-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
-
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/964,880, eingereicht am 15. August 2007. Die Offenbarung der vorstehenden Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme eingeschlossen.
-
GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft Energiespeicherwerte und insbesondere eine Aktualisierung von Minimal- und Maximal-Energiespeicherwerten.
-
HINTERGRUND
-
Die hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Sowohl die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, in dem Maß, in dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, als auch Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung ansonsten nicht als Stand der Technik bezeichnet werden können, sind weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zugelassen.
-
Nun auf 1 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines Energiespeichersystems 100 darstellt. Das Energiespeichersystem 100 kann beispielsweise Leistung für Verbraucher in einem Fahrzeug bereitstellen und Leistung von einem oder mehreren Generatoren empfangen. Verbraucher und Generatoren werden allgemein durch 102 repräsentiert. Die Verbraucher können beispielsweise Fahrzeugzubehör und Motoren zum Antrieb des Fahrzeugs umfassen. Das Energiespeichersystem 100 weist eine Energiespeicherpackung 104 auf. Die Energiespeicherpackung weist einzelne Energiespeicherblöcke 106-1, 106-2, ... und 106-n, allgemein Energiespeicherblöcke 106, auf. Die Energiespeicherblöcke 106 sind in Reihe verdrahtet.
-
Die Spannung jedes der Energiespeicherblöcke 106 wird durch ein Batteriesteuermodul 112 überwacht. Das Batteriesteuermodul 112 ermittelt die Energiespeicherblöcke 106, welche die Minimalspannung und die Maximalspannung aufweisen. Das Batteriesteuermodul 112 kann einen einzelnen Eingang zur Spannungsmessung aufweisen, der durch einen Multiplexer 114 mit jedem der Energiespeicherblöcke 106 sequentiell verbunden ist.
-
Das Batteriesteuermodul 112 kann die Minimal- und die Maximalspannungen an ein Hauptsteuerungsmodul 116 übermitteln. Das Hauptsteuerungsmodul 116 kann basierend auf dem Minimal- und dem Maximalwert Handlungen ausführen. Lediglich beispielhaft kann das Hauptsteuerungsmodul 116 die Verbraucher/Generatoren 102 anweisen, das Aufladen der Energiespeicherpackung 104 zu beenden, wenn der Maximalwert einen Schwellenwert überschreitet. Das Hauptsteuerungsmodul 116 kann die Verbraucher/Generatoren 102 anweisen, mit dem Aufladen der Energiespeicherpackung 104 zu beginnen, wenn der Minimalwert unter einen Schwellenwert fällt.
-
Das Batteriesteuermodul 112 überwacht jede der Spannungen der Energiespeicherblöcke 106, bevor der Minimal- und der Maximalwert ermittelt werden. Wenn sich die Spannungen der Energiespeicherblöcke 106 schnell ändern, sind der Minimal- und der Maximalwert möglicherweise zu der Zeit nicht genau, zu der sie von dem Hauptsteuerungsmodul 116 empfangen werden.
-
Die
US 6 061 639 A beschreibt ein Batteriesteuersystem und ein Verfahren, bei denen Spannungen von Energiespeicherblöcken gemessen werden, eine erste Spannung, die eine Maximalspannung oder eine Minimalspannung der Energiespeicherblöcke ist, ermittelt wird, eine mittlere Spannung der Energiespeicherblöcke berechnet wird, eine aktualisierte Spannung basierend auf der ersten Spannung und der mittleren Spannung erzeugt wird und ein Fahrzeugsystem basierend auf der aktualisierten Spannung gesteuert wird.
-
In der
US 2006/0149417 A1 sind ein System und ein Verfahren zum Führen eines Fahrzeugs beschrieben, bei denen Positionsdaten des Fahrzeugs aus mehreren Quellen gemischt und gewichtet gemittelt werden.
-
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Batteriesteuersystem und ein Verfahren anzugeben, mit denen die Genauigkeit bei der Angabe des minimalen und des maximalen Spannungswerts eines Energiespeichersystems verbessert wird.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Batteriesteuersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
-
Ein Batteriesteuersystem umfasst ein Batteriesteuermodul, ein Mittelungsmodul und ein Hauptsteuerungsmodul. Das Batteriesteuermodul misst Spannungen von N Energiespeicherblöcken, wobei N eine ganze Zahl größer als Eins ist, und ermittelt eine erste Spannung der Spannungen mit einer ersten Rate. Die erste Spannung ist eine Maximalspannung oder eine Minimalspannung. Das Mittelungsmodul berechnet eine mittlere Spannung mit einer zweiten Rate, die größer als die erste Rate ist. Die mittlere Spannung basiert auf einer gemessenen Gesamtspannung einer Energiespeicherpackung, welche die N Energiespeicherblöcke aufweist. Das Hauptsteuerungsmodul erzeugt eine aktualisierte Spannung basierend auf der ersten Spannung und der mittleren Spannung und steuert ein Fahrzeugsystem basierend auf der aktualisierten Spannung.
-
Ein Verfahren umfasst ein Messen von Spannungen von N Energiespeicherblöcken, wobei N eine ganze Zahl größer als Eins ist; ein Ermitteln einer ersten Spannung der Spannungen mit einer ersten Rate, wobei die erste Spannung eine Maximalspannung oder eine Minimalspannung ist; ein Berechnen einer mittleren Spannung mit einer zweiten Rate, die größer als die erste Rate ist, wobei die mittlere Spannung auf einer gemessenen Gesamtspannung einer Energiespeicherpackung basiert, welche die N Energiespeicherblöcke aufweist; ein Erzeugen einer aktualisierten Spannung basierend auf der ersten Spannung und der mittleren Spannung; und ein Steuern eines Fahrzeugsystems basierend auf der aktualisierten Spannung.
-
Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachstehend vorgesehenen ausführlichen Beschreibung offensichtlich werden. Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung und die speziellen Beispiele, während sie die bevorzugte Ausführungsform der Offenbarung aufzeigen, nur zu Darstellungszwecken gedacht sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der Offenbarung einzuschränken.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die vorliegende Offenbarung wird anhand der ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen verständlicher werden, wobei:
-
1 ein Funktionsblockdiagramm eines Energiespeichersystems gemäß dem Stand der Technik ist;
-
2 ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Energiespeichersystems gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
-
3 eine graphische Darstellung einer Aktualisierung einer Minimalspannung unter Verwendung einer mittleren Spannung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
-
4 eine graphische Darstellung einer Aktualisierung einer Minimalspannung für Energiespeicherblöcke, die eine Spannungsschwankung zeigen, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
-
5 eine graphische Darstellung einer Aktualisierung einer Minimalspannung für Energiespeicherblöcke mit einer signifikanten Spannungsschwankung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
-
6 eine graphische Darstellung einer Aktualisierung einer Minimalspannung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist, wenn sich Spannungen eines Energiespeicherblocks schnell ändern;
-
7 eine graphische Darstellung einer Aktualisierung einer Minimalspannung während einer schnellen Spannungsänderung für Energiespeicherblöcke, die eine signifikante Spannungsschwankung aufweisen, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
-
8 ein Flussdiagramm ist, das beispielhafte Schritte darstellt, die bei einer Aktualisierung von Minimal- und Maximalspannungen unter Verwendung der mittleren Spannung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden;
-
9 eine graphische Darstellung einer Aktualisierung der Minimalspannung unter Verwendung der mittleren Spannung von 3–8 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
-
10 eine graphische Darstellung einer Aktualisierung der Minimalspannung, die auf einer Abweichung von der mittleren Spannung basiert, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ist;
-
10A ein graphischer Vergleich der Aktualisierungsverfahren von 9 und 10 ist; und
-
11 ein Flussdiagramm ist, das beispielhafte Schritte darstellt, die bei einer Aktualisierung der Minimalspannung basierend auf einer Abweichung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Die folgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Offenbarung, ihre Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen einzuschränken. Zu Zwecken der Klarheit werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen verwendet, um ähnliche Elemente zu bezeichnen. Wie hierin verwendet, sollte die Phrase A, B und/oder C derart ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen Oders bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb eines Verfahrens in verschiedener Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu verändern.
-
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck Modul auf einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), einen elektronischen Schaltkreis, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, fest zugeordnet oder als Gruppe) und einen Speicher, die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, einen Schaltkreis der Schaltungslogik und/oder andere geeignete die beschriebene Funktionalität bereitstellende Komponenten, ist ein Bestandteil von diesen oder umfasst diese.
-
Nun auf 2 Bezug nehmend, ist ein Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Energiespeichersystems 200 dargestellt. Das Energiespeicherssystem 200 weist ein Batteriesystem 202, Verbraucher/Generatoren 204, ein Hauptsteuerungsmodul 206 und ein Mittelungsmodul 208 auf. Das Batteriesystem 202 weist eine Energiespeicherpackung 210 auf, die Energiespeicherblöcke 212 umfasst. Bei verschiedenen Implementierungen kann es 20 Energiespeicherblöcke 212 (n = 20) geben.
-
Ein Batteriesteuermodul 214 kann einen Multiplexer 216 verwenden, um die Spannungen der Energiespeicherblöcke 212 sequentiell zu messen und die Maximal- und Minimalspannungen zu identifizieren. Der Multiplexer 216 kann Anschlüsse auf beiden Seiten jedes der Energiespeicherblöcke 212 mit dem Batteriesteuermodul 214 sequentiell verbinden. Alternativ kann der Multiplexer 216 einen einzelnen Anschluss, der einem jeweiligen der Energiespeicherblöcke 212 entspricht, mit dem Batteriesteuermodul 214 verbinden. Das Batteriesteuermodul 214 kann die an benachbarten Anschlüssen gemessenen Spannungen subtrahieren, um die Spannung eines der Energiespeicherblöcke 212 zu ermitteln. Das Batteriesteuermodul 214 kann einen Digital-Analog-Wandler aufweisen, um jede Spannung in eine digitale Form umzuwandeln.
-
Um die Minimal- und Maximalspannungen für n Energiespeicherblöcke zu ermitteln, können n Messungen durchgeführt werden. Nachdem die n Messungen durchgeführt sind, kann das Batteriesteuermodul 214 die Maximal- und/oder Minimalspannungswerte an das Hauptsteuerungsmodul 206 übermitteln. Lediglich beispielhaft können diese Werte über ein Netzwerk, wie z. B. ein Controller Area Network (CAN) übermittelt werden.
-
Die Verbraucher/Generatoren 204 sind über die gesamte Energiespeicherpackung 210 verbunden. Bei verschiedenen Implementierungen können die Energiespeicherpackung 210 und die Verbraucher/Generatoren 204 beide auf ein gemeinsames Potential, wie z. B. ein Erdpotential, bezogen werden. Die Gesamtspannung über die Energiespeicherpackung 210 ist daher für das Mittelungsmodul 208 als ein einzelner Messwert verfügbar.
-
Das Mittelungsmodul 208 kann eine mittlere Spannung der Energiespeicherblöcke 212 ermitteln, indem die Gesamtspannung der Energiespeicherpackung 210 durch die Anzahl der Energiespeicherblöcke 212, n, dividiert wird. Zum Ermitteln der mittleren Spannung ist daher nur eine Messung erforderlich, der Spannung der gesamten Energiespeicherpackung 210, während das Ermitteln der Minimal- und Maximalspannungen n Messungen erfordert. Die mittlere Spannung kann daher häufiger aktualisiert werden. Mathematisch wird die mittlere Spannung der Energiespeicherblöcke 212 zwischen der aktuellen Minimal- und Maximalspannung der Energiespeicherblöcke 212 liegen.
-
Die Spannungen der Energiespeicherblöcke 212 können sich schneller ändern, als die Minimal- und Maximalspannungen durch das Batteriesteuermodul 214 gemessen werden können. Die mittlere Spannung kann jedoch häufiger aus der Gesamtspannung der Energiespeicherpackung 210 ermittelt werden, als die tatsächlichen Minimal- und Maximalspannungen ermittelt werden können. Die mittlere Spannung wird daher die Spannungsänderungen in den Energiespeicherblöcken 212 schneller widerspiegeln.
-
Die mittlere Spannung kann beispielsweise kleiner als die zuletzt aktualisierte Minimalspannung oder größer als die zuletzt aktualisierte Maximalspannung sein. Das bedeutet, dass sich die tatsächliche Minimal- oder Maximalspannung geändert hat, seit die Minimum/Maximummessung durchgeführt wurde. In solchen Fällen kann eine aktualisierte Minimalspannung erzeugt werden, die kleiner als die mittlere Spannung oder dieser gleich ist. Alternativ kann eine aktualisierte Maximalspannung erzeugt werden, die gröber als die mittlere Spannung oder dieser gleich ist.
-
Lediglich beispielhaft kann die aktualisierte Minimalspannung der mittleren Spannung gleichgesetzt werden, wenn die mittlere Spannung kleiner als die bisherige aktualisierte Minimalspannung ist. Die mittlere Spannung liefert eine konservative Schätzung der tatsächlichen Minimalspannung der Energiespeicherblöcke 212, da die tatsächliche Minimalspannung niedriger als die mittlere Spannung sein kann.
-
Kurz gesagt sind graphische Beispiele von Minimalspannungen, die aktualisiert werden, in 3–7 gezeigt. 8 stellt beispielhafte Schritte dar, die bei einer Aktualisierung der Minimal- und der Maximalspannung basierend auf der mittleren Spannung ausgeführt werden. Ein genaueres Verfahren kann verwendet werden, wenn der Abstand zwischen dem mittleren Wert und dem Minimal- und/oder dem Maximalwert dazu neigt, sich relativ langsam zu ändern. Während beispielsweise die Minimal- und die mittlere Spannung ziemlich schnell abfallen, wird sich die Spanne zwischen der mittleren Spannung und der Minimalspannung voraussichtlich weniger schnell ändern. Wenn die mittlere Spannung um einen bestimmten Betrag abfällt, kann man daher annehmen, dass die tatsächliche Minimalspannung um einen ähnlichen Betrag abfällt. Auf diese Weise kann der Minimalwert basierend auf der mittleren Spannung aktualisiert werden, sogar wenn die mittlere Spannung niemals unter die letzte Minimalspannung fällt.
-
9–10A stellen graphisch dar, wie Änderungen in der mittleren Spannung gemäß diesem Verfahren in der Minimalspannung widergespiegelt werden können. Beispielhafte Schritte, die nach diesem Schema ausgeführt werden, sind in 11 dargestellt. Zur Vereinfachung der Erklärung stellen die folgenden Beschreibungen eine Aktualisierung der Minimalspannung basierend auf der mittleren Spannung dar. Die Maximalspannung kann auf eine ähnliche Weise aktualisiert werden.
-
Wieder auf 2 Bezug nehmend, kann das Hauptsteuerungsmodul 206 den Betrieb der Verbraucher/Generatoren 204 basierend auf Parametern, wie z. B. der Minimal- und der Maximalspannung der Energiespeicherblöcke 212, steuern. Lediglich beispielhaft können die Verbraucher/Generatoren 204 einen Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs und einen Inverter zum Bereitstellen einer Leistung für Fahrzeugzubehöreinrichtungen, den Elektromotor und/oder eine Funkenzündung umfassen. Die Verbraucher/Generatoren 204 können auch einen Generator, der von einer Verbrennungsmaschine angetrieben wird, und/oder einen Generator für regeneratives Bremsen umfassen.
-
Das Hauptsteuerungsmodul 206 kann die Verbraucher/Generatoren 204 anweisen, ihre Stromaufnahme zu begrenzen, wenn die Minimalspannung unter einen ersten Schwellenwert fällt. Das Hauptsteuerungsmodul kann auch verhindern, dass die Verbraucher/Generatoren 204 Energie an das Batteriesystem 202 liefern, wenn die Maximalspannung über einen zweiten Schwellenwert ansteigt.
-
Lediglich beispielhaft kann das Batteriesteuermodul 214 alle 100 Millisekunden eine neue Minimal- und Maximalspannung ermitteln, und das Mittelungsmodul 208 kann die Gesamtspannung der Energiespeicherpackung 210 alle 6,25 Millisekunden messen. In diesem Beispiel kann die mittlere Spannung 16 (100/6,25) mal schneller als die Minimal- und die Maximalspannung erhalten werden. Das Hauptsteuerungsmodul 206 kann daher eine aktualisierte Minimal- und Maximalspannung zwischen den Messungen des Batteriesteuermoduls 214 erzeugen. Dies ermöglicht dem Hauptsteuerungsmodul 206, Entscheidungen basierend auf den rechtzeitiger aktualisierten Minimal- und Maximalspannungen zu treffen.
-
Nun auf 3 Bezug nehmend, ist eine graphische Darstellung einer Erzeugung einer aktualisierten Minimalspannung unter Verwendung der mittleren Spannung gezeigt. Die gestrichelte Linie repräsentiert den Minimalwert, wie er durch das Batteriesteuermodul 214 ermittelt wird. Jede quadratische Box repräsentiert eine neue Minimalspannung, die von dem Batteriesteuermodul 214 ermittelt wird. Wie in 3 zu sehen, erzeugt die relativ seltene Ermittlung der Minimalspannung einen Treppenstufeneffekt, wenn sich die tatsächliche Minimalspannung schnell ändert.
-
Eine aktualisierte Minimalspannung kann basierend auf der mittleren Spannung erzeugt werden, wenn die mittlere Spannung kleiner als die letzte gemessene Minimalspannung ist. In 3 ist die gepunktete Mittelwertlinie sogar nicht sichtbar, da die durchgezogene Linie des aktualisierten Minimums der mittleren Spannung nachfolgt. Die mittlere Spannung wird häufiger als die Minimalspannung ermittelt und erscheint daher glatt im Vergleich zu der Minimalspannung.
-
Die Energiespeicherblöcke 212, welche die in 3 dargestellten Spuren erzeugen, scheinen gut ausbalanciert zu sein. Das bedeutet, dass sich der Energiespeicherblock 212, der die Minimalspannung aufweist, nahe bei der mittleren Spannung der Energiespeicherblöcke 212 befindet. Zu den Zeiten, wenn sich die Spannungen schnell ändern, wie z. B. zwischen 0,2 und 0,6 Sekunden, ist eine Erzeugung einer an die mittlere Spannung angepassten aktualisierten Minimalspannung genauer, als sich einfach auf die gemessene Minimalspannung zu verlassen.
-
Nun auf 4 Bezug nehmend, ist eine graphische Darstellung einer Aktualisierung der Minimalspannung für Energiespeicherblöcke 212 gezeigt, die eine größere Spannungsschwankung aufweisen. Da die in 4 dargestellten Energiespeicherblöcke 212 schwankende Spannungen aufweisen, ist die Minimalspannung von der mittleren Spannung weiter entfernt. Nach 1,2 Sekunden und zwischen 0,6 und 0,9 Sekunden befindet sich die gemessene Minimalspannung weit genug unter der mittleren Spannung, dass die mittlere Spannung nicht verwendet wird, um die Minimalspannung zu aktualisieren.
-
Während den Zeiten einer schnellen Spannungsänderung, wie z. B. zwischen 0,2 Sekunden und 0,6 Sekunden, kann die mittlere Spannung jedoch verwendet werden, um die Minimalspannung für signifikante Zeiträume zwischen den Messungen der Minimalspannung zu aktualisieren. Graphisch betrachtet schneidet die mittlere Spannung die scharfe Ecke der Treppenstufen-Minimalspannung ab.
-
Nun auf 5 Bezug nehmend, ist eine graphische Darstellung einer Aktualisierung der Minimalspannung für Energiespeicherblöcke 212 mit einer signifikanten Spannungsschwankung gezeigt. Die Minimalspannung liegt für viel der in 5 gezeigten Zeit unter der mittleren Spannung. Es gibt jedoch Fälle, wie z. B. vor 0,4 Sekunden und vor 1,0 Sekunden, bei denen die mittlere Spannung unter die zuletzt gemessene Minimalspannung absinkt.
-
Der Mittelwert kann daher verwendet werden, um die Minimalspannung zu aktualisieren. Die Aktualisierung der Minimalspannung unter Verwendung der mittleren Spannung schafft daher zu diesen Zeitpunkten einen Nutzen. Eine andere Strategie kann eine noch genauere Aktualisierung liefern, wenn die Energiespeicherblöcke 212 eine signifikante Spannungsschwankung aufweisen, und wird in 9–11 ausführlicher beschrieben.
-
Nun auf 6 Bezug nehmend, ist eine graphische Darstellung einer Aktualisierung der Minimalspannung gezeigt, wenn sich die Energiespeicherblockspannungen schnell ändern. Zwischen 0,2 Sekunden und 0,5 Sekunden fallen die Spannungen der Energiespeicherblöcke schnell ab. Die häufiger gemessene mittlere Spannung kann daher eine viel genauere aktualisierte Minimalspannung als eine Verwendung von nur drei Messungen der Minimalspannung liefern, die bei 0,2, 0,3 und 0,4 Sekunden durchgeführt werden.
-
Nun auf 7 Bezug nehmend, ist eine graphische Darstellung einer Aktualisierung der Minimalspannung während einer schnellen Spannungsänderung für Energiespeicherblöcke 212 mit einer signifikanten Spannungsschwankung gezeigt. Während die tatsächliche Minimalspannung kleiner als die mittlere Spannung ist, erhöht eine Aktualisierung der Minimalspannung auf die mittlere Spannung die Genauigkeit der Minimalspannung. Dies gilt insbesondere während einer schnellen Spannungsänderung, wie z. B. zwischen 0,2 Sekunden und 0,5 Sekunden.
-
Beispielsweise folgt die aktualisierte Minimalspannung, unmittelbar bevor eine neue Minimalspannung bei 0,5 Sekunden gemessen wird, der mittleren Spannung bei ungefähr 11‚4 Volt. In Wirklichkeit zeigt die bevorstehende Ermittlung der Minimalspannung an, wie durch das schwarze Box bei einer Zeit von 0,5 Sekunden angezeigt wird, dass die tatsächliche Minimalspannung 11 Volt beträgt. Die Messung von 11,4 Volt liegt jedoch viel näher an der tatsächlichen Messung von 11 Volt, als die vorhergehende Messung der Minimalspannung von ungefähr 12,3 Volt.
-
Nun auf 8 Bezug nehmend, stellt ein Flussdiagramm beispielhafte Schritte dar, die bei einer Aktualisierung der Minimal- und/oder Maximalspannung unter Verwendung der mittleren Spannung ausgeführt werden. Zur Veranschaulichung stellt das Flussdiagramm von 8 beispielhafte Schritte für eine Aktualisierung sowohl der Minimalspannung als auch der Maximalspannung basierend auf der mittleren Spannung dar. Die Schritte können jedoch leicht angepasst werden, um nur die Minimalspannung oder die Maximalspannung zu aktualisieren.
-
Die Steuerung beginnt bei Schritt 402, wobei die Steuerung ermittelt, ob eine neue Messung der Minimal- oder der Maximalspannung empfangen wurde. Wenn bei Schritt 402 eine neue Minimal- und Maximalspannung verfügbar ist, leitet die Steuerung zu Schritt 404 weiter. Ansonsten leitet die Steuerung zu Schritt 406 weiter. Die Minimal- und die Maximalspannung können von dem Batteriesteuermodul 214 empfangen werden, das jede Spannung der Energiespeicherblöcke 212 gemessen und den Minimal- und den Maximalwert ausgewählt hat.
-
Bei Schritt 404 aktualisiert die Steuerung das aktualisierte Minimum mit dem Wert des empfangenen Minimums, wenn das empfangene Minimum kleiner als das vorhergehende aktualisierte Minimum ist. Die Steuerung aktualisiert auch das aktualisierte Maximum, wenn das empfangene Maximum größer als das vorhergehende aktualisierte Maximum ist. Mit anderen Worten setzt die Steuerung das aktualisierte Minimum auf das kleinere des aktualisierten Minimums und des empfangenen Minimums und das aktualisierte Maximum auf das größere des aktualisierten Maximums und des empfangenen Maximums.
-
Wenn Schritt 404 zum ersten Mal erreicht wird, kann die Steuerung die empfangene Minimal- und Maximalspannung als die aktualisierte Minimal- und Maximalspannung speichern. Die Steuerung fährt bei Schritt 406 fort. Bei Schritt 406 wird die mittlere Spannung der Energiespeicherblöcke 212 ermittelt. Beispielsweise kann die Gesamtspannung der Energiespeicherpackung 210 gemessen und durch die Anzahl der Energiespeicherblöcke dividiert werden.
-
Die Steuerung fährt bei Schritt 408 fort, wobei die Steuerung ermittelt, ob die mittlere Spannung kleiner als die aktualisierte Minimalspannung ist. Wenn ja, fährt die Steuerung bei Schritt 410 fort; ansonsten leitet die Steuerung zu Schritt 412 weiter. Bei Schritt 412 wird die aktualisierte Minimalspannung derart aktualisiert, dass sie mit der mittleren Spannung gleich ist. Die Steuerung fährt danach bei Schritt 414 fort.
-
Bei Schritt 410 ermittelt die Steuerung, ob die mittlere Spannung größer als die aktualisierte Maximalspannung ist. Wenn ja, fährt die Steuerung bei Schritt 414 fort; ansonsten leitet die Steuerung zu Schritt 416 weiter. Bei Schritt 416 wird die aktualisierte Maximalspannung derart aktualisiert, dass sie mit der mittleren Spannung gleich ist, und die Steuerung fährt bei Schritt 414 fort. Bei Schritt 414 kann die aktualisierte Minimal- und Maximalspannung durch das Hauptsteuerungsmodul 206 verwendet werden. Die Steuerung kehrt zu Schritt 402 zurück.
-
Nun auf 9 Bezug nehmend, ist eine graphische Darstellung einer Aktualisierung der Minimalspannung unter Verwendung der mittleren Spannung gemäß 3–8 gezeigt. Da die in 9 dargestellten Energiespeicherblöcke nicht gut ausbalanciert sind, ist die Minimalspannung signifikant niedriger als die mittlere Spannung. Idealerweise würde die aktualisierte Minimalspannung die Boxen der gemessenen Minimalspannung mittels durchgezogener Kurven oder Linien verbinden.
-
Dies ist nicht möglich, ohne zu wissen, wie groß der nächste Minimummesswert sein wird. Man kann jedoch annehmen, dass sich die Abweichung zwischen der Minimalspannung und der mittleren Spannung weniger schnell ändert als die mittlere Spannung und die Minimalspannung selbst. Dementsprechend kann angenommen werden, dass ein Abfallen in der mittleren Spannung ein entsprechendes Abfallen in der Minimalspannung anzeigt.
-
Nun auf 10 Bezug nehmend, ist eine graphische Darstellung einer Aktualisierung der Minimalspannung basierend auf einer Abweichung bzw. Trennung von der mittleren Spannung gezeigt. Bei der zweiten gemessenen Minimalspannung (zweite schwarze Box) kann die Differenz zwischen der mittleren Spannung und der Minimalspannung ermittelt werden. Während die mittlere Spannung weiterhin abfällt, kann die Minimalspannung auf eine ähnliche Weise abgesenkt werden, um die gleiche Abweichung unter der mittleren Spannung aufrechtzuerhalten.
-
Wenn die dritte Minimalspannung gemessen wird, kann man sehen, dass diese Annahme fehlerhaft ist, da die neue Minimalspannung noch weiter unter der mittleren Spannung liegt. Diese neue Differenz kann verwendet werden, um die Minimalspannung zu aktualisieren, während die mittlere Spannung weiterhin abfällt. Die vierte gemessene Minimalspannung ist der Minimalspannung, die durch ein Beibehalten der vorhergehenden Abweichung aktualisiert wird, ungefähr gleich. Die aktualisierte Minimalspannung, die durch das hier beschriebene Verfahren aktualisiert wird, wird als die kompensierte Minimalspannung bezeichnet, um sie von einer aktualisierten Minimalspannung gemäß einem Verfahren zu unterscheiden, wie es beispielsweise in 9 gezeigt ist. Die Kompensation kann ein optionaler Modus sein, der selektiv angewendet wird.
-
Auf 10A Bezug nehmend, ist ein graphischer Vergleich der Aktualisierungsverfahren von 9 und 10 gezeigt. Die dünne Linie, welche die aktualisierte Minimalspannung anzeigt, folgt im Wesentlichen der Treppenstufe der Messungen der Minimalspannung. Währenddessen folgt die kompensierte Minimalspannung (dicke Linie) dicht der tatsächlichen Minimalspannung nach, die durch eine strichpunktierte Linie gezeigt ist.
-
Nun auf 11 Bezug nehmend, stellt ein Flussdiagramm beispielhafte Schritte dar, die bei einer Aktualisierung der Minimalspannung gemäß dem in 10 gezeigten Verfahren ausgeführt werden. Wie in 8 aktualisieren die Schritte von 11 sowohl die Minimal- als auch die Maximalspannung. Die Schritte können modifiziert werden, um nur die Minimal- oder die Maximalspannung zu aktualisieren.
-
Die Steuerung beginnt bei Schritt 602, wo die mittlere Spannung ermittelt wird. Wie bei 8 beschrieben, kann die mittlere Spannung ermittelt werden, indem die Gesamtspannung der Energiespeicherpackung 210 durch die Anzahl der Energiespeicherblöcke 212 dividiert wird. Die Steuerung fährt bei Schritt 604 fort, wo die Steuerung ermittelt, ob eine neue Minimal- und Maximalspannung von dem Batteriesteuermodul empfangen wurde. Wenn ja, leitet die Steuerung zu Schritt 606 weiter; ansonsten leitet die Steuerung zu Schritt 608 weiter.
-
Bei Schritt 606 aktualisiert die Steuerung das aktualisierte Minimum mit dem Wert des empfangenen Minimums, wenn das empfangene Minimum kleiner als das vorhergehende aktualisierte Minimum ist. Die Steuerung aktualisiert auch das aktualisierte Maximum, wenn das empfangene Maximum größer als das vorhergehende aktualisierte Maximum ist. Mit anderen Worten setzt die Steuerung das aktualisierte Minimum auf das kleinere des aktualisierten Minimums und des empfangenen Minimums und das aktualisierte Maximum auf das größere des aktualisierten Minimums und des empfangenen Maximums. Wenn Schritt 606 zum ersten Mal erreicht wird, kann die Steuerung die empfangene Minimal- und Maximalspannung als die aktualisierte Minimal- und Maximalspannung speichern. Die Steuerung fährt bei Schritt 608 fort.
-
Bei Schritt 608 wird die mittlere Spannung in einer Alt_Mittelwert genannten Haltevariable gespeichert. Die Steuerung fährt bei Schritt 610 fort, wo eine neue mittlere Spannung ermittelt wird. Die Steuerung fährt bei Schritt 612 fort, wo die Steuerung ermittelt, ob eine Kompensation aktiviert ist. Die Kompensation bezieht sich auf eine Aktualisierung der Minimal- oder der Maximalspannung, wie in 10 beschrieben. Die Kompensation nimmt an, dass sich die Spanne zwischen der Minimal/Maximalspannung und der mittleren Spannung langsamer ändern wird als die Spannungen selbst. Wenn die Kompensation aktiviert ist, leitet die Steuerung zu Schritt 614 weiter; ansonsten leitet die Steuerung zu Schritt 616 weiter.
-
Bei Schritt 614 wird das Minimum der vorhergehenden aktualisierten Minimalspannung, des Mittelwerts, der empfangenen Minimalspannung und der vorhergehenden aktualisierten Minimalspannung plus der Differenz zwischen der mittleren Spannung und der Alt_Mittelwert-Variablen ausgewählt. Der ausgewählte Wert wird als die aktualisierte Minimalspannung gespeichert. Die Steuerung fährt bei Schritt 618 fort, wo das Maximum der vorhergehenden aktualisierten Maximalspannung, des Mittelwerts, der empfangenen Maximalspannung und der vorhergehenden aktualisierten Maximalspannung plus der Differenz zwischen der mittleren Spannung und der Alt_Mittelwert-Variablen ausgewählt wird. Der ausgewählte Wert wird als die ausgewählte Minimalspannung gespeichert, und die Steuerung fährt bei Schritt 620 fort.
-
Bei Schritt 616 ermittelt die Steuerung, ob die mittlere Spannung kleiner als die aktualisierte Minimalspannung ist. Wenn ja, leitet die Steuerung zu Schritt 622 weiter; ansonsten leitet die Steuerung zu Schritt 624 weiter. Bei Schritt 622 wird die aktualisierte Minimalspannung derart aktualisiert, dass sie mit der mittleren Spannung gleich ist, und die Steuerung fährt bei Schritt 620 fort.
-
Bei Schritt 624 ermittelt die Steuerung, ob die mittlere Spannung größer als die aktualisierte Maximalspannung ist. Wenn ja, leitet die Steuerung zu Schritt 626 weiter; ansonsten leitet die Steuerung zu Schritt 620 weiter. Bei Schritt 626 wird die aktualisierte Maximalspannung mit der mittleren Spannung gleichgesetzt, und die Steuerung fährt bei Schritt 620 fort. Bei Schritt 620 verwendet die Steuerung die aktualisierte Minimal- und Maximalspannung, um das Energiespeichersystem 200 zu steuern. Die Steuerung kehrt danach zu Schritt 604 zurück.
-
Fachleute können nun anhand der vorstehenden Beschreibung einsehen, dass die breiten Lehren der Offenbarung in einer Vielzahl von Formen implementiert werden können. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele aufweist, soll der wahre Umfang der Offenbarung daher nicht auf diese beschränkt sein, da andere Modifikationen für den erfahrenen Praktiker nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der nachfolgenden Ansprüche offensichtlich werden.
