)的測(cè)量時(shí)刻t0的相同時(shí)刻下的單元電壓(即，單元電壓運(yùn)算值vc(1,t0)～vc(N,t0))。繼而，根據(jù)所算出的單元電壓運(yùn)算值vc(1,t0)～vc(N,t0)和由電流測(cè)量部23測(cè)量到的電流值來求各電池單元C(1)～C(N)的內(nèi)部電阻。

一邊參考圖6，一邊對(duì)電池監(jiān)視裝置2中的內(nèi)部電阻推導(dǎo)動(dòng)作進(jìn)行說明。再者，在圖6所示的電池監(jiān)視裝置2中，為了將說明簡(jiǎn)單化，是簡(jiǎn)化為如下構(gòu)成來加以表示：通過單元電壓測(cè)量部21中所設(shè)置的選擇電路21a來選擇N個(gè)電池單元C(1)～C(N)中的任一個(gè)，利用電壓檢測(cè)電路21b來測(cè)量所選擇的電池單元的單元電壓。選擇電路21a及電壓檢測(cè)電路21b具有與圖3所示的選擇電路210及電壓檢測(cè)電路211相同的功能。

再者，在本實(shí)施方式中，當(dāng)然也可像如圖1所示那樣利用多個(gè)單元電壓檢測(cè)電路CC1～CCL來構(gòu)成單元電壓測(cè)量部21。圖9、圖10、圖11、圖13也一樣。

單元電壓測(cè)量部21通過選擇電路21a來依序選擇電池單元C(1)～C(N)，并通過電壓檢測(cè)電路21b來測(cè)量由選擇電路21a選擇的電池單元的電壓。由于單元電壓測(cè)量部21的實(shí)際構(gòu)成與圖1相同，因此各電池單元C(1)～C(N)的單元電壓測(cè)量所需要的時(shí)間像前文所述那樣為1ms左右。由單元電壓測(cè)量部21測(cè)量到的單元電壓測(cè)量值經(jīng)由信號(hào)線而傳送至控制部24。

在控制部24的運(yùn)算部240中，使用由電壓檢測(cè)電路21b測(cè)量到的單元電壓測(cè)量值和上述式(1)，針對(duì)每一電池單元C(1)～C(N)而計(jì)算單元電壓比a(k,t)。控制部24將電壓測(cè)量觸發(fā)信號(hào)Svt發(fā)送至第2電壓測(cè)量部22，將電流測(cè)量觸發(fā)信號(hào)Sit發(fā)送至電流測(cè)量部23。

第2電壓測(cè)量部22接收電壓測(cè)量觸發(fā)信號(hào)Svt，在時(shí)刻t0測(cè)量第2電壓輸入端子220a、220b間的電壓。第2電壓輸入端子220a、220b間的電壓為電池組整體的端子間電壓，因此對(duì)應(yīng)于總電壓Vt(t0)。測(cè)量到的電壓值(即總電壓Vt(t0))被發(fā)送至控制部24。電流測(cè)量部23接收電流測(cè)量觸發(fā)信號(hào)Sit，測(cè)量時(shí)刻t0下的電池組10的電流值。測(cè)量到的電流值I(t0)被發(fā)送至控制部24?？刂撇?4使用發(fā)送來的單元電壓比a(k,t)、總電壓Vt(t0)和式(2)來分別算出各電池單元C(1)～C(N)的時(shí)刻t0下的單元電壓運(yùn)算值vc(k,t0)。

如上所述，第2電壓測(cè)量部22和電流測(cè)量部23分別接收觸發(fā)信號(hào)Svt、Sit而開始測(cè)量。在本說明書中，所謂觸發(fā)信號(hào)，不僅包括脈沖性信號(hào)，還包括軟件命令的發(fā)送信號(hào)。即，如下情況也包含在本發(fā)明中：從控制部24中所包含的微電腦對(duì)第2電壓測(cè)量部22和電流測(cè)量部23中的各方發(fā)送指示測(cè)量開始的軟件命令，第2電壓測(cè)量部22和電流測(cè)量部23以該軟件命令為觸發(fā)信號(hào)，以測(cè)量時(shí)刻相同的方式進(jìn)行測(cè)量。

如前文所述，由于容許時(shí)間范圍Tp內(nèi)的單元電壓比a(k,t)的經(jīng)時(shí)變化足夠小，因此如此求出的多個(gè)單元電壓運(yùn)算值均對(duì)應(yīng)于在時(shí)刻t0(第2電壓測(cè)量部22的總電壓測(cè)量時(shí)刻)測(cè)量的單元電壓。使用如此求出的時(shí)刻t0下的單元電壓運(yùn)算值vc(k,t0)和時(shí)刻t0下的電流值I(t0)來求各電池單元C(1)～C(N)的內(nèi)部電阻。在該情況下，由于單元電壓運(yùn)算值vc(k,t0)和電流值I(t0)均為時(shí)刻t0下的值，因此，即便在容許時(shí)間范圍Tp內(nèi)單元電壓或電流存在經(jīng)時(shí)變化，也會(huì)獲得正確(高精度)的內(nèi)部電阻。

(關(guān)于總電壓測(cè)量與電流測(cè)量的同時(shí)性)

如上所述，針對(duì)多個(gè)電池單元C(1)～C(N)而獲得了相同時(shí)刻下的單元電壓(單元電壓運(yùn)算值)，因此，為了進(jìn)一步降低內(nèi)部電阻的運(yùn)算誤差，總電壓測(cè)量與電流測(cè)量的同時(shí)性便成為了問題。本實(shí)施方式的特征在于以第2電壓測(cè)量部22及電流測(cè)量部23的測(cè)量時(shí)刻在實(shí)質(zhì)上相同的方式進(jìn)行控制。

下面，對(duì)容許多少第2電壓測(cè)量部22與電流測(cè)量部23的測(cè)量時(shí)刻偏差、即為了以所期望的精度算出內(nèi)部電阻而容許的測(cè)量時(shí)刻偏差進(jìn)行說明。首先，如圖7的(b)所示，考慮在1ms的期間內(nèi)電流發(fā)生ΔI＝100A變化的情況。繼而，考慮在時(shí)刻t1測(cè)量電流、在時(shí)刻t2測(cè)量電壓(總電壓Vt)的情況。圖7的(b)表示電流的變化，圖7的(a)表示電壓的變化。

圖8表示測(cè)量時(shí)刻偏差Δt＝t2－t1與內(nèi)部電阻的測(cè)量誤差ΔR的關(guān)系。由于電池單元的內(nèi)部電阻優(yōu)選在±20％的誤差范圍進(jìn)行測(cè)量，因此，根據(jù)圖8的關(guān)系，所容許的時(shí)刻偏差為±200μs以內(nèi)。在該情況下，本發(fā)明中的所謂“第2電壓測(cè)量部22的測(cè)量時(shí)刻與電流測(cè)量部23的測(cè)量時(shí)刻在實(shí)質(zhì)上相同”意指如下情況：若時(shí)刻偏差為±200μs以內(nèi)，則視為“同時(shí)”。進(jìn)而，由于更優(yōu)選在±1％的誤差范圍測(cè)量?jī)?nèi)部電阻，因此所容許的時(shí)刻偏差為±10μs以內(nèi)。

此外，所容許的時(shí)刻偏差還取決于所測(cè)量的電流波形的最大變化速度。例如，在對(duì)第2電壓測(cè)量部22和電流測(cè)量部23設(shè)置低通濾波器而遲緩了所觀測(cè)的電壓波形和電流波形的經(jīng)時(shí)變化的情況下，與經(jīng)時(shí)變化的遲緩程度相對(duì)應(yīng)的所容許的測(cè)量時(shí)刻偏差也會(huì)變大。接著，以定量方式對(duì)這方面進(jìn)行敘述。

此處，若將所觀測(cè)的電流的最大經(jīng)時(shí)變化量設(shè)為Imax'，則所容許的測(cè)量時(shí)刻偏差Δt以下式(3)加以表示。最大經(jīng)時(shí)變化量Imax'是由下式(4)定義的量，函數(shù)max()為返回最大值的函數(shù)。在式(3)中，α為內(nèi)部電阻的測(cè)量值所容許的測(cè)量誤差，I0為平均電流值。如上所述，所容許的測(cè)量誤差α優(yōu)選為±20％，進(jìn)而優(yōu)選為±1％。根據(jù)式(3)可知，若設(shè)置低通濾波器，則作為電流波形的經(jīng)時(shí)變化的Imax'會(huì)變小，因此所容許的時(shí)刻偏差Δt變大。

[數(shù)式3]

【數(shù)3】

-第2實(shí)施方式-

使用圖9，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。在上述第1實(shí)施方式中，是根據(jù)單元電壓比a(k,t)和由第2電壓測(cè)量部22測(cè)量到的總電壓Vt(電池組整體的電壓)，通過式(2)來算出與電流測(cè)量時(shí)刻在實(shí)質(zhì)上相同的時(shí)刻下的單元電壓。在以下所說明的第2實(shí)施方式中，是使用中間電壓Vm(串聯(lián)在一起的M個(gè)電池單元的電壓：M為2～N－1的自然數(shù))而非電池組10的總電壓Vt作為由第2電壓測(cè)量部22測(cè)量的電壓。

再者，在圖9所示的電池監(jiān)視裝置2中，為了將說明簡(jiǎn)單化，是簡(jiǎn)化為如下構(gòu)成來加以表示：通過單元電壓測(cè)量部21中所設(shè)置的選擇電路21a來選擇N個(gè)電池單元C(1)～C(N)中的任一個(gè)，并利用電壓檢測(cè)電路21b來測(cè)量所選擇的電池單元的單元電壓。在本實(shí)施方式中，當(dāng)然也可像圖1所示那樣利用多個(gè)單元電壓檢測(cè)電路CC1～CCL來構(gòu)成單元電壓測(cè)量部21。

在圖9所示的例子中，將第2電壓輸入端子220a連接于電池單元C(1)的負(fù)極側(cè)、將第2電壓輸入端子220b連接于電池單元C(2)的正極側(cè)，測(cè)量電池單元C(1)的電壓與電池單元C(2)的電壓的和作為中間電壓Vm。在第2實(shí)施方式中，與第1實(shí)施方式的情況一樣，第2電壓測(cè)量部22及電流測(cè)量部23也是以測(cè)量時(shí)刻在實(shí)質(zhì)上相同的方式接收觸發(fā)信號(hào)Svt、Sit而進(jìn)行測(cè)量。

在本實(shí)施方式中，以如下方式算出時(shí)刻t0(第2電壓測(cè)量部22中的電壓測(cè)量時(shí)刻)下的單元電壓vc(k,t0)。例如，在將從第1電池單元C(1)起到第M電池單元C(M)為止的M個(gè)電池單元的兩端電壓作為中間電壓Vm的情況下，中間電壓Vm(t0)與上述總電壓Vt(t0)通過下式(5)而聯(lián)系在一起。若將根據(jù)式(5)而求出的總電壓Vt(t0)代入至上述式(3)，則通過下式(6)來求出單元電壓vc(k,t0)。在式(6)中，B(t2)為根據(jù)單元電壓比而算出的修正系數(shù)，由下式(7)定義。

[數(shù)式4]

【數(shù)4】

根據(jù)式(6)也可知道，由于修正系數(shù)B(t2)是根據(jù)單元電壓比而算出，因此與單元電壓比一樣，在容許期間范圍Tp內(nèi)可視為固定。因而，如式(6)所示，根據(jù)在時(shí)刻t0測(cè)量到的中間電壓Vm(t0)來求時(shí)刻t0下的單元電壓運(yùn)算值vc(k,t0)。關(guān)于進(jìn)行修正系數(shù)B(t2)的算出處理的時(shí)刻，于在單元電壓測(cè)量部21中測(cè)量到各電池單元的單元電壓C(1)～C(N)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行算出即可。修正系數(shù)B(t2)的運(yùn)算是在控制部24的運(yùn)算部240中進(jìn)行。在圖9所示的例子中，是將電池單元C(1)～C(2)的兩端電壓用作中間電壓Vm，但可將電池組10中連續(xù)的任意M個(gè)兩端電壓用作中間電壓。例如，在將從第i電池單元C(i)起到第i+M電池單元C(i+M)為止的M個(gè)電池單元的兩端電壓作為中間電壓Vm的情況下，作為修正系數(shù)B(t2)，取j＝i到j(luò)＝M+i的總和作為式(7)的分母的總和(Σ)即可。

在本實(shí)施方式中，通過使用中間電壓Vm(t0)代替總電壓Vt(t0)，使得在第2電壓測(cè)量部22中應(yīng)測(cè)量的電壓值的大小比測(cè)量總電壓Vt(t0)的情況小，從而有電壓測(cè)量電路易于制作的效果。尤其是由于電路所要求的絕緣耐壓變小，因此可減小第2電壓測(cè)量部22的電路面積。

-第3實(shí)施方式-

使用圖10，對(duì)本發(fā)明的電池監(jiān)視裝置的第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，如圖10所示，單元電壓測(cè)量部21配備有單元電壓濾波器21c。單元電壓濾波器21c是發(fā)揮將單元電壓的信號(hào)在時(shí)間上加以平均化的作用的濾波器，典型而言使用低通濾波器。如前文所述，由于單元電壓比a(k,t)的經(jīng)時(shí)變化較慢，因此測(cè)量單元電壓的單元電壓測(cè)量部21的響應(yīng)時(shí)間也可較慢。因此，通過設(shè)置單元電壓濾波器21c而將單元電壓信號(hào)在時(shí)間上加以平均化，電噪聲得以減少，從而可準(zhǔn)確地測(cè)定單元電壓比a(k,t)。

再者，在圖10所示的電池監(jiān)視裝置2中，為了將說明簡(jiǎn)單化，是簡(jiǎn)化為如下構(gòu)成來加以表示：通過單元電壓測(cè)量部21中所設(shè)置的選擇電路21a來選擇N個(gè)電池單元C(1)～C(N)中的任一個(gè)，并利用電壓檢測(cè)電路21b來測(cè)量所選擇的電池單元的單元電壓。在本實(shí)施例中，當(dāng)然也可像圖1所示那樣利用多個(gè)單元電壓檢測(cè)電路CC1～CCL來構(gòu)成單元電壓測(cè)量部21。

進(jìn)而，如圖4所示，單元電壓的測(cè)定需要單元電壓測(cè)量期間Tm這一時(shí)間。在該單元電壓測(cè)量期間Tm內(nèi)，單元電壓無變化將可測(cè)量準(zhǔn)確的單元電壓。因此，通過設(shè)置單元電壓濾波器21c來限制信號(hào)頻帶而將信號(hào)平滑化，可提高單元電壓比a(k,t)的精度。進(jìn)而，優(yōu)選以單元電壓測(cè)量期間Tm內(nèi)的單元電壓信號(hào)的經(jīng)時(shí)變化較小的方式規(guī)定單元電壓濾波器的特性時(shí)間常數(shù)，以進(jìn)一步提高該效果。具體而言，優(yōu)選將單元電壓濾波器21c的低通時(shí)間常數(shù)設(shè)定為單元電壓測(cè)量期間Tm的2倍以上。由此，即便在單元電壓測(cè)量期間Tm內(nèi)電流發(fā)生變化，通過單元電壓濾波器之后的電壓信號(hào)也幾乎無變化，因此可精度較佳地求出單元電壓比a(k,t)。

再者，所謂單元電壓測(cè)量期間Tm，是指將構(gòu)成電池組10的電池單元C(1)～C(N)的電壓全部測(cè)量完畢所需要的時(shí)間。例如，考慮如下情況：?jiǎn)卧妷簻y(cè)量部21像圖1所示那樣由多個(gè)單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL構(gòu)成，各單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL像圖3所示那樣由多工器等選擇電路210和電壓檢測(cè)電路211構(gòu)成。通過對(duì)單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL施加觸發(fā)信號(hào)，各單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL可大致同時(shí)開始測(cè)量，因此將連接有各單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL的電池單元的單元電壓全部測(cè)量完畢的時(shí)間成為單元電壓測(cè)量期間Tm。在圖1的情況下，將單元C(1)～單元C(4)測(cè)量完畢的期間為單元電壓測(cè)量期間Tm。

再者，根據(jù)單元電壓測(cè)量電路CC1～CCL的構(gòu)成的不同，有時(shí)會(huì)在該期間之后進(jìn)行零點(diǎn)修正等電路校正處理，但該電路校正處理期間不包含在單元電壓測(cè)量期間Tm內(nèi)。其原因在于，在電路校正處理期間，即便單元電壓值發(fā)生變動(dòng)，也不會(huì)對(duì)單元電壓的測(cè)量產(chǎn)生影響。

-第4實(shí)施方式-

使用圖11，對(duì)本發(fā)明的電池監(jiān)視裝置的第4實(shí)施方式進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，對(duì)第2電壓測(cè)量部22也設(shè)置具有低通特性的第2電壓輸入濾波器22a，單元電壓濾波器21c的特性時(shí)間常數(shù)與第2電壓輸入濾波器22a的特性時(shí)間常數(shù)設(shè)定為互不相同。輸入至第2電壓測(cè)量部22的電壓信號(hào)經(jīng)過第2電壓輸入濾波器22a之后，被輸入至為AD轉(zhuǎn)換器的電壓檢測(cè)電路22b，使得模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。再者，在電流測(cè)量部23中設(shè)置有電流輸入濾波器23a。

再者，在圖11所示的電池監(jiān)視裝置2中，為了將說明簡(jiǎn)單化，是簡(jiǎn)化為如下構(gòu)成來加以表示：通過單元電壓測(cè)量部21中所設(shè)置的選擇電路21a來選擇N個(gè)電池單元C(1)～C(N)中的任一個(gè)，并利用電壓檢測(cè)電路21b來測(cè)量所選擇的電池單元的單元電壓。在本實(shí)施例中，當(dāng)然也可像圖1所示那樣利用多個(gè)單元電壓檢測(cè)電路CC1～CCL來構(gòu)成單元電壓測(cè)量部21。

通過像圖11那樣在第2電壓測(cè)量部22中設(shè)置第2電壓輸入濾波器22a，即便在像上述那樣單元電壓濾波器21c的特性時(shí)間常數(shù)較長(zhǎng)的情況下，也可將第2電壓測(cè)量電路22的第2電壓輸入濾波器22a的特性時(shí)間常數(shù)設(shè)定得較短。像使用圖5而說明過的那樣，本發(fā)明中的單元電壓(通過上述式(2)或式(6)而算出的單元電壓運(yùn)算值)的測(cè)定時(shí)間常數(shù)被第2電壓測(cè)量電路22的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)左右。因此，通過像上述那樣將第2電壓輸入濾波器22a的特性時(shí)間常數(shù)設(shè)定得比單元電壓濾波器21c的特性時(shí)間常數(shù)短，即便加長(zhǎng)單元電壓濾波器的特性時(shí)間常數(shù)，也可利用第2電壓測(cè)量電路的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)來測(cè)定單元電壓。

如前文所述，就可精度較佳地測(cè)量單元電壓比a(k,t)的觀點(diǎn)而言，單元電壓濾波器21c的特性時(shí)間常數(shù)優(yōu)選設(shè)定得較長(zhǎng)。因而，根據(jù)本實(shí)施方式的構(gòu)成，可兼顧較高的測(cè)定精度和高速響應(yīng)特性。為了進(jìn)一步提高該效果，進(jìn)而優(yōu)選宜將第2電壓測(cè)量部22的第2電壓濾波器22a的特性時(shí)間常數(shù)設(shè)為單元電壓濾波器21c的特性時(shí)間常數(shù)的1/2以下。

-第5實(shí)施方式-

本發(fā)明的電池監(jiān)視裝置的第5實(shí)施方式的特征在于使圖1中的第2電壓測(cè)量部22及電流測(cè)量部23的響應(yīng)特性相等。此處，所謂“使響應(yīng)特性相等”，是定義為使第2電壓測(cè)量部22的傳遞函數(shù)的特性頻率與電流測(cè)量部23的傳遞函數(shù)的特性頻率相等。各測(cè)量部的所謂傳遞函數(shù)，是指去往該測(cè)量部的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的電壓振幅的比率。傳遞函數(shù)也稱為增益。

圖12為示意性地表示第2電壓測(cè)量部22的傳遞函數(shù)GV和電流測(cè)量部23的傳遞函數(shù)GI的圖。在圖12中，橫軸以對(duì)數(shù)軸表示頻率，縱軸以對(duì)數(shù)軸表示電壓振幅的比率。圖12所示的傳遞函數(shù)GV、GI在低區(qū)域(頻率較低的區(qū)域)內(nèi)取固定值，但在高區(qū)域(頻率較高的區(qū)域)內(nèi)表現(xiàn)出頻率越高便越小的特性。這是低通特性。

所謂傳遞函數(shù)的特性頻率fc(characteristic frequency)，在本說明書中，按照普通規(guī)約定義為傳遞函數(shù)的振幅發(fā)生3dB降低的頻率。所謂“發(fā)生3dB降低”，是指“振幅變?yōu)?/√2”。并且，特性時(shí)間常數(shù)τc由下式(8)定義。

[數(shù)式5]

【數(shù)5】

接著，對(duì)“使特性頻率相等”的容許范圍進(jìn)行說明。對(duì)傳遞函數(shù)具有1次低通特性(Low-Pass filter)的情況進(jìn)行說明。在該情況下，傳遞函數(shù)由下式(9)表示。此處，|G0|表示低頻域下的增益。即，G0＝G(f→0)。

[數(shù)式6]

【數(shù)6】

如圖12所示，將第2電壓測(cè)量部22的傳遞函數(shù)GV的特性頻率設(shè)為fc(V)，將電流測(cè)量部23的傳遞函數(shù)GI的特性頻率設(shè)為fc(I)。滿足f＞＞fc(V)、f＞＞fc(V)的頻率f下的增益誤差ΔG由下式(10)表示。根據(jù)式(10)可知，對(duì)作為原本的增益的|GV0/GI0|乘以β即為測(cè)量誤差，因此由式(11)定義的β表示因特性頻率互不相同所引起的測(cè)量誤差。

[數(shù)式7]

【數(shù)7】

由于測(cè)量誤差優(yōu)選為±20％以下，因此，根據(jù)式(11)可知，第2電壓測(cè)量部22與電流測(cè)量部23的特性頻率優(yōu)選在±20％的范圍內(nèi)相等。由于測(cè)量誤差進(jìn)而優(yōu)選為±5％以下，因此，根據(jù)式(11)可知，第2電壓測(cè)量部22與電流測(cè)量部23的特性頻率優(yōu)選在±5％的范圍相等。

在高于低通特性的特性頻率的頻域內(nèi)，輸出信號(hào)振幅相較于輸入信號(hào)振幅而言會(huì)發(fā)生衰減。但是，若在第2電壓測(cè)量部22和電流測(cè)量部23中將傳遞函數(shù)的特性頻率設(shè)定得相等，則在式(10)、(11)中，β＝1，因此即便在高于特性頻率的頻域內(nèi)，電壓信號(hào)與電流信號(hào)的振幅比也會(huì)是正確值。因而，可準(zhǔn)確地測(cè)量電池單元的內(nèi)部電阻。如此，通過在第2電壓測(cè)量部22和電流測(cè)量部23中將傳遞函數(shù)的特性頻率(即特性時(shí)間常數(shù)τc)設(shè)定得相等，有如下效果：即便使用特性頻率較低(特性時(shí)間常數(shù)較長(zhǎng))的測(cè)量電路，也可準(zhǔn)確地求出內(nèi)部電阻。

-第6實(shí)施方式-

使用圖13，對(duì)本發(fā)明的電池監(jiān)視裝置的第6實(shí)施方式進(jìn)行說明。在第6實(shí)施方式的電池監(jiān)視裝置2中，是將第2電壓測(cè)量部22的電壓檢測(cè)電路(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)22b和電流測(cè)量部23的電流檢測(cè)電路(電流AD轉(zhuǎn)換器)23b形成于同一集成電路(IC)25上。集成電路25包括控制電壓檢測(cè)電路22b及電流檢測(cè)電路23b的AD轉(zhuǎn)換控制部250。如此，通過將電壓檢測(cè)電路22b及電流檢測(cè)電路23b形成于同一集成電路25上，易于提高第2電壓測(cè)量部22與電流測(cè)量部23的同時(shí)測(cè)定性能、易于使傳遞函數(shù)的特性相等。

再者，在圖13所示的電池監(jiān)視裝置2中，為了將說明簡(jiǎn)單化，是簡(jiǎn)化為如下構(gòu)成來加以表示：通過單元電壓測(cè)量部21中所設(shè)置的選擇電路21a來選擇N個(gè)電池單元C(1)～C(N)中的任一個(gè)，并利用電壓檢測(cè)電路21b來測(cè)量所選擇的電池單元的單元電壓。在本實(shí)施例中，當(dāng)然也可像圖1所示那樣利用多個(gè)單元電壓檢測(cè)電路CC1～CCL來構(gòu)成單元電壓測(cè)量部21。

電壓檢測(cè)電路22b及電流檢測(cè)電路23b分別接收來自AD轉(zhuǎn)換控制部250的觸發(fā)信號(hào)而開始AD轉(zhuǎn)換。AD轉(zhuǎn)換控制部250以電壓檢測(cè)電路22b及電流檢測(cè)電路23b的轉(zhuǎn)換時(shí)刻相等的方式產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。進(jìn)而，優(yōu)選構(gòu)成為電壓檢測(cè)電路22b及電流檢測(cè)電路23b在同一觸發(fā)信號(hào)下開始轉(zhuǎn)換。

此外，優(yōu)選對(duì)電壓檢測(cè)電路22b及電流檢測(cè)電路23b使用ΔΣ型AD轉(zhuǎn)換器。若使用ΔΣ型AD轉(zhuǎn)換器，則可進(jìn)行高精度的AD轉(zhuǎn)換，所以較佳。

進(jìn)而優(yōu)選在電壓檢測(cè)電路22b和電流檢測(cè)電路23b中將ΔΣ型AD轉(zhuǎn)換器的抽取濾波器設(shè)為相同特性的抽取濾波器，由此可使這2個(gè)AD轉(zhuǎn)換器的傳遞函數(shù)相等。

此外，也可像圖11所示那樣對(duì)第2電壓測(cè)量部22和電流測(cè)量部23中的各方設(shè)置輸入濾波器(第2電壓輸入濾波器22a、電流輸入濾波器23a)。在該情況下，若構(gòu)成為第2電壓測(cè)量部22所具有的第2電壓輸入濾波器22a的特性頻率與電流測(cè)量部23所具有的電流輸入濾波器23a的特性頻率相等，則更佳。

如以上所說明，監(jiān)視多個(gè)電池單元C(1)～C(N)串聯(lián)而成的電池組10的電池監(jiān)視裝置2包括：?jiǎn)卧妷簻y(cè)量部21，其測(cè)量電池單元C(1)～C(N)各自的端子間電壓；第2電壓測(cè)量部22，其測(cè)量電池單元C(1)～C(N)中的至少2個(gè)以上的電池單元串聯(lián)在一起的電池單元組的兩端電壓；電流測(cè)量部23，其測(cè)量在電池組10中流動(dòng)的電流；作為單元電壓比算出部的運(yùn)算部240，其根據(jù)由單元電壓測(cè)量部21測(cè)量到的端子間電壓來分別算出電池單元C(1)～C(N)的單元電壓比a(k,t)；作為單元電壓算出部的運(yùn)算部240，其根據(jù)單元電壓比a(k,t)和由第2電壓測(cè)量部22測(cè)量到的兩端電壓來分別算出兩端電壓測(cè)量時(shí)的電池單元C(1)～C(N)的單元電壓運(yùn)算值vc(k,t0)；以及作為觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生部的控制部24，其將用于以集合形式獲取由第2電壓測(cè)量部22測(cè)量的兩端電壓和由電流測(cè)量部23測(cè)量的電流值的觸發(fā)信號(hào)Svt、Sit分別輸入至第2電壓測(cè)量部22及電流測(cè)量部23。

各電池單元C(1)～C(N)的單元電壓運(yùn)算值vc(k,t0)是根據(jù)單元電壓比a(k,t)和由第2電壓測(cè)量部22測(cè)量到的兩端電壓來算出，因此可視為同一時(shí)刻下的單元電壓，從而可使多個(gè)單元電壓的測(cè)量時(shí)刻與電流的測(cè)量時(shí)刻一致。所謂用于以集合形式獲取兩端電壓和由電流測(cè)量部23測(cè)量的電流值的觸發(fā)信號(hào)，意指以獲取內(nèi)部電阻算出所需要的單元電壓及電流值的方式產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)，是以兩端電壓及電流值的測(cè)量時(shí)刻為相同時(shí)刻或大致相同時(shí)刻的方式加以控制。由此，可降低通過單元電壓運(yùn)算值vc(k,t0)和測(cè)量到的電流值而算出的內(nèi)部電阻值的算出誤差。

進(jìn)而，通過將用于以集合形式進(jìn)行獲取的觸發(fā)信號(hào)Svt、Sit設(shè)為以第2電壓測(cè)量部22及電流測(cè)量部23的各測(cè)量時(shí)刻在實(shí)質(zhì)上相等的方式對(duì)輸入時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整后的觸發(fā)信號(hào)，可更高精度地算出內(nèi)部電阻值。

再者，通過像圖9所示那樣使所述電池單元組中的電池單元的個(gè)數(shù)少于電池組10的電池單元的總數(shù)、使用中間電壓Vm(t0)代替總電壓Vt(t0)，使得在第2電壓測(cè)量部22中應(yīng)測(cè)量的電壓值的大小比測(cè)量總電壓Vt(t0)的情況小，從而使得例如電路所要求的絕緣耐壓減小，可減小第2電壓測(cè)量部22的電路面積。相反，通過像圖1那樣使用總電壓Vt(t0)，可降低單元電壓運(yùn)算值vc(k,t0)的運(yùn)算負(fù)荷。

此外，在圖1所示的電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)裝置100的電池系統(tǒng)1中，通過配備上述那樣的電池監(jiān)視裝置2，可針對(duì)每一單元而測(cè)量多個(gè)電池單元C(1)～C(N)的內(nèi)部電阻，因此，可分別高精度地測(cè)定構(gòu)成電池組10的各電池單元C(1)～C(N)的劣化度。即，可針對(duì)各單元中的每一個(gè)而監(jiān)視電池的劣化度，因此可高精度地控制電池。

上述各實(shí)施方式可分別單獨(dú)使用或組合使用。其原因在于，可單獨(dú)或協(xié)同發(fā)揮各實(shí)施方式中的效果。此外，只要不損及本發(fā)明的特征，則本發(fā)明絲毫不限定于上述實(shí)施方式。例如，在上述實(shí)施方式中，以電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)裝置的電池系統(tǒng)中所設(shè)置的電池監(jiān)視裝置為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于運(yùn)用于電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)裝置，而是可運(yùn)用于各種裝置的電池系統(tǒng)中所設(shè)置的電池監(jiān)視裝置。

下面的優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)申請(qǐng)的揭示內(nèi)容以引用文的形式并入至本申請(qǐng)。

日本專利申請(qǐng)2014年第81975號(hào)(2014年4月11日申請(qǐng))

符號(hào)說明

1 電池系統(tǒng)

2 電池監(jiān)視裝置

9 電流測(cè)量元件

10 電池組

21 單元電壓測(cè)量部

21c 單元電壓濾波器

22 第2電壓測(cè)量部

22a 第2電壓輸入濾波器

22b、211 電壓檢測(cè)電路

23a 電流輸入濾波器

23b 電流檢測(cè)電路

23 電流測(cè)量部

24 控制部

25 集成電路

30 車輛控制器

40 變換器

50 旋轉(zhuǎn)電機(jī)

100 電動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)裝置

210 選擇電路

240 運(yùn)算部

C、C(1)～C(N) 電池單元

CC1～CCL 單元電壓測(cè)量電路

Sit 電流測(cè)量觸發(fā)信號(hào)

Svt 電壓測(cè)量觸發(fā)信號(hào)。