DE102013107231A1

DE102013107231A1 - Steuerung für ein Batteriesystem

Info

Publication number: DE102013107231A1
Application number: DE102013107231.3A
Authority: DE
Inventors: Naoki Katayama; Shigenori Saito
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: DE102013107231B4; CN103545903B; CN103545903A; JP5811055B2; US9859738B2; JP2014018018A; US20140015534A1

Abstract

Es wird eine Steuerung für ein Batteriesystem geschaffen, das für ein Batteriesystem verwendet wird, dass umfasst: einen Generator, elektrischen Lasten, eine Blei-Speicherbatterie, eine Hochleistungsspeicherbatterie, die eine höhere Leistung- und eine höhere Energiedichte aufweist, und einen Öffnungs- und Schließungsschalter, der den Generator und die Blei-Speicherbatterie und die Hochleistungsspeicherbatterie in einen elektrisch verbundenen Zustand oder einen unterbrochenen Zustand umschaltet, wobei eine Anschlussspannung der Hochleistungsspeicherbatterie so gesteuert wird, dass sie niedriger als eine Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie ist. Die Steuerung für ein Batteriesystem umfasst eine Steuereinheit, die dem Öffnungs- und Schließungsschalter ermöglicht, von einem elektrisch verbundenen Zustand in einen unterbrochenen Zustand unter der Bedingung umzuschalten, dass ein Ladensstrom, der zu der Hochleistungsspeicherbatterie fließt, kleiner als ein Bestimmungswert ist, wobei der Bestimmungswert umso kleiner eingestellt wird, je größer ein Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität einer früheren japanischen Patentanmeldung JP 2012-155287 , die am 11. Juli 2012 eingereicht wurde und deren Beschreibung durch Bezugnahme hierin miteingebunden ist.
HINTERGRUND
(Technisches Gebiet)
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung für ein Batteriesystem, das einen Generator, elektrische Lasten, eine Blei-Speicherbatterie und eine Hochleistungsspeicherbatterie umfasst.
(Verwandte Technik)
Wie in der JP 2012-80706 beschrieben ist, wird ein Batteriesystem vorgeschlagen, das eine Speicherbatterie umfasst, die günstig ist, jedoch beim Laden und Entladen eine kürzere Lebensdauer aufweist, und eine Hochleistungsspeicherbatterie, die teurer ist, jedoch eine höhere Leistungs- und höhere Energiedichte, sowie beim Laden und Entladen eine längere Lebensdauer aufweist. Das Batteriesystem ist in einem Fahrzeug angebracht, das eine Maschine als Antriebsquelle verwendet.
In dem Batteriesystem sind ein Generator, elektrische Lasten und eine Blei-Speicherbatterie und eine Hochleistungsspeicherbatterie über einen kostengünstigen Öffnungs- und Schließungsschalter von geringen Kosten elektrisch verbunden. Ein Betrieb des Öffnungs- und Schließungsschalters schaltet den Generator, die elektrischen Lasten und die Blei-Speicherbatterie und die Hochleistungsspeicherbatterie in einen leitenden Zustand oder einen unterbrochenen Zustand um, wodurch die beiden Batterien angemessenen genutzt verwendet.
Falls jedoch der Generator, die elektrischen Lasten und die Blei-Speicherbatterie und die Hochleistungsspeicherbatterie unter Verwendung des Öffnungs- und Schließungsschalters elektrisch verbunden sind, kann leicht ein großer Strom von dem Generator oder der Blei-Speicherbatterie zu der Hochleistungsspeicherbatterie fließen. Falls der Generator, die elektrischen Lasten und die Blei-Speicherbatterie und die Hochleistungsbatterie unterbrochen sind, wird in einem Zustand, bei dem ein großer Strom zu der Hochleistungsspeicherbatterie fließt, der große Strom durch die Blei-Speicherbatterie aufgenommen, wodurch die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie schnell erhöht wird. Falls insbesondere ein Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie größer ist, nimmt der Betrag der Zunahme der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie zu. Demzufolge kann die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie eine Stehspannung bzw. Spannungsfestigkeit der elektrischen Lasten überschreiten.
KURZFASSUNG
Eine Ausführungsform schlägt eine Steuerung für ein Batteriesystem vor, die in einem Batteriesystem verwendet wird, das eine Blei-Speicherbatterie und eine Hochleistungsspeicherbatterie umfasst, die über einen Öffnungs- und Schließungsschalter miteinander elektrisch verbunden sind, und die den Betrag der Zunahme einer Anschlussspannung einer Blei-Speicherbatterie begrenzen kann, wenn zwischen der Blei-Speicherbatterie und der Hochleistungsspeicherbatterie eine Unterbrechung vorliegt.
Gemäß einem Aspekt der Ausführungsform ist eine Steuerung für ein Batteriesystem vorgesehen, die für ein Batteriesystem verwendet wird, das umfasst: einen Generator, der durch eine Maschine angetrieben wird, um Elektrizität zu erzeugen, elektrische Lasten, die mit dem Generator in Parallelschaltung verbunden sind, eine Blei-Speicherbatterie, die mit dem Generator in Parallelschaltung verbunden ist, so dass sie mit elektrischer Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, geladen wird, eine Hochleistungsspeicherbatterie, die eine höhere Leistungsdichte und eine höhere Energiedichte aufweist und mit dem Generator in Parallelschaltung verbunden ist, so dass sie mit elektrischer Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, sowie elektrischer Leistung, die von der Blei-Speicherbatterie entladen wird, geladen wird, und einen Öffnungs- und Schließungsschalter, der den Generator und die Blei-Speicherbatterie und die Hochleistungsspeicherbatterie in einen elektrisch verbundenen Zustand oder in einen unterbrochenen Zustand umschaltet, wobei eine Anschlussspannung der Hochleistungsspeicherbatterie so gesteuert wird, dass sie niedriger als eine Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie ist. Die Steuerung für ein Batteriesystem umfasst eine Steuereinheit, die dem Öffnungs- und Schließungsschalter ermöglicht, von einem elektrisch verbundenen Zustand in einen unterbrochenen Zustand unter der Bedingung umzuschalten, dass ein Ladestrom, der zu der Hochleistungsspeicherbatterie fließt, kleiner als ein Bestimmungswert ist, und wobei der Bestimmungswert umso kleiner eingestellt wird, je größer ein Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den begleitenden Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines Batteriesystems gemäß einer Ausführungsform zeigt;
2 eine Ansicht, die einen Betriebsbereich eines Ladezustands (SOC) einer Lithium-Speicherbatterie zeigt;
3 eine Ansicht, die ein Verhältnis zwischen einer Anschlussspannung und einem Innenwiderstand einer Blei-Speicherbatterie zur Zeit des Ladens zeigt; und
4 ein Flussdiagramm, das einen Ablauf zeigt, um einem MOS-Schalter zu ermöglichen, von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand umzuschalten.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsformen einer Steuerung für ein Batteriesystem beschrieben. Ein Fahrzeug, in dem das Batteriesystem der vorliegenden Ausführungsform angebracht ist, verwendet eine Maschine als Antriebsquelle. Das Fahrzeug weist eine Leerlaufvermeidungsfunktion auf, welche die Maschine automatisch stoppt und neu startet, falls eine vorbestimmte Bedingung für einen automatischen Stopp und einen automatischen Neustart erfüllt ist.
1 zeigt ein Batteriesystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Das Batteriesystem umfasst eine Lichtmaschine 10 (Generator), eine Blei-Speicherbatterie 20, eine Lithium-Speicherbatterie 30 (Hochleistungsspeicherbatterie), einen Anlassermotor 41, elektrischen Lasten 42, 43 und verschiedene Schalter, die eine Schaltung zum Leiten oder Unterbrechen eines Stroms öffnen oder schließen. Die Schalter umfassen einen MOS-Schalter 50 (Öffnungs- und Schließungsschalter), der ein Halbleiterschalter ist, der sich aus einem MOSFET, einem SMR(Systemhauptrelais)-Schalter 60, der ein Halbleiterschalter ist, der aus einem MOSFET besteht, und einem Relaisschalter 70 zusammensetzt.
Die Lichtmaschine 10, die Blei-Speicherbatterie 20, der Anlassermotor 41 und die elektrische Last 42 sind in Parallelschaltung miteinander elektrisch verbunden. Zudem ist die elektrische Last 43 mit einer in Serie geschalteten Verbindung des SMR-Schalters 60 und der Lithium-Speicherbatterie 30, die elektrisch verbunden sind, in Parallelschaltung verbunden. Der MOS-Schalter 50 ist zwischen einem Satz aus der Lichtmaschine 10, der Blei-Speicherbatterie 20, dem Anlassermotor 41 und der elektrischen Last 42, sowie einem Satz aus dem SMR-Schalter 60 und der elektrischen Last 43 verbunden.
Die Lichtmaschine 10 wird durch Rotationsenergie der Kurbelwelle angetrieben, um Elektrizität zu erzeugen. Wenn ein Rotor der Lichtmaschine 10 über die Kurbelwelle gedreht wird, wird in Abhängigkeit von einem Erregerstrom, der durch die Rotorspule fließt, ein Wechselstrom in einer Statorspule induziert. Der induzierte Wechselstrom wird durch einen Gleichrichter in einen Gleichstrom umgewandelt. Zudem regelt ein Regler den Erregerstrom, der durch die Rotorspule fließt, um die entsprechende Spannung des erzeugten Gleichstroms an eine vorbestimmte Spannung Vreg anzupassen. Zudem wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Verzögerungsrückgewinnung durchgeführt, wodurch die Lichtmaschine 10 unter Verwendung von Verzögerungssenergie des Fahrzeugs elektrischen Strom erzeugt. Die Verzögerungsrückgewinnung wird durchgeführt, wenn eine derartige Bedingung erfüllt ist, dass das Fahrzeug verzögert und die Kraftstoffeinspritzung der Maschine gestoppt ist. Die elektrische Leistung, die durch die Lichtmaschine 10 erzeugt wird, wird außer zu der Blei-Speicherbatterie 20 und der Lithium-Speicherbatterie 30 auch an den elektrischen Lasten 42, 43 zugeführt.
Die Blei-Speicherbatterie 20 ist eine bekannte Mehrzweck-Speicherbatterie. Die Lithium-Speicherbatterie 30 ist eine Hochleistungsspeicherbatterie, die im Vergleich mit der Blei-Speicherbatterie 20 eine höhere Leistungsdichte und eine höhere Energiedichte, sowie eine höhere Lebensdauer bei häufigem Laden und Entladen aufweist. Sowohl die Blei-Speicherbatterie 20 als auch die Lithium-Speicherbatterie 30 wird durch eine Mehrzahl von in Serie verbunden Batteriezellen gebildet. Allerdings weist die günstigere Blei-Speicherbatterie 20 eine größere Speicherkapazität als die Lithium-Speicherbatterie 30 auf. Durch eine Zufuhr von elektrischer Leistung aus der Blei-Speicherbatterie 20, die eine große Kapazität aufweist, zu dem Anlassermotor 41, der eine hohe elektrische Leistung erfordert, kann die Kapazität der Lithium-Speicherbatterie 30 verkleinert werden, wodurch eine Kostenzunahme begrenzt wird.
Zudem ist die Blei-Speicherbatterie 20 mit einem Stromsensor 21 und einem Spannungssensor 22 ausgestattet. Der Stromsensor 21 erfasst einen Strom, der von oder zu der Blei-Speicherbatterie 20 fließt. Der Spannungssensor 22 erfasst eine Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20. Die Lithium-Speicherbatterie 30 ist mit einem Stromsensor 31 und einem Spannungssensor 32 ausgestattet. Der Stromsensor 31 erfasst einen Strom, der von oder zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt. Der Spannungssensor 32 erfasst eine Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30. Erfassungswerte der Sensoren werden an eine ECU (elektronische Steuereinheit) 80 (Steuerung des Batteriesystems) übertragen.
Die ECU 80 ist eine Steuerung des Batteriesystems der vorliegenden Ausführungsform und ist mit einem bekannten Mikrocomputer einschließlich einer CPU und Speichern (ROMs, RAMs) ausgestaltet. Die ECU 80 berechnet SOCs (Ladungszustände: das Verhältnis des tatsächlichen Ladungsbetrags zu dem Ladungsbetrag zum Zeitpunkt der vollen Ladung) der Blei-Speicherbatterie 20 und der Lithium-Speicherbatterie 30 basierend auf den erlangten Erfassungswerten. Die ECU 80 steuert das Batteriesystem derart, dass SOCs der Blei-Speicherbatterie 20 und der Lithium-Speicherbatterie 30 innerhalb eines angemessenen Bereichs liegen. Der angemessene Bereich des SOC ist ein Bereich, in dem die Speicherbatterie nicht tiefentladen oder überladen wird. Beispielsweise ist ein angemessener Bereich des SOC der Blei-Speicherbatterie 20 88 bis 92%, und der angemessene Bereich des SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 ist 35 bis 80%. Die ECU 80 steuert die vorbestimmte Spannung Vreg der Lichtmaschine 10 und sie steuert den Betrieb des MOS-Schalters 50 derart, dass die Blei-Speicherbatterie 20 und die Lithium-Speicherbatterie 30 nicht tiefentladen oder überladen werden.
Die Spannungscharakteristik (Verhältnis zwischen Leerlaufspannung und SOC) der Lithium-Speicherbatterie 30 wird so eingestellt, dass eine Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30 niedriger als diejenige der Blei-Speicherbatterie 20 wird, wenn die Blei-Speicherbatterie 20 und die Lithium-Speicherbatterie 30 innerhalb des angemessenen Bereichs des SOC verwendet werden. Die Speichercharakteristik der Lithium-Speicherbatterie 30 kann durch Auswahl einer Kombination eines aktiven Materials einer positiven Elektrode, eines aktiven Materials einer negativen Elektrode und einer Elektrolytlösung erzielt werden. Beispielsweise wird das aktive Material einer positiven Elektrode aus einem komplexen Oxid eines Lithium-Metalls wie LiCO2, LiMn2o4, LiO2, LiFePO4. Das aktive Material einer negativen Elektrode wird aus Carbon, Graphit, Lithium-Titanat, einem Aluminium, das Si oder Cu enthält, und dergleichen ausgewählt. Die Elektrolytlösung wird aus einem organischen Elektrolyt ausgewählt.
Der Anlassermotor 41 startet die Maschine, wenn das Fahrzeug durch den Fahrer oder einen automatischen Neustart gestartet wird. Eine drehende Welle des Anlassermotors 41 ist mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) der Maschine verbunden. Wenn das Fahrzeug durch den Fahrer gestartet wird oder erneut gestartet wird, wird der Anlassermotor 41 dadurch angetrieben, dass ihm elektrische Leistung von der Blei-Speicherbatterie 20 zugeführt wird, um eine anfängliche Drehung an der Kurbelwelle der Maschine aufzubringen.
Die elektrische Last 43 ist eine elektrische Last, die eine konstante Spannung benötigt, wodurch die Spannung der Zufuhrleistung annähernd konstant oder stabil sein muss, so dass sie zumindest innerhalb eines vorbestimmten Bereichs schwankt. Konkrete Beispiele für diese elektrische Last 43 umfassen ein Navigationssystem und eine Audiovorrichtung. Falls beispielsweise die Spannung der Zufuhrleistung nicht konstant ist, sondern erheblich schwankt, oder die Spannung der Zufuhrleistung erheblich außerhalb des vorbestimmten Bereichs schwankt, kann der Betrieb eines Navigationssystems oder dergleichen zurückgesetzt werden, wenn die Spannung unterhalb einer minimalen Betriebsspannung abgenommen hat. Um dieses Problem zu lösen, muss die elektrische Leistung, die der elektrischen Last 43 zugeführt wird, die Spannungsstabilisierung auf einem konstanten Wert aufweisen, der nicht unterhalb der minimalen Betriebsspannung abnimmt.
Die elektrische Last 42 ist eine allgemeine elektrische Last, die sich von der elektrischen Last 43 und dem Anlassermotor 41 unterscheidet. Konkrete Beispiele der elektrischen Last 42 umfassen Frontscheinwerfer, Scheibenwischer für eine Frontscheibe oder dergleichen, ein Lüftergebläse einer Klimaanlage oder eine Heizung für eine Enteisung einer Heckscheibe.
Der MOS-Schalter 50 ist ein Halbleiterschalter, der zwei MOSFETs (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) umfasst. Der MOS-Schalter 50 ist zwischen einem Satz aus der Lichtmaschine 10, dem Anlassermotor 41, der elektrischen Last 42 und der Blei-Speicherbatterie 20, sowie einem Satz aus der elektrischen Last 43 und dem SMR-Schalter 60 vorgesehen. In einem Zustand, bei dem sich der SMR-Schalter 60 in einem elektrisch leitenden Zustand (ein-Zustand) befindet, dient der MOS-Schalter 50 als ein Schalter zum Umschalten zwischen einem elektrisch leitenden Zustand (ein-Zustand) und einem unterbrochenen Zustand (aus-Zustand) zwischen dem Satz aus der Lichtmaschine 10, dem Anlassermotor 41, der elektrischen Last 42 und der Blei-Speicherbatterie 20, sowie dem Satz aus der elektrischen Last 43 und der Lithium-Speicherbatterie 30. Die ECU 80 schaltet zwischen einem ein-Zustand (elektrisch leitenden Zustand) und einem aus-Zustand (unterbrochenen Zustand) des MOS-Schalters 50 um.
Zudem sind die zwei MOSFETs in Serienschaltung miteinander verbunden, so dass parasitäre Dioden derselben in entgegengesetzter Richtung zueinander verlaufen. Wenn die zwei MOSFETs ausgeschaltet werden, kann somit der Strom, der durch die parasitären Dioden fließt, vollständig unterbrochen werden. Falls die zwei MOSFETs ausgeschaltet werden, kann demzufolge sowohl derjenige Fall verhindert werden, dass ein Strom von der Seite der Lithium-Speicherbatterie 30 zu der Seite der Blei-Speicherbatterie 20 entladen wird, als auch dass ein Strom von der Seite der Blei-Speicherbatterie 20 zu der Seite der Lithium-Speicherbatterie 30 geladen wird.
Der SMR-Schalter 60 ist ebenso wie der MOS-Schalter 50 ein Halbleiterschalter, der zwei MOSFETs umfasst. Der SMR-Schalter 60 ist zwischen der Lithium-Speicherbatterie 30 und einem Satz aus dem MOS-Schalter 50 und der elektrischen Last 43 vorgesehen. In einem Zustand, bei dem der MOS-Schalter 50 eingeschaltet ist, dient der MOS Schalter 60 als Schalter zum Umschalten zwischen einem elektrisch leitenden Zustand (ein-Zustand) und einem unterbrochenen Zustand (aus-Zustand) zwischen der Lithium-Speicherbatterie 30 und dem Satz aus der Lichtmaschine 10 und den elektrischen Lasten 42, 43. Das heißt, der SMR-Schalter 60 dient als ein Notschalter, der die Lithium-Speicherbatterie 30 von dem Batteriesystem trennt, wenn in dem Batteriesystem eine Anormalität aufgetreten ist.
Ein Umschalten zwischen einem ein-Zustand (elektrisch verbundener Zustand) und einem aus-Zustand (unterbrochener Zustand), das durch den SMR-Schalter 60 durchgeführt wird, wird von der ECU 80 gesteuert. Normalerweise wird der SMR-Schalter 60 in einem Zustand gehalten, in dem er von der ECU 80 fortlaufend ein ein-Signal erhält. Zur Zeit einer Anormalität wird eine Ausgabe des ein-Signals von der ECU 80 gestoppt, um den SMR-Schalter 60 in den aus-Zustand umzuschalten, wodurch die Lithium-Speicherbatterie 30 geschützt wird. Konkrete Beispiele des anormalen Zustands umfassen einen Fehler der Lichtmaschine 10 und eine Unterbrechung einer Verdrahtung, welche die Lichtmaschine 10 und die Lithium-Speicherbatterie 30 verbindet.
Der Relaisschalter 70 ist an einer Überbrückung 71 vorgesehen, die beide Seiten des MOS-Schalters 50 verbindet. Der Relaisschalter 70 ist ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisches Relais. Der Relaisschalter 70 ist eine elektrisch leitende Notvorrichtung, die verwendet wird, wenn in dem MOS-Schalter 50 oder der ECU 80 eine Anormalität (Fehler) aufgetreten ist. In der normalen Zeit (fehlerfreien Zeit) hat der Relaisschalter 70 einen aus-Zustand eingenommen, indem er von der ECU 80 einen Erregerstrom erhält. Falls beispielsweise in der ECU 80 eine Anormalität auftritt, bei der die ECU 80 kein ein-Signal an den MOS-Schalter 50 ausgeben kann und keinen Erregerstrom an den Relaisschalter 70 ausgeben kann, wird der Relaisschalter 70 in einen ein-Zustand geschaltet. Somit kann der elektrische Last 43 von wenigstens der Lichtmaschine 10 oder der Leih-Speicherbatterie 20 über die Überbrückung 71 elektrische Leistung zugeführt werden, da in der Überbrückung 71 eine elektrische Leitung eingerichtet wird.
Es ist zu beachten, dass die Lithium-Speicherbatterie 30, der MOS-Schalter 50, der SMR-Schalter 60, der Relaisschalter 70 und die ECU 80 einheitlich in einem Lagerungsgehäuse untergebracht sind, das eine Batterieeinheit U bildet.
Anschließend wird ein Vorgang beschrieben, bei dem ein ein-Zustand und ein aus-Zustand des MOS-Schalters 50 gemäß einer Antriebssituation der Maschine umgeschaltet werden. Es ist zu beachten, dass der SMS Schalter 60 normalerweise in einem ein-Zustand gehalten wird, wie oben stehend beschrieben ist.
Wenn beispielsweise zu einer Zeit, zu der das Fahrzeug stabil fährt, beschleunigt wird oder sich im Leerlauf befindet, Elektrizität ohne Verwendung einer Regeneration erzeugt wird, schaltet die ECU 80 einen ein-Zustand und einen aus-Zustand des MOS-Schalters 50 übereinstimmend mit einem SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 um. 2 zeigt einen Betriebsbereich des SOC der Lithium-Speicherbatterie 30. Der Bereich zwischen einem oberen Schwellwert Th1 und einem unteren Schwellwert Th2 ist ein angemessener Bereich, in dem ein SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 nicht tiefentladen und überladen wird. Während die Maschine angetrieben wird, wird ein Soll-SOC (Soll-Ladungsbetrag) der Lithium-Speicherbatterie 30 in dem Bereich zwischen dem oberen Schwellwert Th1 und dem unteren Schwellwert Th2 eingestellt. Es ist zu beachten, dass der obere Schwellwert Th1, der untere Schwellwert Th2 und der Soll-SOC so eingestellt werden, dass sie sich zwischen der Zeit, wenn ein SOC zunimmt, und der Zeit, wenn ein SOC aufgrund des Zustands der Maschine abnimmt, unterscheiden, um eine Pendelung des MOS-Schalters 50 zu verhindern.
Falls ein SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 kleiner als der Soll-SOC ist, schaltet die ECU 80 den MOS-Schalter 50 ein. Falls die Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30 so gesteuert wird, dass sie kleiner als die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 ist, wird die Lithium-Speicherbatterie 30 von der Lichtmaschine 10 oder der Blei-Speicherbatterie 20 geladen. Falls ein SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 größer als der Soll-SOC wird, schaltet die ECU 80 den MOS-Schalter 50 aus, wodurch unterbunden wird, dass die Lithium-Speicherbatterie 30 geladen wird, und ein Entladen der Lithium-Speicherbatterie 30 zu der elektrischen Last 43 zugelassen wird. In diesem Fall wird eine elektrische Leistung von der Lichtmaschine 10 oder der Blei-Speicherbatterie 20 zu der elektrischen Last 42 zugeführt.
Zudem schaltet die ECU 80 den MOS-Schalter 50 ein während eine Verzögerungsrückgewinnung durchgeführt wird. Wenn eine Verzögerungsrückgewinnung durchgeführt wird und falls ein SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 kleiner als der obere Schwellwert Th1 ist, schaltet die ECU 80 den MOS-Schalter 50 selbst dann ein, wenn ein SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 größer als der Soll-SOC ist. Falls die Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30 so gesteuert wird, dass sie kleiner als die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 ist, wird eine elektrische Leistung, die durch die Verzögerungsrückgewinnung erzeugt wird, hauptsächlich in die Lithium-Speicherbatterie 30 geladen. Falls ein SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 danach größer als der obere Schwellwert Th1 geworden ist, schaltet die ECU 80 den MOS-Schalter 50 aus, um zu verhindern, dass die Lithium-Speicherbatterie 30 überladen wird. Somit wird der Bereich von dem Soll-SOC bis zum oberen Schwellwert Th1 als Spanne für eine Regeneration genutzt. Es ist zu beachten, dass ein Teil der elektrischen Leistung, die durch Verzögerungsrückgewinnung erzeugt wird, durch die elektrischen Lasten 42, 43 verbraucht wird, und ein anderer Teil der elektrischen Leistung in der Blei-Speicherbatterie 20 geladen wird.
Wenn das Fahrzeug durch die Leerlaufvermeidungsfunktion automatisch gestoppt wird, schaltet zudem die ECU 80 den MOS-Schalter 50 in einen aus-Zustand. Somit wird der elektrischen Last 42 elektrische Leistung von der Blei-Speicherbatterie 20 zugeführt, und der elektrischen Last 43 wird elektrische Leistung von der Lithium-Speicherbatterie 30 zugeführt. In einem Zustand, bei dem der MOS-Schalter 50 ausgeschaltet ist, startet die ECU 80 die Maschine automatisch erneut. Da sich der Anlassermotor 41 und die Lithium-Speicherbatterie 30 in einem unterbrochenen Zustand befinden, und sich der Anlassermotor 41 und die Blei-Speicherbatterie 20 in einem elektrisch verbundenen Zustand befinden, wird der Anlassermotor 41 angetrieben, in dem ihm elektrische Leistung von der Blei-Speicherbatterie 20 zugeführt wird. Somit wird kein Entladen der Lithium-Speicherbatterie 30 zu dem Anlassermotor 41 durchgeführt, der eine hohe elektrische Leistung verbraucht, wodurch verhindert wird, dass die Lithium-Speicherbatterie 30 tiefentladen wird. Während das Fahrzeug durch die Leerlaufvermeidungsfunktion automatisch gestoppt wird, und falls der SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 kleiner als der untere Schwellwert Th2 wird, startet die ECU 80 die Maschine erneut, um den MOS-Schalter 50 einzuschalten, wodurch die Lithium-Speicherbatterie 30 geladen wird.
Falls die Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30 so gesteuert wird, dass sie kleiner als die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 ist, fließt immer ein Ladestrom von der Lichtmaschine 10 oder der Blei-Speicherbatterie 20 zu der Lithium-Speicherbatterie 30, wenn der MOS-Schalter 50 eingeschaltet ist. In einem Zustand, bei dem ein Ladestrom der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, wird durch die Blei-Speicherbatterie 20 ein Ladestrom erhalten, falls der MOS-Schalter 50 von einem ein-Zustand in einen aus-Zustand geschaltet wird, wodurch der Ladestrom, der zu der Blei-Speicherbatterie 20 fließt, erhöht wird.
Die Anschlussspannung einer Speicherbatterie zur Zeit des Ladens wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt: Vc = Vo + R × Ic wobei Vc eine Anschlussspannung einer Speicherbatterie zur Zeit des Ladens ist, Vo eine Leerlaufspannung ist, R ein Innenwiderstand ist, und Ic ein Ladestrom ist. Die Leerlaufspannung Vo ist eine Spannung, die erlangt wird, wenn kein Strom zur Speicherbatterie fließt. Vorausgesetzt, dass der Ladestrom konstant ist, nimmt die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 zu, sobald der Ladestrom zunimmt, wie in 3 gezeigt ist. Falls der MOS-Schalter 50 in einem Zustand, bei dem ein Ladestrom zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, von einem ein-Zustand in einen aus-Zustand geschaltet wird, nimmt somit die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 erheblich zu, sobald der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20 und der Betrag der Zunahme des Ladestroms, der zu der Blei-Speicherbatterie 20 fließt, größer wird. Falls der Betrag der Zunahme der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 größer wird, überschreitet die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 die Spannungsfestigkeiten der elektrischen Lasten 42, 43, wodurch die elektrischen Lasten 42, 43 Schaden nehmen können.
Um das oben genannte Problem zu lösen, darf der MOS-Schalter 50 unter der Bedingung, dass der Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, klein ist, von einem ein-Zustand in einen aus-Zustand umgeschaltet werden. 4 zeigt einen Vorgang zum Zulassen, dass der MOS-Schalter 50 von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand umgeschaltet wird. Der Vorgang wird von der ECU 80 zu bestimmten Zeitintervallen während einer Strecke durchgeführt.
Zunächst berechnet die ECU 80 bei S11 einen Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20. Der Innenwiderstand wird größer, sobald die Blei-Speicherbatterie 20 weiter beeinträchtigt wird und die Temperatur niedriger wird. Zum Beispiel wird der Innenwiderstand basierend auf dem Betrag des Spannungsabfalls der Blei-Speicherbatterie 20 berechnet, der erfasst wird, wenn der Anlassermotor 41 angetrieben wird. Die Anschlussspannung einer Speicherbatterie zur Zeit eines Entladens wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt: Vd = Vo – R × Id wobei Vd eine Anschlussspannung der Speicherbatterie zur Zeit des Enterladens ist, und Id ein Entladestrom ist. Der Betrag des Spannungsabfalls zur Zeit des Entladens wird durch den Innenwiderstand und einen Entladestrom bestimmt. Da ein annähernd konstanter Strom von der Blei-Speicherbatterie 20 zu dem Anlasser 41 fließt, wenn der Anlassermotor angetrieben wird, hängt der Betrag des Spannungsabfalls der Blei-Speicherbatterie 20, wenn der Anlassermotor 41 angetrieben wird, größtenteils von dem Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20 ab. Daher kann der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20 aus dem Betrag des Spannungsabfalls der Blei-Speicherbatterie 20 berechnet werden, wenn der Anlassermotor 41 angetrieben wird. Es ist zu beachten, dass ein Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20 aus demselben Erfassungswert berechnet wird, bis die Maschine nach den Maschinenstopps automatisch erneut gestartet ist.
Danach wird bei S12 ein Bestimmungswert Ij eingestellt, der zum Bestimmen dient, ob ein Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, kleiner ist oder nicht. Falls der Erfassungswert des Ladestroms, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, kleiner als der Bestimmungswert Ij ist, nimmt die ECU 80 an, das der Ladestrom kleiner ist. Daher wird der Bestimmungswert Ij so eingestellt, dass der Strom, der von der Blei-Speicherbatterie 20 erlangt wird, kleiner wird, wenn der MOS-Schalter 50 von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand umgeschaltet wird, da der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20 größer wird, d. h. so, dass der Betrag der Zunahme der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 selbst dann begrenzt wird, wenn der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20 größer ist. Somit gilt, je größer der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20 ist, der bei S11 berechnet wird, desto kleiner wird somit der Bestimmungswert Ij eingestellt.
Des Weiteren wird bei S12 ein anderer Bestimmungswert Vj eingestellt, der zum Bestimmen dient, ob ein Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, kleiner ist oder nicht. Der Ladestrom von der Blei-Speicherbatterie 20 zu der Lithium-Speicherbatterie 30 wird größer, sobald die Spannungsdifferenz zwischen der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 und der Spannungsdifferenz der Lithium-Speicherbatterie 30 größer wird. Das heißt es kann angenommen werden, dass der Ladestrom, der zur der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt umso größer ist, je größer die Spannungsdifferenz zwischen der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 und der Spannungsdifferenz der Lithium-Speicherbatterie 30 ist. Somit ist anzunehmen, dass der Ladestrom, der zur der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt kleiner ist, falls die Spannungsdifferenz von der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 zu der Spannungsdifferenz der Lithium-Speicherbatterie 30 kleiner ist. Demnach gilt im Fall des Bestimmungswerts Ij: je größer der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20 ist, der bei S11 berechnet wird, desto kleiner wird der Bestimmungswert Ij eingestellt.
Je größer danach bei S13 der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20 ist, der bei S11 berechnet wird, desto höher wird der Soll-SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 (desto größer der Soll-Ladungsbetrag) eingestellt. Die Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30 wird mit dem SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 in Korrelation gesetzt. Je höher der SOC ist, desto höher wird die Anschlussspannung der Lithiumspeicherbatterie 30. Je höher die Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30 ist, desto kleiner wird zudem der Ladestrom, der von der Blei-Speicherbatterie 20 zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt. D. h., je höher der SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 ist, desto kleiner wird der Ladestrom, der von der Blei-Speicherbatterie 20 zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt.
Danach bestimmt die ECU 80 bei S14, ob eine Anforderung zum Umschalten des MOS-Schalters 50 von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand erfolgt ist oder nicht. Falls keine Anforderung erfolgt ist (NEIN), endet die vorliegende Verarbeitung. Falls eine Anforderung erfolgt ist (JA), setzt die Verarbeitung bei S15 fort.
Bei S15 senkt die ECU 80 die elektrische Leistung, die durch die Lichtmaschine 10 erzeugt wird, so dass ein Ladensstrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, kleiner als der Bestimmungswert Ij wird.
Danach wird bei S16 ein Entladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, durch den Stromsensor 31 erfasst.
Danach werden bei S17 die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 und die Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30 durch den Spannungssensor 22 und den Spannungssensor 32 erfasst. Danach berechnet die ECU 80 die Spannungsdifferenz zwischen der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 und der Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30.
Danach bestimmt die ECU 80 bei S18, ob der Ladestrom, der bei S16 erfasst wird, kleiner als der bei S12 eingestellte Bestimmungswert Ij ist oder nicht, und ob die Spannungsdifferenz, die bei S17 berechnet wird, kleiner als der bei S12 eingestellte Bestimmungswert Vj ist oder nicht. Durch ein Durchführen der zwei Bestimmungen, ob die Bedingungen, dass ein Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, kleiner ist, erfüllt sind oder nicht, wird eine Zuverlässigkeit der Bestimmung verbessert.
Falls der Ladestrom, der bei S16 erfasst wird, kleiner als der Bestimmungswert Ij ist, und die Spannungsdifferenz, die bei S17 berechnet wird, kleiner als der Bestimmungswert Vj ist (JA), setzt der Ablauf bei S19 fort. Anderenfalls (NEIN) kehrt der Ablauf zu S14 zurück und wiederholt S14 bis S18, bis in S18 eine positive Bestimmung erfolgt.
Danach wird bei S19 zugelassen, dass der MOS-Schalter 50 von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand umschaltet. Unter der Bedingung, dass ein Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, kleiner ist, wird ein Umschalten des MOS-Schalters 50 von einem elektrisch leitenden Zustand zugelassen. Somit kann der Strom, der von der Blei-Speicherbatterie 20 erlangt wird, so gesteuert werden, dass er kleiner ist, wenn der MOS-Schalter 50 von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand umgeschaltet wird. Danach wird der vorliegende Ablauf beendet.
Die oben beschriebene Ausführungsform bietet die folgenden Vorteile.
Ein Umschalten des MOS-Schalters 50 von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand wird unter der Bedingung zugelassen, dass der Erfassungswert des Ladestroms, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, kleiner ist, und die Spannungsdifferenz, die aus der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 und der Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30 berechnet wird, kleiner als der Bestimmungswert Vj ist. Zudem gilt, je größer der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20 ist, desto kleiner werden die Bestimmungswerte Ij, Vj eingestellt. Wenn der MOS-Schalter 50 von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand umgeschaltet wird, wird somit der Strom, der von der Blei-Speicherbatterie 20 erlangt wird, kleiner, sobald der Innenwiderstand größer wird. Wenn zwischen der Lithium-Speicherbatterie 30 und der Lichtmaschine 10, den elektrischen Lasten 42, 43 und der Blei-Speicherbatterie 20 unterbrochen wird, kann der Betrag der Zunahme der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 begrenzt werden.
Wenn eine Anforderung zum Umschalten des MOS-Schalters 50 von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand erfolgt ist, wird ein Entladestrom, der von der Lichtmaschine 10 zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, gesenkt, falls eine elektrische Leistung, die durch die Lichtmaschine 10 erzeugt wird, gesenkt wird. Somit sinkt ein Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, wodurch leicht zugelassen werden kann, dass der MOS-Schalter 50 von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand umgeschaltet wird.
Falls der Soll-SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 höher eingestellt ist, wird der SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 leicht auf einem höheren Ladepegel gehalten (einem Zustand, bei dem der Betrag der Ladung größer ist), wobei ein Ladestrom, der von der Blei-Speicherbatterie 20 zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, so gesteuert werden kann, dass er kleiner ist. Somit gilt, je größer der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie 20 ist, desto kleiner kann der Ladestrom eingestellt werden, der von der Blei-Speicherbatterie 20 zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt. Ferner kann einen Strom, der von der Blei-Speicherbatterie 20 erlangt wird, wenn der MOS-Schalter 50 von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand geschaltet wird, so gesteuert werden, dass er kleiner ist.
Durch ein höheres Einstellen des Soll-SOC der Lithium-Speicherbatterie 30 und ein Senken einer elektrischen Leistung, die durch die Lichtmaschine 10 erzeugt wird, kann ein Ladestrom, der von der Lichtmaschine 10 und der Blei-Speicherbatterie 20 zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, so gesteuert werden, dass er kleiner ist. Ferner kann ein Strom, der von der Blei-Speicherbatterie 20 erlangt wird, wenn der MOS-Schalter 50 von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand umgeschaltet wird, zuverlässig so gesteuert werden, dass er kleiner ist.
Es ist verständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Konfigurationen beschränkt ist, sondern jegliche und alle Modifikationen, Abweichungen und äquivalente, die sich für den Fachmann ergeben, ebenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung in Betracht zu ziehen sind.
Lediglich durch ein Vergleichen eines Erfassungswert, der durch den Stromsensor 31 erfasst wird, mit dem Bestimmungswert Ij kann bestimmt werden, dass ein Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, kleiner ist. Hierdurch kann ebenso bestimmt werden, dass ein Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, kleiner ist.
Die Spannungsdifferenz zwischen der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 und der Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30 kann optional nicht berechnet werden. Anderenfalls kann einfach angenommen werden, dass ein Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, höher wird, sobald die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 höher wird. Somit kann der Ablauf zum Bestimmen, ob ein Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, kleiner ist oder nicht, vereinfacht werden.
Die Spannungsdifferenz zwischen der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 und der Anschlussspannung der Lithium-Speicherbatterie 30 kann optional nicht berechnet werden. Anderenfalls kann einfach angenommen werden, dass ein Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, niedriger wird, sobald die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie 20 niedriger wird. Somit kann der Ablauf zum Bestimmen, ob ein Ladestrom, der zu der Lithium-Speicherbatterie 30 fließt, kleiner ist oder nicht, vereinfacht werden.
Als eine Hochleistungsspeicherbatterie, die eine hohe Leistungsdichte und eine hohe Energiedichte aufweist, kann eine Nickel-Speicherbatterie, ein Kondensator und eine AGM(absorbierende Glasmatten)-Speicherbatterie eingesetzt werden.
Bei den oben genannten Ausführungsformen kann als der MOS-Schalter 50 und der SMR-Schalter 60 ein Halbleiterschalter eingesetzt werden, der aus einer PIN-Diode oder einem Thyristor, einem Solid-State-Relais, einem elektromagnetischen Relais oder der gleichen gebildet wird.
Die elektrische Last 42 kann zusammen mit der elektrischen Last 43 zwischen dem MOS-Schalter 50 und dem SMR-Schalter 60 verbunden sein. Gemäß diesem Aufbau wird elektrische Leistung von der Lithium-Speicherbatterie 30 zu den elektrischen Lasten 42, 43 zugeführt, wenn der MOS-Schalter 50 ausgeschaltet ist.
Das Batteriesystem gemäß den oben genannten Ausführungsformen kann in einem Fahrzeug angebracht sein, dass keine Leerlaufvermeidungsfunktion aufweist.
Nachstehend werden Aspekte der oben beschriebenen Ausführungsformen zusammengefasst.
Gemäß einem Aspekt der Ausführungsform wird eine Steuerung (80) für ein Batteriesystem geschaffen, die in einem Batteriesystemen verwendet wird, das umfasst: einen Generator (10), der durch eine Ausgangswelle einer Maschine angetrieben wird, um Elektrizität zu erzeugen, elektrische Lasten (42, 43), die mit dem Generator in Parallelschaltung verbunden sind, eine Blei-Speicherbatterie (20), die mit dem Generator in Parallelschaltung verbunden ist, so dass sie mit elektrischer Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, geladen wird, eine Hochleistungsbatterie (30), die eine hohe Leistungsdichte und eine hohe Energiedichte aufweist, und mit dem Generator in Parallelschaltung verbunden ist, so dass sie mit elektrischer Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, und elektrische Leistung, die von der Blei-Speicherbatterie entladen wird, geladen wird, und einen Öffnungs- und Schließungsschalter (50), der den Generator und die Blei-Speicherbatterie und die Hochleistungsspeicherbatterie in einen elektrisch leitenden Zustand oder einen unterbrochenen Zustand umschaltet, wobei eine Anschlussspannung der Hochleistungsspeicherbatterie so gesteuert wird, dass sie niedriger als eine Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie ist. Die Steuerung für ein Batteriesystem umfasst eine Steuereinheit, die es dem Öffnungs- und Schließungsschalter ermöglicht, von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand unter der Bedingung umzuschalten, dass ein Ladestrom, der zu der Hochleistungsbatterie fließt, kleiner als ein Bestimmungswert ist, wobei der Bestimmungswert umso kleiner eingestellt, je größer ein Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie ist.
Die Steuerung für ein Batteriesystem wird in einem Batteriesystem verwendet, in dem der Generator, die elektrischen Lasten und die Blei-Speicherbatterie und die Hochleistungsspeicherbatterie über den Öffnungs- und Schließungsschalter verbunden sind und in Parallelschaltung miteinander verbunden sind. Gemäß dem Batteriesystem fließt ein Ladestrom von dem Generator oder der Blei-Speicherbatterie zu der Hochleistungsspeicherbatterie, wenn der Generator und die Blei-Speicherbatterie, sowie die Hochleistungsspeicherbatterie in einem elektrisch verbunden Zustand sind, da eine Anschlussspannung der Hochleistungsspeicherbatterie so gesteuert wird, dass sie niedriger als eine Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie ist. Falls der Öffnungs- und Schließungsschalter von einem elektrisch verbundenen Zustand in einen unterbrochenen Zustand geschaltet wird während ein Ladestrom zu der Hochleistungsspeicherbatterie fließt, erlangt die Blei-Speicherbatterie danach einen Entladestrom. Somit nimmt der Betrag des Stroms zu, der zu der Blei-Speicherbatterie fließt, wodurch die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie schnell zunimmt. Der Betrag der Zunahme der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie wird größer sobald der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie und der Betrag der Zunahme des Stroms, der zu der Blei-Speicherbatterie fließt, größer wird. Falls der Betrag der Zunahme der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie größer wird, überschreitet die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie Spannungsfestigkeiten der elektrischen Lasten, wodurch die elektrischen Lasten Schaden nehmen können.
Gemäß der oben genannten Steuerung eines Batteriesystems wird dem Öffnungs- und Schließungsschalter jedoch ermöglicht, von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand unter der Bedingung umzuschalten, dass ein Ladestrom, der zu der Hochleistungsspeicherbatterie fließt, kleiner als ein Bestimmungswert ist. Je größer der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie ist, desto kleiner wird der Bestimmungswert eingestellt. Wenn der Öffnungs- und Schließungsschalter von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand umgeschaltet wird, wird somit der Strom, der von der Blei-Speicherbatterie erlangt wird, kleiner, sobald der Innenwiderstand größer wird. Wenn zwischen der Hochleistungsspeicherbatterie und dem Generator, den elektrischen Lasten und der Blei-Speicherbatterie unterbrochen wird, kann daher der Betrag der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie begrenzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2012-155287 [0001]
JP 2012-80706 [0003]

Claims

Steuerung für ein Batteriesystem, die für ein Batteriesystem verwendet wird, das umfasst: einen Generator, der durch eine Maschine angetrieben wird, um Elektrizität zu erzeugen, elektrische Lasten, die mit dem Generator in Parallelschaltung verbunden sind, eine Blei-Speicherbatterie, die mit dem Generator in Parallelschaltung verbunden ist, so dass sie mit elektrischer Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, geladen wird, eine Hochleistungsspeicherbatterie, die eine höhere Leistungsdichte und eine höhere Energiedichte aufweist und die mit dem Generator in Parallelschaltung verbunden ist, so dass sie mit elektrischer Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, sowie elektrischer Leistung, die von der Blei-Speicherbatterie entladen wird, geladen wird, und einen Öffnungs- und Schließungsschalter, der den Generator und die Blei-Speicherbatterie und die Hochleistungsspeicherbatterie in einen elektrisch verbunden Zustand oder in einen unterbrochenen Zustand schaltet, wobei eine Anschlussspannung der Hochleistungsspeicherbatterie so gesteuert wird, dass sie niedriger als eine Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie ist, weiterhin aufweisend: eine Steuereinheit, die dem Öffnungs- und Schließungsschalter ermöglicht, von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand unter der Bedingung umzuschalten, dass ein Ladensstrom, der zu der Hochleistungsspeicherbatterie fließt, kleiner als ein Bestimmungswert ist, und wobei der Bestimmungswert umso kleiner eingestellt wird, je größer ein Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie ist.
Steuerung für ein Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit eine elektrische Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, senkt, so dass der Entladestrom kleiner als der Bestimmungswert wird, falls eine Anforderung zum Umschalten des Öffnungs- und Schließungsschalters von einem elektrisch leitenden Zustand in einen unterbrochenen Zustand erfolgt.
Steuerung für einen Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit einen Soll-Ladungsbetrag der Hochleistungsspeicherbatterie, während die Maschine läuft, so einstellt, dass er größer wird, sobald der Innenwiderstand der Blei-Speicherbatterie größer wird, wobei er innerhalb eines angemessenen Bereichs liegt, in dem die Hochleistungsspeicherbatterie nicht tiefentladen oder überladen wird.
Steuerung für ein Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei anzunehmen ist, dass der Ladestrom umso größer ist, je größer die Spannungsdifferenz zwischen der Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie und der Anschlussspannung der Hochleistungsspeicherbatterie ist.
Steuerung für ein Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei anzunehmen ist, dass der Ladestrom umso größer ist, je höher die Anschlussspannung der Blei-Speicherbatterie ist.
Steuerung für ein Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei anzunehmen ist, dass der Ladestrom umso größer ist, je niedriger die Anschlussspannung der Hochleistungsspeicherbatterie ist.
Steuerung für ein Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei das Batteriesystem einen Anlassermotor umfasst, der mit der Blei-Speicherbatterie in Parallelschaltung verbunden ist, und dadurch angetrieben wird, dass ihm elektrische Leistung von der Blei-Speicherbatterie zugeführt wird, und wobei die Steuereinheit den Widerstand der Blei-Speicherbatterie basierend auf einem Betrag des Spannungsabfalls der Blei-Speicherbatterie berechnet, wenn der Anlassermotor angetrieben wird.