DE19957289B4

DE19957289B4 - Verfahren zum Steuern von Laden und Entladen einer Batteriegruppe

Info

Publication number: DE19957289B4
Application number: DE19957289A
Authority: DE
Inventors: Shoichi Toya
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2019-11-30
Also published as: JP3676134B2; JP2000228832A; DE19957289A1; US6304061B1; FR2786622B1; FR2786622A1

Abstract

Verfahren zum Steuern von Laden und Entladen einer Batteriegruppe mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien in einem Elektroauto, während dem die Kapazität der Batteriegruppe berechnet wird;
wobei ein oberer Kapazitätsgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität der Batteriegruppe ist, ein unterer Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Vollentladungskapazität der Batteriegruppe ist, und eine vorgeschriebene Kapazität innerhalb des Bereiches zwischen 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 Kapazitätsgrenzwert 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 vorgeschriebenen Kapazität wird, und
dass, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, das Entladen gesperrt wird, bis die Kapazität der Batteriegruppe gleich...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 10.
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 Spannungsabfall ab der Scheitelspannung einer wiederaufladbaren Batterie erfasst, das Temperaturerfassungsverfahren, welches die Temperatur einer wiederaufladbaren Batterie erfasst, und andere Verfahren. Andererseits sind Verfahren wie das Erfassen der Spannung einer wiederaufladbaren Batterie zum Einbau in Verbindung mit einer Überentladungsschutzschaltung weit bekannt.
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 Leistungsfähigkeit jeder wiederaufladbaren Batterie bei dem Laden und Entladen eine gewisse Variation, und alle wiederaufladbaren Batterien erreichen nicht exakt denselben Zustand. Infolgedessen 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 Batteriegruppe, 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.

Die DE 197 04 310 A1 befasst sich mit dem Problem, eine Schaltung einfacher Struktur bereitzustellen, die ein Überladen oder Überentladen einer Vielzahl von in Serie verbundenen Batterien verhindert. Dieses Problem wird gelöst durch eine Erfassungsschaltung, die den Lade- und Entladezustand von jeder einzelnen Batterie bestimmt. Wenn festgestellt wird, dass eine der Batterien in ihrem nahezu vollständig geladenen Zustand oder in ihrem nahezu vollständig entladenen Zustand ist, wird eine Vorbeiführschaltung aktiviert, die zu der betreffenden Batterie parallel geschaltet wird. Der Stand der Technik der DE 197 04 310 A1 entspricht somit dem nach der oben erwähnten japanischen Patentanmeldung HEI 7-33 5266 (1995), gemäß welcher für jede von einer Vielzahl von wiederaufladbaren Batterien, die in Reihe geschaltet sind, eine Nebenschlussschaltungsanordnung vorgesehen ist. Wenn eine Batteriegruppe zweihundert wiederaufladbare Batterien enthält, sind somit zweihundert Nebenschlussschaltungsanordnungen vorzusehen, was zu einer extremen Schaltungskomplexität führt. Das gilt zwar nicht uneingeschränkt für die Schaltungsanordnung nach der DE 197 04 310 A1 , bei letzterer wird aber jede einzelne Batterie bei Bedarf mit der Vorbeiführschaltung verbunden, was einen hohen Schaltungsaufwand bedeutet. Auch wird bei der DE 197 04 310 A1 der Status jeder einzelnen Batterie überwacht, aus denen eine Batteriegruppe besteht, nicht aber der Status der Batteriegruppe selbst. Wenn irgendeine der Batterien der Batteriegruppe ungefähr volle Ladung erreicht, dann wird diese Batterie mit der Vorbeiführschaltung verbunden, durch diese also überbrückt, um so das Laden für diese einzelne Batterie zu steuern. Wenn irgendeine der Batterien ungefähr volle Entladung erreicht, dann wird diese Batterie mit der Vorbeiführschaltung verbunden, also überbrückt, um das Entladen dieser Batterie zu steuern.

Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren zu schaffen zum Steuern des Ladens und Entladens einer Batteriegruppe über eine einfache Konfiguration, die ein Überladen oder Überentladen von jeder einzelnen wiederaufladbaren Batterie der Batteriegruppe verhindert.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch Verfahren mit den in den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 10 angegebenen Schritten gelöst.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 werden ein oberer Kapazitätsgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität der Batteriegruppe ist, ein unterer Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Kapazität bei vollständiger Entladung ist, und eine vorge schriebene Kapazität in dem Bereich zwischen dem oberen Kapazitätsgrenzwert und dem unteren Kapazitätsgrenzwert festgelegt. Wenn die berechnete Kapazität innerhalb des Bereiches zwischen dem oberen Kapazitätsgrenzwert und dem unteren Kapazitätsgrenzwert ist, werden das Laden und Entladen der Batteriegruppe gestattet. 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 Batteriegruppe den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird nur das Laden der Batteriegruppe gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird. Darüber hinaus erfolgt erfindungsgemäß ein Revidieren der berechneten Kapazität der Batteriegruppe, wenn die berechnete Kapazität den oberen Kapazitätsgrenzwert oder den unteren Kapazitätsgrenzwert mehr als mit einer vorgeschriebenen Häufigkeit erreicht oder jedes Mal dann, wenn eine vorgeschriebene Zeitspanne verstrichen ist.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 10 werden ein oberer Kapazitätsgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität der Batteriegruppe ist, eine Kapazität, die niedriger als der obere Kapazitätsgrenzwert ist, für beschränktes Laden, ein unterer Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Kapazität bei vollständiger Entladung 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 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 Kapazitätsgrenzwert 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 vorgeschriebenen Kapazität wird. Wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird nur das Laden der Batteriegruppe gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird.

Bei dem Laden und Entladen einer Batteriegruppe, die aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien aufgebaut ist, ermöglichen die Verfahren nach der Erfindung somit das Laden und Entladen der Batteriegruppe, während sie ein Überladen und Überentladen von allen einzelnen wiederaufladbaren Batterien unabhängig von Kapazitäts- und Leistungsfähigkeitsvariationen jeder einzelnen wiederaufladbaren Batterie verhindern.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 10 bilden die Gegenstände der Ansprüche 2 bis 9 bzw. 11.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung,
2 ein Blockschaltbild, das Einzelheiten einer Steuerschaltung in der Schaltungsanordnung nach 1 zeigt,
3 ein Batteriekapazitätsdiagramm, das ein erstes Verfahren nach der Erfindung veranschaulicht,
4 ein Flussdiagramm, das die Arbeitsweise einer Ausführungsform des ersten Verfahrens nach der Erfindung zeigt,
5 ein weiteres Flussdiagramm zur Erläuterung des ersten Verfahrens,
6 ein weiteres Batteriekapazitätsdiagramm zur Veranschaulichung des ersten Verfahrens und
7 ein Batteriekapazitätsdiagramm, das ein zweites Verfahren nach der Erfindung veranschaulicht.
1 zeigt ein Batterieladegerät 1, eine Batteriegruppe 2, die aus einer Vielzahl von wiederaufladbaren Batterien (z.B. 200 Nickel-Wasserstoff-Batterien) aufgebaut ist, welche elektrisch in Reihe geschaltet sind, eine durch die wiederaufladbare Batteriegruppe 2 gespeiste Last 3, einen Ladeschalter 4 zwischen dem Ladegerät 1 und der Batteriegruppe 2, einen Entladeschalter 5 zwischen der Batteriegruppe 2 und der Last 3, einen Ladestrom- und Entladestromwiderstand 6 der Batteriegruppe 2, der mit der Batteriegruppe 2 in Reihe geschaltet ist, ein Temperaturerfassungselement 7 zum Erfassen der Temperatur der Batteriegruppe 2 und eine Steuerschaltung 8 zum Ein- und Aus- Steuern des Ladeschalters 4 und des Entladeschalters 5 auf der Basis der Kapazität der Batteriegruppe 2, der Batteriespannung und -temperatur, usw.
Die Batterietemperaturerfassung kann eine Erfassung der Temperatur von sämtlichen wiederaufladbaren Batterien oder der Temperatur von bestimmten Blöcken der Batteriegruppe 2 sein.
2 zeigt die Einzelheiten der Steuerschaltung B. In 2 sind dargestellt eine Batteriespannungsertassungsschaltung 11 zum Messen der Spannung der Batteriegruppe 2 und ein erster und ein zweiter Verstärker 12 bzw. 13 zum Verstärken einer an den beiden Klemmen des zur Stromerfassung eingesetzten Widerstands 6 gebildeten Spannung. Wenn ein Ladestrom durch die Batteriegruppe 2 fließt, wird eine Spannung, die zu der Spannung an dem Widerstand 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 Widerstand 6 proportional ist, durch den zweiten Verstärker 13 abgegeben.
2 zeigt eine Kapazitätsberechnungsschaltung 14, die den Ladestrom und den Entladestrom 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. Eine Kapazitätsintegrierschaltung 15 integriert die Kapazität der Batteriegruppe 2 auf der Basis von berechneten Ergebnissen aus der Kapazitätsberechnungsschaltung 14. Die Kapazitätsintegrierschaltung 15 addiert sukzessive die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 während des Ladens und subtrahiert sukzessive die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 während des Entladens. Die Integration, die aus der Kapazitätsintegrierschaltung 15 resultiert, wird die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2.
Weiter zeigt 2 eine Batterietemperaturerfassungsschaltung 16, welche die Temperatur der Batteriegruppe 2 über das Signal aus dem Temperaturerfassungselement 7 bestimmt. Durch eine Laden-Entladen-Steuerschaltung 17 werden der Ladeschalter 4 und der Entladeschalter 5 auf der Basis von Ergebnissen aus der Kapazitätsintegrierschaltung 15, der Batteriespannungserfassungsschaltung 11 und der Batterietemperaturertassungsschaltung 16 Ein- und Aus-gesteuert.
In der Steuerschaltung 8 werden die Kapazitätsberechnungsschaltung 14, die Kapazitätsintegrierschaltung 15 und die Laden-Entladen-Steuerschaltung 17 vorzugsweise als ein Mikrocomputer realisiert.
Im folgenden wird eine Zusammenfassung eines ersten Verfahrens zum Steuern des Ladens und Entladens der Batteriegruppe 2 beschrieben. Gemäß der Darstellung in 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 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 Kapazitätsgrenzwert, 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 Batteriegruppe 2 gesperrt und nur das Laden gestattet, bis die berechnete Kapazität gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird.
Auf diese Art und Weise finden das Laden und Entladen der Batteriegruppe 2 innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches zwischen dem oberen Kapazitätsgrenzwert und dem unteren Kapazitätsgrenzwert statt. Wenn die Zeit voranschreitet, entwickelt sich jedoch eine Diskrepanz zwischen der berechneten Kapazität und der tatsächlichen Kapazität der Batteriegruppe 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 Temperaturanstiegs der gesamten Batteriegruppe 2 oder wenigstens einer wiederaufladbaren Batterie der Batteriegruppe 2 einen vorgeschriebenen Wert erreicht oder die Batteriespannung einen vorgeschriebenen Wert 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 für die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 vorgegeben. Der Zustand des Sperrens des Ladens wird aufrechterhalten, bis die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 die vorgeschriebene Kapazität (nämlich 50 %) erreicht.
Somit wird durch Ausführen dieses vierten Schrittes S4 die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 revidiert. Anschließend kehrt der Betrieb zu dem Schritt S2 zurück.
Bei dem Betrieb, der oben beschrieben ist, gehen das Laden und Entladen der Batteriegruppe 2 typisch innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches vonstatten, der zwischen dem oberen Kapazitätsgrenzwert und dem Kapazitätsgrenzwert liegt und seine Mitte bei der vorgeschriebenen Kapazität hat. Darüber hinaus wird die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 periodisch revidiert, um ein Laden und Entladen innerhalb des oben beschriebenen vorgeschriebenen Bereiches zu gewährleisten.
Als nächstes wird eine Ergänzung des ersten Verfahrens auf der Basis des Flussdiagramms in 5 beschrieben. 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 4. Zu dieser Zeit werden sowohl die tatsächliche Kapazität der Batteriegruppe 2 als auch eine scheinbare Kapazität, welche im folgenden erläutert ist, auf den Wert der vorgeschriebenen Kapazität gesetzt.
In einem zweiten Schritt S12 gehen das Laden und Entladen der Batteriegruppe 2 gemäß einer 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 Kapazität den oberen Kapazitätsgrenzwert erreicht, wird das Laden der Batteriegruppe 2 gesperrt 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 Batteriegruppe 2 gesperrt und nur das Laden gestattet, bis die berechnete Kapazität die vorgeschriebene 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 Batteriegruppe 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 vorgeschriebenen Wert erreicht oder die Batteriespannung einen vorgeschriebenen Wert erreicht. Wenn eine dieser Bedingungen erfüllt ist, wird ein vorbestimmter Kapazitätstoleranzgrenzwert (z.B. 95 % der vollen Kapazität) in die tatsächliche berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 eingeschrieben.
In einem vierten Schritt S14 gehen das Laden und Entladen der Batteriegruppe 2 gemäß einer Regel 2 vonstatten. Während die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 innerhalb des vorgeschriebenen Bereiches ist, erfolgen nämlich das Laden und Entladen der Batteriegruppe 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 absinkt. 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 Kapazität 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 scheinbare berechnete Kapazität wird so berechnet, dass die tatsächliche Kapazität der Batteriegruppe 2 kleiner ist als die zweite scheinbare berechnete Kapazität. Das wird z.B. beim Berechnen 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 mit der zweiten scheinbaren berechneten Kapazität innerhalb des vorgeschriebenen Bereiches während des Ladens und Entladens gearbeitet wird, nimmt infolgedessen die tatsächliche Kapazität der Batteriegruppe 2 allmählich ab.
In einem fünften Schritt S15 wird die vorgeschriebene Kapazität für die berechnete Kapazität und die zweite scheinbare Kapazität vorgegeben, wenn die tatsächliche Kapazität der Batteriegruppe 2 gleich der vorgeschriebenen Kapazität (nämlich 50 %) wird.
Bei der Ergänzung des ersten Verfahrens, 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 6 werden das Laden und Entladen ausgeführt, indem die Kapazität der Batteriegruppe 2 innerhalb des Bereiches zwischen der vorgeschriebenen Kapazität und dem Kapazitätstoleranzgrenzwert gehalten wird.
Bei der Ergänzung des ersten Verfahrens wird auf dieselbe Art und Weise wie bei dem Verfahren eine Entscheidung getroffen, ob die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 den oberen Kapazitätsgrenzwert oder den unteren Kapazitätsgrenzwert mit einer bestimmten Häufigkeit erreicht 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 7 schafft ein zweites Verfahren ein beschränktes Ladegebiet und ein beschränktes Entladegebiet oberhalb und unterhalb des Gebietes des unbeschränkten Ladens und Entladens der Batteriegruppe 2 gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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 Ladungskapazität, die niedriger als der obere Kapazitätsgrenzwert ist (z.B. 60 % der Vollladungskapazität), als das beschränkte Ladungsgebiet festgelegt. Ebenso wird das Gebiet zwischen einem unteren Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Kapazität der Batteriegruppe 2 bei vollständiger Entladung ist (z.B. 30 % der vollen Ladungskapazität), und einer beschränkten Entladungskapazität, die größer als der untere Kapazitätsgrenzwert ist (z.B. 40 % der vollen Ladungskapazität) als das beschränkte Entladungsgebiet festgelegt. Weiter, das Gebiet zwischen der beschränkten Entladungskapazität und der beschränkten Ladungskapazität wird als ein unbeschränktes Gebiet festgelegt, und die Kapazität in der Mitte dieses Gebietes (nämlich 50 %) wird als eine vorgeschriebene Kapazität bezeichnet.
Wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 innerhalb des unbeschränkten Gebietes 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 beschränkte Ladungsgebiet 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 Entladungsgebiet absinkt, wird hingegen das Entladen der Batteriegruppe 2 auf 1/3 bis 1/2 des maximalen zulässigen Entladestroms begrenzt, wodurch ein Entladen mit großen Strömen gesperrt wird.
Weiter, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe 2 den oberen Kapazitätsgrenzwert 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 Batteriegruppe 2 gesperrt und nur das Laden gestattet, bis die berechnete Kapazität die vorgeschriebene Kapazität erreicht.

Claims

Verfahren zum Steuern von Laden und Entladen einer Batteriegruppe mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien in einem Elektroauto, während dem die Kapazität der Batteriegruppe berechnet wird; wobei ein oberer Kapazitätsgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität der Batteriegruppe ist, ein unterer Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Vollentladungskapazität der Batteriegruppe ist, und eine vorgeschriebene Kapazität innerhalb des Bereiches zwischen 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 Kapazitätsgrenzwert 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 vorgeschriebenen 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 vorgeschriebenen Kapazität wird, und dass die berechnete Kapazität der Batteriegruppe immer dann revidiert wird, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den oberen Kapazitätsgrenzwert oder den unteren Kapazitätsgrenzwert mit einer vorgeschriebenen Häufigkeit oder öfter erreicht oder wenn eine vorgeschriebene Zeitspanne verstrichen ist, wobei, wenn eine der vorerwähnten Bedingungen für die Revision der berechneten Kapazität erfüllt ist, ein Zwangsladen der Batteriegruppe ausgeführt wird, bis die Temperatur oder die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs der gesamten Batteriegruppe oder wenigstens einer wiederaufladbaren Batterie der Batteriegruppe einen vorgeschriebenen Wert erreicht oder die Batteriespannung einen vorgeschriebenen Wert erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, 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 Kapazitätstoleranzgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität ist, aber größer als der obere Kapazitätsgrenzwert, für die berechnete Kapazität vorgegeben wird, und anschließend das Laden der Batteriegruppe gesperrt wird, bis die berechnete Kapazität die vorgeschriebene Kapazität erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, 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, für die berechnete Kapazität vorgegeben wird, und anschließend das Laden der Batteriegruppe gesperrt wird, bis die berechnete Kapazität die vorgeschriebene Kapazität erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur das Entladen der Batteriegruppe gestattet wird, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den oberen Kapazitätsgrenzwert erreicht, und dass das Laden gesperrt wird, bis die berechnete Kapazität der Batteriegruppe gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur das Laden der Batteriegruppe gestattet wird, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe den unteren Kapazitätsgrenzwert erreicht, und dass das Entladen gesperrt wird, bis die berechnete Kapazität der Batteriegruppe gleich der vorgeschriebenen Kapazität wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Kapazität der Batteriegruppe ausgeführt wird, um die berechnete Kapazität kleiner als die tatsächliche Kapazität der Batteriegruppe zu machen; und dass, wenn die Temperatur oder die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs von wenigstens einer einzelnen wiederaufladbaren Batterie der Batteriegruppe einen vorgeschriebenen Wert während des Ladens erreicht, das Laden ausgesetzt wird und ein Kapazitätstoleranzgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität ist, aber größer als der obere Kapazitätsgrenzwert, für die berechnete Kapazität vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass anschließend an das Vorgeben des Kapazitätstoleranzgrenzwertes für die berechnete Kapazität der Batteriegruppe, bis die berechnete Kapazität der Batteriegruppe die vorgeschriebene Kapazität erreicht, das Laden und Entladen der Batteriegruppe gestattet werden, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe innerhalb des Bereiches zwischen dem unteren Kapazitätsgrenzwert 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 vorgeschriebenen 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 vorgeschriebenen Kapazität wird, und dass weiter eine Berechnung der Kapazität der Batteriegruppe ausgeführt wird, um die berechnete Kapazität größer als die tatsächliche Kapazität der Batteriegruppe zu machen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapazitätstoleranzgrenzwert 95% der Vollladungskapazität ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgeschriebene Kapazität ungefähr 50% der Vollladungskapazität ist.
Verfahren zum Steuern von Laden und Entladen einer Batteriegruppe mit einer Vielzahl von in Reihe geschalteten wiederaufladbaren Batterien in einem Elektroauto, während dem die Kapazität der Batteriegruppe berechnet wird; wobei ein oberer Kapazitätsgrenzwert, der niedriger als die Vollladungskapazität der Batteriegruppe ist, ein unterer Kapazitätsgrenzwert, der größer als die Vollentladungskapazität der Batteriegruppe ist, und eine vorgeschriebene Kapazität innerhalb des Bereiches zwischen 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 beschränkten Entladungskapazität und der beschränkten Ladungskapazität ist; dass, wenn die berechnete Kapazität der Batteriegruppe innerhalb eines beschränkten Ladungsgebietes zwischen der beschränkten Ladungskapazität und dem oberen Kapazitätsgrenzwert oder innerhalb eines beschränkten Entladungsgebietes zwischen der beschränkten Entladungskapazität und dem unteren Kapazitätsgrenzwert ist, das Laden oder Entladen der Batteriegruppe gestattet wird, aber beschränkt auf einen vorgeschriebenen 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 vorgeschriebenen 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.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgeschriebene Wert des beschränkten Ladestroms und des beschränkten Entladestroms 1/3 bis 1/2 des oberen Grenzwertes des betreffenden Stroms ist.