DE102009016259A1

DE102009016259A1 - Spannungserfassungsvorrichtung mit einem spannungsgesteuerten Oszillator und Batteriezustandssteuerungssystem

Info

Publication number: DE102009016259A1
Application number: DE102009016259A
Authority: DE
Inventors: Hiroyoshi Kariya-shi Yamamoto; Hiroshi Kariya-shi Tamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2029-04-04
Also published as: US8305043B2; JP4561921B2; DE102009016259B4; JP2009268068A; CN101576581B; CN101576581A; US20090251103A1

Abstract

Bei einer Spannungserfassungsvorrichtung gibt ein spannungsgesteuerter Oszillator (52a), wenn eine Eingangsspannung (Vin) an denselben angelegt ist, ein Signal mit einem logischen Wert, der periodisch invertiert wird, aus. Ein Detektor (52b) zählt über ein Intervall zwischen Flanken von Pulsen eines Pulssignals (CLK) eine Zahl von logischen Invertierungen des Ausgangssignals von dem spannungsgesteuerten Oszillator (52a), um dadurch basierend auf der gezählten Zahl von logischen Invertierungen digitale Daten als ein erfasstes Resultat der Eingangsspannung (Vin) zu erzeugen. Eine Bestimmungsvorrichtung bestimmt, ob eine Reduzierung einer Zeit, die erforderlich ist, die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen, eine höhere Priorität als eine Erhöhung einer Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) hat. Eine Einheit für ein variables Einstellen stellt eine Frequenz des Pulssignals (CLK) basierend auf einem Resultat der Bestimmung variabel ein, ob die Reduzierung der Zeit, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen, eine höhere Priorität als die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) hat.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen 2008-98453 und 2009-043314 , eingereicht am 4. April 2008 bzw. am 26. Februar 2009. Diese Anmeldung beansprucht das Vorrecht der Priorität aus den japanischen Patentanmeldungen, derart, dass die Beschreibungen derselben hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Spannungserfassungsvorrichtungen, die mit einem spannungsgesteuerten Oszillator und einer Digitaldaten-Ausgabeschaltung versehen sind, und Batteriezustandssteuerungssysteme, die mit einer solchen Spannungserfassungsvorrichtung versehen sind. Der spannungsgesteuerte Oszillator arbeitet insbesondere, um ein Signal mit einem logischen Wert, der periodisch invertiert wird, wenn eine Eingangsspannung an denselben angelegt ist, auszugeben. Die digitaldatenerzeugende Schaltung arbeitet, um die Zahl von logischen Invertierungen des Ausgangssignals von dem spannungsgesteuerten Oszillator über ein Intervall zwischen Flanken von Pulsen eines Pulssignals, wie z. B. eines Takts, zu zählen, um dadurch basierend auf der gezählten Zahl von logischen Invertierungen digitale Daten gemäß der Eingangsspannung zu erzeugen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Als herkömmliche Spannungserfassungsvorrichtungen, die mit einem solchen Paar eines spannungsgesteuerten Oszillators und einer Digitaldaten-Ausgabeschaltung versehen sind, wurden Zeit-A/D-Wandler, auf die als TAD-Wandler Bezug genommen ist, entwickelt. Beispiele von solchen TAD-Wandlern sind in dem US-Patent Nr. 5,396,247 offenbart, das der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H05-259907 entspricht.
TAD-Wandler sind jeweils mit einem Ringoszillator (einem spannungsgesteuerten Oszillator) versehen, der mit einem analogen Eingangsspannungssignal basierend auf einer zu erfassenden Zielspannung in Betrieb ist, und erreichen eine hohe Auflösung mit einer einfachen Schaltungsstruktur.
Als ein anderer Typ von herkömmlichen Spannungserfassungsvorrichtungen ist eine Spannungserfassungsvorrichtung, die Fließband-(englisch: Pipeline) analog-zudigital-(A/D-)Wandler hat, in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H 10-070462 offenbart. Die herkömmliche Spannungserfassungsvorrichtung eines anderen Typs ist derart entworfen, dass die Fließband-A/D-Wandler A/D-Wandelverfahren parallel ausführen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Beim Verwenden eines Batteriepakets, das aus einer Gruppe von reihengeschalteten Batteriezellen besteht, als eine Leistungsquelle, ist es gewünscht, einen Spannungswert über jedem der Batteriemodule zu messen; jedes dieser Batteriemodule besteht aus einer Batteriezelle oder einem Satz von einigen benachbarten Batteriezellen. Um sich dem Wunsch zuzuwenden, können TAD-Wandler als eine Spannungserfassungsvorrichtung eines Spannungsüberwachungssystems für ein Batteriepaket angewendet werden; Diese Spannungserfassungsvorrichtung arbeitet, um einen Spannungswert über jedem der Batteriemodule zu messen.
Ein solches Batteriepaket kann bei Fahrzeugen, wie Hybrid-Fahrzeugen oder Elektromotor-Fahrzeugen, angewendet sein. Die Anwendungen erfordern ein erleichtern einer Batteriepaketlanglebigkeit. Um sich dem Erfordernis zuzuwenden, wird eine Messung eines Spannungswerts über jedem der Batteriemodule eines Fahrzeugbatteriepakets mit einer höheren Genauigkeit benötigt; Dies erfordert für die Spannungserfassungsverfahren für TAD-Wandler eine weiter höhere Auflösung.
Um die Forderung nach einer Miniaturisierung zu erfüllen, wurden Lithium-Ionen-Sekundärzellen vorbereitet, um als jede Batteriezelle jedes der Batteriemodule von Fahrzeugbatteriepaketen angewendet zu werden. Es sei bemerkt, dass eine Überladung und/oder Überentladung von Lithium-Ionen-Sekundärzellen ohne weiteres die Zuverlässigkeit derselben verringern kann. Dies erfordert daher in kurzen Intervallen ein Überwachen, ob eine Überladung und/oder Überentladung jeder Lithium-Ionen-Sekundärzelle auftritt; Dies erfordert ferner größere Spannungserfassungsverfahrensgeschwindigkeiten für TAD-Wandler.
Die Antwort auf ein Erfordernis einer höheren Auflösung von TAD-Wandlern kann jedoch die Verarbeitungslast erhöhen, die erforderlich ist, um Spannungserfassungsverfahren auszuführen, was es schwierig macht, größere Spannungserfassungsgeschwindigkeiten von TAD-Wandlern zu erreichen.
Es kann mit anderen Worten schwierig sein, sowohl eine höhere Auflösung als auch größere Geschwindigkeiten der Spannungserfassungsverfahren von TAD-Wandlern zu erreichen.
Spannungserfassungsvorrichtungen, die jeweils einen spannungsgesteuerten Oszillator haben, können das gleiche Problem wie TAD-Wandler verursachen.
Angesichts der Umstände, die im Vorhergehenden dargelegt sind, besteht eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung darin, Spannungserfassungsvorrichtungen jeweils mit einem spannungsgesteuerten Oszillator zu schaffen; Diese Spannungserfassungsvorrichtungen sind verbessert, um sowohl eine höhere Auflösung als auch größere Geschwindigkeiten ihrer Spannungserfassungsverfahren zu erreichen.
Eine alternative Aufgabe eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung besteht darin, Batteriezustandssteuerungssysteme jeweils mit einer solchen verbesserten Spannungserfassungsvorrichtung zu schaffen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Spannungserfassungsvorrichtung geschaffen. Die Spannungserfassungsvorrichtung weist einen spannungsgesteuerten Oszillator auf, der arbeitet, um, wenn eine Eingangsspannung an denselben angelegt ist, ein Signal mit einem logischen Wert auszugeben, der periodisch invertiert wird. Die Vorrichtung weist eine Erfassungsvorrichtung auf, die arbeitet, um eine Zahl von logischen Invertierungen des Ausgangssignals von dem spannungsgesteuerten Oszillator über ein Intervall zwischen Flanken von Pulsen eines Pulssignals zu zählen, um dadurch basierend auf der gezählten Zahl von logischen Invertierungen digitale Daten als ein erfasstes Resultat der Eingangsspannung zu erzeugen. Die Vorrichtung weist eine Bestimmungsvorrichtung, die arbeitet, um zu bestimmen, ob eine Reduzierung einer Zeit, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung zu erfassen, eine höhere Priorität als eine Erhöhung einer Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung hat. Die Vorrichtung weist eine Einheit für ein variables Einstellen auf, die arbeitet, um eine Frequenz des Pulssignals basierend auf einem Resultat der Bestimmung variabel einzustellen, ob die Reduzierung der Zeit, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung zu erfassen, eine höhere Priorität als die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung hat.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses einen Aspekts basiert die Eingangsspannung auf einer Spannung über einer Batterie, wobei die Spannung über der Batterie eine zu erfassende Zielspannung ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses einen Aspekts wird, wenn eine Temperatur der Batterie niedriger als ein voreingestellter Wert ist, die Batterie durch eine Ladungs- und Entladungseinheit derart zyklisch geladen und entladen, dass die Temperatur der Batterie erhöht wird. Die Bestimmungsvorrichtung arbeitet, um zu bestimmen, dass die Reduzierung der Zeit, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung zu erfassen, eine höhere Priorität als die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung hat.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Batteriezustandssteuerungssystem geschaffen. Das System weist die Spannungserfassungsvorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieses einen Aspekts und die Ladungs- und Entladungseinheit auf. Die Ladungs- und Entladungseinheit arbeitet, um die Batterie zyklisch zu laden und zu entladen, derart, dass die Temperatur erhöht wird, und um mit einer Erhöhung der Temperatur der Batterie mindestens entweder eine Frequenz der zyklischen Ladung und Entladung der Batterie oder eine Menge von Strömen, die durch die zyklische Ladung und Entladung in die und aus der Batterie fließen, zu ändern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Batteriezustandsteuerungssystem zum Steuern eines Zustands einer Batterie geschaffen. Das System weist eine Ladungs- und Entladungseinheit auf, die arbeitet, um die Batterie zyklisch zu laden und zu entladen, wenn eine Temperatur der Batterie niedriger als ein voreingestellter Wert ist, und um mindestens entweder
ein Verfahren, um mit einer Erhöhung der Temperatur der Batterie durch die Ladung und Entladung eine Frequenz der zyklischen Ladung und Entladung der Batterie zu ändern, und
ein Verfahren auszuführen, um mit einer Erhöhung der Temperatur der Batterie durch die Ladung und Entladung eine Menge von Strömen, die durch die zyklische Ladung und Entladung in die und aus der Batterie fließen, zu erhöhen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben und Aspekte der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Gesamtstruktur eines Fahrzeugsteuerungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
2 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Schaltungsstruktur eines Batterieüberwachungssystems, das in 1 dargestellt ist, schematisch darstellt;
3 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der Struktur einer Blocküberwachungs-IC, die in 2 dargestellt ist, schematisch darstellt;
4 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der Struktur eines Zeit-A/D-Wandlers, der in 3 dargestellt ist, schematisch darstellt;
5 ein Schaltungsdiagramm, dass ein Beispiel der Struktur einer Bezugsspannungseinheit, die in 3 dargestellt ist, schematisch darstellt;
6 eine grafische Darstellung, die charakteristische Eingangs-Ausgangs-Kurven eines TAD, während die Frequenz eines Taktes geändert wird, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
7 grafische Darstellungen, die Variationen des Zustands einer Hochspannungsbatterie, die in 2 dargestellt ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellen;
8 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Variablen eines SOC und einer Variablen einer Leerlaufspannung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
9 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Variablen der Frequenz eines Taktes und einer Variablen einer Auflösung einer Erfassung einer Spannung über jeder Zelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
10 ein Flussdiagramm, das eine Spannungserfassungsroutine, die durch das Batterieüberwachungssystem auszuführen ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
11 ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine eines Schritts S16, der in der in 10 dargestellten Spannungserfassungsroutine dargestellt ist, schematisch darstellt;
12 ein Flussdiagramm, das eine Unterroutine eines Schritts S18, der in der in 10 dargestellten Spannungserfassungsroutine dargestellt ist, schematisch darstellt;
13 ein Flussdiagramm, das eine Spannungserfassungsroutine, die durch das Batterieüberwachungssystem auszuführen ist, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
14 ein Flussdiagramm, das eine Spannungserfassungsroutine, die durch das Batterieüberwachungssystem auszuführen ist, gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
15 eine grafische Darstellung, die eine erste Abbildung, die eine Beziehung zwischen einer Variablen der Frequenz des Taktes und einer Variablen eines Absolutwerts von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie fließen, gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
16 ein Flussdiagramm, das eine Spannungserfassungsroutine, die durch das Batterieüberwachungssystem auszuführen ist, gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
17 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Schaltungsstruktur eines Batterieüberwachungssystems gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
18 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der Struktur einer Blocküberwachungs-IC, die in 17 dargestellt ist, schematisch darstellt;
19 ein Flussdiagramm, das eine Abnorm-Diagnoseroutine, die durch das Batterieüberwachungssystem auszuführen ist, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
20 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel der Struktur eines Teils des Fahrzeugsteuerungssystems gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
21 ein Flussdiagramm, das eine Spannungserfassungsroutine, die durch das Batterieüberwachungssystem auszuführen ist, gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
22 ein Flussdiagramm, das eine Spannungserfassungsroutine, die durch das Batterieüberwachungssystem gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel auszuführen ist, schematisch darstellt;
23 eine grafische Darstellung, die schematisch darstellt, dass ein Innenwiderstand (eine Impedanz) einer Zelle mit einer Variation von sowohl der Temperatur der Zelle als auch der Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zelle gemäß dem achten Ausführungsbeispiel variiert;
24 grafische Darstellungen, die einen Übergang von sowohl einer Temperatur einer Zielzelle, des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zielzelle als auch der Spannung über der Zielzelle, während keine Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird (siehe (a1), (b1) und (c1)), einen Übergang von sowohl der Temperatur der Zielzelle, während die Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zielzelle, während die Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, als auch der Spannung über der Zielzelle, während die Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, gemäß dem achten Ausführungsbeispiel (siehe (a2), (b2) und (c2)) schematisch darstellen;
25 eine Rückkopplungssteuerungsroutine, die durch das Batterieüberwachungssystem auszuführen ist, und eine Hybridsteuerung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel;
26 ein Blockdiagramm, das Funktionsmodule, die in der Batterieüberwachungsvorrichtung und der Hybridsteuerung eingebaut sind, schematisch darstellt; Diese Module implementieren die Rückkopplungssteuerungsoperation bei dem Schritt S120 von 25 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel;
27 grafische Darstellungen, die einen Übergang von sowohl einer Temperatur einer Zielzelle, des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zielzelle als auch der Spannung über der Zielzelle, während keine Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird (siehe (a1), (b1) und (c1)), und einen Übergang von sowohl der Temperatur der Zielzelle, während die Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zielzelle, während die Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, als auch der Spannung über der Zielzelle, während die Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel (siehe (a2), (b2) und (c2)) schematisch darstellen;
28 eine Rückkopplungssteuerungsroutine, die durch das Batterieüberwachungssystem und eine Hybridsteuerung gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel auszuführen ist;
29 ein Blockdiagramm, das Funktionsmodule, die in der Batterieüberwachungsvorrichtung und der Hybridsteuerung eingebaut sind, schematisch darstellt; diese Module implementieren die Rückkopplungssteuerungsoperation bei dem Schritt S120 von 25 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel;
30 grafische Darstellungen, die einen Übergang von sowohl einer Temperatur einer Zielzelle, des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zielzelle als auch der Spannung über der Zielzelle, während keine Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird (siehe (a1), (b1) und (c1)), und einen Übergang von sowohl der Temperatur der Zielzelle, während die Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zielzelle, während die Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, als auch der Spannung über der Zielzelle, während die Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird, gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel (siehe (a2), (b2) und (c2)) schematisch darstellen;
31 eine Rückkopplungsteuerungsroutine, die durch das Batterieüberwachungssystem und eine Hybridsteuerung gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel auszuführen ist;
32 eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Variablen der Frequenz des Taktes und einer Mehrzahl von unterschiedlichen Parametern, die sich auf die Fahrzeugfahrbedingungen beziehen, gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt; und
33 eine grafische Darstellung, die charakteristische Eingangs-Ausgangs-Kurven eines TAD gemäß einer weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Bei den Ausführungsbeispielen sind Spannungserfassungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung auf Spannungsüberwachungssysteme, die jeweils in einem Hybridfahrzeug eingebaut sind, angewandt.
Erstes Ausführungsbeispiel
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile in mehreren Ansichten beziehen, ist in 1 ein Beispiel der Gesamtstruktur eines Elektrofahrzeugsteuerungssystems, das in einem Hybridfahrzeug HV eingebaut ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt.
Das Fahrzeugsteuerungssystem weist einen Motorgenerator, auf den einfach als „MG” 10 Bezug genommen ist, eine Hybridsteuerung 12, eine Hochspannungsbatterie 14, ein Hauptrelais 15, einen Gleichwandler 16, einen Wechselrichter IV, eine Niederspannungsbatterie 18, ein Batterieüberwachungssystem 20, einen Stromsensor 22 und eine Steuerungseinheit für eine Verbrennungsmaschine (Maschinen-ECU) 24 auf.
Bezug nehmend auf 1 können der MG 10, die Hybridsteuerung 12, die Hochspannungsbatterie 14, das Hauptrelais 15, der Gleichwandler 16, der Wechselrichter IV, das Batterieüberwachungssystem 20, der Stromsensor 22 und die Maschinen-ECU 24 Signale zwischen denselben über Signalleitungen senden und empfangen. Der MG 10, die Hochspannungsbatterie 14, der Gleichwandler 16, der Wechselrichter IV und die Niederspannungsbatterie 18 können ähnlich Leistung zwischen denselben über Leistungsleitungen bzw. Stromleitungen senden und empfangen.
Der MG 10 ist eine Drehmaschine zum Erzeugen von Leistung, die in dem Hybridfahrzeug HV zu verwenden ist. Die Hybridsteuerung 12 ist betriebsfähig, um eine Mehrzahl von Paaren von hochseitigen und niederseitigen Schaltelementen des Wechselrichters IV einzeln zu treiben, um dadurch basierend auf einer Eingangsgleichspannung (oder einer angehobenen Gleichspannung) eine Wechselspannung zu erzeugen. Die Eingangsgleichspannung (angehobene Gleichspannung) wird basierend auf einer Gleichspannung, die von der Hochspannungsbatterie 14 angelegt ist, erzeugt. Die erzeugte Wechselspannung wird an den MG 10 angelegt. Eine Anpassung der Wechselspannung, die an den MG 10 anzulegen ist, passt ein tatsächliches Drehmoment, dass durch den MG 10 erzeugt wird, an ein Anfragedrehmoment an.
Die Hybridsteuerung 12 ist ferner betriebsfähig, um Schaltelemente des Gleichwandlers 16 zu treiben, um dadurch eine Spannung über der Hochspannungsbatterie 14 zu senken und die gesenkte Spannung an die Niederspannungsbatterie 18 anzulegen. Es sei bemerkt, dass sowohl der MG 10 als auch der Gleichwandler 16 über die Stromleitungen und das Hauptrelais 15 mit der Hochspannungsbatterie 14 verbunden sind.
Ein positiver Anschluss der Hochspannungsbatterie 14 ist insbesondere über die Stromleitungen mit dem MG 10 und dem Gleichwandler 16 verbunden, und ein negativer Anschluss derselben ist an Masse gelegt.
Das Hauptrelais 15 wird gesteuert, um ausgeschaltet zu werden, wenn der MG 10 nicht mit der Spannung über der Hochspannungsbatterie 14 in Betrieb ist (deaktiviert ist), und eingeschaltet zu werden, wenn der MG 10 mit der Spannung über der Hochspannungsbatterie 14 in Betrieb ist.
Das Batterieüberwachungssystem 20 ist betriebsfähig, um den Zustand der Hochspannungsbatterie 14 zu überwachen. Das Batterieüberwachungssystem 20, das als „Batterieüberwachung” abgekürzt ist, ist insbesondere betriebsfähig, um die hohe Batteriespannung und Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, zu empfangen. Die Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, weisen einen Strom, der von dem MG 10 zugeführt wird und in die Hochspannungsbatterie 14 fließt, und einen Strom, der aus der Batterie 14 entweder zu dem MG 10 oder dem Gleichwandler 16 fließt, auf.
Basierend auf den empfangenen Strömen und der Spannung über der Hochspannungsbatterie 14 ist die Batterieüberwachung 20 betriebsfähig, um den Zustand der Hochspannungsbatterie 14 zu überwachen.
Die Maschinen-ECU 24 ist betriebsfähig, um Betriebsbedingungen einer Maschine, die in dem Hybridfahrzeug HV eingebaut ist, zu steuern.
Der Stromsensor 22 ist angeordnet, um eine Messung von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, zu ermöglichen. Der Stromsensor 22 ist fähig, um mit der Batterieüberwachung 20 zu kommunizieren, und betriebsfähig, um Daten, die Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, anzuzeigen, zu der Batterieüberwachung 20 zu senden.
Bezug nehmend auf 2 ist die Hochspannungsbatterie 14 als ein Batteriepaket entworfen. Die Hochspannungsbatterie 14 besteht insbesondere aus einer Gruppe von reihengeschalteten Batteriezellen, wobei jede eine Sekundärzelle wie eine Lithium-Ionen-Sekundärzelle ist.
Eine der reihengeschalteten Batteriezellen ist durch Bij dargestellt. Der Index i stellt entweder 1, 2, 3... oder n (n ist eine ganze Zahl, die gleich oder größer als 2 ist) und der Index j stellt entweder 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 dar. Die Hochspannungsbatterie 14 ist mit anderen Worten in n Batterieblöcke (Module) B1j, B2j, ..., B(n – 1)j und Bnj von jeweils sechs benachbarten Batteriezellen geteilt.
Die Batterieüberwachung 20 weist eine Mehrzahl von Blocküberwachungs-IC (= Integrated Circuits = integrierte Schaltungen) 40, einen Isolator 26, eine Signalteilungs- und Umschaltschaltung 28, eine CPU 30 und einen wiederbeschreibbaren Speicher 32 auf. Die Zahl der Mehrzahl von Blocküberwachungs-IC 40 und die der Mehrzahl von Batterieblöcken B1j bis Bnj sind einander gleich.
Jede Zelle von jedem der Batterieblöcke Bi1 bis Bi6 ist insbesondere mit einer entsprechenden einen Blocküberwachungs-IC 40 elektrisch verbunden. Jede der Blocküberwachung-IC 40 arbeitet, um den Zustand von jeder Zelle eines entsprechenden der Batterieblöcke Bi1 bis Bi6 zu überwachen.
Jede Blocküberwachungs-IC 40 ist betriebsfähig, um den Zustand von jeder Zelle eines entsprechenden der Batterieblöcke Bi1 bis Bi6 gemäß Anweisungen, die über die isolierende Schaltung 26 und die Signalteilungs- und Umschaltschaltung 28 von der CPU 30 gesendet werden, zu überwachen.
Die Signalteilungs- und Umschaltschaltung 28 ist betriebsfähig, um aufeinanderfolgende Signale, die aus der CPU 30 ausgegeben werden, zu einer der Mehrzahl von Blocküberwachungs-IC 40 umzuschalten. Der Isolator 26 ist betriebsfähig, um eine elektrische Isolierung zwischen der Seite der Blocküberwachungs-IC, die ein Fahrzeug-Hochspannungssystem bildet, und der CPU-Seite, die ein Fahrzeug-Niederspannungssystem in der Batterieüberwachung 20 bildet, einzurichten. Der Isolator 26 ist mit beispielsweise einer Mehrzahl von Isolatorelementen, wie z. B. Optokopplern, ausgestattet.
3 stellt ein Beispiel der schematischen Schaltungsstruktur einer Blocküberwachungs-IC 40 dar. In 3 sind sechs benachbarte Zellen Bi1 bis Bi6, die durch eine Blocküberwachungs-IC 40 zu überwachen sind, als B1 bis B6 jeweils abgekürzt. Auf eine der abgekürzten benachbarten Zellen B1 bis B6 wird als Bj Bezug genommen.
Jede Blocküberwachungs-IC 40 ist mit sechs Spannungsteilern D, die jeweils aus einem Paar von ersten und zweiten Widerständen 44 und 46 bestehen, die durch einen Ausgangsanschluss (Verbindungspunkt) T zueinander in Reihe geschaltet sind, versehen. Ein positiver Anschluss der Batteriezelle Bj ist mit einem entsprechenden Spannungsteiler D über ein Relais, das im Folgenden beschrieben ist, verbunden. Jeder der Spannungsteiler D ist über eine entsprechende der sechs benachbarten Zellen B1 bis B6 elektrisch verbunden. Ein resistives Element, das aus reihengeschalteten ersten und zweiten Widerständen 44 und 46 besteht, ist mit anderen Worten über jeder der sechs benachbarten Zellen B1 bis B6 platziert.
Jeder der Spannungsteiler D arbeitet, um die Spannung über einer entsprechenden (Bj) der benachbarten Zellen B1 bis B6 zu teilen.
Jede Blocküberwachungs-IC 40 ist ferner mit sechs Relais 48, sechs Spannungsfolgern 50, sechs Zeit-A/D-Wandlern (TAD) 52, sechs Bezugsspannungseinheiten 54 und einem Mikrocomputer 60 versehen.
Der durch einen entsprechenden Spannungsteiler D geteilte Wert der Spannung über jeder Zelle Bj wird aus einem entsprechenden Ausgangsanschluss T ausgegeben, um in ein entsprechendes der sechs Relaiss 48 eingegeben zu werden.
Jedes der Relais 48 ist insbesondere mit dem Ausgangsanschluss T eines entsprechenden der Spannungsteiler D und mit einem nicht invertierenden Eingangsanschluss (+) eines entsprechenden der Spannungsfolger 50 elektrisch verbunden. Dies ermöglicht, dass der geteilte Wert der Spannung über jeder der benachbarten Zellen B1 bis B6 über ein entsprechendes der Relais 48 an einen entsprechenden der Spannungsfolger 50 angelegt wird. Ein Ausgang von jeder der Bezugsspannungseinheiten 54 ist zwischen einen Ausgang eines entsprechenden Relais 48 und den nicht invertierenden Eingangsanschluss (+) eines entsprechenden Spannungsfolgers 50 elektrisch geschaltet. Jedes der Relais 48 ist ferner mit dem Mikrocomputer 60 elektrisch verbunden.
Jeder der Spannungsfolger 50 hat einen Ausgangsanschluss und einen invertierenden Eingangsanschluss (–), der mit dem Ausgangsanschluss kurzgeschlossen ist.
Jeder der Spannungsfolger 50 hat insbesondere eine hohe Eingangsimpedanz, die ermöglicht, dass ein Strom, der in den nicht invertierenden Eingangsanschluss von dem Ausgangsanschluss eines entsprechenden der Spannungsteiler D eingegeben wird, nahezu null wird. Diese reduziert einen Leckstrom von dem Ausgangsanschluss von jedem der Spannungsteiler D, der die Spannung über einer entsprechenden der benachbarten Zellen B1 bis B6 teilt. Dies macht es möglich, den geteilten Wert der Spannung über jeder der benachbarten Zellen B1 bis B6 basierend auf den Widerständen des ersten und zweiten Widerstands 44 und 46 eines entsprechenden der Spannungsteiler D mit einer hohen Genauigkeit zu messen.
Der Ausgangsanschluss von jedem der Spannungsfolger 50 ist mit einem Eingangsanschluss eines entsprechenden der TAD-Wandler 52 elektrisch verbunden; Diese TAD-Wandler 52 sind als „TAD 52” im Folgenden abgekürzt. Dies ermöglicht, dass der geteilte Wert der Spannung über jeder der benachbarten Zellen B1 bis B6 an den Eingangsanschluss eines entsprechenden der TAD 52 als ein analoges Eingangsspannungssignal Vin angelegt wird. Auf das analoge Eingangsspannungssignal Vin ist im Folgenden als ein „Eingangsspannungssignal Vin” Bezug genommen.
Der Mikrocomputer 60 ist mit jedem der Relais 48, jedem der TAD 52, einer Leitung L1, die mit einem positiven Anschluss der Zelle B1 elektrisch verbunden ist, und einer Leitung L2, die mit einem negativen Anschluss der Zelle B6 elektrisch verbunden ist, elektrisch verbunden. Die Verbindung zwischen dem Mikrocomputer 60 und den reihengeschalteten Zellen B1 bis B6 ermöglicht, dass der Mikrocomputer 60 mit einer Leistungsversorgungsspannung (Leistung) basierend auf den reihengeschalteten Zellen B1 bis B6 betrieben wird.
Jeder der TAD 52 ist über einer entsprechenden Zelle Bj elektrisch verbunden und konfiguriert, um mit der Spannung über einer entsprechenden Zelle Bj als die Leistungsversorgungsspannung derselben in Betrieb zu sein. Ein positiver Leistungsversorgungsanschluss und ein Masseanschluss von jedem der TAD 52 sind insbesondere mit dem positiven Anschluss und dem negativen Anschluss einer entsprechenden Zelle Bj jeweils elektrisch verbunden. Ein Spannungsfolger 52 wird ferner mit der Spannung über einer entsprechende Zelle Bj als ihre Leistungsversorgungsspannung betrieben.
Bezug nehmend auf 4 weist jeder der TAD 52 einen Ringoszillator 52a und einen Digitaldaten-Generator DG als einen spannungsgesteuerten Oszillator auf.
Der Ringoszillator 52a besteht aus einer Zahl M Verzögerungseinheiten DU, die der Zahl M von Stufen in der Verzögerung entspricht. M ist auf eine ungerade Zahl eingestellt. Jede der Verzögerungseinheiten DU hat eine negative Verstärkung.
Als die Verzögerungseinheiten DU sind insbesondere ein NICHT-UND-Gatter DU1 und eine gerade Zahl von logischen Invertern DU2 bis DUM vorzugsweise verwendet.
Das NICHT-UND-Gatter DU1 hat einen und einen anderen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss und ist derart entworfen, dass ein Startpuls PA, der von dem Mikrocomputer 60 abgegeben wird, in den einen Eingangsanschluss (Pulseingangsanschluss) desselben eingegeben wird. Der Startpuls PA dient als ein Auslösersignal zum Auslösen einer Oszillationsoperation des Ringoszillators 52a. Wenn beispielsweise der Startpuls PA von einem logisch niedrigen Wert (L) zu einem logisch hohen Wert (H) steigt, wird der Ringoszillator 52a ausgelöst, um eine Startoszillationsoperation zu starten, während der Startpuls PA auf einem logisch hohen Wert gehalten wird.
Das NICHT-UND-Gatter DU1 und die Inverter DU2 bis DUM sind in einen Ring in Reihe geschaltet. Der andere Eingangsanschluss des NICHT-UND-Gatters DU1 und ein Ausgangsanschluss der Endstufe eines Inverters DUM sind insbesondere miteinander verbunden, derart, dass das NICHT-UND-Gatter DU1 und die Inverter DU2 bis DUM in Reihe geschaltet sind, um eine ringähnliche Struktur zu haben, was den Ringoszillator 52a bildet.
Der Eingangsanschluss von jedem der TAD 52, an den das Eingangsspannungssignal Vin, das von einem entsprechenden der Spannungsfolger 50 ausgegeben wird, angelegt ist, dient als ein Leistungsversorgungsanschluss desselben.
Aus diesem Grund hängt eine Invertieroperationszeit von jeder der Verzögerungseinheiten DU von dem Pegel des Eingangsspannungssignals Vin ab, und daher hängt die Verzögerungszeit von jeder Verzögerungseinheit DU von dem Pegel des Eingangsspannungssignals Vin ab.
Wenn insbesondere ein Ausgangssignal der letzten Stufe DUM den logisch hohen Wert hat und der Startpuls PA mit dem logisch hohen Wert in das NICHT-UND-Gatter DU1 eingegeben wird, hat ein Ausgangssignal des NICHT-UND-Gatters DU1 den logisch niedrigen Wert, und ein Ausgangssignal des logischen Inverters DU2 hat den logisch hohen Wert. Da somit die Zahl von Verzögerungseinheiten DU eine ungerade Zahl ist, ist ein Ausgangssignal der letzten Stufe DUM der logisch niedrige Wert. Das Ausgangssignal mit dem logisch niedrigen Wert wird zurückgegeben, um in das NICHT-UND-Gatter DU1 eingegeben zu werden, derart, dass ein Ausgangssignal desselben den logisch hohen Wert hat und ein Ausgangssignal des logischen Inverters DU2 den logisch niedrigen Wert hat. Ein Ausgangssignal der letzten Stufe DUM hat somit den logisch hohen Wert, und das Ausgangssignal der letzten Stufe DUM ist mit anderen Worten logisch invertiert.
Während der Startpuls PA einen logisch hohen Wert hat, wird die logische Invertierung des Ausgangssignals der letzten Stufe DUM wiederholt, derart, dass der Ringoszillator 52a oszilliert.
Der Digitaldaten-Generator DG weist einen Zähler 52b, einen Zwischenspeicher (englisch: latch) 52c, einen Zwischenspeichercodierer 52d, einen Zwischenspeicher 52e und eine Subtraktionsvorrichtung 52f auf.
Der Zähler 52b ist mit dem Ausgangsanschluss der Endstufe DUM elektrisch verbunden und betriebsfähig, um die Zahl von logischen Invertierungen des Ausgangssignals der Endstufe DUM (Ringoszillator 52a) als eine Zählzahl von 14 Bits zu zählen.
Der Zwischenspeicher 52c ist mit dem Zähler 52b elektrisch verbunden und betriebsfähig, um den Zählwert des Zählers 52b bei jeder steigenden Flanke eines Taktes (einer Reihe von Reglerpulsen) CLK, der von der CPU 30 an einen aufeinanderfolgenden ausgewählten TAD 52 durch die Signalteilungs- und Umschaltschaltung 28 angelegt wird, zwischenzuspeichern. Eine Erhöhung des Zählwertes zwischen zeitlich benachbarten steigenden Flanken des Taktes CLK ermöglicht, dass eine Verzögerungszeit durch den Ringoszillator 52a quantifiziert wird.
Der Zwischenspeichercodierer 52d ist mit einem Ausgangsanschluss von jeder der Verzögerungseinheiten DU1, DU2, DU3, ..., DUM-1 elektrisch verbunden. Der Zwischenspeichercodierer 52d ist betriebsfähig, um bei jeder steigenden Flanke des Taktes CLK das logische Ausgangssignal von jeder der Verzögerungseinheiten DU1 bis DUM-1 zu empfangen und die empfangenen Ausgangssignale in binäre Daten von beispielsweise 4 Bits zu codieren. Dies ermöglicht, dass eine Verzögerungszeit durch den Ringoszillator 52a kürzer als die Verzögerungszeit einer logischen Invertierung, die zu quantifizieren ist, ist.
Das Ausgangssignal des Zwischenspeichers 52c und das Ausgangssignal des Zwischenspeichercodierers 52d werden so miteinander kombiniert, um binäre Daten DT von 18 Bits zu erzeugen. Die Bits höherer Ordnung der binären Daten DT sind 14 Bits der binären Daten, die aus dem Zwischenspeicher 52c ausgegeben werden, und die Bits niedriger Ordnung derselben sind 4 Bits der binären Daten, die aus dem Zwischenspeichercodierer 52d ausgegeben werden.
Der Zwischenspeicher 52e ist mit sowohl dem Zwischenspeichercodierer 52d als auch dem Zwischenspeicher 52c elektrisch verbunden und betriebsfähig, um die binären Daten DT von 18 Bits bei jeder steigenden Flanke des Taktes CLK zwischenzuspeichern.
Die Subtraktionsvorrichtung 52f ist mit dem Zwischenspeicher 52e und sowohl dem Zwischenspeicher 52c als auch dem Zwischenspeichercodierer 52d elektrisch verbunden. Die Subtraktionsvorrichtung 52f ist betriebsfähig, um die zwischengespeicherten binären Daten DT' von den tatsächlichen binären digitalen Daten DT zu subtrahieren, um dadurch digitale Daten (TAD-Ausgangsdaten) von 18 Bits auszugeben; diese zwischengespeicherten binären Daten DT' sind einen Taktzyklus vor den tatsächlichen binären Daten DT.
Die TAD-Ausgangsdaten stellen die Zahl von logischen Invertierungen des Ausgangssignals des Ringoszillators 52a in einem binären Format mit einer Genauigkeit von „1/M” dar; M ist die Zahl der Verzögerungseinheiten DU1 bis DUM des Ringoszillators 52a.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, hängt eine Oszillationsfrequenz des Ringoszillators 52a von dem Pegel des Eingangsspannungssignals Vin ab, da die Verzögerungszeit von jeder der Verzögerungseinheiten DU1 bis DUM vom dem Eingangsspannungssignal Vin abhängt. Die TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 sind daher konfiguriert, um zu dem Pegel des Eingangsspannungssignals Vin proportional zu sein.
Die TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 werden durch den Isolator 26 und die Signalteilungs- und Auswahleinheit 28 zu der CPU 30 einzeln übertragen.
Es sei bemerkt, dass eine Beziehung zwischen dem Eingangsspannungssignal Vin und den TAD-Ausgangsdaten von einem TAD 52 eine nichtlineare Charakteristik hat, und die nichtlineare Charakteristik hängt von der Temperatur ab. Die nichtlineare Ausgangscharakteristik eines TAD-Wandlers 52 kann sich von derselben eines anderen TAD-Wandlers 52 unterscheiden.
Aus diesem Grund ist es gewünscht, die Beziehung zwischen dem Eingangsspannungssignal Vin in einem digitalen Format und die TAD-Ausgangsdaten von jedem der einzelnen TAD 52 zu erhalten, um die genauen Werte des Eingangsspannungssignals Vin basierend auf den TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 zu fassen. Die Beziehung zwischen dem Eingangsspannungssignal Vin in einem digitalen Format und den TAD-Ausgangsdaten von jedem der einzelnen TAD 52 ist insbesondere vorzugsweise gestaltet, um die Temperaturabhängigkeit eines entsprechenden der einzelnen TAD 52 zu umfassen.
Um die Erfordernisse zu erreichen, ist jede der Blocküberwachungs-IC 40 konfiguriert, um eine charakteristische Kurve zyklisch zu erzeugen und zu aktualisieren, die einen charakteristische Bezugs-Eingangs-Ausgangs-Kurve von jedem TAD 52 nähert. Die charakteristische Bezugs-Eingangs-Ausgangs-Kurve stellt eine tatsächliche charakteristische Eingangs-Ausgangs-Kurve eines TAD 52, auf den als TAD 52a1 Bezug genommen ist, bei einer vorbestimmten Bezugstemperatur dar.
Eine nähernde charakteristische Kurve der charakteristischen Bezugs-Eingangs-Ausgangs-Kurve des TAD 52a1 wird insbesondere basierend auf einer Mehrzahl von Werten der TAD-Ausgangsdaten von dem TAD 52a1 bei einer Mehrzahl von Bezugsspannungswerten (Pegeln) Vref1 bis Vrefn, die jeweils in den TAD 52a1 eingegeben werden, erzeugt.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist jede der Blocküberwachungs-IC 40 konfiguriert, um
die nähernde charakteristische Kurve für jeden der TAD 52 basierend auf tatsächlich eingegebenen Werten des Eingangsspannungssignals Vin in einen entsprechenden TAD 52 und entsprechenden tatsächlich ausgegebenen Werten der TAD-Ausgangsdaten von dem entsprechenden der TAD 52 zyklisch zu erzeugen und zu aktualisieren.
Aus diesem Grund kann die nähernde charakteristische Kurve für jeden der TAD 52 die digitalen Ausgangsdaten desselben bei einer tatsächlichen Temperatur um einen entsprechenden der TAD 52 ordnungsgemäß widerspiegeln; Diese tatsächliche Temperatur schwankt.
Da zusätzlich die nähernden charakteristischen Kurven für die jeweiligen einzelnen TAD 52 erzeugt und aktualisiert werden, können dieselben einzelne charakteristische Eingangs-Ausgangs-Unterschiede zwischen den TAD 52 widerspiegeln.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist insbesondere jede der Blocküberwachungs-IC 40 mit sechs Bezugsspannungseinheiten 54, die jeweils für sechs benachbarte Zellen B1 bis B6 vorgesehen sind, ausgestattet.
5 stellt schematisch ein Beispiel der Schaltungsstruktur von jeder der Bezugsspannungseinheiten 54 dar. Bezug nehmend auf 5 ist jede der Bezugsspannungseinheiten 54 mit einem Spannungsgenerator 54a zum Erzeugen einer Mehrzahl von voreingestellten Bezugsspannungswerten Vref1, Vref2, Vref3, ..., Vrefn, die sich voneinander innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs unterscheiden, und mit einem Multiplexer 54b versehen. Der Multiplexer 54b weist eine Mehrzahl von Schaltern 54c, deren Zahl identisch zu der Zahl (n) der Bezugsspannungswerte Vref1, Vref2, ..., Vrefn ist, auf.
Der Spannungsgenerator 54a von jeder der Bezugsspannungseinheiten 54 ist über eine entsprechende Zelle Bj elektrisch verbunden. Der Spannungsgenerator 54a von jeder der Bezugsspannungseinheiten 54 arbeitet, um die Mehrzahl von Bezugsspannungswerten Vref1, Vref2, Vref3, ..., Vrefn innerhalb des voreingestellten Spannungsbereichs basierend auf der Spannung über einer entsprechenden Zelle Bj durch beispielsweise Senken der Spannung darüber zu erzeugen.
Die Bezugsspannungswerte Vref1, Vref2, ..., Vrefn sind beispielsweise in einer Reihenfolge eines sich erhöhenden Spannungswertes. Das heißt, die obere Grenze des voreingestellten Spannungsbereiches ist der Bezugsspannungswert Vrefn, und die untere Grenze desselben ist die Bezugsspannung Vref1.
Wenn eine Mehrzahl von Bezugsspannungswerten Vrefi (= 1, 2, 3, ..., n) aufeinanderfolgend an einen entsprechenden TAD 52 als ein Ziel-TAD 52 angelegt werden, erzeugt der Ziel-TAD 52 eine Mehrzahl von Objekten von TAD-Ausgangsdaten, die jeweils den Bezugsspannungswerten Vrefi entsprechen, und gibt die Mehrzahl von Objekten von TAD-Ausgangsdaten zu dem Mikrocomputer 60 aus.
Der Mikrocomputer 60 weist eine Speicherungseinheit 62, einen Generator 64 für eine charakteristische Näherungskurve (Generator), einen wiederbeschreibbaren ROM (= Read Only Memory = Nur-Lese-Speicher) 66, eine Spannungsberechnungsvorrichtung 68, eine Steuerungseinheit 70 und eine Auswählvorrichtung 72 auf. Die Elemente 62, 64, 66, 68, 70 und 72 können in dem Mikrocomputer 60 als Hardwaremodule und/oder Softwaremodule, die durch den Mikrocomputer 60 auszuführen sind, implementiert sein.
Die Mehrzahl von Objekten von TAD-Ausgangsdaten von den Ziel-TAD 52 werden in der Speicherungseinheit 62 gespeichert. Der Generator 64 arbeitet, um basierend auf der Mehrzahl von Objekten von TAD-Ausgangsdaten, die in der Speicherungseinheit 62 gespeichert sind, eine charakteristische Näherungskurve für den Ziel-TAD 52 zu erzeugen.
Der Generator 64 arbeitet insbesondere zuerst, um die Zuverlässigkeit der Mehrzahl von Objekten von TAD-Ausgangsdaten, die in der Speicherungseinheit 62 gespeichert sind, zu bewerten. Diese Bewertung zielt darauf ab, zu bestimmen, ob mindestens einer der Bezugsspannungswerte Vref1 aufgrund von Schwankungen der Spannung über einer entsprechenden Batteriezelle Bj nicht ordnungsgemäß erzeugt wird.
In dem ROM 66 wird beispielsweise eine Information relativ zu dem voreingestellten Bereich, innerhalb dessen der Wert der TAD-Ausgangsdaten, die dem eingegebenen Bezugsspannungswert Vref1 entsprechen, möglich ist, vorher gespeichert. Der Generator 64 arbeitet, um die Zuverlässigkeit von jedem Objekt von TAD- Ausgangsdaten zu bewerten, indem bestimmt wird, ob jedes Objekt von TAD-Ausgangsdaten für einen entsprechenden Bezugsspannungswert Vrefi innerhalb des Bereichs für ein entsprechendes Objekt von TAD-Ausgangsdaten ist.
Wenn beispielsweise bestimmt wird, dass die Werte von einigen Objekten in der Mehrzahl von Objekten von TAD-Ausgangsdaten eine niedrige Zuverlässigkeit haben, arbeitet der Generator 64, um die verbleibenden Objekte von TAD-Ausgangsdaten zu verwenden, um dadurch eine charakteristische nähernde Kurve für den Ziel-TAD 52 zu erzeugen.
Der Generator 64 ist insbesondere konfiguriert, um eine geeignete charakteristische nähernde Kurve für den Ziel-TAD 52 zu bestimmen, indem
Für jeden TAD 52 jedem der Objekte D1 – Dn der TAD-Ausgangsdaten ein entsprechender Bezugsspannungswert Vref1 in einem digitalen Format auf einer voreingestellten Funktionskurve wie einer kubischen Funktionskurve zugeordnet wird, um dadurch eine geeignete charakteristische nähernde Kurve für jeden TAD 52 zu erzeugen.
Die Spannungsberechnungsvorrichtung 68 arbeitet, um als erfasste End-Spannungsdaten, die dem Eingangsspannungssignal Vin entsprechen, einen korrigierten Wert der TAD-Ausgangsdaten von dem Ziel-TAD 52 zu berechnen. Diese Berechnung basiert auf einem nicht korrigierten Wert der TAD-Ausgangsdaten daraus, wenn der geteilte Wert der Spannung über der entsprechenden Zelle Bj, und der erzeugten charakteristischen nähernden Kurve des Ziel-TAD 52. Die Spannungsberechnungsvorrichtung 68 arbeitet dann, um die erfassten End-Spannungsdaten zu der CPU 30 auszugeben.
Die Steuerungseinheit 70 ist betriebsfähig, um den Startpuls PA zu jedem der TAD 52 als Antwort auf Steuerungssignale, die von der CPU 30 gesendet werden, auszugeben, und wird aufeinanderfolgend durch die Signalteilungs- und Umschaltschaltung 28 umgeschaltet. Die Auswählvorrichtung 72 ist mit jeder der Bezugsspannungseinheiten 54 und jedem der Relais 48 betriebsfähig verbunden. Die Steuerungseinheit 70 ist betriebsfähig, um zu verursachen, dass die Auswählvorrichtung 72
entweder die Ausgangsspannung von der Bezugsspannungseinheit 54 oder die geteilte Spannung der Spannung über der entsprechenden Zelle Bj auswählt, und
als die Ausgangsspannung der Bezugsspannungseinheit 54 einen der Bezugsspannungswerte Vref1 bis Vrefn auswählt.
6 stellt schematisch charakteristische Eingangs-Ausgangs-Kurven eines TAD 52 dar, während die Frequenz des Taktes CLK geändert wird. Auf die charakteristische Eingangs-Ausgangs-Kurven) ist im Folgenden als „charakteristische Ausgangskurve(n)” Bezug genommen.
Als die charakteristischen Ausgangskurven eines TAD 52 werden die Beziehungen zwischen Variablen des Eingangsspannungssingals Vin in Einheiten von Volt (V) und denselben der TAD-Ausgangsdaten in Einheiten eines LSB (= Least Significant Bit = niederwertigstes Bit) als nichtlineare Kurven aufgezeichnet, die abhängig von der Frequenz des Taktes CLK variieren.
Bezug nehmend auf 6 sind die TAD-Ausgangsdaten umso niedriger, je höher die Frequenz des Taktes CLK ist. Der Wert der TAD-Ausgangsdaten ist mit anderen Worten umgekehrt proportional zu der Frequenz des Taktes CLK. Dies liegt daran, dass, je mehr sich die Frequenz des Taktes CLK erhöht, das Intervall zwischen benachbarten steigenden Flanken des Taktes CLK, das erforderlich ist, um die Zahl der logischen Invertierungen des Ausgangssignals des Ringoszillators 52a zu zählen, umso kürzer ist. Dies verursacht eine Reduzierung der Zahl von logischen Invertierungen, die durch den Zähler 52b zu zählen sind.
Jeder TAD 52 ist somit derart konfiguriert, dass die TAD-Ausgangsdaten-Datenerfassungszeit und die Auflösung einer Erfassung der TAD-Ausgangsdaten umso stärker reduziert sind, je stärker sich die Frequenz des Taktes CLK erhöht.
Je stärker sich die Frequenz des Taktes CLK erhöht, umso stärker ist im Gegensatz dazu die Zahl von Bits in der TAD-Ausgangsspannung reduziert, die wirksam ist, um das Eingangsspannungssignal Vin auszudrücken. Dies reduziert die Verarbeitungslast, die erforderlich ist, um die Spannungserfassungsverfahren basierend auf den TAD-Ausgangsdaten von dem TAD 52 auszuführen.
Die CPU 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist daher konfiguriert, um basierend auf den Ausgangscharakteristika des TAD 52 hinsichtlich der Frequenz des Taktes CLK die Frequenz des Taktes CLK zu bestimmen, um die Prioritätsreihenfolge der Erfordernis, die Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij der Hochspannungsbatterie 14 zu reduzieren, zu erfüllen, und die Erfordernis, die Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij zu erhöhen, zu erfüllen.
Die Prioritätsreihenfolge der Erfordernis, die TAD-Ausgangsdaten-Erfassungszeit zu reduzieren, und der Erfordernis, die Auflösung einer Erfassung der TAD-Ausgangsdaten zu erhöhen, ist im Folgenden beschrieben.
7 stellt schematisch Variationen des Zustands der Hochspannungsbatterie 14 dar. (a) von 7 stellt insbesondere die Änderung des Zustands der Geschwindigkeit [km/h] des Hybridfahrzeugs HV über der Zeit [s] dar, und (b) von 7 stellt die Änderung der Spannung [V] der Hochspannungsbatterie 14 über der Zeit [s] dar. (c) von 7 stellt zusätzlich die Änderung [Amper: A] der Ströme dar, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 über die Zeit [s] fließen.
Wie in 7 dargestellt ist, sind, wenn die Hybridfahrzeuggeschwindigkeit null ist, die Spannung der Hochspannungsbatterie 14 und die Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, stabil, und die Ströme die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, sind im Wesentlichen null.
Wenn im Gegensatz dazu die Hybridfahrzeuggeschwindigkeit größer als null ist, schwanken die Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, breit, was verursacht, dass die Spannung der Hochspannungsbatterie 14 breit schwankt.
Um den SOC (= State of Charge = Ladungszustand) der Hochspannungsbatterie 14 ordnungsgemäß zu fassen ist es günstig, eine Leerlaufspannung der Hochspannungsbatterie 14 zu erfassen, wenn die Anschlüsse derselben geöffnet sind. Dies liegt daran, dass die Leerlaufspannung einer Batterie und der SOC derselben eine 1-zu-1-Entsprechung zwischen denselben haben (siehe 8).
Wenn im Gegensatz dazu große Ströme in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, kann die Leerlaufspannung der Hochspannungsbatterie 14 basierend auf den großen Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, und einem Innenwiderstand derselben geschätzt werden. Es kann jedoch schwierig sein, basierend auf dem SOC die Spannung der Hochspannungsbatterie 14 aufgrund einer Polarisation und dergleichen zu erfassen. Es sei bemerkt, dass der SOC der Hochspannungsbatterie 14 eine physikalische Größe bedeutet, die durch Quantifizieren der Entladefähigkeit derselben erhalten wird. Der SOC der Hochspannungsbatterie 14 bedeutet insbesondere eine physikalisch Größe, die durch Quantifizieren des Verhältnisses der tatsächlichen Ladung in der Batterie 14 zu der vollen Ladung derselben erhalten wird.
Wenn die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs HV gleich oder niedriger als eine spezifizierte Geschwindigkeit α ist, wie zum Beispiel im Wesentlichen null, sind die Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, im Wesentlichen null, was ermöglicht, dass die Spannung der Hochspannungsbatterie 14 und der SOC derselben eine 1-zu-1-Entsprechung zwischen denselben haben. Aus diesem Grund erhöht sich bei diesem Fall die Erfordernis, den SOC der Hochspannungsbatterie 14 mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen. Die Priorität der Erfordernis, die Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij zu erhöhen, ist mit anderen Worten wichtiger als die Erfordernis, die Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij zu reduzieren.
Wenn andererseits die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs HV größer als die spezifizierte Geschwindigkeit α, wie zum Beispiel null, ist, können die Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, größer werden. Dies macht es schwierig, denn SOC der Hochspannungsbatterie 14 unter der Verwendung der Leerlaufspannung derselben zu erfassen. Bei diesem Fall ist das Prioritätsniveau der Erfordernis, die Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij der Hochspannungsbatterie 14 zu reduzieren, höher als dasselbe der Erfordernis, die Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij zu erhöhen, da die Spannung der Hochspannungsbatterie 14 breit schwankt.
Bei großen Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, kann außerdem eine Überladung und/oder Überentladung von jeder Zelle Bij auftreten. Aus diesem Grund ist es erforderlich, zu überwachen, ob eine Überladung und/oder eine Überentladung von jeder Zelle Bij auftritt.
Wenn insbesondere jede Zelle Bij aus einer Lithium-Ionen-Sekundärzelle besteht, ist das Prioritätsniveau der Erfordernis, die Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij der Hochspannungsbatterie 14 zu reduzieren, extrem hoch, da eine Überladung und/oder Überentladung der Lithium-Ionen-Sekundärzellen die Zuverlässigkeit derselben ohne weiteres reduzieren kann. Ein Erreichen von lediglich dem Zweck eines Bestimmens, ob eine Überladung oder Überentladung in mindestens einer Zelle Bij der Hochspannungsbatterie 14 auftritt, benötigt keine höhere Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij.
Angesichts der Umstände, die im vorhergehenden dargelegt sind, ist die Batterieüberwachung 20 konfiguriert, um die Frequenz des Taktes CLK auf einen voreingestellten niedrigen Frequenzwert fL einzustellen, wenn die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs HV gleich oder niedriger als die spezifizierte Geschwindigkeit α, wie zum Beispiel im Wesentlichen null, ist, was der Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij eine höhere Priorität gibt als der Reduzierung der Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij (siehe 9).
Wenn andererseits die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs HV größer als die spezifizierte Geschwindigkeit α ist, ist die Batterieüberwachung 20 konfiguriert, um die Frequenz des Taktes CLK auf ein voreingestellten Hochfrequenzwert fH einzustellen, der höher als ein Niederfrequenzwert fL ist, wodurch der Reduzierung der Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij eine höhere Priorität als der Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij gegeben wird (siehe 9).
Diese Taktfrequenzsteuerung erfüllt sowohl
die Erfordernis, die Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij zu erhöhen, wenn dieselbe eine stärkere Priorität als die Erfordernis hat, die Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij zu reduzieren, und
die Erfordernis, die Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij zu reduzieren, wenn dieselbe eine stärkere Priorität als die Erfordernis hat, die Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij zu erhöhen.
Als Nächstes ist eine Spannungserfassungsroutine, die durch die Batterieüberwachung 20 auszuführen ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben. Die Spannungserfassungsroutine ist entworfen, um durch die Batterieüberwachung 20 in einem voreingestellten Zyklus gemäß einem Spannungserfassungsprogramm, das in der Batterieüberwachung 20 gespeichert ist, wiederholt ausgeführt zu werden.
Wenn die Spannungserfassungsroutine angestoßen wird, erhält die Batterieüberwachung 20 bei dem Schritt S10 von 10 ein Signal, das eine tatsächliche Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs HV als ein Beispiel einer Fahrzeugfahrinformation anzeigt. Das Signal, das die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs HV anzeigt, wird beispielsweise durch einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor S gemessen und von demselben periodisch oder kontinuierlich über die Maschinen-ECU 24 zu der Batterieüberwachung 20 gesendet.
Die Batterieüberwachung 20 bestimmt als Nächstes bei dem Schritt 512, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs HV gleich oder niedriger als die spezifizierte Geschwindigkeit α ist. Die Operation bei dem Schritt 12 besteht darin, zu bestimmen, ob das Prioritätsniveau der Erfordernis, die Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij der Hochspannungsbatterie 14 zu reduzieren, höher als dasselbe der Erfordernis ist, die Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij zu erhöhen.
Beim Bestimmen, dass die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs gleich oder niedriger als die spezifizierte Geschwindigkeit α ist (JA bei dem Schritt S12), stellt die Überwachung 20 die Frequenz des Taktes CLK, die jedem TAD 52 zu geben ist, bei dem Schritt S14 auf den niedrigen Frequenzwert fL ein. Bei einem Schritt S16 führt als Nächstes die Batterieüberwachung 20 eine Erzeugungsroutine für eine charakteristische nähernde Kurve aus, um dadurch eine charakteristische nähernde Kurve für jeden TAD 52, der im Vorhergehenden dargelegt ist, zu erzeugen.
Bei einem Schritt S18 führt danach die Batterieüberwachung 20 eine Zellspannungserfassungsroutine aus, um dadurch einen Wert der Spannung über jeder Zelle Bij, die im Vorhergehenden dargelegt ist, zu messen.
Beim Bestimmen, dass die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs größer als die spezifizierte Geschwindigkeit α ist (NEIN bei Schritt S12) stellt andererseits die Batterieüberwachung 20 die Frequenz des Taktes CLK, die jedem TAD 52 zu geben ist, bei dem Schritt S20 auf den Hochfrequenzwert fH ein. Bei einem Schritt S22 bestimmt als Nächstes die Batterieüberwachung 20, ob eine Aktualisierung (Erzeugung) der charakteristischen nähernden Kurve ordnungsgemäß zeitlich abgestimmt ist.
Die Operation bei dem Schritt S22 ist in der Spannungserfassungsroutine unter Berücksichtigung vorgesehen, dass, um die Spannung über jeder Zelle Bij zu erfassen, wobei die charakteristische nähernde Kurve für jeden TAD 52 aktualisiert wird, ein längerer Zeitraum erforderlich ist.
Wenn insbesondere die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs HV größer als die spezifizierte Geschwindigkeit α ist, hat die Reduzierung der Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij eine größere Priorität, und es ist daher gewünscht, die Aktualisierung (Erfassung) der charakteristischen nähernden Kurve zu begrenzen.
Bei dem Schritt S22 bestimmt beispielsweise, wenn die Zahl einer aufeinanderfolgenden Ausführung der Spannungserfassungsroutine, wobei die Frequenz des Takes CLK auf den Hochfrequenzwert fH eingestellt wird, gleich oder größer als ein voreingestellter Wert ist, die Batterieüberwachung 20, dass eine Aktualisierung (Erzeugung) der charakteristischen nähernden Kurve ordnungsgemäß zeitlich abgestimmt ist (JA bei dem Schritt S22). Die Batterieüberwachung 20 schreitet dann zu dem Schritt S16 fort.
Wenn andererseits die Zahl einer aufeinanderfolgenden Ausführung der Spannungserfassungsroutine, wobei die Frequenz des Taktes CLK auf den Hochfrequenzwert fH eingestellt ist, niedriger als der voreingestellte Wert ist, bestimmt die Batterieüberwachung 20, dass eine Aktualisierung (Erzeugung) der charakteristischen nähernden Kurve nicht ordnungsgemäß zeitlich abgestimmt ist (NEIN bei dem Schritt S22). Die Batterieüberwachung 20 schreitet dann zu dem Schritt S18 fort, während der Schritt S16 ausgelassen wird, und führt basierend auf einer im Vorhergehenden erzeugten charakteristischen nähernden Kurve, wobei die Frequenz des Taktes CLK auf den Hochfrequenzwert fH eingestellt ist, die Zellspannungserfassungsroutine aus.
Es sei bemerkt, dass die Operationen bei den Schritten S10–S14 und S20 beispielsweise in der CPU 30 ausgeführt werden. Bezug nehmend auf 2 weist beispielsweise die CPU 30 funktionell eine Auflösungsbestimmungsvorrichtung 30a, eine Taktfrequenzeinstellvorrichtung 30b und einen Taktgenerator 30c auf. Die Auflösungsbestimmungsvorrichtung 30a besteht aus einer Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung 30a1. Die Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung 30a1 führt die Operationen bei den Schritten S10 und S12 aus, und die Taktfrequenzeinstellvorrichtung 30b und der Taktgenerator 30c führen die Operationen bei jeweils den Schritten S14 und S20 aus.
Die Operationen bei den Schritten S16, S18 und S22 werden beispielsweise in jeder Blocküberwachungs-IC 40 ausgeführt. Die Steuerung 70, die Auswählvorrichtung 72, die Speicherungseinheit 62, der ROM 66 und der Generator 64 führen insbesondere die Operation bei dem Schritt S16 aus. Die Steuerung 70, die Auswählvorrichtung 72, die Speicherungseinheit 62 und die Spannungsberechnungsvorrichtung 68 führen die Operation bei dem Schritt S18 aus.
Als Nächstes sind Operationen, die durch eine Blocküberwachungs-IC 40 für die Zelle Bij in der Erzeugungsroutine für einer charakteristische nähernde Kurve von Schritt S16 auszuführen sind, gemäß 11 vollständig beschrieben.
Bei der Unterroutine von S16 steuert die Blocküberwachungs-IC 40 für die Zelle Bij jedes Relais 28, um die Ausgangsspannung einer entsprechenden Bezugsspannungseinheit 54 basierend auf einem Bezugsspannungswert Vref1 (Index i = 1, 2, ..., n bei dem Schritt S30 auszuwählen. Dies legt die Ausgangsspannung der entsprechenden Bezugsspannungseinheit 54 an den nicht-invertierenden Eingangsanschluss eines entsprechenden Spannungsfolgers 50 bei dem Schritt S30 an.
In dem Moment unmittelbar nach dem Wechseln zu der Unterroutine bei dem Schritt S16 von der Hauptroutine stellt die Blocküberwachungs-IC 40 den Index „i” auf „1” ein, um dadurch die Bezugsspannung Vref1 als den Bezugsspannungswert Vref1 bei dem Schritt S30 auswählen.
Die Blocküberwachungs-IC 40 erhält als Nächstes ein Objekt Di der TAD Ausgangsdaten von jedem TAD 52 nachdem der Bezugsspannungswert Vref1, der aus einem entsprechenden Spannungsfolger 50 ausgegeben wird, bei dem Schritt S32 in jeden TAD 52 eingegeben wurde. Bei dem Schritt S32 speichert die Blocküberwachungs-IC 40 das Objekt der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 bei dem Schritt S32 in der Speicherungseinheit 62.
Bei einem Schritt S34 bestimmt anschließend die Blocküberwachungs-IC 40, ob
alle Bezugsspannungswerte Vref1 bis Vrefn an jeden TAD 52 durch einen entsprechenden Spannungsfolger 50 angelegt wurden (erste Bedingung), und
die Objekte D1 bis Dn der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 erhalten wurden, nachdem die jeweiligen Spannungswerte Vref1 bis Vrefn in jeden TAD 52 eingegeben wurden (zweite Bedingung).
Wenn bestimmt wird, dass mindestens entweder die erste oder zweite Bedingung nicht erfüllt ist (die Bestimmung bei dem Schritt S34 ist NEIN), inkrementiert die Blocküberwachungs-IC 40 den Index „i” um 1, um dadurch bei einem Schritt S36 die Bezugsspannung Vref2 als der Bezugsspannungswert Vref1 auszuwählen. Danach kehrt die Blocküberwachungs-IC 40 zu dem Schritt S30 zurück und wiederholt die Operationen bei den Schritten S30 bis S36. Dies ermöglicht, dass die Objekte der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 aufeinanderfolgend erhalten werden, nachdem die Bezugsspannungswerte Vref2, Vref3, ..., Vrefn, die aus einem entsprechenden Spannungsfolger 50 ausgegeben wurden, in jeden TAD 52 eingegeben wurden.
Wenn somit das Objekt Dn der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 erhalten wird, nachdem der Bezugsspannungswert Vrefn, der aus einem entsprechenden Spannungsfolger 50 ausgegeben wurde, in jeden TAD 52 eingegeben ist, sind die erste und die zweite Bedingung erfüllt (die Bestimmung bei dem Schritt S34 ist JA).
Bei einem Schritt S38 bestimmt als Nächstes die Blocküberwachungs-IC 40, ob die Objekte D1 bis Dn der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 für die jeweiligen Bezugsspannungswerte Vref1 bis Vrefn eine hohe Zuverlässigkeit haben.
Nach einem Bestimmen, dass alle Objekte D1 bist Dn der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 eine hohe Zuverlässigkeit haben, berechnet die Blocküberwachungs-IC 40 basierend auf jedem der Bezugsspannungswerte Vref1 bis Vrefn und den Objekten D1 bis Dn der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 eine charakteristische nähernde Kurve für jeden TAD 52.
Nach einem Bestimmen, dass einige Objekte der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 eine hohe Zuverlässigkeit haben, berechnet andererseits die Blocküberwachungs-IC 40 basierend auf einigen Objekten der TAD-Ausgangsdaten für jeden TAD 52 und einigen Bezugsspannungswerten, die einigen Objekten der TAD-Ausgangsdaten entsprechen, andererseits eine charakteristische nähernde Kurve für jeden TAD 52. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass alle Objekte D1 bis Dn der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 eine hohe Zuverlässigkeit haben.
Bei dem Schritt S38 weist die Blocküberwachungs-IC 40 für jeden TAD 52 als Nächstes jedem der Objekte D1 bis Dn der TAD-Ausgangsdaten einen entsprechenden Bezugsspannungswert Vref1 in einem digitalen Format auf einer voreingestellten Funktionskurve, wie zum Beispiel einer kubischen Funktionskurve, zu, um dadurch eine charakteristische nähernde Kurve für jeden TAD 52 zu erzeugen. Die Blocküberwachungs-IC 40 speichert bei dem Schritt S38 in der Speicherungseinheit 62 für jeden TAD 52 die charakteristische nähernde Kurve.
Operationen, die durch eine Blocküberwachungs-IC 40 für die Zelle Bj bei der Zellspannungserfassungsroutine von Schritt S18 auszuführen sind, sind als Nächstes vollständig gemäß 12 beschrieben.
In der Unterroutine von Schritt S18 erhält bei einem Schritt S40 die Blocküberwachungs-IC 40 für jeden TAD 52 die charakteristische nähernde Kurve, die bei dem Schritt S16 erzeugt und in der Speicherungseinheit 62 gespeichert wird.
Bei dem Schritt S40 erhält, wenn der Takt CLK mit dem Hochfrequenzwert fH in jeden TAD 52 eingegeben wird und die Bestimmung bei dem Schritt S22 der Hauptroutine NEIN ist, die Blocküberwachungs-IC 40 für jeden TAD 52 die charakteristische nähernde Kurve, die im Vorhergehenden in der Speicherungseinheit 62 gespeichert wurde. Die charakteristische nähernde Kurve für jeden TAD 52, die im Vorhergehenden in der Speicherungseinheit 62 gespeichert wurde, wurde erzeugt, als der Takt CLK mit dem Hochfrequenzwert fH in jeden TAD 52 eingegeben wurde.
Die Blocküberwachungs-IC 40 steuert als Nächstes jedes Relais 48, um bei einem Schritt S42 die Spannung bei einem entsprechenden Ausgangsanschluss T auszuwählen. Dies legt bei dem Schritt S42 den geteilten Wert der Spannung über jeder Zelle Bij an den nicht invertierenden Eingangsanschluss eines entsprechenden Spannungsfolgers 50 an.
Danach erhält die Blocküberwachungs-IC 40 das Objekt der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52, nachdem bei einem Schritt S44 der geteilte Wert der Spannung über einer entsprechenden Zelle Bij, der aus einem entsprechenden Spannungsfolger 50 ausgegeben wurde, in jeden TAD 52 eingegeben ist.
Bei einem Schritt S46 ersetzt anschließend die Blocküberwachungs-IC 40 in der charakteristischen nähernden Kurve für jeden TAD 52 das Objekt der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52, nachdem der geteilte Wert der Spannung über einer entsprechenden Zelle Bij in jeden TAD 52 eingegeben ist. Dies berechnet die Spannung über einer entsprechenden Zelle Bij in einem digitalen Format für jeden TAD 52; diese Spannung über einer entsprechenden Zelle Bij in einem digitalen Format wird dem Objekt der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 in den charakteristischen nähernden Kurven für jeden TAD 52 zugeordnet.
Wie im Vorhergehenden vollständig beschrieben ist, ist die Batterieüberwachung 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel konfiguriert, um
zu bestimmen, ob das Prioritätsniveau der Erfordernis, die Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij der Hochspannungsbatterie 14 zu reduzieren, höher als dasselbe der Erfordernis ist, die Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij zu erhöhen,
die Frequenz des Taktes CLK, der an jeden TAD 52 anzulegen ist, basierend auf dem Resultat der Bestimmung variabel einzustellen.
Dies erreicht den ersten Vorteil eines Erreichens einer Erfassung mit einer höheren Geschwindigkeit der Spannung über jeder Zelle Bij mit einer höheren Genauigkeit.
Die Batterieüberwachungsvorrichtung 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um basierend auf der Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs zu bestimmen, ob das Prioritätsniveau der Reduzierung der Spannungserfassungszeit von jeder Zelle Bij der Hochspannungsbatterie 14 höher als die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij ist. Dies erreicht den zweiten Vorteil eines Verbesserns der Zuverlässigkeit der Prioritätsniveaubestimmung.
Die Batterieüberwachung 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um Informationen, wie zum Beispiel eine charakteristische nähernde Kurve, die eine Beziehung zwischen dem Eingangsspannungssignal Vin in einem digitalen Format und den TAD-Ausgangsdaten für jeden TAD 52 anzeigen, zu erzeugen. Wenn ein durch den ersten und den zweiten Widerstand 44 und 46 geteilter Wert der Spannung über der Batterie Bij in einen TAD 52 eingegeben wird, ist die Batterieüberwachung 20 konfiguriert, um digitale Daten des Eingangsspannungssignals Vin basierend auf den Informationen und den TAD-Ausgangsdaten, die aus dem TAD 52 ausgegeben werden, zu berechnen. Die Konfiguration erreicht den dritten Vorteil eines Erhaltens der digitalen Daten des Eingangsspannungssignals Vin mit einer hohen Genauigkeit.
Die Batterieüberwachung 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um
die Frequenz einer Erzeugung der charakteristischen nähernden Kurve, wenn die Bestimmung, dass das Prioritätsniveau der Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung höher als dasselbe der Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit ist, höher als die Frequenz einer Erzeugung der Bestimmung einzustellen, dass das Prioritätsniveau der Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit höher als dasselbe der Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung ist.
Die Konfiguration erreicht den vierten Vorteil eines Verhinderns der Erhöhung der Zeit, die erforderlich ist, um die Spannung über jeder Zelle Bij zu erfassen, wenn das Hybridfahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt.
Zweites Ausführungsbeispiel
Eine Batterieüberwachung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 13 beschrieben.
Die Struktur der Batterieüberwachung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu derselben der Batterieüberwachung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme der folgenden unterschiedlichen Punkte. Ähnliche Teile zwischen den Batterieüberwachungen gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind somit in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Eine Spannungserfassungsroutine, die durch die Batterieüberwachung 20 auszuführen ist, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Folgenden beschrieben. Die Spannungserfassungsroutine ist entworfen, um durch die Batterieüberwachung 20 bei einem voreingestellten Zyklus gemäß einem Spannungserfassungsprogramm, das in der Batterieüberwachung 20 gespeichert ist, wiederholt ausgeführt zu werden.
Ähnliche Operationen zwischen den Spannungserfassungsroutinen, die in 10 und 13 dargestellt sind, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Wenn die in 13 dargestellte Spannungserfassungsroutine angestoßen wird, erhält die Batterieüberwachung 20 bei einem Schritt S10a Informationen, die einen Betriebszustand des Hauptrelais 15 anzeigen.
Basierend auf den erhaltenen Informationen bestimmt die Batterieüberwachung 20 bei einem Schritt S12a, ob das Hauptrelais 15 geöffnet oder geschlossen ist. Diese Operation bei dem Schritt S12a besteht darin, zu bestimmen, ob elektrische Lasten, wie zum Beispiel der MG 10, durch die Hochspannungsbatterie 14 getrieben sind.
Nach einem Bestimmen, dass das Hauptrelais 15 geöffnet ist, schreitet die Batterieüberwachung 20 zu dem Schritt S14 fort und schreitet ansonsten zu dem Schritt S20 fort.
Wenn insbesondere bestimmt wird, dass das Hauptrelais 15 geöffnet ist (in dem Aus-Zustand ist), gibt die Batterieüberwachung 20 in jeden der TAD 52 den Takt CLK mit dem Niederfrequenzwert fL ein. Wenn andernfalls bestimmt wird, dass das Hauptrelais 15 geschlossen ist (in einem Ein-Zustand ist), gibt die Batterieüberwachung 20 in jeden TAD 52 den Takt CLK mit dem Hochfrequenzwert fH ein.
Die verbleibenden Operationen der Batterieüberwachung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Batteriemoduls 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Batterieüberwachung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist insbesondere konfiguriert, um zu bestimmen, dass die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit hat, wenn elektrische Lasten, wie zum Beispiel der MG 10, durch die Hochspannungsbatterie 14 nicht getrieben werden, derart, dass keine Überladung und/oder Überentladung von jeder Zelle Bij auftritt.
Dies erreicht zusätzlich zu den ersten, dritten und vierten Vorteilen den fünften Vorteil eines Bestimmens, dass das Prioritätsniveau der Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung höher ist als dasselbe der Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit, wenn angenommen wird, dass Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, niedrig sind, wie zum Beispiel im Wesentlichen null.
Die Batterieüberwachung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um die Bestimmung basierend auf den Informationen der Offen- und Geschlossen-Bedingung des Hauptrelais 15 auszuführen. Dies erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten und vierten Vorteilen den siebten Vorteil eines Bestimmens, ob das Prioritätsniveau der Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung höher als dasselbe der Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit basierend darauf ist, ob die elektrischen Lasten durch die Hochspannungsbatterie 14 getrieben sind.
Drittes Ausführungsbeispiel
Eine Batterieüberwachung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 14 und 15 beschrieben.
Die Struktur der Batterieüberwachung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu derselben der Batterieüberwachung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme der folgenden unterschiedlichen Punkte. Gleiche Teile zwischen den Batterieüberwachungen gemäß dem ersten und dem dritten Ausführungsbeispiel, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind somit in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Die Auflösungsbestimmungsvorrichtung 30a besteht aus einer Ladungs-/Entladungs-Bestimmungsvorrichtung 30a2 anstelle oder zusätzlich zu der Fahrzustandsbestimmungsvorrichtung 30a1.
Eine Spannungserfassungsroutine, die durch die Batterieüberwachung 20 auszuführen ist, gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, ist im Folgenden beschreiben. Die Spannungserfassungsroutine ist entworfen, um durch die Batterieüberwachung 20 in einem voreingestellten Zyklus gemäß einem in der Batterieüberwachung 20 gespeicherten Spannungserfassungsprogramm wiederholt ausgeführt zu werden.
Gleiche Operationen zwischen den Spannungserfassungsroutinen, die in 10 und 14 dargestellt sind, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Wenn die in 14 dargestellte Spannungserfassungsroutine angestoßen wird, erhält bei einem Schritt S50 die Batterieüberwachung 20 Informationen, die Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, anzeigt. Bei dem Schritt S50 empfängt beispielsweise die Batterieüberwachung 20 die Daten, die Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, anzeigen, und die von dem Stromsensor 22 bei dem Schritt S50 gesendet wurden.
Das Batteriemodul 20 erhält als Nächstes eine erste Abbildung, die eine Beziehung zwischen einer Variablen der Frequenz des Taktes CLK und einer Variablen eines Absolutwerts von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, darstellt. Die erste Abbildung, die beispielsweise in einem grafischen Format in 15 dargestellt ist, kann als eine Datentabelle, die in dem Speicher 32 gespeichert ist oder in dem Spannungserfassungsprogramm eingebettet ist, das der in 14 dargestellten Spannungserfassungsroutine entspricht, entworfen sein.
Bezug nehmend auf 15 ist die erste Abbildung derart entworfen, dass die Frequenz [Hertz] des Taktes CLK umso höher ist, je stärker ein Absolutwert [Amper] von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, erhöht wird. Es sei bemerkt, dass, wenn ein Absolutwert von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, gleich oder niedriger als ein spezifizierter Wert I1, wie zum Beispiel null, ist, die Frequenz des Taktes CLK auf einen voreingestellten niedrigen Frequenzwert fL1 fixiert ist.
Als Nächstes nimmt die Batterieüberwachung 20 auf die erste Tabelle unter Verwendung der Informationen, die einen Absolutwert von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, anzeigen, Bezug, um dadurch einen Wert der Frequenz des Taktes CLK, der den bei einem Schritt S54 erhaltenen Informationen entspricht, zu erhalten.
Nach der Operation bei dem Schritt S54 führt die Batterieüberwachung 20 die Operationen bei den Schritten S22, S16 und S18, die im Vorhergehenden dargelegt sind, aus.
Es sei bemerkt, dass die Operation bei dem Schritt S50 durch die Ladungs-/Entladungs-Bestimmungsvorrichtung 30a2 ausgeführt wird.
Die verbleibenden Operationen der Batterieüberwachung 20 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Batteriemoduls 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Batterieüberwachung 20 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist insbesondere konfiguriert, um zu bestimmen, dass das Prioritätsniveau der Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung höher als dasselbe der Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit ist, wenn ein Absolutwert der Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, niedriger als der spezifizierte Wert I1 ist.
Dieser erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten und vierten Vorteil den siebten Vorteil eines ordnungsgemäßen Bestimmens, dass das Prioritätsniveau der Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung höher als dasselbe der Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit ist, wenn ein Absolutwert von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, niedriger als der spezifizierte Wert I1 ist.
Viertes Ausführungsbeispiel
Eine Batterieüberwachung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 16 beschrieben.
Die Struktur der Batterieüberwachung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu derselben der Batterieüberwachung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme der Folgenden unterschiedlichen Punkte. Zwischen den Batterieüberwachungen gemäß dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel gleiche Teile, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind somit in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Die Batterieüberwachung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um die Frequenz des Taktes CLK basierend auf der Menge von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, auf entweder den Niederfrequenzwert fL oder den Hochfrequenzwert fH variabel einzustellen. Die Batterieüberwachung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich konfiguriert, um einen Hysteresezeitraum zum Warten darauf zu liefern, dass die Taktfrequenz von entweder dem Nieder- oder Hochfrequenzwert fL oder fH zu dem anderen derselben umschaltet. Dies zielt darauf ab, ein Jagen zu verhindern; Dieses Jagen bedeutet häufige Umschaltungen der Frequenz des Taktes CLK.
Eine durch die Batterieüberwachung 20 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel auszuführende Spannungserfassungsroutine ist im Folgenden beschrieben. Die Spannungserfassungsroutine ist entworfen, um durch die Batterieüberwachung 20 bei einem voreingestellten Zyklus gemäß einem in der Batterieüberwachung 20 gespeicherten Spannungserfassungsprogramm wiederholt ausgeführt zu werden.
Zwischen den in 10 und 16 dargestellten Spannungserfassungsroutinen gleiche Operationen, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Wenn die in 16 dargestellte Spannungserfassungsroutine angestoßen wird, erhält die Batterieüberwachung 20 basierend auf den Daten, die Ströme anzeigen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen und die durch den Stromsensor 22 bei dem Schritt S60 gemessen werden, die Menge von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen.
Bei einem Schritt S62 erhält das Batteriemodul 20 eine zweite Abbildung, die eine Beziehung zwischen einer Variablen der Frequenz des Taktes CLK und einer Variablen eines Absolutwerts von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, darstellt. Die zweite Abbildung, die beispielsweise in einem grafischen Format in 16 dargestellt ist, kann als eine Datentabelle, die in dem Speicher 32 gespeichert ist oder in dem Spannungserfassungsprogramm, das der in 16 dargestellten Spannungserfassungsroutine entspricht, eingebettet ist, entworfen sein.
Bezug nehmend auf 16 ist die zweite Abbildung derart entworfen, dass, wenn der Absolutwert von Strömen, die in die und aus der Batterie 14 fließen, gleich oder niedriger als ein spezifizierter Wert I2 ist, die Frequenz des Takes CLK auf den Niederfrequenzwert fL eingestellt wird, und wenn der Absolutwert von Strömen, die in die und aus der Batterie 14 fließen, höher als der spezifizierte Wert I2 ist, die Frequenz des Taktes CLK auf den Hochfrequenzwert fH eingestellt wird.
In einem Schritt S62 nimmt die Batterieüberwachung 20 auf die zweite Abbildung unter Verwendung der erhaltenen Menge von Strömen, die in und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, Bezug, um dadurch entweder den Niederfrequenzwert fL oder den Hochfrequenzwert fH, die der erhaltenen Menge von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, entsprechen, einzustellen.
Bei einem Schritt S64 bestimmt die Batterieüberwachung 20, ob eine Hysteresezeitraum-Flag in einer Software oder Hardware EIN ist; diese Hysteresezeitraum-Flag, deren Anfangswert „AUS” ist, stellt dar, ob auf das Taktfrequenzumschalten von entweder dem Nieder- oder dem Hochfrequenzwert fL oder fH zu dem anderen derselben gewartet werden soll.
Nach einem Bestimmen, das die Hysteresezeitraum-Flag AUS ist (NEIN bei dem Schritt S64), schreitet die Batterieüberwachung 20 zu einem Schritt S66 fort. Bei dem Schritt S66 bestimmt die Batterieüberwachung 20 basierend auf der zweiten Abbildung bei dem Schritt S62 einer vorhergehenden Routine, ob sich eine im Vorhergehenden eingestellte Frequenz des Taktes CLK von einer tatsächlichen eingestellten Frequenz des Taktes CLK, die auf der zweiten Abbildung bei dem Schritt S62 einer tatsächlichen Routine basiert, unterscheidet. Die Operation bei dem Schritt S66 besteht darin, die zeitliche Abstimmung zu bestimmen, mit der das Umschalten der Frequenz des Taktpulses CLK basierend auf der tatsächlich eingestellten Frequenz angewiesen wird.
Nach einem Bestimmen, dass sich die im Vorhergehenden eingestellten Frequenz des Taktes CLK, die auf der zweiten Abbildung bei dem Schritt S62 der vorhergehenden Routine basiert, von der tatsächlich eingestellten Frequenz des Taktes CLK, die auf der zweiten Abbildung bei dem Schritt S62 der tatsächlichen Routine basiert, unterscheidet (JA bei dem Schritt S66), stellt bei dem Schritt S68 fortschreitend zu dem Schritt S76 die Batterieüberwachung 20 die Hysteresezeitraum-Flag auf EIN ein.
Nach einem Bestimmen, dass die Hysteresezeitraum-Flag EIN ist (JA bei dem Schritt S64), schreitet die Batterieüberwachung 20 andernfalls zu einem Schritt S70 fort. Bei dem Schritt S70 bestimmt die Batterieüberwachung 20, ob eine im Vorhergehenden eingestellte Frequenz des Taktes CLK, die auf der zweiten Abbildung bei dem Schritt S62 einer vorhergehenden Routine basiert, gleich einer tatsächlich eingestellten Frequenz des Taktes CLK, die auf der zweiten Abbildung bei dem Schritt S62 einer tatsächlichen Routine basiert, ist. Die Operation bei dem Schritt S70 besteht darin, zu bestimmen, ob das Frequenzumschalten des Taktes CLK seit der Operation bei dem Schritt S62 der vorhergehenden Routine kontinuierlich angewiesen wurde.
Nach einem Bestimmen, dass andernfalls die im Vorhergehenden eingestellte Frequenz des Taktes CLK, die auf der zweiten Abbildung bei dem Schritt S62 der vorhergehenden Routine basiert, gleich der tatsächlich eingestellten Frequenz des Taktes CLK, die auf der zweiten Abbildung bei dem Schritt S62 der tatsächlichen Routine basiert, ist (JA bei dem Schritt S70), bestimmt die Batterieüberwachung 20, dass das Frequenzumschalten des Taktes CLK seit der Operation bei dem Schritt S62 der vorhergehenden Routine kontinuierlich angewiesen wurde. Bei einem Schritt S72 inkrementiert dann die Batterieüberwachung 20 einen Zählwert eines Zählers, dessen Anfangswert auf null eingestellt ist; Dieser Zähler wird im Vorhergehenden in der Batterieüberwachung 20 in einer Software und/oder Hardware vorbereitet, um einen Zeitraum darzustellen, für den das Frequenzumschalten fortgesetzt wurde.
Nach einem Bestimmen, dass die im Vorhergehenden eingestellte Frequenz des Taktes CLK, die auf der zweiten Abbildung bei dem Schritt S62 der vorhergehenden Routine basiert, nicht gleich der tatsächlich eingestellten Frequenz des Taktes CLK, die auf der zweiten Abbildung bei dem Schritt S62 der tatsächlichen Routine basiert, ist (NEIN bei dem Schritt S70), bestimmt andernfalls die Batterieüberwachung 20, dass das Frequenzumschalten des Taktes CLK plötzlich angewiesen wird. Bei einem Schritt S72 initialisiert dann die Batterieüberwachung 20 den Zählwert des Zählers und stellt die Hysteresezeitraum-Flag fortschreitend zu einem Schritt S76 auf AUS ein.
Bei dem Schritt S76 bestimmt die Batterieüberwachung 20, ob der Zählwert des Zählers gleich oder größer als eine Umschaltschwelle ist. Die Operation bei dem Schritt S76 besteht darin, zu bestimmen, ob das Frequenzumschalten wiederum unmittelbar angewiesen wird, nachdem die Frequenz des Taktes CLK gemäß der kontinuierlichen Anweisung des Frequenzumschaltens umgeschaltet wird.
Nach einem Bestimmen, dass der Zählwert des Zählers gleich oder größer als die Umschaltschwelle ist (JA bei dem Schritt S76), schaltet die Batterieüberwachung 20 die Frequenz des Taktes CLK zu der tatsächlich eingestellten Frequenz basierend auf der zweiten Abbildung bei dem Schritt S62 der tatsächlichen Routine bei einem Schritt S78 um.
Nach einer Beendigung der Operation bei dem Schritt S78, oder wenn die negative Bestimmung bei dem Schritt S76 vorgenommen wird, führt die Batterieüberwachung 20 die Operationen in den Schritten S22, S16 und S18 aus.
Die verbleibenden Operationen der Batterieüberwachung 20 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Batteriemoduls 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Batterieüberwachung 20 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist insbesondere konfiguriert, um zu bestimmen, ob zu der Frequenz des Taktes CLK basierend auf den vorhergehenden Frequenzeinstellgeschichten umzuschalten ist. Dies erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten, vierten und siebten Vorteil einen achten Vorteil eines variablen Einstellens der Frequenz des Taktes CLK, während ordnungsgemäß ein Jagen verhindert wird.
Die Batterieüberwachung 20 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um die Frequenz des Taktes CLK zu der tatsächlich eingestellten Frequenz umzuschalten, wenn ein Hysteresezeitraum gleich oder größer als ein spezifizierter Zeitraum ist, der der Umschaltschwelle entspricht. Der Hysteresezeitraum bedeutet einen Zeitraum, für den das bestimmte Resultat (fH oder fL) des Prioritätsniveaus bei dem Schritt S62 seit der Änderung des bestimmten Resultats von einem der Werte fH oder fL zu dem anderen Wert desselben fortgesetzt wurde.
Dies erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten, vierten und siebten Vorteil den neunten Vorteil eines ordnungsgemäßen Verhinderns eines Jagens, selbst wenn das Prioritätsniveau unter Verwendung eines Parameters quantifiziert wird, der in einem Minutenzeitmaßstab breit variabel ist, wie zum Beispiel die Menge von Strömen, die in die und aus der Batterie 14 fließen. Das Jagen bedeutet häufige Umschaltungen der Frequenz des Taktes CLK.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Eine Batterieüberwachung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 17 bis 19 beschrieben.
Die Struktur der Batterieüberwachung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu derselben der Batterieüberwachung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme der folgenden unterschiedlichen Punkte. Zwischen den Batterieüberwachungen gemäß dem dritten und dem fünften Ausführungsbeispiel sind gleiche Teile, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, somit in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Bezug nehmend auf 17 ist eine Batterieüberwachung 20A gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ohne eine Signalteilungs- und Umschaltungseinheit 28 versehen, derart, dass der Takt CLK und das Steuerungssignal, die von der CPU 30 gesendet werden, über den Isolator 26 zu jeder Blocküberwachungs-IC 40A übertragen werden.
Jede der Blocküberwachungs-IC 40A gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um die TAD-Ausgangsdaten, die durch dieselbe erfasst werden, zu einer Blocküberwachungs-IC 40A, die auf einer Seite eines niedrigeren Potentials benachbart dazu ist, über Signalleitungen La und Lb zu senden, und TAD-Ausgangsdaten, die von einer Blocküberwachungs-IC 40A, die auf einer Seite eines höheren Potentials benachbart dazu ist, gesendet werden, zu senden.
Die Blocküberwachungs-IC 40A mit dem niedrigsten Potential ist konfiguriert, um
alle Stücke der TAD-Ausgangsdaten, die von allen Blocküberwachungs-IC 40A auf einer Seite eines höheren Potentials gesendet werden, zu empfangen, und
die empfangenen Stücke der TAD-Ausgangsdaten und die TAD-Ausgangsdaten, die dadurch erfasst werden, über Signalleitungen La und Lb und den Isolator 26 zu der CPU 30 zu senden.
Dies ermöglicht, dass die Zahl der erforderlichen Isolatorelemente für die Ausgabe der TAD-Ausgangsdaten von jeder Blocküberwachungs-IC 40A zu der CPU 30 verglichen mit der Batterieüberwachung 20, die derart konfiguriert ist, dass jede der Blocküberwachungs-IC 40A die TAD-Ausgangsdaten, die dadurch erfasst werden, zu der CPU 30 einzeln ausgibt, reduziert wird.
Es sei bemerkt, dass als ein Verfahren zum Übertragen von Signalen von einer Blocküberwachungs-IC 40A eines höheren Potentials zu einer Blocküberwachungs-IC 40A eines niedrigeren Potentials gut bekannte Verfahren, wie zum Bespiel Verfahren, die in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-278913 offenbart sind, verwendet werden können.
Die Batterieüberwachung 20A ist zusätzlich mit einem Paar von Taktgeneratoren 30c und 30d versehen. Die Taktgeneratoren 30c und 30b sind betriebsfähig, um Takte mit unterschiedlichen Frequenzen gleichzeitig auszugeben.
Dies entspricht der Tatsache, dass jede Blocküberwachungs-IC 40 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel mit sechs Paaren von TAD 52A und 52B versehen ist. Jedes Paar von TAD 52A und 52B ist betriebsfähig, um die Spannung über einer entsprechenden Zelle Bj zu erfassen.
Bezug nehmend auf 18 ist ein Mikrocomputer 60A von jeder Blocküberwachungs-IC 40 mit einem Paar von Speicherungseinheiten 62a und 62b, einem Paar von Generatoren für charakteristische Näherungskurven (Generatoren) 64a und 64b und einem Paar von Spannungsberechnungsvorrichtungen 68a und 68b versehen. Die Speicherungseinheit 62a, der Generator 64a und die Spannungsberechnungsvorrichtung 68a entsprechen jedem der TAD 52A, und die Speicherungseinheit 62b, der Generator 64b und die Spannungsberechnungsvorrichtung 68b entsprechen jedem der TAD 52B.
Die Konfiguration der Batterieüberwachung 20A ist angepasst, um zu diagnostizieren, ob eine Abnormität in jedem der TAD 52A und 52B von jedem Paar auftritt.
Als Nächstes ist im Folgenden eine Abnorm-Diagnoseroutine, die durch die Batterieüberwachung 20A auszuführen ist, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Abnorm-Diagnoseroutine ist entworfen, um durch die Batterieüberwachung 20A bei einem voreingestellten Zyklus gemäß einem abnormen Diagnoseprogramm, das in der Batterieüberwachung 20A gespeichert ist, wiederholt ausgeführt zu werden.
Bezug nehmend auf 19 erhält bei einem Schritt S80 wie dem Schritt S50, wenn die Abnorm-Diagnoseroutine angestoßen wird, die Batterieüberwachung 20A Informationen, die Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, anzeigen.
Bei einem Schritt S82 bestimmt als Nächstes die Batterieüberwachung 20A einen der im Vorhergehenden vorbereiteten vier Spannungserfassungsmodi Modus 1, Modus 2, Modus 3 und Modus 4.
Der Modus 1 verursacht, dass die Batterieüberwachung 20A den Takt CLK mit dem Hochfrequenzwert fH an jeden der TAD 52A und 52B von jedem Paar anlegt.
Der Modus 2 verursacht, dass die Batterieüberwachung 20A den Takt CLK mit dem Hochfrequenzwert fH an den TAD 52A von jedem Paar anlegt und den Takt CLK mit der niedrigen Frequenz fL an den TAD 52B von jedem Paar anlegt.
Der Modus 3 verursacht, dass die Batterieüberwachung 20A den Takt CLK mit dem Hochfrequenzwert fH an den TAD 52B von jedem Paar und den Takt CLK mit der niedrigen Frequenz fL an den TAD 52A von jedem Paar anlegt.
Der Modus 4 verursacht, dass die Batterieüberwachung 20A den Takt CLK mit dem Niederfrequenzwert fL an jeden der TAD 52A und TAD 52B von jedem Paar anlegt.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel wählt, wenn ein Absolutwert von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, basierend auf den durch den Stromsensor 22 gemessenen Daten niedriger ist, um gleich einem voreingestellten Wert von beispielsweise im Wesentlichen null eingestellt zu sein, die Batterieüberwachung 20A den Modus 4 der vier Modi aus.
Wenn ein Absolutwert von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, basierend auf den durch den Stromsensor 22 gemessenen Daten niedriger als ein zweiter voreingestellter Wert jedoch höher als der erste voreingestellte Wert ist, wählt die Batterieüberwachung 20A den Modus 3 der vier Modi aus.
Wenn ein Absolutwert von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, basierend auf den durch den Stromsensor 22 gemessenen Daten niedriger als ein dritter voreingestellter Wert jedoch höher als der zweite voreingestellte Wert ist, wählt die Batterieüberwachung 20A den Modus 2 der vier Modi aus.
Wenn ein Absolutwert von Strömen, die in die und aus der Hochspannungsbatterie 14 fließen, basierend auf den durch den Stromsensor 22 gemessenen Daten höher als der dritte voreingestellte Wert ist, wählt die Batterieüberwachung 20A den Modus 1 der vier Modi aus.
Bei einem Schritt S84 bestimmt die Batterieüberwachung 20A als Nächstes die Frequenz des Taktes CLK, der an jeden der TAD 52A und 52B von jedem Paar gemäß dem ausgewählten Modus anzulegen ist.
Bei einem Schritt S86 führt die Batterieüberwachung 20A eine Spannungserfassungsoperation, die den Operationen bei den Schritten S14, S16 und S18 entspricht, aus, wenn der Takt CLK mit der niedrigen Frequenz fL an den TAD 52A und/oder 52B von jedem Paar angelegt ist. Bei dem Schritt S86 führt die Batterieüberwachung 20A eine Spannungserfassungsoperation aus, die den Operationen bei den Schritten S20, S22, S16 und S18 entspricht, wenn der Takt CLK mit der hohen Frequenz fH an den TAD 52A und/oder 52B von jedem Paar angelegt ist.
Dies resultiert darin, dass
die TAD-Ausgangsdaten Va von jedem TAD 52A, nachdem der geteilte Wert der Spannung über einer entsprechenden Zelle Bij in jeden TAD 52A eingegeben ist, zu dem Mikrocomputer 60A übertragen werden, und
TAD-Ausgangsdaten Vb von jedem TAD 52B, nachdem der geteilte Wert der Spannung über einer entsprechenden Zelle Bij in jedem TAD 52B eingegeben ist, zu dem Mikrocomputer 60A übertragen werden.
Die TAD-Ausgangsdaten Va und die TAD-Ausgangsdaten Vb für jedes Paar der TAD 52A und 52B werden mit anderen Worten übertragen, um durch den Mikrocomputer 60A empfangen zu werden.
Vor einem Schritt S88 berechnet die Batterieüberwachung 20A einen Absolutwert der Differenz zwischen den TAD-Ausgangsdaten Va und den TAD-Ausgangsdaten Vb von jedem Paar und bestimmt für jedes Paar, ob der berechnete Absolutwert gleich oder größer als ein spezifizierter Wert β ist. Die Operation bei dem Schritt S88 besteht darin, zu bestimmen, ob eine Abnormität in der Batterieüberwachung 20A auftritt.
Nach einem Bestimmen, dass der berechnete Absolutwert gleich oder größer als der spezifizierte Wert β ist (JA bei dem Schritt S88), schreitet die Batterieüberwachung 20A zu einem Schritt S90 fort. Bei dem Schritt S90 bestimmt die Batterieüberwachung 20A, dass eine Abnormität darin auftritt, und führt vorzugsweise eine der gut bekannten ausfallsicheren Aufgaben zum Adressieren der Batterieüberwachung 20A aus.
Nach einem Bestimmen, dass der berechnete Absolutwert niedriger als der spezifizierte Wert β ist (NEIN bei dem Schritt S88), oder nach einem Beenden der Operation bei dem Schritt S90, bestimmt die Batterieüberwachung 20A andernfalls die Abnorm-Diagnoseroutine. Es sei bemerkt, dass die Operation bei dem Schritt S88 nicht bei jeder Ausführung der abnormen Diagnoseroutine ausgeführt werden muss.
Wenn beispielsweise der Modus 2 oder der Modus 3 ausgewählt ist, kann die Batterieüberwachung 20A die Operation bei dem Schritt S88 lediglich ausführen, wenn die TAD-Ausgangsdaten von einem der TAD 52A und 52B von jedem Paar übertragen werden, um durch die Batterieüberwachung 20A empfangen zu werden; In einen der TAD 52A und 52B von jedem Paar wird der Takt CLK mit der niedrigen Frequenz fL eingegeben. Dies liegt daran, dass sich die Spannungserfassungszeit unter Verwendung des Taktes CLK mit dem Hochfrequenzwert fH von derselben, die den Takt CLK mit dem Niederfrequenzwert fL verwendet, unterscheidet.
Dies verhindert, dass sich die Spannungserfassungszeit unter Verwendung des Taktes CLK mit dem Hochfrequenzwert fH verlängert.
Die verbleibenden Operationen der Batterieüberwachung 20A gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Batteriemoduls 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Batterieüberwachung 20A gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist insbesondere mit einem Paar von TAD 52A und 52B für jede Zelle Bij versehen und fähig, einen Unterschied der Frequenz des Taktes, der an den TAD 52A anzulegen ist, und derselben des Taktes, der an den TAD 52B anzulegen ist, herzustellen. Dies erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten, vierten und siebten Vorteil den folgenden zehnten Vorteil. Dieser zehnte Vorteil stellt zwischen der Reihenfolge der Prioritätsniveaus der Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung und der Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit bei dem Spannungserfassungsverfahren unter Verwendung der TAD 52A, und
der Reihenfolge der Prioritätsniveaus der Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung und der Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit bei dem Spannungserfassungsverfahren unter Verwendung des TAD 52B
einen Unterschied her.
Die Batterieüberwachung 20A gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, zu diagnostizieren, dass eine Abnormität darin auftritt, wenn ein Niveau des Unterschieds zwischen den TAD-Ausgangsdaten als ein erfasstes Resultat von jeder Zelle Bij unter Verwendung des TAD 52A und den TAD-Ausgangsdaten als ein erfasstes Resultat einer entsprechenden Zelle unter Verwendung des TAD 52B auftritt.
Dies erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten, vierten und siebten Vorteil den elften Vorteil eines Diagnostizierens, ob eine Abnormität in der Batterieüberwachung 20A auftritt.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Eine Batterieüberwachung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 20 und 21 beschrieben.
Die Struktur der Batterieüberwachung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu derselben der Batterieüberwachung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme der folgenden unterschiedlichen Punkten.
Zwischen den Batterieüberwachungen gemäß dem fünften und dem sechsten Ausführungsbeispiel gleiche Teile, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind somit in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Wie in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-12568 beispielsweise beschrieben ist, reduziert sich eine Leistung, für die es möglich ist, dass dieselbe in die Hochspannungsbatterie 14 eingegeben wird und aus derselben ausgegeben wird, mit einer Reduzierung der Temperatur der Hochspannungsbatterie 14 stark. Um sich einem solchen Problem zuzuwenden, ist das Fahrzeugsteuerungssystem gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel konfiguriert, um die Temperatur der Hochspannungsbatterie 14 zu erhöhen, wenn dieselbe niedrig ist.
20 stellt schematisch einen Teil des Fahrzeugsteuerungssystems, das das Batterieüberwachungssystem 20, den Gleichwandler 16, den Wechselrichter IV und den MG 10 aufweist, dar.
Der MG 10 und die Hochspannungsbatterie 14 können über den Wechselrichter IV und den Gleichwandler 16 eine elektrische Verbindung dazwischen einrichten.
Der Gleichwandler 16 weist eine Spule L, einen Kondensator C1, einen Kondensator C2, ein Paar von reihengeschalteten Umschaltelementen Scp und Scn und ein Paar von Schwungraddioden Dcp und Den auf.
Eine Elektrode des Kondensators C1 ist mit dem positiven Anschluss der Hochspannungsbatterie 14 verbunden, und die Andere derselben ist mit dem negativen Anschluss der Hochspannungsbatterie 14 verbunden. Ein Ende der Spule L ist sowohl mit dem positiven Anschluss der Hochspannungsbatterie 14 als auch der einen Elektrode des Kondensators C1 verbunden.
Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel werden jeweils als die Umschaltelemente Scp und Scn IGBT (= Insulated Gate Bipolar Transistors = Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) verwendet. Die Schwungraddioden Dcp und Den sind zu den Umschaltelementen Scp bzw. Scn jeweils antiparallel geschaltet. Das andere Ende der Spule L ist mit einem Punkt verbunden, bei dem die Umschaltelemente Scp und Scn elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Der Kondensator C2 ist mit dem Paar von hoch- und niederseitigen Schaltelementen Scp und Scn parallel geschaltet.
Die Hochspannungsbatterie 14 hat eine Nennspannung von beispielsweise 288 V.
Wenn beispielsweise das Fahrzeugsteuerungssystem in einem Leistungsfahrsteuerungsmodus in Betrieb ist, werden die Umschaltelemente Scp und Scn des Gleichwandlers 16 ein und aus getrieben. Dies wandelt eine Spannung über der Batterie 14 unter Verwendung einer elektromagnetischen Energie, die in der Spule L durch das Ein- und Aus-Umschalten der Schaltelemente Scp und Scn gespeichert ist, in eine höhere Spannung um. Wenn beispielsweise eine Spannung über der Batterie 14, auf die als eine „Batteriespannung” Bezug genommen ist, 288 V ist, arbeitet der Gleichwandler 16, um die Batteriespannung von 288 V in 666 V zu wandeln.
Wenn zusätzlich das Fahrzeugsteuerungssystem in einem regenerativen Steuerungsmodus, während das Hybridfahrzeug verzögert wird, in Betrieb ist, dient der MG 10 als ein Generator, um dadurch basierend auf der Drehung des MG 10 eine mechanische Leistung in eine elektrische Leistung zu wandeln. Die elektrische Leistung wird durch den Wechselrichter IV in eine Gleichleistung gewandelt. Die Umschalelemente Scp und Scn des Gleichwandlers 16 werden ein und aus getrieben. Dies wandelt eine Spannung über dem Kondensator C2 basierend auf der gewandelten Gleichleistung in eine niedrigere Spannung basierend auf dem Spannungsabfall über der Spule L durch das Ein- und Aus- Umschalten der Schaltelemente Scp und Scn. Die niedrigere Spannung, die von der Spannung über dem Kondensator C2 gesenkt wird, wird in die Batterie 14 geladen.
Der Wechselrichter IV ist als ein Drei-Phasen-Wechselrichter entworfen, wenn der MG 10 als eine Drei-Phasen-Drehmaschine entworfen ist.
Der Wechselrichter IV ist mit einem ersten Paar von reihengeschalteten hoch- und niederseitigen Umschaltelementen Sup und Sun, einem zweiten Paar von reihengeschalteten hoch- und niederseitigen Umschaltelementen Svp und Svn und einem dritten Paar von reihengeschalteten hoch- und niederseitigen Umschaltelementen Swp und Swn versehen. Der Wechselrichter IV ist ferner mit Schwungraddioden Dup, Dun, Dvp, Dvn, Dwp und Dwn versehen, die mit den Umschaltelementen Sup, Sun, Svp, Svn, Swp bzw. Swn elektrisch antiparallel geschaltet sind.
Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel werden als die Umschaltelemente Sup, Sun, Svp, Svn, Swp und Swn jeweils IGBT verwendet.
Die ersten bis dritten Paare von Schaltelementen sind miteinander in einer Brückenkonfiguration parallel geschaltet.
Ein Verbindungspunkt, durch den die Umschaltelemente Sup und Sun des ersten Paars miteinander in Reihe geschaltet sind, ist mit einer Ausgangsanschlussleitung, die sich von einem Ende einer U-Phasen-Wicklung des MG 10 erstreckt, verbunden. Ein Verbindungspunkt, durch den die Umschaltelemente Svp und Svn des zweiten Paars miteinander in Reihe geschaltet sind, ist ähnlich mit einer Ausgangsanschlussleitung, die sich von einem Ende einer V-Phasen-Wicklung des MG 10 erstreckt, verbunden. Ein Verbindungspunkt, durch den die Umschaltelemente Swp und Swn des dritten Paars in Reihe geschaltet sind, ist außerdem mit einer Ausgangsanschlussleitung, die sich von einem Ende der W-Phasen-Wicklung erstreckt, verbunden. Die anderen Enden der U-, V- und W-Phasen-Wicklungen sind miteinander in beispielsweise eine Sternkonfiguration geschaltet.
Ein Ende der reihengeschalteten Umschaltelemente von jedem der ersten, zweiten und dritten Paare, wie zum Beispiel die Drain des entsprechenden hochseitigen Umschaltelements, ist über einen positiven Anschluss des Wechselrichters IV, das Umschaltelement Dcp und die Spule L mit dem positiven Anschluss der Batterie 14 verbunden. Das andere Ende der reihengeschalteten Umschaltelemente von sowohl dem ersten, dem zweiten als auch dem dritten Paar, wie zum Beispiel die Source des entsprechenden niederseitigen Umschaltelements, ist über einen negativen Anschluss des Wechselrichters IV mit dem negativen Anschluss der Batterie 14 verbunden.
Die Batterie 14 ist mit anderen Worten zu dem ersten, dem zweiten und dem dritten Paar von Umschaltelementen des oberen und unteren Arms parallel geschaltet.
Die Hybridsteuerung 12 ist mit Gate-Treibern (nicht gezeigt) ausgestattet. Die Umschaltelemente Scp, Scn, Sup, Sun, Svp, Svn, Swp und Swn haben Steuerungsanschlüsse, wie zum Beispiel die Gates, die jeweils mit den Gate-Treibern verbunden sind.
Die Hybridsteuerung 12 ist betriebsfähig, um
ein Treibsignal gcp zum Treiben des Umschaltelements Scp,
ein Treibsignal gcn zum Treiben des Umschalelements Scn,
ein Treibsignal gup zum Treiben des Umschaltelements Sup,
ein Treibsignal gun zum Treiben des Umschaltelements Sun,
ein Treibsignal gvp zum Treiben des Umschaltelements Svp,
ein Treibsignal gvn zum Treiben des Umschaltelements Svn,
ein Treibsignal gwp zum Treiben des Umschaltelements Swp und
ein Treibsignal gwn zum Treiben des Umschaltelements Swn
zu erzeugen.
Jedes der Treibsignale gcp, gcn, gup, gun, gvp, gvn, gwp und gwn ist ein Pulssignal mit einer steuerbaren Einschaltdauer (steuerbaren Pulsbreite oder steuerbaren Ein-Dauer).
Die Hybridsteuerung 12 ist insbesondere betriebsfähig, um zu verursachen, dass jeder der Gate-Treiber ein entsprechendes der Treibsignale gcp, gcn, gup, gun, gvp, gvn, gwp und gwn an ein entsprechendes der Umschaltelemente Scp, Scn, Sup, Sun, Svp, Svn, Swp und Swn anlegt. Dies ermöglicht, dass ein entsprechendes der Umschaltelemente Scp, Scn, Sup, Sun, Svp, Svn, Swp und Swn während der Pulsbreite (Ein-Dauer) eines entsprechenden der Treibsignale gcp, gcn, gup, gun, gvp, gvn, gwp und gwn ein getrieben wird.
Die Batterieüberwachung 20 sendet insbesondere zu der Hybridsteuerung 12 eine Temperatursteigerungsanweisung, wenn die Temperatur der Batterie 14 basierend auf einem durch einen Temperatursensor 80, der sich nahe zu der Batterie 14 befindet, gemessenen Wert niedrig ist.
Die Hybridsteuerung 12 ist programmiert, um als Antwort auf ein Empfangen der Temperatursteigerungsanweisung von der Batterieüberwachung 20 eine Temperatursteigerungssteuerung auszuführen.
Als die Temperatursteigerungssteuerung arbeitet die Hybridsteuerung 12 insbesondere, um die Treibsignale gcp und gcn anzupassen, um dadurch eine Ausgangsspannung des Gleichwandlers 16 in der Form von beispielsweise einer pseudosinusförmigen Welle oszillieren zu lassen. Mit der Oszillation der Ausgangsspannung des Gleichwandlers wird eine Energie, die in dem Kondensator C2 gespeichert ist, geändert. Ladungen, die den Änderungen der elektrischen Energie, die in dem Kondensator C2 gespeichert ist, entsprechen, werden zwischen dem Kondensator C2 und der Batterie 14 transportiert.
Dies ermöglicht, dass Leistung zyklisch in die Batterie 14 geladen wird und zyklisch aus derselben entladen wird, derart, dass ein Lade- und Entladestrom hinsichtlich der Batterie 14 oszilliert. Der oszillierende Lade- und Entladestrom fließt durch einen Innenwiderstand der Batterie 14, was in einem Erzeugen von Wärme in der Batterie 14 resultiert. Die erzeugte Wärme verursacht, dass die Temperatur der Hochspannungsbatterie 14 steigt.
Die Ladung und Entladung der Batterie 14, die im Vorhergehenden dargelegt ist, kann jedoch verursachen, dass die Spannung über der Hochspannungsbatterie 14 oszilliert. Dies kann verursachen, dass ein lokal maximaler Wert der Spannung über der Batterie 14 übermäßig steigt und/oder sich ein lokal minimaler Wert derselben übermäßig verringert. Es ist somit gewünscht, dass die Batterieüberwachung 20 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel die Spannung über jeder Zelle Bij überwacht, um zu verhindern, dass ein lokal maximaler Wert der Spannung über der Batterie 14 übermäßig steigt, und/oder sich ein lokaler minimaler Wert derselben übermäßig verringert.
Die Batterieüberwachung 20 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist somit konfiguriert, um die Spannung über jeder Zelle Bij auf die folgenden Art und Weise während der Temperatursteigerungssteuerung zu überwachen.
Eine Spannungserfassungsroutine, die durch die Batterieüberwachung 20 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel auszuführen ist, ist im Folgenden beschrieben. Die Spannungserfassungsroutine ist entworfen, um durch die Batterieüberwachung 20 bei einem voreingestellten Zyklus gemäß einem in der Batterieüberwachung 20 gespeicherten Spannungserfassungsprogramm wiederholt ausgeführt zu werden.
Zwischen den Spannungserfassungsroutinen, die in 10 und 21 dargestellt sind, gleiche Operationen, denen die gleichen Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Wenn die in 21 dargestellte Spannungserfassungsroutine angestoßen wird, bestimmt die Batterieüberwachung 20, ob die Hybridsteuerung 12 die Temperatursteigerungssteuerung bei einem Schritt S100 ausführt. Die Operation bei dem Schritt S100 besteht darin, zu bestimmen, ob die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit eine höhere Priorität als die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung hat.
Nach einem Bestimmen, dass die Hybridsteuerung 12 die Temperatursteigerungssteuerung ausführt (JA bei dem Schritt S100), schreitet die Batterieüberwachung 20 zu einem Schritt S112 fort.
Bei dem Schritt S112 bestimmt die Batterieüberwachung 20, dass die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit eine höhere Priorität als die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung hat, so dass die Frequenz des Taktes CLK auf einen Hochfrequenzwert eingestellt wird; Dieser Hochfrequenzwert ist innerhalb eines voreingestellten Bereichs. Der voreingestellte Bereich basiert auf einem Frequenzbereich des Ladungs- und Entladungsstroms für die Hochspannungsbatterie 14, der durch die Temperatursteigerungssteuerung verwendet wird.
Wenn beispielsweise der Frequenzbereich des Ladungs- und Entladungsstroms für die Hochspannungsbatterie 14, der durch die Temperatursteigerungssteuerung verwendet wird, auf den Bereich von 500 Hz bis 1 kHz eingestellt ist, ist der voreingestellte Bereich für die Frequenz des Taktes CLK auf X-mal über den Bereich von 500 Hz bis 1 kHz eingestellt. Das X ist eine Konstante, die gleich oder größer als 2 ist, um das Abtasttheorem für die Variation der Spannung über der Batterie 14 zu erfüllen.
Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ist die Frequenz des Taktes CLK innerhalb des voreingestellten Bereichs von 1 kHz bis 10 kHz. Dies kann die Frequenz des Taktes CLK ohne weiteres einstellen.
Nach einer Beendigung der Operation bei dem Schritt S112 führt die Batterieüberwachung 20 die Operationen bei den Schritten S22, S16 und S18, die im Vorhergehenden dargelegt sind, aus.
Nach einem Bestimmen, dass die Hybridsteuerung 12 die Temperatursteigerungssteuerung nicht ausführt (NEIN bei dem Schritt S100), bestimmt die Batterieüberwachung 20 im Gegensatz dazu, dass die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit hat. Bei einem Schritt S114 stellt somit die Batterieüberwachung 20 die Frequenz des Taktes CLK auf einen Niederfrequenzwert ein und führt danach die Operationen bei den Schritten S22, S16 und S18, die im Vorhergehenden dargelegt sind, aus.
Die verbleibenden Operationen der Batterieüberwachung 20 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Batteriemoduls 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Batterieüberwachung 20 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist insbesondere konfiguriert, um zu bestimmen, dass die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit eine höhere Priorität als die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung hat, während die Hochspannungsbatterie 14 der Temperatursteigerungssteuerung ausgesetzt wird, die Ladung und Entladung der Hochspannungsbatterie 14 wird mit anderen Worten ausgeführt.
Dies erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten und vierten Vorteil den zwölften Vorteil eines ordnungsgemäßen Überwachens, ob die Spannung über der Batterie 14 übermäßig erhöht ist und/oder übermäßig reduziert ist, während die Spannung über der Batterie 14 stark variieren kann.
Die Batterieüberwachung 20 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, um die Frequenz des Taktes CLK einzustellen, um gleich oder größer als das Doppelte der Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms der Batterie 14 zu sein, während die Hochspannungsbatterie 14 der Temperatursteigerungssteuerung ausgesetzt wird. Dies erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten und vierten Vorteil eine ordnungsgemäße Überwachung der Variation der Spannung über der Batterie 14, da die Frequenz des Taktes CLK das Abtasttheorem für die Variation der Spannung über der Batterie 14 erfüllt.
Siebtes Ausführungsbeispiel
Eine Batterieüberwachung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 22 beschrieben.
Die Struktur der Batterieüberwachung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch zu derselben der Batterieüberwachung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme der folgenden unterschiedlichen Punkte. Zwischen den Batterieüberwachungen gemäß dem sechsten und dem siebten Ausführungsbeispiel gleiche Teile, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind somit in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Eine Spannungserfassungsroutine, die durch die Batterieüberwachung 20 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel auszuführen ist, ist im Folgenden beschrieben. Die Spannungserfassungsroutine ist entworfen, um durch die Batterieüberwachung 20 bei einem voreingestellten Zyklus gemäß einem Spannungserfassungsprogramm, das in der Batterieüberwachung 20 gespeichert ist, wiederholt ausgeführt zu werden.
Zwischen den Spannungserfassungsroutinen, die in 21 und 22 dargestellt sind, gleiche Operationen, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Nach einem Bestimmen, dass die Hybridsteuerung 12 die Temperatursteigerungssteuerung nicht ausführt (NEIN bei einem Schritt S100), bestimmt die Batterieüberwachung 20 bei dem Schritt S12, ob die tatsächliche Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs HV gleich oder niedriger als die spezifizierte Geschwindigkeit α ist.
Nach einem Bestimmen, dass die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs gleich oder niedriger als die spezifizierte Geschwindigkeit α ist (JA bei dem Schritt S12), stellt die Batterieüberwachung 20 die Frequenz des Taktes auf einen Niderfrequenzwert fortschreitend zu Schritt S16 ein.
Nach einem Bestimmen, dass die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs größer als die spezifizierte Geschwindigkeit α ist (NEIN bei dem Schritt S12), stellt andernfalls die Batterieüberwachung 20 die Frequenz des Taktes CLK auf einen Zwischenfrequenzwert fortschreitend zu Schritt S22 ein. Die Zwischenfrequenz wird eingestellt, um niedriger als der Frequenzwert zu sein, der bei einem Schritt S112 eingestellt wird, und größer als der Niederfrequenzwert zu sein, der bei einem Schritt S114 eingestellt wird. Die Zwischenfrequenz kann vorzugsweise im Wesentlichen auf den Hochfrequenzwert fH oder darum herum eingestellt sein.
Die verbleibenden Operationen der Batterieüberwachung 20 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen identisch zu denselben der Batterieüberwachung 20 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
Die Batterieüberwachung 20 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel ist insbesondere konfiguriert, um
zu bestimmen, dass die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit eine höhere Priorität als die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung hat, während die Fahrzeuggeschwindigkeit die spezifizierte Geschwindigkeit α überschreitet, und
zu bestimmen, dass die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit die spezifizierte Geschwindigkeit α überschreitet, eine niedrigere Priorität als die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit hat, wobei die Batterie 14 der Temperatursteigerungssteuerung ausgesetzt wird.
Achtes Ausführungsbeispiel
Eine Batterieüberwachung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 23 bis 26 beschrieben.
Wie vorhergehenden beschrieben ist, ist es bei der Temperatursteigerungssteuerung der Batterie 14 gewünscht, die Spannung über der Batterie 14 zu überwachen, um zu verhindern, dass die Spannung über der Batterie 14 übermäßig erhöht und/oder übermäßig reduziert wird. Die Breite der Variation der Spannung über der Batterie 14 hängt von dem Innenwiderstand einer Zelle Bij ab.
Bezug nehmend auf 23 variiert der Innenwiderstand (die Impedanz) einer Zelle Bij mit einer Variation von sowohl der Temperatur der Zelle Bij als auch der Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms.
Die Impedanz der Zelle Bij ist insbesondere umso niedriger, je höher die Temperatur der Zelle Bij ist. Aus diesem Grund erhöht die Ladung und Entladung der Batterie 14 nicht notwendigerweise die Temperatur der Batterie 14, wenn die Ladung und Entladung der Batterie 14 unabhängig von der Variation der Impedanz der Zelle Bij ausgeführt wird; Dies ist im Folgenden unter Bezugnahme auf (a1), (b1) und (c1) von 24 beschrieben.
(a1) von 24 stellt schematisch in einem grafischen Format einen Übergang der Temperatur einer Zelle Bij als einer Zielzelle dar. (b1) von 24 stellt schematisch einen Übergang des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zielzelle Bij in einem grafischen Format dar. (c1) von 24 stellt schematisch einen Übergang der Spannung über der Zielzelle Bij dar. Die gestrichelte Linie in (c1) von 24 stellt eine obere Grenze für die Spannung über der Zielzelle Bij dar. Wenn die Spannung über der Zielzelle Bij beibehalten wird, um niedriger als die obere Grenze zu sein, wird die Zuverlässigkeit der Zielzelle Bij auf einem hohen Niveau beibehalten.
Bezug nehmend auf (a1), (b1) und (c1) von 24 reduziert eine Erhöhung der Temperatur der Zielzelle Bij den Innenwiderstand derselben. Aus diesem Grund wird, selbst wenn die Amplitude des zyklischen Ladungs- und Entladungsstroms fixiert ist (siehe (b1) von 24), die Amplitude der Spannung über der Zielzelle Bij reduziert. Dies liegt daran, dass sich die Menge eines Spannungsabfalls über dem Innenwiderstand mit einer Reduzierung des Innenwiderstands der Zielzelle Bij verringert.
Aus diesem Grund erhöht die Spannung über der Zielzelle Bij einen Spielraum für die obere Grenze mit einer Erhöhung der Temperatur der Zielzelle Bij, wenn die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zielzelle Bij bei dem Start der Temperatursteigerungssteuerung so bestimmt wird, um die Spannung über der Zielzelle Bij auf einem Niveau gleich oder niedriger als die obere Grenze beizubehalten. Es sei bemerkt, dass die Menge einer Wärme, die in der Zielzelle Bij zu erzeugen ist, proportional zu dem Produkt des Innenwiderstands und des Quadrats des Ladungs- und Entladungsstroms ist. Aus diesem Grund erhöht eine Erhöhung der Menge des Ladungs- und Entladungsstroms die Menge einer Wärme, die in der Zielzelle Bij zu erzeugen ist, sodass unmittelbar die Temperatur der Zielzelle Bij erhöht wird.
Angesichts der im Vorhergehenden dargelegten Umstände ist die Batterieüberwachung 20 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel konfiguriert, um eine Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über jeder Zelle Bij auszuführen, wobei jede Zelle Bij der Ladung und Entladung ausgesetzt ist, um dadurch den lokal maximalen Wert an die obere Grenze anzupassen.
(a2) von 24 stellt in einem grafischen Format schematisch einen Übergang der Temperatur einer Zelle Bij als einer Zielzelle dar, während die Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Zielzelle Bij ausgeführt wird. (b2) von 24 stellt in einem grafischen Format schematisch einen Übergang des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zielzelle Bij dar, während die Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Zielzelle Bij ausgeführt wird. (c2) von 24 stellt schematisch einen Übergang der Spannung über der Zielzelle Bij dar, während die Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Zielzelle Bij ausgeführt wird.
Bezug nehmend auf (a2), (b2) und (c2) von 24 wird, selbst wenn der Innenwiderstand mit einer Erhöhung der Temperatur über der Zielzelle Bij reduziert wird, ein lokal maximaler Wert der Spannung über der Zielzelle Bij rückkopplungsgesteuert, um an die obere Grenze angepasst zu werden. Dies ermöglicht, dass sich die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms mit einer Erhöhung der Temperatur der Zielzelle Bij erhöht. Es sei bemerkt, dass die Erhöhung der Menge des Ladungs- und Entladungsstroms die Erhöhung der Amplitude des Ladungs- und Entladungsstroms bedeutet. Die Erhöhung der Menge des Ladungs- und Entladungsstroms bedeutet mit anderen Worten die Erhöhung eines Absolutwerts von Strömen, die in die und aus der Zielzelle Bij pro Zeiteinheit fließen.
Eine Routine der Rückkopplungssteuerung des lokal maximalen Werts, die durch die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel gemeinsam auszuführen ist, ist im Folgenden beschrieben. Die Routine der Rückkopplungssteuerung des lokal maximalen Werts wird durch die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 in einem voreingestellten Zyklus gemäß einem Rückkopplungssteuerungsprogramm, das in sowohl der Batterieüberwachung 20 als auch der Hybridsteuerung 12 gespeichert ist, wiederholt ausgeführt.
Zwischen den in 21 und 25 dargestellten Routinen gleiche Operationen, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Bei der Rückkopplungssteuerungsroutine schreiten, wenn die Operation bei dem Schritt S118 beendet ist, wobei die Batterie 14 der Temperatursteigerungssteuerung ausgesetzt wird, die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 zu einem Schritt S120 fort.
Bei dem Schritt S120 steuern die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemeinsam die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms, um dadurch eine Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 auszuführen, derart, dass der lokal maximale Wert an die obere Grenze angepasst wird.
26 stellt schematisch Funktionsmodule, die in der Batterieüberwachung 20 und der Hybridsteuerung 12 eingebaut sind, dar; Diese Module implementieren die Rückkopplungssteuerungsoperation bei dem Schritt S120.
Die Batterieüberwachung 20 weist eine Abweichungsberechnungsvorrichtung 90, einen Multiplizierer 92 und eine Modulationsfaktoreinstellvorrichtung 94 auf. Die Hybridsteuerung 12 weist einen Treibsignalgenerator 96 auf.
Die Abweichungsberechnungsvorrichtung 90 arbeitet, um durch Subtrahieren eines Zielwerts von einem lokal maximalen Wert einen Wert zu berechnen und das berechnete Resultat zu dem Multiplizierer 92 auszugeben. Es sei bemerkt, dass der Zielwert vorzugsweise auf einen Wert eingestellt ist, der um einen voreingestellten Wert unter Berücksichtigung der winzigen Schwankungen der Spannung über der Zielzelle Bij niedriger als die obere Grenze ist.
Der Multiplizierer 92 arbeitet, um einen Ausgangswert der Abweichungsberechnungsvorrichtung 90 mit einer Verstärkung, wie zum Beispiel einer positiven Verstärkung K, zu multiplizieren und gibt das Resultat zu der Modulationsfaktoreinstellvorrichtung 94 aus. Die Modulationsfaktoreinstellvorrichtung 94 arbeitet, um einen tatsächlichen Modulationsfaktor zu einem Ausgangswert des Multiplizierers 92 zu addieren, um dadurch einen Modulationsfaktorbefehlswert zu berechnen. Es sei bemerkt, dass der Modulationsfaktor als ein Verhältnis einer Amplitude einer sinusförmigen Befehlsspannung Vc für die oszillierende Ausgangsspannung des Gleichwandlers 16 zu der Ausgangsspannung des Gleichwandlers 16 definiert ist.
Der Treibsignalgenerator 96 arbeitet, um basierend auf dem Modulationsfaktorbefehlswert eine Dreiecks-(oder Sägezahn-)Trägerwelle mit einer Amplitude vorzubereiten; das Verhältnis der Amplitude der sinusförmigen Befehlsspannung Vc zu der Amplitude des Dreiecksträgers.
Der Treibsignalgenerator 96 arbeitet ferner, um bezüglich des Betrags die sinusförmige Befehlsspannung Vc mit der Dreiecksträgerwelle zu vergleichen, um dadurch die Treibsignale gcp und gcn zu erzeugen.
In 26 ist beispielsweise die Wellenform des Treibsignals gcn dargestellt. Das Treibsignal besteht aus einem Zug einer Mehrzahl von Pulsen, von denen jeder eine modulierte Breite hat, die darstellt, dass ein entsprechender Abschnitt der sinusförmigen Befehlsspannung Vc größer als derselbe der Dreiecksträgerwelle ist.
Die Einschaltdauer des Treibsignals gcn für das Umschaltelement Scn ist insbesondere durch eine PWM-Steuerung aus der Mitte von 50% moduliert, um dadurch die Batterie 14 zu laden und zu entladen.
Das Treibsignal gcp besteht ähnlich aus einem Zug einer Mehrzahl von Pulsen (nicht gezeigt), von denen jeder eine modulierte Breite hat, die darstellt, dass ein entsprechender Abschnitt der Dreiecksträgerwelle größer als die sinusförmige Befehlsspannung Vc ist.
Wenn ein Treibsignal gcp von einem Aus-Zustand zu einem Ein-Zustand geändert wird, und das andere Treibsignal gcn von einem Ein-Zustand zu einem Aus-Zustand geändert wird, wird eine Todzeit geliefert, um zu verhindern, dass sowohl das Treibsignal gcp als auch das Treibsignal gcn gleichzeitig einen Ein-Zustand haben.
Die Treibsignale gcp und gcn sind an die Umschaltelemente Scp bzw. Scn angelegt, um dadurch die Umschaltelemente Scp und Scn derart zu treiben, dass die Ausgangsspannung des Gleichwandlers 16 in der Form einer sinusförmigen Welle auf die gleiche Art und Weise wie die sinusförmige Befehlsspannung Vc oszilliert.
Je größer der Modulationsfaktor ist, desto größer ist die Amplitude der oszillierenden Ausgangsspannung des Gleichwandlers 16, was in einem Erhöhen der Amplitude des Ladungs- und Entladungsstroms der Batterie 14 resultiert. Es sei bemerkt, dass der Modulationsfaktorbefehlswert, der aus der Modulationsfaktoreinstellvorrichtung 94 ausgegeben wird, als der tatsächliche Modulationsfaktor dient, wenn die Rückkopplungssteuerungsroutine bei dem nächsten Zyklus ausgeführt werden wird.
Das heißt, die Hybridsteuerung 12 und die Batterieüberwachung 20 werden als eine integrierende Steuerung betrieben, um einen lokal maximalen Wert an den Zielwert anzupassen. Dies kann ein Lernen des Modulationsfaktors abhängig von der Erhöhung der Temperatur der Zielzelle Bij als eine rückkopplungsmanipulierte Variable ermöglichen, was es möglich macht, das ein lokal maximaler Wert der Spannung über der Batterie 14 unmittelbar dem Zielwert folgt.
Nach der Beendigung der Operation bei dem Schritt S120 schließen die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 die Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Zielzelle Bij ab.
Die verbleibenden Operationen der Batterieüberwachung 20 und der Hybridsteuerung 12 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen identisch zu denselben der Batterieüberwachung 20 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
Die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel sind insbesondere konfiguriert, um die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms für jede Zelle Bij gemäß der Erhöhung der Temperatur von jeder Zelle Bij unter der Bedingung zu erhöhen, dass die Spannung über jeder Zelle Bij gleich oder niedriger als die obere Grenze ist. Dies erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten, vierten, zwölften und dreizehnten Vorteil den vierzehnten Vorteil eines ordnungsgemäßen Ausführens der Temperatursteigerungssteuerung.
Die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel sind konfiguriert, um den Modulationsfaktor anzupassen, um dadurch einen lokal maximalen Wert der Spannung über jeder Zelle Bij, der an den Zielwert anzupassen ist, rückkoppelnd zu steuern. Dies erhöht die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms für jede Zelle Bij. Dies erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten, vierten, zwölften und dreizehnten Vorteil den fünfzehnten Vorteil eines so stark wie möglichen Erhöhens der Amplitude des Ladungs- und Entladungsstroms für jede Zelle Bij, während die Spannung über jeder Zelle Bij angepasst wird, um gleich oder niedriger als die obere Grenze zu sein.
Neuntes Ausführungsbeispiel
Eine Batterieüberwachung gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 27 und 28 beschrieben.
(a2) von 27 stellt schematisch in einem grafischen Format einen Übergang der Temperatur einer Zelle Bij als einer Zielzelle dar, während eine Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Zielzelle Bij gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. (b2) von 27 stellt schematisch einen Übergang des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zielzelle Bij in einem grafischen Format dar, während die Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Zielzelle Bij gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. (c2) von 27 stellt schematisch einen Übergang der Spannung über der Zielzelle Bij dar, während die Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Zielzelle Bij gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Es sei bemerkt, dass (a1), (b1) und (c1) von 24 in 27 als (a1), (b1) und (c1) zum Vergleich dargestellt sind.
Wie in (a2), (b2) und (c2) von 27 dargestellt ist, sind die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel konfiguriert, um die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms zu reduzieren.
Die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 sind insbesondere konfiguriert, um die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms für die Batterie 14 als eine manipulierte Variable zu der Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über jeder Zelle Bij zu verwenden, um an den Zielwert angepasst zu werden. Dies basiert auf der Tatsache, dass sich, wie in 23 dargestellt ist, der Innenwiderstand (die Impedanz) einer Zelle Bij mit der Reduzierung der Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms erhöht, wenn die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Frequenz innerhalb beispielsweise des Bereichs R von Zehnern von Hertz bis mehreren Kilohertz ist.
Bei dem neunten Ausführungsbeispiel ist insbesondere die Hybridsteuerung 12 konfiguriert, um die Temperatursteigerungssteuerung von jeder Zelle Bij in einer Region einer maximalen Frequenz innerhalb eines Bereichs auszuführen, in dem sich der Innenwiderstand mit einer Reduzierung der Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms für die Batterie 14 erhöht. Dies ermöglicht, dass die Hybridsteuerung 12 konfiguriert ist, um die Temperatursteigerungssteuerung von jeder Zelle Bij in einer Frequenzregion auszuführen, in der der Innenwiderstand soweit wie möglich reduziert wird.
Aus diesem Grund erhöht eine Reduzierung der Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms den Innenwiderstand, um dadurch die Menge einer Wärme, die durch jede Zelle Bij zu erzeugen ist, zu erhöhen. Es sei bemerkt, dass die Menge einer Wärme die durch jede Zelle Bij zu erzeugen ist, proportional zu dem Produkt des Innenwiderstands und des Quadrats des Ladungs- und Entladungsstroms, die im Vorhergehenden dargelegt sind, ist. Aus diesem Grund ist der Vorteil eines Erhöhens der Menge einer Wärme durch Reduzieren der Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms kleiner als derselbe eines Erhöhens der Menger einer Wärme durch Erhöhen der Menge des Ladungs- und Entladungsstroms gemäß dem achten Ausführungsbeispiel.
Eine Reduzierung der Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms kann jedoch die Frequenz des Taktes reduzieren, der in jeden TAD 52 einzugeben ist, während die Zellspannungserfassungsauflösung beibehalten wird.
Eine Routine der Rückkopplungssteuerung des lokal maximalen Werts, die durch die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel gemeinsam auszuführen ist, ist im Folgenden beschrieben. Die Routine der Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts wird durch die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 in einem voreingestellten Zyklus gemäß einem in sowohl der Batterieüberwachung 20 als auch der Hybridsteuerung 12 gespeicherten Programm wiederholt ausgeführt.
Zwischen den in 25 und 28 dargestellten Routinen gleiche Operationen, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Wenn bei der Rückkopplungssteuerungsroutine die Operation bei dem Schritt S18 beendet ist, wobei die Batterie 14 der Temperatursteigerungssteuerung ausgesetzt ist, schreiten die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 zu einem Schritt S120a fort.
Bei dem Schritt S120a steuern die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemeinsam die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms, um dadurch eine Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 auszuführen, derart, dass der lokal maximale Wert an die obere Grenze angepasst wird.
29 stellt schematisch Funktionsmodule, die in der Batterieüberwachung 20 und der Hybridsteuerung 12 eingebaut sind, dar; Diese Module implementieren die Rückkopplungssteuerungsoperation bei dem Schritt S120a. Gleiche in 26 und 29 dargestellte Module, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Bei dem neunten Ausführungsbeispiel weist die Batterieüberwachung 20 eine Frequenzeinstellvorrichtung 94a anstelle der Modulationsfaktoreinstellvorrichtung 94 auf.
Der Multiplizieren 92 arbeitet, um einen Ausgangswerts der Abweichungsberechnungsvorrichtung 90 mit beispielsweise einer negativen Verstärkung K zu multiplizieren, und gibt das Resultat zu der Modulationsfaktoreinstellvorrichtung 94 aus. Die Modulationsfaktoreinstellvorrichtung 94 arbeitet, um einen tatsächlichen Modulationsfaktor zu einem Ausgangswert des Multiplizierers 92 zu addieren, um dadurch einen Modulationsfaktorbefehlswert zu berechnen. Es sei bemerkt, dass der Modulationsfaktor als ein Verhältnis einer Amplitude einer sinusförmigen Befehlsspannung Vc für die oszillierende Ausgangsspannung des Gleichwandlers 16 zu der Ausgangsspannung des Gleichwandlers 16 definiert ist.
Die Frequenzeinstellvorrichtung 94a arbeitet, um eine tatsächliche Frequenz der sinusförmigen Befehlsspannung Vc zu einem Ausgangswert des Multiplizierers 92 zu addieren, um dadurch einen Frequenzbefehlswert zu berechnen.
Der Treibsignalgenerator 96 arbeitet, um basierend auf dem Frequenzbefehlswert eine Dreiecks- (oder Sägezahn-) Trägerwelle mit einer Amplitude vorzubereiten; das Verhältnis der Amplitude der sinusförmigen Befehlsspannung Vc zu der Amplitude des Dreiecksträgers.
Der Treibsignalgenerator 96 arbeitet ferner, um hinsichtlich des Betrags die sinusförmige Befehlsspannung Vc mit der Dreiecksträgerwelle zu vergleichen, um dadurch die Treibsignale gcp und gcn zu erzeugen.
Die Treibsignale gcp und gcn werden an die Umschaltelemente Scp bzw. Scn angelegt, um dadurch die Umschaltelemente Scp und Scn derart zu treiben, dass die Ausgangsspannung des Gleichwandlers 16 in der Form einer sinusförmigen Welle auf die gleiche Art und Weise wie die sinusförmige Befehlsspannung Vc oszilliert.
Die Frequenz der sinusförmigen Befehlsspannung Vc, die durch die Treibsignaleinstellvorrichtung 96 eingestellt wird, wird manipuliert, um mit einer Erhöhung der Temperatur von jeder Zelle Bij reduziert zu werden. Die Reduzierung der Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms ermöglicht, dass die Frequenz des Taktes CLK bei dem Schritt S120a abfällt.
Die verbleibenden Operationen der Batterieüberwachung 20 und der Hybridsteuerung 12 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen identisch zu denselben der Batterieüberwachung 20 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
Die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel sind insbesondere konfiguriert, um die Frequenz der sinusförmigen Befehlsspannung Vc für die Ausgangsspannung des Gleichwandlers 16 abhängig von der Reduzierung der Temperatur von jeder Zelle Bij zu reduzieren. Dies erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten, vierten, zwölften und dreizehnten Vorteil den sechzehnten Vorteil eines Kompensierens der Reduzierung des Innenwiderstand mit einer Erhöhung der Temperatur jeder Zelle Bij, sodass sich die Menge eine Wärme, die durch den Innenwiderstand zu erzeugen ist, erhöht. Die Konfiguration reduziert zusätzlich das Prioritätsniveau der Reduzierung der Spannungserfassungszeit von jeder Zelle auf niedriger als dasselbe der Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Spannung über jeder Zelle Bij, was es möglich macht, die Verarbeitungslast für die Batterieüberwachung 20, um die Spannungserfassungsverfahren auszuführen, zu reduzieren.
Die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel sind konfiguriert, um die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms für jede Zelle Bij anzupassen, um dadurch einen lokal maximalen Wert der Spannung über jeder Zelle Bij, die an den Zielwert anzupassen ist, durch eine Rückkopplung zu steuern. Dies erreicht zusätzlich zu dem ersten, dritten, vierten, zwölften und dreizehnten Vorteil den siebzehnten Vorteil eines soweit wie möglichen Erhöhens der Amplitude des Ladungs- und Entladungsstroms für jede Zelle Bij, während die Spannung über jeder Zelle Bij angepasst wird, um gleich oder niedriger als die obere Grenze zu sein.
Zehntes Ausführungsbeispiel
Eine Batterieüberwachung gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf 30 und 31 beschrieben.
(a2) von 30 stellt in einem grafischen Format schematisch einen Übergang der Temperatur einer Zelle Bij als einer Zielzelle dar, während eine Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Zielzelle Bij gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. (b2) von 30 stellt in einem grafischen Format schematisch einen Übergang des Ladungs- und Entladungsstroms für die Zielzelle Bij dar, während die Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Zielzelle Bij gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. (c2) von 30 stellt schematisch einen Übergang der Spannung über der Zielzelle Bij dar, während die Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Zielzelle Bij gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird. Es sei bemerkt, dass (a1), (b1) und (c1) von 24 in 30 als (a1), (b1) und (c1) zum Vergleich dargestellt sind.
Wie in (a2), (b2) und (c2) von 30 dargestellt ist, sind die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel konfiguriert, um die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms zu erhöhen und die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms zu ändern. Dies basiert auf der Tatsache, dass, wie in 23 dargestellt ist, der Wert der Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms, bei dem der Innenwiderstand minimal wird, abhängig von der Temperatur jeder Zelle Bij variiert.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist die Menge einer Wärme, die durch jede Zelle Bij zu erzeugen ist, proportional zu dem Produkt des Innenwiderstands und dem Quadrat des Ladungs- und Entladungsstroms für jede Zelle Bij, und je größer der Innenwiderstand ist, desto schwieriger ist die Erhöhung des Ladungs- und Entladungsstroms.
Aus diesen Gründen maximiert eine Minimierung des Innenwiderstands von jeder Zelle Bij die Menge einer Wärme, die durch jede Zelle Bij zu erzeugen ist. Bei dem zehnten Ausführungsbeispiel sind somit die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel konfiguriert, um die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms gemäß der Temperatur von jeder Zelle Bij zu ändern, um die Menge einer Wärme, die durch jede Zelle Bij zu erzeugen ist, zu maximieren.
Eine Routine der Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts, die durch die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel gemeinsam auszuführen ist, ist im Folgenden beschrieben. Die Routine der Rückkopplungssteuerung des lokal maximalen Werts wird durch die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 in einem voreingestellten Zyklus gemäß einem sowohl in der Batterieüberwachung 20 als auch der Hybridsteuerung 12 gespeicherten Rückkopplungssteuerprogramm wiederholt ausgeführt.
Die zwischen den in 25 und 31 dargestellten gleichen Routinen, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Bei der Rückkopplungssteuerungsroutine schreiten die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 zu einem Schritt S120b fort, wenn die Operation bei dem Schritt S18 beendet ist, wobei die Batterie 14 der Temperatursteigerungssteuerung ausgesetzt wird.
Bei dem Schritt S120b führen die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemeinsam eine Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 aus, um unter der Bedingung, dass die Menge einer Wärme, die durch jede Zelle Bij zu erzeugen ist, maximal wird, an die obere Grenze angepasst zu werden.
Die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 steuern insbesondere gemeinsam die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms für jede Zelle Bij, derart, dass ein lokal maximaler Wert der Spannung über jeder Zelle Bij an die obere Grenze angepasst wird, während die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms gesteuert wird, um den lokal maximalen Wert soweit wie möglich zu reduzieren.
Die verbleibenden Operationen der Batterieüberwachung 20 und der Hybridsteuerung 12 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel sind im Wesentlichen identisch zu denselben des Batteriemoduls 20 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
Die Batterieüberwachung 20 und die Hybridsteuerung 12 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel sind insbesondere konfiguriert, um die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms für jede Zelle Bij zu erhöhen, derart, dass ein lokal maximaler Wert der Spannung über jeder Zelle Bij an die obere Grenze angepasst wird, während die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms gesteuert wird, um den lokal maximalen Wert zu reduzieren, umso niedrig wie möglich zu sein. Dies erreicht den achtzehnten Vorteil eines Maximierens der Menge einer Wärme, die durch jede Zelle Bij zu erzeugen ist, unter der Bedingung, dass die Spannung über jeder Zelle gleich oder niedriger als die obere Grenze ist.
Die ersten bist achtzehnten Ausführungsbeispiele und deren Modifikationen können innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung geändert und/oder modifiziert sein.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel ist jede Blocküberwachungs-IC 40A konfiguriert, um die TAD-Ausgangsdaten, die durch denselben erfasst werden, und TAD-Ausgangsdaten, die von einer Blocküberwachungs-IC 40A, die zu derselben auf einer Seite eines höheren Potentials benachbart ist, gesendet werden, zu einer Blocküberwachungs-IC 40A, die zu derselben auf einer Seite eines niedrigeren Potentials benachbart ist, über Signalleitungen La und Lb zu senden.
Die Blocküberwachungs-IC 40A mit dem niedrigsten Potential ist konfiguriert, um
alle Stücke der TAD-Ausgangsdaten, die von allen Blocküberwachungs-IC 40A auf einer Seite eines höheren Potentials gesendet werden, zu empfangen, und
die empfangenden Stücke der TAD-Ausgangsdaten und der TAD-Ausgangsdaten, die dadurch erfasst werden, über Signalleitungen La und Lb und den Isolator 26 zu der CPU 30 zu senden.
Der Takt CLK und die Steuerungssignale, die von der CPU 30 gesendet werden, werden über den Isolator 26 zu jeder Blocküberwachungs-IC 40A übertragen.
Die CPU 30 kann den Takt CLK und die Steuerungssignale zu einer Blocküberwachungs-IC mit dem höchsten Potential senden. Jede der Blocküberwachungs-IC 40A, die die Blocküberwachungs-IC mit dem höchsten Potential umfassen, ist konfiguriert, um zu einer Blocküberwachungs-IC 40A, die zu derselben auf einer Seite eines niedrigeren Potentials benachbart ist, über Signalleitungen La und Lb die TAD-Ausgangsdaten, die dadurch erfasst werden, TAD-Ausgangsdaten, die von einer Blocküberwachungs-IC 40A, die zu derselben auf einer Seite eines höheren Potentials benachbart ist, gesendet werden, den Takt CLK und die Steuerungssignale zu senden. Es sei bemerkt, dass als ein Verfahren eines Übertragens von Signalen von einer Blocküberwachungs-IC 40A eines höheren Potentials zu einer Blocküberwachungs-IC 40A eines niedrigeren Potentials gut bekannte Verfahren, wie zum Beispiel Verfahren, die in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-278913 offenbart sind, verwendet sein können.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel kann die Blocküberwachungs-IC 40A die erfasste Spannung über den Isolator 26 zu der CPU 30 ausgeben.
Bei jedem der ersten bis vierten Ausführungsbeispiele kann jeder der Blocküberwachungs-IC 40 konfiguriert sein, um Signale der TAD-Ausgangsdaten, die dadurch erfasst werden, über Signalleitungen La und Lb zu einer Blocküberwachungs-IC 40, die zu derselben auf einer Seite eines niedrigeren Potentials benachbart ist, zu senden. Dies reduziert die Zahl der Isolatorelemente des Isolators 26.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel können, wenn ein Paar von TAD 52A und 52B für jede Zelle Bij vorgesehen ist, um lediglich zu diagnostizieren, ob eine Abnormität in der Batterieüberwachung 20 auftritt, die zwei Spannungserfassungsmodi Modus 2 und Modus 3 weggelassen sein. Eines der Modussignale Modus 2 und Modus 3 kann für jede Zelle Bij geliefert werden.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel können drei oder mehr TAD für jede Zelle Bij vorgesehen sein. Bei dieser Modifikation können sich die Takte CLK für die jeweiligen drei oder mehr TAD 52 voneinander unterscheiden. Dies kann einen Unterschied ausmachen:
Die Reihenfolge der Prioritätsniveaus der Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung und der Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit bei dem Spannungserfassungsverfahren für die jeweiligen drei oder mehr TAD 52.
Jeder der drei oder mehr TAD kann daher die Spannung einer entsprechenden Zelle Bij basierend auf der Reihenfolge der Prioritätsniveaus, die für einen entsprechenden TAD bestimmt werden, erfassen.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel und dessen Modifikationen ist eine Mehrzahl von Ringoszillatoren 52a für jede Zelle Bij vorgesehen, es kann jedoch lediglich einen Ringoszillator für jede Zelle Bij vorgesehen sein. Bei dieser Modifikation kann eine Mehrzahl von Digitaldaten-Generatoren DG für jede Zelle Bij vorgesehen sein, derart, dass dieselben lediglich einen Ringoszillator gemeinsam verwenden. Dies kann eine Mehrzahl von unterschiedlichen Objekten der TAD-Ausgangsdaten für die gleiche Zielzelle ausgeben.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel kann die Frequenz des Taktes CLK auf entweder den Hochfrequenzwert oder den Niederfrequenzwert eingestellt sein, die vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Die Frequenz des Taktes CLK kann auf einen von drei oder mehr unterschiedlichen Frequenzwerten eingestellt sein. Bei dieser Modifikation kann ein Hysteresezeitraum für ein Warten des Taktfrequenzumschaltens von einem der unterschiedlichen Frequenzwerte zu einem anderen derselben zum Verhindern eines Jagens vorgesehen sein.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird die Frequenz des Taktes CLK zu der tatsächlich eingestellten Frequenz umgeschaltet, wenn ein Hysteresezeitraum gleich oder größer als ein spezifizierter Zeitraum ist, der der Umschaltschwelle entspricht. Der Hysteresezeitraum bedeutet einen Zeitraum, für den das bei dem Schritt S62 bestimmte Resultat (fH oder fL) des Prioritätsniveaus seit der Änderung des bestimmten Resultats von dem Wert fH oder fL zu dem anderen derselben fortgesetzt wurde. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Umschaltverfahren gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel begrenzt.
Wie in 32 dargestellt ist, können sich ein Parameter, wie zum Beispiel die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs HV, der erforderlich ist, um die Frequenz des Taktes CLK von einem höheren Wert zu einem niedrigeren Wert umzuschalten, und ein Parameter, der erforderlich ist, um die Frequenz des Taktes CLK von einem höheren Wert zu einem niedrigeren Wert umzuschalten, voneinander unterscheiden. Dieses Verfahren kann angewendet sein, um die Frequenz des Taktes CLK von einem von drei oder mehr Frequenzwerten, die sich voneinander unterscheiden, zu einem anderen derselben umzuschalten.
Bei jedem der ersten bis zehnten Ausführungsbeispiele wird, wenn die Frequenz des Taktes niedrig ist, die charakteristische nähernde Kurve jedes Mal aktualisiert, wenn die Spannungserfassungsroutine ausgeführt wird, um die Genauigkeit eines Erfassens der Spannung über jeder Zelle Bij zu erhöhen. Da die Ausgangscharakteristik von jedem TAD für einen kurzen Zeitraum unverändert gehalten wird, kann die charakteristische nähernde Kurve einmal jedes Mal aktualisiert werden, wenn ein Satz einer Mehrzahl der Spannungserfassungsroutinen ausgeführt wird. Bei dieser Modifikation kann der nähernde Aktualisierungszeitraum für die niedrige Taktfrequenz vorzugsweise kürzer als derselbe für die hohe Taktfrequenz sein. Als ein Verfahren eines Erhöhens der Genauigkeit eines Erfassens der Spannung über jeder Zelle Bij ist ein Verwenden der charakteristischen nähernden Kurve gemäß jedem der ersten bis zehnten Ausführungsbeispiele beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt.
Es ist insbesondere möglich, Verfahren auszuführen, um die Temperatur der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD zu korrigieren, um einen Fehler, der in den TAD-Ausgangsdaten enthalten ist, zu kompensieren; Dieser Fehler liegt an den Eingangs-Ausgangs-Charakteristika von jeder elektronischen Komponente, die verwendet wird, um die Spannung über jeder Zelle Bij außer für jeden TAD zu erfassen, wie zum Beispiel Widerstände 44 und 46.
Bei diesem Fall ist die Frequenz einer Aktualisierung der Menge einer Korrektur der Temperatur der TAD-Ausgangsdaten, wenn die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit hat, höher als die Frequenz einer Aktualisierung der Menge einer Korrektur der Temperatur für die TAD-Ausgangsdaten, wenn die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung eine niedrigere Priorität als die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit hat.
Es sei bemerkt, dass, um die Temperatur der TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 zu korrigieren, die Temperatur von jedem TAD 52 unter Verwendung von charakteristischen Eingangs-Ausgangs-Kurven von jedem TAD 52 abhängig von der in 33 dargestellten Temperatur erfasst werden kann.
33 stellt schematisch charakteristische Eingangs-Ausgangs-Kurven eines TAD 52 dar. Auf die charakteristische Eingangs-Ausgangs-Kurve(n) ist im Folgenden als „charakteristische Ausgangskurve(n)” Bezug genommen.
Bezug nehmend auf 33 sind als die charakteristischen Ausgangskurven des TAD 52 die Beziehungen zwischen den Variablen des Eingangsspannungssingals Vin in Einheiten einer Spannung (V) und denselben der TAD-Ausgangsdaten in Einheiten eines LSB (= Least Significant Bit = niederwertigsten Bit) als nichtlineare Kurven, die abhängig von der Temperatur variieren, aufgezeichnet.
Ein Verfahren zum Bestimmen, ob die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit hat, ist nicht auf ein Verfahren begrenzt, das voraussetzt, dass die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs HV im Wesentlichen null ist.
Als ein paralleles Hybridfahrzeug kann beispielsweise ein Fahrzeug, in dem das Fahrzeugsteuerungssystem eingebaut ist, derart konfiguriert sein, dass die Verbrennungsmaschine, die darin eingebaut ist, hauptsächlich als eine Leistungsquelle außer zur Beschleunigung verwendet wird. In diesem Fall können, selbst wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gleich oder größer als null ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant ist, Ströme, die in die und aus der Hochspannungsbatterie fließen, niedrig sein.
In einem solchen Fall kann es möglich sein, dass bestimmt wird, dass die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit hat, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant ist.
Wenn das Fahrzeugsteuerungssystem, das in dem Hybridfahrzeug HV eingebaut ist, in einem Modus in Betrieb ist, bei dem der MG 10 nicht arbeitet, um entweder eine Leistung oder ein Drehmoment zu erzeugen, kann es möglich sein, zu bestimmen, dass die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit hat, wenn das Fahrzeugsteuerungssystem in dem Modus in Betrieb ist.
Ein Verfahren zum Bestimmen, ob die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit hat, ist nicht auf verschiedene Verfahren begrenzt, die die Fahrzeugfahrbedingungen, Ströme, die in die und aus der Batterie 14 fließen, und/oder Informationen, die anzeigen, ob elektrische Lasten mit der Batterie verbunden sind, verwenden. Wenn beispielsweise ein Zeitraum, der erforderlich ist, um die Spannung über jeder Zelle Bij zu erfassen, größer als ein voreingestellter Zeitraum ist, ist es möglich, zu bestimmen, dass die Erhöhung der Zellspannungserfassungsauflösung eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit hat. In diesem Fall kann die Hybridsteuerung 12 konfiguriert sein, um die Ströme, die zwischen dem MG 10 und der Batterie 14 transportiert werden, auf null einzustellen, was es möglich macht, eine Leerlaufspannung der Batterie 14 mit einer hohen Genauigkeit zu erfassen.
Bei jedem der sechsten bis zehnten Ausführungsbeispiele wird die charakteristische nähernde Kurve mit einer voreingestellten zeitlichen Abstimmung, während die Temperatursteigerungsteuerung für die Batterie 14 ausgeführt wird, aktualisiert, die vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Wenn insbesondere das Prioritätsniveau der Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit extrem hoch ist, wenn die Temperatursteigerungsteuerung für die Batterie 14 ausgeführt wird, ist es möglich, die Spannung über jeder Zelle Bij unter Verwendung einer im Vorhergehenden vorbereiteten charakteristischen nähernden Kurve für jede TAD 52 zu erfassen, ohne dieselbe zu aktualisieren.
Sowohl bei dem sechsten als auch dem siebten Ausführungsbeispiel ist die Frequenz des Taktes CLK auf einen maximalen Wert eingestellt, wenn die Temperatursteigerungsteuerung für die Batterie 14 ausgeführt wird, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Wenn es Situationen gibt, bei denen das Prioritätsniveau der Reduzierung der Zellspannungserfassungszeit extrem hoch ist, ist es möglich, die Frequenz des Taktes CLK unter diesen Umständen auf einen maximalen Wert einzustellen.
Bei sowohl dem achten als auch dem zehnten Ausführungsbeispiel wird bei der Temperatursteigerungsteuerung für jede Zelle Bij die Einschaltdauer des Treibsignals gcn für ein Umschaltelement Scn durch eine PWM-Steuerung aus der Mitte von 50% moduliert, um dadurch die Batterie 14 aufzuladen und zu entladen, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Die Einschaltdauer des Treibsignals gcn für das Schaltelement Scn kann durch eine PWM-Steuerung aus der Mitte eines voreingestellten Prozentwertes, der höher oder niedriger als 50% ist, moduliert sein, um dadurch die Batterie 14 gemäß der Erfordernis nach einer höheren Spannung oder einer niedrigeren Spannung als die Ausgangsspannung des Gleichwandlers 16 zu laden und zu entladen.
Die Erhöhung des Ladungs- und Entladungsstroms mit einer Erhöhung der Temperatur jeder Zelle Bij durch die Temperatursteigerungsteuerung für jede Zelle Bij ist nicht auf die Spannungsrückkopplungssteuerung begrenzt. Es ist insbesondere möglich, eine Steuerung mit einer offenen Schleife auszuführen, um die Menge eines Ladungs- und Entladungsstroms mit einer Erhöhung des gemessenen Werts der Temperatur der Batterie 14 zu erhöhen.
Unter der Bedingung, dass die Spannung über jeder Zelle Bij gleich oder niedriger als die obere Grenze ist, ist es möglich, die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms mit einer Erhöhung des durch den Temperatursensor 80 gemessenen Werts der Temperatur der Batterie 14 zu erhöhen. Eine Mehrzahl von Temperatursensoren, die sich bei einer Mehrzahl von Abschnitten der Batterie 14 befinden, kann vorgesehen sein, um die Temperaturen der jeweiligen Abschnitte der Batterie 14 zu messen. Bei dieser Modifikation ist es möglich, die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms mit einer Erhöhung eines Durchschnittswerts der gemessenen Temperaturen der jeweiligen Abschnitte der Batterie 14 zu erhöhen.
Als eine Einrichtung zum Fassen der Temperatur von jeder Zelle Bij kann zusätzlich zu einer Temperaturerfassungseinrichtung und einer Einrichtung zum Erfassen eines lokal maximalen Werts des Ladungs- und Entladungsstroms eine Einrichtung zum Erfassen der Temperatursteigerungssteuerungszeit (Ladungs- und Entladungsverfahrenszeit) verwendet sein. Da insbesondere die Temperatur jeder Zelle Bij umso stärker erhöht wird, je länger die Ladungs- und Entladungsverfahrenszeit ist, ist es möglich, den Ladungs- und Entladungsstrom mit einer Erhöhung des erfassten Werts der Ladungs- und Entladungsverfahrenszeit zu erhöhen.
Das Verfahren, um die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms mit einer Erhöhung der Temperatur von jeder Zelle Bij durch die Temperatursteigerungssteuerung zu reduzieren, ist nicht auf die Spannungsrückkopplungssteuerung begrenzt. Es ist insbesondere möglich, eine Steuerung mit einer offenen Schleife auszuführen, um die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms mit einer Erhöhung des gemessenen Werts der Temperatur der Batterie 14 zu reduzieren.
Unter der Bedingung, dass die Spannung über jeder Zelle Bij gleich oder niedriger als die obere Grenze ist, ist es möglich, die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms mit einer Erhöhung des durch den Temperatursensor 80 gemessenen Werts der Temperatur der Batterie 14 zu reduzieren. Eine Mehrzahl von Temperatursensoren, die sich bei einer Mehrzahl von Abschnitten der Batterie 14 befinden, kann vorgesehen sein, um die Temperaturen der jeweiligen Abschnitte der Batterie 14 zu messen. Bei dieser Modifikation ist es möglich, die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms mit einer Erhöhung eines Durchschnittswerts der gemessenen Temperaturen der jeweiligen Abschnitte der Batterie 14 zu erhöhen.
Als eine Einrichtung zum Fassen der Temperatur von jeder Zelle Bij kann zusätzlich zu der Temperaturerfassungseinrichtung und einer Einrichtung zum Erfassen eines lokal maximalen Werts des Ladungs- und Entladungsstroms eine Einrichtung zum Erfassen der Temperatursteigerungssteuerungszeit (Ladungs- und Ladungsverfahrenszeit) verwendet sein. Da die Temperatur jeder Zelle Bij umso stärker erhöht wird, je länger die Ladungs- und Entladungsverfahrenszeit ist, ist es insbesondere möglich, die Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms mit einer Erhöhung des erfassten Wertes der Ladungs- und Entladungsverfahrenszeit zu reduzieren.
Das Verfahren, um entweder die Frequenz oder die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms mit einer Erhöhung der Temperatur von jeder Zelle Bij durch die Temperatursteigerungssteuerung zu ändern, ist nicht auf eines der bei den achten bis zehnten Ausführungsbeispielen beschriebenen Verfahren begrenzt. Bei dem zehnten Ausführungsbeispiel ist es beispielsweise möglich, entweder die Frequenz oder die Menge des Ladungs- und Entladungsstroms basierend auf einer Abbildung zu ändern. Die Abbildung umfasst Informationen, die eine Beziehung zwischen einer Variablen der Temperatur der Batterie 14, einer Variablen der Frequenz des Ladungs- und Entladungsstroms und einem Parameter, wie zum Beispiel einem Modulationsfaktor, der erforderlich ist, um den Ladungs- und Entladungsstrom zu ändern, anzeigen. Es ist möglich, sowohl die bei dem achten Ausführungsbeispiel beschriebene Spannungsrückkopplungssteuerung als auch die bei dem neunten Ausführungsbeispiel beschriebene Spannungsrückkopplungssteuerung zu verwenden.
Bei jedem der sechsten bis zehnten Ausführungsbeispiele besteht, wenn die Temperatursteigerungssteuerung ausgeführt wird, die Bedingung darin, dass die Spannung über jeder Zelle Bij gleich oder niedriger als die obere Grenze ist, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt.
Es ist insbesondere möglich, die Bedingung vorzusehen, dass die Spannung über jeder Zelle Bij gleich oder größer als eine untere Grenze ist. Die untere Grenze wird derart bestimmt, dass, wenn die Spannung über jeder Zelle Bij gleich oder größer als die untere Grenze ist, die Reduzierung der Zuverlässigkeit jeder Zelle Bij verhindert werden kann. Wenn die Spannung über der Zelle Bij durch die Rückkopplungssteuerung der Spannung über der Zelle Bij nicht übermäßig reduziert werden kann, um an die untere Grenze angepasst zu werden, kann eine Reduzierung der Spannung über der Zelle Bij von ihrer unteren Grenze ohne eine besondere Bestimmung, ob die Spannung über der Zelle Bij gleich oder niedriger als die untere Grenze ist, verhindert werden.
Als Leistungswandelschaltungen, die sich zwischen der Hochspannungsbatterie 14 und dem MG 10 befinden, können der Gleichwandler 16 und der Wechselrichter IV verwendet sein, eine andere Schaltung kann sich jedoch dazwischen befinden.
Ein Gegenanhebungswandler (englisch: buck boost converter) kann sich als der Gleichwandler anstelle des Gleichwandlers 16 zwischen der Hochspannungsbatterie 14 und dem MG 10 befinden. Der Gegenanhebungswandler besteht aus einem ersten Paar von Umschaltelementen, die über der Batterie 14 parallel geschaltet sind, einem Kondensator, einem zweiten Paar von Umschaltelementen, die über dem Kondensator parallel geschaltet sind, und einer Spule. Die Spule ist konfiguriert, um einen Verbindungspunkt zwischen dem ersten Paar von Umschaltelementen und denselben zwischen dem zweiten Paar von Umschaltelementen zu verbinden. Drei Gegenanhebungswandler können derart positioniert sein, dass eine Ausgangsspannung von jedem der Gegenanhebungswandler an eine entsprechende Phase des MG 10 angelegt ist. Bei dieser Modifikation kann ein Umschalter zwischen dem MG 10 und jedem der Wandler vorgesehen sein, wenn verhindert wird, dass der MG 10 basierend auf der Ladung und Entladung des Kondensators getrieben wird. Die Ladung und Entladung des Kondensators können ausgeführt werden, wenn der Umschalter geöffnet ist.
Als Leistungswandlerschaltungen, die mit der Hochspannungsbatterie 14 verbunden sind, ist ein Gleichwandler zum Senken einer Spannung über der Batterie 14 und zum Anlegen der gesenkten Spannung an eine Leistungsversorgungsquelle (eine Niederspannungsbatterie) für Zubehör in dem Hybridfahrzeug HV eingebaut. Bei dieser Modifikation ermöglicht eine Transport von Ladungen zwischen der Hochspannungsbatterie 14 und der Niederspannungsbatterie eine Temperatursteigerungssteuerung der Hochspannungsbatterie 14.
Die Zahl von Zellen in jedem Batterieblock ist nicht auf sechs begrenzt, und eine IC, die für jede Zelle Bij vorgesehen ist und betriebsfähig ist, um die Spannung über einer entsprechenden Zelle Bij zu überwachen, kann verwendet sein. Als das Erfassungsziel von jedem TAD kann jeder Batterieblock verwendet sein.
Bei jedem der ersten bis zehnten Ausführungsbeispiele werden die TAD-Ausgangsdaten von jedem TAD 52 geschätzt, um über eine serielle Leitung transportiert zu werden, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Jeder TAD 52 kann insbesondere in der Frequenz fH nicht verwendete Bits über eine Leitung übertragen, und die verbleibenden Bits, die in der Frequenz fH verwendet werden, über eine andere Leitung übertragen. Dies ermöglicht, dass der Mikrocomputer 60 lediglich die verbleibenden Bits erhält, wenn die Frequenz fH des Taktes CLK verwendet wird, um dadurch die Spannung über jeder Zelle Bij zu berechnen. Dies reduziert die Verarbeitungslast, die erforderlich ist, um die Spannung über jeder Zelle Bij zu berechnen.
Als jeder TAD 52 kann der Zwischenspeichercodierer 52d weggelassen sein. Jeder TAD 52 gemäß dieser Modifikation kann konfiguriert sein, um die Zahl von logischen Invertierungen des Ausgangssignals des Ringoszillators 52a als ganze Zahl zu zählen.
Verschiedene Typen von Fahrzeugsteuerungssystemen gemäß der vorliegenden Erfindung können in verschiedenen Typen von Fahrzeugen, wie zum Beispiel einem elektrischen Automobil, eingebaut sein.
Als jede Zelle für die Hochspannungsbatterie 14 ist eine Lithium-Ionen-Sekundärzelle verwendet, es können jedoch alternative Typen von Sekundärbatterien, wie zum Beispiel Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterien, verwendet sein.
Bei jedem der ersten bis zehnten Ausführungsbeispiele ist die Hochspannungsbatterie 14 als ein Batteriepaket entworfen, dieselbe kann jedoch als eine Niederspannungsbatterie oder eine Batterie für Personalcomputer, Zelltelefone oder Kameras entworfen sein.
Als das Erfassungsziel von jedem TAD 52 kann beispielsweise die Spannung eines Piezo-Injektors, der beispielsweise in Fahrzeugen einbaubar ist, verwendet sein.
Obwohl das beschrieben wurde, was derzeit als die Ausführungsbeispiele und ihre Modifikationen der vorliegenden Erfindung betrachtet wird, versteht es sich von selbst, dass verschiedene Modifikationen, die noch nicht beschrieben sind, daran vorgenommen sein können, und es ist beabsichtigt, in den beigefügten Ansprüchen alle solchen Modifikationen, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen, abzudecken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-98453 [0001]
- JP 2009-043314 [0001]
- US 5396247 [0003]
- JP 05-259907 [0003]
- JP 10-070462 [0005]
- JP 2007-278913 [0229, 0379]
- JP 2007-12568 [0261]

Claims

Spannungserfassungsvorrichtung mit: einem spannungsgesteuerten Oszillator (52a), der arbeitet, um ein Signal mit einem logischen Wert, der periodisch invertiert wird, auszugeben, wenn eine Eingangsspannung (Vin) an denselben angelegt ist; einem Detektor (52b), der arbeitet, um eine Zahl von logischen Invertierungen des Ausgangssignals von dem spannungsgesteuerten Oszillator (52a) über ein Intervall zwischen Flanken von Pulsen eines Pulssignals (CLK) zu zählen, um dadurch basierend auf der gezählten Zahl von logischen Invertierungen digitale Daten als ein erfasstes Resultat der Eingangsspannung (Vin) zu erzeugen; einer Bestimmungsvorrichtung (30a), die arbeitet, um zu bestimmen, ob eine Reduzierung einer Zeit, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen, eine höhere Priorität als eine Erhöhung einer Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) hat; und einer Einheit (30b) für ein variables Einstellen, die arbeitet, um eine Frequenz des Pulssignals (CLK) basierend auf einem Resultat der Bestimmung, ob die Reduzierung der Zeit, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen, eine höhere Priorität als die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) hat, variabel einzustellen.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Eingangsspannung (Vin) auf einer Spannung über einer Batterie (14) basiert, wobei die Spannung über der Batterie (14) eine zu erfassende Zielspannung ist.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Bestimmungsvorrichtung (30a) arbeitet, um einen Absolutwert von Strömen, die in die und aus der Batterie (14) fließen, zu erhalten und zu bestimmen, dass die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zeit hat, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen, wenn der erhaltende Absolutwert niedriger als ein voreingestellter Wert ist.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der eine elektrische Last (10) mit der Batterie (14) verbunden ist und basierend auf der Spannung über der Batterie (14) aktiviert wird, und die Bestimmungsvorrichtung (30a) arbeitet, um zu bestimmen, dass die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zeit hat, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen, wenn die elektrische Last (10) deaktiviert ist.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Batterie (14) mit der elektrischen Last (10) über einen Umschalter (15) verbunden ist, und eine elektrische Verbindung zwischen der Batterie (14) und der elektrischen Last (10) eingerichtet wird, wenn der Umschalter (15) gesteuert wird, um geschlossen zu werden, und die Bestimmungsvorrichtung (30a) arbeitet, um zu bestimmen, ob die Reduzierung der Zeit, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen, eine höhere Priorität als die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) hat, basierend auf einem geöffneten oder geschlossenen Zustand des Umschalters (15).
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Batterie (14) als eine Leistungsquelle eines Leistungsgenerators (10) dient, der in einem Fahrzeug (HV) eingebaut ist, und die Bestimmungsvorrichtung (30a) arbeitet, um eine Fahrbedingung des Fahrzeugs (HV) zu erhalten, und um basierend auf der erhaltenen Fahrbedingung des Fahrzeugs (HV) zu bestimmen, ob die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zeit hat, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der, wenn eine Temperatur der Batterie (14) niedriger als ein voreingestellter Wert ist, die Batterie (14) durch eine Ladungs- und Entladungseinheit (12) zyklisch geladen und entladen wird, derart, dass die Temperatur der Batterie (14) erhöht wird, und die Bestimmungsvorrichtung (30a) arbeitet, um zu bestimmen, dass die Reduzierung der Zeit, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen, eine höhere Priorität als die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) hat.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der, wenn die Batterie (14) durch die Ladungs- und Entladungseinheit (12) zyklisch geladen und entladen wird, die Bestimmungsvorrichtung (30a) bestimmt, dass ein Prioritätsniveau der Reduzierung der Zeit, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen, das höchste Prioritätsniveau ist.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der, wenn die Batterie (14) durch die Ladungs- und Entladungseinheit (12) zyklisch geladen und entladen wird, die Einheit (30b) für ein variables Einstellen arbeitet, um die Frequenz des Pulssignals (CLK) variabel einzustellen, um höher als eine Frequenz der zyklischen Ladung und Entladung der Batterie (14) zu sein.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der spannungsgesteuerte Oszillator aus einer ersten spannungsgesteuerten oszillierenden Einheit und einer zweiten spannungsgesteuerten oszillierenden Einheit besteht, wobei sowohl die erste als auch die zweite spannungsgesteuerte oszillierende Einheit arbeiten, um, wenn die Eingangsspannung (Vin) an dieselben angelegt ist, das Signal mit einem logischen Wert auszugeben, der periodisch invertiert ist, der Detektor aus einer ersten Erfassungseinheit (52A) und einer zweiten Erfassungseinheit (52B) besteht, wobei sowohl die erste als auch die zweite Erfassungseinheit (52A, 52B) arbeiten, um die Zahl von logischen Invertierungen des Ausgangssignals von einer entsprechenden der ersten und zweiten spannungsgesteuerten oszillierenden Einheiten über das Intervall zwischen den Flanken der Pulse des Pulssignals (CLK) zu zählen, um dadurch basierend auf der gezählten Zahl von logischen Invertierungen die digitalen Daten als das erfasste Resultat der Eingangsspannung (Vin) zu erzeugen, und die Einheit für ein variables Einstellen arbeitet, um die Frequenzen der Pulssignale (CLK) für die erste und die zweite spannungsgesteuerte oszillierende Einheit einzustellen, um sich voneinander zu unterscheiden.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Detektor aus einer ersten Erfassungseinheit (52A) und einer zweiten Erfassungseinheit (52B) besteht, wobei sowohl die erste als auch die zweite Erfassungseinheit (52A, 52B) arbeiten, um die Zahl von logischen Invertierungen des Ausgangssignals von einer entsprechenden der ersten und zweiten spannungsgesteuerten oszillierenden Einheiten über ein Intervall zwischen den Flanken der Pulse des Pulssignals (CLK) zu zählen, um dadurch basierend auf der gezählten Zahl von logischen Invertierungen die digitalen Daten als das erfasste Resultat der Eingangsspannung (Vin) zu erzeugen, ferner mit: einer Vergleichseinheit, die arbeitet, um die digitalen Daten, die durch die erste Erfassungseinheit erzeugt werden, mit den digitalen Daten, die durch die zweite Erfassungseinheit erzeugt werden, zu vergleichen; und einer Abnormitätsdiagnoseeinheit (20A), die arbeitet, um zu diagnostizieren, dass eine Abnormität in der Spannungserfassungsvorrichtung auftritt, wenn ein Unterschied zwischen den digitalen Daten, die durch die erste Erfassungseinheit (52A) erzeugt werden, und den digitalen Daten, die durch die zweite Erfassungseinheit (52B) erzeugt werden, einen spezifizierten Wert überschreitet.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der mindestens entweder der spannungsgesteuerte Oszillator (52a) oder der Detektor (52b) ein elektronisches Element aufweist, das eine Eingangs-Ausgangs-Charakteristik aufweist, mit ferner: einer Kompensiereinheit (54), die arbeitet, um einen Fehler, der in den durch die Bestimmungsvorrichtung (30a) erzeugten digitalen Daten umfasst ist, zu kompensieren, wobei der Fehler auf die Eingangs-Ausgangs-Charakteristik des elektronischen Elements zurückzuführen ist.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Kompensiereinheit (54) folgende Merkmale aufweist: einen Generator (54a), der arbeitet, um eine Mehrzahl von Bezugsspannungswerten (Vref1, Vref2, ..., Vrefn) an den spannungsgesteuerten Oszillator als die Eingangsspannung (Vin) anzulegen, derart, dass eine Mehrzahl von Ausgangssignalen von dem spannungsgesteuerten Oszillator (52a) erhalten wird, wobei die Mehrzahl von Ausgangssignalen jeweils der Mehrzahl von Bezugsspannungswerten (Vref1, Vref2, ..., Vrefn) entspricht, und basierend auf der Mehrzahl von Ausgangssignalen Informationen zu erzeugen, die eine Beziehung zwischen einer Variablen der Eingangsspannung (Vin) und der Mehrzahl von Ausgangssignalen anzeigen; und eine Berechnungsvorrichtung (68), die arbeitet, um korrigierte digitale Daten basierend auf den digitalen Daten, die durch den Detektor (52b) erzeugt werden, und den erzeugten Informationen, die die Beziehung zwischen der Variablen der Eingangsspannung (Vin) und der Mehrzahl von Ausgangssignalen darstellen, zu berechnen.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Generator (54a) arbeitet, um die Informationen, die die Beziehung zwischen der Variablen der Eingangsspannung (Vin) und der Mehrzahl von Ausgangssignalen anzeigen, wiederholt zu erzeugen, derart, dass eine Zahl einer Erzeugung der Informationen, wenn bestimmt wird, dass die Reduzierung der Zeit, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen, eine höhere Priorität als die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) hat, größer als eine Zahl einer Erzeugung der Informationen ist, wenn bestimmt wird, dass die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) eine höhere Priorität als die Reduzierung der Zeit hat, die erforderlich ist, um die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen.
Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Einheit (30b) für ein variables Einstellen arbeitet, um die Frequenz des Pulssignals (CLK) basierend auf dem Resultat der Bestimmung, ob die Reduzierung der Zeit, die erforderlich ist, die Eingangsspannung (Vin) zu erfassen, eine höhere Priorität als die Erhöhung der Auflösung einer Erfassung der Eingangsspannung (Vin) hat, und einer Geschichte von Änderungen der Frequenz des Pulssignals (CLK) variabel einzustellen.
Batteriezustandssteuerungssystem mit: der Spannungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 7; und der Ladungs- und Entladungseinheit (12), die arbeitet, um die Batterie (14) zyklisch zu laden und zu entladen, derart, dass die Temperatur der Batterie (14) erhöht wird, und mit einer Erhöhung der Temperatur der Batterie (14) mindestens entweder eine Frequenz der zyklischen Ladung und Entladung der Batterie (14) oder eine Menge von Strömen, die in die und aus der Batterie (14) durch die zyklische Ladung und Entladung fließen, zu ändern.
Batteriezustandssteuerungssystem zum Steuern eines Zustands einer Batterie (14), mit: einer Ladungs- und Entladungseinheit (12), die arbeitet, um die Batterie (14) zyklisch zu laden und zu entladen, wenn eine Temperatur der Batterie (14) niedriger als ein voreingestellter Wert ist, und mindestens entweder ein Verfahren, um mit der Erhöhung der Temperatur der Batterie (14) durch die Ladung und Entladung eine Frequenz der zyklischen Ladung und Entladung der Batterie (14) zu ändern, und ein Verfahren, um mit der Erhöhung der Temperatur der Batterie (14) durch die Ladung und Entladung eine Menge von Strömen, die in die und aus der Batterie (14) durch die zyklischen Ladung und Entladung fließen, zu erhöhen, auszuführen.
Zustandssteuerungssystem nach Anspruch 17, bei der die Ladungs- und Entladungseinheit (12) arbeitet, um die Batterie (14) unter einer Bedingung zu laden und zu entladen, dass eine Spannung über der Batterie (14) gleich oder niedriger als eine obere Grenze ist.
Batteriezustandssteuerungssystem nach Anspruch 17, bei dem die Ladungs- und Entladungseinheit (12) arbeitet, um mit einer Erhöhung der Temperatur der Batterie (14) durch die Ladung und Entladung die Menge von Strömen, die in die und aus der Batterie (14) durch die zyklische Ladung und Entladung fließen, zu erhöhen.
Batteriezustandssteuerungssystem nach Anspruch 19, bei dem die Ladungs- und Entladungseinheit (12) arbeitet, um eine Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Batterie (14), um an einen Zielwert angepasst zu werden, auszuführen, um dadurch die Menge von Strömen, die in die und aus der Batterie (14) fließen, zu erhöhen.
Batteriezustandssteuerungssystem nach Anspruch 17, bei dem die Ladungs- und Entladungseinheit (12) arbeitet, um die Frequenz einer zyklischen Ladung und Entladung der Batterie (14) mit einer Erhöhung der Temperatur der Batterie (14) durch die Ladung und Entladung zu reduzieren.
Batteriezustandssteuerungssystem nach Anspruch 21, bei dem die Ladungs- und Entladungseinheit (12) arbeitet, um eine Rückkopplungssteuerung eines lokal maximalen Werts der Spannung über der Batterie (14), die an einen Zielwert anzupassen ist, auszuführen, um dadurch die Frequenz der zyklischen Ladung und Entladung der Batterie (14) zu reduzieren.
Batteriezustandssteuerungssystem nach Anspruch 17, bei dem die Ladungs- und Entladungseinheit (12) arbeitet, um mit einer Erhöhung der Temperatur durch die Ladung und Entladung die Menge von Strömen, die in die und aus der Batterie (14) durch die zyklische Ladung und Entladung fließen, zu erhöhen, während die Frequenz der zyklischen Ladung und Entladung mit einer Erhöhung der Temperatur der Batterie (14) durch die Ladung und Entladung geändert wird.
Batteriezustandssteuerungssystem nach Ansprich 17, bei dem die Ladungs- und Entladungseinheit (12) folgende Merkmale aufweist: einen Kondensator (C2); und einen Leistungswandler (16), der arbeitet, um eine Eingangsspannung in eine gewandelte Spannung zu wandeln und die gewandelte Spannung an den Kondensator (C2) anzulegen, wobei die Ladungs- und Entladungseinheit (12) arbeitet, um den Leistungswandler (16) zu steuern, um eine oszillierende Spannung als die gewandelte Spannung zu erzeugen, wobei die oszillierende Spannung ermöglicht, dass ein oszillierender Strom durch die Batterie (14) fließt.