DE112014000836T5

DE112014000836T5 - Ladezustandschätzvorrichtung und Ladezustandschätzverfahren

Info

Publication number: DE112014000836T5
Application number: DE112014000836.2T
Authority: DE
Inventors: Kenji Nishigaki; Masashi Kidono; Takahiro Tsuzuku; Hiroyuki Nomura
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2015-11-05
Also published as: CN105008945B; WO2014126029A1; US10459037B2; JP5929778B2; JP2014157048A; US20150369871A1; CN105008945A

Abstract

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ladezustandschätzvorrichtung und ein Ladezustandschätzverfahren bereitzustellen, mittels dessen ein genaues Schätzen eines Ladezustands einer Batterie auch dann gewährleistet ist, wenn der Ladezustand durch eine Polarisation beeinflusst wird. Die Ladezustandschätzvorrichtung umfasst eine Übergangsschätzeinheit, die dann, wenn ein Übergang von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart beginnt, eine Stromintegration startet unter Verwendung eines gemessenen Stroms, und einen zweiten Ladezustand bestimmt unter Verwendung eines ersten Ladezustands bei dem Start des Übergangs und eines Stromintegrationswerts, um zu schätzen, dass der zweite Ladezustand ein Ladezustand nach dem Übergang bis zum Erreichen eines Zielladezustands ist, der bestimmt wird durch einen Stromintegrationswert, der für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Starten des Übergangs erhalten wird, und dann, wenn ein Übergang von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart beginnt, eine Stromintegration startet unter Verwendung eines gemessenen Stromwerts, und einen sechsten Ladezustand erhält unter Verwendung eines dritten Ladezustands bei dem Start des Übergangs und eines Stromintegrationswerts, um zu schätzen, dass der sechste Ladezustand ein Ladezustand nach dem Übergang bis zum Erreichen eines Zielladezustands ist, der mit einem Stromintegrationswert verbunden ist, der für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Starten des Übergangs erhalten wird.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladezustandschätzvorrichtung und ein Ladezustandschätzverfahren zum Schätzen eines Ladezustands.
GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG
Das Schätzen einer Spannung im offenen Stromkreis bzw. einer Leerlaufspannung (OCV, Open Circuit Voltage) unter Verwendung einer gemessenen Spannung bei einem geschlossenem Stromkreis bzw. einer Belastungsspannung (CCV, Closed Circuit Voltage) zum Schätzen eines Ladezustands (SOC, State of Charge) unter Verwendung der Leerlaufspannung stellt ein bekanntes Verfahren dar zum Schätzen des Ladezustands einer Batterie.
Für eine Sekundärbatterie, bei der es eine längere Zeit dauert, bis eine Polarisation verteilt bzw. abgeleitet ist, ist es jedoch schwierig, anhand einer Leerlaufspannung einen Ladezustand in genauer Weise zu schätzen, da die Batterie eine große Hysterese bei der Ladung / Entladung in ihrer SOC-OCV-Kennlinie (Ladezustand-Leerlaufspannungs-Kennlinie) aufweist. Eine Sekundärbatterie, bei der beispielsweise SiO (Siliziummonoxid) verwendet wird für eine negative Elektrode, stellt eine bekannte Sekundärbatterie dar, bei der es eine längere Zeit dauert, bis die Polarisation verteilt oder abgeleitet ist.
Eine Berechnungseinrichtung zur Berechnung einer verbleibenden Kapazität der Sekundärbatterie mit einem einfachen und einem kompakten Aufbau ist in der Lage, in genauer Weise eine verbleibende Kapazität in einer Sekundärbatterie zu erfassen, bei der ein flacher Bereich der Lade- / Entladespannung (Kennlinie) groß ist, und es stellt dies eine bekannte Maßnahme zum Schätzen eines Ladezustandes dar. Die Einrichtung zur Berechnung der verbleibenden Kapazität gewichtet entsprechend einer Laderate der Lade- / Entladespannung eine Lade- / Entladespannung, die der verbleibenden Kapazität entspricht, unter Verwendung einer ersten verbleibenden Kapazität oder Restkapazität, die erhalten wird auf der Basis einer Lade- / Entladespannung, oder einer zweiten verbleibenden Kapazität oder Restkapazität, die erhalten wird auf der Basis eines Integrationswerts eines Lade- / Entladestroms. Mit anderen Worten, auch wenn die Kennlinie der Lade- / Entladespannung flach ist, ergibt die Lade- / Entladespannung eine Steigung als Ergebnis zumindest der Gewichtung der Lade- / Entladespannung unter Verwendung der zweiten Restkapazität, die erhalten wurde auf der Basis des Integrationswerts des Lade- / Endladestroms, der es erlaubt, eine genaue Restkapazität bei einer Sekundärbatterie zu bestimmen.
Patentdokument 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2012-137408 .
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung erfolgt im Lichte der vorstehend angegebenen Probleme, und es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ladezustandschätzvorrichtung und ein Ladezustandschätzverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, einen Ladezustand einer Batterie genau zu schätzen, auch wenn der Ladezustand durch eine Polarisation beeinflusst wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Ladezustandschätzvorrichtung eine Spannungsmesseinheit, eine Strommesseinheit, eine Ladeschätzeinheit, eine Übergangsschätzeinheit und eine Entladeschätzeinheit.
Die Spannungsmesseinheit misst eine Spannung an einer Batterie. Die Strommesseinheit misst einen Strom zu der Batterie zum Laden und von der Batterie beim Entladen.
In einer Ladebetriebsart bezieht sich die Ladeschätzeinheit unter Verwendung einer gemessenen Belastungsspannung (CCV) auf eine Ladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung mit einem ersten Ladezustand der Batterie verbindet, wenn ein Laden durch eine Ladeeinrichtung bzw. ein Ladegerät durchgeführt wird, und stellt einen ersten Ladezustand bereit zum Schätzen, dass der erste Ladezustand ein Ladezustand nach dem Laden ist.
Beginnt ein Übergang von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart, dann startet die Übergangsschätzeinrichtung eine Stromintegration unter Verwendung des gemessenen Stroms. Danach bestimmt die Übergangsschätzeinheit einen zweiten Ladezustand unter Verwendung des ersten Ladezustands bei dem Starten des Übergangs und eines Stromintegrationswerts zum Schätzen, dass der zweite Ladezustand ein Ladezustand ist nach einem Übergang, bis ein Zielladezustand erreicht ist, der durch einen Stromintegrationswert bestimmt ist, der erhalten wird, während einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Starten des Übergangs.
Startet die Entladebetriebsart nach dem Beenden des Übergangs, dann bezieht sich die Ladeschätzeinheit unter Verwendung der gemessenen Belastungsspannung auf eine Entladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung, die erzeugt wird unter Verwendung eines Entlademusters der Batterie entsprechend einem Betrieb eines Fahrzeugs in einem vorbestimmten Betriebsmuster, mit einem dritten Ladezustand der Batterie verbindet, und den dritten Ladezustand erhält, zum Schätzen, dass der dritte Ladezustand ein Ladezustand nach dem Entladen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Ladezustandschätzvorrichtung eine Spannungsmesseinheit, eine Strommesseinheit, eine Entladeschätzeinheit, eine Übergangsschätzeinheit und eine Ladeschätzeinheit.
Die Spannungsmesseinheit misst eine Spannung an einer Batterie. Die Strommesseinheit misst einen Strom zum Laden in die Batterie und zum Entladen aus der Batterie.
In einer Entladebetriebsart bezieht sich die Entladeschätzeinheit unter Verwendung einer gemessenen Belastungsspannung auf eine Entladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung, die unter Verwendung eines Entlademusters der Batterie entsprechend einem Betreiben eines Fahrzeugs in einem vorbestimmten Betriebsmuster, mit einem dritten Ladezustand der Batterie verbindet, und es wird der dritte Ladezustand erhalten zum Schätzen, dass der dritte Ladezustand ein Ladezustand nach dem Entladen ist.
Beginnt ein Übergang von der Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart, dann startet die Übergangsschätzeinheit eine Stromintegration unter Verwendung des gemessenen Stroms. Danach bestimmt die Übergangsschätzeinheit einen sechsten Ladezustand unter Verwendung des dritten Ladezustands bei dem Starten des Übergangs und eines Stromintegrationswerts zum Schätzen, dass der sechste Ladezustand ein Ladezustand ist nach dem Übergang, bis ein Zielladezustand erreicht ist, der bestimmt wird durch einen Stromintegrationswert, der während einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Starten des Übergangs erhalten wird.
Beginnt die Ladebetriebsart nach dem Beenden des Übergangs, dann bezieht sich die Ladeschätzeinheit unter Verwendung der gemessenen Belastungsspannung auf eine Ladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung mit einem ersten Ladezustand der Batterie verbindet, wenn ein Aufladen durch ein Ladegerät erfolgt, und bestimmt den ersten Ladezustand zum Schätzen, dass der erste Ladezustand ein Ladezustand nach dem Laden ist.
Entsprechend den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung besteht ein Vorteil darin, dass ein Ladezustand einer Batterie genau abgeschätzt wird, auch wenn der Ladezustand durch eine Polarisation beeinflusst wird.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 ist ein Beispiel einer Lade- / Entladeeinrichtung.
2 ist eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels einer SOC-CCV-Kennlinie nach dem Laden / Entladen.
3A ist eine Tabelle zur Veranschaulichung eines Beispiels einer Datenstruktur der Ladebetriebsartinformation.
3B ist eine Tabelle zur Veranschaulichung eines Beispiels einer Datenstruktur einer Entladebetriebsartinformation.
4 ist eine Tabelle zur Veranschaulichung eines Beispiels einer Datenstruktur einer Entladebetriebsart-Übergangsinformation oder Ladebetriebsart-Übergangsinformation.
5 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Ablaufs während des Übergangs von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart.
6 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Ablaufs während eines Übergangs von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Ein erstes Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben.
1 zeigt ein Beispiel einer Lade- / Entladeeinrichtung. Die Lade- / Entladeeinrichtung gemäß 1 umfasst eine Ladezustandschätzvorrichtung und umfasst beispielsweise eine Batterie 2, eine Strommesseinheit 3, eine Spannungsmesseinheit 4, eine Steuerungseinheit 5, eine Speichereinrichtung 6, ein Ladegerät 7 und Schalter SW1 und SW2. Eine Last 8 gemäß 1 stellt eine Einrichtung dar, die betreibbar ist durch Aufnahme einer Leistung von der Lade- / Entladeeinrichtung 1. Beispielsweise kann die betreibbare Einrichtung ein in einem Fahrzeug angeordneter Motor sein.
Die Ladezustandschätzvorrichtung umfasst beispielsweise die Strommesseinheit 3, die Spannungsmesseinheit 4, die Steuerungseinheit 5, die Speichereinrichtung 6 und die Schalter SW1 und SW2.
Die Batterie kann eine Batterie sein, die eine Polarisation aufweist. In Verbindung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Sekundärbatterie mit einer großen Polarisation nachstehend zur besseren Darstellung beschrieben, wobei die Batterie mit der großen Polarisation eine längere Zeitdauer benötigt zur Depolarisation, und ebenfalls eine große Lade- / Entladehysterese aufweist. Es kann dies beispielsweise eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie sein, bei der eine SiO-Negativ-Elektrode als die negative Elektrode verwendet wird. Die Batterie ist jedoch nicht beschränkt auf eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, bei der SiO für die Ausbildung einer negativen Elektrode verwendet wird. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung ebenfalls angewendet werden bei einer bekannten Sekundärbatterie, bei der eine Carbon-Negativelektrode als die negative Elektrode verwendet wird, falls die Temperatur niedrig ist, da eine derartige bekannte Sekundärbatterie eine Polarisation aufweist, wenn die Temperatur niedrig ist.
1 beschreibt ein Beispiel zur Verwendung einer Batterie, wobei die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf eine Batterie beschränkt ist, und es kann ebenfalls eine Mehrzahl von Batterien verwendet werden.
Die Strommesseinheit 3 misst einen Strom, der zum Laden in die Batterie 2 eingegeben und bei einer Entladung daraus entnommen wird. Es kann dies beispielsweise ein Strommessgerät oder Amperemeter sein. Mittels der Strommesseinheit 3 gemessene Daten oder Werte werden an die Steuerungseinheit 5 ausgegeben.
Die Spannungsmesseinheit 4 misst eine Spannung an der Batterie 2. Es kann dies beispielsweise ein Voltmeter sein. Mittels der Spannungsmesseinheit 4 gemessene Daten oder Werte werden an die Steuerungseinheit 5 ausgegeben.
Eine CPU (Central Processing Unit, Zentraleinheit), eine Multicore-CPU, eine programmierbare Einrichtung (Feld-programmierbares Gate-Array, FPGA) und/oder ein PLD (Programmierbare Logische Einrichtung, Programmable Logic Device) kann verwendet werden zur Bildung der Steuerungseinheit 5 (wie ein Computer).
Die Speichereinrichtung 6 kann ein Speicher oder eine Festplatte wie ein Festwertspeicher (ROM, Read only Memory) oder ein Schreib-Lesespeicher RAM (Random Access Memory) sein. Die Speichereinrichtung 6 kann entsprechende Daten speichern, wie einen Parameterwert und einen variablen Wert, oder kann verwendet werden als ein Arbeitsbereich für eine Verarbeitung. Die Speichereinrichtung 6 braucht nicht verwendet zu werden, wenn die Steuerungseinheit 5 eine Speichereinrichtung aufweist.
Das Ladegerät 7 ist eine Einrichtung zum Empfangen von Leistung von einer Leistungszuführungseinrichtung zum Laden bzw. Aufladen der Batterie 2.
Die Schalter SW1 und SW2 bewirken ein Schalten des Ladens und des Entladens entsprechend einer Anweisung von der Steuerungseinheit 5, wobei beispielsweise ein Relais verwendet werden kann. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die beiden Schalter SW1 und SW2 zum Schalten zwischen einem Laden und einem Entladen verwendet, wobei die Ausführungsbeispiele nicht auf die in 1 veranschaulichte Schaltungsanordnung beschränkt sind.
Die Steuerungseinheit wird nachstehend beschrieben.
Die Steuerungseinheit 5 umfasst eine Ladeschätzeinheit 9, eine Übergangsschätzeinheit 10 und eine Entladeschätzeinheit 11, und schätzt jeweilige Ladezustände unter Verwendung der Belastungsspannung jeweils nach dem Laden und dem Entladen. Die Übergangsschätzeinheit 10 umfasst zumindest einen aus einem ersten Prozessor und einem zweiten Prozessor, die nachstehend noch beschrieben werden.
Ein Verfahren zum Schätzen eines Ladezustands nach einem Übergang von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart wird nachstehend beschrieben.
Die Ladeschätzeinheit 9 bezieht sich unter Verwendung der gemessenen Belastungsspannung auf eine nachstehend noch beschriebene Ladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung mit einem ersten Ladezustand der Batterie 2 verbindet, wenn durch das Ladegerät 7 eine Ladung (Aufladung) mit konstantem Strom durchgeführt wird, und bestimmt den ersten Ladezustand zur Verwendung des ersten Ladezustands als einen Ladezustand nach dem Laden.
Beginnt ein Übergang von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart, dann startet der in der Übergangsschätzeinrichtung 10 vorgesehene erste Prozessor die Stromintegration unter Verwendung des gemessenen Stroms. Danach bestimmt die Übergangsschätzeinheit 10 einen zweiten Ladezustand unter Verwendung des ersten Ladezustands bei dem Start des Übergangs und eines Stromintegrationswerts. Ferner bestimmt die Übergangsschätzeinheit 10 einen Stromintegrationswert während einer vorbestimmten Zeitdauer, sodass der zweite Ladezustand verwendet wird als ein Ladezustand nach dem Übergang, bis ein Zielladezustand erreicht ist, der verbunden ist mit dem erhaltenen Stromintegrationswert.
Startet die Entladebetriebsart, nachdem der Übergang abgeschlossen ist, dann bezieht sich die Entladeschätzeinheit 11 unter Verwendung der gemessenen Belastungsspannung auf eine nachstehend noch beschriebene Entladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung, die erzeugt wird unter Verwendung eines Entlademusters der Batterie 2, das erhalten wird durch das Betreiben eines Fahrzeugs in einem vorbestimmten Betriebsmuster, mit einem dritten Ladezustand der Batterie verbindet, und bestimmt den dritten Ladezustand, sodass der dritte Ladezustand als Ladezustand nach dem Entladen verwendet wird.
Ein Verfahren zum Schätzen eines Ladezustands nach dem Übergang von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart wird nachstehend beschrieben.
Die Entladeschätzeinheit 11 bezieht sich auf eine nachstehend noch beschriebene Entladebetriebsartinformation unter Verwendung der gemessenen Belastungsspannung und bestimmt einen dritten Ladezustand, sodass der dritte Ladezustand als ein Ladezustand nach dem Entladen verwendet wird.
Startet ein Übergang von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart, dann startet der zweite in der Übergangsschätzeinheit 10 enthaltene Prozessor die Stromintegration unter Verwendung des gemessenen Stroms. Danach bestimmt die Übergangsschätzeinheit 10 einen sechsten Ladezustand unter Verwendung des dritten Ladezustands bei dem Start des Übergangs und eines Stromintegrationswerts. Ferner bestimmt die Übergangsschätzeinheit 10 einen Stromintegrationswert für eine vorbestimmte Zeitdauer, sodass der sechste Ladezustand verwendet wird als ein Ladezustand nach dem Übergang, bis ein Zielladezustand erreicht ist, der in Verbindung steht mit dem erhaltenen Stromintegrationswert.
Startet die Ladebetriebsart nach dem Abschließen des Übergangs, dann bezieht sich die Ladeschätzeinheit 9 auf eine nachstehend noch beschriebene Ladebetriebsartinformation unter Verwendung der gemessenen Belastungsspannung und bestimmt einen ersten Ladezustand, sodass der erste Ladezustand verwendet wird als der Ladezustand nach dem Laden.
2 zeigt eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels von SOC-CCV-Kennlinien nach dem Laden / Entladen. Die 3A und 3B zeigen Tabellen zur Veranschaulichung von Beispielen von jeweiligen Datenstrukturen der Ladebetriebsartinformation und der Entladebetriebsartinformation.
Eine Kennlinie 302 in dem Graphen 301 in 2 zur Darstellung der SOC-CCV-Kennlinien veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer Belastungsspannung und einem Ladezustand der Batterie 2, wenn mittels des Ladegeräts 7 eine Ladung mit einem konstanten Strom durchgeführt wird. Das Verhältnis zwischen einer Belastungsspannung und einem Ladezustand in der Ladebetriebsart wird beispielsweise durch ein Experiment oder eine Simulation erhalten.
Die Ladebetriebsartinformation 401 in 3A umfasst eine Information, die in „CCV nach Laden“ für eine Belastungsspannung nach dem Laden und in „erster Ladezustand SOC [%]“ für einen Ladezustand entsprechend der Belastungsspannung gespeichert ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird in „CCV nach Laden“ eine Information gespeichert zur Angabe der Belastungsspannungen „cm00“, „cm01“, „cm02“, „cm03“, „cm04“, „cm05“, „cm06“, ... „cm17“, „cm18“, „cm19“ und „cm20“. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird in „erster Ladezustand SOC[%]“ eine Information gespeichert zur Angabe der Ladezustände „0“, „5“, „10“, „15“, „20“, „25“, „30“, ... „85“, „90“, „95“ und „100“ in Verbindung mit den Belastungsspannungen.
Die Kennlinie 302 in dem Graphen 301 und die Ladebetriebsart 401 in 3A veranschaulichen nicht nur die Beziehung zwischen einer Belastungsspannung und einem Ladezustand der Batterie 2, wenn mittels des Ladegeräts 7 eine Ladung mit einem konstanten Strom durchgeführt wird. Es kann dies beispielsweise auch eine Beziehung veranschaulichen, wenn mittels des Ladegeräts 7 eine Ladung mit einer konstanten Leistung durchgeführt wird.
Eine Kennlinie 303 in dem Graphen 301 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einer Belastungsspannung, die erzeugt wird unter Verwendung eines Entlademusters der Batterie 2, das beispielsweise erhalten wird durch Betreiben eines Fahrzeugs in einem vorbestimmten Betriebsmuster, und einem Ladezustand.
Das vorbestimmte Betriebsmuster kann beispielsweise die JC-08 Betriebsart sein, oder die LA#4 Betriebsart, wobei dies ein Verfahren ist zur Bestimmung einer Brennstoffeffizienz durch ein Fahrmuster, wenn das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug (EV), oder ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHV, plug-in hybrid vehicle) ist. Ist das Fahrzeug ein Gabelstapler, dann kann ein vorbestimmtes Fahrmuster oder Arbeitsmuster verwendet werden.
Das Entlademuster ist ein Muster einer Belastungsspannung nach dem Entladen der Batterie, wie der Batterie 2, mit der ein Fahrzeug ausgestattet ist, wenn das Fahrzeug in einem Fahrmuster oder Arbeitsmuster betrieben wird. Eine Beziehung zwischen einer Belastungsspannung und einem Ladezustand in der Entladebetriebsart wird bestimmt mittels eines Experiments oder einer Simulation unter Verwendung der Belastungsspannung nach dem Entladen.
Die Entladebetriebsartinformation 402 gemäß 3B umfasst, eine Information die in „CCV nach Entladen“ für eine Belastungsspannung nach dem Entladen und in „Ladezustand SOC [%]“ für einen Ladezustand entsprechend der Belastungsspannung gespeichert ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist in „CCV nach Entladen“ eine Information gespeichert zur Angabe der Belastungsspannungen „dm01“, „dm02“, „dm03, „dm05“, „dm06“, ..., „dm17“, „dm18“, „dm19“ und „dm20“. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird in „dritter Ladezustand SOC [%]“ eine Information gespeichert zur Angabe von Ladezuständen „0“, „5“, „10“, „15“, „20“, „25“, „30“, ... „85“, „90“, „95“ und „100“ in Verbindung mit den Belastungsspannungen.
Eine Kennlinie 304 in 2 wird nachstehend beschrieben.
Die Kennlinie 304 in 2 bezeichnet einen Ladezustand, den die Übergangsschätzeinheit 10 nach einem Übergang von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart unter Verwendung des ersten Ladezustands SOC 1 bei dem Starten des Übergangs und einem Stromintegrationswerts (zweiter Ladezustand) schätzt. Die Übergangsschätzeinheit 10 schätzt, dass der zweite Ladezustand ein Ladezustand während einer Übergangszeitdauer bis zu einem Zielladezustand SOC 2 ist (SOC 1 (erster Ladezustand) – Δ SOC 1 (vierter Ladezustand)), der in Verbindung steht mit einem Stromintegrationswert, der während einer vorbestimmten Zeitdauer erhalten wird. Der Zielladezustand SOC 2 wird erhalten durch Subtrahieren von Δ SOC 1 von SOC 1, während des Übergangs von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart.
Die vorbestimmte Zeitdauer wird innerhalb einer Übergangszeitdauer eingestellt von dem Start bis zum Ende des Übergangs (einer Zeitdauer für den Übergang von dem Start des Übergangs zu der Schätzung eines Ladezustands unter Verwendung der Entladebetriebsartinformation) und ist kürzer als die Übergangszeitdauer. Beispielsweise kann die vorbestimmte Zeitdauer eine Zeitdauer von 10 Sekunden seit dem Start des Übergangs sein. Die Zeitdauer ist jedoch auf die 10 Sekunden nicht beschränkt.
Des Weiteren ist der für eine vorbestimmte Zeitdauer erhaltene Stromintegrationswert beispielsweise ein Integrationswert eines Stroms, der während einer Zeitdauer von 10 Sekunden seit dem Start des Übergangs entladen wird.
Mit Δ SOC 1 ist ein Ladezustand bezeichnet zur Bestimmung des Zielladezustands SOC 2 (vierter Ladezustand). Es erfolgt zum Erhalten von Δ SOC 1 beispielsweise eine Bezugnahme auf eine Entladebetriebsart-Übergangsinformation, die eine Information verbindet, die eine Stromlast nach dem Entladen darstellt und die in der Speichereinrichtung 6 gespeichert ist, mit einer Information zur Angabe von Δ SOC.
Die Stromlast nach dem Entladen kann beispielsweise eine Entladerate sein. Die Entladerate kann erhalten werden unter Verwendung einer vorbestimmten Zeitdauer, eines Stromintegrationswerts, der für die vorbestimmte Zeitdauer erhalten wird und einer vollen Kapazität der Batterie 2.
Beträgt die vorbestimmte Zeitdauer beispielsweise 10 Sekunden und ist der Integrationswert eines Stroms, der während der Zeitdauer von 10 Sekunden entladen wird, 0.02778 [Ah], dann wird der Integrationswert eines zu entladenden Stroms während der nächsten einen Stunde geschätzt auf 10.008 [Ah] = 0.0278·(3600:10). Ist die volle Kapazität der Batterie 2 somit 20 [Ah], dann beträgt die Entladerate für die vorbestimmte Zeitdauer 0.5 C ← 10 / 20.
Eine Kennlinie 305 in 2 wird nachstehend beschrieben.
Die Kennlinie 305 in 2 bezeichnet einen Ladezustand, den die Übergangschätzeinheit 10 nach dem Übergang von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart unter Verwendung des ersten Ladezustands SOC 3 bei dem Start des Übergangs und eines Stromintegrationswerts (sechster Ladezustand) schätzt. Die Übergangsschätzeinheit 10 schätzt, dass der sechste Ladezustand ein Ladezustand während der Übergangszeitdauer ist, bis ein Zielladezustand SOC 4 (SOC 3 (dritter Ladezustand) + Δ SOC 2 (fünfter Ladezustand)) erreicht ist, der in Verbindung steht mit einem Stromintegrationswert, der in der vorbestimmten Zeitdauer erhalten wird. Der Zielladezustand SOC 4 wird erhalten durch Addieren von Δ SOC 2 und SOC 3, während des Übergangs von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart.
Die vorbestimmte Zeitdauer wird innerhalb einer Übergangszeitdauer vom Start bis zum Ende der Übergangszeitdauer eingestellt (einer Zeitdauer für den Übergang von dem Start des Übergangs zu dem Schätzen eines Ladezustands unter Verwendung der Ladebetriebsartinformation) und ist kürzer als die Übergangszeitdauer. Beispielsweise kann die vorbestimmte Zeitdauer eine Zeitdauer von 10 Sekunden seit dem Start des Übergangs sein. Die Erfindung ist jedoch auf die 10 Sekunden nicht beschränkt.
Des Weiteren ist der Stromintegrationswert, der erhalten wird für eine vorbestimmte Zeitdauer, beispielsweise ein Integrationswert eines Stroms während einer Zeitdauer von 10 Sekunden seit dem Start des Übergangs.
Mit Δ SOC 2 ist ein Ladezustand bezeichnet zur Bestimmung des Zielladezustands SOC 4 (fünfter Ladezustand). Es erfolgt beispielsweise eine Bezugnahme auf die Entladebetriebsart-Übergangsinformation, die eine Information zur Angabe einer Stromlast nach dem Laden und die gespeichert ist in der Speichereinrichtung 6, mit einer Information zur Angabe von Δ SOC verbindet, um Δ SOC 2 zu erhalten.
Die Stromlast nach dem Laden kann beispielsweise eine Ladungsrate sein. Die Ladungsrate kann erhalten werden unter Verwendung einer vorbestimmten Zeitdauer, eines Stromintegrationswerts, der erhalten wird für die vorbestimmte Zeitdauer, und einer vollen Kapazität der Batterie 2.
Beträgt beispielsweise die vorbestimmte Zeitdauer 10 Sekunden und beträgt der Integrationswert eines Stroms, der während der Zeitdauer von 10 Sekunden geladen wird, 0.02778 [Ah], dann wird der Integrationswert eines zu ladenden Stroms während der nächsten einen Stunde geschätzt auf 10.008 [Ah] = 0.0278·(3600:10). Beträgt die volle Kapazität der Batterie 2 somit 20 [Ah], dann ist die Laderate für die vorbestimmte Zeitdauer 0.5 C ← 10 / 20.
4 zeigt eine Tabelle zur Veranschaulichung eines Beispiels einer Datenstruktur der Entladebetriebsart-Übergangsinformation oder Ladebetriebsart-Übergangsinformation. Die Information 501, die die Entladebetriebsart-Übergangsinformation oder die Ladebetriebsart-Übergangsinformation in 4 repräsentiert, umfasst darin eine gespeicherte Information, die gespeichert wird in „Stromlast“ und „Δ SOC [%]“. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden in „Stromlast“ Entladungsraten „0.1 C“, „0.2 C“, „0.5 C“, „0.7 C“, „1.0 C“ und „2.0 C“ gespeichert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden in „Δ SOC [%]“ Werte „15“, „13“, „10“, „9“, „8“ und „5“ von Δ SOC in Verbindung mit der in „Stromlast“ gespeicherten Information gespeichert. Liegt beispielsweise ein Übergang von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart vor, dann beträgt Δ SOC 1 10%, falls auf die Entladebetriebsart-Übergangsinformation Bezug genommen wird und eine Entladerate für eine vorbestimmte Zeitdauer 0.5 C beträgt. Der Wert Δ SOC 2 kann in gleicher Weise erhalten werden.
In Zusammenhang mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Entladebetriebsart-Übergangsinformation und die Ladebetriebsart-Übergangsinformation dieselben, wobei jedoch die Information, die in der Entladebetriebsart-Übergangsinformation und die Information, die in der Ladebetriebsart-Übergangsinformation gespeichert sind, unterschiedlich sein können.
Eine Verarbeitung durch die Steuerungseinheit (Verarbeitung des ersten Ablaufs) wird nachstehend beschrieben.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Ablaufs während des Übergangs von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart. In Schritt S601 ermittelt die Steuerungseinheit 5, dass eine Betriebsart umgeschaltet wurde von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart.
In Schritt S602 startet die Steuerungseinheit 5 die Stromintegrationsverarbeitung unter Verwendung eines Stromwerts, der von der Strommesseinheit 3 erhalten wird zum Erhalten bzw. Bestimmen eines Stromintegrationswerts.
In Schritt S603 bestimmt die Steuerungseinheit 5 einen zweiten Ladezustand unter Verwendung des ersten Ladezustands nach dem Umschalten und dem Stromintegrationswert.
In Schritt S604 bestimmt die Steuerungseinheit 5 einen Zielladezustand in Verbindung mit dem Stromintegrationswert, der für eine vorbestimmte Zeitdauer erhalten bzw. bestimmt wird. Die vorbestimmte Zeitdauer wird innerhalb einer Übergangszeitdauer von dem Start bis zum Ende des Übergangs eingestellt (einer Zeitdauer des Übergangs von dem Start des Übergangs zu der Schätzung eines Ladezustands unter Verwendung der Entladebetriebsartinformation) und ist kürzer als die Übergangszeitdauer.
Die Reihenfolge der Schritte S603 und S604 ist nicht beschränkend.
In Schritt S605 bestimmt die Steuerungseinheit 5, ob der zweite Ladezustand nicht größer als der Zielladezustand ist. Der Ablauf geht zu Schritt S606 über, wenn der zweite Ladezustand nicht größer als der Zielladezustand ist (JA), und es geht der Ablauf zu Schritt S603 über, wenn der zweite Ladezustand größer als der Zielladezustand ist (NEIN).
Der Ablauf bzw. die Verarbeitung kann Schritt S605 wiederholen, ohne zu Schritt S603 überzugehen, wenn sich NEIN in Schritt S605 ergibt.
Gemäß Schritt S606 geht die Steuerungseinheit 5 über zu einer Ladezustandschätzverarbeitung mit einer Bezugnahme auf die Entladebetriebsartinformation. Ferner wird der Stromintegrationsablauf beendet.
Eine Verarbeitung durch die Steuerungseinheit (Ablauf der zweiten Verarbeitung) wird nachstehend beschrieben.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Ablaufs während des Übergangs von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart. Die Steuerungseinheit 5 ermittelt in Schritt S701, dass eine Betriebsart umgeschaltet wurde von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart.
In Schritt S702 startet die Steuerungseinheit 5 die Stromintegrationsverarbeitung unter Verwendung eines Stromwerts, der von der Strommesseinheit 3 erhalten wird zum Erhalten bzw. Bestimmen eines Stromintegrationswerts.
In Schritt S703 bestimmt die Steuerungseinheit 5 einen sechsten Ladezustand unter Verwendung des dritten Ladezustands nach dem Umschalten und des Stromintegrationswerts.
In Schritt S704 bestimmt die Steuerungseinheit 5 einen Zielladezustand in Verbindung mit dem Stromintegrationswert, der für eine vorbestimmte Zeitdauer erhalten bzw. bestimmt wird. Die vorbestimmte Zeitdauer wird innerhalb einer Übergangszeitdauer von dem Start bis zum Ende des Übergangs eingestellt (einer Zeitdauer des Übergangs von dem Start des Übergangs zu dem Schätzen eines Ladezustands unter Verwendung einer Ladebetriebsartinformation) und ist kürzer als die Übergangszeitdauer.
Die Reihenfolge der Schritte S703 und S704 ist nicht beschränkend.
In Schritt S705 bestimmt die Steuerungseinheit 5, ob der sechste Ladezustand nicht kleiner ist als der Zielladezustand. Der Ablauf geht über zu Schritt S706, wenn der sechste Ladezustand nicht kleiner ist als der Zielladezustand (JA), und es geht der Ablauf zu Schritt S703 über, wenn der sechste Ladezustand kleiner ist als der Zielladezustand (NEIN). Der Ablauf bzw. die Verarbeitung kann den Schritt S705 wiederholen, ohne zu Schritt S703 überzugehen, wenn sich in Schritt S705 NEIN ergibt.
Im Schritt S706 geht die Steuerungseinheit 5 über zu der Ladezustandschätzverarbeitung unter Bezugnahme auf die Ladebetriebsartinformation. Ferner wird die Stromintegrationsverarbeitung beendet.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird ein Vorteil in der Weise erhalten, dass ein Ladezustand einer Batterie in genauer Weise auch dann geschätzt wird, falls der Ladezustand durch eine Polarisation beeinflusst wird.
Erfolgt ein Übergang von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart, dann liegt ferner gemäß der Veranschaulichung in 2 eine Spannungsdifferenz zwischen einer Belastungsspannung entsprechend der Kennlinie 302, die durch die Ladebetriebsartinformation repräsentiert wird, und einer Belastungsspannung der Kennlinie 303 vor, die durch die Entladebetriebsartinformation repräsentiert wird. Es ist daher nicht möglich, einen Ladezustand genau zu schätzen, wenn eine Schätzung des Ladezustands vorgenommen wird unter Verwendung der Entladebetriebsartinformation unmittelbar nach der Umschaltung von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart. Es wird jedoch gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Vorteil in der Weise bereitgestellt, dass ein Ladezustand genau geschätzt wird durch Schätzen des Ladezustands während einer Übergangszeitdauer von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart unter Verwendung einer Stromintegration.
Wie es in 2 gezeigt ist, tritt ebenfalls bei einem Übergang von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart des Weiteren eine Spannungsdifferenz zwischen einer Belastungsspannung gemäß der Kennlinie 303, die repräsentiert wird durch die Entladebetriebsartinformation, und einer Belastungsspannung entsprechend der Kennlinie 302, die repräsentiert wird durch die Ladebetriebsartinformation, auf. Es ist auf diese Weise nicht möglich, einen Ladezustand genau zu schätzen, wenn das Schätzen des Ladezustands erfolgt unter Verwendung der Ladebetriebsartinformation unmittelbar nach dem Umschalten von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird jedoch ein Vorteil in der Weise bereitgestellt, dass ein Ladezustand in genauer Weise geschätzt wird durch Schätzung des Ladezustands während einer Übergangszeitdauer von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart unter Verwendung einer Stromintegration.
Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben.
Eine Verarbeitung für den Übergang von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart (erste Verarbeitung bzw. erster Ablauf) wird nachstehend beschrieben.
Der erste in der Übergangsschätzeinheit 10 enthaltene Prozessor bestimmt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Entladerate für jede vorbestimmte Zeitdauer von dem Start des Übergangs während des Übergangs von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart. Beträgt beispielsweise die vorbestimmte Zeitdauer 10 Sekunden, dann wird eine Entladerate alle 10 Sekunden erhalten. Mit anderen Worten, eine Entladerate von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs, eine Entladerate von 10 bis 20 Sekunden nach dem Start des Übergangs, eine Entladerate von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs, usw. werden erhalten bzw. bestimmt.
Die Übergangsschätzeinheit 10 bezieht sich unter Verwendung auf die erhaltene Entladerate auf die Entladebetriebsart-Übergangsinformation, die die Entladerate mit einem vierten Ladezustand (Δ SOC 1) verbindet zur Bestimmung eines Zielladezustands, zum Erhalten des vierten Ladezustands. Beispielsweise wird die Information 501 in 4 verwendet als Entladebetriebsart-Übergangsinformation. Beträgt beispielsweise die vorbestimmte Zeitdauer 10 Sekunden, dann wird der mit einer Entladerate verbundene Wert Δ SOC 1 alle 10 Sekunden erhalten. Mit anderen Worten, es werden der mit einer Entladerate von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs verbundene Wert Δ SOC 1, der mit einer Entladerate von 10 bis 20 Sekunden nach dem Start des Übergangs verbundene Wert Δ SOC 1, der mit einer Entladerate von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs verbundene Wert Δ SOC 1, ... erhalten.
Ferner verwendet die Übergangsschätzeinheit 10 den vierten Ladezustand und den ersten Ladezustand bei dem Start des Übergangs zum Bestimmen eines Zielladezustands für jede vorbestimmte Zeitdauer. Beträgt beispielsweise die vorbestimmte Zeitdauer 10 Sekunden, dann wird ein Zielladezustand alle 10 Sekunden erhalten unter Verwendung des Werts Δ SOC 1 in Verbindung mit einer Entladerate alle 10 Sekunden und dem ersten Ladezustand bei dem Start des Übergangs. Mit anderen Worten, ein Zielladezustand von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs wird erhalten unter Verwendung des Werts Δ SOC 1 in Verbindung mit einer Entladerate von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs und dem ersten Ladezustand bei dem Start des Übergangs. Danach wird ein Zielladezustand von 10 bis 20 Sekundennach dem Start des Übergangs erhalten unter Verwendung des Werts Δ SOC 1 in Verbindung mit einer Entladerate von 10 bis 20 Sekunden nach dem Start des Übergangs und dem ersten Ladezustand bei dem Start des Übergangs. Sodann wird ein Zielladezustand erhalten von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs unter Verwendung des Werts Δ SOC 1 in Verbindung mit einer Entladerate von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs und dem ersten Ladezustand bei dem Start des Übergangs.
Beträgt beispielsweise der erste Ladezustand 70 [%] (SOC 1) und der Wert Δ SOC 1 in Verbindung mit einer Entladerate von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs 10 [%], dann beträgt ein Zielladezustand 60 [%]. Beträgt des Weiteren der Wert Δ SOC 1 in Verbindung mit einer Entladerate von 10 bis 20 Sekunden nach dem Start des Übergangs 15 [%], dann beträgt der Zielladezustand 55 [%]. Beträgt ferner der Wert Δ SOC 1 in Verbindung mit einer Entladerate von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs 5 [%], dann beträgt ein Zielladezustand 65 [%].
Ferner bestimmt die Übergangsschätzeinheit 10 für jede vorbestimmte Zeitdauer, ob der zweite Ladezustand nicht größer ist als der Zielladezustand, und geht über zu der Ladezustand-Schätzverarbeitung unter Bezugnahme auf die Entladebetriebsartinformation, wenn der zweite Ladezustand nicht größer ist als der Zielladezustand.
Die Übergangsschätzeinheit 10 kann des Weiteren den vierten Ladezustand, den ersten Ladezustand bei dem Start des Übergangs und eine Differenz zwischen dem ersten Ladezustand bei dem Start des Übergangs und dem zweiten Ladezustand verwenden zum Erhalten eines Zielladezustands für jede vorbestimmte Zeitdauer.
Beträgt beispielsweise der erste Ladezustand 70 [%] (SOC 1), dann beträgt der zweite Ladezustand 69 [%], und es beträgt der Wert Δ SOC 1 in Verbindung mit einer Entladerate von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs 10 [%], und es wird zuerst eine Differenz 1 [%] zwischen dem ersten Ladezustand bei dem Start des Übergangs und dem zweiten Ladezustand erhalten. Sodann wird der Wert Δ SOC 1 von 10 [%] von dem ersten Ladezustand von 70 [%] subtrahiert, und es wird die Differenz 1 [%] zu dem durch die Subtraktion erhaltenen Wert addiert, um einen Zielladezustand von 61 [%] zu erhalten.
Beträgt ferner der zweite Ladezustand von 10 bis 20 Sekunden nach dem Start des Übergangs 68 [%] und beträgt Δ SOC 1 in Verbindung mit einer Entladerate 15 [%], dann wird Δ SOC 1 von 15 [%] subtrahiert von dem ersten Ladezustand von 70 [%]. Sodann wird eine Differenz von 2 [%] zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand zu dem Wert addiert, der erhalten wird durch die Subtraktion, zum Erhalten eines Zielladezustands von 57 [%].
Beträgt des Weiteren der zweite Ladezustand von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs 67 [%] und beträgt der mit einer Entladerate verbundene Wert Δ SOC 1 5 [%], dann wird Δ SOC 1 mit 5 [%] von dem ersten Ladezustand von 70 [%] subtrahiert. Sodann wird eine Differenz von 3 [%] zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand zu dem Wert addiert, der erhalten wird durch die Subtraktion, sodass ein Zielladezustand von 68 [%] erhalten wird.
Die Übergangsschätzeinheit 10 bestimmt für jede vorbestimmte Zeitdauer, ob der zweite Ladezustand nicht größer ist als sein Zielladezustand, und geht weiter zu dem Ladezustandschätzablauf unter Bezugnahme auf die Entladebetriebsartinformation, wenn der zweite Ladezustand nicht größer ist als sein Zielladezustand.
Nachstehend wird eine Verarbeitung beschrieben, wenn ein Übergang stattfindet von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart (zweiter Ablauf).
Der zweite in der Übergangsschätzeinheit 10 enthaltene Prozessor bestimmt gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Laderate für jede vorbestimmte Zeitdauer von dem Start des Übergangs während des Übergangs von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart. Beträgt beispielsweise die vorbestimmte Zeitdauer 10 Sekunden, dann wird eine Laderate alle 10 Sekunden erhalten bzw. bestimmt. Mit anderen Worten, es werden eine Laderate von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs, eine Laderate von 10 bis 20 Sekunden nach dem Start des Übergangs, eine Laderate von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs, usw. erhalten.
Die Übergangsschätzeinheit 10 bezieht sich unter Verwendung auf die erhaltene Laderate auf die Ladebetriebsart-Übergangsinformation, die eine Laderate mit einem fünften Ladezustand (Δ SOC 2) zur Bestimmung eines Zielladezustands verbindet, sodass der fünfte Ladezustand erhalten wird. Beispielsweise wird die Information 501 gemäß 4 als Ladezustand-Übergangsinformation verwendet. Beträgt beispielsweise die vorbestimmte Zeitdauer 10 Sekunden, dann wird der mit einer Laderate verbundene Wert Δ SOC 2 alle 10 Sekunden erhalten bzw. bestimmt. Mit anderen Worten, es werden der mit einer Laderate verbundene Wert Δ SOC 2 von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs, der mit einer Laderate verbundene Wert Δ SOC 2 von 10 bis 20 Sekunden nach dem Start des Übergangs, der mit einer Laderate verbundene Wert Δ SOC 2 von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs, usw. erhalten.
Ferner verwendet die Übergangsschätzeinheit 10 den fünften Ladezustand und den dritten Ladezustand bei dem Start des Übergangs, um einen Zielladezustand für jede vorbestimmte Zeitdauer zu erhalten. Beträgt beispielsweise die vorbestimmte Zeitdauer 10 Sekunden, dann wird ein Zielladezustand alle 10 Sekunden unter Verwendung des mit einer Laderate verbundenen Werts Δ SOC 2 alle 10 Sekunden und des dritten Ladezustands bei dem Start des Übergangs erhalten. Mit anderen Worten, ein Zielladezustand von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs wird erhalten unter Verwendung des mit einer Laderate verbundenen Werts Δ SOC 2 von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs und des dritten Ladezustands bei dem Start des Übergangs. Danach wird ein Zielladezustand von 10 bis 20 Sekunden nach dem Start des Übergangs erhalten unter Verwendung des mit einer Laderate verbundenen Werts Δ SOC 2 von 10 bis 20 Sekunden nach dem Start des Übergangs und des dritten Ladezustands bei dem Start des Übergangs. Sodann wird ein Zielladezustand von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs unter Verwendung des mit einer Laderate verbundenen Werts Δ SOC 2 von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs und des dritten Ladezustands bei dem Start des Übergangs erhalten.
Beträgt beispielsweise der dritte Ladezustand 40 [%] (SOC 1) und beträgt der mit einer Laderate von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs verbundene Wert Δ SOC 2 10 [%], dann ergibt sich ein Zielladezustand von 50 [%]. Beträgt des Weiteren der mit einer Laderate von 10 bis 20 Sekunden nach dem Start des Übergangs verbundene Wert Δ SOC 2 15 [%], dann ergibt sich ein Zielladezustand von 55 [%]. Beträgt ferner der mit einer Laderate von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs verbundene Wert Δ SOC 2 5 [%], dann ergibt sich ein Zielladezustand von 45 [%].
Des Weiteren bestimmt die Übergangsschätzeinheit 10 für jede vorbestimmte Zeitdauer, ob der sechste Ladezustand nicht größer ist als sein Zielladezustand, und geht sodann über zu einem Ladezustandschätzablauf unter Bezugnahme auf die Entladebetriebsartinformation, wenn der sechste Ladezustand nicht größer ist als der Zielladezustand.
Die Übergangsschätzeinheit 10 kann ferner den fünften Ladezustand, den dritten Ladezustand bei dem Start des Übergangs und eine Differenz zwischen dem dritten Ladezustand bei dem Start des Übergangs und dem sechsten Ladezustand verwenden zum Erhalten eines Zielladezustands für jede vorbestimmte Zeitdauer.
Beträgt beispielsweise der dritte Ladezustand 40 [%] (SOC 1), der sechste Ladezustand 41 [%] und der mit einer Laderate von dem Start des Übergangs bis 10 Sekunden nach dem Start des Übergangs verbundene Wert Δ SOC 2 10 [%], dann wird eine Differenz von 1 [%] zwischen dem dritten Ladezustand bei dem Start des Übergangs und dem sechsten Ladezustand erhalten. Sodann wird der Wert Δ SOC 2 von 10 [%] zu dem dritten Ladezustand von 40 [%] addiert und es wird die Differenz von 1 [%] von dem durch die Addition erhaltenen Wert subtrahiert, wobei der Zielladezustand von 49 [%] erhalten wird.
Beträgt ferner der sechste Ladezustand von 10 bis 20 Sekunden nach dem Start des Übergangs 42 [%] und beträgt der Wert Δ SOC 2, der mit einer Laderate verbunden ist, 15 [%], dann wird der Wert Δ SOC 2 von 15 [%] zu dem dritten Ladezustand von 40 [%] addiert. Sodann wird eine Differenz von 2 [%] zwischen dem dritten Ladezustand und dem sechsten Ladezustand von dem durch die Addition erhaltenen Wert subtrahiert, wobei dann ein Zielladezustand von 53 [%] erhalten wird.
Beträgt des Weiteren der sechste Ladezustand von 20 bis 30 Sekunden nach dem Start des Übergangs 43 [%] und der Wert Δ SOC 2, der mit einer Laderate verbunden ist, 5 [%], dann wird der Wert Δ SOC 2 von 5 [%] zu dem dritten Ladezustand von 40 [%] addiert. Sodann wird eine Differenz von 3 [%] zwischen dem ersten Ladezustand und dem sechsten Ladezustand von dem durch die Addition erhaltenen Wert subtrahiert, wobei ein Zielladezustand von 42 [%] subtrahiert wird.
Des Weiteren bestimmt die Übergangsschätzeinheit 10 für jede vorbestimmte Zeitdauer, ob der sechste Ladezustand nicht größer ist als der zugehörige Zielladezustand, und es erfolgt ein Übergang zu einem Ladezustandsschätzablauf unter Bezugnahme auf die Ladebetriebsartinformation, wenn der sechste Ladezustand nicht größer ist als sein Zielladezustand.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Vorteil bereitgestellt, indem ein Ladezustand einer Batterie auch dann genau geschätzt wird, falls der Ladezustand durch eine Polarisation beeinflusst wird.
Liegt ein Übergang von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart vor, dann besteht ferner gemäß der Darstellung in 2 eine Spannungsdifferenz zwischen einer Belastungsspannung der Kennlinie 302, die repräsentiert wird durch die Ladebetriebsartinformation, und einer Belastungsspannung der Kennlinie 303, die repräsentiert wird durch die Entladebetriebsartinformation. Es ist daher nicht möglich, einen Ladezustand genau zu schätzen, wenn der Ladezustand geschätzt wird unter Verwendung der Entladebetriebsartinformation unmittelbar nach dem Umschalten von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart. Es wird jedoch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Vorteil derart bereitgestellt, dass ein Ladezustand genau geschätzt werden kann, indem der Ladezustand während einer Übergangszeitdauer von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart unter Verwendung einer Stromintegration geschätzt wird.
Liegt ferner ein Übergang vor von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart, dann besteht gemäß der Darstellung in 2 eine Spannungsdifferenz zwischen einer Belastungsspannung entsprechend der Kennlinie 303, die durch eine Entladebetriebsartinformation repräsentiert ist, und einer Belastungsspannung gemäß der Kennlinie 302, die durch eine Ladebetriebsartinformation repräsentiert wird. Es ist somit nicht möglich, einen Ladezustand in genauer Weise zu schätzen, wenn eine Schätzung des Ladezustands durchgeführt wird unter Verwendung der Ladebetriebsartinformation unmittelbar nach dem Umschalten von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird jedoch ein Vorteil in der Weise bereitgestellt, dass ein Ladezustand genau geschätzt werden kann durch Schätzen des Ladezustands während einer Übergangszeitdauer von einer Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart unter Verwendung einer Stromintegration.
Es wird des Weiteren ein Vorteil derart bereitgestellt, dass ein Ladezustand genau geschätzt werden kann, auch wenn ein Fahrzeug anhält oder beschleunigt, da ein Zielladezustand für jede vorbestimmte Zeitdauer bestimmt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das erste und das zweite Ausführungsbeispiel beschränkt, und es können in Verbindung damit vielfältige Änderungen und Variationen verwirklicht werden, ohne von dem Geist und dem Bereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ladezustandschätzvorrichtung, mit: – einer Spannungsmesseinheit, die vorgesehen ist zum Messen einer Spannung an einer Batterie, – einer Strommesseinheit, die ausgebildet ist zum Messen eines in die Batterie geladenen und aus der Batterie entladenen Stroms, – einer Ladeschätzeinheit, die ausgebildet ist, bezüglich einer Ladebetriebsart, unter Verwendung einer gemessenen Belastungsspannung Bezug zu nehmen auf eine Ladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung mit einem ersten Ladezustand der Batterie verbindet, wenn eine Ladung mittels eines Ladegeräts durchgeführt wird, und zum Erhalten des ersten Ladezustands, zum Schätzen, dass der erste Ladezustand ein Ladezustand nach dem Laden ist, – einer Übergangsschätzeinheit, die ausgebildet ist, wenn ein Übergang von einer Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart beginnt, zum Starten einer Stromintegration unter Verwendung des gemessenen Stroms, und zum Erhalten eines zweiten Ladezustands unter Verwendung des ersten Ladezustands bei dem Start des Übergangs und eines Stromintegrationswerts, zum Schätzen, dass der zweite Ladezustand ein Ladezustand nach dem Übergang bis zum Erreichen eines Zielladezustands ist, der bestimmt ist durch einen Stromintegrationswert, der erhalten wird für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Starten des Übergangs, und – einer Entladeschätzeinheit, die ausgebildet ist, wenn die Entladebetriebsart beginnt nach dem Ende des Übergangs, zur Bezugnahme unter Verwendung der gemessenen Belastungsspannung auf eine Entladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung, die durch ein Entlademuster der Batterie, das erhalten wird durch betreiben eines Fahrzeugs gemäß einem vorbestimmten Betriebsmuster, mit einem dritten Ladezustand der Batterie verbindet, und zum Erhalten des dritten Ladezustands, zum Abschätzen, dass der dritte Ladezustand ein Ladezustand nach dem Entladen ist.
Ladezustandschätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übergangsschätzeinheit – eine Entladerate für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Starten des Übergangs bestimmt, – Bezug nimmt unter Verwendung der Entladerate auf die Entladebetriebsart-Übergangsinformation, die die Entladerate mit einem vierten Ladezustand verbindet, zur Bestimmung des Zielladezustands, um den vierten Ladezustand zu erhalten, und – den vierten Ladezustand von dem ersten Ladezustand nach dem Start des Übergangs subtrahiert zum Erhalten des Zielladezustands.
Ladezustandschätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übergangsschätzeinheit – eine Entladerate für jede vorbestimmte Zeitdauer nach dem Start des Übergangs bestimmt, – Bezug nimmt unter Verwendung der Entladerate, auf die Entladebetriebsart-Übergangsinformation, die die Entladerate mit einem vierten Ladezustand verbindet zur Bestimmung des Zielladezustands, um den vierten Ladezustand zu erhalten, und – den vierten Ladezustand von dem ersten Ladezustand bei dem Start des Übergangs subtrahiert zum Erhalten des Zielladezustands für jede vorbestimmte Zeitdauer.
Ladezustandschätzvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Übergangsschätzeinheit einen Wert, der erhalten wird durch Subtrahieren des vierten Ladezustands von dem ersten Ladezustand bei dem Start des Übergangs, und eine Differenz zwischen dem ersten Ladezustand bei dem Start des Übergangs und dem zweiten Ladezustand verwendet, zum Erhalten des Zielladezustands für jede vorbestimmten Zeitdauer.
Ladezustandschätzvorrichtung, mit: – einer Spannungsmesseinheit, die ausgebildet ist zum Messen einer Spannung an einer Batterie, – einer Strommesseinheit, die ausgebildet ist zum Messen eines in die Batterie geladenen oder aus der Batterie entladenen Stroms, – einer Entladeschätzeinheit, die ausgebildet ist, in einer Entladebetriebsart, Bezug zu nehmen, unter Verwendung einer gemessenen Belastungsspannung, auf eine Entladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung, die erzeugt wird unter Verwendung eines Entlademusters der Batterie, das erhalten wird durch Betreiben eines Fahrzeugs in einem vorbestimmten Betriebsmuster, mit einem dritten Ladezustand der Batterie verbindet, zum Schätzen, dass der dritte Ladezustand ein Ladezustand nach dem Entladen ist, – einer Übergangsschätzeinheit, die ausgebildet ist, wenn ein Übergang von der Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart beginnt, zum Starten einer Stromintegration unter Verwendung des gemessenen Stroms, und zum Erhalten eines sechsten Ladezustands unter Verwendung des dritten Ladezustands bei dem Start des Übergangs und eines Stromintegrationswerts, zum Schätzen, dass der sechste Ladezustand ein Ladezustand nach dem Übergang bis zum Erreichen eines Zielladezustands ist, der bestimmt wird durch einen Stromintegrationswert, der erhalten wird für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Start des Übergangs, und – eine Ladeschätzeinheit, die ausgebildet ist, wenn die Ladebetriebsart startet nach dem Ende des Übergangs, zur Bezugnahme, unter Verwendung auf die gemessene Belastungsspannung, auf eine Ladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung mit einem ersten Ladezustand der Batterie verbindet, wenn eine Ladung durch ein Ladegerät durchgeführt wird, und zum Erhalten des ersten Ladezustands zum Schätzen, dass der erste Ladezustand ein Ladezustand nach dem Laden ist.
Ladezustandschätzvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Übergangsschätzeinheit – eine Laderate für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Start des Übergangs bestimmt, – unter Verwendung der Laderate Bezug nimmt auf die Ladebetriebsart-Übergangsinformation, die die Laderate mit einem fünften Ladezustand verbindet zur Bestimmung des Zielladezustands zum Erhalten des fünften Ladezustands, und – den fünften Ladezustand zu dem dritten Ladezustand bei dem Start des Übergangs addiert zum Erhalten des Zielladezustands für jede vorbestimmte Zeitdauer.
Ladezustandschätzvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Übergangsschätzeinheit – eine Laderate für jede vorbestimmte Zeitdauer nach dem Start des Übergangs bestimmt, – unter Verwendung der Laderate Bezug nimmt auf die Ladebetriebsart-Übergangsinformation, die die Laderate mit einem fünften Ladezustand verbindet zum Bestimmen des Zielladezustands zum Erhalten des fünften Ladezustands, und – den fünften Ladezustand zu dem dritten Ladezustand bei dem Start des Übergangs addiert zum Erhalten des Zielladezustands für jede vorbestimmte Zeitdauer.
Ladezustandschätzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Übergangsschätzeinheit einen Wert, der erhalten wird durch Addieren des fünften Ladezustands zu dem dritten Ladezustand bei dem Start des Übergangs, und eine Differenz zwischen dem dritten Ladezustand bei dem Start des Übergangs und dem sechsten Ladezustand verwendet, zum Erhalten des Zielladezustands für jede vorbestimmte Zeitdauer.
Ladezustandschätzverfahren, das mittels eines Computers verarbeitbar ist, wobei das Verfahren umfasst: – Bezugnehmen, in einer Ladebetriebsart, auf eine Ladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung mit einem ersten Ladezustand in der Batterie, wenn eine Ladung mittels eines Ladegeräts durchgeführt wird, verbindet, und Erhalten des ersten Ladezustands zum Schätzen, dass der erste Ladezustand ein Ladezustand nach dem Laden ist, – Starten einer Stromintegration und Erhalten eines zweiten Ladezustands unter Verwendung des ersten Ladezustands bei dem Start des Übergangs und eines Stromintegrationswerts, wenn ein Übergang von der Ladebetriebsart zu einer Entladebetriebsart startet, – Schätzen, dass der zweite Ladezustand ein Ladezustand nach dem Übergang bis zum Erreichen eines Zielladezustands ist, der bestimmt wird durch einen Stromintegrationswert, der erhalten wird für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Starten des Übergangs, und – Bezugnehmen, wenn die Entladebetriebsart startet nach dem Ende des Übergangs, auf eine Entladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung, die erzeugt wird durch ein Entlademuster der Batterie, das erhalten wird durch Betreiben eines Fahrzeugs mit einem vorbestimmten Betriebsmuster, mit einem dritten Ladezustand der Batterie verbindet, und Erhalten des dritten Ladezustands, zum Schätzen, dass der dritte Ladezustand ein Ladezustand nach dem Entladen ist.
Ladezustandschätzverfahren, das mit einem Computer verarbeitbar ist, wobei das Verfahren umfasst: – Bezugnehmen, in einer Entladebetriebsart, auf eine Entladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung, die erzeugt wird unter Verwendung eines Entlademusters einer Batterie, das erhalten wird durch Betreiben eines Fahrzeugs mit einem vorbestimmten Betriebsmuster, mit einem dritten Ladezustand der Batterie verbindet, und Erhalten des dritten Ladezustands, zum Schätzen, dass der dritte Ladezustand ein Ladezustand nach dem Entladen ist, – Starten einer Stromintegration, wenn ein Übergang von der Entladebetriebsart zu einer Ladebetriebsart beginnt, und Erhalten eines sechsten Ladezustands unter Verwendung des dritten Ladezustands bei dem Start des Übergangs und eines Stromintegrationswerts, – Schätzen, dass der sechste Ladezustand ein Ladezustand nach dem Übergang bis zum Erreichen eines Zielladezustands ist, der bestimmt wird durch einen Stromintegrationswert, der erhalten wird für eine vorbestimmte Zeitdauernach dem Start des Übergangs, und – Bezugnehmen, wenn die Ladebetriebsart nach dem Ende des Übergangs startet, auf eine Ladebetriebsartinformation, die eine Belastungsspannung mit einem ersten Ladezustand der Batterie verbindet, wenn ein Laden durch ein Ladegerät durchgeführt wird, und Erhalten des ersten Ladezustands zum Schätzen, dass der erste Ladezustand ein Ladezustand nach dem Laden ist.