DE19957289A1

DE19957289A1 - Verfahren zum Steuern von Laden und Entladen

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Publication number: DE19957289A1
Application number: DE19957289A
Authority: DE
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: US6304061B1; FR2786622A1; FR2786622B1; JP3676134B2; JP2000228832A; DE19957289B4

Abstract

Durch das Verfahren wird die Kapazität einer Batteriegruppe berechnet, die aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien besteht, indem das Laden und Entladen der Batteriegruppe gesteuert wird. Ein oberer Kapazitätswert, der niedriger als die volle Ladekapazität der Batteriegruppe ist, und ein unterer Kapazitätswert, der größer als die volle Entladekapazität ist, und eine vorgeschriebene Kapazität innerhalb des Bereiches zwischen dem oberen und dem unteren Kapazitätswert werden festgelegt. Das Laden und Entladen der Batteriegruppe werden gestattet, wenn die berechnete Kapazität innerhalb des Bereiches zwischen dem oberen und dem unteren Kapazitätsgrenzwert ist. Wenn die berechnete Kapazität den oberen Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird das Laden gesperrt, bis die Kapazität der Batteriegruppe auf die vorgeschriebene Kapazität absinkt, und wenn die berechnete Kapazität den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird das Entladen gesperrt, bis die Kapazität der Batteriegruppe die vorgeschriebene Kapazität erreicht.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Berechnen der Kapazität einer Batterie gruppe, die aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien aufge baut ist, und zum Steuern des Ladens und Entladens dieser Batteriegruppe.

Eine wiederaufladbare Batterie, die wiederholt geladen und entladen werden kann, wird mit einer Vollladungserfassungsschaltung und einer Überentladungsschutzschaltung versehen, um Überladung und Überentladung zu verhindern. Als eine Maßnahme zum Erkennen von Vollladung sind bekannt das Spannungserfassungsverfahren, welches die Spannung einer wiederaufladbaren Batterie erfaßt, das Verfahren -DV, welches einen bestimmten Span nungsabfall ab der Scheitelspannung einer wiederaufladbaren Batterie erfaßt, das Tempe raturerfassungsverfahren, welches die Temperatur einer wiederaufladbaren Batterie erfaßt, und andere Verfahren. Andererseits sind Verfahren wie das Erfassen der Spannung einer wiederaufladbaren Batterie zum Einbau in eine Überentladungsschutzschaltung weit be kannt.

Im übrigen wird bei der Verwendung von wiederaufladbaren Batterien als Stromquellen eine Vielzahl von wiederaufladbaren Batterien häufig elektrisch miteinander in Reihen- und Parallelkombinationen zur Verwendung als eine Batteriegruppe verbunden. In dem Fall einer Batteriegruppe zeigen die Kapazität jeder einzelnen wiederaufladbaren Batterie und die Lei stungsfähigkeit jeder wiederaufladbaren Batterie bei dem Laden und Entladen eine gewisse Variation, und alle wiederaufladbaren Batterien ergeben nicht exakt denselben Zustand. In folgedessen ist es möglich, obgleich eine Beobachtung der gesamten Batteriegruppe kein Anzeichen eines Problems zeigt, daß ein Teil der einzelnen wiederaufladbaren Batterien überladen oder überentladen wird und sich die Batteriegruppe als Ganzes verschlechtert hat.

Zum Lösen dieses Problems beschreibt die japanische Patentanmeldung HEI 7-335266 (1995) das Vorsehen einer Nebenschlußschaltungsanordnung für jede von einer Vielzahl von wiederaufladbaren Batterien, die in Reihe geschaltet sind. Für den Fall einer Batterie gruppe, die als eine Stromquelle für ein Elektroauto verwendet wird, beträgt jedoch die Zahl der wiederaufladbaren Batterien, die in Reihe geschaltet sind, etwa zweihundert, und die Schaltungskomplexität wird extrem.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen zum Steuern des Ladens und Entladens einer Batteriegruppe über eine einfache Konfiguration, die ein Über laden oder Überentladen von jeder einzelnen wiederaufladbaren Batterie der Batteriegruppe verhindert.

Die obigen und weitere Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden aus führlichen Beschreibung mit den beigefügten Zeichnungen besser deutlich werden.

Darstellung der Erfindung

Die erste Erfindung, die auf der vorliegenden Erfindung basiert, ist ein Verfahren zum Steu ern von Laden und Entladen, während dem die Kapazität einer Batteriegruppe berechnet wird, die aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien besteht. Ein oberer Kapazitätsgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität der Batteriegrup pe ist, ein unterer Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Kapazität bei vollständiger Entla dung ist, und eine vorgeschriebene Kapazität in dem Bereich zwischen dem oberen Kapazi tätsgrenzwert und dem unteren Kapazitätsgrenzwert werden festgelegt. Wenn die berech nete Kapazität innerhalb des Bereiches zwischen dem oberen Kapazitätsgrenzwert und dem unteren Kapazitätsgrenzwert ist, werden das Laden und Entladen der Batteriegruppe ge stattet. Wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den oberen Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird nur das Entladen der Batteriegruppe gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird. Wenn die berechnete Kapazität der Batterie gruppe den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird nur das Laden der Batteriegruppe gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird.

Darüber hinaus ist die Erfindung gekennzeichnet durch Revidieren der berechneten Kapazi tät der Batteriegruppe, wenn die berechnete Kapazität den oberen Kapazitätsgrenzwert oder den unteren Kapazitätsgrenzwert mehr als mit einer vorgeschriebenen Häufigkeit erreicht oder jedesmal dann, wenn eine vorgeschriebene Zeitspanne verstrichen ist.

Die Revision der berechneten Kapazität der Batteriegruppe ist gekennzeichnet durch Laden der Batteriegruppe bis zu einem Kapazitätstoleranzgrenzwert, der niedriger ist als die Vollla dungskapazität, größer als der obere Kapazitätsgrenzwert und erreicht wird, wenn die Batte rietemperatur oder die zeitliche Änderung des Temperaturanstiegs von wenigstens einer wiederaufladbaren Batterie gleich einem vorgeschriebenen oder größer als ein vorgeschrie bener Wert wird oder die Batteriespannung gleich einer vorgeschriebenen oder größer als eine vorgeschriebene Spannung wird. An diesem Punkt wird der Kapazitätstoleranzgrenz wert in die vorgeschriebene Kapazität der Batteriegruppe eingeschrieben, und anschließend wird das Laden verhindert, bis die berechnete Kapazität der Batteriegruppe die vorgeschrie bene Kapazität erreicht.

Die zweite Erfindung, die auf der vorliegenden Erfindung basiert, ist ein Verfahren zum Steu ern des Ladens und Entladens, während dem die Kapazität einer Batteriegruppe berechnet wird, die aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien besteht. Ein oberer Kapazitätsgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität der Batteriegrup pe ist, ein unterer Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Kapazität bei vollständiger Entla dung ist, und eine vorgeschriebene Kapazität in dem Bereich zwischen dem oberen Kapazi tätsgrenzwert und dem unteren Kapazitätsgrenzwert werden festgelegt. Wenn die berech nete Kapazität innerhalb des Bereiches zwischen dem oberen Kapazitätsgrenzwert und dem unteren Kapazitätsgrenzwert ist, werden das Laden und Entladen der Batteriegruppe ge stattet. Wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den oberen Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird nur das Entladen der Batteriegruppe gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird. Wenn die berechnete Kapazität der Batterie gruppe den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird nur das Laden der Batteriegruppe gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird, und die Berechnung der Kapazität der Batteriegruppe wird so ausgeführt, daß diese niedriger als die tatsächliche Kapazität der Batteriegruppe ist. Wenn die Batterietemperatur oder die Ge schwindigkeit des Temperaturanstiegs von wenigstens einer einzelnen wiederaufladbaren Batterie der Batteriegruppe gleich einem vorgeschriebenen oder größer als ein vorgeschrie bener Wert während des Ladens der Batteriegruppe wird, wird das Laden ausgesetzt und es wird ein Kapazitätstoleranzgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität und größer als der obere Kapazitätsgrenzwert ist, in die berechnete Kapazität der Batteriegruppe einge schrieben.

Nach dem Einschreiben des Kapazitätstoleranzgrenzwertes in die Kapazität der Batterie gruppe werden das Laden und Entladen der Batteriegruppe gestattet, während die berech nete Kapazität innerhalb des Bereiches zwischen dem oberen Kapazitätsgrenzwert und dem unteren Kapazitätsgrenzwert ist, bis die berechnete Kapazität der Batteriegruppe die vorge schriebene Kapazität erreicht. Wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den obe ren Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird nur das Entladen der Batteriegruppe gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird. Wenn die berechnete Ka pazität der Batteriegruppe den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird nur das Laden der Batteriegruppe gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird, und die Berechnung der Kapazität der Batteriegruppe wird so ausgeführt, daß diese größer ist als die tatsächliche Kapazität der Batteriegruppe.

Die dritte Erfindung, die auf der vorliegenden Erfindung basiert, ist ein Verfahren zum Steu ern von Laden und Entladen, während dem die Kapazität einer Batteriegruppe berechnet wird, die aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien besteht. Ein oberer Kapazitätsgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität der Batteriegrup pe ist, eine Kapazität, die niedriger als der obere Kapazitätsgrenzwert ist, für beschränktes Laden, ein unterer Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Kapazität bei vollständiger Entla dung ist, eine Kapazität, die größer als der untere Kapazitätsgrenzwert ist, für beschränktes Entladen und eine vorgeschriebene Kapazität in dem Bereich zwischen der Kapazität für beschränktes Laden und der Kapazität für beschränktes Entladen werden festgelegt. Wenn die berechnete Kapazität innerhalb des unbeschränkten Gebietes ist, werden das Laden und Entladen der Batteriegruppe gestattet. Wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe innerhalb des Gebietes des beschränkten Ladens zwischen dem oberen Kapazitätsgrenz wert und der Kapazität für beschränktes Laden ist oder wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe innerhalb des Gebietes des beschränkten Entladens zwischen dem unteren Kapazitätsgrenzwert und der Kapazität für beschränktes Entladen ist, werden das Laden und Entladen der Batteriegruppe mit beschränktem Lade- oder Entladestrom gestattet. Wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den oberen Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird nur das Entladen der Batteriegruppe gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vorge schriebenen Kapazität wird. Wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird nur das Laden der Batteriegruppe gestattet, bis die be rechnete Kapazität gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird.

Bei dem Laden und Entladen einer Batteriegruppe, die aus einer Vielzahl von in Reihe ge schalteten wiederaufladbaren Batterien aufgebaut ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung das Laden und Entladen der Batteriegruppe, während sie ein Überladen und Überentladen von allen einzelnen wiederaufladbaren Batterien unabhängig von Kapazitäts- und Lei stungsfähigkeitsvariationen jeder einzelnen wiederaufladbaren Batterie verhindert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das Einzelheiten von wichtigen Teilen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist ein Batteriekapazitätsdiagramm, das den Betrieb der ersten Erfindung zeigt.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb der ersten Erfindung zeigt.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das den Betrieb der zweiten Erfindung zeigt.

Fig. 6 ist ein Batteriekapazitätsdiagramm, das den Betrieb der zweiten Erfindung zeigt.

Fig. 7 ist ein Batteriekapazitätsdiagramm, das den Betrieb der dritten Erfindung zeigt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 ist 1 ein Batteriela degerät, 2 ist eine Batteriegruppe, die aus einer Vielzahl von wiederaufladbaren Batterien (z. B. 200 Nickel-Wasserstoff-Batterien) aufgebaut ist, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind, 3 ist eine durch die wiederaufladbare Batteriegruppe 2 gespeiste Last, 4 ist ein Lade schalter zwischen dem Ladegerät 1 und der Batteriegruppe 2, 5 ist ein Entladeschalter zwi schen der Batteriegruppe 2 und der Last 3, 6 ist ein Ladestrom- und Entladestromwider stand der Batteriegruppe 2, der mit der Batteriegruppe 2 in Reihe geschaltet ist. 7 ist ein Temperaturerfassungselement zum Erfassen der Temperatur der Batteriegruppe 2, und 8 ist eine Steuerschaltung zum Ein- und Aus-Steuem des Ladeschalters 4 und des Entlade schalters 5 auf der Basis der Kapazität der Batteriegruppe 2, der Batteriespannung und -temperatur, usw.

Die Batterietemperaturerfassung kann eine Erfassung der Temperatur von sämtlichen wie deraufladbaren Batterien oder der Temperatur von bestimmten Blöcken der Batteriegruppe sein.

Fig. 2 zeigt die Einzelheiten der Steuerschaltung 8. In Fig. 2 ist 11 eine Batteriespannungs erfassungsschaltung zum Messen der Spannung der Batteriegruppe 2, und 12 und 13 sind ein erster bzw. zweiter Verstärker zum Verstärken einer an den beiden Klemmen des Strom erfassungswiderstands 6 gebildeten Spannung. Wenn ein Ladestrom durch die Batterie gruppe 2 fließt, wird eine Spannung, die zu der Spannung an dem Stromerfassungswider stand 6 proportional ist, durch den ersten Verstärker 12 abgegeben. Wenn hingegen ein Entladestrom durch die Batteriegruppe 2 fließt, wird eine Spannung, die zu der Spannung an dem Stromerfassungswiderstand 6 proportional ist, durch den zweiten Verstärker 13 abge geben.

In Fig. 2 ist 14 eine Kapazitätsberechnungsschaltung, die den Ladestrom und den Entlade strom multipliziert, nämlich das Ausgangssignal aus dem ersten Verstärker 12 und dem zweiten Verstärker 13 mit einer vorgeschriebenen Zeit zum Berechnen der Ladekapazität und der Entladekapazität der Batteriegruppe 2. Weiter, 15 ist eine Kapazitätsintegrierschal tung, die die Kapazität der Batteriegruppe 2 auf der Basis von berechneten Ergebnissen aus der Kapazitätsberechnungsschaltung 14 integriert. Die Kapazitätsintegrierschaltung 15 ad diert sukzessive die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 während des Ladens und subtrahiert sukzessive die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 während des Entla dens. Die Integration, die aus der Kapazitätsintegrierschaltung 15 resultiert, wird die berech nete Kapazität der Batteriegruppe 2.

In Fig. 2 ist 16 eine Batterietemperaturerfassungsschaltung, welche die Temperatur der Batteriegruppe 2 über das Signal aus dem Temperaturerfassungselement 7 bestimmt. Schließlich, 17 ist eine Laden-Entladen-Steuerschaltung, die den Ladeschalter 4 und den Entladeschalter 5 auf der Basis von Ergebnissen aus der Kapazitätsintegrierschaltung 15, der Batteriespannungserfassungsschaltung 11 und der Batterietemperaturerfassungsschal tung 16 Ein- und Aus-steuert.

In der Steuerschaltung 8 werden die Kapazitätsberechnungsschaltung 14, die Kapazitätsin tegrierschaltung 15 und die Laden-Entladen-Steuerschaltung 17 vorzugsweise als ein Mikro computer realisiert.

Im folgenden wird eine Zusammenfassung der ersten Erfindung beschrieben. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 findet innerhalb der Vollladungskapazität (100%) der Batteriegruppe 2 das Laden und Entladen grundsätzlich innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches statt, der durch einen unteren Kapazitätsgrenzwert (z. B. 45% der Vollladungskapazität) und einen oberen Kapazitätsgrenzwert (z. B. 55% der Vollladungskapazität) festgelegt ist.

Die Arbeitsweise wird ausführlicher auf der Basis des Flußdiagramms in Fig. 4 beschrieben. In einem ersten Schritt S1 erfolgt eine Initialisierung. Hier wird die Batteriegruppe 2 auf eine vorgeschriebene Kapazität geladen (z. B. 50% der Vollladungskapazität).

In einem zweiten Schritt S2 erfolgt ein Laden oder Entladen der Batteriegruppe 2. Während die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 innerhalb des vorgeschriebenen Bereiches ist, nämlich zwischen dem oberen Kapazitätsgrenzwert und dem unteren Kapazitätsgrenz wert, finden das Laden und Entladen der Batteriegruppe 2 ohne Beschränkung statt. Wenn das Laden der Batteriegruppe 2 vonstatten geht und die berechnete Kapazität den oberen Kapazitätsgrenzwert (55%) erreicht, wird das Laden der Batteriegruppe 2 gesperrt und nur das Entladen gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird. Wenn das Entladen der Batteriegruppe 2 vonstatten geht und die berechnete Kapazität den unteren Kapazitätsgrenzwert (45%) erreicht, wird dagegen das Entladen der Batterie gruppe 2 gesperrt und nur das Laden gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vor geschriebenen Kapazität wird.

Auf diese Art und Weise finden das Laden und Entladen der Batteriegruppe 2 innerhalb ei nes vorgeschriebenen Bereiches zwischen dem oberen Kapazitätsgrenzwert und dem unte ren Kapazitätsgrenzwert statt. Wenn die Zeit voranschreitet, entwickelt sich jedoch eine Dis krepanz zwischen der berechneten Kapazität und der tatsächlichen Kapazität der Batterie gruppe 2, und es ist notwendig, die berechnete Kapazität zu revidieren. Eine Entscheidung wird in einem dritten Schritt S3 getroffen, um zu beurteilen, ob die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 den oberen Kapazitätsgrenzwert oder den unteren Kapazitätsgrenzwert mit einer vorgeschriebenen Häufigkeit erreicht hat oder nicht oder ob eine bestimmte Zeit seit der letzten Revision verstrichen ist oder nicht. Wenn eine dieser Bedingungen erfüllt ist, wird die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 revidiert.

Die Revision der berechneten Kapazität erfolgt in einem vierten Schritt S4. Wenn eine der oben erwähnten Bedingungen erfüllt ist, wird ein Zwangsladen der Batteriegruppe 2 in dem Schritt S4 zuerst ausgeführt, bis die Temperatur oder die Geschwindigkeit des Temperatur anstiegs der gesamten Batteriegruppe 2 oder wenigstens einer wiederaufladbaren Batterie der Batteriegruppe 2 einen vorgeschriebenen Wert erreicht oder die Batteriespannung eine vorgeschriebene Spannung erreicht.

Wenn eine dieser Bedingungen erfüllt ist, wird das Laden der Batteriegruppe 2 gesperrt und ein vorbestimmter Kapazitätstoleranzgrenzwert (z. B. 95% der vollen Kapazität) wird in die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 eingeschrieben. Der Zustand des Sperrens des Ladens wird aufrechterhalten, bis die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 die vorge schriebene Kapazität (nämlich 50%) erreicht.

Somit wird durch Ausführen dieses vierten Schrittes S4 die berechnete Kapazität der Batte riegruppe 2 revidiert. Anschließend kehrt der Betrieb zu dem Schritt S2 zurück.

Bei dem Betrieb, der oben beschrieben ist, gehen das Laden und Entladen der Batteriegrup pe 2 typisch innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches vonstatten, der zwischen dem obe ren Kapazitätsgrenzwert und dem Kapazitätsgrenzwert liegt und seine Mitte bei der vorge schriebenen Kapazität hat. Darüber hinaus wird die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 periodisch revidiert, um ein Laden und Entladen innerhalb des oben beschriebenen vorge schriebenen Bereiches zu gewährleisten.

Als nächstes wird die zweite Erfindung auf der Basis des Flußdiagramms in Fig. 5 beschrie ben. In einem ersten Schritt S11 erfolgt eine Initialisierung durch Laden der Batteriegruppe 2 auf eine vorgeschriebene Kapazität (z. B. 50% der Vollladungskapazität) auf dieselbe Art und Weise wie in dem Schritt S1 in Fig. 4. Zu dieser Zeit werden sowohl die tatsächliche Ka pazität der Batteriegruppe 2 als auch eine scheinbare Kapazität, welche im folgenden erläu tert ist, auf den Wert der vorgeschriebenen Kapazität gesetzt.

In einem zweiten Schritt S12 gehen das Laden und Entladen der Batteriegruppe 2 gemäß der Regel 1 vonstatten. Während die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches zwischen einem oberen Kapazitätsgrenzwert und einem unteren Kapazitätsgrenzwert ist, erfolgen das Laden und Entladen der Batteriegruppe 2 ohne Beschränkung. Wenn das Laden der Batteriegruppe 2 fortschreitet und die berechnete Ka pazität den oberen Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird das Laden der Batteriegruppe 2 ge sperrt und nur das Entladen gestattet, bis die berechnete Kapazität auf die vorgeschriebene Kapazität sinkt. Wenn das Entladen der Batteriegruppe 2 fortschreitet und die berechnete Kapazität den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird dagegen das Entladen der Batte riegruppe 2 gesperrt und nur das Laden gestattet, bis die berechnete Kapazität die vorge schriebene Kapazität erreicht.

In dem zweiten Schritt S12 wird zusätzlich zu dem Berechnen der tatsächlichen Kapazität der Batteriegruppe 2 auch eine erste scheinbare berechnete Kapazität, die kleiner als die tatsächliche berechnete Kapazität ist, berechnet. Anders ausgedrückt, eine erste scheinbare berechnete Kapazität wird so berechnet, daß die tatsächliche Kapazität der Batteriegruppe 2 größer als die erste scheinbare berechnete Kapazität ist. Das wird z. B. bei der Berechnung der Kapazität der Batteriegruppe 2 während des Ladens erreicht, indem die Effizienz des Ladens auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner als der tatsächliche ist. Wenn die erste scheinbare berechnete Kapazität innerhalb des vorgeschriebenen Bereiches während des Ladens und Entladens übergeht, steigt infolgedessen die tatsächliche Kapazität der Batterie gruppe 2 allmählich an.

In einem dritten Schritt S13 erfolgt ein erzwungenes Laden der Batteriegruppe 2, bis die Temperatur oder die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs der gesamten Batteriegruppe 2 oder von wenigstens einer wiederaufladbaren Batterie der Batteriegruppe 2 einen vorge schriebenen Wert erreicht oder die Batteriespannung eine vorgeschriebene Spannung er reicht. Wenn eine dieser Bedingungen erfüllt ist, wird ein vorbestimmter Kapazitätstoleranz grenzwert (z. B. 95% der vollen Kapazität) in die tatsächliche berechnete Kapazität der Bat teriegruppe 2 eingeschrieben.

In einem vierten Schritt S14 gehen das Laden und Entladen der Batteriegruppe 2 gemäß der Regel 2 vonstatten. Während die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 innerhalb des vorgeschriebenen Bereiches ist, erfolgen nämlich das Laden und Entladen der Batteriegrup pe 2 ohne Beschränkung. Wenn die berechnete Kapazität größer als der obere oder gleich dem oberen Kapazitätsgrenzwert ist, wird das Laden der Batteriegruppe 2 gesperrt und nur das Entladen gestattet, bis die berechnete Kapazität auf die vorgeschriebene Kapazität ab sinkt. Wenn das Entladen der Batteriegruppe 2 vonstatten geht und die berechnete Kapazität den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird dagegen das Entladen der Batteriegruppe 2 gesperrt und nur das Laden gestattet, bis die berechnete Kapazität die vorgeschriebene Ka pazität erreicht.

In diesem vierten Schritt S14 wird zusätzlich zu dem Berechnen der tatsächlichen Kapazität der Batteriegruppe 2 auch eine zweite scheinbare berechnete Kapazität, die größer als die tatsächliche berechnete Kapazität ist, berechnet. Anders ausgedrückt, eine zweite scheinba re berechnete Kapazität wird so berechnet, daß die tatsächliche Kapazität der Batteriegrup pe 2 kleiner ist als die zweite scheinbare berechnete Kapazität. Das wird z. B. beim Berech nen der Kapazität der Batteriegruppe 2 während des Ladens erreicht durch Einstellen der Effizienz des Ladens auf einen Wert, der größer als der tatsächliche Wert ist. Wenn die zweite scheinbare berechnete Kapazität gesteuert wird, um innerhalb des vorgeschriebenen Bereiches während des Ladens und Entladens überzugehen, nimmt infolgedessen die tat sächliche Kapazität der Batteriegruppe 2 allmählich ab.

In einem fünften Schritt S15 wird die vorgeschriebene Kapazität in die berechnete Kapazität und die zweite scheinbare Kapazität eingeschrieben, wenn die tatsächliche Kapazität der Batteriegruppe 2 gleich der vorgeschriebenen Kapazität (nämlich 50%) wird.

Bei der zweiten Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, werden das Laden und Entladen gemäß der Regel 1 und der Regel 2 wiederholt ausgeführt, und gemäß der Darstellung in Fig. 6 werden das Laden und Entladen ausgeführt, indem die Kapazität der Batteriegruppe 2 innerhalb des Bereiches zwischen der vorgeschriebenen Kapazität und dem Kapazitätstole ranzgrenzwert gehalten wird.

Bei der zweiten Erfindung wird auf dieselbe Art und Weise wie bei der ersten Erfindung eine Entscheidung getroffen, ob die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 den oberen Kapa zitätsgrenzwert oder den unteren Kapazitätsgrenzwert mit einer bestimmten Häufigkeit er reicht hat oder nicht oder ob eine vorgeschriebene Zeit seit der letzten Revision verstrichen ist oder nicht. Wenn eine dieser Bedingungen erfüllt ist, geht der Betrieb von dem Schritt S12 zu dem Schritt S13 oder von dem Schritt S14 zu dem Schritt S15, und die Berechnung für die Batteriegruppe wird revidiert.

Gemäß der Darstellung in Fig. 7 schafft die dritte Erfindung ein beschränktes Ladegebiet und ein beschränktes Entladegebiet oberhalb und unterhalb des Gebietes des unbeschränkten Ladens und Entladens der Batteriegruppe 2 gemäß der zuvor beschriebenen ersten Erfin dung.

Speziell wird das Gebiet zwischen einem oberen Kapazitätsgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität der Batteriegruppe 2 ist (z. B. 80% der Vollladungskapazität), und einer beschränkten Ladekapazität, die niedriger als der obere Kapazitätsgrenzwert ist (z. B. 60% der Vollladungskapazität), als das beschränkte Ladegebiet festgelegt. Ebenso wird das Ge biet zwischen einem unteren Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Kapazität der Batterie gruppe 2 bei vollständiger Entladung ist (z. B. 30% der vollen Ladekapazität), und einer be schränkten Entladekapazität, die größer als der untere Kapazitätsgrenzwert ist (z. B. 40% der vollen Ladekapazität) als das beschränkte Entladegebiet festgelegt. Weiter, das Gebiet zwischen der beschränkten Entladekapazität und der beschränkten Ladekapazität wird als ein unbeschränktes Gebiet festgelegt, und die Kapazität in der Mitte dieses Gebietes (näm lich 50%) wird als eine vorgeschriebene Kapazität bezeichnet.

Wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 innerhalb des unbeschränkten Gebie tes ist, finden das Laden und Entladen der Batteriegruppe 2 ohne Beschränkung statt. Wenn das Laden der Batteriegruppe 2 fortschreitet und die berechnete Kapazität in das be schränkte Ladegebiet ansteigt, erfolgt das Laden der Batteriegruppe 2 mit einem Ladestrom, der 1/3 bis 1/2 des maximalen zulässigen Ladestroms ist. Wenn dagegen die Entladung der Batteriegruppe 2 fortschreitet und die berechnete Kapazität in das beschränkte Entladege biet absinkt, wird hingegen das Entladen der Batteriegruppe 2 auf 1/3 bis 1/2 des maximalen zulässigen Ladestroms begrenzt, wodurch ein Entladen mit großen Strömen gesperrt wird.

Weiter, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 den oberen Kapazitätsgrenz wert erreicht, wird das Laden der Batteriegruppe 2 gesperrt und nur das Entladen gestattet, bis die berechnete Kapazität auf die vorgeschriebene Kapazität absinkt. Darüber hinaus wird, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, das Entladen der Batterie 2 gesperrt und nur das Laden gestattet, bis die berech nete Kapazität die vorgeschriebene Kapazität erreicht.

Da die Erfindung in mehreren Formen ausgeführt werden kann, ohne den Rahmen der we sentlichen Merkmale derselben zu verlassen, ist deshalb die vorliegende Ausführungsform illustrativ und nicht restriktiv zu verstehen, da der Schutzbereich der Erfindung durch die bei gefügten Patentansprüche und nicht durch die vorhergehende Beschreibung derselben fest gelegt wird, und alle Änderungen, die in den Schutzbereich der Ansprüche oder in den Äqui valenzbereich derselben fallen, sollen deshalb durch die Ansprüche umfaßt sein.

Claims

1. Verfahren zum Steuern von Laden und Entladen in einer Batteriegruppe mit einer Viel zahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien, während dem die Kapazität der Batteriegruppe berechnet wird; wobei
ein oberer Kapazitätsgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität der Batterie gruppe ist, ein unterer Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Vollentladungskapazität der Batteriegruppe ist, und eine vorgeschriebene Kapazität innerhalb des Bereiches zwi schen dem unteren Kapazitätsgrenzwert und dem oberen Kapazitätsgrenzwert festgelegt werden;
dadurch gekennzeichnet,
daß das Laden und Entladen der Batteriegruppe gestattet werden, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe innerhalb des Bereiches zwischen dem unteren Kapazitäts grenzwert und dem oberen Kapazitätsgrenzwert ist,
daß, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den oberen Kapazitätsgrenzwert erreicht, das Laden gesperrt wird, bis die Kapazität der Batteriegruppe gleich der vorge schriebenen Kapazität wird, und
daß, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, das Entladen gesperrt wird, bis die Kapazität der Batteriegruppe gleich der vor geschriebenen Kapazität wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die berechnete Kapazität der Batteriegruppe immer dann revidiert wird, wenn die berechnete Kapazität der Batterie gruppe den oberen Kapazitätsgrenzwert oder den unteren Kapazitätsgrenzwert mit einer vorgeschriebenen Häufigkeit oder öfter erreicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die berechnete Kapazität der Batteriegruppe immer dann revidiert wird, wenn eine vorgeschriebene Zeitspanne verstri chen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Revidieren der berechneten Kapazität der Batteriegruppe das Laden der Batteriegruppe ausgeführt wird, bis die Temperatur oder die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von wenigstens einer wiederaufladbaren Batterie einen vorgeschriebenen Wert erreicht, dann ein Kapa zitätstoleranzgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität ist, aber größer als der obere Kapazitätsgrenzwert, in die berechnete Kapazität eingeschrieben wird, und an schließend das Laden der Batteriegruppe gesperrt wird, bis die berechnete Kapazität die vorgeschriebene Kapazität erreicht.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Revidieren der berechneten Kapazität der Batteriegruppe das Laden der Batteriegruppe ausgeführt wird, bis die Batteriespannung von wenigstens einer wiederaufladbaren Batterie eine vorgeschriebene Spannung erreicht, dann ein Kapazitätstoleranzgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität ist, aber größer als der obere Kapazitätsgrenzwert, in die be rechnete Kapazität eingeschrieben wird, und anschließend das Laden der Batteriegruppe gesperrt wird, bis die berechnete Kapazität die vorgeschriebene Kapazität erreicht.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur das Entladen der Batte riegruppe gestattet wird, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den oberen Kapazitätsgrenzwert erreicht, und daß das Laden gesperrt wird, bis die Kapazität der Batteriegruppe gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur das Laden der Batterie gruppe gestattet wird, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, und daß das Entladen gesperrt wird, bis die Kapazität der Batteriegruppe gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Kapazität der Batteriegruppe ausgeführt wird, um die berechnete Kapazität kleiner als die tatsächli che Kapazität der Batteriegruppe zu machen; und daß, wenn die Temperatur oder die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von wenig stens einer einzelnen wiederaufladbaren Batterie der Batteriegruppe einen vorgeschrie benen Wert während des Ladens erreicht, daß Laden ausgesetzt wird und ein Kapazi tätstoleranzgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität ist, aber größer als der obere Kapazitätsgrenzwert, in die berechnete Kapazität eingeschrieben wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an das Ein schreiben des Kapazitätstoleranzgrenzwertes in die berechnete Kapazität der Batterie gruppe, bis die berechnete Kapazität der Batteriegruppe die vorgeschriebene Kapazität erreicht, das Laden und Entladen der Batteriegruppe gestattet werden, wenn die berech nete Kapazität der Batteriegruppe innerhalb des Bereiches zwischen dem unteren Kapa zitätsgrenzwert und dem oberen Kapazitätsgrenzwert ist, daß, wenn die berechnete Ka pazität der Batteriegruppe den oberen Kapazitätsgrenzwert erreicht, das Laden gesperrt wird, bis die Kapazität der Batteriegruppe gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird, und daß, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den unteren Kapazitäts grenzwert erreicht, das Entladen gesperrt wird, bis die Kapazität der Batteriegruppe gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird, und daß weiter eine Berechnung der Kapa zität der Batteriegruppe ausgeführt wird, um die berechnete Kapazität größer als die tat sächliche Kapazität der Batteriegruppe zu machen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4, 5, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätstoleranzgrenzwert 95% der Vollladungskapazität ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorge schriebene Kapazität ungefähr 50% der Vollladungskapazität ist.

12. Verfahren zum Steuern von Laden und Entladen in einer Batteriegruppe mit einer Viel zahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien, während dem die Kapazität der Batteriegruppe berechnet wird; wobei
ein oberer Kapazitätsgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität der Batterie gruppe ist, ein unterer Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Vollentladungskapazität der Batteriegruppe ist, und eine vorgeschriebene Kapazität innerhalb des Bereiches zwi schen dem unteren Kapazitätsgrenzwert und dem oberen Kapazitätsgrenzwert festgelegt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß eine beschränkte Ladungskapazität, die niedriger als der obere Kapazitätsgrenzwert ist, eine beschränkte Entladungskapazität, die größer als der untere Kapazitätsgrenzwert ist, und
eine vorgeschriebene Kapazität innerhalb eines unbeschränkten Gebietes zwischen der beschränkten Entladungskapazität und der beschränkten Ladungskapazität festgelegt werden;
daß das Laden und Entladen der Batteriegruppe gestattet werden, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe innerhalb des unbeschränkten Gebietes zwischen der be schränkten Entladungskapazität und der beschränkten Ladungskapazität ist;
daß, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe innerhalb eines beschränkten Ladungsgebietes zwischen der beschränkten Ladungskapazität und dem oberen Kapa zitätsgrenzwert oder innerhalb eines beschränkten Entladungsgebietes zwischen der be schränkten Entladungskapazität und dem unteren Kapazitätsgrenzwert ist, das Laden oder Entladen der Batteriegruppe gestattet wird, aber beschränkt auf einen vorgeschrie benen Ladestrom oder Entladestrom; und
daß, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den oberen Kapazitätsgrenzwert erreicht, das Laden gesperrt wird, bis die Kapazität der Batteriegruppe gleich der vorge schriebenen Kapazität wird, und, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, das Entladen gesperrt wird, bis die Kapazität der Batteriegruppe gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeschriebene Wert des beschränkten Ladestroms und des beschränkten Entladestroms 1/3 bis 1/2 des obe ren Grenzwertes des betreffenden Stroms ist.