電池内部インピーダンス計測装置
【課題】装置の小型化および簡略化が図れるとともに、安定して電池の内部インピーダンス計測値を得る。
【解決手段】機器に接続した電池ＢＴに交流電流を流し、電池ＢＴに発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池ＢＴの内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置１０は、電池ＢＴに流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、所定の周波数帯域内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて電池ＢＴに流して当該電池ＢＴの内部インピーダンスを求める。
【解決手段】機器に接続した電池ＢＴに交流電流を流し、電池ＢＴに発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池ＢＴの内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置１０は、電池ＢＴに流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、所定の周波数帯域内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて電池ＢＴに流して当該電池ＢＴの内部インピーダンスを求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池内部インピーダンス計測装置に係り、特に蓄電池などの電池に交流電流を流して当該電池の内部インピーダンスを計測する電池内部インピーダンス計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流四端子計測法を用いた電池内部インピーダンス計測装置の多くは、電池に交流電流を流し、それにより発生する起電力を交流電圧計で計測して、インピーダンスＺを次式により求めていた。
Ｚ＝Ｖ／Ｉ
ここで、Ｖは計測した交流電圧値、Ｉは交流電流値である。
ところで、電池には、充電器や負荷などが接続され、負荷電流が一定でない場合には、電池には交流ノイズとしての脈流電流が流れることとなっていた。
電池内部インピーダンス計測においては、この電池に流れる脈流電流の周波数成分と、計測交流電流の周波数成分とを区別するために、計測交流電流の周波数成分のみを通過させるフィルタを設けるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、インピーダンス計測電流の周波数成分と脈流電流の周波数成分との周波数帯域が近いと、脈流電流の周波数成分をフィルタにより完全に除去することは困難であるため、内部インピーダンス計測における計測誤差を生じる原因となっていた。
この不具合を解決するため、交流電圧計測部では、計測電流成分のみを通過させるように、できる限り通過帯域の狭く、減衰傾度が急峻なフィルタを用いることが考えられる。
このようなフィルタとしては、アナログフィルタとデジタルフィルタを組み合わせて構成することが可能である。
また、ノイズとしての脈流電流の影響を少なくする手法としては、第１の手法として、脈流電流よりも比較的大きな計測電流として流して電池の内部インピーダンス計測を行うことが考えられる。
【０００５】
また、第２の手法としては、脈流電流の周波数を予め計測し、脈流電流の周波数成分とは異なる周波数成分を有する計測電流を流して電池の内部インピーダンス計測を行うことが考えられる（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、第１の手法の場合には、大きな電流を流すために計測装置が大型化し、コストが増大してしまうと言う問題点が生じる。
また、第２の手法の場合には、回路構成が複雑になるとともに、計測対象の電池の周波数特性により、インピーダンス計測値が異なってしまうと言う問題点が生じる。
そこで、本発明の目的は、装置の小型化および簡略化が図れるとともに、安定して電池の内部インピーダンス計測値を得ることが可能な電池内部インピーダンス計測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】
上記課題を解決するため、本発明の第１態様は、機器に接続した電池に交流電流を流し該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、前記電池に流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、所定の周波数帯域内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて前記電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めることを特徴とする。
上記構成によれば、所定の周波数帯域内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めるので、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その影響を低減して内部インピーダンスを求めることができる。
【０００７】
本発明の第２態様は、第１態様において、前記周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする。
上記構成によれば、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その影響が平均化されて、計測誤差を抑制することができる。
【０００８】
本発明の第３態様は、第１態様において、前記周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値と前記周波数毎に算出した内部インピーダンスとの差が所定値以内の内部インピーダンス値の平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする。
上記構成によれば、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その可能性の高い内部インピーダンスの算出結果を除いて内部インピーダンスを求めるため、よりいっそう計測誤差を抑制することができる。
【０００９】
本発明の第４態様は、機器に接続した電池に交流電流を流し該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、前記電池に流す交流電流の周波数を複数の周波数の間で順次切り替える機能を備え、当該交流電流の周波数を前記複数の周波数の間で繰り返し切り替えて前記電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めることを特徴とする。
上記構成によれば、当該交流電流の周波数を前記複数の周波数の間で繰り返し切り替えて前記電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めるので、いずれか一方の周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その影響を低減して内部インピーダンスを求めることができる。
【００１０】
本発明の第５態様は、第４態様において、前記周波数を切り替える毎に内部インピーダンスを算出し、最新に算出した複数の内部インピーダンスのうち、所定の基準内部インピーダンスとの差が小さい内部インピーダンスを複数選択し、選択した内部インピーダンスの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする。
上記構成によれば、最新に算出した複数の内部インピーダンスのうち、所定の基準内部インピーダンスとの差が小さい内部インピーダンスを複数選択し、選択した内部インピーダンスの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとして、求めるため、安定して電池内部インピーダンスを計測することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、装置の小型化および簡略化が図れるとともに、機器の影響を極力排除して、安定して電池の内部インピーダンス計測値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】実施形態の内部インピーダンス計測装置の概要構成ブロック図である。
【図３】第１実施形態の動作処理フローチャートである。
【図４】内部インピーダンス算出処理の処理フローチャートである。
【図５】第２実施形態の処理フローチャートである。
【図６】第３実施形態の電池内部インピーダンス計測装置の概要構成ブロック図である。
【図７】第３実施形態の処理フローチャートである。
【図８】電池内部インピーダンス値（内部抵抗値）の計測回数に対する変位を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明の原理について説明する。
図１は、本発明の原理説明図である。
電池に印加される交流ノイズ電流の周波数成分は、接続される機器（負荷あるいは充電器）によって異なっている。例えば、機器としての充電器に接続されるような場合、図１に示すように、電源周波数（例えば、５０Ｈｚ）およびその整数倍の周波数（１００Ｈｚ、１５０Ｈｚ、……）に分布していることが多い。
【００１４】
このようなノイズ環境下で、交流ノイズ電流の周波数と同じ周波数（例えば、１００Ｈｚ）の周波数を有する計測用交流電流を流して計測を行った場合、交流ノイズ電流と計測用交流電流とが重畳されることとなり、ノイズ電流も計測用交流電流として観測され、計測誤差が大きくなってしまうこととなる。
一方、接続する充電器や負荷により電池に流れる交流ノイズ電流の周波数は異なり、一定とは限らないため、電池の内部インピーダンス計測用の計測用交流電流の周波数を計測に影響の少ない周波数としてあらかじめ定めることは困難であった。
これを解決するために、計測対象の電池における機器に起因する交流ノイズ電流の周波数を予め計測する計測回路を用い、当該計測対象の電池の交流ノイズ電流の周波数以外の周波数を有する計測用交流電流を用いて計測を行うのが有効である。
【００１５】
しかし内部インピーダンス計測装置の複雑化や、計測対象毎に計測用交流電流の周波数が異なることに起因する内部インピーダンスの変動が避けられないという不具合が生じる。
そこで、本実施形態の電池内部インピーダンス計測装置においては、電池に流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、所定の周波数帯域（ｆ１〜ｆｎ）内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて（ｆ１、ｆ２、……ｆｎ−１、ｆｎ）電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めることとしている。
この結果、電池に接続した充電器の種類あるいは負荷の種類の影響を低減して安定した内部インピーダンス計測結果を得ることができるのである。
【００１６】
次に具体的な実施の形態について説明する。
［１］第１実施形態
本第１実施形態においては、機器に接続した電池に交流電流を流し該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、電池に流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、所定の周波数帯域（７５〜１２４．５Ｈｚ）内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて（７５．０、７５．５、……、１２４．０、１２４．５Ｈｚ）電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めるに際し、周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値と周波数毎に算出した内部インピーダンスとの差が所定値以内の内部インピーダンス値の平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとしている。
【００１７】
図２は、実施形態の電池内部インピーダンス計測装置の概要構成ブロック図である。
電池内部インピーダンス計測装置１０は、大別すると、電池内部インピーダンス計測装置１０を中枢的に制御するコントロール部１１と、コントロール部１１から出力される計測電流制御データのデジタル／アナログ変換を行って計測電流制御信号を出力するＤ／Ａ変換部１２と、計測電流制御信号に基づいて計測対象の電池（蓄電池）ＢＴの両電極に所定の周波数を有する計測用交流電流を供給する電流ドライバ１３と、電池（蓄電池）ＢＴの両電極に接続され、電池ＢＴに発生した交流電圧を増幅し、増幅交流電圧信号を出力する交流増幅器１４と、増幅交流電圧信号のアナログ／デジタル変換を行って交流電圧検出データとしてコントロール部１１に出力するＡ／Ｄ変換部１５と、コントロール部に対し、割込信号を生成し出力する割込タイマー１６と、を備えている。
【００１８】
コントロール部１１は、マイクロコンピュータとして構成されており、当該コントロール部１１を中枢的に制御する図示しないＭＰＵは、図示しないＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて図示しないＲＡＭをワークエリアとして制御を行う。
また、コントロール部１１は、割込タイマー１６に対して、計測タイミングに相当する割り込みタイミングを設定するための時限設定データを出力し、この時限設定データにより割込タイマー１６から出力される割込信号に基づいてＡ／Ｄ変換部１５を介した交流電圧の計測タイミングを制御するとともに、Ｄ／Ａ変換部１２を介して計測用交流電流の周波数を切り替えるために電流ドライバ１３を制御することとなる。
【００１９】
次に第１実施形態の動作を説明する。
図３は、第１実施形態の動作処理フローチャートである。
以下の説明においては、電池内部インピーダンスを計測する計測用交流電流の所定の周波数帯域として、７５Ｈｚから１２４．５Ｈｚの帯域を設定し、この帯域内で、０．５Ｈｚ刻みで１００周波数を連続的に変化させ、１００回×各周波数におけるサンプリング回数の内部インピーダンス計測処理を行うものとする。
【００２０】
コントロール部１１は、計測開始が指示されると、割込タイマー１６に対して、一つの計測用交流周波数におけるサンプリング間隔に相当する割込タイミングを設定するための時限設定データを出力するとともに、Ｄ／Ａ変換部１２に初期計測用交流電流の周波数として７５Ｈｚを設定するための計測電流制御データを出力する（ステップＳ１１）。この場合において、時限設定データは、いずれの計測用交流電流の周波数においても、１周期当たり同一のサンプリング数（例えば、６４サンプリング／１周期）となるように計測用交流電流の周波数に基づいて設定されている。
続いてコントロール部１１は、割込タイマー１６を起動する（ステップＳ１２）。これにより割込タイマー１６は、時限設定データに対応する時間間隔（サンプリング周期に相当）でコントロール部１１に対して割込信号を出力することとなる。
具体的には、計測用交流周波数がｆＨｚであり、サンプリング数がＳＮの場合には、サンプリング周期（割込周期）ＳＰは、次式により設定される。
ＳＰ＝１／（ｆ×ＳＮ）
【００２１】
例えば、上述の例の場合、計測用交流周波数が７５Ｈｚであり、サンプリング数が６４であるので、
ＳＰ＝１／（７５×６４）［ｓｅｃ］
となる。
次にコントロール部１１は、割込タイマー１６から割込信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１３）。
【００２２】
ステップＳ１３の判別において、未だ割込タイマー１６から割込信号が入力されていない場合には（ステップＳ１３；Ｎｏ）、待機状態となる。
一方、ステップＳ１３の判別において、割込タイマー１６から割込信号が入力された場合には（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、計測用交流電流が電池ＢＴを流れることにより電池ＢＴに発生した交流電圧信号を交流増幅器により増幅して得た増幅交流電圧信号をＡ／Ｄ変換部を介して交流電圧検出データとして読み込み、保存する（ステップＳ１４）。
続いて、コントロール部１１は、計測交流周波数の１周期分の計測、すなわち、所定サンプリング回数（例えば、６４サンプル）の交流電圧検出データの読み込み、保存が完了したか否かを判別する（ステップＳ１５）。
【００２３】
ステップＳ１５の判別において、当該計測交流電流の周波数において未だ１周期の計測が完了していない場合には、処理をステップＳ１３に移行し、以下同様の処理を繰り返す。
ステップＳ１５の判別において、当該計測交流電流の周波数において１周期の計測が完了した場合には（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、コントロール部１１は、時限設定データを現在の計測用交流電流周波数の値に０．５Ｈｚを加えた値に対応するものに変更する（ステップＳ１６）。具体的には、現在の時限設定データが計測用交流電流の周波数が７５Ｈｚに対応する値である場合には、計測用交流電流の周波数が７５．５Ｈｚに対応する値に変更する。
【００２４】
続いてコントロール部１１は、変更後の設定値が１２５Ｈｚになったか否かを判別する（ステップＳ１７）。すなわち、すべての周波数（７５〜１２４．５Ｈｚ）の計測用交流電流を用いた計測が完了したか否かを判別する。
ステップＳ１７の判別において、変更後の設定値が未だ１２５Ｈｚに至っていない場合には、処理を再びステップＳ１３に移行し、変更後の設定値が１２５Ｈｚになるまで同様の処理を繰り返す。
ステップＳ１７の判別において、変更後の設定値が１２５Ｈｚに至った場合には、１００種の周波数における計測が完了したので、コントロール部１１は、電池の内部インピーダンス算出処理に移行する。
なお、ここでは、電池内部インピーダンスを計測する計測用交流電流の所定の周波数帯域として、７５Ｈｚ〜１２４．５Ｈｚの帯域を設定しているが、この周波数帯域を６０Ｈｚを越え１００Ｈｚ未満の周波数帯域に属する周波数として選択すると、機器あるいは商用電源を含む周囲環境に起因するノイズの影響が少ないため好ましい。
【００２５】
図４は、内部インピーダンス算出処理の処理フローチャートである。
まず、コントロール部１１は、計測用交流電流の周波数毎にＡ／Ｄ変換によって得られた値をデジタルフィルタ演算を行い（ステップＳ２１）、特定の計測用交流電流の周波数に対応する交流電圧値（交流発生起電力）を算出し、計測用交流電流値および交流電圧値に基づいて計測用交流電流の周波数毎に内部インピーダンス値を算出して、結果を保存する（ステップＳ２２）。
続いて、コントロール部１１は、計測用交流電流の全周波数において算出された内部インピーダンス値の平均値（第１の平均値）を算出する（ステップＳ２３）。
このステップＳ２３の処理により得られる内部インピーダンス値の平均値（第１の平均値）によれば、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その影響が平均化されて、計測誤差を抑制することができるので、ノイズ交流信号の影響がさほど大きくない場合などには、十分に実用的な内部インピーダンス値を得ることが可能である。したがって、ノイズの影響が少ないと予測されるような環境下や、計測精度よりも処理の簡略化や迅速化が必要な場合には、このステップＳ２３で処理を完了することも可能である。
【００２６】
続いて、この得られた内部インピーダンス値の平均値との差が所定値以内の計測結果を除く計測結果、すなわち、平均値から大きく外れた計測結果を除外し（ステップＳ２４）、残った計測用交流電流の周波数において算出された内部インピーダンス値を有効な値として、それらの平均値（第２の平均値）を内部インピーダンス値として算出する（ステップＳ２５）。
このステップＳ２５の処理により得られる内部インピーダンス値の平均値（第２の平均値）によれば、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その可能性の高い内部インピーダンスの算出結果を除いて内部インピーダンスを求めるため、よりいっそう計測誤差を抑制することができるので、ノイズ交流信号の影響が上述したステップＳ２３の処理で得られる内部インピーダンス値の平均値（第１の平均値）によっては、内部インピーダンス値の計測精度が確保できないおそれがあるような環境下においても、計測精度の高い内部インピーダンス値を得ることが可能となる。
【００２７】
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、機器に接続した電池ＢＴの内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、電池に流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、所定の周波数帯域内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて電池ＢＴに流し、電池ＢＴの内部インピーダンスを求めるので、ノイズの影響を低減してより正確な電池の内部インピーダンス値を算出することが可能となる。
さらに、周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値と計測用交流電流の周波数毎に算出した内部インピーダンスとの差が所定値以内の内部インピーダンス値の平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとしているので、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その可能性の高い内部インピーダンスの算出結果を除いて内部インピーダンスを求めるため、よりいっそう計測誤差を抑制することができる。
以上の説明においては、計測用交流電流の周波数毎に内部インピーダンス値を算出し、その平均値（第１の平均値）を求めて、さらに当該平均値から大きくずれている内部インピーダンス値は、最終的な内部インピーダンス算出処理からは除くように構成していたが、計測用交流電流の周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとする場合でも、若干精度は落ちるものの実用上問題のない内部インピーダンス値を算出することができる。
【００２８】
［２］第２実施形態
以上の第１実施形態においては、一つの計測用交流周波数毎に１周期分の同一サンプル数の交流電圧値の計測値を格納するメモリを確保する必要があり、大きなメモリ容量が要求されることとなるので、小規模なワンチップマイクロコンピュータでは、実装することが困難となる場合が生じる。
具体的には、一サンプルのデータサイズが２バイトであり、１００種の周波数で１周期あたり６４サンプルのデータを収集するとした場合、２×１００×６４＝１２８００バイトのメモリが必要となっていた。したがって、小型のワンチップマイクロコンピュータの内蔵メモリでは実現困難な場合が想定される。
そこで、本第２実施形態は、必要とされるメモリ容量を削減しつつ、高精度で電池の内部インピーダンスを算出するための実施形態である。
【００２９】
図５は、第２実施形態の処理フローチャートである。
装置構成については、第１実施形態と同様であるので、図２を参照して説明する。
以下の説明においても第１実施形態と同様に、電池内部インピーダンスを計測する計測用交流電流の周波数として、７５Ｈｚから１２４．５Ｈｚの間で、０．５Ｈｚ刻みで１００周波数とし、１００回の内部インピーダンス計測処理を行い、計測用交流周波数毎に６４サンプリングを行うものとする。
コントロール部１１は、計測開始が指示されると、割込タイマー１６に対して、一つの計測用交流周波数におけるサンプリング間隔に相当する割り込みタイミングを設定するための時限設定データを出力するとともに、Ｄ／Ａ変換部１２に初期計測用交流電流の周波数として７５Ｈｚを設定するための計測電流制御データを出力する（ステップＳ３１）。この場合において、時限設定データは、７５Ｈｚの場合、１／７５秒（１周期）で６４回のサンプリングが行えるように設定されている。同様に、時限設定データは、計測用交流電流の周波数がＸＨｚである場合、１／Ｘ秒（１周期）で６４回のサンプリングが行えるように設定される。これにより割込タイマー１６は、時限設定データに対応する時間間隔でコントロール部１１に対して割込信号を出力することとなる。
【００３０】
続いてコントロール部１１は、割込タイマー１６を起動し、６４個のサンプリング用メモリ領域Ｍｉ（ｉ：１〜６４）をクリアする（ステップＳ３２）。
次にコントロール部１１は、割込タイマー１６から割込信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ３３）。
ステップＳ３３の判別において、未だ割込タイマー１６から割込信号が入力されていない場合には（ステップＳ３３；Ｎｏ）、待機状態となる。
一方、ステップＳ３３の判別において、割込タイマー１６から割込信号が入力された場合には（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、計測用交流電流が電池ＢＴを流れることにより電池ＢＴに発生した交流電圧信号を交流増幅器により増幅して得た増幅交流電圧信号をＡ／Ｄ変換部を介して交流電圧検出データとして読み込み、ｉ個目のサンプリングデータの値をサンプリング用メモリ領域Ｍｉに加算する（ステップＳ３４）。
【００３１】
続いて、コントロール部１１は、１周期（６４サンプル）の計測が完了したか否かを判別する（ステップＳ３５）。
ステップＳ３５の判別において、未だ１周期の計測が完了していない場合には、処理をステップＳ１３に移行し、６４回のサンプリングが完了するまで以下同様の処理を繰り返す。
ステップＳ３５の判別において、１周期の計測、すなわち、６４回のサンプリングが完了した場合には（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、コントロール部１１は、時限設定データを現在の計測用交流電流周波数の値に０．５Ｈｚを加えた値に対応するものに変更する（ステップＳ３６）。
【００３２】
続いてコントロール部１１は、変更後の計測用交流電流の周波数設定値が１２５Ｈｚになったか否かを判別する（ステップＳ３７）。
ステップＳ３７の判別において、変更後の計測用交流電流の周波数設定値が未だ１２５Ｈｚに至っていない場合には、処理を再びステップＳ３３に移行し、変更後の設定値が１２５Ｈｚになるまで同様の処理を繰り返す。
ステップＳ３７の判別において、変更後の計測用交流電流の周波数設定値が１２５Ｈｚに至った場合には、デジタルフィルタ演算を行い（ステップＳ３８）、計測用交流電流周波数に対応する交流電圧値（交流発生起電力）を算出し、計測用交流電流量および交流電圧値に基づいて内部インピーダンス値を算出して、結果を保存する。
【００３３】
以上の説明のように、本第２実施形態において必要とされるメモリは、１サンプル当たり２バイト×１００（周波数）＜４バイトであり、１サンプル当たり４バイトとすると、全サンプリング数では、４バイト×６４（サンプリング数）＝２５６バイトとなり、上述したように一サンプルのデータサイズが２バイトであり、１００種の周波数で１周期あたり６４サンプルのデータを収集するとした場合の１２，８００バイトと比較して大幅にメモリ容量を削減することが可能となる。
本第２実施形態によっても、ノイズの影響を低減してより正確な電池の内部インピーダンス値を算出することが可能となる。
【００３４】
［３］第３実施形態
本第３実施形態においては、機器に接続した電池に交流電流を流し、当該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、電池に流す交流電流の周波数を複数の周波数の間で繰り返し切り替え（７０．０Ｈｚ→８５．０Ｈｚ→７０．０Ｈｚ→……）、電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めるに際し、周波数を切り替える毎に内部インピーダンスを算出し、最新に算出した複数（本実施形態では、８個）の内部インピーダンスのうち、所定の基準内部インピーダンスとの差が小さい内部インピーダンスを複数選択し（本実施形態では、４個選択）、選択した内部インピーダンスの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとしている。
【００３５】
図６は、第３実施形態の電池内部インピーダンス計測装置の概要構成ブロック図である。図６において、図２の第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
電池内部インピーダンス計測装置１０Ｘは、大別すると、電池内部インピーダンス計測装置１０Ｘを中枢的に制御するコントロール部１１と、コントロール部１１から出力される計測電流制御データのデジタル／アナログ変換を行って計測電流制御信号を出力するＤ／Ａ変換部１２と、計測電流制御信号に基づいて計測対象の電池（蓄電池）ＢＴの両電極に所定の周波数を有する計測用交流電流を供給する電流ドライバ１３と、電池（蓄電池）ＢＴの両電極に接続され、電池ＢＴに発生した交流電圧を増幅し、増幅交流電圧信号を出力する交流増幅器１４と、増幅交流電圧信号のアナログ／デジタル変換を行って交流電圧検出データとしてコントロール部１１に出力するＡ／Ｄ変換部１５と、コントロール部１１に対し、割込信号を生成し出力する割込タイマー１６と、計測した電池内部インピーダンス値を統計処理のために一時的に格納したり、計測結果としての電池内部インピーダンス値を格納したり、統計処理に必要な目標値としての前回の電池内部インピーダンス値を格納したりするためのデータ保存メモリ１７と、を備えている。
【００３６】
コントロール部１１は、マイクロコンピューターとして構成されており、当該コントロール部１１を中枢的に制御する図示しないＭＰＵは、図示しないＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて図示しないＲＡＭをワークエリアとして制御を行う。
また、コントロール部１１は、割込タイマー１６に対して、計測タイミングに相当する割り込みタイミングを設定するための時限設定データを出力し、この時限設定データにより割込タイマー１６から出力される割込信号に基づいてＡ／Ｄ変換部１５を介した交流電圧の計測タイミングを制御するとともに、Ｄ／Ａ変換部１２を介して計測用交流電流の周波数を切り替えるために電流ドライバ１３を制御することとなる。
【００３７】
次に第３実施形態の動作を説明する。
図７は、第３実施形態の動作処理フローチャートである。
以下の説明においては、電池内部インピーダンスを計測する計測用交流電流の複数の所定の周波数として、７０Ｈｚと８５Ｈｚの二つの周波数を順次切り替え、周波数を切り替える毎に所定回数（本実施形態では６４回）のサンプリングを行う処理を行う。さらにこのサンプリング処理を二つの周波数で交互に行って、合計８回、すなわち、各周波数４回ずつ（＝４×２×６４サンプリング）の内部インピーダンス計測処理を行うものとする。
【００３８】
この場合において、計測用交流電流の複数の所定の周波数として、７０Ｈｚと８５Ｈｚを選択したのは、以下の理由による。
我が国では、商用電源の周波数として、５０Ｈｚおよび６０Ｈｚが存在し、この商用電源を電源として利用する以上、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ、並びに、これらの周波数の高調波成分（１００Ｈｚ、１２０Ｈｚ、１５０Ｈｚ、１８０Ｈｚ、２００Ｈｚ、２４０Ｈｚ、……）が電源ノイズとして計測用交流電流に重畳される可能性がある。
したがって、電源ノイズとは有意に異なる周波数（＝容易に分離可能な周波数）であって、選択した複数の周波数について求めた電池内部インピーダンスの計測結果が許容誤差範囲に収まる複数の周波数を、計測用交流電流の周波数として選択するのが望ましい。
【００３９】
ところで、経験的に、計測用交流電流の周波数として、２０Ｈｚ〜２００Ｈｚの周波数帯域を用いた場合、電源ノイズの影響がないとした場合には、計測用交流電流の周波数を変化させても、電池内部インピーダンスの計測結果がほぼ許容誤差範囲に収まることが分かっている。
一方、上述した電源ノイズを分離するためのフィルタの設計の容易さを考慮すると、電池内部インピーダンスの計測結果がほぼ許容誤差範囲に収まる計測用交流電流の周波数帯域のうち、６０Ｈｚを越え、１００Ｈｚ未満の周波数帯域に属する周波数を計測用交流電流の周波数として選択するのが望ましい。
さらに選択した計測用交流電流の周波数同士も容易に電源ノイズを分離するフィルタで分離できることが必要である。
【００４０】
これらを考慮した結果、本実施形態では、７０Ｈｚおよび８５Ｈｚを計測用交流電流の周波数として選択したものである。
したがって、計測用交流電流の周波数は、必ずしもこれらの周波数である必要はなく、上記条件（電源周波数との関係、電源ノイズあるいは計測信号同士の分離の容易さ）を満たす範囲で、任意に選択が可能である。また、計測用交流電流の周波数の選択数も二つに限ることなく、三つ以上の周波数を繰り返し選択することによっても可能である。
【００４１】
まず、コントロール部１１は、予め設定された計測用の割込タイマーなどにより計測開始が指示されると、制御用パラメータＮを初期化し、Ｎ＝１に設定する（ステップＳ４１）。この制御用パラメータＮは、計測した電池内部インピーダンス値の統計的な処理を行うためのデータ取得数を制御するものであり、例えば、計測用交流電流の周波数７０Ｈｚあるいは８５Ｈｚのそれぞれに対応する電池内部インピーダンス値を４回ずつ計測し、合計８回の計測を行う場合、制御用パラメータＮが８（＝後述するＮｍａｘに相当）を越えるまで電池内部インピーダンス値の計測処理を繰り返すこととなっている。
【００４２】
続いてコントロール部１１は、割込タイマー１６に対して、一つの計測用交流周波数におけるサンプリング間隔に相当する割込タイミングを設定するための時限設定データを出力するとともに、Ｄ／Ａ変換部１２に計測用交流電流の周波数として７０Ｈｚあるいは８５Ｈｚを設定するための計測電流制御データを出力して計測用周波数の切り替えを行う（ステップＳ４２）。
【００４３】
この場合において、時限設定データは、いずれの計測用交流電流の周波数（日本の場合、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）においても、１周期当たり同一のサンプリング数（本実施形態では、６４サンプリング／１周期）となるように計測用交流電流の周波数に基づいて設定されている。
具体的には、計測用交流周波数がｆＨｚであり、サンプリング数がＳＮの場合には、サンプリング周期（割込周期）ＳＰは、次式により設定される。
ＳＰ＝１／（ｆ×ＳＮ）
【００４４】
例えば、上述の例の場合、計測用交流周波数が７０Ｈｚであり、サンプリング数が６４である場合には、
ＳＰ＝１／（７０×６４）［ｓｅｃ］
となる。
続いてコントロール部１１は、割込タイマー１６を起動する（ステップＳ４３）。これにより割込タイマー１６は、時限設定データに対応する時間間隔、すなわち、サンプリング周期ＳＰに対応する時間間隔でコントロール部１１に対して割込信号を出力することとなる。
次にコントロール部１１は、割込タイマー１６から割込信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ４４）。
【００４５】
ステップＳ４４の判別において、未だ割込タイマー１６から割込信号が入力されていない場合には（ステップＳ４４；Ｎｏ）、コントロール部１１は、待機状態となる。
一方、ステップＳ４４の判別において、割込タイマー１６から割込信号が入力された場合には（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）、コントロール部１１は、Ｄ／Ａ変換部１２を介して今回の計測用交流周波数（７０Ｈｚあるいは８５Ｈｚ）に対応させて電池ＢＴに流す計測用交流電流に相当する計測電流波形を電流ドライバ１３に出力する（ステップＳ４３）。これにより電流ドライバ１３は、今回の計測用周波数を有する計測用交流電流を電池ＢＴに供給する（ステップＳ４５）。
【００４６】
すなわち、Ｄ／Ａ変換部１２は、割込信号が入力される毎に、ステップ状に出力電圧を変化させ、計測用周波数に対応する変化率で電流ドライバ１３から出力される電流値を変化させることとなる。
そして、計測用交流電流Ｉが電池ＢＴを流れることにより電池ＢＴに発生した交流電圧Ｖを交流増幅器１４により増幅して得た増幅交流電圧信号をＡ／Ｄ変換部１５を介して交流電圧検出データとして読み込み、データ保存メモリ１７に保存する（ステップＳ４６）。
【００４７】
続いて、コントロール部１１は、計測用交流周波数の１周期分の計測、すなわち、所定サンプリング回数（本実施形態では、６４サンプル）の交流電圧検出データの読み込み、データ保存メモリ１７への保存が完了したか否かを判別する（ステップＳ４７）。
ステップＳ４７の判別において、当該計測用交流電流の周波数において未だ１周期の計測が完了していない場合には、処理をステップＳ４４に移行し、以下同様の処理を繰り返す。
【００４８】
ステップＳ４７の判別において、当該計測用交流電流の周波数において１周期の計測が完了した場合には（ステップＳ４７；Ｙｅｓ）、コントロール部１１は、計測用交流電流の周波数に合わせてデジタルフィルタ演算を行い（ステップＳ４８）、計測用交流電流の周波数に対応する交流電圧値（交流発生起電力）を算出し、計測用交流電流値および交流電圧値に基づいて計測用交流電流の周波数毎に電池内部インピーダンス値を算出して、結果をデータ保存メモリ１７へ保存する（ステップＳ４９）。
次にコントロール部１１は、制御用パラメータＮに１を加算し（ステップＳ５０）、制御用パラメータＮの値が、電池内部インピーダンス値を統計処理するために必要なデータ収集数に相当する制御用パラメータＮｍａｘ（本実施形態では、８）を越えたか否かを判別する（ステップＳ５１）。
【００４９】
ステップＳ５１の判別において、制御用パラメータＮが制御用パラメータＮｍａｘを越えていない場合（ステップＳ５１；Ｎｏ）、すなわち、
Ｎ≦Ｎｍａｘ
である場合には、電池内部インピーダンス値を統計処理するために必要なデータ収集数に至っていないので、コントロール部１１は、処理を再びステップＳ４３に移行して、計測周波数を切り替え、以下、同様の処理を繰り返す。
【００５０】
ステップＳ５１の判別において制御用パラメータＮが制御用パラメータＮｍａｘを越えた場合（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）、すなわち、
Ｎ＞Ｎｍａｘ
である場合には、コントロール部１１は、電池内部インピーダンス値を統計処理するために必要なデータ収集数に至ったので、予め設定された電池内部インピーダンス値の目標値（＝基準内部インピーダンスに相当）に基づいて、統計処理対象の電池内部インピーダンス値を選択する（ステップＳ５２）。
【００５１】
ここで、電池内部インピーダンス値の目標値について説明する。
電池内部インピーダンス値の目標値とは、収集した電池内部インピーダンス値が環境ノイズ等の影響を受けていないかを判別するための値であり、上述した処理を繰り返し行っている場合には、前回統計処理して得られ、当該電池ＢＴの電池内部インピーダンス値として採用された値である。なお、上述した処理が初めてである場合には、前回採用された電池内部インピーダンス値は存在しないので、適宜設定された初期値が用いられる。
【００５２】
次に統計処理対象の電池内部インピーダンス値の選択について説明する。
本実施形態では、二つの計測用交流電流の周波数７０Ｈｚおよび８５Ｈｚのそれぞれについて、４個ずつ、合計８個の電池内部インピーダンス値が得られ、データ保存メモリに格納している。
そこで、本実施形態では、これら８個の電池内部インピーダンス値のうち、電池内部インピーダンス値の目標値により近い値を有する４個の電池内部インピーダンス値を選択するようにしている。
【００５３】
これにより、環境ノイズなどのノイズの影響の少ない電池内部インピーダンス値が得られることとなっている。
そして、コントロール部１１は、ステップＳ５２で選択した４個の電池内部インピーダンス値の平均化（単純平均、移動平均など）を行って（ステップＳ５３）、平均化された電池内部インピーダンス値を今回の電池内部インピーダンス計測値に設定するとともに、次回の目標値に設定し、今回の電池内部インピーダンス計測値および目標値をデータ保存メモリ１７に格納して処理を終了する（ステップＳ５４）。
図８は、電池内部インピーダンス値（内部抵抗値）の計測回数に対する変位を表す図である。
図８中に黒丸（●）実線で示すように、本第３実施形態のように選択した４個の電池内部インピーダンス値の平均化（選択平均値）を行っている場合には、得られる電池内部インピーダンス計測値は、図８中に破線で示すＡ／Ｄ変換部の出力値がばたついている場合でも、図８中に実線で示す８個の電池内部インピーダンス値の移動平均値として得られる電池内部インピーダンス計測値に対して、安定して計測できていることが分かる。
したがって、電池内部インピーダンス値、ひいては、電池ＢＴの寿命（例えば、電池内部インピーダンス値が初期電池内部インピーダンス値の約２倍になる時点）を確実に計測し、あるいは、予測することが可能となる。
【００５４】
以上の説明のように、本第３実施形態によれば、機器に接続した電池ＢＴの内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、電池ＢＴに流す交流電流の周波数を複数の周波数の間で繰り返し切り替える機能を備え、当該交流電流の周波数を複数の周波数の間で繰り返し切り替えて電池ＢＴに流して電池ＢＴの内部インピーダンスを求めるので、簡易な構成でノイズの影響を低減してより正確な電池の内部インピーダンス値を算出することが可能となる。
【００５５】
また、周波数を切り替える毎に内部インピーダンスを算出し、最新に算出した複数の内部インピーダンスのうち、所定の基準内部インピーダンスとの差が小さい内部インピーダンスを複数選択し、選択した内部インピーダンスの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとしているので、電池ＢＴに流す交流電流の周波数のいずれかが機器あるいは周囲環境に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、ノイズ交流信号の周波数と一致している可能性の高い内部インピーダンスの算出結果を除いて電池内部インピーダンス値を求めているため、よりいっそう計測誤差を抑制することができる。
さらに、ノイズ電流に対向するために計測用交流電流の電流値を大きくする必要がなくなり、小型化及び低コスト化が可能となる。
さらにまた、ノイズ成分の周波数を事前に計測しなくても、ノイズの影響を低減でき、装置構成および制御を簡易化することができる。
【００５６】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、以上の説明においては、一つの計測用交流電流周波数において、１周期中にサンプリングを行うように構成していたが、複数周期にわたってサンプリングを行うように構成することも可能である。
また、上記第３実施形態においては、統計処理用に収集した複数個の電池内部インピーダンス値のうち、所定数個の電池内部インピーダンス値のみを統計処理するようにしていたが、電池内部インピーダンス値の目標値に対してしきい値範囲を予め定めておき、このしきい値範囲内に属する電池内部インピーダンス値を全て統計処理するように構成することも可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 内部インピーダンス計測装置
１１ コントロール部
１２ Ｄ／Ａ変換部
１３ 電流ドライバ
１４ 交流増幅器
１５ Ａ／Ｄ変換部
１６ 割込タイマー
１７ データ保存メモリ
ＢＴ 電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池内部インピーダンス計測装置に係り、特に蓄電池などの電池に交流電流を流して当該電池の内部インピーダンスを計測する電池内部インピーダンス計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流四端子計測法を用いた電池内部インピーダンス計測装置の多くは、電池に交流電流を流し、それにより発生する起電力を交流電圧計で計測して、インピーダンスＺを次式により求めていた。
Ｚ＝Ｖ／Ｉ
ここで、Ｖは計測した交流電圧値、Ｉは交流電流値である。
ところで、電池には、充電器や負荷などが接続され、負荷電流が一定でない場合には、電池には交流ノイズとしての脈流電流が流れることとなっていた。
電池内部インピーダンス計測においては、この電池に流れる脈流電流の周波数成分と、計測交流電流の周波数成分とを区別するために、計測交流電流の周波数成分のみを通過させるフィルタを設けるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、インピーダンス計測電流の周波数成分と脈流電流の周波数成分との周波数帯域が近いと、脈流電流の周波数成分をフィルタにより完全に除去することは困難であるため、内部インピーダンス計測における計測誤差を生じる原因となっていた。
この不具合を解決するため、交流電圧計測部では、計測電流成分のみを通過させるように、できる限り通過帯域の狭く、減衰傾度が急峻なフィルタを用いることが考えられる。
このようなフィルタとしては、アナログフィルタとデジタルフィルタを組み合わせて構成することが可能である。
また、ノイズとしての脈流電流の影響を少なくする手法としては、第１の手法として、脈流電流よりも比較的大きな計測電流として流して電池の内部インピーダンス計測を行うことが考えられる。
【０００５】
また、第２の手法としては、脈流電流の周波数を予め計測し、脈流電流の周波数成分とは異なる周波数成分を有する計測電流を流して電池の内部インピーダンス計測を行うことが考えられる（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、第１の手法の場合には、大きな電流を流すために計測装置が大型化し、コストが増大してしまうと言う問題点が生じる。
また、第２の手法の場合には、回路構成が複雑になるとともに、計測対象の電池の周波数特性により、インピーダンス計測値が異なってしまうと言う問題点が生じる。
そこで、本発明の目的は、装置の小型化および簡略化が図れるとともに、安定して電池の内部インピーダンス計測値を得ることが可能な電池内部インピーダンス計測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】
上記課題を解決するため、本発明の第１態様は、機器に接続した電池に交流電流を流し該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、前記電池に流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、所定の周波数帯域内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて前記電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めることを特徴とする。
上記構成によれば、所定の周波数帯域内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めるので、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その影響を低減して内部インピーダンスを求めることができる。
【０００７】
本発明の第２態様は、第１態様において、前記周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする。
上記構成によれば、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その影響が平均化されて、計測誤差を抑制することができる。
【０００８】
本発明の第３態様は、第１態様において、前記周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値と前記周波数毎に算出した内部インピーダンスとの差が所定値以内の内部インピーダンス値の平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする。
上記構成によれば、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その可能性の高い内部インピーダンスの算出結果を除いて内部インピーダンスを求めるため、よりいっそう計測誤差を抑制することができる。
【０００９】
本発明の第４態様は、機器に接続した電池に交流電流を流し該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、前記電池に流す交流電流の周波数を複数の周波数の間で順次切り替える機能を備え、当該交流電流の周波数を前記複数の周波数の間で繰り返し切り替えて前記電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めることを特徴とする。
上記構成によれば、当該交流電流の周波数を前記複数の周波数の間で繰り返し切り替えて前記電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めるので、いずれか一方の周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その影響を低減して内部インピーダンスを求めることができる。
【００１０】
本発明の第５態様は、第４態様において、前記周波数を切り替える毎に内部インピーダンスを算出し、最新に算出した複数の内部インピーダンスのうち、所定の基準内部インピーダンスとの差が小さい内部インピーダンスを複数選択し、選択した内部インピーダンスの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする。
上記構成によれば、最新に算出した複数の内部インピーダンスのうち、所定の基準内部インピーダンスとの差が小さい内部インピーダンスを複数選択し、選択した内部インピーダンスの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとして、求めるため、安定して電池内部インピーダンスを計測することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、装置の小型化および簡略化が図れるとともに、機器の影響を極力排除して、安定して電池の内部インピーダンス計測値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】実施形態の内部インピーダンス計測装置の概要構成ブロック図である。
【図３】第１実施形態の動作処理フローチャートである。
【図４】内部インピーダンス算出処理の処理フローチャートである。
【図５】第２実施形態の処理フローチャートである。
【図６】第３実施形態の電池内部インピーダンス計測装置の概要構成ブロック図である。
【図７】第３実施形態の処理フローチャートである。
【図８】電池内部インピーダンス値（内部抵抗値）の計測回数に対する変位を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明の原理について説明する。
図１は、本発明の原理説明図である。
電池に印加される交流ノイズ電流の周波数成分は、接続される機器（負荷あるいは充電器）によって異なっている。例えば、機器としての充電器に接続されるような場合、図１に示すように、電源周波数（例えば、５０Ｈｚ）およびその整数倍の周波数（１００Ｈｚ、１５０Ｈｚ、……）に分布していることが多い。
【００１４】
このようなノイズ環境下で、交流ノイズ電流の周波数と同じ周波数（例えば、１００Ｈｚ）の周波数を有する計測用交流電流を流して計測を行った場合、交流ノイズ電流と計測用交流電流とが重畳されることとなり、ノイズ電流も計測用交流電流として観測され、計測誤差が大きくなってしまうこととなる。
一方、接続する充電器や負荷により電池に流れる交流ノイズ電流の周波数は異なり、一定とは限らないため、電池の内部インピーダンス計測用の計測用交流電流の周波数を計測に影響の少ない周波数としてあらかじめ定めることは困難であった。
これを解決するために、計測対象の電池における機器に起因する交流ノイズ電流の周波数を予め計測する計測回路を用い、当該計測対象の電池の交流ノイズ電流の周波数以外の周波数を有する計測用交流電流を用いて計測を行うのが有効である。
【００１５】
しかし内部インピーダンス計測装置の複雑化や、計測対象毎に計測用交流電流の周波数が異なることに起因する内部インピーダンスの変動が避けられないという不具合が生じる。
そこで、本実施形態の電池内部インピーダンス計測装置においては、電池に流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、所定の周波数帯域（ｆ１〜ｆｎ）内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて（ｆ１、ｆ２、……ｆｎ−１、ｆｎ）電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めることとしている。
この結果、電池に接続した充電器の種類あるいは負荷の種類の影響を低減して安定した内部インピーダンス計測結果を得ることができるのである。
【００１６】
次に具体的な実施の形態について説明する。
［１］第１実施形態
本第１実施形態においては、機器に接続した電池に交流電流を流し該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、電池に流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、所定の周波数帯域（７５〜１２４．５Ｈｚ）内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて（７５．０、７５．５、……、１２４．０、１２４．５Ｈｚ）電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めるに際し、周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値と周波数毎に算出した内部インピーダンスとの差が所定値以内の内部インピーダンス値の平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとしている。
【００１７】
図２は、実施形態の電池内部インピーダンス計測装置の概要構成ブロック図である。
電池内部インピーダンス計測装置１０は、大別すると、電池内部インピーダンス計測装置１０を中枢的に制御するコントロール部１１と、コントロール部１１から出力される計測電流制御データのデジタル／アナログ変換を行って計測電流制御信号を出力するＤ／Ａ変換部１２と、計測電流制御信号に基づいて計測対象の電池（蓄電池）ＢＴの両電極に所定の周波数を有する計測用交流電流を供給する電流ドライバ１３と、電池（蓄電池）ＢＴの両電極に接続され、電池ＢＴに発生した交流電圧を増幅し、増幅交流電圧信号を出力する交流増幅器１４と、増幅交流電圧信号のアナログ／デジタル変換を行って交流電圧検出データとしてコントロール部１１に出力するＡ／Ｄ変換部１５と、コントロール部に対し、割込信号を生成し出力する割込タイマー１６と、を備えている。
【００１８】
コントロール部１１は、マイクロコンピュータとして構成されており、当該コントロール部１１を中枢的に制御する図示しないＭＰＵは、図示しないＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて図示しないＲＡＭをワークエリアとして制御を行う。
また、コントロール部１１は、割込タイマー１６に対して、計測タイミングに相当する割り込みタイミングを設定するための時限設定データを出力し、この時限設定データにより割込タイマー１６から出力される割込信号に基づいてＡ／Ｄ変換部１５を介した交流電圧の計測タイミングを制御するとともに、Ｄ／Ａ変換部１２を介して計測用交流電流の周波数を切り替えるために電流ドライバ１３を制御することとなる。
【００１９】
次に第１実施形態の動作を説明する。
図３は、第１実施形態の動作処理フローチャートである。
以下の説明においては、電池内部インピーダンスを計測する計測用交流電流の所定の周波数帯域として、７５Ｈｚから１２４．５Ｈｚの帯域を設定し、この帯域内で、０．５Ｈｚ刻みで１００周波数を連続的に変化させ、１００回×各周波数におけるサンプリング回数の内部インピーダンス計測処理を行うものとする。
【００２０】
コントロール部１１は、計測開始が指示されると、割込タイマー１６に対して、一つの計測用交流周波数におけるサンプリング間隔に相当する割込タイミングを設定するための時限設定データを出力するとともに、Ｄ／Ａ変換部１２に初期計測用交流電流の周波数として７５Ｈｚを設定するための計測電流制御データを出力する（ステップＳ１１）。この場合において、時限設定データは、いずれの計測用交流電流の周波数においても、１周期当たり同一のサンプリング数（例えば、６４サンプリング／１周期）となるように計測用交流電流の周波数に基づいて設定されている。
続いてコントロール部１１は、割込タイマー１６を起動する（ステップＳ１２）。これにより割込タイマー１６は、時限設定データに対応する時間間隔（サンプリング周期に相当）でコントロール部１１に対して割込信号を出力することとなる。
具体的には、計測用交流周波数がｆＨｚであり、サンプリング数がＳＮの場合には、サンプリング周期（割込周期）ＳＰは、次式により設定される。
ＳＰ＝１／（ｆ×ＳＮ）
【００２１】
例えば、上述の例の場合、計測用交流周波数が７５Ｈｚであり、サンプリング数が６４であるので、
ＳＰ＝１／（７５×６４）［ｓｅｃ］
となる。
次にコントロール部１１は、割込タイマー１６から割込信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１３）。
【００２２】
ステップＳ１３の判別において、未だ割込タイマー１６から割込信号が入力されていない場合には（ステップＳ１３；Ｎｏ）、待機状態となる。
一方、ステップＳ１３の判別において、割込タイマー１６から割込信号が入力された場合には（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、計測用交流電流が電池ＢＴを流れることにより電池ＢＴに発生した交流電圧信号を交流増幅器により増幅して得た増幅交流電圧信号をＡ／Ｄ変換部を介して交流電圧検出データとして読み込み、保存する（ステップＳ１４）。
続いて、コントロール部１１は、計測交流周波数の１周期分の計測、すなわち、所定サンプリング回数（例えば、６４サンプル）の交流電圧検出データの読み込み、保存が完了したか否かを判別する（ステップＳ１５）。
【００２３】
ステップＳ１５の判別において、当該計測交流電流の周波数において未だ１周期の計測が完了していない場合には、処理をステップＳ１３に移行し、以下同様の処理を繰り返す。
ステップＳ１５の判別において、当該計測交流電流の周波数において１周期の計測が完了した場合には（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、コントロール部１１は、時限設定データを現在の計測用交流電流周波数の値に０．５Ｈｚを加えた値に対応するものに変更する（ステップＳ１６）。具体的には、現在の時限設定データが計測用交流電流の周波数が７５Ｈｚに対応する値である場合には、計測用交流電流の周波数が７５．５Ｈｚに対応する値に変更する。
【００２４】
続いてコントロール部１１は、変更後の設定値が１２５Ｈｚになったか否かを判別する（ステップＳ１７）。すなわち、すべての周波数（７５〜１２４．５Ｈｚ）の計測用交流電流を用いた計測が完了したか否かを判別する。
ステップＳ１７の判別において、変更後の設定値が未だ１２５Ｈｚに至っていない場合には、処理を再びステップＳ１３に移行し、変更後の設定値が１２５Ｈｚになるまで同様の処理を繰り返す。
ステップＳ１７の判別において、変更後の設定値が１２５Ｈｚに至った場合には、１００種の周波数における計測が完了したので、コントロール部１１は、電池の内部インピーダンス算出処理に移行する。
なお、ここでは、電池内部インピーダンスを計測する計測用交流電流の所定の周波数帯域として、７５Ｈｚ〜１２４．５Ｈｚの帯域を設定しているが、この周波数帯域を６０Ｈｚを越え１００Ｈｚ未満の周波数帯域に属する周波数として選択すると、機器あるいは商用電源を含む周囲環境に起因するノイズの影響が少ないため好ましい。
【００２５】
図４は、内部インピーダンス算出処理の処理フローチャートである。
まず、コントロール部１１は、計測用交流電流の周波数毎にＡ／Ｄ変換によって得られた値をデジタルフィルタ演算を行い（ステップＳ２１）、特定の計測用交流電流の周波数に対応する交流電圧値（交流発生起電力）を算出し、計測用交流電流値および交流電圧値に基づいて計測用交流電流の周波数毎に内部インピーダンス値を算出して、結果を保存する（ステップＳ２２）。
続いて、コントロール部１１は、計測用交流電流の全周波数において算出された内部インピーダンス値の平均値（第１の平均値）を算出する（ステップＳ２３）。
このステップＳ２３の処理により得られる内部インピーダンス値の平均値（第１の平均値）によれば、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その影響が平均化されて、計測誤差を抑制することができるので、ノイズ交流信号の影響がさほど大きくない場合などには、十分に実用的な内部インピーダンス値を得ることが可能である。したがって、ノイズの影響が少ないと予測されるような環境下や、計測精度よりも処理の簡略化や迅速化が必要な場合には、このステップＳ２３で処理を完了することも可能である。
【００２６】
続いて、この得られた内部インピーダンス値の平均値との差が所定値以内の計測結果を除く計測結果、すなわち、平均値から大きく外れた計測結果を除外し（ステップＳ２４）、残った計測用交流電流の周波数において算出された内部インピーダンス値を有効な値として、それらの平均値（第２の平均値）を内部インピーダンス値として算出する（ステップＳ２５）。
このステップＳ２５の処理により得られる内部インピーダンス値の平均値（第２の平均値）によれば、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その可能性の高い内部インピーダンスの算出結果を除いて内部インピーダンスを求めるため、よりいっそう計測誤差を抑制することができるので、ノイズ交流信号の影響が上述したステップＳ２３の処理で得られる内部インピーダンス値の平均値（第１の平均値）によっては、内部インピーダンス値の計測精度が確保できないおそれがあるような環境下においても、計測精度の高い内部インピーダンス値を得ることが可能となる。
【００２７】
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、機器に接続した電池ＢＴの内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、電池に流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、所定の周波数帯域内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて電池ＢＴに流し、電池ＢＴの内部インピーダンスを求めるので、ノイズの影響を低減してより正確な電池の内部インピーダンス値を算出することが可能となる。
さらに、周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値と計測用交流電流の周波数毎に算出した内部インピーダンスとの差が所定値以内の内部インピーダンス値の平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとしているので、いずれかの周波数が機器に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、その可能性の高い内部インピーダンスの算出結果を除いて内部インピーダンスを求めるため、よりいっそう計測誤差を抑制することができる。
以上の説明においては、計測用交流電流の周波数毎に内部インピーダンス値を算出し、その平均値（第１の平均値）を求めて、さらに当該平均値から大きくずれている内部インピーダンス値は、最終的な内部インピーダンス算出処理からは除くように構成していたが、計測用交流電流の周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとする場合でも、若干精度は落ちるものの実用上問題のない内部インピーダンス値を算出することができる。
【００２８】
［２］第２実施形態
以上の第１実施形態においては、一つの計測用交流周波数毎に１周期分の同一サンプル数の交流電圧値の計測値を格納するメモリを確保する必要があり、大きなメモリ容量が要求されることとなるので、小規模なワンチップマイクロコンピュータでは、実装することが困難となる場合が生じる。
具体的には、一サンプルのデータサイズが２バイトであり、１００種の周波数で１周期あたり６４サンプルのデータを収集するとした場合、２×１００×６４＝１２８００バイトのメモリが必要となっていた。したがって、小型のワンチップマイクロコンピュータの内蔵メモリでは実現困難な場合が想定される。
そこで、本第２実施形態は、必要とされるメモリ容量を削減しつつ、高精度で電池の内部インピーダンスを算出するための実施形態である。
【００２９】
図５は、第２実施形態の処理フローチャートである。
装置構成については、第１実施形態と同様であるので、図２を参照して説明する。
以下の説明においても第１実施形態と同様に、電池内部インピーダンスを計測する計測用交流電流の周波数として、７５Ｈｚから１２４．５Ｈｚの間で、０．５Ｈｚ刻みで１００周波数とし、１００回の内部インピーダンス計測処理を行い、計測用交流周波数毎に６４サンプリングを行うものとする。
コントロール部１１は、計測開始が指示されると、割込タイマー１６に対して、一つの計測用交流周波数におけるサンプリング間隔に相当する割り込みタイミングを設定するための時限設定データを出力するとともに、Ｄ／Ａ変換部１２に初期計測用交流電流の周波数として７５Ｈｚを設定するための計測電流制御データを出力する（ステップＳ３１）。この場合において、時限設定データは、７５Ｈｚの場合、１／７５秒（１周期）で６４回のサンプリングが行えるように設定されている。同様に、時限設定データは、計測用交流電流の周波数がＸＨｚである場合、１／Ｘ秒（１周期）で６４回のサンプリングが行えるように設定される。これにより割込タイマー１６は、時限設定データに対応する時間間隔でコントロール部１１に対して割込信号を出力することとなる。
【００３０】
続いてコントロール部１１は、割込タイマー１６を起動し、６４個のサンプリング用メモリ領域Ｍｉ（ｉ：１〜６４）をクリアする（ステップＳ３２）。
次にコントロール部１１は、割込タイマー１６から割込信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ３３）。
ステップＳ３３の判別において、未だ割込タイマー１６から割込信号が入力されていない場合には（ステップＳ３３；Ｎｏ）、待機状態となる。
一方、ステップＳ３３の判別において、割込タイマー１６から割込信号が入力された場合には（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、計測用交流電流が電池ＢＴを流れることにより電池ＢＴに発生した交流電圧信号を交流増幅器により増幅して得た増幅交流電圧信号をＡ／Ｄ変換部を介して交流電圧検出データとして読み込み、ｉ個目のサンプリングデータの値をサンプリング用メモリ領域Ｍｉに加算する（ステップＳ３４）。
【００３１】
続いて、コントロール部１１は、１周期（６４サンプル）の計測が完了したか否かを判別する（ステップＳ３５）。
ステップＳ３５の判別において、未だ１周期の計測が完了していない場合には、処理をステップＳ１３に移行し、６４回のサンプリングが完了するまで以下同様の処理を繰り返す。
ステップＳ３５の判別において、１周期の計測、すなわち、６４回のサンプリングが完了した場合には（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、コントロール部１１は、時限設定データを現在の計測用交流電流周波数の値に０．５Ｈｚを加えた値に対応するものに変更する（ステップＳ３６）。
【００３２】
続いてコントロール部１１は、変更後の計測用交流電流の周波数設定値が１２５Ｈｚになったか否かを判別する（ステップＳ３７）。
ステップＳ３７の判別において、変更後の計測用交流電流の周波数設定値が未だ１２５Ｈｚに至っていない場合には、処理を再びステップＳ３３に移行し、変更後の設定値が１２５Ｈｚになるまで同様の処理を繰り返す。
ステップＳ３７の判別において、変更後の計測用交流電流の周波数設定値が１２５Ｈｚに至った場合には、デジタルフィルタ演算を行い（ステップＳ３８）、計測用交流電流周波数に対応する交流電圧値（交流発生起電力）を算出し、計測用交流電流量および交流電圧値に基づいて内部インピーダンス値を算出して、結果を保存する。
【００３３】
以上の説明のように、本第２実施形態において必要とされるメモリは、１サンプル当たり２バイト×１００（周波数）＜４バイトであり、１サンプル当たり４バイトとすると、全サンプリング数では、４バイト×６４（サンプリング数）＝２５６バイトとなり、上述したように一サンプルのデータサイズが２バイトであり、１００種の周波数で１周期あたり６４サンプルのデータを収集するとした場合の１２，８００バイトと比較して大幅にメモリ容量を削減することが可能となる。
本第２実施形態によっても、ノイズの影響を低減してより正確な電池の内部インピーダンス値を算出することが可能となる。
【００３４】
［３］第３実施形態
本第３実施形態においては、機器に接続した電池に交流電流を流し、当該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、電池に流す交流電流の周波数を複数の周波数の間で繰り返し切り替え（７０．０Ｈｚ→８５．０Ｈｚ→７０．０Ｈｚ→……）、電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めるに際し、周波数を切り替える毎に内部インピーダンスを算出し、最新に算出した複数（本実施形態では、８個）の内部インピーダンスのうち、所定の基準内部インピーダンスとの差が小さい内部インピーダンスを複数選択し（本実施形態では、４個選択）、選択した内部インピーダンスの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとしている。
【００３５】
図６は、第３実施形態の電池内部インピーダンス計測装置の概要構成ブロック図である。図６において、図２の第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
電池内部インピーダンス計測装置１０Ｘは、大別すると、電池内部インピーダンス計測装置１０Ｘを中枢的に制御するコントロール部１１と、コントロール部１１から出力される計測電流制御データのデジタル／アナログ変換を行って計測電流制御信号を出力するＤ／Ａ変換部１２と、計測電流制御信号に基づいて計測対象の電池（蓄電池）ＢＴの両電極に所定の周波数を有する計測用交流電流を供給する電流ドライバ１３と、電池（蓄電池）ＢＴの両電極に接続され、電池ＢＴに発生した交流電圧を増幅し、増幅交流電圧信号を出力する交流増幅器１４と、増幅交流電圧信号のアナログ／デジタル変換を行って交流電圧検出データとしてコントロール部１１に出力するＡ／Ｄ変換部１５と、コントロール部１１に対し、割込信号を生成し出力する割込タイマー１６と、計測した電池内部インピーダンス値を統計処理のために一時的に格納したり、計測結果としての電池内部インピーダンス値を格納したり、統計処理に必要な目標値としての前回の電池内部インピーダンス値を格納したりするためのデータ保存メモリ１７と、を備えている。
【００３６】
コントロール部１１は、マイクロコンピューターとして構成されており、当該コントロール部１１を中枢的に制御する図示しないＭＰＵは、図示しないＲＯＭに格納された制御プログラムに基づいて図示しないＲＡＭをワークエリアとして制御を行う。
また、コントロール部１１は、割込タイマー１６に対して、計測タイミングに相当する割り込みタイミングを設定するための時限設定データを出力し、この時限設定データにより割込タイマー１６から出力される割込信号に基づいてＡ／Ｄ変換部１５を介した交流電圧の計測タイミングを制御するとともに、Ｄ／Ａ変換部１２を介して計測用交流電流の周波数を切り替えるために電流ドライバ１３を制御することとなる。
【００３７】
次に第３実施形態の動作を説明する。
図７は、第３実施形態の動作処理フローチャートである。
以下の説明においては、電池内部インピーダンスを計測する計測用交流電流の複数の所定の周波数として、７０Ｈｚと８５Ｈｚの二つの周波数を順次切り替え、周波数を切り替える毎に所定回数（本実施形態では６４回）のサンプリングを行う処理を行う。さらにこのサンプリング処理を二つの周波数で交互に行って、合計８回、すなわち、各周波数４回ずつ（＝４×２×６４サンプリング）の内部インピーダンス計測処理を行うものとする。
【００３８】
この場合において、計測用交流電流の複数の所定の周波数として、７０Ｈｚと８５Ｈｚを選択したのは、以下の理由による。
我が国では、商用電源の周波数として、５０Ｈｚおよび６０Ｈｚが存在し、この商用電源を電源として利用する以上、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ、並びに、これらの周波数の高調波成分（１００Ｈｚ、１２０Ｈｚ、１５０Ｈｚ、１８０Ｈｚ、２００Ｈｚ、２４０Ｈｚ、……）が電源ノイズとして計測用交流電流に重畳される可能性がある。
したがって、電源ノイズとは有意に異なる周波数（＝容易に分離可能な周波数）であって、選択した複数の周波数について求めた電池内部インピーダンスの計測結果が許容誤差範囲に収まる複数の周波数を、計測用交流電流の周波数として選択するのが望ましい。
【００３９】
ところで、経験的に、計測用交流電流の周波数として、２０Ｈｚ〜２００Ｈｚの周波数帯域を用いた場合、電源ノイズの影響がないとした場合には、計測用交流電流の周波数を変化させても、電池内部インピーダンスの計測結果がほぼ許容誤差範囲に収まることが分かっている。
一方、上述した電源ノイズを分離するためのフィルタの設計の容易さを考慮すると、電池内部インピーダンスの計測結果がほぼ許容誤差範囲に収まる計測用交流電流の周波数帯域のうち、６０Ｈｚを越え、１００Ｈｚ未満の周波数帯域に属する周波数を計測用交流電流の周波数として選択するのが望ましい。
さらに選択した計測用交流電流の周波数同士も容易に電源ノイズを分離するフィルタで分離できることが必要である。
【００４０】
これらを考慮した結果、本実施形態では、７０Ｈｚおよび８５Ｈｚを計測用交流電流の周波数として選択したものである。
したがって、計測用交流電流の周波数は、必ずしもこれらの周波数である必要はなく、上記条件（電源周波数との関係、電源ノイズあるいは計測信号同士の分離の容易さ）を満たす範囲で、任意に選択が可能である。また、計測用交流電流の周波数の選択数も二つに限ることなく、三つ以上の周波数を繰り返し選択することによっても可能である。
【００４１】
まず、コントロール部１１は、予め設定された計測用の割込タイマーなどにより計測開始が指示されると、制御用パラメータＮを初期化し、Ｎ＝１に設定する（ステップＳ４１）。この制御用パラメータＮは、計測した電池内部インピーダンス値の統計的な処理を行うためのデータ取得数を制御するものであり、例えば、計測用交流電流の周波数７０Ｈｚあるいは８５Ｈｚのそれぞれに対応する電池内部インピーダンス値を４回ずつ計測し、合計８回の計測を行う場合、制御用パラメータＮが８（＝後述するＮｍａｘに相当）を越えるまで電池内部インピーダンス値の計測処理を繰り返すこととなっている。
【００４２】
続いてコントロール部１１は、割込タイマー１６に対して、一つの計測用交流周波数におけるサンプリング間隔に相当する割込タイミングを設定するための時限設定データを出力するとともに、Ｄ／Ａ変換部１２に計測用交流電流の周波数として７０Ｈｚあるいは８５Ｈｚを設定するための計測電流制御データを出力して計測用周波数の切り替えを行う（ステップＳ４２）。
【００４３】
この場合において、時限設定データは、いずれの計測用交流電流の周波数（日本の場合、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）においても、１周期当たり同一のサンプリング数（本実施形態では、６４サンプリング／１周期）となるように計測用交流電流の周波数に基づいて設定されている。
具体的には、計測用交流周波数がｆＨｚであり、サンプリング数がＳＮの場合には、サンプリング周期（割込周期）ＳＰは、次式により設定される。
ＳＰ＝１／（ｆ×ＳＮ）
【００４４】
例えば、上述の例の場合、計測用交流周波数が７０Ｈｚであり、サンプリング数が６４である場合には、
ＳＰ＝１／（７０×６４）［ｓｅｃ］
となる。
続いてコントロール部１１は、割込タイマー１６を起動する（ステップＳ４３）。これにより割込タイマー１６は、時限設定データに対応する時間間隔、すなわち、サンプリング周期ＳＰに対応する時間間隔でコントロール部１１に対して割込信号を出力することとなる。
次にコントロール部１１は、割込タイマー１６から割込信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ４４）。
【００４５】
ステップＳ４４の判別において、未だ割込タイマー１６から割込信号が入力されていない場合には（ステップＳ４４；Ｎｏ）、コントロール部１１は、待機状態となる。
一方、ステップＳ４４の判別において、割込タイマー１６から割込信号が入力された場合には（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）、コントロール部１１は、Ｄ／Ａ変換部１２を介して今回の計測用交流周波数（７０Ｈｚあるいは８５Ｈｚ）に対応させて電池ＢＴに流す計測用交流電流に相当する計測電流波形を電流ドライバ１３に出力する（ステップＳ４３）。これにより電流ドライバ１３は、今回の計測用周波数を有する計測用交流電流を電池ＢＴに供給する（ステップＳ４５）。
【００４６】
すなわち、Ｄ／Ａ変換部１２は、割込信号が入力される毎に、ステップ状に出力電圧を変化させ、計測用周波数に対応する変化率で電流ドライバ１３から出力される電流値を変化させることとなる。
そして、計測用交流電流Ｉが電池ＢＴを流れることにより電池ＢＴに発生した交流電圧Ｖを交流増幅器１４により増幅して得た増幅交流電圧信号をＡ／Ｄ変換部１５を介して交流電圧検出データとして読み込み、データ保存メモリ１７に保存する（ステップＳ４６）。
【００４７】
続いて、コントロール部１１は、計測用交流周波数の１周期分の計測、すなわち、所定サンプリング回数（本実施形態では、６４サンプル）の交流電圧検出データの読み込み、データ保存メモリ１７への保存が完了したか否かを判別する（ステップＳ４７）。
ステップＳ４７の判別において、当該計測用交流電流の周波数において未だ１周期の計測が完了していない場合には、処理をステップＳ４４に移行し、以下同様の処理を繰り返す。
【００４８】
ステップＳ４７の判別において、当該計測用交流電流の周波数において１周期の計測が完了した場合には（ステップＳ４７；Ｙｅｓ）、コントロール部１１は、計測用交流電流の周波数に合わせてデジタルフィルタ演算を行い（ステップＳ４８）、計測用交流電流の周波数に対応する交流電圧値（交流発生起電力）を算出し、計測用交流電流値および交流電圧値に基づいて計測用交流電流の周波数毎に電池内部インピーダンス値を算出して、結果をデータ保存メモリ１７へ保存する（ステップＳ４９）。
次にコントロール部１１は、制御用パラメータＮに１を加算し（ステップＳ５０）、制御用パラメータＮの値が、電池内部インピーダンス値を統計処理するために必要なデータ収集数に相当する制御用パラメータＮｍａｘ（本実施形態では、８）を越えたか否かを判別する（ステップＳ５１）。
【００４９】
ステップＳ５１の判別において、制御用パラメータＮが制御用パラメータＮｍａｘを越えていない場合（ステップＳ５１；Ｎｏ）、すなわち、
Ｎ≦Ｎｍａｘ
である場合には、電池内部インピーダンス値を統計処理するために必要なデータ収集数に至っていないので、コントロール部１１は、処理を再びステップＳ４３に移行して、計測周波数を切り替え、以下、同様の処理を繰り返す。
【００５０】
ステップＳ５１の判別において制御用パラメータＮが制御用パラメータＮｍａｘを越えた場合（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）、すなわち、
Ｎ＞Ｎｍａｘ
である場合には、コントロール部１１は、電池内部インピーダンス値を統計処理するために必要なデータ収集数に至ったので、予め設定された電池内部インピーダンス値の目標値（＝基準内部インピーダンスに相当）に基づいて、統計処理対象の電池内部インピーダンス値を選択する（ステップＳ５２）。
【００５１】
ここで、電池内部インピーダンス値の目標値について説明する。
電池内部インピーダンス値の目標値とは、収集した電池内部インピーダンス値が環境ノイズ等の影響を受けていないかを判別するための値であり、上述した処理を繰り返し行っている場合には、前回統計処理して得られ、当該電池ＢＴの電池内部インピーダンス値として採用された値である。なお、上述した処理が初めてである場合には、前回採用された電池内部インピーダンス値は存在しないので、適宜設定された初期値が用いられる。
【００５２】
次に統計処理対象の電池内部インピーダンス値の選択について説明する。
本実施形態では、二つの計測用交流電流の周波数７０Ｈｚおよび８５Ｈｚのそれぞれについて、４個ずつ、合計８個の電池内部インピーダンス値が得られ、データ保存メモリに格納している。
そこで、本実施形態では、これら８個の電池内部インピーダンス値のうち、電池内部インピーダンス値の目標値により近い値を有する４個の電池内部インピーダンス値を選択するようにしている。
【００５３】
これにより、環境ノイズなどのノイズの影響の少ない電池内部インピーダンス値が得られることとなっている。
そして、コントロール部１１は、ステップＳ５２で選択した４個の電池内部インピーダンス値の平均化（単純平均、移動平均など）を行って（ステップＳ５３）、平均化された電池内部インピーダンス値を今回の電池内部インピーダンス計測値に設定するとともに、次回の目標値に設定し、今回の電池内部インピーダンス計測値および目標値をデータ保存メモリ１７に格納して処理を終了する（ステップＳ５４）。
図８は、電池内部インピーダンス値（内部抵抗値）の計測回数に対する変位を表す図である。
図８中に黒丸（●）実線で示すように、本第３実施形態のように選択した４個の電池内部インピーダンス値の平均化（選択平均値）を行っている場合には、得られる電池内部インピーダンス計測値は、図８中に破線で示すＡ／Ｄ変換部の出力値がばたついている場合でも、図８中に実線で示す８個の電池内部インピーダンス値の移動平均値として得られる電池内部インピーダンス計測値に対して、安定して計測できていることが分かる。
したがって、電池内部インピーダンス値、ひいては、電池ＢＴの寿命（例えば、電池内部インピーダンス値が初期電池内部インピーダンス値の約２倍になる時点）を確実に計測し、あるいは、予測することが可能となる。
【００５４】
以上の説明のように、本第３実施形態によれば、機器に接続した電池ＢＴの内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、電池ＢＴに流す交流電流の周波数を複数の周波数の間で繰り返し切り替える機能を備え、当該交流電流の周波数を複数の周波数の間で繰り返し切り替えて電池ＢＴに流して電池ＢＴの内部インピーダンスを求めるので、簡易な構成でノイズの影響を低減してより正確な電池の内部インピーダンス値を算出することが可能となる。
【００５５】
また、周波数を切り替える毎に内部インピーダンスを算出し、最新に算出した複数の内部インピーダンスのうち、所定の基準内部インピーダンスとの差が小さい内部インピーダンスを複数選択し、選択した内部インピーダンスの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとしているので、電池ＢＴに流す交流電流の周波数のいずれかが機器あるいは周囲環境に起因するノイズ交流信号の周波数と一致している場合でも、ノイズ交流信号の周波数と一致している可能性の高い内部インピーダンスの算出結果を除いて電池内部インピーダンス値を求めているため、よりいっそう計測誤差を抑制することができる。
さらに、ノイズ電流に対向するために計測用交流電流の電流値を大きくする必要がなくなり、小型化及び低コスト化が可能となる。
さらにまた、ノイズ成分の周波数を事前に計測しなくても、ノイズの影響を低減でき、装置構成および制御を簡易化することができる。
【００５６】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、以上の説明においては、一つの計測用交流電流周波数において、１周期中にサンプリングを行うように構成していたが、複数周期にわたってサンプリングを行うように構成することも可能である。
また、上記第３実施形態においては、統計処理用に収集した複数個の電池内部インピーダンス値のうち、所定数個の電池内部インピーダンス値のみを統計処理するようにしていたが、電池内部インピーダンス値の目標値に対してしきい値範囲を予め定めておき、このしきい値範囲内に属する電池内部インピーダンス値を全て統計処理するように構成することも可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 内部インピーダンス計測装置
１１ コントロール部
１２ Ｄ／Ａ変換部
１３ 電流ドライバ
１４ 交流増幅器
１５ Ａ／Ｄ変換部
１６ 割込タイマー
１７ データ保存メモリ
ＢＴ 電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器に接続した電池に交流電流を流し該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、
前記電池に流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、
所定の周波数帯域内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて前記電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めることを特徴とする電池内部インピーダンス計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の電池内部インピーダンス計測装置において、
前記周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする電池内部インピーダンス計測装置。
【請求項３】
請求項１記載の電池内部インピーダンス計測装置において、
前記周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値と前記周波数毎に算出した内部インピーダンスとの差が所定値以内の内部インピーダンス値の平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする電池内部インピーダンス計測装置。
【請求項４】
機器に接続した電池に交流電流を流し該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、
前記電池に流す交流電流の周波数を複数の周波数の間で繰り返し切り替える機能を備え、
当該交流電流の周波数を前記複数の周波数の間で繰り返し切り替えて前記電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めることを特徴とする電池内部インピーダンス計測装置。
【請求項５】
請求項４記載の電池内部インピーダンス計測装置において、
前記周波数を切り替える毎に内部インピーダンスを算出し、最新に算出した複数の内部インピーダンスのうち、所定の基準内部インピーダンスとの差が小さい内部インピーダンスを複数選択し、選択した内部インピーダンスの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする電池内部インピーダンス計測装置。
【請求項１】
機器に接続した電池に交流電流を流し該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、
前記電池に流す交流電流の周波数を連続的に変える機能を備え、
所定の周波数帯域内で当該交流電流の周波数を複数回連続して変えて前記電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めることを特徴とする電池内部インピーダンス計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の電池内部インピーダンス計測装置において、
前記周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする電池内部インピーダンス計測装置。
【請求項３】
請求項１記載の電池内部インピーダンス計測装置において、
前記周波数毎に内部インピーダンスを算出し、それらの平均値と前記周波数毎に算出した内部インピーダンスとの差が所定値以内の内部インピーダンス値の平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする電池内部インピーダンス計測装置。
【請求項４】
機器に接続した電池に交流電流を流し該電池に発生する交流電圧値と交流電流値とにより電池の内部インピーダンスを求める電池内部インピーダンス計測装置において、
前記電池に流す交流電流の周波数を複数の周波数の間で繰り返し切り替える機能を備え、
当該交流電流の周波数を前記複数の周波数の間で繰り返し切り替えて前記電池に流して当該電池の内部インピーダンスを求めることを特徴とする電池内部インピーダンス計測装置。
【請求項５】
請求項４記載の電池内部インピーダンス計測装置において、
前記周波数を切り替える毎に内部インピーダンスを算出し、最新に算出した複数の内部インピーダンスのうち、所定の基準内部インピーダンスとの差が小さい内部インピーダンスを複数選択し、選択した内部インピーダンスの平均値を、計測結果としての当該電池の内部インピーダンスとすることを特徴とする電池内部インピーダンス計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２３０６５９（Ｐ２０１０−２３０６５９Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４６４０７（Ｐ２０１０−４６４０７）
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【出願人】（０００００５３８２）古河電池株式会社 (314)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【出願人】（０００００５３８２）古河電池株式会社 (314)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]