DE102014221388A1

DE102014221388A1 - Ladezustands-Berechungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102014221388A1
Application number: DE201410221388
Authority: DE
Inventors: c/o Suzuki Motor Corporation Mynamo Ryuichi
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2034-10-22
Also published as: JP2015081855A; DE102014221388B8; DE102014221388B4; CN104578241A; JP6119554B2

Abstract

Es handelt sich um eine Ladezustands-Berechnungsvorrichtung, die fähig ist, eine Berechnung eines Anfangsladezustands zur Zeit einer Aktivierung der Vorrichtung mit guter Genauigkeit in einer kurzen Zeit vorzunehmen. Die Einheit (11) zur Berechnung des Anfangsladezustands berechnet den Anfangsladezustand, indem die Einheit (31) zur Berechnung des ersten Ladezustands den ersten Ladezustand auf Basis der aus der Speichereinheit (17) ausgelesenen ersten Abfallspannung berechnet, die Einheit (32) zur Berechnung des zweiten Ladezustands den zweiten Ladezustand auf Basis der zweiten Abfallspannung, die durch die Einheit zur Schätzung der zweiten Abfallspannung geschätzt wurde, berechnet, die Einheit (33) zur Bestimmung des dritten Ladezustands einen aus dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand als den dritten Ladezustand bestimmt, die Einheit (34) zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten den Gewichtungskoeffizienten für das gewichtete Kombinieren des dritten Ladezustands und des Ladezustands während des Betriebs so festsetzt, dass das Gewicht für den Ladezustand während des Betriebs umso größer wird, je größer ein Unterschied zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand ist, und die Kombiniereinheit (35) das gewichtete Kombinieren des dritten Ladezustands und des aus der Speichereinheit (17) ausgelesenen Ladezustands während des Betriebs unter Verwendung des Gewichtungskoeffizienten vornimmt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladezustands-Berechnungsvorrichtung, um einen Ladezustand einer Batterie zu berechnen, und insbesondere eine Ladezustands-Berechnungsvorrichtung, die fähig ist, eine Berechnung eines Anfangsladezustands zur Zeit einer Aktivierung der Vorrichtung mit guter Genauigkeit vorzunehmen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Im Allgemeinen ist es bei einem Kraftfahrzeug, das wie ein Elektrofahrzeug durch elektrische Energie, die in einer Batterie gespeichert ist, fährt, nötig, einen Ladezustand (SOC: State of Charge, Ladezustand) einer Batterie mit einer hohen Genauigkeit zu berechnen, um eine mögliche Reisestrecke zu berechnen.
Herkömmlich ist als Ladezustands-Berechnungsvorrichtung, um einen Ladezustand einer Batterie zu berechnen, eine Vorrichtung bekannt, die einen Ladezustand auf Basis einer Abfallspannung berechnet, indem sie eine Korrelation zwischen einer Abfallspannung einer Batterie und einem Ladezustand benutzt, während sie einen Ladezustand auf Basis einer Stromakkumulation berechnet, indem sie einen Eingangs/Ausgangsstrom in die/von einer Batterie akkumuliert, und einen endgültigen Ladezustand berechnet, indem sie ein gewichtetes Kombinieren der beiden Ladezustände auf Basis der Abfallspannung und der Stromakkumulation berechnet (siehe die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-30080 ). Nach dem in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-30080 Beschriebenen wird ein Gewicht für den Ladezustand auf Basis der Stromakkumulation als groß angesetzt, wenn eine Veränderungsrate des Eingangs/Ausgangsstroms in die/von der Batterie groß ist.
Doch nach dem in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-30080 Beschriebenen wird dann, wenn eine Veränderungsrate des Eingangs/Ausgangsstroms in die/von der Batterie gering ist, das Gewicht für den Ladezustand auf Basis dieser Stromakkumulation als gering angesetzt und das Gewicht für den Ladezustand auf Basis der Abfallspannung als groß angesetzt, da die Verlässlichkeit des Ladezustands auf Basis der Stromakkumulation als gering angesehen wird. Doch da die Verlässlichkeit des Ladezustands auf Basis der Abfallspannung nicht notwendigerweise hoch ist, besteht die Möglichkeit, dass die Berechnungsgenauigkeit des endgültigen Ladezustands durch Vornahme des gewichteten Kombinierens gering wird. Außerdem wird nach dem in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2006-30080 Beschriebenen eine Berechnung eines Anfangsladezustands der Batterie zur Zeit einer Aktivierung der Vorrichtung nicht berücksichtigt, weshalb hier das Problem besteht, dass es nicht möglich ist, die Berechnung des Anfangsladezustands zur Zeit einer Aktivierung der Vorrichtung mit guter Genauigkeit vorzunehmen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben angeführten Probleme gemacht und hat die Aufgabe, eine Ladezustands-Berechnungsvorrichtung bereitzustellen, die fähig ist, eine Berechnung eines Anfangsladezustands zur Zeit einer Aktivierung der Vorrichtung mit guter Genauigkeit in einer kurzen Zeit vorzunehmen.
Die erste Form der vorliegenden Erfindung ist eine Ladezustands-Berechnungsvorrichtung zur Berechnung eines Ladezustands einer Batterie, die so gestaltet ist, dass sie umfasst: eine Einheit zur Berechnung des Anfangsladezustands, um bei Vorliegen einer Aktivierungsanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung einen Ladezustand der Batterie als Anfangsladezustand zu berechnen; eine Einheit zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs, um einen Ladezustand der Batterie nach einer Aktivierung der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung als Ladezustand während des Betriebs zu berechnen, indem ein Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie mit dem Anfangsladezustand als Anfangswert akkumuliert wird; eine Einheit zur Schätzung der ersten Abfallspannung, um eine Abfallspannung der Batterie als erste Abfallspannung zu schätzen, indem eine zeitliche Veränderung einer Spannung der Batterie während eines vorgegebenen Erfassungszeitraums auf eine Annäherungsformel angewendet wird, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie während des vorgegebenen vorab bestimmten Erfassungszeitraums fortdauernd zu einem Nullstrom wird; eine Einheit zur Schätzung der zweiten Abfallspannung, um eine Abfallspannung der Batterie auf Basis einer Regressionslinie, die von einer Spannung der Batterie und dem Eingangs/Ausgangsstrom erhalten wird, als zweite Abfallspannung zu schätzen, wenn ein Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie vorhanden ist; und eine Speichereinheit, um den Ladezustand während des Betriebs und die erste Abfallspannung zu speichern, wenn eine Stoppanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung vorliegt; wobei die Einheit zur Berechnung des Anfangsladezustands aufweist: eine Einheit zur Berechnung des ersten Ladezustands, um einen Ladezustand der Batterie auf Basis der aus der Speichereinheit ausgelesenen ersten Abfallspannung als ersten Ladezustand zu berechnen; eine Einheit zur Berechnung des zweiten Ladezustands, um einen Ladezustand der Batterie auf Basis der durch die Einheit zur Schätzung der zweiten Abfallspannung geschätzten zweiten Abfallspannung als zweiten Ladezustand zu berechnen; eine Einheit zur Bestimmung des dritten Ladezustands, um einen aus dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand als dritten Ladezustand zu bestimmen; eine Einheit zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten, um einen Gewichtungskoeffizienten für ein gewichtetes Kombinieren des dritten Ladezustands und des Ladezustands während des Betriebs auf Basis eines Unterschieds zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand so festzusetzen, dass ein Gewicht für den Ladezustand während des Betriebs umso größer wird, je größer der Unterschied ist, und ein Gewicht für den dritten Ladezustand umso größer wird, je kleiner der Unterschied ist; und eine Kombiniereinheit, um durch Vornahme des gewichteten Kombinierens des dritten Ladezustands und des aus der Speichereinheit ausgelesenen Ladezustands während des Betriebs unter Verwendung des Gewichtungskoeffizenten den Anfangsladezustand zu berechnen.
Die zweite Form der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise so gestaltet, dass die Einheit zur Schätzung der ersten Abfallspannung aufweist: eine Einheit zur Erfassung der Batterietemperatur, um eine Temperatur der Batterie zu erfassen, und eine Einheit zur Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums, um den vorgegebenen Erfassungszeitraum festzusetzen, wobei die Einheit zur Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums den vorgegebenen Erfassungszeitraum als umso länger festsetzt, je niedriger die Temperatur der Batterie ist.
Die dritte Form der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise so gestaltet, dass die Einheit zur Bestimmung des dritten Ladezustands den niedrigeren aus dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand als den dritten Ladezustand bestimmt.
Die vierte Form der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise so gestaltet, dass die Einheit zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten dann, wenn es der Einheit zur Berechnung des ersten Ladezustands nicht möglich ist, die erste Abfallspannung aus der Speichereinheit auszulesen, den Gewichtungskoeffizienten so festsetzt, dass ein Ergebnis des gewichteten Kombinierens durch die Kombiniereinheit der Ladezustand während des Betriebs wird.
Die fünfte Form der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise ferner eine Einheit zur Nullstrom-Beurteilung, um einen Fall, in dem der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie gleich oder geringer als ein vorgegebener vorab bestimmter Strom wird, als Nullstrom zu beurteilen, wobei die Einheit zur Schätzung der ersten Abfallspannung die erste Abfallspannung schätzt, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie durch die Einheit zur Nullstrom-Beurteilung für den vorgegebenen Erfassungszeitraum fortdauernd als Nullstrom beurteilt wird.
Die sechste Form der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise so gestaltet, dass die Einheit zur Berechnung des Anfangsladezustands den Anfangsladezustand unabhängig von dem Vorliegen oder Fehlen der Aktivierungsanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung berechnet, indem das gewichtete Kombinieren des dritten Ladezustands und des Ladezustands während des Betriebs durch die Kombiniereinheit unter Verwendung des Gewichtungskoeffizienten vorgenommen wird, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie durch die Einheit zur Nullstrom-Beurteilung für den vorgegebenen Erfassungszeitraum fortdauernd als Nullstrom beurteilt wird.
Somit wird nach der oben angeführten ersten Form während eines Betriebs der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung der Ladezustand während des Betriebs durch Akkumulieren des Eingangs/Ausgangsstroms in die/von der Batterie mit dem Anfangsladezustand als Anfangswert berechnet, so dass der Ladezustand während des Betriebs eine konstante Verlässlichkeit aufweist. Außerdem wird dann, wenn die Verlässlichkeit des dritten Ladezustands gering ist, da der Unterschied zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand, deren Berechnungsverfahren sich voneinander unterscheiden, groß ist, das Gewicht für den dritten Ladezustand zur Zeit des gewichteten Kombinierens gering. Aus diesem Grund ist es durch Ausführen des gewichteten Kombinierens des dritten Ladezustands, dessen Verlässlichkeit gering ist und dessen Gewicht gering ist, und des Ladezustands während des Betriebs, der eine konstante Verlässlichkeit aufweist und dessen Gewicht groß ist, möglich, den Anfangsladezustand zur Zeit einer Aktivierung der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung mit guter Genauigkeit zu berechnen. Außerdem wird dann, wenn eine Verlässlichkeit des dritten Ladezustands hoch ist, da der Unterschied zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand gering ist, das Gewicht für den dritten Ladezustand zur Zeit des gewichteten Kombinierens groß, so dass es durch Ausführen des gewichteten Kombinierens des dritten Ladezustands, dessen Verlässlichkeit hoch ist und dessen Gewicht groß ist, und des Ladezustands während des Betriebs, der eine konstante Verlässlichkeit aufweist und dessen Gewicht gering ist, möglich ist, den Anfangsladezustand zur Zeit einer Aktivierung der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung mit guter Genauigkeit zu berechnen. Außerdem wird die erste Abfallspannung geschätzt und in der Speichereinheit gespeichert, wenn eine Stoppanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung vorliegt, und wird nach der Aktivierung der Vorrichtung der erste Ladezustand durch Auslesen dieser ersten Abfallspannung aus der Speichereinheit berechnet, so dass eine vorgegebene Messzeit für die Schätzung der ersten Abfallspannung nach der Aktivierung der Vorrichtung unnötig wird und es möglich ist, die Berechnung des Anfangsladezustands nach der Aktivierung der Vorrichtung in einer kurzen Zeit durchzuführen. Daher ist es der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 möglich, die Berechnung des Anfangsladezustands zur Zeit der Aktivierung der Vorrichtung mit guter Genauigkeit in einer kurzen Zeit vorzunehmen.
Außerdem ist es nach der oben angeführten zweiten Form dann, wenn die Temperatur der Batterie gering ist und eine Zeit, die für die Depolarisation nötig ist, lang ist, durch Festsetzen des vorgegebenen Erfassungszeitraums, um die Spannung der Batterie zu erfassen, als lang möglich, den Anfangsladezustand der Batterie zur Zeit der Aktivierung der Vorrichtung mit guter Genauigkeit zu berechnen, und ist es dann, wenn die Temperatur der Batterie hoch ist, durch Festsetzen des vorgegebenen Erfassungszeitraums als kurz möglich, den Anfangsladezustand in einer kurzen Zeit zu berechnen.
Außerdem wird nach der oben angeführten dritten Form der niedrigere aus dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand als der dritte Ladezustand bestimmt, und wird der Anfangsladezustand zur Zeit der Aktivierung der Vorrichtung durch das gewichtete Kombinieren dieses dritten Ladezustands und des Ladezustands während des Betriebs berechnet, so dass es möglich ist, den Fall eines fälschlichen Berechnens des Anfangsladezustands als Wert, der höher als in Wirklichkeit ist, zu unterdrücken.
Außerdem wird nach der oben angeführten vierten Form in dem Fall, in dem die erste Abfallspannung nicht in der Speichereinheit gespeichert ist, da die erste Abfallspannung nicht durch die Einheit zur Schätzung der ersten Abfallspannung geschätzt werden konnte, der Ladezustand während des Betriebs, der zur Zeit der Stoppanforderung in der Speichereinheit gespeichert wurde, das Ergebnis des gewichteten Kombinierens durch die Kombiniereinheit, so dass es möglich ist, einen Fall der Beeinträchtigung einer Berechnungsgenauigkeit einer Ladekapazität zur Zeit der Aktivierung der Vorrichtung selbst dann zu unterdrücken, wenn die erste Abfallspannung zur Zeit des Anhaltens der Vorrichtung nicht geschätzt werden konnte.
Außerdem ist es nach der oben angeführten fünften Form möglich, den Anfangsladezustand selbst in einem Zustand, in dem der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie zur Zeit der Aktivierung der Vorrichtung kein Nullstrom ist, aber gleich oder geringer als ein vorgegebener Stromwert wird, mit guter Genauigkeit zu berechnen.
Außerdem wird nach der oben angeführten sechsten Form der Anfangsladezustand selbst in einem Zustand zur Zeit des Anhaltens des Motorfahrzeugs und dergleichen, in dem der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie kein Nullstrom ist, aber gleich oder geringer als ein vorgegebener Stromwert wird, mit guter Genauigkeit berechnet, indem das gewichtete Kombinieren des dritten Ladezustands und des Ladezustands während des Betriebs durch die Kombiniereinheit vorgenommen wird, und wird der Ladezustand während des Betriebs durch die Einheit zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs mit diesem Anfangsladezustand als Anfangswert berechnet. Da der Anfangsladezustand folglich zur Zeit des Anhaltens des Motors und dergleichen, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie gleich oder geringer als ein vorgegebener Stromwert wird, berechnet wird, wird ein Fehler bei der Stromakkumulation, der in dem Ladezustand während des Betriebs enthalten ist, aufgelöst, so dass es möglich ist, den Ladezustand während des Betriebs mit guter Genauigkeit zu berechnen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Motorfahrzeug zeigt, in dem eine Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
2 ist ein Diagramm zur Erklärung eines Verfahrens zur Schätzung einer ersten Abfallspannung in einer Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Kennlinie zur Definition einer Korrelation zwischen einer Batterietemperatur und einem vorgegebenen Erfassungszeitraum in einer Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Diagramm zur Erklärung eines Verfahrens zur Schätzung einer zweiten Abfallspannung in einer Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Kennlinie zur Definition einer Korrelation zwischen einer Abfallspannung und einem Ladezustand in einer Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Kennlinie zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten in einer Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb einer Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 7 ausführlich beschrieben. Zuerst wird der Aufbau beschrieben. In 1 ist ein Motorfahrzeug 1 als Elektrofahrzeug gestaltet, das eine Batterie 21, eine elektrische Last 24, eine Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10, eine übergeordnete Steuereinheit 26, und einen Zündschlüssel 27 umfasst und durch Antreiben der elektrischen Last 24, die aus einem Fahrtmotor und dergleichen besteht, mittels des in der Batterie 21 gespeicherten elektrischen Stroms zum Fahren gebracht wird. Außerdem ist das Motorfahrzeug 1 mit einer Ladeschaltung 25 versehen und ist diese Ladeschaltung 25 so ausgeführt, dass sie den von einer externen Versorgungsquelle 28 gelieferten elektrischen Strom in die Batterie 21 lädt.
Die Batterie 21 ist als Batteriesatz gestaltet, in dem mehrere Batteriezellen 22 untereinander in Reihe verbunden sind. Jede Einheitszelle 22 ist aus einer Lithium-Ionen-Batterie oder einer Nickel-Metallhybrid-Batterie gebildet. Außerdem weist die Batterie 21 einen Spannungssensor 18, einen Stromsensor 19 und einen Temperatursensor 20 auf. Der Spannungssensor 18 ist so ausgeführt, dass er eine Spannung über Klemmen (nachstehend einfach als Spannung bezeichnet) der Batterie 21 detektiert und die detektierte Spannung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 ausgibt. Der Stromsensor 19 ist so ausgeführt, dass er einen Eingangs/Ausgangsstrom, der in die Batterie 21 eingegeben oder davon ausgegeben wird, detektiert und den detektierten Eingangs/Ausgangsstrom an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 ausgibt. Der Temperatursensor 20 ist so gestaltet, dass er eine Temperatur der Batterie 21 detektiert und die detektierte Batterietemperatur an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 ausgibt.
Die übergeordnete Steuereinheit 26 ist die sogenannte Body-ECU (elektronische Steuereinheit), die aus einer CPU (zentrale Steuereinheit), einem ROM (Nurlesespeicher) und einem RAM (Direktzugriffsspeicher) gebildet ist, und ist so ausgeführt, dass sie eine Gesamtsteuerung des Motorfahrzeugs 1 vornimmt, indem die CPU ein in dem ROM gespeichertes Programm mit dem RAM als Arbeitsbereich ausführt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die übergeordnete Steuereinheit 26 so ausgeführt, dass sie eine Stoppanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 ausgibt, wenn von dem Zündschlüssel 27 ein Zündung-AUS-Signal eingegeben wird, und eine Aktivierungsanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 ausgibt, wenn von dem Zündschlüssel 27 ein Zündung-EIN-Signal eingegeben wird. Hier ist die Aktivierungsanforderung ein Signal zur Anforderung einer Aktivierung der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10, und ist die Stoppanforderung ein Signal zur Anforderung eines Anhaltens des Betriebs der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10.
Die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 ist das sogenannte BMS (Batteriemanagementsystem), das aus einer CPU, einem ROM und einem RAM gebildet ist, und ist so ausgeführt, dass sie den Ladezustand (SOC: State of Charge) der Batterie 21 berechnet, indem die CPU ein in dem ROM gespeichertes Programm mit dem RAM als Arbeitsbereich ausführt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 ausgestattet mit einer Einheit 11 zur Berechnung des Anfangsladezustands, einer Einheit 12 zur Nullstrom-Beurteilung, einer Einheit 13 zur Schätzung der ersten Abfallspannung, einer Einheit 16 zur Schätzung der zweiten Abfallspannung, einer Speichereinheit 17 und einer Einheit 36 zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs.
Die Einheit 11 zur Berechnung des Anfangsladezustands ist, wie nachstehend ausführlich beschrieben wird, so ausgeführt, dass sie eine anfängliche Berechnung des Ladezustands der Batterie 21 vornimmt, wenn die Aktivierungsanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 von der übergeordneten Steuereinheit 26 vorliegt, und den berechneten Ladezustand als Anfangsladezustand an die übergeordnete Steuereinheit 26 und die Einheit 36 zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs ausgibt.
Die Einheit 36 zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs ist so ausgeführt, dass sie den Ladezustand nach der Aktivierung der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 auf Basis eines Akkumulierens des Eingangs/Ausgangsstroms in die/von der Batterie 21 mit dem Anfangsladezustand als Anfangswert berechnet und den berechneten Ladezustand als Ladezustand während des Betriebs an die übergeordnete Steuereinheit 26 ausgibt. Hier ist der Ladezustand während des Betriebs das, was durch Akkumulieren des Eingangs/Ausgangsstroms in die/von der Batterie 21 während eines Betriebs der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 mit dem Anfangsladezustand als Anfangswert berechnet wird, weshalb er eine konstante Verlässlichkeit aufweist.
Die Einheit 12 zur Nullstrom-Beurteilung ist so ausgeführt, dass sie den von dem Stromsensor 19 ausgegebenen Eingangs/Ausgangsstrom überwacht, beurteilt, ob dieser Eingangs/Ausgangsstrom ein Nullstrom ist oder nicht, und ein Beurteilungsergebnis an die Einheit 13 zur Schätzung der ersten Abfallspannung ausgibt.
Die Einheit 13 zur Schätzung der ersten Abfallspannung ist so ausgeführt, dass sie durch Anwenden einer zeitlichen Veränderung einer Spannung der Batterie 21 in einem vorgegebenen Erfassungszeitraum auf eine Annäherungsformel eine Abfallspannung (nachstehend auch als erste Abfallspannung bezeichnet) der Batterie schätzt, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie 21 für den vorgegebenen vorab bestimmten Erfassungszeitraum fortdauernd ein Nullstrom wird. Genauer ist, wie in 2 gezeigt, die Einheit 13 zur Schätzung der Abfallspannung so ausgeführt, dass sie eine Erfassung der Spannung der Batterie 21 beginnt, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom zu einer Zeit t0 ein Nullstrom wird, und die Abfallspannung auf Basis mehrerer über die Zeit erfasster Spannungswerte, das heißt, einer zeitlichen Veränderung der Spannung, schätzt, und zwar unter der Bedingung, dass der Nullstromzustand bis zu einer Zeit t1, zu der der vorgegebene Erfassungszeitraum T abläuft, angedauert hat. Hier, in 2, steigt die Spannung der Batterie 21 einer Kurve 42 folgend an, und zwar von der Zeit t0, an der ein Nullstromzustand eintritt, bis zu der Zeit t2, zu der sie die Abfallspannung erreicht, da eine Polarisation aufgehoben wird. Die Einheit 13 zur Schätzung der ersten Abfallspannung speichert im Voraus eine Annäherungsformel, die dieser Kurve 42 entspricht, und schätzt die erste Abfallspannung durch Anwenden der Spannungen, die während des vorgegebenen Erfassungszeitraums T von der Zeit t0 bis zu der Zeit t1 über die Zeit erfasst wurden, auf diese Annäherungsformel.
Außerdem ist die Einheit 13 zur Schätzung der ersten Abfallspannung mit einer Einheit 14 zur Erfassung der Batterietemperatur und einer Einheit 15 zur Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums ausgestattet und so ausgeführt, dass sie die von dem Temperatursensor 20 ausgegebene Batterietemperatur durch diese Einheit 14 zur Erfassung der Batterietemperatur erfasst und die Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums durch die Einheit 15 zur Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums auf Basis der erfassten Batterietemperatur vornimmt. Hier ist eine Korrelation zwischen der Batterietemperatur und dem vorgegebenen Erfassungszeitraum in einer in 3 gezeigten Kennlinie zur Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums definiert. In der Kennlinie zur Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums von 3 ist eine Korrelationskurve 43 so definiert, dass der vorgegebene Erfassungszeitraum als länger festgesetzt wird, wenn die Temperatur der Batterie 21 geringer ist.
Die Einheit 16 zur Schätzung der zweiten Abfallspannung ist so ausgeführt, dass sie eine Abfallspannung (nachstehend auch als zweite Abfallspannung bezeichnet) der Batterie 21 auf Basis einer Regressionslinie, die von der Spannung der Batterie 21 und dem Eingangs/Ausgangsstrom erhalten wird, schätzt, wenn ein Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie 21 vorliegt.
Genauer erfasst die Einheit 16 zur Schätzung der zweiten Abfallspannung in einem Zustand, in dem ein Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie 21 vorhanden ist, mehrere Spannungen, die von dem Spannungssensor 18 ausgegeben werden, und Eingangs/Ausgangsströme, die von dem Stromsensor 19 ausgegeben werden, erhält sie, wie in 4 gezeigt, aus den erfassten mehreren Spannungen und Eingangs/Ausgangsströmen durch das Verfahren der kleinsten Fehlerquadrate und dergleichen die Regressionslinie 44, und schätzt sie eine Spannung zu einer Zeit, zu der ein Strom auf dieser Regressionslinie 44 0 (Null) beträgt, als die zweite Abfallspannung. Es ist zu beachten, dass die zweite Abfallspannung unter Berücksichtigung eines inneren Widerstands der Batterie 21 geschätzt wird.
Die Speichereinheit 17 ist so ausgeführt, dass sie bei Vorliegen der Stoppanforderung von der übergeordneten Steuereinheit 26 an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 einen aktuellen Ladezustand während des Betriebs, der bereits durch die Einheit 36 zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs berechnet wurde, und die durch die Einheit 13 zur Schätzung der ersten Abfallspannung geschätzte erste Abfallspannung speichert. Außerdem ist die Speichereinheit 17 so ausgeführt, dass sie speichert, dass eine Schätzung der ersten Abfallspannung unmöglich war, wenn die Einheit 13 zur Schätzung der ersten Abfallspannung die erste Abfallspannung nicht schätzen konnte.
Als nächstes wird ein ausführlicher Aufbau der Einheit 11 zur Berechnung des Anfangsladezustands beschrieben werden. Die Einheit 11 zur Berechnung des Anfangsladezustands ist ausgestattet mit einer Einheit 31 zur Berechnung des ersten Ladezustands, einer Einheit 32 zur Berechnung des zweiten Ladezustands, einer Einheit 33 zur Bestimmung des dritten Ladezustands, einer Einheit 34 zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten, und einer Kombiniereinheit 35, und sie ist so ausgeführt, dass sie mit diesem zur Zeit der Aktivierung der Vorrichtung den Anfangsladezustand der Batterie 21 berechnet. Hier ist die Zeit der Aktivierung der Vorrichtung eine Zeit, zu der die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 auf Basis der Aktivierungsanforderung aus einem angehaltenen Zustand aktiviert wird.
Genauer ist die Einheit 31 zur Berechnung des ersten Ladezustands so ausgeführt, dass sie den Ladezustand (nachstehend als erster Ladezustand bezeichnet) der Batterie 21 auf Basis der aus der Speichereinheit 17 ausgelesenen ersten Abfallspannung berechnet. Andererseits ist die Einheit 32 zur Berechnung des zweiten Ladezustands so ausgeführt, dass sie den Ladezustand (nachstehend als zweiter Ladezustand bezeichnet) der Batterie 21 auf Basis der zweiten Abfallspannung, die durch die Einheit 16 zur Schätzung der zweiten Abfallspannung geschätzt wurde, berechnet.
Hier gilt zwischen der Abfallspannung und dem Ladezustand der Batterie 21, wie in 5 gezeigt, eine derartige Korrelationskurve 41, dass der Ladezustand umso höher wird, je höher die Abfallspannung ist. Die Einheit 31 zur Berechnung des ersten Ladezustands und die Einheit 32 zur Berechnung des zweiten Ladezustands berechnen den Ladezustand auf Basis dieser Korrelationskurve 41 aus der Abfallspannung.
Die Einheit 33 zur Bestimmung des dritten Ladezustands ist so ausgeführt, dass sie einen aus dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand als dritten Ladezustand der Batterie 21 bestimmt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Einheit 33 zur Bestimmung des dritten Ladezustands so ausgeführt, dass sie einen niedrigeren aus dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand als den dritten Ladezustand der Batterie 21 bestimmt. Das heißt, wenn der dritte Ladezustand als SOCv bezeichnet wird, der erste Ladezustand als SOCvi bezeichnet wird, und der zweite Ladezustand als SOCvv bezeichnet wird, erhält die Einheit 33 zur Bestimmung des dritten Ladezustands den dritten Ladezustand SOCv aus der Formel SOCv = min{SOCvi, SOCvv}.
Die Einheit 34 zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten ist so ausgeführt, dass sie einen Gewichtungskoeffizienten auf Basis eines Unterschieds zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand festsetzt. Genauer berechnet die Einheit 34 zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten einen Absolutwert eines Unterschieds zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand, und setzt sie den Gewichtungskoeffizienten durch Bezugnahme auf eine in 6 gezeigten Kennlinie zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten fest. In der Kennlinie zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten von 6 ist eine Korrelation so definiert, dass der Gewichtungskoeffizient α ein vorgegebener oberer Grenzwert (zum Beispiel 0,8) ist, wenn der Absolutwert |SOCvi – SOCvv| des Unterschieds zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand 0 (Null) beträgt, und der Gewichtungskoeffizient α als quadratische Funktion zu einem vorgegebenen unteren Grenzwert (zum Beispiel 0,3) hin abnimmt, während dieser Absolutwert |SOCvi – SOCvv| des Unterschieds größer wird.
Hier lässt sich sagen, dass die Verlässlichkeit des dritten Ladezustands gering ist, wenn der Absolutwert |SOCvi – SOCvv| des Unterschieds zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand groß ist, und die Verlässlichkeit des dritten Ladezustands hoch ist, wenn der Absolutwert |SOCvi – SOCvv| des Unterschieds zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand klein ist. Aus diesem Grund ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Gewichtungskoeffizient in der Kennlinie zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten von 6 so festgesetzt, dass ein Gewicht für den Ladezustand während des Betriebs umso größer wird, je größer der Unterschied zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand ist, und ein Gewicht für den dritten Ladezustand umso größer wird, je kleiner der Unterschied zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand ist.
Außerdem ist die Einheit 34 zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten so ausgeführt, dass der Gewichtskoeffizient α ohne Bezugnahme auf der Kennlinie zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten von 6 als 0 (Null) festgesetzt wird, wenn in der Speichereinheit 17 keine erste Abfallspannung gespeichert ist, aber gespeichert ist, dass eine Schätzung der ersten Abfallspannung unmöglich war. Wenn der Gewichtungskoeffizient α als 0 (Null) festgesetzt wird, wird das Gewicht für den dritten Ladezustand 0 (Null), so dass das Ergebnis des gewichteten Kombinierens durch die nachstehend beschriebene Kombiniereinheit 35 der Ladezustand während des Betriebs wird.
Die Kombiniereinheit 35 ist so ausgeführt, dass sie durch Vornahme eines gewichteten Kombinierens des dritten Ladezustands und des aus der Speichereinheit 17 ausgelesenen Ladezustands während des Betriebs unter Verwendung des Gewichtungskoeffizienten α den Anfangsladezustand berechnet. Genauer wird der durch das Kombinieren erhaltene Ladezustand SOC bei Bezeichnung des dritten Ladezustands als SOCv und bei Bezeichnung des Ladezustands während des Betriebs als SOCm aus der Formel SOC = (1 – α)·SOCm + α·SOCv berechnet.
Die Einheit 11 zur Berechnung des Anfangsladezustands ist so ausgeführt, dass sie die Berechnung des ersten Ladezustands, die Berechnung des zweiten Ladezustands, die Bestimmung des dritten Ladezustands, die Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten und das gewichtete Kombinieren vornimmt und den durch das gewichtete Kombinieren erhaltenen Ladezustand als Anfangsladezustand an die übergeordnete Steuereinheit 26 und die Einheit 36 zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs ausgibt, wenn die Aktivierungsanforderung von der übergeordneten Steuereinheit 26 an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 vorliegt.
Es ist zu beachten, dass unter der Bedingung, dass der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie 21 zwar kein Nullstrom ist, aber sich in einem derartigen Zustand befindet, dass er in einem solchen Maße gleich oder geringer als ein vorgegebener Stromwert ist, dass er als Nullstrom betrachtet werden kann (als Nullstromzustand angesehen wird), die Möglichkeit besteht, dass die Einheit 12 zur Nullstrom-Beurteilung eine Beurteilung als Nullstrom vornimmt und die Kombiniereinheit 35 den Anfangsladezustand unabhängig von dem Vorliegen oder Fehlen der Aktivierungsanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 durch Vornahme des gewichteten Kombinierens des Ladezustands während des Betriebs und des dritten Ladezustands berechnet. In diesem Fall berechnet die Einheit 36 zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs den Ladezustand während des Betriebs mit dem berechneten Anfangsladezustand als Anfangswert.
Bei Bezeichnung des Anfangsladezustands, der zuvor durch die Einheit 36 zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs an die übergeordnete Steuereinheit 26 ausgegeben worden ist, als SOCp, bei Bezeichnung einer Ladezustand-Veränderungsgröße, die durch die Einheit 36 zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs durch Stromakkumulation berechnet wurde, als ΔSOCi, bei Bezeichnung des dritten Ladezustands als SOCv, und bei Bezeichnung des Gewichtungskoeffizienten als β berechnet die Kombiniereinheit 35 im Speziellen den Anfangsladezustand durch Vornahme des gewichteten Kombinierens unter Verwendung einer Formel (1 – β)·(SOCp + ΔSOCi) + β·SOCv. Es ist zu beachten, dass dieser Gewichtungskoeffizient β wie der Gewichtungskoeffizient α so festgesetzt ist, dass er einen Wert aufweist, welcher umso größer ist, je größer der Unterschied zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand ist.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 der Betrieb der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 beschrieben. Das Ablaufdiagramm von 7 ist ein Diagramm, das den Betrieb bis dorthin zeigt, wo die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 aus dem aktivierten Zustand stoppt, und ferner die Berechnung des Anfangsladezustands zur Zeit einer Aktivierung der Vorrichtung vornimmt.
Zuerst erfasst die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 in einem Zustand, in dem der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie 21 vorliegt, die mehreren Spannungswerte und die Eingangs/Ausgangsstromwerte der Batterie 21 (Schritt S1). Dann beurteilt die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 das Vorliegen oder Fehlen der Stoppanforderung von der übergeordneten Steuereinheit 26 (Schritt S2), und speichert die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 bei Vorliegen der Stoppanforderung den aktuellen Ladezustand, der bereits durch die Einheit 11 zur Berechnung des Anfangsladezustands berechnet wurde, als Ladezustand während des Betriebs in der Speichereinheit 17 (Schritt S3). Bei Beurteilung in Schritt S2, dass keine Stoppanforderung vorliegt, führt die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 die Verarbeitung zu Schritt S1 zurück.
Dann schätzt die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 die zweite Abfallspannung der Batterie 21 auf Basis der mehreren Spannungswerte und Eingangs/Ausgangsstromwerte, die bei Schritt S1 erfasst wurden (Schritt S4). Dann berechnet die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 den zweiten Ladezustand der Batterie 21 durch die Einheit 32 zur Berechnung des zweiten Ladezustands auf Basis der zweiten Abfallspannung, die bei Schritt S4 geschätzt wurde (Schritt S5), und speichert sie den berechneten zweiten Ladezustand in der Speichereinheit 17 (Schritt S6).
Dann setzt die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 durch die Einheit 15 zur Festlegung des vorgegebenen Erfassungszeitraums den vorgegebenen Erfassungszeitraum fest (Schritt S7). Hier setzt die Einheit 15 zur Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums den vorgegebenen Erfassungszeitraum auf Basis der durch die Einheit 14 zur Erfassung der Batterietemperatur erfassten Batterietemperatur fest.
Dann beurteilt die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 durch die Einheit 12 zur Nullstrom-Beurteilung, ob der Nullstromzustand besteht oder nicht (Schritt S8), und wenn beurteilt wird, dass der Nullstromzustand besteht, erfasst die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 die Spannung von dem Spannungssensor 18 (Schritt S9), und beurteilt sie, ob der Nullstromzustand für den festgesetzten Erfassungszeitraum angedauert hat oder nicht (Schritt S10).
Falls bei Schritt S10 beurteilt wird, dass der Nullstromzustand für den vorgegebenen Erfassungszeitraum angedauert hat, schätzt die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 durch die Einheit 13 zur Schätzung der ersten Abfallspannung die erste Abfallspannung auf Basis der bei Schritt S9 erfassten Spannung, und speichert sie diese erste Abfallspannung in der Speichereinheit 17 (Schritt S11).
Falls bei Schritt S8 beurteilt wird, dass kein Nullstromzustand besteht, und falls bei Schritt S10 beurteilt wird, dass der Nullstromzustand nicht für den festgesetzten Erfassungszeitraum angedauert hat, speichert die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10, dass eine Schätzung der ersten Abfallspannung unmöglich war, in der Speichereinheit 17 (Schritt S17), und nimmt sie einen Übergang der Verarbeitung zu Schritt S12 vor. Die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 hält den Betrieb an, nachdem die erste Abfallspannung bei Schritt S11 in der Speichereinheit 17 gespeichert wurde, und gelangt in einen Pausenzustand, in dem sie nur eine Beurteilung des Vorliegens oder Fehlens der Aktivierungsanforderung von der übergeordneten Steuereinheit 26 vornimmt.
Dann beurteilt die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 das Vorliegen oder Fehlen der Aktivierungsanforderung von der übergeordneten Steuereinheit 26 (Schritt S12), und falls eine Aktivierungsanforderung vorliegt, liest die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 die erste Abfallspannung aus der Speichereinheit 17 aus, und berechnet sie durch die Einheit 31 zur Berechnung des ersten Ladezustands den ersten Ladezustand auf Basis dieser ersten Abfallspannung (Schritt S13).
Dann bestimmt die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 durch die Einheit 33 zur Bestimmung des dritten Ladezustands einen aus dem ersten Ladezustand, der bei Schritt S13 berechnet wurde, und dem zweiten Ladezustand, der bei Schritt S5 berechnet wurde, als den dritten Ladezustand der Batterie 21 (Schritt S14).
Dann setzt die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 durch die Einheit 34 zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten den Gewichtungskoeffizienten auf Basis eines Unterschieds zwischen dem ersten Ladezustand, der bei Schritt S13 berechnet wurde, und dem zweiten Ladezustand, der bei Schritt S5 berechnet wurde, fest (Schritt S15).
Dann berechnet die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 durch die Kombiniereinheit 35 durch Vornahme des gewichteten Kombinierens des dritten Ladezustands, der bei Schritt S14 bestimmt wurde, und des Ladezustands während des Betriebs, der aus der Speichereinheit 17 ausgelesen wurde, unter Verwendung des Gewichtungskoeffizienten den Anfangsladezustand (Schritt S16). Der bei Schritt S16 berechnete Anfangsladezustand wird an die übergeordnete Steuereinheit 26 ausgegeben und auch an die Einheit 36 zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs ausgegeben. In der Einheit 36 zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs wird der Ladezustand während des Betriebs mit dem eingegebenen Anfangsladezustand als Anfangswert durch Akkumulieren des Eingangs/Ausgangsstroms in die/von der Batterie 21 berechnet.
Somit ist die vorliegende Ausführungsform so ausgeführt, dass die Einheit 31 zur Berechnung des ersten Ladezustands den ersten Ladezustand auf Basis der ersten Abfallspannung, die aus der Speichereinheit 17 ausgelesen wird, berechnet, die Einheit 32 zur Berechnung des zweiten Ladezustands den zweiten Ladezustand auf Basis der zweiten Abfallspannung, die durch die Einheit zur Schätzung der zweiten Abfallspannung geschätzt wird, berechnet, die Einheit 33 zur Bestimmung des dritten Ladezustands einen aus dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand als den dritten Ladezustand bestimmt, die Einheit 34 zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten den Gewichtungskoeffizienten für das gewichtete Kombinieren des dritten Ladezustands und des Ladezustands während des Betriebs so festsetzt, dass das Gewicht für den Ladezustand während des Betriebs umso größer wird, je größer der Unterschied zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand ist, und das Gewicht für den dritten Ladezustand umso größer wird, je kleiner der Unterschied ist, und durch die Kombiniereinheit 35 durch Vornahme des gewichteten Kombinierens des dritten Ladezustands und des aus der Speichereinheit 17 ausgelesenen Ladezustands während des Betriebs unter Verwendung des Gewichtungskoeffizienten der Anfangsladezustand berechnet wird.
Durch diese Gestaltung wird während des Betriebs der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 der Ladezustand während des Betriebs durch Akkumulieren des Eingangs/Ausgangsstroms in die/von der Batterie 21 mit dem Anfangsladezustand als Anfangswert berechnet, so dass der Ladezustand während des Betriebs eine hohe Verlässlichkeit aufweist. Außerdem wird dann, wenn die Verlässlichkeit des dritten Ladezustands gering ist, da der Unterschied zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand, deren Berechnungsverfahren sich voneinander unterscheiden, groß ist, das Gewicht für den dritten Ladezustand zur Zeit des gewichteten Kombinierens gering. Aus diesem Grund ist es durch Ausführen des gewichteten Kombinierens des dritten Ladezustands, dessen Verlässlichkeit gering ist und dessen Gewicht gering ist, und des Ladezustands während des Betriebs, der eine konstante Verlässlichkeit aufweist und dessen Gewicht groß ist, möglich, den Anfangsladezustand zur Zeit einer Aktivierung der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 mit guter Genauigkeit zu berechnen. Außerdem wird dann, wenn eine Verlässlichkeit des dritten Ladezustands hoch ist, da der Unterschied zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand gering ist, das Gewicht für den dritten Ladezustand zur Zeit des gewichteten Kombinierens groß, so dass es durch Ausführen des gewichteten Kombinierens des dritten Ladezustands, dessen Verlässlichkeit hoch ist und dessen Gewicht groß ist, und des Ladezustands während des Betriebs, der eine konstante Verlässlichkeit aufweist und dessen Gewicht gering ist, möglich ist, den Anfangszustand zur Zeit einer Aktivierung der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 mit guter Genauigkeit zu berechnen. Außerdem wird die erste Abfallspannung geschätzt und in der Speichereinheit gespeichert, wenn eine Stoppanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung vorliegt, und wird nach der Aktivierung der Vorrichtung der erste Ladezustand durch Auslesen dieser ersten Abfallspannung aus der Speichereinheit berechnet, so dass eine vorgegebene Messzeit für die Schätzung der ersten Abfallspannung nach der Aktivierung der Vorrichtung unnötig wird und es möglich ist, die Berechnung des Anfangsladezustands nach der Aktivierung der Vorrichtung in einer kurzen Zeit durchzuführen. Daher ist es der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 möglich, die Berechnung des Anfangsladezustands zur Zeit der Aktivierung der Vorrichtung mit guter Genauigkeit in einer kurzen Zeit vorzunehmen.
Außerdem ist die vorliegende Ausführungsform so ausgeführt, dass die Einheit 13 zur Schätzung der ersten Abfallspannung die Einheit 14 zur Erfassung der Batterietemperatur und die Einheit 15 zur Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums aufweist, und die Einheit 15 zur Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums den vorgegebenen Erfassungszeitraum als umso länger festsetzt, je niedriger die Temperatur der Batterie 21 ist.
Durch diese Gestaltung ist es dann, wenn die Temperatur der Batterie 21 gering ist und eine Zeit, die für die Depolarisation nötig ist, lang ist, durch Festsetzen des vorgegebenen Erfassungszeitraums, um die Spannung der Batterie 21 zu erfassen, als lang möglich, den Anfangsladezustand der Batterie 21 zur Zeit der Aktivierung der Vorrichtung mit guter Genauigkeit zu berechnen, und ist es dann, wenn die Temperatur der Batterie 21 hoch ist, durch Festsetzen des vorgegebenen Erfassungszeitraums als kurz möglich, den Anfangsladezustand in einer kurzen Zeit zu berechnen.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung so ausgeführt, dass die Einheit 11 zur Berechnung des Anfangsladezustands durch die Einheit 33 zur Bestimmung des dritten Ladezustands einen niedrigeren aus dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand als den dritten Ladezustand bestimmt.
Durch diese Gestaltung wird der niedrigere aus dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand als der dritte Ladezustand bestimmt, und wird der Anfangsladezustand zur Zeit der Aktivierung der Vorrichtung durch das gewichtete Kombinieren dieses dritten Ladezustands und des Ladezustands während des Betriebs berechnet, so dass es möglich ist, den Fall eines fälschlichen Berechnens des Anfangsladezustands als Wert, der höher als in Wirklichkeit ist, zu unterdrücken.
Außerdem ist die vorliegende Ausführungsform so ausgeführt, dass die Einheit 11 zur Berechnung des ersten Ladezustands dann, wenn es der Einheit 31 zur Berechnung des ersten Ladezustands nicht möglich ist, die erste Abfallspannung aus der Speichereinheit 17 auszulesen, den Gewichtungskoeffizienten durch die Einheit 34 zur Festsetzung des Gewichtskoeffizienten so festsetzt, dass das Ergebnis des gewichteten Kombinierens durch die Kombiniereinheit 35 der Ladezustand während des Betriebs wird.
Durch diese Gestaltung wird in dem Fall, in dem die erste Abfallspannung nicht in der Speichereinheit 17 gespeichert ist, da die erste Abfallspannung nicht durch die Einheit 13 zur Schätzung der ersten Abfallspannung geschätzt werden konnte, der Ladezustand während des Betriebs, der zur Zeit der Stoppanforderung in der Speichereinheit 17 gespeichert wurde, das Ergebnis des gewichteten Kombinierens durch die Kombiniereinheit 35, so dass es möglich ist, einen Fall der Beeinträchtigung einer Berechnungsgenauigkeit einer Ladekapazität zur Zeit der Aktivierung der Vorrichtung selbst dann zu unterdrücken, wenn die erste Abfallspannung zur Zeit des Anhaltens der Vorrichtung nicht geschätzt werden konnte.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung so ausgeführt, dass sie mit der Einheit 12 zur Nullstrom-Beurteilung ausgestattet ist, um einen Fall, in dem der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie 21 gleich oder geringer als ein vorgegebener vorab bestimmter Strom wird, als Nullstrom zu beurteilen, und die Einheit 13 zur Schätzung der ersten Abfallspannung die erste Abfallspannung schätzt, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie 21 durch die Einheit 12 zur Nullstrom-Beurteilung für den vorgegebenen Erfassungszeitraum fortdauernd als Nullstrom beurteilt wird.
Durch diese Gestaltung ist es möglich, den Anfangsladezustand selbst in einem Zustand, in dem der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie 21 zur Zeit der Aktivierung der Vorrichtung kein Nullstrom ist, aber gleich oder geringer als ein vorgegebener Stromwert wird, mit guter Genauigkeit zu berechnen.
Außerdem ist die vorliegende Ausführungsform so gestaltet, dass die Einheit 11 zur Berechnung des Anfangsladezustands den Anfangsladezustand unabhängig von dem Vorliegen oder Fehlen der Aktivierungsanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung 10 berechnet, indem das gewichtete Kombinieren des dritten Ladezustands und des Ladezustands während des Betriebs durch die Kombiniereinheit 35 unter Verwendung des Gewichtungskoeffizienten vorgenommen wird, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie 21 durch die Einheit 12 zur Nullstrom-Beurteilung für den vorgegebenen Erfassungszeitraum fortdauernd als Nullstrom beurteilt wird.
Durch diese Gestaltung wird der Anfangsladezustand selbst in einem Zustand zur Zeit des Anhaltens des Motorfahrzeugs und dergleichen, in dem der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie 21 kein Nullstrom ist, aber gleich oder geringer als ein vorgegebener Stromwert wird, mit guter Genauigkeit berechnet, indem das gewichtete Kombinieren des dritten Ladezustands und des Ladezustands während des Betriebs durch die Kombiniereinheit 35 vorgenommen wird, und wird der Ladezustand während des Betriebs durch die Einheit 36 zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs mit diesem Anfangsladezustand als Anfangswert berechnet. Da folglich zur Zeit des Anhaltens des Motorfahrzeugs und dergleichen, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie 21 gleich oder geringer als ein vorgegebener Stromwert wird, der Anfangsladezustand berechnet wird, wird ein Fehler bei der Stromakkumulation, der in dem Ladezustand während des Betriebs enthalten ist, aufgelöst, so dass es möglich ist, den Ladezustand während des Betriebs mit guter Genauigkeit zu berechnen.
Im Vorhergehenden wurde die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart, doch ist offensichtlich, dass durch Fachleute Änderungen hinzugefügt werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Alle derartigen Abwandlungen und ihre Äquivalente sollen in den folgenden Ansprüchen enthalten sein.
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 2006-30080 [0003, 0003, 0004, 0004]

Claims

Ladezustands-Berechnungsvorrichtung zur Berechnung eines Ladezustands einer Batterie, wobei die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung umfasst: eine Einheit zur Berechnung des Anfangsladezustands, um bei Vorliegen einer Aktivierungsanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung einen Ladezustand der Batterie als Anfangsladezustand zu berechnen; eine Einheit zur Berechnung des Ladezustands während des Betriebs, um einen Ladezustand der Batterie nach einer Aktivierung der Ladezustands-Berechnungsvorrichtung als Ladezustand während des Betriebs zu berechnen, indem ein Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie mit dem Anfangsladezustand als Anfangswert akkumuliert wird; eine Einheit zur Schätzung der ersten Abfallspannung, um eine Abfallspannung der Batterie als erste Abfallspannung zu schätzen, indem eine zeitliche Veränderung einer Spannung der Batterie während eines vorgegebenen Erfassungszeitraums auf eine Annäherungsformel angewendet wird, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie während des vorgegebenen vorab bestimmten Erfassungszeitraums fortdauernd zu einem Nullstrom wird; eine Einheit zur Schätzung der zweiten Abfallspannung, um eine Abfallspannung der Batterie auf Basis einer Regressionslinie, die von einer Spannung der Batterie und dem Eingangs/Ausgangsstrom erhalten wird, als zweite Abfallspannung zu schätzen, wenn ein Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie vorhanden ist; und eine Speichereinheit, um den Ladezustand während des Betriebs und die erste Abfallspannung zu speichern, wenn eine Stoppanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung vorliegt; wobei die Einheit zur Berechnung des Anfangsladezustands aufweist: eine Einheit zur Berechnung des ersten Ladezustands, um einen Ladezustand der Batterie auf Basis der aus der Speichereinheit ausgelesenen ersten Abfallspannung als ersten Ladezustand zu berechnen; eine Einheit zur Berechnung des zweiten Ladezustands, um einen Ladezustand der Batterie auf Basis der durch die Einheit zur Schätzung der zweiten Abfallspannung geschätzten zweiten Abfallspannung als zweiten Ladezustand zu berechnen; eine Einheit zur Bestimmung des dritten Ladezustands, um einen aus dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand als dritten Ladezustand zu bestimmen; eine Einheit zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten, um einen Gewichtungskoeffizienten für ein gewichtetes Kombinieren des dritten Ladezustands und des Ladezustands während des Betriebs auf Basis eines Unterschieds zwischen dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand so festzusetzen, dass ein Gewicht für den Ladezustand während des Betriebs umso größer wird, je größer der Unterschied ist, und ein Gewicht für den dritten Ladezustand umso größer wird, je kleiner der Unterschied ist; und eine Kombiniereinheit, um durch Vornahme des gewichteten Kombinierens des dritten Ladezustands und des aus der Speichereinheit ausgelesenen Ladezustands während des Betriebs unter Verwendung des Gewichtungskoeffizenten den Anfangsladezustand zu berechnen.
Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einheit zur Schätzung der ersten Abfallspannung aufweist: eine Einheit zur Erfassung der Batterietemperatur, um eine Temperatur der Batterie zu erfassen; und eine Einheit zur Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums, um den vorgegebenen Erfassungszeitraum festzusetzen; wobei die Einheit zur Festsetzung des vorgegebenen Erfassungszeitraums den vorgegebenen Erfassungszeitraum als umso länger festsetzt, je niedriger die Temperatur der Batterie ist.
Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einheit zur Bestimmung des dritten Ladezustands den niedrigeren aus dem ersten Ladezustand und dem zweiten Ladezustand als den dritten Ladezustand bestimmt.
Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einheit zur Festsetzung des Gewichtungskoeffizienten dann, wenn es der Einheit zur Berechnung des ersten Ladezustands nicht möglich ist, die erste Abfallspannung aus der Speichereinheit auszulesen, den Gewichtungskoeffizienten so festsetzt, dass ein Ergebnis des gewichteten Kombinierens durch die Kombiniereinheit der Ladezustand während des Betriebs wird.
Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: eine Einheit zur Nullstrom-Beurteilung, um einen Fall, in dem der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie gleich oder geringer als ein vorgegebener vorab bestimmter Strom wird, als Nullstrom zu beurteilen, wobei die Einheit zur Schätzung der ersten Abfallspannung die erste Abfallspannung schätzt, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie durch die Einheit zur Nullstrom-Beurteilung für den vorgegebenen Erfassungszeitraum fortdauernd als Nullstrom beurteilt wird.
Ladezustands-Berechnungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Einheit zur Berechnung des Anfangsladezustands den Anfangsladezustand unabhängig von dem Vorliegen oder Fehlen der Aktivierungsanforderung an die Ladezustands-Berechnungsvorrichtung berechnet, indem das gewichtete Kombinieren des dritten Ladezustands und des Ladezustands während des Betriebs durch die Kombiniereinheit unter Verwendung des Gewichtungskoeffizienten vorgenommen wird, wenn der Eingangs/Ausgangsstrom in die/von der Batterie durch die Einheit zur Nullstrom-Beurteilung für den vorgegebenen Erfassungszeitraum fortdauernd als Nullstrom beurteilt wird.