DE102010003758B4 - Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsgrenzwertes für eine elektrische Maschine in einem Fahrzeug, Computerprogramm und Steuergerät zum Steuern einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsgrenzwertes (PwrIDCLnkGenLim) für eine elektrische Maschine (1) in einem Fahrzeug, insbesondere einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit Hilfe eines Reglers mit Vorsteuerung, wobei der elektrischen Maschine (1) ein Energiespeicher (5) zugeordnet ist, aus welchem die elektrische Maschine (1) in einem motorischen Betrieb mit Energie versorgt werden kann und in welchem in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (1) Energie gespeichert werden kann, bei dem- aus einem maximal zulässigen Strom (IdcLnkMin) des Energiespeichers (5) und einer aktuellen Spannung (UdcLnkFlt) ein Leistungszwischenwert (PwrLnkMin_tmp) berechnet wird,- durch eine Vorsteuereinheit (21) ein korrigierter Leistungszwischenwert (PwrAddMin_tmp) bestimmt wird, indem zumindest eine Verlustleistung (PwrLosDrv) zu dem berechneten Leistungszwischenwert (PwrLnkMin_tmp) addiert wird,- durch eine Regeleinheit (23) ein erster Korrekturwert (Pwr) zur betragsmäßigen Reduzierung des korrigierten Leistungszwischenwertes (PwrAddMin_tmp) bestimmt wird, falls eine aktuelle Leistung (PwrDCLnk) des Energiespeichers (5) betragsmäßig größer als der berechnete Leistungszwischenwert (PwrLnkMin_tmp) ist,- der Leistungsgrenzwert (PwrIDCLnkGenLim) bestimmt wird, indem der erste Korrekturwert (Pwr) dem korrigierten Leistungszwischenwert (PwrAddMin_tmp) additiv oder multiplikativ überlagert wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsgrenzwertes für eine elektrische Maschine in einem Fahrzeug, insbesondere einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, ein Computerprogramm und ein Steuergerät zum Steuern einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug.
  • Elektrische Maschinen werden zum Beispiel in Hybridfahrzeugen eingesetzt, wo sie wahlweise im Motor- oder Generatorbetrieb betrieben werden. Im Motorbetrieb wird die elektrische Maschine aus einem Energiespeicher, wie zum Beispiel einer Batterie, mit Energie versorgt und erzeugt ein zusätzliches Antriebsmoment, welches einen Verbrennungsmotor, zum Beispiel in einer Beschleunigungsphase unterstützt. Im Generatorbetrieb erzeugt die elektrische Maschine elektrische Energie, die in dem Energiespeicher gespeichert wird. Betriebsart und Leistung der elektrischen Maschine werden dabei mittels eines Wechselrichters eingestellt.
  • Um einerseits das Leistungsvermögen der elektrischen Maschine möglichst optimal auszuschöpfen und andererseits eine Schädigung des Energiespeichers zu vermeiden, muss sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine ein Leistungsgrenzwert berücksichtigt werden, bei dessen Erreichen der Wechselrichter die Leistung der elektrischen Maschine abregelt und der im Wesentlichen durch eine maximal zulässige Batterieleistung bestimmt wird. Die jeweils maximal mögliche Batterieleistung kann dabei beispielsweise durch einen maximal zulässigen Strom bei einer vorgegebenen Spannung angegeben werden. Um die maximal mögliche Batterieleistung allerdings exakt zu bestimmen, muss auch der Wirkungsgrad des Energiespeichers berücksichtigt werden. Dieser wird jedoch von vielen Faktoren, wie Betriebspunkt, Temperaturen usw., beeinflusst und kann daher rechnerisch nur mit sehr hohem Aufwand mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden. Wird diese Genauigkeit nicht erreicht, wird bei zu niedrig festgelegter Leistungsgrenze das Leistungsvermögen der elektrischen Maschine nicht voll ausgenutzt. Umgekehrt kann es bei zu hoch festgelegter Leistungsgrenze zu einer dauerhaften Schädigung des Energiespeichers kommen.
  • Die Druckschrift US 2010 / 0 076 647 A1 offenbart einen Regler zur Regelung der Eingangs- bzw. Ausgangsleistung einer Batterie in Abhängigkeit der Temperatur der Batterie.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsgrenzwertes für eine elektrische Maschine in einem Fahrzeug, insbesondere einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, , wobei der elektrischen Maschine ein Energiespeicher zugeordnet ist, aus welchem die elektrische Maschine in einem motorischen Betrieb mit Energie versorgt werden kann und in welchem in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine Energie gespeichert werden kann, sieht vor den Leistungsgrenzwert mit Hilfe eines Reglers mit Vorsteuerung zu bestimmen. Dabei wird aus einem maximal zulässigen Strom des Energiespeichers und einer aktuellen Spannung ein Leistungszwischenwert berechnet. Durch eine Vorsteuereinheit wird ein korrigierter Leistungszwischenwert bestimmt, indem zumindest eine Verlustleistung zu dem berechneten Leistungszwischenwert addiert wird. Durch eine Regeleinheit, welche vorzugsweise als Proportional-Integral-Regler (Pi-Regler) ausgestaltet ist, wird ein erster Korrekturwert zur betragsmäßigen Reduzierung des korrigierten Leistungszwischenwertes bestimmt, falls eine aktuelle Leistung des Energiespeichers betragsmäßig größer als der berechnete Leistungszwischenwert ist. Schließlich wird der Leistungsgrenzwert bestimmt, indem der erste Korrekturwert dem korrigierten Leistungszwischenwert additiv oder multiplikativ überlagert wird.
  • Die Bestimmung des Leistungsgrenzwertes mit Hilfe eines Reglers mit Vorsteuerung unter Berücksichtigung der Verlustleistung bietet den Vorteil, dass die Leistungsgrenze ohne exakte Ermittlung des Wirkungsgrades und somit mit geringem schaltungstechnischen und programmiertechnischen Aufwand mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann, so dass das Leistungsvermögen der elektrischen Maschine in jedem Betriebspunkt, sowohl generatorisch als auch motorisch besser ausgenutzt werden kann, ohne Gefahr zu laufen, den Energiespeicher zu schädigen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Verlustleistung in Abhängigkeit von dem Leistungszwischenwert und einer aktuellen Drehzahl der elektrischen Maschine bestimmt, vorzugsweise automatisiert aus einem entsprechenden Kennfeld ausgelesen.
  • Da eine derartige Bestimmung der Verlustleistung aber häufig fehlerbehaftet ist und damit zu Ungenauigkeiten führt, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, den korrigierten Leistungszwischenwert dadurch zu bestimmen, dass der Summe aus Verlustleistung und berechnetem Leistungszwischenwert ein zweiter Korrekturwert additiv oder multiplikativ überlagert wird. Dadurch wird eine Erhöhung des berechneten Werts über die vorgegebene Leistungsgrenze des Energiespeichers, welche durch den maximal zulässigen Strom bei einer vorgegebenen Spannung angegeben ist, sichergestellt. Diese Erhöhung wird anschließend durch den Pl-Regler ausgeglichen, wodurch letztendlich der exakte Wirkungsgrad berücksichtigt wird. Ebenso wird dadurch eine optimale Auslastung bezüglich der möglichen Leistung des Energiespeichers sichergestellt.
  • Dieser zweite Korrekturwert kann durch einen vorgegebenen ersten Leistungskorrekturwert oder durch einen aus einem vorgegebenen Drehmomentwert durch Multiplikation mit einer aktuellen Winkelgeschwindigkeit bestimmten zweiten Leistungskorrekturfaktor gebildet werden, wobei vorteilhaft der jeweils größere der beiden Leistungskorrekturwerte verwendet wird.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm mit Programmbefehlen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Steuergerät zum Steuern einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug, insbesondere einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, wobei der elektrischen Maschine ein Energiespeicher zugeordnet ist, aus welchem die elektrische Maschine in einem motorischen Betrieb mit Energie versorgt werden kann und in welchem in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine Energie gespeichert werden kann. Dabei umfasst das Steuergerät einen Speicher, auf welchem ein Computerprogramm der obigen Art abgespeichert ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer dreiphasigen durch einen Wechselrichter angesteuerten elektrischen Maschine,
    • 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Leistungsgrenzwertes für eine elektrische Maschine und
    • 3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise einer Vorsteuereinheit gemäß 2
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine 1 mit einem daran angeschlossenen Wechselrichter in Form eines Pulswechselrichters 2. Der Pulswechselrichter 2 umfasst mehrere Leistungsbauelemente - häufig auch als Leistungshalbleiter bezeichnet - in Form von Leistungsschaltelementen 3a-3f, welche mit einzelnen Phasen U,V,W der elektrischen Maschine 1 verbunden sind und die Phasen U,V,W entweder gegen ein hohes Versorgungspotential (Batteriespannung UBat+) oder ein niedriges Versorgungspotential (UBat-) schalten. Die mit dem hohen Versorgungspotential UBat+ verbundenen Leistungsschaltelemente 3a-3c werden dabei auch als „High-Side-Schalter“ und die mit dem niedrigen Versorgungspotential UBat- verbundenen Leistungsschaltelemente 3d-3f als „Low-Side-Schalter“ bezeichnet. Der Pulswechselrichter 2 umfasst femer weitere Leistungsbauelemente in Form von Freilaufdioden 4a-4f, die im dargestellten Ausführungsbeispiel in Form einer sechspulsigen Gleichrichter-Brückenschaltung angeordnet sind. Dabei ist jeweils eine Diode 4a-4f parallel zu einem der Leistungsschaltelemente 3a-3f angeordnet. Die Leistungsschaltelemente können beispielsweise als IGBTs (Insolated Gate Bipolar Transistors) oder als MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors) ausgeführt sein.
  • Der Pulswechselrichter 2 bestimmt Leistung und Betriebsart der elektrischen Maschine 1 und wird von einem Steuergerät 6 entsprechend angesteuert. Die elektrische Maschine 1 kann somit wahlweise im Motor- oder Generatorbetrieb betrieben werden. Im Motorbetrieb erzeugt sie ein zusätzliches Antriebsmoment, das den Verbrennungsmotor z.B. in einer Beschleunigungsphase unterstützt. Im Generatorbetrieb wird dagegen mechanische Energie in elektrische Energie gewandelt und in einem Energiespeicher, hier einer Batterie 5 gespeichert. Die Batterie 5 ist mit einem nicht dargestellten Energieversorgungsnetz in einem Kraftfahrzeug verbunden, wobei die Batterie 5 als Hochvoltbatterie und das Energieversorgungsnetz zum Beispiel als Hochvolt-Traktionsnetz in einem Hybridfahrzeug ausgeführt sein kann. Steuergerät 6 bestimmt und überwacht auch einen Leistungsgrenzwert, bei dessen Erreichen der Pulswechselrichter 2 die Leistung der elektrischen Maschine 1 abregelt und der im Wesentlichen durch eine maximal zulässige Batterieleistung bestimmt wird.
  • Parallel zum Pulswechselrichter 2 ist ein so genannter Zwischenkreis-Kondensator C angeordnet, der im Wesentlichen zur Stabilisierung der Batterie-Spannung UBat dient und an welchem eine Zwischenkreisspannung Uzk anliegt.
  • 2 zeigt in schematischer Form ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Leistungsgrenzwertes für die elektrische Maschine 1. Dabei müssen die dargestellten Blöcke nicht gegenständlich getrennt sein, sondem können auch lediglich programmtechnisch durch verschieden Unterprogramme realisiert sein. Das erfindungsgemäße Verfahren ist beispielhaft für einen generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 1 dargestellt, ist aber analog auch auf einen motorischen Betrieb anwendbar.
  • Aus einem maximal zulässigen Batteriestrom IdcLnkMin und einer aktuellen Spannung UdcLnkFlt, welche durch Messung bestimmt wird, wird durch Multiplikation (Block 20) ein Leistungszwischenwert PwrLnkMin_tmp berechnet. Das Kürzel „Min“ deutet dabei an, dass es sich um einen negativen maximalen Batteriestrom handelt und insofern der generatorische Betrieb der elektrischen Maschine betroffen ist. Dieser Leistungszwischenwert PwrLnkMin_tmp wird einerseits einer Vorsteuereinheit 21 zugeführt. Andererseits eine Differenz zwischen dem Leistungszwischenwert PwrLnkMin_tmp und einer durch Messung bestimmten aktuellen Leistung PwrDCLnk gebildet (Block 22) und die sich daraus ergebende Leistungsdifferenz PwrDiff_tmp wird einer Regeleinheit 23 zugeführt, welche vorteilhaft als Pl-Regler ausgeführt ist.
  • Durch die Vorsteuereinheit 21 wird ein korrigierter Leistungszwischenwert PwrAdd_tmp bestimmt, indem zumindest eine Verlustleistung PwrLosDrv zu dem berechneten Leistungszwischenwertes PwrLnkMin_tmp addiert wird, was im Folgenden anhand 3 noch detailliert erläutert wird. Dazu wird der Vorsteuereinheit 21 zusätzlich eine aktuelle, durch Messung ermittelte Drehzahl n der elektrischen Maschine 1 zugeführt. Die Regeleinheit 23 ist derart ausgelegt und bedatet, dass ein erster Korrekturwert Pwr zur betragsmäßigen Reduzierung des korrigierten Leistungszwischenwertes PwrAdd_tmp bestimmt wird, falls die aktuelle Leistung PwrDCLnk des Energiespeichers betragsmäßig größer als der Leistungszwischenwert PwrLnkMin_tmp ist.
  • Abschließend wird der Leistungsgrenzwert PwrldcLnkGenLim bestimmt, indem der erste Korrekturwert Pwr dem korrigierten Leistungszwischenwert PwrAdd_tmp additiv überlagert wird (Block 24). Alternativ dazu ist aber auch durch entsprechende Anpassung des Korrekturwertes eine multiplikative Überlagerung denkbar. Mit anderen Worten bewirkt also die Regeleinheit 23 ein Absenken des Leistungsgrenzwertes für den Fall, dass die aktuelle Leistung betragsmäßig über dem berechneten Leistungszwischenwert liegt.
  • Die Funktionsweise der Vorsteuereinheit 21 wird im Folgenden anhand des in 3 schematisch dargestellten Flussdiagramms erläutert. In Abhängigkeit von den beiden Eingangsgrößen der Vorsteuereinheit 21, nämlich dem aus dem maximal zulässigen Batteriestrom IdcLnkMin und der aktuellen Spannung UdcLnkFlt berechneten Leistungszwischenwert PwrLnkMin_tmp und der aktuellen Drehzahl n der elektrischen Maschine 1 wird in einem Block 30, welcher vortielhaft als Kennfeld ausgebildet ist, die Verlustleistung PwrLosDrv bestimmt bzw. automatisiert ausgelesen. Diese Verlustleistung PwrLosDrv wird betragsmäßig zu dem berechneten Leistungszwischenwert PwrLnkMin_tmp in einem Block 31 addiert, wodurch sich ein vorläufig korrigierter Leistungszwischenwert PwrMin_tmp ergibt. Für den beispielhaft dargestellten generatorischen Betrieb mit negativen Leistungswerten ist der Block 31 als Subtrahierstelle ausgeführt.
  • Da die Bestimmung der Verlustleistung PwrLosDrv aber häufig fehlerbehaftet ist und damit zu Ungenauigkeiten führt, kann es vorgesehen sein, dem vorläufig korrigierten Leistungszwischenwert PwrMin_tmp einen zweiten Korrekturwert PwrAdd_tmp additiv oder multiplikativ zu überlagern (Block 32). Auf diese Weise wird eine Erhöhung des berechneten Werts über die vorgegebene Leistungsgrenze des Energiespeichers, welche durch den maximal zulässigen Strom IdcLnkMin charakterisiert ist, erreicht. Diese Erhöhung wird anschließend durch die Regeleinheit 23 ausgeglichen, wodurch letztendlich der exakte Wirkungsgrad berücksichtigt wird. Dieser zweite Korrekturfaktor kann im einfachsten Fall durch einen vorgegebenen ersten Leistungskorrekturwert PwrAddMin_P gebildet werden. Allerdings kann dadurch noch keine Korrektur über den gesamten Drehzahlbereich sichergestellt werden. Aus diesem Grund kann aus einem vorgegebenen Drehmomentwert TrqAddMin_P durch Multiplikation (Block 33) mit einer aktuellen Winkelgeschwindigkeit OmMech ein zweiter Leistungskorrekturwert berechnet werden. Wird als zweiter Korrekturwert PwrAdd_tmp jeweils der größere der beiden Leistungskorrekturwerte verwendet (Block 34), so ist sicher gestellt, dass der Leistungsgrenzwert über den gesamten Arbeitsbereich der elektrischen Maschine 1 hinweg mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann, so dass einerseits das Leistungsvermögen der elektrischen Maschine optimal ausgenutzt wird und andererseits eine Beschädigung der Batterie 5 sicher vermieden wird.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines Leistungsgrenzwertes (PwrIDCLnkGenLim) für eine elektrische Maschine (1) in einem Fahrzeug, insbesondere einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit Hilfe eines Reglers mit Vorsteuerung, wobei der elektrischen Maschine (1) ein Energiespeicher (5) zugeordnet ist, aus welchem die elektrische Maschine (1) in einem motorischen Betrieb mit Energie versorgt werden kann und in welchem in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (1) Energie gespeichert werden kann, bei dem - aus einem maximal zulässigen Strom (IdcLnkMin) des Energiespeichers (5) und einer aktuellen Spannung (UdcLnkFlt) ein Leistungszwischenwert (PwrLnkMin_tmp) berechnet wird, - durch eine Vorsteuereinheit (21) ein korrigierter Leistungszwischenwert (PwrAddMin_tmp) bestimmt wird, indem zumindest eine Verlustleistung (PwrLosDrv) zu dem berechneten Leistungszwischenwert (PwrLnkMin_tmp) addiert wird, - durch eine Regeleinheit (23) ein erster Korrekturwert (Pwr) zur betragsmäßigen Reduzierung des korrigierten Leistungszwischenwertes (PwrAddMin_tmp) bestimmt wird, falls eine aktuelle Leistung (PwrDCLnk) des Energiespeichers (5) betragsmäßig größer als der berechnete Leistungszwischenwert (PwrLnkMin_tmp) ist, - der Leistungsgrenzwert (PwrIDCLnkGenLim) bestimmt wird, indem der erste Korrekturwert (Pwr) dem korrigierten Leistungszwischenwert (PwrAddMin_tmp) additiv oder multiplikativ überlagert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Regeleinheit (23) als Proportional-Integral-Regler ausgeführt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Verlustleistung (PwrLosDrv) in Abhängigkeit von dem berechneten Leistungszwischenwert (PwrLnkMin_tmp) und einer aktuellen Drehzahl (n) der elektrischen Maschine (1) bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verlustleistung (PwrLosDrv) aus einem Kennfeld ausgelesen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der korrigierte Leistungszwischenwert (PwrAddMin_tmp) bestimmt wird, indem der Summe aus Verlustleistung (PwrLosDrv) und berechnetem Leistungszwischenwert (PwrLnkMin_tmp) ein zweiter Korrekturwert (PwrAdd_tmp) additiv oder multiplikativ überlagert wird, welcher Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Verlustleistung (PwrLosDrv) ausgleicht.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der zweite Korrekturwert (PwrAdd_tmp) durch einen vorgegebenen ersten Leistungskorrekturwert (PwrAddMin_P) oder durch einen aus einem vorgegebenen Drehmomentwert (TrqAddMin_P) durch Multiplikation mit einer aktuellen Winkelgeschwindigkeit (OmMech) bestimmten zweiten Leistungskorrekturwert gebildet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei als zweiter Korrekturwert (PwrAdd_tmp) der jeweils größere Leistungskorrekturwert verwendet wird.
  8. Computerprogramm mit Programmbefehlen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7.
  9. Steuergerät (6) zum Steuern einer elektrischen Maschine (1) in einem Fahrzeug, insbesondere einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, wobei der elektrischen Maschine (1) ein Energiespeicher (5) zugeordnet ist, aus welchem die elektrische Maschine (1) in einem motorischen Betrieb mit Energie versorgt werden kann und in welchem in einem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine (1) Energie gespeichert werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6) einen Speicher umfasst, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 8 abgespeichert ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6409735B2 (ja) * 2015-10-16 2018-10-24 株式会社デンソー ハイブリッド車の制御装置
CN109532515B (zh) * 2018-12-19 2020-09-08 深圳腾势新能源汽车有限公司 一种电动汽车动力电池的超限功率保护方法及系统
CN112964985B (zh) * 2021-02-24 2022-05-10 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种电驱系统与动力电池系统的联合测试系统及方法
CN116373610B (zh) * 2023-05-12 2024-03-29 广州汽车集团股份有限公司 车辆制动能量的控制方法、装置、计算机可读介质及车辆

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6331762B1 (en) 1997-11-03 2001-12-18 Midtronics, Inc. Energy management system for automotive vehicle
EP1642764A1 (de) 2004-09-29 2006-04-05 Peugeot Citroen Automobiles SA Vorrichtung zur Regelung von Elektrischen Speichernmitteln von Hybridantriebmitteln
US20100076647A1 (en) 2006-11-08 2010-03-25 Kensuke Kamichi Input/output controller for secondary battery and vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6331762B1 (en) 1997-11-03 2001-12-18 Midtronics, Inc. Energy management system for automotive vehicle
EP1642764A1 (de) 2004-09-29 2006-04-05 Peugeot Citroen Automobiles SA Vorrichtung zur Regelung von Elektrischen Speichernmitteln von Hybridantriebmitteln
US20100076647A1 (en) 2006-11-08 2010-03-25 Kensuke Kamichi Input/output controller for secondary battery and vehicle

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