DE112022003336T5

DE112022003336T5 - Batteriemessverfahren und -gerät

Info

Publication number: DE112022003336T5
Application number: DE112022003336.3T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Kitagawa; Shun MIYAUCHI; Isao Ishibe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2022-06-02
Publication date: 2024-04-11
Also published as: US20240230770A9; JP2023006784A; US20240133960A1; WO2023276546A1; CN117597589A

Abstract

Ein Batteriemessgerät (50) zum Messen eines Zustands einer wiederaufladbaren Batterie (42) weist eine Stromsteuerungseinrichtung (54a), eine Spannungsmesseinheit (52) und eine Berechnungseinrichtung (54b) auf. Die Stromsteuerungseinrichtung führt eine Aufgabe (i) einer ersten Aufgabe des Bewirkens, dass die wiederaufladbare Batterie ein zusammengesetztes Wellensignal ausgibt, das eine Kombination von zumindest ersten und zweiten Wechselsignalen ist, wobei die ersten und zweiten Wechselsignale jeweils erste und zweite Frequenzen aufweisen, die sich voneinander unterscheiden, und (ii) einer zweiten Aufgabe des Bewirkens, dass die ersten und zweiten Wechselsignale in die wiederaufladbare Batterie als das zusammengesetzte Wellensignal eingegeben werden, durch. Die Spannungsmesseinheit misst eine Spannungsvariation über der wiederaufladbaren Batterie in Reaktion auf das zusammengesetzte Wellensignal. Die Berechnungseinrichtung analysiert für jede der ersten und zweiten Frequenzen die Spannungsvariation entsprechend den ersten und zweiten Wechselsignalen und der Spannungsvariation, um dementsprechend Informationen bezüglich einer komplexen Impedanz der wiederaufladbaren Batterie zu berechnen. Die Stromsteuerungseinrichtung stellt eine vorbestimmte Wellenzahl für jedes der ersten und zweiten Wechselsignale ein und bestimmt, ob eine Eingabe oder eine Ausgabe der vorbestimmten Wellenzahl von einem der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie abgeschlossen worden ist. Die Stromsteuerungseinrichtung wechselt in Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Eingabe oder Ausgabe der vorbestimmten Wellenzahl von einem der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie abgeschlossen ist, das abgeschlossene der ersten und zweiten Wechselsignale auf ein neues Wechselsignal, das eine andere Frequenz aufweist, während die Eingabe oder Ausgabe des anderen der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie fortgesetzt wird.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beruht auf und beansprucht Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-109557 , die am 30. Juni 2021 eingereicht worden ist, wobei deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme einbezogen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Batteriemessgeräte und Batteriemessverfahren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Anwender von wiederaufladbaren Batterien haben beispielsweise eine Messung einer Innen-Impedanz der wiederaufladbaren Batterie durchgeführt, um das Leistungsvermögen der wiederaufladbaren Batterie zu erkennen. Patentliteratur 1 offenbart eine Impedanzmessverarbeitung, die bewirkt, dass eine wiederaufladbare Batterie eine Vielzahl von Wechselströmen ausgibt, die jeweils vorbestimmte Frequenzen aufweisen, und für jede der Frequenzen der Wechselströme analysiert, wie eine Spannung über die wiederaufladbare Batterie variiert, um dementsprechend eine Innen-Impedanz der wiederaufladbaren Batterie in einer relativ kurzen Zeit zu messen.
QUERVERWEISE
Patentliteratur 1: japanische Patentanmeldung Nr. JP 2003 - 090 869 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Gewährleisten eines ausreichenden Grads der Impedanzmessgenauigkeit erfordert eine Durchschnittsbildung gemessener Spannungsvariationen, um dementsprechend Fehler zu reduzieren, die in den gemessenen Spannungsvariationen enthalten sind. Dieses Erfordernis benötigt daher die Ausgabe der Wechselströme, von denen jeder eine gewisse Wellenzahl aufweist, aus der wiederaufladbaren Batterie. Anders ausgedrückt benötigt dieses Erfordernis eine gewisse Anzahl von gemessenen Spannungsvariationen. Die Wellenzahl irgendeines Wechselstroms pro Zeiteinheit, der eine gegebene Frequenz aufweist, unterscheidet sich von derjenigen eines anderen Wechselstroms pro Zeiteinheit, der eine andere Frequenz aufweist. Das heißt, dass zur Gewährleistung einer gewissen Anzahl von gemessenen Spannungsvariationen eine längere Ausgabe eines Niedrigfrequenzwechselstroms im Vergleich zu einem Hochfrequenzwechselstrom erforderlich ist.
Die in Patentliteratur 1 offenbarte Impedanzmessverarbeitung, die bewirkt, dass eine wiederaufladbare Batterie eine Vielzahl von Wechselströmen mit unterschiedlicher Frequenz ausgibt, muss eine Ausgabezeitdauer jedes Wechselstroms bestimmen; die bestimmte Ausgabezeitdauer des Wechselstroms mit der niedrigsten Frequenz ermöglicht es, dass der Wechselstrom mit der niedrigsten Frequenz eine erforderliche Wellenzahl aufweist. Anders ausgedrückt wird die Ausgabezeitdauer von jedem der Wechselströme mit unterschiedlicher Frequenz unter Bezugnahme auf die Ausgabezeitdauer des Wechselstroms mit der niedrigsten Frequenz bestimmt. Dies kann dazu führen, dass Wechselströme mit höherer Frequenz als der Wechselstrom mit der niedrigsten Frequenz jeweils für eine unnötig lange Zeit ausgegeben werden. Das heißt, dass die in Patentliteratur 1 offenbarte Impedanzmessverarbeitung verbessert werden kann.
Im Hinblick auf diese Probleme ist die vorliegende Offenbarung darauf gerichtet, Batteriemessgeräte und Batteriemessverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Impedanz einer wiederaufladbaren Batterie mit höherer Effizienz zu messen.
Zum Lösen der Aufgabe stellt die vorliegende Offenbarung ein Batteriemessgerät zum Messen eines Zustands einer wiederaufladbaren Batterie bereit. Das Batteriemessgerät weist eine Stromsteuerungseinrichtung auf, die konfiguriert ist, (i) eine erste Aufgabe des Bewirkens, dass die wiederaufladbare Batterie ein zusammengesetztes Wellensignal ausgibt, das eine Kombination von zumindest ersten und zweiten Wechselsignalen ist, wobei die ersten und zweiten Wechselsignale jeweils erste und zweite Frequenzen aufweisen, die sich voneinander unterscheiden, oder (ii) eine zweite Aufgabe des Bewirkens, dass die ersten und zweiten Wechselsignale in die wiederaufladbare Batterie als das zusammengesetzte Wellensignal eingegeben werden, durchzuführen. Das Batteriemessgerät weist eine Spannungsmesseinheit auf, die konfiguriert ist, eine Spannungsvariation über der wiederaufladbaren Batterie in Reaktion auf das zusammengesetzte Wellensignal zu messen. Das Batteriemessgerät weist eine Berechnungseinrichtung auf, die konfiguriert ist, für jede der ersten und zweiten Frequenzen die Spannungsvariation entsprechend den ersten und zweiten Wechselsignalen und der Spannungsvariation zu analysieren, um dementsprechend Informationen bezüglich einer komplexen Impedanz der wiederaufladbaren Batterie zu berechnen. Die Stromsteuerungseinrichtung ist konfiguriert, eine vorbestimmte Wellenzahl von jedem der ersten und zweiten Wechselsignale einzustellen, und zu bestimmen, ob eine Eingabe oder eine Ausgabe der vorbestimmten Wellenzahl von einem der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie abgeschlossen worden ist. Die Stromsteuerungseinrichtung ist konfiguriert, in Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Eingabe oder Ausgabe der vorbestimmten Wellenzahl von einem der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie abgeschlossen worden ist, das Abgeschlossene der ersten und zweiten Wechselsignale auf ein neues Wechselsignal zu wechseln (umzuschalten), das eine andere Frequenz aufweist, während die Eingabe oder Ausgabe des anderen der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie fortgesetzt wird.
Außerdem wird zum Lösen des vorstehend beschriebenen Problems gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Batteriemessverfahren bereitgestellt, das durch ein Batteriemessgerät zum Messen eines Zustands einer wiederaufladbaren Batterie auszuführen ist. Das Batteriemessverfahren weist einen Durchführungsschritt des Durchführens (i) einer ersten Aufgabe des Bewirkens, dass die wiederaufladbare Batterie ein zusammengesetztes Wellensignal ausgibt, das eine Kombination von zumindest ersten und zweiten Wechselsignalen ist, wobei die ersten und zweiten Wechselsignale jeweils erste und zweite Frequenzen aufweisen, die sich voneinander unterscheiden, oder (ii) einer zweiten Aufgabe des Bewirkens, dass die ersten und zweiten Wechselsignale in die wiederaufladbare Batterie als das zusammengesetzte Wellensignal eingegeben werden. Das Batteriemessverfahren weist einen Messschritt des Messens einer Spannungsvariation über die wiederaufladbare Batterie in Reaktion auf das zusammengesetzte Wellensignal auf. Das Batteriemessverfahren weist einen Berechnungsschritt des Analysierens, für jede der ersten und zweiten Frequenzen, der Spannungsvariation entsprechend den ersten und zweiten Wechselsignalen und der Spannungsvariation, um dementsprechend Informationen bezüglich einer komplexen Impedanz der wiederaufladbaren Batterie zu berechnen. Der Durchführungsschritt weist weiterhin auf:

(I) Einstellen einer vorbestimmten Wellenzahl von jedem der ersten und zweiten Wechselsignale,
(II) Bestimmen, ob eine Eingabe/Ausgabe der vorbestimmten Wellenzahl von einem der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie abgeschlossen worden ist,
(III) Wechseln, in Reaktion auf die Bestimmung, dass die Eingabe oder Ausgabe der vorbestimmten Wellenzahl von einem der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie abgeschlossen worden ist, das Abgeschlossene der ersten und zweiten Wechselsignale auf ein neues Wechselsignal, das eine andere Frequenz aufweist, während die Eingabe oder Ausgabe des anderen der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie fortgesetzt wird.

Das vorstehend beschriebene Batteriemessgerät und das vorstehend beschriebene Batteriemessverfahren ermöglichen jeweils, nach der Ausgabezeitdauer des ersten Wechselsignals, als ein neues zusammengesetztes Wellensignal eine Kombination des neuen Wechselsignals mit einer anderen Frequenz und des zweiten Wechselsignals auszugeben, ohne dass auf eine Beendigung der Ausgabezeitdauer des zweiten Wechselsignals als ein Wechselstrom gewartet wird.
Diese Konfiguration ermöglicht daher eine Messung der komplexen Impedanz der wiederaufladbaren Batterie mit einer höheren Effizienz im Vergleich zu einem Vergleichsbeispiel, bei dem ein neues zusammengesetztes Wellensignal nach Beendigung der Ausgabezeitdauer des zweiten Wechselsignals ausgegeben wird.
Außerdem ermöglicht es die vorstehend beschriebene Konfiguration des Batteriemessgerätes, dass die Ausgabe der ersten und zweiten Wechselsignale jeweils mit (i) den vorbestimmten Wellenzahlen und (ii) den unterschiedlichen Frequenzen ermöglicht, die Berechnungsgenauigkeit der komplexen Impedanz der wiederaufladbaren Batterie beizubehalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehend beschriebene Aufgabe, andere Aufgaben, Eigenschaften und vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich. Es zeigen:

1 ein Schaltbild, das eine schematische Konfiguration eines Leistungsversorgungssystems veranschaulicht,
2 ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration eines Batteriemessgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
3 ein Flussdiagramm, das eine Impedanzberechnungsroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
4 ein Zeitverlaufsdiagramm, das Wellenformen jeweiliger Wechselsignale veranschaulicht, die ein zusammengesetztes Wellensignal bilden,
5 ein Flussdiagramm, das eine Impedanzberechnungsroutine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
6 einen Graphen, der ein Beispiel für ein Cole-Cole-Diagramm veranschaulicht,
7A und 7B jeweils ein Zeitverlaufsdiagramm, das Wellenformen jeweiliger Wechselsignale veranschaulicht, die ein zusammengesetztes Wellensignal gemäß einem Vergleichsbeispiel bilden,
8 ein Zeitverlaufsdiagramm, das Wellenformen jeweiliger Wechselsignale veranschaulicht, die ein zusammengesetztes Wellensignal gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel bilden, und
9 ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration eines Batteriemessgerätes gemäß einer Modifikation veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Erstes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist ein Leistungsversorgungssystem 10 eines Fahrzeugs wie eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, bei dem ein Batteriemessgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet wird.
Das Leistungsversorgungssystem 10 weist, wie es in 1 veranschaulicht ist, einen Motor 20, einen Wechselrichter 30, ein Batteriepack 40, ein Batteriemessgerät 50 und eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 60 auf. Der Motor 20 wird als ein Beispiel für eine rotierende elektrische Maschine verwendet. Der Wechselrichter 30 dient als ein Leistungswandler zur Zufuhr von Drei-Phasen-Strömen zu dem Motor 20. Das Batteriepack 40 ist derart konfiguriert, dass es wiederaufladbar ist. Das Batteriemessgerät 50 ist in der Lage, verschiedene Zustände des Batteriepacks zu messen. Die ECU 60 ist konfiguriert, beispielsweise den Motor 20 zu steuern.
Der Motor 20 dient als eine Hauptkraftmaschine in dem Fahrzeug und ist konfiguriert, in der Lage zu sein, eine Leistungsübertragung zwischen dem Motor 20 und einem oder mehreren Antriebsrädern des Fahrzeugs durchzuführen. Das Leistungsversorgungssystem 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet einen Drei-Phasen-Permanentmagnet-Synchronmotor als den Motor 20.
Der Wechselrichter 30 ist als eine Vollbrückenschaltung konfiguriert, die aus mehreren Sätzen oberer und unterer Zweigschalter zusammengesetzt ist, wobei die Anzahl der Sätze der oberen und unteren Zweigschalter dieselbe wie die Anzahl der Phasen der Phasenwicklungen des Motors 20 ist. Ein-Aus-Schaltvorgänge der jeweiligen oberen und unteren Zweigschalter wie Halbleiterschalter von jedem Satz ermöglicht ein Justieren eines Stroms, der jeder Phasenwicklung des Motors 20 zugeführt wird.
Der Wechselrichter 30 weist eine nicht dargestellte Wechselrichtersteuerungseinrichtung auf. Die Wechselrichtersteuerungseinrichtung ist konfiguriert, Leistungsversorgungsaufgaben der Ein-Aus-Schaltvorgänge der jeweiligen oberen und unteren Zweigschalter jedes Satzes der Vollbrückenschaltung entsprechend (i) verschiedenen Messinformationen, die in dem Motor 20 gemessen werden, und (ii) einer Leistungsfahranforderung oder einer Leistungserzeugungsanforderung durchzuführen. Das heißt, dass eine der Leistungszufuhraufgaben der Wechselrichtersteuerungseinrichtung elektrische dem Motor 20 durch den Wechselrichter 30 Leistung aus dem Batteriepack 40 zuführt, um dadurch zu bewirken, dass der Motor 20 in einer Leistungslaufbetriebsart antreibt. Zusätzlich bewirkt eine andere der Leistungszufuhraufgaben der Wechselrichtersteuerungseinrichtung, dass der Motor 20 elektrische Leistung auf der Grundlage einer Drehleistung der Antriebsräder erzeugt, und führt die erzeugte elektrische Leistung dem Batteriepack 40 zu, wodurch das Batteriepack 40 geladen wird.
Das Batteriepack 40 ist elektrisch mit dem Motor 20 durch den Wechselrichter 30 verbunden.
Das Batteriepack 40 besteht aus einer Vielzahl von Batteriemodulen 41, die in Reihe geschaltet sind. Das Batteriepack 40 weist eine vorbestimmte Anschlussspannung von beispielsweise einigen hundert Volt oder mehr auf. Jedes der Batteriemodule 41 weist eine Vielzahl von Batteriezellen 42 auf, die in Reihe geschaltet sind. Eine Lithiumionenbatteriezelle, eine Nickelwasserstoffbatteriezelle oder eine Nickelmetallhydridbatteriezelle kann als jede Batteriezelle 42 verwendet werden. Jede Batteriezelle 42 ist eine wiederaufladbare Batterie, die eine Vielzahl von Elektroden und ein Elektrolyt aufweist.
Das Batteriepack 40 weist einen positiven Leistungsanschluss und einen negativen Leistungsanschluss auf. Wie es in 1 veranschaulicht ist, ist ein positiver Leistungspfad L1 mit dem positiven Leistungsanschluss des Batteriepacks 40 verbunden, und ist ein negativer Leistungspfad L2 mit dem negativen Leistungsanschluss des Batteriepacks 40 verbunden. Der Wechselrichter 30 und eine oder mehrere nicht dargestellte elektrischen Lasten weisen jeweils positive und negative Anschlüsse auf. Der positive Anschluss des Wechselrichters 30 und der einen oder mehreren nicht dargestellten elektrischen Lasten ist jeweils mit dem positiven Leistungspfad L1 verbunden. Der negative Anschluss von dem Wechselrichter 30 und der einen oder mehreren nicht dargestellten elektrischen Lasten ist jeweils mit dem negativen Leistungspfad L2 verbunden.
Das Leistungsversorgungssystem 10 weist Relaisschalter SMR auf, die jeweils als ein Systemhauptschalter dienen, die in den jeweiligen positiven und negativen Leistungspfaden L1 und L2 vorgesehen sind. Das Leistungsversorgungssystem 10 ist derart konfiguriert, dass die Relaisschalter SMR zwischen einer Leistungsübertragung zwischen dem Batteriepack 40 und dem Wechselrichter 30 und einer Leistungsabschaltung dazwischen umgeschaltet werden können.
Das Batteriemessgerät 50 ist konfiguriert, beispielsweise den Ladezustand (SOC) und den Gesundheitszustand (SOH) jeder Batteriezelle 42 zu messen. Das Batteriemessgerät 50, das mit der ECU 60 verbunden ist, ist konfiguriert, die verschiedenen Zustände jeder Batteriezelle 42 zu messen und die gemessenen Zustände jeder Batteriezelle 42 zu der ECU 60 auszugeben. Eine beispielhafte Struktur des Batteriemessgerätes 50 ist später beschrieben.
Die ECU 60 ist konfiguriert, zu der Wechselrichtersteuerungseinrichtung selektiv eine der Leistungsfahranforderung und der Leistungserzeugungsanforderung entsprechend verschiedenen Informationen zu senden, die beispielsweise eine Information bezüglich eines Bedienungszustands eines Fahrpedals des Fahrzeugs, eine Information bezüglich eines Bedienungszustands einer Bremse des Fahrzeugs, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die gemessenen Zustände jeder Batteriezelle 42 des Batteriepacks 40 aufweisen.
Nachstehend ist das Batteriemessgerät 50 ausführlich beschrieben.
Das Batteriemessgerät 50 ist, wie es in 2 veranschaulicht ist, konfiguriert, die verschiedenen Zustände jeder Batteriezelle 42 zu messen. Insbesondere weist das Batteriemessgerät 50 weist eine Wechselstromversorgungseinrichtung 51, eine Spannungsantwortmesseinheit 52, eine Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53, eine Verarbeitungseinheit 54, eine Kommunikationseinheit 55, erste elektrische Pfade 81 und zweite elektrische Pfade 82 auf.
Die Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 ist mit jeder Batteriezelle 42 durch einen entsprechenden der ersten elektrischen Pfade 81 verbunden. Die Spannungsantwortmesseinheit 52 ist mit jeder Batteriezelle 42 durch einen entsprechenden der zweiten elektrischen Pfade 82 verbunden. Die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 ist mit der Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 verbunden. Die Verarbeitungseinheit 54 ist mit sowohl der Spannungsantwortmesseinheit 52 als auch der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 verbunden. Die Kommunikationseinheit 55 ist mit der Verarbeitungseinheit 54 verbunden.
Die Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 ist konfiguriert, zu bewirken, dass eine ausgewählte Batteriezelle 42 als ein Messungsziel als eine Leistungsquelle dient, die Wechselströme ausgibt. Insbesondere ist die Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 konfiguriert, zu bewirken, dass die ausgewählte Batteriezelle 42 einen Wechselstrom auf der Grundlage eines Anweisungssignals ausgibt, das darin aus der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 eingegeben wird. Das Herausfließen des ausgewählten Wechselstroms aus der ausgewählten Batteriezelle 42 führt zu einer Variation in der Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42. In dieser Variation, die ebenfalls als Spannungsvariation bezeichnet ist, sind Informationen bezüglich der internen komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 reflektiert. Die Spannungsantwortmesseinheit 52 dient als eine Spannungsmesseinheit zum Messen der Spannungsvariation, die ebenfalls als ein Antwortsignal bezeichnet ist, der ausgewählten Batteriezelle 42 über der ausgewählten Batteriezelle 42.
Die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 weist eine Vielzahl von Oszillatoren auf. Beispielsweise weist die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen ersten Oszillator 53a und einen zweiten Oszillator 53b auf. Die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 ist konfiguriert, in Reaktion auf eine aus der Verarbeitungseinheit 54 gesendete Anweisung zu bewirken, dass die ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b jeweilige Wechselsignale ausgeben. Dann ist die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 konfiguriert, die Wechselsignale miteinander zu kombinieren, d.h. die ersten und zweiten Wechselsignale aufeinander zu überlagern, um dementsprechend ein zusammengesetztes Wellensignal zu erzeugen. Das durch den ersten Oszillator 53a erzeugte Wechselsignal wird ebenfalls als ein erstes Wechselsignal bezeichnet, und das durch den zweiten Oszillator 53b erzeugte Wechselsignal wird ebenfalls als ein zweites Wechselsignal bezeichnet.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden als die Wechselsignale sinusförmige Wellensignale verwendet, jedoch können beliebige Wechselsignale wie Rechteckwellensignale oder Dreieckwellensignal verwendet werden. Jedes des zusammengesetzten Wellensignals und der Wechselsignale weist eine Gleichstrom-Vorspannung (DC-Vorspannung) auf, und die Gleichstrom-Vorspannung von jedem des zusammengesetzten Wellensignals und der Wechselsignale verhindert, dass ein aus der ausgewählten Batteriezelle 42 ausgegebener Wechselstrom ein negativer Strom, d.h. ein umgekehrter Strom für die ausgewählte Batteriezelle 42 wird.
Die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 ist zusätzlich konfiguriert, das zusammengesetzte Wellensignal in ein digitales zusammengesetztes Wellensignal als das Anweisungssignal umzuwandeln, und das Anweisungssignals zu der Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 auszugeben, um dadurch die Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 anzuweisen, einen Wechselstrom auf der Grundlage des Anweisungssignals, d.h. des digitalen zusammengesetzten Wellensignals auszugeben. Die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 muss nicht stets das digitale zusammengesetzte Wellensignal als das Anweisungssignals ausgeben, und kann konfiguriert sein, als das Anweisungssignal ein digitales Signal auf der Grundlage des ersten Wechselsignals oder des zweiten Wechselstromsignals auszugeben.
Die Verarbeitungseinheit 54 weist einen Mikrocomputer, der einen Prozessor wie eine CPU aufweist, und einen Speicher wie verschiedene Speicherarten auf. Der Prozessor führt Programmanweisungen aus, die in dem Speicher gespeichert sind, um dementsprechend verschiedene Steuerungsfunktionen zu verwirklichen. Jede Steuerungsfunktion kann durch eine oder mehrere Hardware-Elektronikschaltungen oder durch eine oder mehrere Hardware-Software-Hybridschaltungen verwirklicht werden.
Beispielsweise weist die Verarbeitungseinheit 54 eine Funktion des Berechnens der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 auf. Nachstehend ist schematisch beschrieben, wie die Verarbeitungseinheit 54 die komplexe Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 berechnet.
Die Verarbeitungseinheit 54 führt einen ersten Vorgang des Anweisens der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 durch, das Anweisungssignal zu erzeugen, das eine ausgewählte zumindest eine Messfrequenz aus vorbestimmten mehreren Messfrequenzen für die komplexe Impedanz aufweist. Die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 bewirkt, dass die Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 einen Wechselstrom mit der ausgewählten zumindest einen Messfrequenz aus der ausgewählten Batteriezelle 42 erzeugt. Die Spannungsantwortmesseinheit 52 misst die Spannung über der ausgewählten Batteriezellen 42, um dementsprechend eine Variation in der Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42 als das Antwortsignal zu messen. Dann gibt die Spannungsantwortmesseinheit 52 das gemessene Antwortsignal zu der Verarbeitungseinheit 54 aus.
Die Verarbeitungseinheit 54 führt einen zweiten Vorgang des Berechnens einer Information in Bezug auf die komplexe Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für die ausgewählte zumindest eine vorbestimmte Messfrequenz auf der Grundlage des Antwortsignals durch.
Insbesondere ist die Verarbeitungseinheit 54 konfiguriert, die Abfolge der ersten und zweiten Vorgänge zu wiederholen, bis die Informationen von Werten der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für alle vorbestimmten Messfrequenzen berechnet worden sind.
Die Verarbeitungseinheit 54 ist konfiguriert, zu der ECU 60 die gemessenen Werte der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 als Messergebnisse für die ausgewählte Batteriezelle 42 auszugeben.
Die ECU 60 ist konfiguriert, ein Diagramm, d.h. ein Cole-Cole-Diagramm der berechneten Werte der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 auf der komplexen Impedanzebene zu erzeugen, und das Cole-Cole-Diagramm der berechneten Werte der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 auf der komplexen Impedanzebene zu analysieren, um dementsprechend die Eigenschaften beispielsweise der positiven und negativen Elektroden und des Elektrolyten der ausgewählten Batteriezelle 42 zu ermitteln, und den Ladezustand (SOC) und den Gesundheitszustand (SOH) der ausgewählten Batteriezelle 42 zu ermitteln.
Die ECU 60 muss nicht notwendigerweise das Cole-Cole-Diagramm aller Werte der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für alle vorbestimmten Messfrequenzen erzeugen. Beispielsweise kann das Batteriemessgerät 50 konfiguriert sein, zu regelmäßigen Zeitintervallen einen Wert der komplexen Impedanz einer ausgewählten Batteriezelle 42 für zumindest eine spezifische Messfrequenz, die aus den vorbestimmten Messfrequenzen ausgewählt ist, zu messen, während das Fahrzeug fährt, und die ECU 60 kann konfiguriert sein, den SOC, SOH und/oder die Temperatur der ausgewählten Batteriezelle 42 entsprechend davon zu ermitteln, wie die gemessenen Werte der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für die zumindest eine spezifische Messfrequenz sich im Verlaufe der Zeit ändern. Als ein weiteres Beispiel kann das Batteriemessgerät 50 konfiguriert sein, für jede vorbestimmte Zeit wie jeden Tag, jede Woche oder jedes Jahr einen Wert der komplexen Impedanz einer ausgewählten Batteriezelle 42 für zumindest eine spezifische Messfrequenz, die aus den vorbestimmten Messfrequenzen ausgewählt ist, zu messen, und die ECU 60 kann konfiguriert sein, die Parameter wie den SOH der ausgewählten Batteriezelle 42 entsprechend damit zu ermitteln, wie sich die gemessenen Werte der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für die zumindest eine spezifische Messfrequenz im Laufe der Zeit ändern.
Das Gewährleisten eines ausreichenden Gerades einer Messgenauigkeit für die komplexe Impedanz für eine ausgewählte Batteriezelle 42 erfordert eine Durchschnittsbildung, d.h. ein Integrieren von gemessenen Spannungsvariationen für jede Messfrequenz, um dementsprechend Fehler zu reduzieren, die in den gemessenen Spannungsvariationen enthalten sind. Dieses Erfordernis benötigt daher (i) eine Ausgabe der Wechselsignale, von denen jedes eine gewisse Wellenzahl aufweist, aus der ausgewählten Batteriezelle 42, und (ii) eine Messung einer Variation der Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42 für jedes der Wechselsignale während einer Ausgabezeitdauer des entsprechenden einen der Wechselsignale.
Ein vorbestimmter notwendiger Grad der Messgenauigkeit für die komplexe Impedanz für irgendeine Batteriezelle 42 erfordert für jede Messfrequenz eine Ausgabe des entsprechenden Wechselstroms, der eine ausreichende Wellenzahl aufweist, die bestimmt ist, um den vorbestimmten notwendigen Grad der Messgenauigkeit für die komplexe Impedanz zu erfüllen. Die vorbestimmten Messfrequenzen, die sich voneinander unterscheiden, bewirken, dass die jeweiligen Wechselsignale unterschiedliche Wellenzahlen pro Zeiteinheit aufweisen.
Eine niedrige Messfrequenz kann eine längere Ausgabezeitdauer eines Wechselsignals, das die entsprechende niedrige Messfrequenz aufweist, im Vergleich zu einer Ausgabezeitdauer eines Wechselsignals, das eine höhere Messfrequenz aufweist, erfordern. Daher gibt es den Sachverhalt, dass Ausgabezeitdauern, die für die jeweiligen Messfrequenzen erforderlich sind, sich voneinander unterscheiden.
Dieser Sachverhalt kann den nachfolgenden Punkt bewirken, wenn die Wechselsignale für jede Messfrequenz miteinander kombiniert werden, um ein zusammengesetztes Wellensignal als einen Wechselstrom zu erzeugen. Insbesondere würden, wenn die Ausgabezeitdauern aller zusammengesetzten Wellensignale für alle Messfrequenzen derart eingestellt werden würden, dass sie in Übereinstimmung mit einem Wert der Ausgabezeitdauer des zusammengesetzten Wellensignals für die niedrigste Messfrequenz wären, die Ausgabezeitdauern für alle zusammengesetzten Wellensignale für alle Messfrequenzen länger werden. Dies würde daher dazu führen, dass die zusammengesetzten Wellensignale mit einer höheren Messfrequenz als das zusammengesetzte Wellensignal mit der niedrigsten Frequenz jeweils für eine unnötig lange Zeit ausgegeben werden, was zu einer Reduktion der Effizienz der Messung der komplexen Impedanz führt.
In dieser Hinsicht ist das Batteriemessgerät 50 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wie nachstehend beschrieben konfiguriert.
Nachstehend ist eine Impedanzberechnungsroutine unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, die durch das Batteriemessgerät 50 ausgeführt wird.
Die Verarbeitungseinheit 54 ist konfiguriert, die in 3 veranschaulichte Impedanzberechnungsroutine zu einer oder mehreren vorbestimmten Zeiten auszuführen. Die vorbestimmten Zeiten weisen eine Zeit, wenn das Fahrzeug aktiviert wird, irgendeine Zeit während des Stoppens des Fahrzeugs und/oder eine spezifizierte Zeit eines Tags oder einer Woche auf. Die vorbestimmten Zeiten können irgendeine Zeit während des Fahrens des Fahrzeugs aufweisen.
Beim Starten der Impedanzberechnungsroutine führt die Verarbeitungseinheit 54 einen Auswahlzyklus des Auswählens einer einzelnen oder mehrerer Messfrequenzen aus den Messfrequenzen für die Messung der komplexen Impedanz einer ausgewählten Batteriezelle 42 in Schritt S101 durch. Insbesondere wählt in Schritt S101 die Verarbeitungseinheit 54 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zwei Messfrequenzen aus den Messfrequenzen aus, die vorab innerhalb eines vorbestimmten Messbereichs bestimmt sind.
Insbesondere wählt die Verarbeitungseinheit 54 zwei Messfrequenzen aus den vorab bestimmten Messfrequenzen aus, wobei verhindert wird, dass eine der ausgewählten zwei Messfrequenzen ein ganzzahliges Vielfaches der anderen davon wird. Alternativ dazu justiert die Verarbeitungseinheit 54 eine der ausgewählten zwei Messfrequenzen derart, dass sie etwas gegenüber einem ganzzahligen Vielfachen der anderen davon versetzt ist. Diese spezifische Auswahl zielt darauf ab, zu verhindern, dass die Impedanzberechnungsroutine eine negative Wirkung auf Oberschwingungswellenkomponenten der anderen der ausgewählten zwei Messfrequenzen aufweist.
In Schritt S101 muss die Verarbeitungseinheit 54 nicht mehrere, d.h. zwei Messfrequenzen aus den vorab bestimmten Messfrequenzen auswählen, und kann eine einzelne Messfrequenz auswählen, wenn die einzelne Messfrequenz lediglich innerhalb des vorbestimmten Messbereichs liegt.
Danach bestimmt die Verarbeitungseinheit 54 für jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen eine Wechselsignal-Ausgabezeitdauer in Schritt S102. Bei Auswahl der zwei Messfrequenzen aus den vorab bestimmten Messfrequenzen bestimmt die Verarbeitungseinheit 54 eine Ausgabezeitdauer eines ersten Ausgangssignals für eine der ausgewählten zwei Messfrequenzen und eine Ausgabezeitdauer für ein zweites Ausgangssignal für die andere der ausgewählten zwei Messfrequenzen. Die Ausgabezeitdauer, die für jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen bestimmt wird, repräsentiert eine Ausgabezeitdauer, während der eine vorbestimmte Wellenzahl, d.h. eine Anzahl von Wellen, eines Ausgangssignals mit der entsprechenden einen der ausgewählten zwei Messfrequenzen ausgegeben worden ist. Das heißt, dass die Ausgabezeitdauer für jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen auf der Grundlage der entsprechenden einen der ausgewählten zwei Messfrequenzen bestimmt werden kann. Die vorbestimmte Wellenzahl, d.h. die Anzahl der Wellen des Ausgangssignals für jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen kann vorab auf der Grundlage eines erforderlichen Grads der Impedanzmessgenauigkeit bestimmt werden.
Danach sendet die Verarbeitungseinheit 54 beispielsweise eine Anweisung der ausgewählten zwei Messfrequenzen zu der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 in Schritt S103.
Insbesondere bewirkt, wenn die Verarbeitungseinheit 54 eine Anweisung der ausgewählten zwei Messfrequenzen zu der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 sendet, die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53, dass die ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b auf der Grundlage der ausgewählten zwei Messfrequenzen analoge erste und zweite Wechselsignale erzeugen, die jeweils die ausgewählten zwei Messfrequenzen aufweisen. Dann überlagert die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 eine der analogen ersten und zweiten Wechselsignale auf das andere davon, um dementsprechend ein analoges zusammengesetztes Wellensignal zu erzeugen. Alternativ bewirkt, wenn die Verarbeitungseinheit 54 eine Anweisung der ausgewählten einzelnen Messfrequenz zu der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 sendet, die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53, dass der erste Oszillator 53a oder der zweite Oszillator 53b auf der Grundlage der ausgewählten einzelnen Messfrequenz ein analoges erstes/zweites Wechselsignal erzeugt, das die ausgewählte einzelne Messfrequenz aufweist.
Dann wandelt die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 das analoge zusammengesetzte Wellensignal oder das analoge erste/zweite Wechselsignal in ein digitales zusammengesetztes Wellensignal oder ein digitales erstes/zweites Wechselsignal um. Dann sendet die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 das digitale zusammengesetzte Wellensignal oder das digitale erste/zweite Wechselsignal als ein Anweisungssignal zu der Wechselstromerzeugungseinrichtung 51.
Die Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 bewirkt, dass die ausgewählte Batteriezelle 42 einen Wechselstrom auf der Grundlage des Anweisungssignals, d.h. des digitalen zusammengesetzten Wellensignals oder des digitalen ersten/zweiten Wechselsignals ausgibt.
Die Spannungsantwortmesseinheit 52 misst die Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42, um dementsprechend eine Variation in der Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42 als ein Antwortsignal zu messen. Dann gibt die Spannungsantwortmesseinheit 52 das gemessene Antwortsignal zu der Verarbeitungseinheit 54 aus. Bei Empfang des Antwortsignals aus der Spannungsantwortmesseinheit 52 berechnet die Verarbeitungseinheit 54 auf der Grundlage des Antwortsignals eine Information in Bezug auf die komplexe Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für die ausgewählte einzelne oder die ausgewählten zwei Messfrequenzen in Schritt S104.
Nachstehend sind spezifische Vorgänge in Schritt S104 beschrieben.
Insbesondere führt die Verarbeitungseinheit 54 eine Messung des Wechselstroms durch, um dementsprechend aus dem Wechselstrom die Kombination der ersten und zweiten Wechselsignale oder das erste/zweite Wechselsignal zu entnehmen.
Das heißt, dass die Verarbeitungseinheit 54 den durch den ersten Strompfad 81 fließenden Wechselstrom misst und den gemessenen Wechselstrom auf der Grundlage der Frequenz des Wechselstroms analysiert, um dementsprechend aus dem Wechselstrom die kombinierten ersten und zweiten Wechselsignale oder das erste/zweite Wechselsignal zu extrahieren. Die Verarbeitungseinheit 54 kann direkt aus der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 die kombinierten ersten und zweiten Wechselsignale oder das erste/zweite Wechselsignal entnehmen.
Dann führt die Verarbeitungseinheit 54 auf der Grundlage der entnommenen ersten und zweiten Wechselsignale (oder des entnommenen ersten/zweiten Wechselsignals) eine Analyse des Antwortsignals durch, um dementsprechend als die Information in Bezug auf die komplexe Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 einen Realteilproportionalwert und einen Imaginärteilproportionalwert zu berechnen, wobei der Realteilproportionalwert proportional zu einem Realteil des Antwortsignals ist und der Imaginärteilproportionalwert proportional zu einem Imaginärteil des Antwortsignals ist.
Der Realteilproportionalwert repräsentiert einen Durchschnittswert oder einen integrierten Wert der Realteile der jeweiligen Antwortsignale, d.h. der Variationen in der Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42, die während der Ausgabezeitdauer der kombinierten ersten und zweiten Wechselsignale oder des ersten/zweiten Wechselsignals erhalten werden.
Danach bestimmt die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S105, ob die Ausgabezeitdauer von einem der kombinierten ersten und zweiten Wechselsignale oder des ersten/zweiten Wechselsignals beendet worden ist. In Reaktion auf die Bestimmung, dass die Ausgabezeitdauer von jedem der kombinierten ersten und zweiten Wechselsignale oder des ersten/zweiten Wechselsignals nicht beendet worden ist (NEIN in Schritt S105), kehrt die Verarbeitungseinheit 54 zu dem Vorgang in Schritt S104 zurück, und wiederholt fortgesetzt die Messung und die Analyse in Schritt S104 und die Bestimmung in Schritt S105, die vorstehend beschrieben worden sind.
Andernfalls weist in Reaktion auf die Bestimmung, dass die Ausgabezeitdauer des einen der kombinierten ersten und zweiten Wechselsignale oder des ersten/zweiten Wechselsignals beendet worden ist (JA in Schritt S105), die Verarbeitungseinheit 54 die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 in Schritt S106 an, die Erzeugung des einen der ersten und zweiten Wechselsignale (oder des ersten/zweiten Wechselsignals), dessen Ausgabezeitdauer beendet worden ist, zu stoppen. Wenn es zumindest ein Wechselsignal, d.h. das andere der ersten und zweiten Wechselsignale, gibt, dessen Ausgabezeitdauer nicht beendet worden ist, setzt die Modulationserzeugungseinrichtung 53 die Erzeugung des zumindest einen Wechselsignals und die Erzeugung des Anweisungssignals auf der Grundlage des zumindest einen Wechselsignals fort, und sendet danach das Anweisungssignal zu der Wechselstromerzeugungseinrichtung 51, bis die Erzeugung eines neuen Wechselstromsignals angewiesen wird.
Die Verarbeitungseinheit 54 beschafft in Schritt S107 den Realteilproportionalwert und den Imaginärteilproportionalwert (i) des einen der kombinierten ersten und zweiten Wechselsignale, dessen Ausgabezeitdauer beendet worden ist, oder (ii) des ersten/zweiten Wechselsignals, dessen Ausgabezeitdauer beendet worden ist. Das eine der kombinierten ersten und zweiten Wechselsignale, dessen Ausgabezeitdauer beendet worden ist, oder das erste/zweite Wechselsignal, dessen Ausgabezeitdauer beendet worden ist, ist nachstehend als Wechselsignal mit beendeter Ausgabezeitdauer bezeichnet.
Dann berechnet die Verarbeitungseinheit 54 auf der Grundlage des Realteilproportionalwerts und des Imaginärteilproportionalwerts des Wechselsignals mit beendeter Ausgabezeitdauer einen absoluten Wert und/oder eine Phase der komplexen Impedanz für die Messfrequenz des Wechselsignals mit beendeter Ausgabezeitdauer in Schritt S107. Dann sendet die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S107 zu der ECU 60 den absoluten Wert und/oder die Phase der komplexen Impedanz für die Messfrequenz des Wechselsignals mit beendeter Ausgabezeitdauer.
Nach dem Vorgang in Schritt S107 bestimmt die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S108, ob alle Messfrequenzen, die vorab innerhalb des vorbestimmten Messbereichs bestimmt worden sind, ausgewählt worden sind. Das heißt, dass die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S108 bestimmt, ob der absolute Wert und/oder die Phase der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für jede der Messfrequenzen innerhalb des vorbestimmten Messbereichs berechnet worden sind.
In Reaktion auf die Bestimmung, dass eine oder mehrere Messfrequenzen noch nicht ausgewählt worden sind (NEIN in Schritt S108), führt die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S109 einen nächsten Auswahlzyklus durch, bei dem eine der einen oder mehreren nicht ausgewählten Messfrequenzen neu ausgewählt wird. Wenn eine der einen oder mehreren nicht ausgewählten Messfrequenzen neu ausgewählt wird, verhindert die Verarbeitungseinheit 54, dass die neu ausgewählte Messfrequenz eine ganzzahlige Vielfache der Messfrequenz des gegenwärtig ausgegebenen Wechselsignals wird, oder justiert die neu ausgewählte Messfrequenz derart, dass sie etwas gegenüber einem ganzzahligen Vielfachen des fortgesetzt ausgegebenen Wechselsignals in Schritt S109 versetzt ist.
Die Verarbeitungseinheit 54 bestimmt in Schritt S110 eine Wechselsignal-Ausgabezeitdauer für die neu ausgewählte Messfrequenz, was ähnlich wie der Vorgang in Schritt S102 ausgeführt wird.
Danach sendet die Verarbeitungseinheit 54 eine Anweisung der neu ausgewählten Messfrequenz zu einer vorbestimmten Zeit in Schritt S111 zu der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53. Die vorbestimmte Zeit repräsentiert eine Zeit, zu der eine vorbestimmte Zeitdauer seit dem Ende der Ausgabezeitdauer von einem der ersten und zweiten Wechselsignale verstrichen ist.
Insbesondere empfängt, wenn die Verarbeitungseinheit 54 zu der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 eine Anweisung der neu ausgewählten Messfrequenz sendet, die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 die neu ausgewählte Messfrequenz. Dann bewirkt die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53, dass der eine der ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b, der kein Wechselsignal ausgibt, auf der Grundlage der neu ausgewählten Messfrequenz ein analoges Wechselsignal erzeugt, dass die neu ausgewählte Messfrequenz aufweist.
Dann überlagert die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 eines der jeweiligen ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b ausgegebenen analogen Signalen auf das andere davon, um dementsprechend ein analoges zusammengesetztes Wellensignal zu erzeugen.
Danach wandelt die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 das analoge zusammengesetzte Wellensignal in ein digitales zusammengesetztes Wellensignal um. Dann sendet die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 das digitale zusammengesetzte Wellensignal als ein Anweisungssignal zu der Wechselstromerzeugungseinrichtung 51.
Die Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 bewirkt, dass die ausgewählte Batteriezelle 42 einen Wechselstrom auf der Grundlage des Anweisungssignals, d.h. des digitalen zusammengesetzten Wellensignals ausgibt.
Die Spannungsantwortmesseinheit 52 misst die Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42, um dementsprechend eine Variation in der Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42 als ein Antwortsignal zu messen. Dann gibt die Spannungsantwortmesseinheit 52 das gemessene Antwortsignal zu der Verarbeitungseinheit 54 aus.
Bei Empfang des Antwortsignals aus der Spannungsantwortmesseinheit 52 kehrt die Verarbeitungseinheit 54 zu Schritt S104 zurück und berechnet in Schritt S104auf der Grundlage des Antwortsignals eine Information in Bezug auf die komplexe Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42.
Nach Ausführung der Vorgänge in Schritt S105 bis S107 nach dem Vorgang in Schritt S104 bestimmt die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S108, ob alle vorab bestimmten Messfrequenzen innerhalb des vorbestimmten Messbereichs ausgewählt worden sind.
In Reaktion auf die Bestimmung, dass eine oder mehrere Messfrequenzen noch nicht ausgewählt worden sind (NEIN in Schritt S108), führt die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S109 einen weiteren Auswahlzyklus des neuen Auswählens einer oder mehrerer nicht ausgewählter Messfrequenzen durch und wiederholt danach die Vorgänge in den Schritten S110, S111 und S104 bis S109, die vorstehend beschrieben worden sind.
Andernfalls bestimmt in Reaktion auf die Bestimmung, dass alle vorab bestimmten Messfrequenzen innerhalb des vorbestimmten Messbereichs ausgewählt worden sind (JA in Schritt S108), die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S112, ob es zumindest ein Wechselsignal gibt, das fortgesetzt durch die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 ausgegeben worden ist, anders ausgedrückt, ob es zumindest ein Wechselsignal gibt, dessen Ausgabezeitdauer nicht beendet ist.
In Reaktion auf die Bestimmung, dass es ein verbleibendes Wechselsignal gibt, das fortgesetzt durch die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 erzeugt worden ist (JA in Schritt S112), kehrt die Verarbeitungseinheit 54 zu Schritt S104 zurück und berechnet in Schritt S104 eine Information in Bezug auf die komplexe Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42.
Andernfalls bestimmt in Reaktion auf die Bestimmung, dass es keine Wechselsignale gibt, die fortgesetzt durch die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 erzeugt werden (NEIN in Schritt S112), die Verarbeitungseinheit 54, dass die Berechnung der Informationen bei allen Messfrequenzen abgeschlossen ist, wobei somit die Impedanzberechnungsroutine beendet wird.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, dient die Verarbeitungseinheit 54 als eine Stromsteuerungseinrichtung 54a, die bewirkt, dass eine wiederaufladbare Batterie wie die ausgewählte Batteriezelle 42 ein zusammengesetztes Wellensignal ausgibt, das mehrere Wechselsignale mit unterschiedlichen Frequenzen aufweist, wobei eines der Wechselsignale auf das andere davon überlagert wird.
Die Verarbeitungseinheit 54 dient zusätzlich als eine Berechnungseinrichtung 54b, die als ein Batteriemessverfahren ein Impedanzberechnungsverfahren des Analysierens einer Variation in der Spannung über der wiederaufladbaren Batterie für jedes der Wechselsignale mit unterschiedlichen Frequenzen durchführt, um dementsprechend Informationen bezüglich der komplexen Impedanz der wiederaufladbaren Batterie zu berechnen.
Die Vorgänge in den Schritten S101 bis S103 und S109 bis S111 dienen als ein Stromsteuerungsschritt, und der Vorgang in Schritt S104 dient als ein Spannungsmessschritt.
Nachstehend ist beschrieben, wie das wie vorstehend beschrieben konfigurierte Batteriemessgerät arbeitet.
Ein Bestimmen der Ausgabezeitdauer und eines Ausgabezeitpunkts für jedes der Wechselsignale, die ein zusammengesetztes Wellensignal bilden, führt dazu, dass die Ausgangssignale, die das zusammengesetzte Wellensignal bilden, aus den jeweiligen ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b ausgegeben werden.
Insbesondere veranschaulicht 4 ein Beispiel für das erste Wechselsignal, dem das Bezugszeichen S11 zugeordnet ist, das zu dem Zeitpunkt T0 aus dem ersten Oszillator 53a ausgegeben wird, und ein Beispiel für das zweite Wechselsignal, dem das Bezugszeichen S21 zugeordnet ist, das zu der Zeit T0 aus dem zweiten Oszillator 53b ausgegeben wird, wobei die Messfrequenz des ersten Wechselsignals S11 höher als diejenige des zweiten Wechselsignals S21 ist.
Die Messfrequenz des ersten Wechselsignals S11 ist höher als diejenige des zweiten Wechselsignals S21. Aus diesem Grund ist die Ausgabezeitdauer des ersten Wechselsignals S11, d.h. die Ausgabezeitdauer, bis eine vorbestimmte erforderliche Wellenzahl des ersten Wechselsignals S11 ausgegeben worden ist, kürzer als die Ausgabezeitdauer des zweiten Wechselsignals S21, d.h. die Ausgabezeitdauer, bis die vorbestimmte erforderliche Wellenzahl des zweiten Wechselsignals S21 ausgegeben worden ist.
Dies führt dazu, dass, wie es in 4 veranschaulicht ist, wenn das zusammengesetzte Wellensignal, das auf den ersten und zweiten Wellensignalen S11 und S21 basiert, als ein Wechselstrom von dem Zeitpunkt T0 an ausgegeben wird, die Ausgabezeitdauer des ersten Wechselsignals S11 früher als die Ausgabezeitdauer des zweiten Wechselsignals S21 beendet wird. Das heißt, dass die Ausgabezeitdauer des ersten Wechselsignals S11 zu dem Zeitpunkt T1 beendet wird, wohingegen das zweite Wechselsignal S21 fortgesetzt ausgegeben wird.
Bis die vorbestimmte Zeitdauer seit dem Zeitpunkt T1 verstrichen ist, wird lediglich das zweite Wechselsignal S21 von dem zweiten Oszillator 53b fortgesetzt ausgegeben, so dass das zweite Wechselsignal S21 als ein Wechselstrom ausgegeben wird. Wenn seit dem Zeitpunkt T1 die vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, wird ein neues erstes Wechselsignal S21 durch den ersten Oszillator 53a erzeugt und davon zu dem Zeitpunkt T2 ausgegeben.
Nach dem Zeitpunkt T2 wird ein zusammengesetztes Wellensignal, das auf dem neuen ersten Wechselsignal S12 und dem zweiten Wechselsignal S21 basiert, als ein Wechselstrom ausgegeben.
Das vorstehend beschriebene erste Ausführungsbeispiel erzielt die nachfolgenden vorteilhaften Wirkungen.
Die Verarbeitungseinheit 54 ist konfiguriert, die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 anzuweisen, beispielsweise zumindest zwei Wechselsignale auszugeben, die jeweils (i) vorbestimmte Wellenzahlen und (ii) unterschiedliche Messfrequenzen aufweisen.
Zusätzlich wechselt, wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Wellenzahl von einem der zumindest zwei Wechselsignale, die ein zusammengesetztes Wellensignal bilden, abgeschlossen ist, die Verarbeitungseinheit 54 durch die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 das abgeschlossene Wechselsignal der zumindest zwei Wechselsignale auf ein neues Wechselsignal, das eine andere Messfrequenz aufweist, während eine Ausgabe des anderen der zwei Wechselsignale fortgesetzt wird.
Beispielsweise wechselt, wie es in 4 gezeigt ist, wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Wellenzahl des ersten Wechselsignals S11 mit einer vorbestimmten Messfrequenz abgeschlossen ist, die Verarbeitungseinheit 54 durch die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 das abgeschlossene erste Wechselsignal S11, das zusammen mit dem zweiten Wechselsignal S21 ein zusammengesetztes Wellensignal bildet, auf ein neues erstes Wechselsignal S12, das eine andere Messfrequenz aufweist, während eine Ausgabe des zweiten Wechselsignals S21 mit einer vorbestimmten Messfrequenz, die niedriger als diejenige des ersten Wechselsignals S11 ist, fortgesetzt wird.
Dies ermöglicht es, nach der Ausgabezeitdauer des ersten Wechselsignals S11 das neue erste Wechselsignal S12, das eine andere Messfrequenz aufweist, auf das zweite Wechselsignal S21 zu überlagern, ohne auf eine Beendigung der Ausgangzeitdauer des zweiten Wechselsignals S21 zu warten, um dementsprechend ein neues zusammengesetztes Wellensignal auf der Grundlage der Kombination des neuen ersten Wechselsignals S12 und des zweiten Wechselsignals S21 als ein Wechselstrom auszugeben.
Diese Konfiguration ermöglicht daher eine Messung der komplexen Impedanz jeder Batteriezelle 42 mit einer höheren Effizienz als im Vergleich zu einem Vergleichsbeispiel, bei dem ein neues zusammengesetztes Wellensignal nach Beendigung der Ausgabezeitdauer des zweiten Wechselsignals S21 mit der niedrigeren Messfrequenz ausgegeben wird.
Zusätzlich ermöglicht die vorstehend beschriebene Konfiguration des Batteriemessgeräts 50, das die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 anweist, beispielsweise zumindest zwei Wechselsignale auszugeben, die jeweils (i) vorbestimmte Wellenzahlen und (ii) unterschiedliche Messfrequenzen aufweisen, die Berechnungsgenauigkeit der komplexen Impedanz jeder ausgewählten Batteriezelle 42 beizubehalten.
Die Verarbeitungseinheit 54 ist konfiguriert, zumindest zwei der vorab bestimmten Messfrequenzen auszuwählen, während verhindert wird, dass eine der zumindest zwei Messfrequenzen ein ganzzahliges Vielfaches der anderen der zumindest zwei Messfrequenzen wird. Dies unterbindet daher, dass irgendeine der Messfrequenzen oder deren ganzzahliges Vielfaches mit irgendeiner anderen der Messfrequenzen oder deren ganzzahligen Vielfachen übereinstimmt, wodurch es ermöglicht wird, zu verhindern, dass eine Amplitude jedes erzeugten Wechselstroms anormal erhöht wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
Die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel offenbarte Konfiguration kann als die nachfolgende Konfiguration gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel modifiziert werden. Insbesondere sind nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte des zweiten Ausführungsbeispiels gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel weist beispielsweise als dessen Grundstruktur das Leistungsversorgungssystem 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf.
Nachstehend ist eine Impedanzberechnungsroutine, die durch das Batteriemessgerät 50 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Bei Starten der Impedanzberechnungsroutine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel führt die Verarbeitungseinheit 54, wie bei dem Vorgang in Schritt S101, einen Auswahlzyklus des Auswählens beispielsweise mehrerer Messfrequenzen, d.h. zweier Messfrequenzen aus Messfrequenzen für eine Messung einer komplexen Impedanz einer ausgewählten Batteriezelle 42 in Schritt S201 durch.
Danach greift die Verarbeitungseinheit 54 beispielsweise auf einen Verlauf der vorab gemessenen Werte, d.h. der gemessenen komplexen Zahlen der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für die jeweiligen ausgewählten zwei Messfrequenzen zu, wobei der Verlauf in dem Speicher davon gespeichert ist. Als Ergebnis des Zugreifens schätzt die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S202 einen Betrag der komplexen Impedanz für jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen.
Beispielsweise ist in dem Speicher der Verarbeitungseinheit 54 ein Kennfeld gespeichert, wobei das Kennfeld das Cole-Cole-Diagramm repräsentiert, das repräsentiert, wie die berechneten komplexen Zahlen der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 mit einer Variation der Messfrequenzen variieren. Dabei greift die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S202 auf das Kennfeld zu, um dementsprechend einen geschätzten Betrag, der ein absoluter Wert ist, der komplexen Impedanz für jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen zu berechnen. Das heißt, dass die Verarbeitungseinheit 54 als eine Schätzeinrichtung dient, die den Betrag der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen schätzt.
Danach stellt die Verarbeitungseinheit 54 auf der Grundlage des geschätzten Betrags der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen eine Amplitude eines entsprechenden Wechselsignals eines ersten Wechselsignals und eines zweiten Wechselsignals in Schritt S203 ein. Beispielsweise stellt die Verarbeitungseinheit 54 die Amplitude jedes der ersten und zweiten Wechselsignale derart ein, dass sie höher als ein üblicher Amplitudenbereich davon ist, wenn der geschätzte Betrag einer entsprechenden der ausgewählten zwei Messfrequenzen niedriger als ein üblicher Betragsbereich ist. Dies ermöglicht es, eine Variation in der Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42 zu erhöhen, um dementsprechend die Genauigkeit der Berechnung der komplexen Impedanz zu verbessern.
Beispielsweise veranschaulicht 6, dass die Messfrequenzen in einem Niedrigfrequenzbereich wie einigen zehn Hertz oder darunter, einem Mittelfrequenzbereich (anders ausgedrückt, dem üblichen Frequenzbereich) wie einige hundert Hertz, der höher als der Niedrigfrequenzbereich ist, und einem Hochfrequenzbereich wie einige Kilohertz oder darüber, der höher als der Mittelfrequenzbereich ist, kategorisiert sind.
Wenn jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen innerhalb des Hochfrequenzbereichs oder des Niedrigfrequenzbereichs ist, stellt die Verarbeitungseinheit 54 die Amplitude von jedem der ersten und zweiten Wechselsignale derart ein, dass sie höher als der übliche Amplitudenbereich ist, der für den Mittelfrequenzbereich geeignet ist. Dies liegt daran, dass der geschätzte Betrag der komplexen Impedanz für jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen innerhalb des Niedrigfrequenz- oder Hochfrequenzbereichs niedriger als der übliche Betragsbereich ist.
Andernfalls stellt, wenn jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen innerhalb des Mittelfrequenzbereichs ist, die Verarbeitungseinheit 54 die Amplitude von jedem der ersten und zweiten Wechselsignale derart ein, dass sie innerhalb des üblichen Betragsbereichs ist, der für den Mittelfrequenzbereich geeignet ist. Dies liegt daran, dass der geschätzte Betrag der komplexen Impedanz für jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen innerhalb des Mittelfrequenzbereichs innerhalb des üblichen Betragsbereichs liegt.
Bei Einstellen der Amplitude von jedem der ersten und zweiten Wechselsignale justiert die Verarbeitungseinheit 54 die Amplitude von jedem der ersten und zweiten Wechselsignale ein, während die Amplitude des zusammengesetzten Wellensignals auf der Grundlage der Kombination der ersten und zweiten Wechselsignale innerhalb eines vorbestimmten Amplitudenbereichs ist. Insbesondere bestimmt die Verarbeitungseinheit 54 auf der Grundlage der Gleichstrom-Vorspannung, die auf das zusammensetze Signal überlagert ist, die Amplitude von jedem der ersten und zweiten Wechselsignale, während (i) ein lokaler Maximalwert, d.h. ein maximaler Momentanwert, des zusammengesetzten Signals, d.h. des entsprechenden Wechselstroms kleiner als oder gleich wie ein vorbestimmter Maximalstromwert ist, und (ii) ein lokaler Minimalwert, d.h. ein minimaler Momentanwert des zusammengesetzten Signals, d.h. des entsprechenden Wechselstroms gleich wie oder größer als ein vorbestimmter minimaler Stromwert ist. Als der vorbestimmte maximale Stromwert kann ein für die Batteriezellen 42 bestimmter Nennstrom verwendet werden.
Die Verarbeitungseinheit 54 bestimmt in Schritt S404, wie bei dem Vorgang in Schritt S102, für jede der ausgewählten zwei Messfrequenzen eine Wechselsignal-Ausgabezeitdauer. Danach sendet die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S205 zu der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 Parameter, die jede der in Schritt S202 ausgewählten zwei Messfrequenzen und die in Schritt S203 eingestellte Amplitude für jede der zwei Messfrequenzen aufweisen. Die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 bewirkt, dass jeder der ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b auf der Grundlage einer entsprechenden der ausgewählten zwei Messfrequenzen und der entsprechenden bestimmten Amplitude ein entsprechendes der analogen ersten und zweiten Wechselsignale erzeugt, wobei jedes der analogen ersten und zweiten Wechselsignale eine entsprechende der ausgewählten zwei Messfrequenzen und die entsprechende bestimmte Amplitude aufweist.
Danach überlagert die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 eines der analogen ersten und zweiten Wechselsignale auf das andere davon, um dementsprechend ein analoges zusammengesetztes Wellensignal zu erzeugen.
Alternativ dazu sendet, wenn die einzelne Messfrequenz in Schritt S201 ausgewählt ist, die Verarbeitungseinheit 54 Parameter einschließlich der ausgewählten einzelnen Messfrequenz und der bestimmten Amplitude zu der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53. Die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 bewirkt, dass einer der ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b auf der Grundlage der ausgewählten einzelnen Messfrequenz und der Amplitude ein analoges erstes/zweites Wechselsignal erzeugt, das die ausgewählte einzelne Messfrequenz und die bestimmte Amplitude aufweist.
Dann wandelt die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 das analoge zusammengesetzte Wellensignal oder das analoge erste/zweite Wechselsignal in ein digitales zusammengesetztes Wellensignal oder ein digitales erstes/zweites Wechselsignal um. Dann sendet die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 das digitale zusammengesetzte Wellensignal oder das digitale erste/zweite Wechselsignal als ein Anweisungssignal zu der Wechselstromerzeugungseinrichtung 51.
Die Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 bewirkt, dass die ausgewählte Batteriezelle 42 ein Wechselsignal auf der Grundlage des Anweisungssignals, d.h. des digitalen zusammengesetzten Wellensignals oder des digitalen ersten/zweiten Wechselsignals ausgibt.
Die Spannungsantwortmesseinheit 52 misst die Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42, um dementsprechend eine Variation in der Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42 als ein Antwortsignal zu messen. Dann gibt die Spannungsantwortmesseinheit 52 das gemessene Antwortsignal zu der Verarbeitungseinheit 54 aus.
Die Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 bewirkt, dass die ausgewählte Batteriezelle 42 einen Wechselstrom auf der Grundlage des Anweisungssignals, d.h. des digitalen zusammengesetzten Wellensignals oder des digitalen ersten/zweiten Wechselsignals ausgibt.
Die Spannungsantwortmesseinheit 52 misst die Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42, um dementsprechend eine Variation in der Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42 als ein Antwortsignal zu messen. Dann gibt die Spannungsantwortmesseinheit 52 das gemessene Antwortsignal zu der Verarbeitungseinheit 54 aus.
Die nachfolgenden Vorgänge in den Schritten S206 bis S211 und S216 sind im Wesentlichen identisch zu den vorstehend beschriebenen jeweiligen Vorgängen in den Schritten S104 bis S109 und S112, weshalb ausführliche Beschreibungen davon entfallen.
Wenn in Schritt S211 eine oder mehrere nicht ausgewählte Messfrequenzen neu ausgewählt werden, schätzt die Verarbeitungseinheit 54, wie bei dem Vorgang in Schritt S202, einen Betrag der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für die Messfrequenz in Schritt S212. Danach stellt, wie bei dem Vorgang in Schritt S203, die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S213 auf der Grundlage des geschätzten Betrags der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für die neu ausgewählte Messfrequenz eine Amplitude eines Wechselsignals ein.
Nach dem Vorgang in Schritt S213 bestimmt die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S214 eine Wechselsignal-Ausgabezeitdauer für die neu ausgewählte Messfrequenz. Danach sendet die Verarbeitungseinheit 54 in Schritt S215 eine Anweisung der neu ausgewählten Messfrequenz und die bestimmte Amplitude zu einer vorbestimmten Zeit zu der Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53. Die vorbestimmte Zeit repräsentiert eine Zeit, zu der eine vorbestimmte Zeitdauer seit dem Ende der Ausgabezeitdauer von einem der ersten und zweiten Wechselsignale verstrichen ist. Die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 bewirkt, dass einer der ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b, der kein Wechselsignal ausgibt, auf der Grundlage der neu ausgewählten Messfrequenz und der bestimmten Amplitude ein analoges Wechselsignal erzeugt, das die neu ausgewählte Messfrequenz und die bestimmte Amplitude aufweist.
Dann überlagert die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 eines der analogen Signale, die aus den jeweiligen ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b ausgegeben werden, auf das andere davon, um dementsprechend ein analoges zusammengesetztes Wellensignal zu erzeugen.
Danach wandelt die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 das analoge zusammengesetzte Wellensignal in ein digitales zusammengesetztes Wellensignal um. Dann sendet die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 das digitale zusammengesetzte Wellensignal als ein Anweisungssignal zu der Wechselstromerzeugungseinrichtung 51. Die Wechselstromerzeugungseinrichtung 51 bewirkt, dass die ausgewählte Batteriezelle 42 einen Wechselstrom auf der Grundlage des Anweisungssignals, d.h. des digitalen zusammengesetzten Wellensignals ausgibt.
Die Spannungsantwortmesseinheit 52 misst die Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42, um dementsprechend eine Variation in der Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42 als ein Antwortsignal zu messen. Dann gibt die Spannungsantwortmesseinheit 52 das gemessene Antwortsignal zu der Verarbeitungseinheit 54 aus.
Bei Empfang des Antwortsignals aus der Spannungsantwortmesseinheit 52 kehrt die Verarbeitungseinheit 54 zu Schritt S206 zurück, und berechnet in Schritt S206 auf der Grundlage des Antwortsignals eine Information in Bezug auf die komplexe Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42.
Das vorstehend beschriebene zweite Ausführungsbeispiel erzielt die nachfolgenden vorteilhaften Wirkungen.
Die Verarbeitungseinheit 54 ist konfiguriert, einen Betrag der komplexen Impedanz für jede von ausgewählten zumindest zwei Messfrequenzen zu schätzen. Die Verarbeitungseinheit 54 ist zusätzlich konfiguriert, auf der Grundlage des geschätzten Betrags der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für jede der ausgewählten zumindest zwei Messfrequenzen eine Amplitude eines entsprechenden von zumindest zwei Wechselsignalen einzustellen. Insbesondere ist die Verarbeitungseinheit 54 konfiguriert, die Amplitude von jedem der zumindest zwei Wechselsignale zu erhöhen, wenn der geschätzte Betrag der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 relativ niedrig ist, oder die Amplitude von jedem der zumindest zwei Wechselsignale zu verringern, wenn der geschätzte Betrag der komplexen Amplitude der ausgewählten Batteriezelle 42 relativ hoch ist.
Dies ermöglicht es, wenn der Betrag der komplexen Impedanz als relativ niedrig geschätzt wird, eine Variation in der Spannung über der ausgewählten Batteriezelle 42 zu erhöhen, um dementsprechend die Genauigkeit der Messung der komplexen Impedanz zu verbessern, selbst wenn der Betrag der komplexen Impedanz als relativ niedrig geschätzt wird.
Die Verarbeitungseinheit 54 ist konfiguriert, die Amplitude von jedem der ersten und zweiten Wechselsignale zu justieren, während die Amplitude des zusammengesetzten Wellensignals, dass auf der Kombination der ersten und zweiten Wechselsignale beruht, innerhalb des vorbestimmten Amplitudenbereichs ist. Insbesondere ist die Verarbeitungseinheit 54 konfiguriert, auf der Grundlage der auf dem zusammengesetzten Signal überlagerten Gleichstrom-Vorspannung die Amplitude von jedem der ersten und zweiten Wechselsignale zu bestimmen, während (i) ein lokaler Maximalwert, d.h. ein maximaler momentaner Wert des zusammengesetzten Signals, d.h. des entsprechenden Wechselstroms niedriger als oder gleich wie der vorbestimmte maximale Stromwert ist, und (ii) ein lokaler Minimalwert, d.h. ein minimaler momentaner Wert des zusammengesetzten Signals, d.h. des entsprechenden Wechselstroms gleich wie oder höher als der vorbestimmte minimale Stromwert ist.
Diese Konfiguration ermöglicht es, zu verhindern, dass der Wechselstrom, d.h. ein Entladestrom, der auf dem zusammengesetzten Wellensignal beruht, der aus der ausgewählten Batteriezelle 42 ausgegeben wird, stark variiert, wodurch:

(I) unterbunden wird, dass ein großer Strompegel, der den für die Batteriezellen 42 bestimmten Nennstrom überschreitet, aus der ausgewählten Batteriezelle 42 ausgegeben wird,
(II) eine nachteilige Wirkung auf die verschiedenen Zustände der ausgewählten Batteriezelle 42 wie der komplexen Impedanz, der Spannung und/oder dem SOC aufgrund der breiten Variationen des aus der ausgewählten Batteriezelle 42 ausgegeben Wechselstroms unterbunden wird.

Drittes Ausführungsbeispiel
Die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel offenbarte Konfiguration kann als die nachfolgende Konfiguration gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel modifiziert werden. Insbesondere sind nachstehend hauptsächlich die gegenüber dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel unterschiedlichen Punkte des dritten Ausführungsbeispiels beschrieben. Das dritte Ausführungsbeispiel weist beispielsweise als dessen Grundstruktur das Leistungsversorgungssystem 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auf.
Der Messbereich der Messfrequenzen, der erforderlich ist, um ein Cole-Cole-Diagramm zu erzeugen, das zum Erhalten notwendiger Informationen bezüglich jeder Batteriezelle 42 verwendet wird, wie ein Reaktionswiderstand und/oder ein ohmscher Widerstand, kann ein breiter Bereich zwischen einigen Hertz und einigen Kilohertz werden. Aus diesem Grund kann es, wenn ein Niedrigfrequenzwechselsignal und ein Hochfrequenzwechselsignal aufeinander überlagert werden, einen Fall geben, in dem die Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals niedriger als oder gleich wie die halbe Zeitdauer des Niedrigfrequenzwechselsignals ist.
Wie es in 7A veranschaulicht ist, kann ein Überlagern eines Hochfrequenzwechselsignals auf ein Niedrigfrequenzwechselsignal, während momentane Werte des Niedrigfrequenzwechselsignals relativ hoch sind, dazu führen, dass entsprechende maximale Momentanwerte des überlagerten zusammengesetzten Signals höher werden. Im Gegensatz dazu kann, wie es in 7B veranschaulicht ist, ein Überlagern eines Hochfrequenzwechselsignals auf ein Niedrigfrequenzwechselsignal, während Momentanwerte des Niedrigfrequenzwechselsignals relativ niedrig sind, dazu führen, dass entsprechende minimale Momentanwerte des überlagerten zusammengesetzten Signals niedriger werden.
Das heißt, dass in Abhängigkeit von dem Ausgabezeitpunkt des Hochfrequenzwechselsignals die Momentanwerte des Wechselstroms, der aus jeder Batteriezelle 42 auf der Grundlage des zusammengesetzten Wellensignals ausgegeben wird, zu Erhöhungs- und Verringerungszeitpunkten vorgespannt werden, was dazu führt, dass der aus jeder Batteriezelle 42 ausgegebene Wechselstrom breit variiert. Dies kann eine negative Wirkung auf die verschiedenen Zustände jeder Batteriezelle 42 verursachen. Das Batteriemessgerät 50 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel konfiguriert, um dieses Problem zu lösen, wie es nachstehend beschrieben ist.
Wenn die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 angewiesen wird, das Wechselsignal aufeinander zu überlagern, ist die Verarbeitungseinheit 54 konfiguriert, zu bestimmen, ob die Ausgabezeitdauer von einem der Wechselsignale, dessen Frequenz höher als die irgendeines anderen Wechselsignals ist, kleiner als die Hälfte des Zyklus von irgendeinem der anderen Wechselsignale ist.
Beispielsweise ist, wenn die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 angewiesen wird, die ersten und zweiten Wechselsignale aufeinander zu überlagern, die Verarbeitungseinheit 54 konfiguriert, zu bestimmen, ob die Ausgabezeitdauer von einem der ersten und zweiten Wechselsignale, dessen Frequenz höher als die des anderen davon ist, kleiner als die Hälfte des Zyklus des anderen der ersten und zweiten Wechselsignale ist.
Dasjenige der ersten und zweiten Wechselsignale, dessen Frequenz höher als die des anderen ist, ist nachstehend als Hochfrequenzwechselsignal bezeichnet, und das andere davon ist als Niedrigfrequenzwechselsignal bezeichnet.
In Reaktion auf eine positive Bestätigung, dass die Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals kleiner als die Hälfte des Zyklus des Niedrigfrequenzwechselsignals ist, ist die Verarbeitungseinheit 54 konfiguriert, den Startzeitpunkt der Ausgabe des Hochfrequenzwechselsignals derart zu justieren, dass die Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals mit einer Zeitdauer des Niedrigfrequenzwechselsignals übereinstimmt, während der dessen Momentanwerte, d.h. Verschiebungen (Versätze) in Bezug auf den Durchschnitt näher an den Durchschnitt des Niedrigfrequenzwechselsignals sind als an dem maximalen oder minimalen des Niedrigfrequenzwechselsignals.
Genauer ist die Verarbeitungseinheit 54 konfiguriert, den Startzeitpunkt der Ausgabe des Hochfrequenzwechselsignals derart zu justieren, dass der Mittelpunkt der Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals mit nn (wobei n irgendeine natürliche Ganzzahl ist) des Niedrigfrequenzwechselsignals übereinstimmt.
Das heißt, dass die Verarbeitungseinheit 54 konfiguriert ist, wie es in 8 veranschaulicht ist, die Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals derart zu bestimmen, dass der Mittelpunkt der Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals mit einem Punkt des Niedrigfrequenzwechselsignals übereinstimmt, zu dem dessen Verschiebung (Versatz) null ist, d.h. dessen Momentanwert in Übereinstimmung mit dem Durchschnitt des Niedrigfrequenzwechselsignals ist.
Diese Konfiguration ermöglicht das Folgende:

(I) Eine Hälfte der Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals überlappt eine positive Zeitdauer des Niedrigfrequenzwechselsignals in Bezug auf den Durchschnitt, d.h. der Gleichstrom-Vorspannung,
(II) die andere Hälfte der Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals überlappt eine negative Zeitdauer des Niedrigfrequenzwechselsignals in Bezug auf den Durchschnitt, d.h. der Gleichstrom-Vorspannung,
(III) die Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals überlappt eine Zeitdauer mit relativ niedriger Verschiebung (relativ niedrigem Versatz) des Niedrigfrequenzwechselsignals.

Das vorstehend beschriebene dritte Ausführungsbeispiel erzielt die nachfolgenden vorteilhaften Wirkungen.
Die Verarbeitungseinheit 54 ist konfiguriert, den Startzeitpunkt der Ausgabe des Hochfrequenzwechselsignals derart zu justieren, dass die Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals mit einer Zeitdauer des Niedrigfrequenzwechselsignals übereinstimmt, während der dessen Momentanwerte, d.h. Verschiebungen (Versätze) in Bezug auf den Durchschnitt näher an dem Durchschnitt des Niedrigfrequenzwechselsignals als an dem maximalen oder minimalen Wert des Niedrigfrequenzwechselsignals sind.
Diese Konfiguration reduziert eine vorgespannte Erhöhung oder eine vorgespannte Verringerung des Wechselstroms, der aus jeder Batteriezelle 42 ausgegeben wird, im Vergleich zu einem Vergleichsbeispiel, bei dem die Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals derart eingestellt ist, dass sie näher an dem Maximum oder dem Minimum des Niedrigfrequenzwechselsignals als an dem Durchschnitt des Niedrigfrequenzwechselsignals ist. Dies ermöglicht es daher, eine nachteilige Wirkung aufgrund der vorgespannten (biased) Änderung des Wechselstroms auf die verschiedenen Zustände jeder Batteriezelle 42 zu reduzieren.
Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels
Die Verarbeitungseinheit 54 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann konfiguriert sein, die Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals auf eine Phasenzeitdauer einzustellen, wenn die Phase, die als θ bezeichnet ist, des Niedrigfrequenzwechselsignals eine der nachfolgenden Gleichungen erfüllt: $0^{\circ} \leq θ \leq 45^{\circ}$
$135^{\circ} \leq θ \leq 225^{\circ}$
$315^{\circ} \leq θ \leq 360^{\circ}$
Das heißt, dass unter der Annahme, dass jedes der Hoch- und Niedrigfrequenzwechselsignale ein sinusförmiges Wechselsignal ohne Gleichstrom-Vorspannung ist, die Ausgabezeitdauer des Hochfrequenzwechselsignals auf eine Zeitdauer eingestellt werden kann, während der Momentanwerte, d.h. Verschiebungen (Versätze) des Niedrigfrequenzwechselsignals niedriger als oder gleich wie die Amplitude des Niedrigfrequenzwechselsignals sind.
Andere Modifikationen
Die Verarbeitungseinheit 54 gemäß jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele kann irgendein Impedanzberechnungsverfahren wie eine bekannte Lock-In-Erfassung, ein bekanntes heterodynes Messverfahren oder ein bekanntes Fouriertransformations-Messverfahren des Analysierens einer Variation in der Spannung über eine wiederaufladbare Batterie für jedes der Wechselsignale unterschiedlicher Frequenz verwenden, um dementsprechend Informationen wie die Amplitude und/oder die Phase bezüglich der komplexen Impedanz der wiederaufladbaren Batterie zu berechnen.
Das Batteriemessgerät 50 kann, wie es in 9 veranschaulicht ist, einen Lock-In-Verstärker 101 für den ersten Oszillator, d.h. einen ersten Frequenzkanal, 53a aufweisen, und einen Lock-In-Verstärker 102 für den zweiten Oszillator, d.h. einen zweiten Frequenzkanal, 53b aufweisen.
Das heißt, dass der Lock-In-Verstärker 101 und der Lock-In-Verstärker 102 konfiguriert sein können, gleichzeitig für die ersten und zweiten Frequenzkanäle eine Zwei-Phasen-Lock-In-Erfassung für das Antwortsignal durchzuführen, um dementsprechend das Antwortsignal zu analysieren, wodurch (i) ein Realteil und ein Imaginärteil der Spannungsvariation als die Informationen bezüglich der komplexen Impedanz für den ersten Frequenzkanal sowie (ii) ein Realteil und ein Imaginärteil der Spannungsvariation als die Informationen bezüglich der komplexen Impedanz für den zweiten Frequenzkanal berechnet werden.
Es sei bemerkt, dass bei Durchführung der Lock-In-Erfassung jeder der Lock-In-Verstärker 101 und 102 ein Referenzsignal zum Multiplizieren der Spannungsvariation mit dem Referenzsignal verwenden kann. Jeder der Lock-In-Verstärker 101 und 102 kann als das Referenzsignal das Wechselsignal verwenden, das durch den entsprechenden einen der ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b erzeugt wird, oder ein Wechselsignal verwenden, das von einem tatsächlich gemessenen Rückkopplungswechselsignal extrahiert wird.
Die vorstehend beschriebene Konfiguration kann es ermöglichen, gleichzeitig die Informationen bezüglich der komplexen Impedanz für jede der Messfrequenzen zu berechnen.
Gemäß 9 kann eine stabilisierte Leistungsversorgung 103 in dem Batteriemessverfahren 50 vorgesehen sein. Die stabilisierte Leistungsversorgung 103 ist mit Hoch- und Niedrigleistungsversorgungsleitungen jeder Batteriezelle 42 verbunden, um dementsprechend auf der Grundlage von Leistung, die aus der entsprechenden Batteriezelle 42 zugeführt wird, eine stabilisierte Leistung jedem Element wie der Verarbeitungseinheit 54, den Oszillatoren 53a und 53b sowie der Kommunikationseinheit 55 zuzuführen.
Das Batteriemessgerät 50 kann konfiguriert sein, das gespeicherte Antwortsignal, d.h. die gemessene Spannungsvariation zu speichern und das gespeicherte Antwortsignal für jede der Messfrequenzen zu analysieren. Das heißt, dass das Batteriemessgerät 50 konfiguriert sein kann, das gespeicherte Antwortsignal gleichzeitig für die Messfrequenzen zu analysieren, um dementsprechend gleichzeitig Informationen der komplexen Impedanz für die jeweiligen Messfrequenzen zu berechnen oder das gespeicherte Antwortsignal aufeinanderfolgend für die Messfrequenzen zu analysieren, um dementsprechend aufeinanderfolgende Informationen der komplexen Impedanz für die jeweiligen Messfrequenzen zu berechnen. Dies ermöglicht es, das Erfordernis zur Bereitstellung derartiger Lock-In-Verstärker in dem Batteriemessgerät 50 zu beseitigen.
Das Batteriemessgerät 50 gemäß jedem Ausführungsbeispiel kann konfiguriert sein, eine Zwei-Phasen-Lock-In-Erfassung für ein gemessenes Rückkopplungswechselsignal durchzuführen, um dementsprechend aus dem gemessenen Rückkopplungswechselsignal ein Wechselsignal zu extrahieren, das tatsächlich durch eine ausgewählte Batterie 42 für jede Messfrequenz fließt, und auf der Grundlage des Antwortsignals und des gemessenen Wechselsignals für jede Messfrequenz Informationen bezüglich der komplexen Impedanz für die entsprechende eine der Messfrequenzen zu berechnen. Bei Durchführung der Zwei-Phasen-Lock-In-Erfassung kann das Batteriemessgerät 50 das Rückkopplungswechselsignal mit einem Referenzsignal multiplizieren. Als das Referenzsignal kann jedes der Wechselsignale verwendet werden, die durch den entsprechenden einen der ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b erzeugt werden.
Die Verarbeitungseinheit 54 gemäß jedem Ausführungsbeispiel muss nicht den absoluten Wert und/oder die Phase der komplexen Impedanz einer ausgewählten Batteriezelle 42 für jede Messfrequenz berechnen, sondern kann konfiguriert sein, Informationen bezüglich der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für jede Messfrequenz zu einem externen Gerät wie der ECU 60 auszugeben. Die Informationen bezüglich der komplexen Impedanz einer ausgewählten Batteriezelle 42 für jede Messfrequenz kann beispielsweise einen Realteil und einen Imaginärteil des Antwortsignals, d.h. der Spannungsvariation oder einen tatsächlich fließenden Wechselstrom der ausgewählten Batteriezelle 42 für die entsprechende Messfrequenz aufweisen. Dann kann das externe Gerät wie die ECU 60 auf der Grundlage der Informationen bezüglich der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für jede Messfrequenz den absoluten Wert und/oder die Phase der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für die entsprechende Messfrequenz berechnen.
Das Batteriemessgerät 50 gemäß jedem Ausführungsbeispiel kann bei verschiedenen Fahrzeugen wie Hybridelektrofahrzeugen (HEV), Elektrofahrzeugen (EV), Plug-In-Hybridfahrzeugen (PHV), Hilfsbatterien, elektrischen Flugzeugen, elektrischen Motorrädern oder elektrischen Schiffen angewendet werden.
Die Batteriezellen 42 gemäß jedem Ausführungsbeispiel können parallel zueinander geschaltet sein.
Das Batteriemessgerät 50 gemäß jedem Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, eine ausgewählte Batteriezelle 42 anzuweisen, einen Wechselstrom als ein Wechselsignal auszugeben, kann jedoch konfiguriert sein, aus einer externen Leistungsquelle ein Wechselstromsignal in eine ausgewählte Batteriezelle 42 als eine Störung einzugeben. Gemäß dieser Modifikation kann das Batteriemessgerät 50 konfiguriert sein, in eine ausgewählte Batteriezelle 42 das Wechselsignal einzugeben, das eine Menge von elektrischer Ladung, die in die ausgewählte Batteriezelle 42 zu laden ist, an eine Menge von elektrischer Ladung anpasst, die aus der ausgewählten Batteriezelle 42 zu entladen ist. Gemäß dieser Modifikation kann das Batteriemessgerät 50 ebenfalls konfiguriert sein, in eine ausgewählte Batteriezelle 42 das Wechselsignal einzugeben, das eine Menge von elektrischer Ladung, die in die ausgewählte Batteriezelle 42 zu laden ist, von einer Menge von elektrischer Ladung unterscheidet, die aus der ausgewählten Batteriezelle 42 zu entladen ist, wodurch somit der SOC der ausgewählten Batteriezelle 42 auf einen gewünschten Wert justiert wird. Wenn das Batteriemessgerät 50 gemäß dieser Modifikation in einem Fahrzeug installiert ist, kann eine in dem Fahrzeug installierte Leistungsquelle als die externe Leistungsquelle verwendet werden, oder kann eine zusätzliche Leistungsquelle, die außerhalb des Fahrzeugs vorgesehen ist, als die externe Leistungsquelle verwendet werden.
Das Batteriemessgerät 50 gemäß jedem Ausführungsbeispiel kann konfiguriert sein, die verschiedenen Zustände einer anderen wiederaufladbaren Batterie als des Batteriepacks 40 zu messen, das in einem Fahrzeug installiert ist.
Das Batteriemessgerät 50 gemäß jedem Ausführungsbeispiel kann konfiguriert sein, die Anzahl der Wechselsignale, die ein zusammengesetztes Wellensignal bilden, zu ändern.
Das Batteriemessgerät 50 gemäß jedem Ausführungsbeispiel ist derart konfiguriert, dass die ersten und zweiten Oszillatoren 53a und 53b jeweils Wechselsignale erzeugen, und die Modulationssignalerzeugungseinrichtung 53 die erzeugten Wechselsignale miteinander kombiniert, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf begrenzt. Insbesondere kann das Batteriemessgerät 50 gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Oszillator aufweisen, der verschiedene Wechselsignale erzeugen kann, von denen jedes irgendeine Wellenform aufweist. Als ein Beispiel kann das Batteriemessgerät 50 gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Oszillator aufweisen, der verschiedene Arten von Wellenformen von zusammengesetzten Wellensignalen speichert, und verschiedene Wechselsignale erzeugt, von denen jedes eine ausgewählte Wellenform der darin gespeicherten Wellenformen aufweist.
Das Batteriemessgerät 50 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, einen Betrag der komplexen Impedanz für jede der Messfrequenzen zu schätzen, die ein zusammengesetztes Wellensignal bilden, und auf der Grundlage des geschätzten Betrags der komplexen Impedanz einer ausgewählten Batteriezelle 42 für jede der Messfrequenzen eine Amplitude eines entsprechenden einen der Wechselsignale zu bestimmen. Dann ist das Batteriemessgerät 50 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel konfiguriert, auf der Grundlage jedes Wechselsignals einen Wert der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für ein entsprechendes der Wechselsignale zu berechnen.
Das Batteriemessgerät 50 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann modifiziert werden, um

(I) zu bestimmen, ob der berechnete Wert der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 gleich wie oder niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist,
(II) die Amplitude von jedem der Wechselsignale in Reaktion auf eine Bestimmung erhöhen, dass der berechnete Wert der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 gleich wie oder niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist,
(III) erneut einen Wert der komplexen Impedanz der ausgewählten Batteriezelle 42 für jedes Wechselsignal entsprechend dem entsprechenden einen der Wechselsignale zu berechnen.

Diese Modifikation verbessert die Genauigkeit der Messung der komplexen Impedanz.
Das Batteriemessgerät 50 gemäß jedem Ausführungsbeispiel kann konfiguriert werden, die gemessene Spannungsvariation und ein gemessenes Wechselsignal, die aus einer ausgewählten Batteriezelle 42 ausgegeben werden, für jede Messfrequenz zu speichern, und das gespeicherte Antwortsignal und den Wechselstrom für jede Messfrequenz zu analysieren. Dies ermöglicht es, den Bedarf zum gleichzeitigen Analysieren der Spannungsvariation für ausgewählte unterschiedliche Messfrequenzen zu beseitigen.
Das Batteriemessgerät 50 gemäß jedem Ausführungsbeispiel kann konfiguriert sein, die Wellenzahl jedes Wechselsignals auf irgendeine Wellenzahl zu ändern. Beispielsweise kann die Verarbeitungseinheit 54 konfiguriert sein, die Wellenzahl jedes Wechselsignals derart zu ändern, dass, während zumindest eine der elektrischen Lasten, die mit den Batteriezellen 42 verbunden sind, aktiviert ist, größer als die Wellenzahl des entsprechenden Wechselsignals ist, während die elektrischen Lasten, die mit den Batteriezellen 42 verbunden sind, deaktiviert sind.
Die vorliegende Offenbarung in der Beschreibung ist nicht auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele begrenzt, die vorstehend beschrieben worden sind. Die vorliegende Offenbarung kann beispielhafte Ausführungsbeispiele und ihre Modifikationen umfassen, die durch Fachleute geschaffen werden. Beispielsweise ist die vorliegende Offenbarung nicht auf Teile und/oder Elemente begrenzt, die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen und ihren Kombinationen offenbart sind. Das heißt, dass die vorliegende Offenbarung durch verschiedene Kombinationen verwirklicht werden kann. Die vorliegende Offenbarung kam zusätzliche Komponenten enthalten, die zu jedem Ausführungsbeispiel hinzugefügt werden. Die vorliegende Offenbarung kann Ausführungsbeispiele aufweisen, aus denen zumindest ein Teil und/oder ein Element beseitigt worden ist. Die vorliegende Offenbarung kann ein Ersetzen von zumindest einem Teil und/oder einem Element, das in irgendeinem der Ausführungsbeispiele enthalten ist, mit zumindest einem Teil und/oder einem Element, das in irgendeinem anderen der Ausführungsbeispiele enthalten ist, aufweisen. Die vorliegende Offenbarung kann eine Kombination von zumindest einem Teil und/oder einem Element, das in irgendeinem der Ausführungsbeispiele enthalten ist, mit zumindest einem Teil und/oder einem Element, das in irgendeinem anderen Ausführungsbeispiel enthalten ist, aufweisen. Die technischen Umfänge, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, sind nicht auf die Beschreibungen der Ausführungsbeispiele begrenzt. Zumindest einer der technischen Umfänge, die in der vorliegenden Offenbarung offenbart sind, ist in den Patentansprüchen beschrieben. Alle Änderungen der Ausführungsbeispiele sollten in der vorliegenden Offenbarung enthalten sein, so lang wie Änderungen innerhalb der Beschreibungen der Patentansprüche und ihrer äquivalenten Bedeutungen und/oder äquivalenten Bereiche sind.
Die Steuerungsgeräte und ihre Steuerungsverfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, können durch einen speziellen Computer einschließlich eines Speichers und eines Prozessors verwirklicht werden, die programmiert sind, eine oder mehrere Funktionen durchzuführen, die durch ein oder mehrere Computerprogramme verkörpert sind.
Die Steuerungsgeräte und ihre Steuerungsverfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, können ebenfalls durch einen speziellen Computer einschließlich eines Prozessors verwirklicht werden, der eine oder mehrere spezielle Hardware-Logikschaltungen aufweist.
Die Steuerungsgeräte und ihre Steuerungsverfahren, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, können weiterhin durch ein Prozessorsystem verwirklicht werden, das einen Speicher, einen Prozessor, der zur Durchführung einer oder mehrerer Funktionen programmiert ist, die durch ein oder mehrere Computerprogramme verkörpert sind, und eine oder mehrere Hardware-Logikschaltungen aufweist.
Das eine oder die mehreren Programme können in einem nichtflüchtigen Speichermedium als Anweisungen gespeichert sein, die durch einen Computer oder einen Prozessor auszuführen sind.
Obwohl die vorliegende Offenbarung anhand der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, sei zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und ihre Konfigurationen begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Modifikationen und Änderungen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele innerhalb von Äquivalenten der Ausführungsbeispiele. Zusätzlich sind verschiedene Kombinationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Kombinationen von einem oder mehreren Teilen von einem der Ausführungsbeispiele und einem oder mehrerer Teile eines anderen Ausführungsbeispiels innerhalb der Kategorie und/oder des Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2021109557 [0001]
JP 2003090869 A [0004]

Claims

Batteriemessgerät (50) zum Messen eines Zustands einer wiederaufladbaren Batterie (42), wobei das Batteriemessgerät aufweist: eine Stromsteuerungseinrichtung (54a), die konfiguriert ist eine Aufgabe einer ersten Aufgabe des Bewirkens, dass die wiederaufladbare Batterie ein zusammengesetztes Wellensignal ausgibt, das eine Kombination von zumindest ersten und zweiten Wechselsignalen ist, wobei die ersten und zweiten Wechselsignale jeweils erste und zweite Frequenzen aufweisen, die sich voneinander unterscheiden, und einer zweiten Aufgabe des Bewirkens, dass die ersten und zweiten Wechselsignale in die wiederaufladbare Batterie als das zusammengesetzte Wellensignal eingegeben werden, durchzuführen, einer Spannungsmesseinheit (52), die konfiguriert ist, eine Spannungsvariation über der wiederaufladbaren Batterie in Reaktion auf das zusammengesetzte Wellensignal zu messen, und einer Berechnungseinrichtung (54b), die konfiguriert ist, für jede der ersten und zweiten Frequenzen die Spannungsvariation entsprechend den ersten und zweiten Wechselsignalen und der Spannungsvariation zu analysieren, um dementsprechend Informationen bezüglich einer komplexen Impedanz der wiederaufladbaren Batterie zu berechnen, wobei: die Stromsteuerungseinrichtung konfiguriert ist, eine vorbestimmte Wellenzahl für jedes der ersten und zweiten Wechselsignale einzustellen, zu bestimmen, ob eine Eingabe oder eine Ausgabe der vorbestimmten Wellenzahl von einem der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie abgeschlossen worden ist, und in Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Eingabe oder Ausgabe der vorbestimmten Wellenzahl von einem der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie abgeschlossen ist, das abgeschlossene der ersten und zweiten Wechselsignale auf ein neues Wechselsignal wechseln, das eine andere Frequenz aufweist, während die Eingabe oder Ausgabe des anderen der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie fortgesetzt wird.
Batteriemessgerät nach Anspruch 1, weiterhin mit: einer Schätzeinrichtung (54), die konfiguriert ist, einen Betrag der komplexen Impedanz für jede der ersten und zweiten Frequenzen zu schätzen, wobei: die Stromsteuerungseinrichtung konfiguriert ist, den geschätzten Betrag der komplexen Impedanz für jede der ersten und zweiten Frequenzen zu erhalten, und auf der Grundlage des geschätzten Betrags der komplexen Impedanz für jede der ersten und zweiten Frequenzen eine Amplitude des entsprechenden einen der ersten und zweiten Wechselsignale zu bestimmen.
Batteriemessgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stromsteuerungseinrichtung konfiguriert ist, (i) eine Amplitude von jedem der ersten und zweiten Wechselsignale sowie (ii) einen Eingabezeitpunkt oder einen Ausgabezeitpunkt der ersten und zweiten Wechselsignale derart einzustellen, dass eine Amplitude des zusammengesetzten Wellensignals innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist.
Batteriemessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Frequenz des ersten Wechselsignals höher als die zweite Frequenz des zweiten Wechselsignals ist, und die Stromsteuerungseinrichtung konfiguriert ist, eine Ausgabezeitdauer des ersten Wechselsignals derart einzustellen, dass die Ausgabezeitdauer des ersten Wechselsignals mit einer Zeitdauer des zweiten Wechselsignals übereinstimmt, während der momentane Wert des zweiten Wechselsignals näher an einem Durchschnitt des zweiten Wechselsignals als an einem Maximum oder einem Minimum des zweiten Wechselsignals sind.
Batteriemessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Stromsteuerungseinrichtung konfiguriert ist, die ersten und zweiten Frequenzen der ersten und zweiten Wechselsignale auszuwählen, während verhindert wird, dass eine der ersten und zweiten Frequenzen ein ganzzahliges Vielfaches der anderen der ersten und zweiten Frequenzen wird.
Batteriemessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die wiederaufladbare Batterie elektrisch mit zumindest einer elektrischen Last verbunden ist, und die Stromsteuerungseinrichtung konfiguriert ist, während die zumindest eine elektrische Last aktiviert ist, die Wellenzahl von jedem der ersten und zweiten Wechselsignale derart zu ändern, dass sie größer als die Wellenzahl eines entsprechenden der ersten und zweiten Wechselsignale ist, während die zumindest eine elektrische Last deaktiviert ist.
Batteriemessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin mit: zumindest ersten und zweiten Lock-In-Verstärkern (101, 102), die für die ersten und zweiten Wechselsignale vorgesehen sind, die das zusammengesetzte Wellensignal bilden, wobei: die ersten und zweiten Lock-In-Verstärker konfiguriert sind, das Antwortsignal gleichzeitig für die jeweiligen ersten und zweiten Frequenzen zu analysieren, um dementsprechend die Informationen bezüglich der komplexen Impedanz der wiederaufladbaren Batterie zu berechnen.
Batteriemessverfahren, dass durch ein Batteriemessgerät (50) zum Messen eines Zustands einer wiederaufladbaren Batterie (42) auszuführen ist, wobei das Batteriemessverfahren aufweist: einen Durchführungsschritt des Durchführens einer Aufgabe einer ersten Aufgabe des Bewirkens, dass die wiederaufladbare Batterie ein zusammengesetztes Wellensignal ausgibt, das eine Kombination von zumindest ersten und zweiten Wechselsignalen ist, wobei die ersten und zweiten Wechselsignale jeweils erste und zweite Frequenzen aufweisen, die sich voneinander unterscheiden, und einer zweiten Aufgabe des Bewirkens, dass die ersten und zweiten Wechselsignale in die wiederaufladbare Batterie als das zusammengesetzte Wellensignal eingegeben werden, einen Messschritt des Messens einer Spannungsvariation über der wiederaufladbaren Batterie in Reaktion auf das zusammengesetzte Wellensignal, und einen Berechnungsschritt des Analysierens, für jede der ersten und zweiten Frequenzen, der Spannungsvariation entsprechend den ersten und zweiten Wechselsignalen und der Spannungsvariation zu analysieren, um dementsprechend Informationen bezüglich einer komplexen Impedanz der wiederaufladbaren Batterie zu berechnen, wobei: der Durchführungsschritt weiterhin aufweist: Einstellen einer vorbestimmten Wellenzahl für jedes der ersten und zweiten Wechselsignale, Bestimmen, ob eine Eingabe oder eine Ausgabe der vorbestimmten Wellenzahl von einem der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie abgeschlossen worden ist, und Wechseln, in Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Eingabe oder Ausgabe der vorbestimmten Wellenzahl von einem der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie abgeschlossen ist, des abgeschlossenen der ersten und zweiten Wechselsignale auf ein neues Wechselsignal, das eine andere Frequenz aufweist, während die Eingabe oder Ausgabe des anderen der ersten und zweiten Wechselsignale in oder aus der wiederaufladbaren Batterie fortgesetzt wird.