DE112017001422T5

DE112017001422T5 - Batteriezustands-Schätzvorrichtung

Info

Publication number: DE112017001422T5
Application number: DE112017001422.0T
Authority: DE
Inventors: Keiichro Ohkawa; Ryohhei NAKAO
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Vehicle Energy Japan Inc
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2037-05-10
Also published as: JP6580784B2; JPWO2017195760A1; WO2017195760A1; DE112017001422B4

Abstract

Es ist eine Batteriezustands-Schätzvorrichtung vorgesehen, wodurch verhindert werden kann, dass die Genauigkeit der Berechnung eines Batterieladezustands verschlechtert wird. Die Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 weist eine SOCv-Berechnungseinheit 111, die ausgelegt ist, SOCv unter Verwendung der Spannungen an den entgegengesetzten Enden einer Batterie zu berechnen, eine SOCi-Berechnungseinheit 112, die ausgelegt ist, SOCi durch Integrieren des in der Batterie fließenden Stroms zu berechnen, und eine erste und zweite Temperaturverarbeitungseinheit 115, 116, in welche mehrere Temperaturen an verschiedenen Messpositionen der Batterie eingegeben werden, die ausgelegt sind, eine erste Temperatur T1 und eine zweite Temperatur T2 auf der Grundlage der mehreren Temperaturen festzulegen, auf, wobei sie SOCw durch Gewichten und Addieren von SOCv und SOCi berechnet. Dabei wird die Gewichtung von SOCi in Zusammenhang mit dem Betrag des Absolutwerts der Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 geändert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batteriezustands-Schätzvorrichtung.
Technischer Hintergrund
Vorrichtungen, bei denen eine Stromspeichereinheit in der Art einer Lithiumsekundärbatterie, einer Nickelwasserstoffbatterie, einer Bleibatterie, eines elektrischen Doppelschichtkondensators oder dergleichen verwendet wird, sind beispielsweise ein Batteriesystem, eine verteilte Stromspeichervorrichtung, ein Elektrofahrzeug und dergleichen. Bei den vorstehend erwähnten Vorrichtungen wird eine Zustandserkennungsschaltung zum Erkennen des Zustands der Stromspeichereinheit verwendet, um die Stromspeichereinheit sicher und wirksam zu verwenden. Zustände der Stromspeichereinheit sind ein Ladezustand (nachstehend als „SOC“ bezeichnet), der angibt, wie viel elektrische Ladung geladen ist oder wie viel entnehmbare elektrische Ladung verbleibt, ein Funktionstüchtigkeitszustand (nachstehend als „SOH“ bezeichnet), der angibt, wie stark eine auftretende Verschlechterung ist, und dergleichen.
Der SOC im Batteriesystem für eine tragbare Vorrichtung, ein Elektrofahrzeug oder dergleichen kann durch Integrieren des Entladungsstroms von einer vollständigen Ladung erfasst werden, um das Verhältnis zwischen der in der Stromspeichereinheit verbleibenden elektrischen Ladungsmenge (Restkapazität) und der elektrischen Ladungsmenge (Gesamtkapazität) bei maximaler Aufladung zu berechnen. Der auf diese Weise erhaltene SOC wird als SOCi bezeichnet. Ferner wird abgesehen vom SOCi die Beziehung zwischen den Spannungen an den entgegengesetzten Enden der Batterie (Offenschaltungsspannung) und der Restkapazität der Batterie vorab in einer Datentabelle oder dergleichen definiert und kann dann auch die aktuelle Restkapazität anhand der erwähnten Datentabelle berechnet werden. Der auf diese Weise erhaltene SOC wird als SOCv bezeichnet. Zusätzlich kann der Ladezustand durch Kombinieren der vorstehend erwähnten Verfahren erhalten werden. Beispielsweise ist in JP-A-2010-256323 (PTL 1) beschrieben, dass Gewichte von SOCi und SOCv abhängig vom Verwendungszustand der Stromspeichereinheit bei Kombination von SOCi und SOCv bestimmt werden.
Die Offenschaltungsspannung der Batterie kann durch Ausführen einer Messung erhalten werden, wenn sich die Batterie in einem stabilen Zustand befindet, nach dem eine Zeit seit dem Unterbrechen des Ladens und des Entladens der Batterie verstrichen ist. Weil jedoch ein durch das Laden und Entladen erzeugter IR-Abfall (Stromx Gleichanteil des Innenwiderstands) und eine Polarisationsspannung während des Betriebs des Batteriesystems erzeugt werden, lässt sich die Offenschaltungsspannung nur schwer direkt messen. Daher werden der IR-Abfall und die Polarisationsspannung auf der Grundlage der Messung von Beträgen einer Spannung (Geschlossenschaltungsspannung), des in der Batterie fließenden Stroms, der Batterietemperatur und dergleichen während des Betriebs des Batteriesystems geschätzt. Auf diese Weise wird im Allgemeinen ein Verfahren verwendet, bei dem die Offenschaltungsspannung durch Subtrahieren des erhaltenen IR-Abfalls und der Polarisationsspannung von der Geschlossenschaltungsspannung erhalten wird, um den Ladezustand zu berechnen.
Zitatliste
Patentliteratur
PTL 1: JP-A-2010-256323
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Es ist bekannt, dass Eigenschaften des IR-Abfalls und der Polarisationsspannung erheblich von der Temperatur der Batterie abhängen. Abhängig von der Form und vom Material der Batterie kann die Temperatur nicht gleichmäßig sondern verteilt sein oder kann sich die Temperaturverteilung infolge des Ladens und Entladens beim Betrieb des Batteriesystems ändern. Wenn die Temperatur der Batterie nicht gleichmäßig ist, kann keine eindeutige Batterietemperatur erhalten werden, und wenn die Temperaturdifferenz dazwischen groß ist, wird es schwierig, den IR-Abfall und die Polarisationsspannung genau zu schätzen. In diesem Fall kann ein Fehler bei der Berechnung des Ladezustands auftreten, weil keine korrekte Offenschaltungsspannung erhalten werden kann.
Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Batteriezustands-Schätzvorrichtung auf: eine erste Berechnungseinheit, die ausgelegt ist, einen ersten Ladezustand durch die Verwendung der Spannungen der entgegengesetzten Enden einer Batterie zu berechnen, eine zweite Berechnungseinheit, die ausgelegt ist, einen zweiten Ladezustand durch Integrieren des in der Batterie fließenden Stroms zu berechnen, eine dritte Berechnungseinheit, die ausgelegt ist, den Ladezustand der Batterie durch Gewichten und Addieren des ersten Ladezustands und des zweiten Ladezustands zu berechnen, und eine Temperaturverarbeitungseinheit, in die mehrere Temperaturen an verschiedenen Messpositionen der Batterie eingegeben werden, die ausgelegt ist, eine erste und eine zweite Temperatur auf der Grundlage der mehreren Temperaturen festzulegen, wobei die dritte Berechnungseinheit die Gewichtung des zweiten Ladezustands in Zusammenhang mit dem Betrag des Absolutwerts der Differenz zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur ändert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann verhindert werden, dass sich die Genauigkeit der Berechnung des Batterieladezustands verschlechtert.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm einer Konfiguration eines Batteriesystems,
2 ein Funktionsblockdiagramm von Einzelheiten einer Batteriezustands-Schätzvorrichtung,
3 ein Diagramm eines Ersatzschaltbilds einer Batterie,
4 ein Diagramm einer Beziehung zwischen OCV und SOC,
5 ein Diagramm einer Beziehung zwischen dem Innenwiderstand der Batterie und ihrer Temperatur,
6 ein Diagramm eines Beispiels eines Korrekturkoeffizienten,
7 ein Diagramm eines Verfahrens zum Festlegen eines Korrekturkoeffizienten gemäß einer zweiten Ausführungsform,
8 ein Diagramm eines Verfahrens zum Festlegen eines Korrekturkoeffizienten gemäß einer dritten Ausführungsform,
9 ein Diagramm eines Verfahrens zum Festlegen eines Korrekturkoeffizienten gemäß einer vierten Ausführungsform,
10 ein Diagramm, das eine fünfte Ausführungsform beschreibt,
11 ein Diagramm einer Modifikation der fünften Ausführungsform,
12 ein Diagramm einer ersten Temperaturberechnungseinheit und einer zweiten Temperaturberechnungseinheit gemäß einer sechsten Ausführungsform,
13 ein Diagramm eines Beispiels von Messpositionen und
14 ein Diagramm eines anderen Beispiels einer ersten Temperaturberechnungseinheit und einer zweiten Temperaturberechnungseinheit.

Beschreibung von Ausführungsformen
- Erste Ausführungsform-
1 ist ein Diagramm, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und es handelt sich dabei um ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Batteriesystems 1000 zeigt. Das Batteriesystem 1000 führt einer externen Vorrichtung in einer Batterie 400 gespeicherte elektrische Ladung als elektrischen Strom zu und weist eine Batteriesteuereinrichtung 100, eine Messeinheit 200 und eine Ausgabeeinheit 300 auf. Beispielsweise werden ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug, ein Zug und dergleichen als Ziele angesehen, denen das Batteriesystem den elektrischen Strom zuführt.
Die Batterie 400 ist beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie in der Art einer Lithiumionen-Sekundärbatterie. Ferner kann die vorliegende Erfindung auch auf Vorrichtungen mit einer Stromspeicherfunktion in der Art einer Nickelwasserstoffbatterie, einer Bleibatterie, eines elektrischen Doppelschichtkondensators und dergleichen angewendet werden. Die Batterie 400 kann eine einzelne Batteriezelle oder eine Modulstruktur, bei der mehrere einzelne Batteriezellen miteinander kombiniert sind, sein.
Die Messeinheit 200 ist eine funktionelle Einheit, die physikalische Eigenschaften der Batterie 400 misst, beispielsweise die Spannungen V der entgegengesetzten Enden der Batterie 400, den in der Batterie 400 fließenden Strom (Batteriestrom) I, Temperaturen t1 und t2 der Batterie 400 und dergleichen, und sie ist mit einem Sensor zum Messen jedes Werts, einer erforderlichen elektrischen Schaltung und dergleichen versehen. Gemäß der Ausführungsform kann die Messeinheit 200 Temperaturen an zwei verschiedenen Positionen der Batterie 400 messen, wobei t1 eine an einer ersten Messposition erfasste Temperatur ist und t2 eine an einer zweiten Messposition erfasste Temperatur ist. Ferner ist, wie später beschrieben wird, der Innenwiderstand R der Batterie 400 auch zur Schätzung des Batteriezustands erforderlich, gemäß der Ausführungsform wird die Schätzung des Batteriezustands jedoch unter Verwendung anderer Messparameter in einer Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 berechnet.
Die Ausgabeeinheit 300 ist eine funktionelle Einheit, die eine Ausgabe der Batteriesteuereinrichtung 100 an eine externe Vorrichtung ausgibt (beispielsweise eine Host-Vorrichtung in der Art einer Fahrzeugsteuereinrichtung und dergleichen, die in einem Elektrofahrzeug enthalten ist).
Die Batteriesteuereinrichtung 100 ist eine Vorrichtung, welche den Betrieb der Batterie 400 steuert, und weist die Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 und eine Speichereinheit 120 auf.
Die Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 berechnet den SOC der Batterie 400 auf der Grundlage der Spannungen V der entgegengesetzten Enden, des Batteriestroms I und der Batterietemperaturen t1 und t2, die alle von der Messeinheit 200 gemessen werden, und in der Speichereinheit 120 gespeicherter charakteristischer Informationen der Batterie 400. Einzelheiten eines SOC-Berechnungsverfahrens werden später beschrieben.
Die Speichereinheit 120 speichert die charakteristischen Informationen der Batterie 400, die vorab bekannt sein können, in der Art des Innenwiderstands R, der Polarisationsspannung Vp, der Ladungseffizienz, des zulässigen Stroms, der Gesamtkapazität und dergleichen. Die charakteristischen Informationen können derart gespeichert werden, dass für jeden Lade- und Entladevorgang ein Wert individuell gespeichert werden kann oder für jeden Zustand der Batterie 400 in der Art des Ladezustands und der Temperatur ein Wert individuell gespeichert werden kann oder ein allen Zuständen der Batterie 400 gemeinsamer Wert gespeichert werden kann.
Die Batteriesteuereinrichtung 100 und die Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 können unter Verwendung von Hardware in der Art einer Schaltungsvorrichtung und dergleichen, wodurch Funktionen davon verwirklicht werden, gebildet werden. Ferner kann Software, worin diese Funktionen verwirklicht sind, durch eine Rechenvorrichtung in der Art einer CPU (Zentralverarbeitungseinheit) ausgeführt werden. Im letztgenannten Fall wird die Software beispielsweise in der Speichereinheit 120 gespeichert.
Die Speichereinheit 120 ist unter Verwendung einer Speichervorrichtung in der Art eines Flash-Speichers, eines EEPROM (elektrisch löschbaren programmierbaren Nurlesespeichers) und einer Magnetplatte gebildet. Die Speichereinheit 120 kann außerhalb der Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 bereitgestellt sein oder als eine in der Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 aufgenommene Speichervorrichtung verwirklicht sein. Die Speichereinheit 120 kann herausnehmbar sein. Wenn die Speichereinheit 120 herausnehmbar ist, können die charakteristischen Informationen und die Software einfach durch Austauschen der Speichereinheit 120 geändert werden. Ferner können die charakteristischen Informationen und die Software für jede kleine Einheit aktualisiert werden, indem mehrere Speicherteile 120 bereitgestellt werden und die charakteristischen Informationen und die Software verteilt in den austauschbaren Speichereinheiten 120 gespeichert werden.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das Einzelheiten der Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 zeigt. Die Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 weist eine SOCv-Berechnungseinheit 111, eine SOCi-Berechnungseinheit 112, eine IR-Berechnungseinheit 113, eine Gewichtsberechnungseinheit 114, eine erste Temperaturberechnungseinheit 115 und eine zweite Temperaturberechnungseinheit 116 auf und gibt den Ladezustand SOCw aus, der sich durch Schätzen des Ladezustands der Batterie 400 ergibt. Andere Berechnungsvorrichtungen werden später beschrieben.
Die SOCv-Berechnungseinheit 111 berechnet den SOC der Batterie 400 unter Verwendung der von der Messeinheit 200 gemessenen Spannungen V der entgegengesetzten Enden der Batterie 400. Nachstehend wird der von der SOCv-Berechnungseinheit 111 berechnete SOC als SOCv bezeichnet. Die SOCi-Berechnungseinheit 112 berechnet den SOC der Batterie 400 durch Integrieren des von der Messeinheit 200 gemessenen Batteriestroms I der Batterie 400. Nachstehend wird der von der SOCi-Berechnungseinheit 112 berechnete SOC als SOCi bezeichnet. Berechnungsverfahren für den SOCv und den SOCi werden später beschrieben. Die IR-Berechnungseinheit 113 multipliziert den Batteriestrom I mit dem Innenwiderstand R. Ein Verfahren zum Erhalten des Innenwiderstands R wird später beschrieben, wobei der Innenwiderstand R anhand einer Widerstandstabelle auf der Grundlage der von der ersten Temperaturberechnungseinheit 115 eingegebenen ersten Temperatur T1 erhalten wird.
Zusätzlich sind die SOCv-Berechnungseinheit 111 und die IR-Berechnungseinheit 113 gemäß der Ausführungsform dafür ausgelegt, eine jeweilige Verarbeitung unter Verwendung der von der ersten Temperaturberechnungseinheit 115 eingegebenen ersten Temperatur T1 als Temperaturinformationen auszuführen. Alternativ kann beispielsweise an Stelle der ersten Temperatur T1 oder der zweiten Temperatur T2 der Durchschnitt aus der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 verwendet werden.
Die Gewichtsberechnungseinheit 114 berechnet ein Gewicht W zum Gewichten und Addieren von SOCv und SOCi auf der Grundlage von zwei Temperaturtypen in Bezug auf die Batterie 400, nämlich der von der ersten Temperaturberechnungseinheit 115 ausgegebenen ersten Temperatur T1 und der von der zweiten Temperaturberechnungseinheit 116 ausgegebenen zweiten Temperatur T2. Ein Verfahren zur Berechnung des Gewichts W wird später beschrieben. Die erste Temperaturberechnungseinheit 115 gibt die bei einer ersten Messposition der Batterie 400 erfasste Temperatur t1 als erste Temperatur T1 aus. Die zweite Temperaturberechnungseinheit 116 gibt die bei einer zweiten Messposition der Batterie 400 erfasste Temperatur t2 als zweite Temperatur T2 aus.
Ein Multiplizierer MP1 erhält WxSOCv durch Multiplizieren von SOCv mit dem Gewicht W. Ein Subtrahierer DF erhält (1 - W) . Ein Multiplizierer MP2 erhält (1 - W) × SOCi durch Multiplizieren von SOCi mit (1 - W). Ein Addierer AD erhält SOCw durch Addieren von W × SOCv und (1 - W) × SOCi. Insbesondere wird SOCw durch folgende Gleichung (1) repräsentiert: $SOCw = W \times SOCv + (1 - W) \times SOCi$
[Betrieb der SOCv-Berechnungseinheit 111]
Als nächstes wird der Betrieb der SOCv-Berechnungseinheit 111 beschrieben. 3 ist ein Ersatzschaltbild der Batterie 400. Die Batterie 400 kann durch eine Reihenschaltung aus einem Parallelschaltungspaar aus einer Impedanz Z und einer Kapazitätskomponente C, dem Innenwiderstand R und einer Offenschaltungsspannung OCV repräsentiert werden. Wenn der Batteriestrom I an die Batterie 400 angelegt wird, wird eine Geschlossenschaltungsspannung CCV, welche die Spannung zwischen den Klemmen der Batterie 400 ist, durch die folgende Gleichung (2) repräsentiert. In Gleichung (2) ist Vp die Polarisationsspannung und entspricht den Spannungen der entgegengesetzten Enden des Parallelschaltungspaars aus der Impedanz Z und der Kapazitätskomponente C. $CCV = OCV + 1 \cdot R + Vp$
Die Offenschaltungsspannung OCV wird zur Berechnung von SOCv verwendet, kann jedoch nicht direkt gemessen werden, während die Batterie 400 geladen und entladen wird. Hier erhält die SOCv-Berechnungseinheit 111 die Offenschaltungsspannung OCV durch Subtrahieren des IR-Abfalls und der Polarisationsspannung Vp von der Geschlossenschaltungsspannung CCV, wie in der folgenden Gleichung (3) repräsentiert ist: $OCV = CCV - IR - Vp$
Der Innenwiderstand R und die Polarisationsspannung Vp werden vorab als charakteristische Informationen in der Speichereinheit 120 gespeichert. Weil der Innenwiderstand R und die Polarisationsspannung Vp vom Ladezustand, von der Temperatur und ähnlichen Gegebenheiten der Batterie 400 abhängen, wird abhängig von ihren jeweiligen Kombinationen ein individueller Wert in der Speichereinheit 120 gespeichert. Gemäß der Ausführungsform werden die charakteristischen Informationen, welche eine Entsprechungsbeziehung zwischen dem Innenwiderstand R und der Batterietemperatur T definieren, als Widerstandstabelle gespeichert. Wie in 2 dargestellt ist, erhält die SOCv-Berechnungseinheit 111 den Innenwiderstand R von der Widerstandstabelle auf der Grundlage der von der ersten Temperaturberechnungseinheit 115 eingegebenen ersten Temperatur T1.
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Offenschaltungsspannung OCV und dem SOC der Batterie 400 zeigt. Ihre Entsprechungsbeziehung wird durch die Eigenschaften der Batterie 400 bestimmt, und Daten, welche die Entsprechungsbeziehung zwischen ihnen definieren, werden vorab als SOC-Tabelle in der Speichereinheit 120 gespeichert. Die SOCv-Berechnungseinheit 111 berechnet die Offenschaltungsspannung OCV unter Verwendung von Gleichung (3) und berechnet den SOCv der Batterie 400 mit Bezug auf die SOC-Tabelle unter Verwendung der Offenschaltungsspannung OCV als Schlüssel.
[Betrieb der SOCi-Berechnungseinheit 112]
Als nächstes wird der Betrieb der SOCi-Berechnungseinheit 112 beschrieben. Die SOCi-Berechnungseinheit 112 erhält den SOCi der Batterie 400 durch Integrieren des von der Batterie 400 aufgenommenen und abgegebenen Batteriestroms I nach der folgenden Gleichung (4). In Gleichung (4) ist Qmax die Gesamtladekapazität der Batterie 400 und wird vorab in der Speichereinheit 120 gespeichert.
SOCold ist ein in einer vorhergehenden Berechnungsperiode nach Gleichung (1) berechneter Wert von SOCw. $SOCi = SOCold + 100 \times \int I / Qmax$
[Betrieb der Gewichtsberechnungseinheit 114]
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Innenwiderstand R und der Temperatur T der Batterie 400 zeigt. Im Allgemeinen ist, wie in 5 dargestellt ist, in der Batterie 400 der Innenwiderstand R in einem Zustand eines niedrigen SOC hoch und ist der Wert des Innenwiderstands R in einem Niedertemperaturzustand hoch. Daher wird davon ausgegangen, dass es in solchen Fällen wünschenswert ist, SOCi an Stelle von SOCv zu verwenden, wobei dieser Wert leicht durch einen Fehler des Innenwiderstands R beeinflusst wird. Ferner wird davon ausgegangen, dass es bei einem kleinen Absolutwert des Batteriestroms I wünschenswert ist, SOCi nicht zu verwenden, sondern SOCv zu verwenden, weil ein Einfluss durch einen leichten Messfehler eines Stromsensors auftritt.
Auf der Grundlage des vorstehend Beschriebenen legt die Gewichtsberechnungseinheit 114 das Gewicht W fest, um den SOCw-Wert hauptsächlich unter Verwendung von SOCv zu berechnen, wenn der Absolutwert des Batteriestroms I niedrig ist, und SOCw hauptsächlich unter Verwendung von SOCi zu berechnen, wenn der Absolutwert des Batteriestroms I hoch ist. In der gleichen Weise wird das Gewicht W so festgelegt, dass bei einem kleinen Innenwiderstand R hauptsächlich der SOCv-Wert zur Berechnung von SOCw verwendet wird, und, wenn der Innenwiderstand R hoch ist, hauptsächlich der SOCi-Wert zur Berechnung von SOCw verwendet wird.
Ferner wird gemäß der Ausführungsform das Gewicht W unter Berücksichtigung einer Temperaturvariation in der Batterie 400 geeignet festgelegt.
Wie in 5 dargestellt ist, hängt der Innenwiderstand R der Batterie 400 von der Batterietemperatur T ab. Ferner wird, wie beim Betrieb der SOCv-Berechnungseinheit 111 beschrieben, der Innenwiderstand R unter Verwendung der Widerstandstabelle anhand der Batterietemperatur T berechnet.
Hier wird ein Fall betrachtet, bei dem die Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 an der ersten Messposition der Batterie 400 und der zweiten Temperatur T1 an der zweiten Messposition hoch ist. Der unter Verwendung der ersten Temperatur T1 und der Widerstandstabelle berechnete Innenwiderstand wird als Innenwiderstand R1 definiert, und der unter Verwendung der zweiten Temperatur T2 und der Widerstandstabelle berechnete Innenwiderstand wird als Innenwiderstand R2 definiert. Wenn die Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 groß ist, besteht die Möglichkeit, dass die Differenz zwischen dem Innenwiderstand R1 und dem Innenwiderstand R2 groß ist. In diesem Fall kann der wahre Innenwiderstand R der Batterie 400 in der Nähe eines Ergebnisses entweder des Innenwiderstands R1 oder des Innenwiderstands R2 liegen oder ein zusammengesetzter Wert von beiden sein oder ein von beiden verschiedener Wert sein.
Bei einem in 2 dargestellten Beispiel wird die erste Temperatur T1 in die SOCv-Berechnungseinheit 111 eingegeben. Wenn die Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 groß ist, ist es jedoch, wie vorstehend beschrieben wurde, schwierig, den wahren Innenwiderstand R der Batterie 400 genau zu berechnen, so dass der Fehler bei der Berechnung des Innenwiderstands R hoch wird. Wenn der Fehler der Berechnung des Innenwiderstands R hoch ist, wird auch die nach Gleichung (3) berechnete Offenschaltungsspannung OCV ungenau, wodurch sich die Genauigkeit der Berechnung von SOCv verschlechtert und sich ferner auch die Genauigkeit der Berechnung des nach Gleichung (1) berechneten SOCw verschlechtern kann.
Hier werden gemäß der Ausführungsform die erste Temperatur T1 und die zweite Temperatur T2 in die Gewichtsberechnungseinheit 114 eingegeben und wird das Gewicht W unter Verwendung eines Korrekturkoeffizienten Ktdiff, der entsprechend dem Absolutwert Tdiff (= |T1 - T2|) der Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 festgelegt wird, nach der folgenden Gleichung (5) festgelegt. Ferner wird der Korrekturkoeffizient Ktdiff als ein Wert zwischen 0 und 1 festgelegt. Als Richtlinie zur Festlegung des Korrekturkoeffizienten Ktdiff wird, wenn der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz größer als ein vorgegebener Schwellenwert Tdth ist, der Korrekturkoeffizient Ktdiff auf einen kleineren Wert gelegt, um das Gewicht von SOCi auf einen höheren Wert zu legen als wenn der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz kleiner als der vorgegebene Schwellenwert Tdth ist, um die durch einen Fehler bei der Berechnung des Innenwiderstands R hervorgerufene Verschlechterung der Genauigkeit der Berechnung von SOCw zu verhindern. $W = Ktdiff \times 1/ (1 + R \cdot | I |)$
6 zeigt ein Beispiel des Korrekturkoeffizienten Ktdiff, und eine horizontale Achse ist der Absolutwert Tdiff der Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2. Bei einem in 6 dargestellten Beispiel wird in Bezug auf einen vorgegebenen Schwellenwert Tdth im Fall von Tdiff < Tdth Ktdiff = 1 gesetzt und im Fall von Tdiff ≥ Tdth Ktdiff in etwa auf Null gesetzt.
Das Gewicht W zur Zeit Tdiff ≥ Tdth wird nach Gleichung (5) in etwa auf Null gesetzt, indem der Korrekturkoeffizient Ktdiff in der vorstehend erwähnten Art festgelegt wird, wodurch nach Gleichung (1) SOCw ≅ SOCi gesetzt wird.
Das heißt, dass SOCw fast dem Fall bei der Berechnung durch SOCi entspricht.
Weil SOCi nicht den Innenwiderstand R aufweist, wie in Gleichung (4) dargestellt ist, empfängt SOCi selbst dann, wenn die Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 so groß ist, dass der Fehler bei der Berechnung des Innenwiderstands R groß wird, diesen Einfluss nicht. Dementsprechend wird SOCw durch Einführen des Korrekturkoeffizienten Ktdiff, wie in 6 dargestellt ist, wenn die Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 groß ist, unter Verwendung von SOCi an Stelle von SOCv berechnet, bei dem die Möglichkeit besteht, dass sich die Rechengenauigkeit verschlechtert. Daher kann verhindert werden, dass sich die Genauigkeit der Berechnung von SOCw verschlechtert.
Ferner wird, wenn der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz kleiner als der vorgegebene Schwellenwert Tdth ist, der Korrekturkoeffizient Ktdiff 1, so dass er entsprechend dem Gewicht W aus dem in PTL 1 offenbarten Stand der Technik wird, wie in Gleichung (6) dargestellt ist. Das heißt, dass, wenn der Fehler bei der Berechnung des Innenwiderstands R ignoriert werden kann, weil die Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 klein ist, die SOCw-Berechnung aus dem Stand der Technik angewendet wird, so dass keine Möglichkeit auftritt, dass das Verhalten von SOCw und die Rechengenauigkeit geändert werden. $W = 1 / (1 + R \cdot | I |)$
Ferner wird in 6, wenn der Korrekturkoeffizient Ktdiff größer oder gleich dem Schwellenwert Tdth ist, der Korrekturkoeffizient Ktdiff in etwa auf Null gesetzt. Dabei kann der Korrekturkoeffizient Ktdiff im Fall eines festgelegten Werts, wobei das spezifische Gewicht von SOCi groß wird, um zu verhindern, dass die Genauigkeit der Berechnung von SOCw abnimmt, nicht in etwa null sein und ferner kein fester, sondern ein veränderlicher Wert sein.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird gemäß der Ausführungsform, wenn SOCw durch Gewichten und Addieren des durch die SOCv-Berechnungseinheit berechneten SOCv und des durch die SOCi-Berechnungseinheit berechneten SOCi berechnet wird, die Gewichtung von SOCi in Zusammenhang mit dem Betrag des Absolutwerts Tdiff der Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 geändert. Bei einem Batteriezustands-Berechnungsverfahren aus dem Stand der Technik, wobei Gleichung (6) verwendet wird, wird, weil das Gewicht W konstant ist, obgleich eine Temperaturverteilung in der Batterie erzeugt wird und so der Fehler bei der Berechnung von SOCv groß ist, der Fehler bei der Berechnung von SOCw entsprechend dem Fehler bei der Berechnung von SOCv auch groß. Andererseits ist es gemäß der Ausführungsform, wenn in der Batterie eine Temperaturdifferenz auftritt, weil die Gewichtung von SOCi in Zusammenhang mit dem Betrag des Absolutwerts Tdiff der Temperaturdifferenz geändert wird, d. h. weil das Gewicht W durch Ändern des Korrekturkoeffizienten Ktdiff in Zusammenhang mit dem Betrag von Tdiff, wie in Gleichung (5) dargestellt, geändert wird, entsprechend möglich, den Einfluss des Rechenfehlers von SOCv in SOCw zu verringern. Daher kann verhindert werden, dass sich die Genauigkeit der Berechnung von SOCw verschlechtert.
Beispielsweise wird, wie in 6 dargestellt ist, wenn der Absolutwert Tdiff der Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 größer oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert Tdth ist, die Gewichtung von SOCi auf einen höheren Wert gelegt als wenn der Absolutwert Tdiff kleiner als der vorgegebene Schwellenwert Tdth ist. Im Fall Tdiff ≥ Tdth, wobei der durch den Fehler von SOCv hervorgerufene Einfluss erheblich ist, weil Tdiff fast auf Null gesetzt ist, wird SOCw ≅ SOCi, wodurch er fast gleich einem Fall wird, in dem er durch den SOCi berechnet wird. Wenn der Fehler der Berechnung des Innenwiderstands R der Batterie 400 groß wird, wird SOCw demgemäß unter Verwendung von SOCi an Stelle von SOCv mit der Möglichkeit einer Verschlechterung der Rechengenauigkeit berechnet, so dass eine Verschlechterung der Genauigkeit der Berechnung von SOCw verhindert werden kann.
-Zweite Ausführungsform-
7 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Festlegen eines Korrekturkoeffizienten Ktdiff gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform hängt der Korrekturkoeffizient Ktdiff vom Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz ab. Dabei hängt, wie in 7 dargestellt ist, der Korrekturkoeffizient Ktdiff nicht nur vom Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz, sondern auch von einer Temperatur Tlow ab. In 7 gibt die horizontale Achse den Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz an und gibt die horizontale Achse die Temperatur Tlow an. Hier ist die Temperatur Tlow die niedrigere von der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2.
Bei einem in 7 dargestellten Beispiel wird bei von 0 °C bis -30 °C reichender Temperatur Tlow, wenn der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz wenigstens 10 °C beträgt, Ktdiff = 0 gesetzt und Ktdiff = 1 gesetzt, wenn Tdiff < 10 °C ist. Das heißt, dass dieser Fall dem vorstehend beschriebenen Fall entspricht, bei dem in 6 der vorgegebene Schwellenwert Tdth = 10 °C gesetzt wird. Wenn die Temperatur Tlow andererseits den vorgegebenen Schwellenwert Tth (= 0 °C) übersteigt, wird Ktdiff = 1 gesetzt, selbst wenn der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz zwischen 0° C und 20 °C liegt.
Wie in 5 dargestellt ist, hängt der Innenwiderstand R der Batterie 400 von der Batterietemperatur T ab und ist der Wert des Innenwiderstands R in einem Niedertemperaturzustand hoch, während der Wert des Innenwiderstands R klein ist, wenn die Batterietemperatur T hoch ist. Daher ist, wenngleich die Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 groß ist, wenn die Batterietemperatur T hoch ist, der Fehler bei der Berechnung des Innenwiderstands R der Batterie 400 kleiner als bei einem Niedertemperaturzustand. Dementsprechend kann das Gewicht W geeigneter durch Festlegen des Korrekturkoeffizienten Ktdiff als zusätzliche Bedingung für die Temperatur Tlow in Bezug auf die Batterietemperatur bestimmt werden.
Das heißt, dass, wenn die niedrigere von der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 (d. h. Tlow) kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert Tth ist und der Absolutwert Tdiff der Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 größer oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert Tdth ist, weil der Korrekturkoeffizient Ktdiff auf Null gesetzt ist, um die Gewichtung des SOCi zu erhöhen, das Gewicht W aus Gleichung (5) W = 0 wird und SOCw durch SOCi berechnet wird. Unter anderen Bedingungen wird der Korrekturkoeffizient Ktdiff jedoch auf 1 gesetzt und wird SOCw mit dem Gewicht W durch Gleichung (6) aus dem Stand der Technik berechnet. Daher kann verhindert werden, dass sich die Genauigkeit der Berechnung von SOCw verschlechtert.
Ferner ist in 7 der Korrekturkoeffizient Ktdiff auf 0 oder 1 gesetzt. Alternativ kann Ktdiff nicht 0 sein, wenn dabei die spezifische Gewichtung von SOCi groß wird, um zu verhindern, dass die Genauigkeit der Berechnung von SOCw verschlechtert wird. Ferner kann ein Wert, der verhindert, dass die Genauigkeit der Berechnung von SOCw verschlechtert wird, entsprechend Werten der Temperatur Tlow und des Korrekturkoeffizienten Ktdiff als Korrekturkoeffizient Ktdiff festgelegt werden.
Ferner ist in 7 auf der vertikalen Achse die Temperatur Tlow aufgetragen. Alternativ kann auf der vertikalen Achse der Innenwiderstand Rhigh aufgetragen werden. In diesem Fall wird der Innenwiderstand Rhigh auf den größeren Wert vom unter Verwendung der ersten Temperatur T1 und der Widerstandstabelle berechneten Innenwiderstand R1 und vom unter Verwendung der zweiten Temperatur T2 und der Widerstandstabelle berechneten Innenwiderstand R2 gesetzt. In diesem Fall wird, wenn der Innenwiderstand Rhigh größer oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert Rth ist und der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz größer oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert Tdth ist, Ktdiff = 0 gesetzt. Dementsprechend kann geeignet auf charakteristische Änderungen des Innenwiderstands, die durch andere Faktoren als die Temperatur hervorgerufen werden, reagiert werden.
-Dritte Ausführungsform-
8 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Festlegen eines Korrekturkoeffizienten Ktdiff gemäß einer dritten Ausführungsform beschreibt. Gemäß der Ausführungsform wird, wenn der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz kleiner als der vorgegebene Schwellenwert Tdth ist, der Korrekturkoeffizient Ktdiff entsprechend dem Absolutwert Tdiff der Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 geändert. Im Fall der durch eine Linie L0 in 8 dargestellten Tdiff wird Ktdiff = 1 gesetzt, wenn der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz in etwa null ist, Ktdiff verringert, wenn Tdiff groß wird, und Ktdiff in etwa auf Null gesetzt, wenn Tdiff größer oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert Tdth ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird der Fehler der Berechnung des Innenwiderstands R der Batterie 400 groß, wenn die Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 groß ist. Wenn dagegen die Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 klein ist, ist der Fehler der Berechnung des Innenwiderstands R klein (siehe 5). Gemäß der Ausführungsform wird unter Berücksichtigung der vorstehend erwähnten Eigenschaften der Korrekturkoeffizient Ktdiff (d. h. das Gewicht W) entsprechend dem Betrag des Absolutwerts Tdiff der Temperaturdifferenz festgelegt. Wenn bei der in 8 dargestellten Linie L0 der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz kleiner als der vorgegebene Schwellenwert Tdth ist, wird der Korrekturkoeffizient Ktdiff so festgelegt, dass das spezifische Gewicht von SOCi groß wird, wenn der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz groß wird.
Wenn der Fehler der Berechnung des Innenwiderstands R der Batterie 400 groß wird, wird SOCw daher durch Hervorheben von SOCi gegenüber SOCv, wobei die Möglichkeit der Verschlechterung der Rechengenauigkeit auftreten kann, berechnet. Andererseits wird, wenn der Fehler der Berechnung des Innenwiderstands R klein ist (Tdiff ≅ 0), Ktdiff = 1 gesetzt und wird SOCw nach Gleichung (6) für das Gewicht W aus dem Stand der Technik berechnet. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann, weil die SOCw-Berechnung durch geeignete Verwendung von SOCi entsprechend dem Betrag des Fehlers bei der Berechnung des Innenwiderstands R ausgeführt wird, eine Verschlechterung der Genauigkeit der Berechnung von SOCw verhindert werden.
Ferner wird im Fall der in 8 dargestellten Linie L0 der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz in etwa auf Null gesetzt, wenn der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz größer oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert Tdth ist. Alternativ kann Ktdiff so festgelegt werden, dass er sich asymptotisch null nähert, wenn Tdiff groß wird, wie in der Linie L1 dargestellt ist.
-Vierte Ausführungsform-
9 ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Festlegen des Korrekturkoeffizienten Ktdiff gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt. Gemäß der Ausführungsform wird der vorgegebene Schwellenwert Tdth in Bezug auf den in den 6 bis 8 dargestellten Korrekturkoeffizienten Ktdiff entsprechend dem Grad SOH der Verschlechterung der Batterie 400 geändert. Bei einem in 9 dargestellten Beispiel wird der vorgegebene Schwellenwert Tdth verkleinert, wenn der Grad SOH der Verschlechterung der Batterie 400 größer wird.
Im Allgemeinen wird, wenn der Grad SOH der Verschlechterung der Batterie groß ist, der Innenwiderstand hoch. Dementsprechend wird, wenn der Grad SOH der Verschlechterung der Batterie größer wird, der Fehler der Berechnung des Innenwiderstands R der Batterie 400 größer und wird die durch Gleichung (3) berechnete Offenschaltungsspannung OCV ungenau. Dadurch verschlechtert sich die Genauigkeit der Berechnung von SOCv, und es besteht die Möglichkeit, dass sich die Genauigkeit der Berechnung des nach Gleichung (1) berechneten SOCw verschlechtert.
Gemäß der Ausführungsform wird, um zu verhindern, dass die Genauigkeit der Berechnung von SOCw durch den Verschlechterungsgrad SOH verschlechtert wird, der vorgegebene Schwellenwert Tdth verkleinert, wenn der Grad SOH der Verschlechterung der Batterie 400 ansteigt. Daher wird, wenn der Verschlechterungsgrad SOH von SOH nach SOH1 (SOH → SOH1) ° zunimmt, wie in 9 dargestellt ist, und demgemäß der Fehler der Berechnung des Innenwiderstands R zunimmt, der vorgegebene Schwellenwert Tdth auf Tdth1 geändert, und die in 8 dargestellte Linie L0 wird beispielsweise zu einer unterbrochenen Linie L2 geändert.
Wenn der Verschlechterungsgrad SOH zunimmt, wird demgemäß der vorgegebene Schwellenwert Tdth verkleinert, wodurch selbst dann, wenn der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz klein ist, der Absolutwert Tdiff der Temperaturdifferenz größer oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert Tdth wird, so dass der Korrekturkoeffizient Ktdiff in etwa null wird. Daher wird das Gewicht W in etwa null und wird SOCw unter Verwendung von SOCi an Stelle von SOCv, wobei die Möglichkeit besteht, dass sich die Rechengenauigkeit verschlechtert, berechnet, so dass verhindert werden kann, dass sich die Genauigkeit der Berechnung von SOCw verschlechtert.
Bei einem Verfahren, bei dem der Grad SOH der Verschlechterung der Batterie 400 geschätzt wird, können eine Verschlechterungsgrad-Berechnungseinheit in der Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 bereitgestellt werden, ein Verschlechterungsgrad-Informationssignal von einer anderen mit der Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 verbundenen Vorrichtung empfangen werden oder die beiden vorstehend erwähnten Verfahren miteinander kombiniert werden.
- Fünfte Ausführungsform-
10 ein Diagramm, das eine fünfte Ausführungsform zeigt. 10 zeigt die erste Temperaturberechnungseinheit 115 und die zweite Temperaturberechnungseinheit 116 der Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110. Gemäß der Ausführungsform weist die Batterie 400 drei Temperaturmesspositionen auf und werden eine Temperatur t1 an der ersten Messposition, eine Temperatur t2 an der zweiten Messposition und eine Temperatur t3 an der dritten Messposition von der Messeinheit 200 in die Batteriezustands-Schätzvorrichtung 110 eingegeben. Die Temperaturen t1 bis t3 werden jeweils in die erste Temperaturberechnungseinheit 115 und die zweite Temperaturberechnungseinheit 116 eingegeben.
Die erste Temperaturberechnungseinheit 115 wählt die höchste der Temperaturen t1, t2 und t3 aus und gibt die Temperatur als erste Temperatur T1 aus. Andererseits wählt die zweite Temperaturberechnungseinheit 116 die niedrigste der Temperaturen t1, t2 und t3 aus und gibt die Temperatur als zweite Temperatur T2 aus. Die Gewichtsberechnungseinheit 114 legt die Gewichtung von SOCv auf der Grundlage des Betrags des Absolutwerts Tdiff der Differenz zwischen der ausgegebenen höchsten Temperatur (ersten Temperatur T1) und der niedrigsten Temperatur (zweiten Temperatur T2) fest.
Gemäß der vorstehend erwähnten Konfiguration wird beispielsweise, obgleich eine Verteilung erzeugt wird, bei der die Temperatur abhängig von der Form und vom Material der Batterie 400 nicht gleichmäßig ist oder sich die Temperaturverteilung beim Laden und Entladen des Batteriesystems 1000 während des Betriebs ändert, die höchste Temperatur von den Temperaturen an mehreren Positionen als erste Temperatur T1 ausgewählt und die niedrigste Temperatur von diesen als zweite Temperatur T2 ausgewählt, wodurch es möglich wird, die Eigenschaften der Batterie 400 geeignet zu erfassen. Wenn die Differenz zwischen der ersten Temperatur T1 und der zweiten Temperatur T2 groß ist, wird SOCw unter Verwendung von SOCi an Stelle von SOCv, bei dem die Möglichkeit besteht, dass die Genauigkeit der Berechnung verschlechtert wird, berechnet, so dass verhindert werden kann, dass die Genauigkeit der Berechnung von SOCw verschlechtert wird.
(Modifikation)
11 ist ein Diagramm, das eine Modifikation der fünften Ausführungsform zeigt. Bei einem in 10 dargestellten Beispiel gibt die erste Temperaturberechnungseinheit 115 die höchste der Temperaturen t1, t2 und t3 als erste Temperatur T1 aus. Bei der in 11 dargestellten Modifikation wird jedoch der Durchschnitt der Temperaturen t1, t2 und t3 berechnet und wird die Durchschnittstemperatur als erste Temperatur T1 ausgegeben.
Gemäß der Ausführungsform wird die erste Temperatur T1 zur Durchschnittstemperatur und wird die zweite Temperatur T2 zur niedrigsten Temperatur, weil die Durchschnittstemperatur jedoch in der Mitte zwischen der höchsten Temperatur und der niedrigsten Temperatur liegt, können die Eigenschaften der Batterie 400 ebenso wie beim in 10 dargestellten Fall selbst dann geeignet erfasst werden, wenn das Verfahren eingesetzt wird, bei dem die Durchschnittstemperatur und die niedrigste Temperatur verwendet werden.
Ferner ist in den 10 und 11 die Anzahl der Temperaturmesspositionen der Batterie 400 als drei festgelegt, diese Anzahl kann jedoch frei auf einen Wert von zwei oder größer gesetzt werden. Ferner kann die gleiche Wirkung selbst dann erhalten werden, wenn festgelegt wird, dass die höchste Temperatur durch die zweite Temperaturberechnungseinheit 116 aus 11 ausgewählt wird.
-Sechste Ausführungsform-
Die 12 bis 14 sind Diagramme, die eine sechste Ausführungsform zeigen. Gemäß der sechsten Ausführungsform, wie in 12 dargestellt ist, wählt die erste Temperaturberechnungseinheit 115 die höchste der Temperaturen t1, t2 und t3 aus und gibt die Temperatur als erste Temperatur T1 aus. Andererseits wählt die zweite Temperaturberechnungseinheit 116 die niedrigste der Temperaturen t4 und t5 aus und gibt die Temperatur als zweite Temperatur T2 aus.
13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Messpositionen der Temperaturen t1 bis t5 zeigt. Eine Kühlplatte 401, welche eine Wärmeübertragung mit der Batterie 400 ausführt, ist angrenzend an die Batterie 400 bereitgestellt. An drei Messpositionen der Batterie 400 erfasste Temperaturen werden als Temperatur t1, t2 bzw. t3 definiert, und an zwei Messpositionen der Kühlplatte 401 erfasste Temperaturen werden als Temperatur t4 bzw. Temperatur t5 definiert.
Wie vorstehend beschrieben wurde, hängt der Innenwiderstand R der Batterie 400 von der Batterietemperatur T ab. Wenn sich angrenzend an die Batterie 400 ein Element (Kühlplatte 401) befindet, wird durch die Wärmeübertragung zwischen dem Element und der Batterie 400 eine Temperaturverteilung in der Batterie 400 erzeugt und wird der Innenwiderstand R der Batterie 400 durch die Temperatur des benachbarten Elements beeinflusst. In einem solchen Fall ergibt sich die Möglichkeit, dass der Innenwiderstand R der Batterie 400 nicht geeignet erhalten werden kann, es sei denn, dass die Temperatur des die Wärmeübertragung mit der Batterie 400 ausführenden Elements sowie die Temperatur der Batterie 400 berücksichtigt werden.
Beispielsweise wird zur Verbesserung der Ein- und Ausgangseigenschaften der Batterie 400 und zum Verhindern einer Verschlechterung und Zündung durch Überhitzen selbst dann, wenn die Batterie 400 Wärme erzeugt, weil sie geladen und entladen wird, davon ausgegangen, dass die Kühlplatte 401 an der Batterie 400 angebracht ist, wie in 13 dargestellt ist. Die Temperatur der Batterie 400 kann durch Installieren eines Rohrs zum Zuführen von Kühlwasser zur Kühlplatte 401 und zum Zirkulieren des Kühlwassers verringert werden.
In diesem Fall wird die Temperatur der Kühlplatte 401 niedriger als die Temperatur der Batterie 400 und wird die Wärme der Kühlplatte 401 zu einer Stelle übertragen, an der die Batterie 400 die Kühlplatte 401 berührt, so dass die Temperatur der Batterie 400 abgesenkt wird. Wenn die Messpositionen für die Temperatur t1, die Temperatur t2 und die Temperatur t3 der Batterie 400 von einer Stelle getrennt sind, an der diese Messpositionen die Kühlplatte 401 berühren, kann der Einfluss der Kühlplatte 401 auf die Temperatur der Batterie 400 jedoch nicht erfasst werden.
Bei einer solchen Konfiguration, wie in 12 dargestellt ist, wird die niedrigste von den Temperaturen t4 und t5 der Kühlplatte 401 ausgewählt und als zweite Temperatur T2 ausgegeben, wodurch die Eigenschaften der Batterie 400 geeignet erfasst werden können. Wenn die Differenz zwischen der ersten Temperatur T1, welche die Temperatur der Batterie 400 ist, und der zweiten Temperatur T2, welche die Temperatur der Kühlplatte 401 ist, groß ist, wird SOCw unter Verwendung von SOCi an Stelle von SOCv berechnet, bei dem die Möglichkeit einer Verschlechterung der Berechnungsgenauigkeit auftritt, so dass verhindert werden kann, dass die Genauigkeit der Berechnung von SOCw verschlechtert wird.
Ferner ist in 13 ein Beispiel dargestellt, bei dem Temperaturen an drei Messpositionen der Batterie 400 erfasst werden, es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Messpositionen bereitgestellt werden, solange ihre Anzahl wenigstens zwei beträgt. Ferner ist ein Beispiel dargestellt, bei dem die Temperaturen an zwei Messpositionen der Kühlplatte 401 erfasst werden, es können jedoch auch eine oder drei oder mehr Messpositionen vorhanden sein.
Ferner ist in 13 ein Element, das die Wärmeübertragung mit der Batterie 400 vornimmt, als Kühlplatte 401 definiert, es kann jedoch ein beliebiges Element verwendet werden, solange es an die Batterie 400 angrenzt und die Wärmeübertragung mit der Batterie 400 ausführt. Beispielsweise kann ein Element zum Erwärmen an Stelle der Kühlplatte verwendet werden und kann eine Abdeckung einer in der Batterie 400 bereitgestellten Batterieeinheit verwendet werden. Bei einer Konfiguration, bei der das Element (Kühlplatte 401 oder Element zum Erwärmen), das die Wärmeübertragung ausführt, durch ein Fluid gekühlt oder erwärmt wird, kann die Temperatur des die Wärmeübertragung mit der Batterie 400 ausführenden Fluids verwendet werden. Ferner kann bei einer Konfiguration, die ein Kühlgebläse und ein Erwärmungsgebläse aufweist, die Temperatur der vom Kühlgebläse und vom Erwärmungsgebläse geblasenen Luft erfasst werden.
Zusätzlich kann, wie bei einer Konfiguration aus 14 dargestellt ist, die erste Temperaturberechnungseinheit 115die höchste der Temperaturen t1, t2, t3, t4 und t5 auswählen und kann die zweite Temperaturberechnungseinheit 116 die niedrigste der Temperaturen t1, t2, t3, t4 und t5 auswählen. Dementsprechend können die höchste und die niedrigste Temperatur geeignet erfasst werden, selbst wenn die Temperatur der Batterie 400 oder die Temperatur des an die Batterie 400 angrenzenden Elements hoch ist. Das heißt, dass die Eigenschaften der Batterie 400 geeignet erfasst werden können, wenn das daran angrenzende Element zum Kühlen oder zum Erwärmen vorgesehen ist, wodurch verhindert werden kann, dass die Genauigkeit der Berechnung von SOCw verschlechtert wird.
Wenngleich vorstehend verschiedene Ausführungsformen und Modifikationen beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Andere als innerhalb des Bereichs der technischen Ideen der vorliegenden Erfindung liegend angesehene Ausführungsformen sind auch in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung aufgenommen.
Bezugszeichenliste

100:: Batteriesteuereinrichtung
110:: Batteriezustands-Schätzvorrichtung
111:: SOCv-Berechnungseinheit
112:: SOCi-Berechnungseinheit
113:: IR-Berechnungseinheit
114:: Gewichtsberechnungseinheit
115:: erste Temperaturberechnungseinheit
116:: zweite Temperaturberechnungseinheit
120:: Speichereinheit
200:: Messeinheit
300:: Ausgabeeinheit
400:: Batterie
401:: Kühlplatte
1000:: Batteriesystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010256323 A [0003, 0005]

Claims

Batteriezustands-Schätzvorrichtung, welche Folgendes aufweist: eine erste Berechnungseinheit, die ausgelegt ist, einen ersten Ladezustand durch die Verwendung der Spannungen der entgegengesetzten Enden einer Batterie zu berechnen, eine zweite Berechnungseinheit, die ausgelegt ist, einen zweiten Ladezustand durch Integrieren des in der Batterie fließenden Stroms zu berechnen, eine dritte Berechnungseinheit, die ausgelegt ist, den Ladezustand der Batterie durch Gewichten und Addieren des ersten Ladezustands und des zweiten Ladezustands zu berechnen, und eine Temperaturverarbeitungseinheit, in die mehrere Temperaturen an verschiedenen Messpositionen der Batterie eingegeben werden, die ausgelegt ist, eine erste und eine zweite Temperatur auf der Grundlage der mehreren Temperaturen festzulegen, wobei die dritte Berechnungseinheit die Gewichtung des zweiten Ladezustands in Zusammenhang mit dem Betrag des Absolutwerts der Differenz zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur ändert.
Batteriezustands-Schätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenn der Absolutwert der Differenz zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur größer oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, die dritte Berechnungseinheit die Gewichtung des zweiten Ladezustands auf einen höheren Wert legt als wenn der Absolutwert kleiner als der erste Schwellenwert ist.
Batteriezustands-Schätzvorrichtung nach Anspruch 2, wobei wenn der Absolutwert größer oder gleich dem ersten Schwellenwert ist und die erste oder die zweite Temperatur kleiner oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, die dritte Berechnungseinheit die Gewichtung des zweiten Ladezustands auf einen hohen Wert legt.
Batteriezustands-Schätzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei wenn der Absolutwert kleiner als der erste Schwellenwert ist, die dritte Berechnungseinheit die Gewichtung des zweiten Ladezustands auf einen hohen Wert legt, wenn der Absolutwert groß ist.
Batteriezustands-Schätzvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die dritte Berechnungseinheit den ersten Schwellenwert auf einen kleinen Wert legt, wenn der Grad der Verschlechterung der Batterie groß ist.
Batteriezustands-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Temperaturverarbeitungseinheit die höchste der mehreren Temperaturen als die erste Temperatur festlegt und die niedrigste der mehreren Temperaturen als die zweite Temperatur festlegt.
Batteriezustands-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Temperaturverarbeitungseinheit den Durchschnitt der mehreren Temperaturen als erste Temperatur festlegt und die höchste oder die niedrigste der mehreren Temperaturen als die zweite Temperatur festlegt.
Batteriezustands-Schätzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in die Temperaturverarbeitungseinheit Temperaturen bei mehreren Positionen der Batterie und die Temperatur eines Elements oder eines Fluids, wodurch eine Wärmeübertragung mit der Batterie ausgeführt wird, eingegeben werden und die Temperaturverarbeitungseinheit die höchste, die niedrigste oder die durchschnittliche Temperatur von den Temperaturen an den mehreren Positionen als erste Temperatur festlegt und die sich auf das Element oder das Fluid beziehende Temperatur als zweite Temperatur festlegt.