DE102015101120A1

DE102015101120A1 - Batteriesystem

Info

Publication number: DE102015101120A1
Application number: DE102015101120.4A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Nakayama; Makoto Nakashima; Masato Komatsuki; Yasuhide Kurimoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2015-08-20
Also published as: CN104852100A; CN104852100B; US20150236384A1; JP2015153656A; US9947971B2; JP5871021B2

Abstract

Eine Batteriekapazitätsschätzeinheit (52) schätzt eine Batteriekapazität einer Batterie basierend auf Informationen bezüglich des Verwendungsverlaufs der Batterie. Eine Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit (53) schätzt eine Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie eindringt. Eine Batteriekapazitätskorrektureinheit (54) verwendet die geschätzte Menge der eindringenden Feuchtigkeit, um die geschätzte Batteriekapazität zu korrigieren.

Description

Diese nicht-vorläufige Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung JP 2014-027562 , die am 17. Februar 2014 beim japanischem Patentamt eingereicht wurde, und deren Inhalt durch Bezugnahme hierin miteingebunden ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die folgende betrifft ein Batteriesystem, und beispielsweise ein Batteriesystem, das in einem Fahrzeug angebracht ist.
Hintergrund der Erfindung
Die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung JP 2006-250905 offenbart eine Verwendung von Batterieinformationen, die in einer Datenbank gespeichert werden, um einen Alterungsfaktor einer Batterie zu berechnen, der wiederum verwendet wird, um eine Kapazität abzuschätzen, welche die Batterie bereitstellen kann, um elektrische Leistung zu speichern, d. h. eine Batteriekapazität.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn jedoch die Batterie Feuchtigkeit aufweist, die aus der Atmosphäre oder dergleichen eingedrungen ist, reagieren die Lithium-Ionen der Batterie mit der Feuchtigkeit und werden somit aufgebraucht, was zu einer verringerten Batteriekapazität führt. Demzufolge weist der geschätzte Wert der Batteriekapazität, die berechnet wird, wie in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung JP 2006-250905 beschrieben ist, eine Abweichung von der tatsächlichen Batteriekapazität auf, was zu einer Beeinträchtigung der Schätzgenauigkeit führt.
Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Batteriesystem zu schaffen, dass es ermöglicht, für eine Batterie mit Feuchtigkeit, die in diese eingedrungen ist, dennoch deren Batteriekapazität ohne beeinträchtigte Genauigkeit zu schätzen.
Das vorliegende Batteriesystem umfasst: eine Batterie; eine Batteriekapazitätsschätzeinheit, die eine Kapazität der Batterie aus Informationen bezüglich eines Verwendungsverlaufs der Batterie schätzt; eine Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit, die eine Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie eindringt, schätzt; und eine Batteriekapazitätskorrektureinheit, welche die geschätzte Kapazität der Batterie basierend auf der geschätzten Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie eindringt, korrigiert.
Wie groß die Feuchtigkeitsmenge ist, die in die Batterie eingedrungen ist, kann daher berücksichtigt werden, indem erlangt wird, wie groß ihre Batteriekapazität ist, und wenn die Batterie Feuchtigkeit aufweist, welche in diese eingedrungen ist, kann die Batteriekapazität der Batterie dennoch ohne beeinträchtigte Genauigkeit geschätzt werden.
Vorzugsweise bezieht sich die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit auf einen Temperaturverlauf der Batterie, um die Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie eindringt, zu schätzen.
Die Temperaturdaten der Batterie können relativ einfach erlangt werden, was dabei helfen kann, zu schätzen, wie groß die Feuchtigkeitsmenge ist, welche in die Batterie eingedrungen ist.
Vorzugsweise bezieht sich die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit auf Informationen bezüglich des Verwendungsverlaufs der Batterie, um eine Feuchtigkeitseindringungsrate der Feuchtigkeit, welche in die Batterie eindringt, und eine Verwendungszeit der Batterie im Vergleich zu jeder Temperatur, bei welcher die Batterie verwendet wird, zu erlangen, und die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit berechnet ein Produkt der Feuchtigkeitseindringungsrate und der Verwendungszeit der Batterie für jede Temperatur, bei der die Batterie verwendet wird, und die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit addiert diese berechneten Produkte zusammen, um eine Gesamtsumme der Produkte zu erlangen, um die Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie eindringt, zu schätzen.
Wie groß die Feuchtigkeitsmenge ist, welche in die Batterie eingedrungen ist, kann daher mit hoher Genauigkeit erlangt werden.
Vorzugsweise bezieht sich die Batteriekapazitätskorrektureinheit auf ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen einer Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie eindringt, und einer beeinträchtigten bzw. gealterten Kapazitätsmenge, um eine gealterte Kapazitätsmenge, die der Feuchtigkeitsmenge entspricht, welche in die Batterie eindringt, und durch die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit geschätzt wird, zu erlangen, und die Batteriekapazitätskorrektureinheit verwendet die gealterte Kapazitätsmenge, um die Batteriekapazität, die in der Batteriekapazitätsschätzeinheit geschätzt wird, zu korrigieren.
Daher kann die Batteriekapazität mit hoher Genauigkeit erlangt werden, wenn beim Erlangen, wie viel Batteriekapazität vorhanden ist, berücksichtigt wird, wie groß eine Feuchtigkeitsmenge ist, welche in die Batterie eingedrungen ist.
Vorzugsweise weist das Batteriesystem ferner eine Steuereinheit auf, die einen Eingangs-/Ausgangsgrenzwert der Batterie modifiziert, wenn die korrigierte Kapazität der Batterie gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist.
Dies kann die Batterie gegen eine weitere Alterung bzw. Beeinträchtigung schützen.
Vorzugsweise weist das Batteriesystem ferner eine Benachrichtigungseinheit auf, die Informationen anzeigt, die anzeigen, dass die Batterie eine kleine Batteriekapazität aufweist, wenn die korrigierte Kapazität der Batterie gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist.
Dies ermöglicht es, dass beispielsweise ein Fahrer durch einen Händler die Batterie mit einer anderen austauschen lässt, bevor deren Lebensdauer schnell abnimmt.
Das Vorhergehende und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Fahrzeugs mit einem Batteriesystem, das darin angebracht ist, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Flussdiagramm eines Betriebsvorgangs gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist ein Beispiel von Informationen hinsichtlich eines Verwendungsverlaufs der Batterie, der in einer Batterieinformationsspeichereinheit gespeichert sind.
4 zeigt ein Verhältnis zwischen einer Temperatur TB einer Batterie 200 und einer Rate VW von Feuchtigkeit, welche in die Batterie 200 eindringt.
5 zeigt ein Verhältnis zwischen einer Temperatur TB der Batterie 200 und einer Zeit der Verwendung der Batterie ST für jede Temperatur in der Batterie.
6 zeigt, wie eine Feuchtigkeit, die in eine Batterie 200 eindringt, mit der Zeit in ihrer Menge variiert.
7 zeigt ein Verhältnis zwischen einer Menge der eindringenden Feuchtigkeit IW und einer gealterten Kapazitätsmenge D.
8 zeigt einen Aufbau einer Steuervorrichtung (oder ECU) einer zweiten Ausführungsform.
9 ist ein Flussdiagramm eines Betriebsvorgangs der zweiten Ausführungsform.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Nachstehend wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, um die vorliegende Erfindung durch Ausführungsformen genauer zu beschreiben. In den Figuren werden identische oder entsprechende Bauteile identisch bezeichnet, und Beschreibungen hierzu werden nicht wiederholt.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Fahrzeugs mit einem Batteriesystem, das darin angebracht ist, gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf 1 umfasst ein Hybridfahrzeug ein Batteriepaket BP, ein Systemhauptrelais SMR, eine Lade- und Entladeeinheit 19, eine Maschine ENG und eine Steuervorrichtung 15.
Eine Lade- und Entladeeinheit 19 lädt und entlädt eine Batterie 200. Eine Lade- und Entladeeinheit 19 umfasst eine Leistungssteuereinheit (PCU) 20, Motor-Generatoren MG1 und MG2, und eine Leistungsteilervorrichtung PG.
Ein Batteriepaket BP umfasst eine Batterie 200, eine Spannungsüberwachungseinheit DV, einen Temperatursensor 142 und einen Stromsensor 143. Eine Batterie 200 umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen, die in Reihenschaltung verbunden sind.
Eine Batterie 200 ist eine Direktstrom(dc)leistungszufuhr und umfasst beispielsweise eine wiederaufladbare Batterie, wie eine Nickel-Metall-Hydrid-Batterie und eine Lithium-Ionenbatterie. Eine Batterie 200 führt einer PCU 20 eine Gleichstromspannung zu und wird ebenso mit einer Gleichstromspannung geladen, die von der PCU 20 bereitgestellt wird.
Eine Spannungsüberwachungseinheit DV erfasst eine Gleichstromspannung VB der Batterie 200. Ein Temperatursensor 142 misst eine Temperatur TB der Batterie 200. Ein Stromsensor 143 misst einen Strom IB, der die Batterie 200 durchläuft. Eine Temperatur TB, ein Strom IB und eine Gleichstromspannung VB werden an die Steuervorrichtung (oder ECU) 15 ausgegeben.
Eine Steuervorrichtung 15 empfängt eine Ausgabe 17 von einer Mehrzahl von Sensoren, die einen Fahrzustand und einen Fahrzeugzustand anzeigen. Eine Sensorausgabe 17 umfasst eine Gaspedalposition, die durch einen Positionssensor gemessen wird, der an dem Gaspedal angeordnet ist, und hängt davon ab, wie weit das Gaspedal durchgedrückt wird, einer Ausgabe des Fahrzeugradgeschwindigkeitssensors, und dergleichen. Eine Steuereinheit 15 arbeitet in Reaktion auf diese Ausgaben der Sensoren, um im Allgemeinen eine vielfältige Steuerung bereitzustellen, die an dem Hybridfahrzeug angewendet wird.
Eine Maschine ENG und Motor-Generatoren MG1 und MG2 sind über eine Leistungsteilervorrichtung PG mechanisch gekoppelt. In Abhängigkeit davon, wie das Hybridfahrzeug fährt, dient die Leistungsteilervorrichtung dazu, eine Antriebskraft zwischen einer Maschine ENG, einem Motor-Generator MG1 und einem Motor-Generator MG2 zuzuordnen und zu koppeln, sodass ein Antrieb eines Antriebsrads resultiert.
Obwohl die Motor-Generatoren MG1 und MG2 sowohl als elektrischer Leistungsgenerator als auch als elektrischer Motor dienen können, arbeitet der Motor-Generator MG1 hauptsächlich als elektrischer Leistungsgenerator und der Motor-Generator MG2 arbeitet hauptsächlich als elektrischer Motor.
Genauer genommen wird der Motor-Generator MG1 zur Beschleunigung als ein elektrischer Motor zum Anlassen der Maschine eingesetzt. Genauer genommen erhält der Motor-Generator MG eine elektrische Leistung aus der Batterie 200, um als elektrischer Motor angetrieben zu werden, damit er die Kurbelwelle zum Starten der Maschine dreht.
Sobald die Maschine gestartet worden ist, wird ferner der Motor-Generator MG1 durch die Antriebskraft der Maschine, die über die Leistungsteilervorrichtung PG übertragen wird, gedreht, um elektrische Leistung zu erzeugen.
Der Motor-Generator MG2 wird durch zumindest eine von der elektrischen Leistung, die in der Batterie 200 gespeichert ist, und der elektrischen Leistung, die durch den Motor-Generator MG1 erzeugt wird, angetrieben. Der Motor-Generator MG2 stellt eine Antriebskraft bereit, die wiederum über ein Differenzialgetriebe und/oder dergleichen an die Antriebswelle übertragen wird. Motor-Generator MG2 unterstützt somit die Maschine, um das Fahrzeug in Fahrt zu versetzen, oder sie stellt eine Antriebskraft bereit, die allein das Fahrzeug in Fahrt versetzt.
Wenn das Fahrzeug regenerativ gebremst wird, wird ferner der Motor-Generator MG2 durch das Drehmoment der Antriebsräder gedreht, um als ein elektrischer Leistungsgenerator zu arbeiten. Der Motor-Generator MG2 regeneriert beziehungsweise erzeugt elektrische Leistung zurück, die wiederum über die PCU 20 in der Batterie 200 geladen wird.
Wenn die Motor-Generatoren MG1 und MG2 in einem Leistungsfahrbetrieb sind, folgt die PCU 20 einer Steuerungsanweisung, die von der Steuervorrichtung 15 empfangen wird, um eine Gleichstromspannung, die von der Batterie 200 ausgegeben wird, zu verstärken, und auch um die verstärkte Gleichstromspannung in eine Wechselstrom(ac)spannung umzuwandeln und somit die Motor-Generatoren MG1 und MG2 anzutreiben, die in einer Bewegungsleistungsabgabevorrichtung 30 umfasst sind.
Wenn sich ferner die Motor-Generatoren MG1 und MG2 in einem regenerativen Bremsvorgang befinden, folgt die PCU 20 einer Steueranweisung, die von der Steuervorrichtung 15 erhalten wird, um die Wechselstromspannung, die von den Motor-Generatoren MG1 und MG2 erzeugt wird, in eine Gleichstromspannung umzuwandeln, um die Batterie 200 zu laden.
Somit weist das Hybridfahrzeug eine Batterie 200, eine PCU 20 und einen Abschnitt der Steuervorrichtung 15 auf, der die PCU 20 steuert, um eine Leistungszufuhrvorrichtung zur Antriebssteuerung der Motor-Generatoren MG1 und MG2 zu bilden.
Die PCU 20 umfasst einen Wandler 110, einen Glättungskondensator 120, Motoransteuervorrichtungen 131 und 132, die jeweils den Motor-Generatoren MG1 und MG2 zugeordnet sind, und eine Wandler/Inverter Steuereinheit 140. In dieser Ausführungsform werden Motor-Generatoren MG1 und MG2, die Wechselstrommotoren sind, in ihrer Ansteuerung gesteuert, und demzufolge sind die Motoransteuervorrichtungen 131, 132 als Inverter ausgestaltet. Nachstehend werden Motoransteuervorrichtungen 131, 132 als Inverter 131 und 132 bezeichnet.
Die Steuervorrichtung 15 arbeitet in Reaktion auf eine Vielfalt von Sensorausgaben 17, um eine Zuordnung und eine Ausgabe für eine Maschine ENG zu berücksichtigen und ein Drehmoment, das die Motor-Generatoren MG1 und MG2 bereitstellen sollen, entsprechend zu bestimmen. Ferner berechnet die Steuervorrichtung 15 eine optimale Motorbetriebsspannung in Abhängigkeit davon, wie die Motor-Generatoren MG1 und MG2 derzeitig arbeiten.
Ferner erzeugt die Steuervorrichtung 15 basierend auf den geforderten Drehmoment und der optimalen Motorbetriebsspannung und auf einer Gleichstromspannung VB, die durch die Spannungsüberwachungseinheit DV erfasst wird, einen Spannungssteuerwert Vmr für eine Motorbetriebsspannung Vm und einen Drehmomentsteuerwert Tref für die Motor-Generatoren MG1 und MG2. Der Spannungssteuerwert Vmr und der Drehmomentsteuerwert Tref werden der Wandler-/Invertersteuereinheit 140 bereitgestellt.
Die Steuervorrichtung 15 erzeugt den Spannungssteuerwert Vmr für die Motorbetriebsspannung Vm und den Drehmomentsteuerwert Tref für die Motor-Generatoren MG1 und MG2, sodass eine elektrische Leistung, die benötigt wird, wenn sich die Motor-Generatoren MG1 und MG2 in dem Leistungsfahrbetrieb befinden, eine zulässige elektrische Ausgangsleistung WOUT nicht überschreitet.
Die Steuervorrichtung 15 erzeugt einen Spannungssteuerwert Vmr für die Motorbetriebsspannung Vm und einen Drehmomentsteuerwert Tref für die Motor-Generatoren MG1 und MG2, sodass eine elektrische Leistung, die erzeugt wird, wenn die Motor-Generatoren MG1 und MG2 regenerativ gebremst werden, eine zulässige elektrische Eingangsleistung WIN nicht überschreitet.
Die Wandler-/Invertersteuereinheit 140 folgt einem Spannungssteuerwert Vmr, der von der Steuervorrichtung 15 empfangen wird, um ein Wandlersteuersignal Scnv zu erzeugen, um einen Betrieb des Wandlers 110 zu steuern. Ferner folgt eine Wandler-/Invertersteuereinheit 140 einem Drehmomentsteuerwert Tref, der von der Steuervorrichtung 15 empfangen wird, um Invertersteuersignale Spwm1 und Spwm2 zu erzeugen, um einen Betrieb der Inverter 131 und 132 jeweils zu steuern.
Eine Steuervorrichtung 15 umfasst eine Batterieinformationsspeichereinheit 150, eine Batteriekapazitätsschätzeinheit 52, eine Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53, eine Batteriekapazitätskorrektureinheit 54 und eine Batterieeingangs-/Batterieausgangsbegrenzungseinheit 55.
Die Batterieinformationsspeichereinheit 51 speichert Informationen hinsichtlich eines Verwendungsverlaufs der Batterie 200.
Die Batteriekapazitätsschätzeinheit 52 bezieht sich auf die Informationen hinsichtlich des Verwendungsverlaufs der Batterie 200, um die Batteriekapazität der Batterie einzuschätzen.
Die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53 schätzt eine Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie 200 eindringt.
Die Batteriekapazitätskorrektureinheit 54 verwendet die Menge der eindringenden Feuchtigkeit, die in der Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53 geschätzt wird, um die Batteriekapazität zu korrigieren, die in der Batteriekapazitätsschätzeinheit 52 geschätzt wird.
Die Batterieeingangs-/Batterieausgangsbegrenzungseinheit 55 senkt eine zulässige elektrische Ausgangsleistung Wout der Batterie 200 und eine zulässige elektrische Eingangsleistung Win, wenn die korrigierte Batteriekapazität gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist.
2 ist ein Flussdiagramm eines Betriebsvorgangs gemäß der ersten Ausführungsform.
In Schritt S101 schätzt die Batteriekapazitätsschätzeinheit 52 eine Batteriekapazität C basierend auf Informationen hinsichtlich des Verwendungsverlaufs der Batterie, die in der Batterieinformationsspeichereinheit 51 gespeichert sind. Genauer genommen schätzt die Batteriekapazitätsschätzeinheit 52 die Batteriekapazität C wie folgt ein: y = 1 – a × tu^1/2 (1), und C = C0 × y (2), wobei a einen Alterungsfaktor darstellt, der dadurch bestimmt wird, unter welchem Zustand die Batterie 200 verwendet wird, tu eine kumulative Zeit der Verwendung der Batterie 200 dar, y stellt ein Kapazitätserhaltungsverhältnis dar, und C0 stellt eine Anfangskapazität der Batterie 200 dar.
3 zeigt ein Beispiel der Information, die in der Batterieinformationsspeichereinheit 51 hinsichtlich des Verwendungsverlaufs der Batterie gespeichert ist.
Die kumulative Zeit der Verwendung der Batterie 200 tu ist in der Batterieinformationsspeichereinheit 51 gespeichert. Der Alterungsfaktor a kann durch zumindest einen Teil der Informationen, die in der Batterieinformationsspeichereinheit 51 gespeichert sind, eingestellt sein. Beispielsweise kann der Alterungsfaktor a derart eingestellt sein, dass er solche Merkmale wie folgt aufweist:
Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn ein Verlauf anzeigt, dass die Batterie pro Einheitszeit öfter einen vorbestimmten Wert der Temperatur oder höher erreicht. Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn ein Verlauf anzeigt, dass die Batterie innerhalb einer Einheitszeit öfter einen maximalen Temperaturwert erreicht, der gleich oder größter als ein vorbestimmter Wert ist. Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn ein Verlauf anzeigt, dass die Batterie innerhalb einer Einheitszeit öfter mit einem Strom eines vorbestimmten Wertes oder größer geladen/entladen wird. Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn die Batterie größere Mengen der elektrischen Leistung insgesamt entlädt. Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn ein Verlauf anzeigt, dass die Batterie pro Einheitszeit einen größeren Ladungszustand (SOC) aufweist. Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn ein Verlauf anzeigt, dass die Batterie einen SOC mit maximalen und minimalen Werten mit einer Differenz dazwischen aufweist, die innerhalb einer Einheitszeit öfter gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn ein Verlauf anzeigt, dass unmittelbar nachdem der Zündschalter eingeschaltet ist, die Batterie öfter einen SOC aufweist, der gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn ein Verlauf anzeigt, dass der Zündschalter seltener für eine Zeitdauer eines vorbestimmten Werts ausgeschaltet ist. Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn die Batteriespannung öfter kleiner als ein unterer Grenzwert ist. Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn ein Verlauf anzeigt, dass zwischen einem SOC, der zu beobachten ist, wenn ein eingestecktes Laden beginnt, und jenem, der zu beobachten ist, wenn ein eingestecktes Laden beendet wird, größere Differenzen vorliegen. Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn ein Verlauf anzeigt, dass ein EV-Fahrmodus kontinuierlich für längere Zeitdauern angewendet wird. Der Alterungsfaktor a wird erhöht, sodass er größer ist, wenn ein Verlauf anzeigt, dass ein HV-Fahrmodus kontinuierlich für kürzere Zeitdauern angewendet wird.
In Schritt S102 bezieht sich die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53 auf einen Temperaturverlauf der Batterie 200, um eine Menge der Feuchtigkeit, die in die Batterie 200 eindringt, zu schätzen. Genauer genommen schätzt die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53 die Menge der eindringenden Feuchtigkeit durch den folgenden Vorgang:
Die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53 bezieht sich auf den Temperaturverlauf der Batterie bis zu einer derzeitigen Zeit t oder auf den Batterietemperaturverlauf pro Einheitszeit, wie sie in der Batterieinformationsspeichereinheit 51 gespeichert ist, um eine Feuchtigkeitseindringungsrate VW(TB) der Feuchtigkeit, welche in die Batterie 200 eindringt, gegenüber jeder Temperatur TB, bei welcher die Batterie 200 verwendet wurde, zu erlangen. Die 4 zeigt ein Verhältnis zwischen der Temperatur TB der Batterie 200 und der Feuchtigkeitseindringungsrate VW der Feuchtigkeit, welche in die Batterie 200 eindringt. Wie in 4 gezeigt ist, werden 1/TB und VW durch einen linearen Term dargestellt (Arrheniusplot). Die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53 erlangt von dem Verhältnis aus 4 zu jeder Temperatur TB eine Feuchtigkeitseindringungsrate VW(TB) der Feuchtigkeit, welche in die Batterie 200 eindringt.
Darüber hinaus bezieht sich die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53 auf den Temperaturverlauf der Batterie bis zur derzeitigen Zeit t, um eine Zeit der Verwendung ST(TB) der Batterie 200 für jede Temperatur TB, bei welcher die Batterie 200 verwendet wurde, zu erlangen. 5 zeigt ein Verhältnis mit der Verwendungszeit ST der Batterie 200 zu der Temperatur TB der Batterie 200.
Wie durch einen Term (3) gezeigt ist, berechnet die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53 ein Produkt der Feuchtigkeitseindringungsrate VW(TB) bei der Temperatur TB und eine Verwendungszeit ST(TB) der Batterie 200 für jede Temperatur, bei welcher die Batterie 200 verwendet wurde, und die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53 addiert solche berechneten Produkte zusammen, um für die derzeitige Zeit t eine Feuchtigkeitsmenge zu erlangen, welche in die Batterie eingedrungen ist IW(TB). IW(t) = ΣVW(TB) × ST(TB) (3) wobei das Summenzeichen ein Variieren von TB bedeutet, und somit die Gesamtsumme erhalten wird.
6 zeigt, wie eine Menge der eingedrungenen Feuchtigkeit IW(t) mit der Zeit variiert.
In Schritt S103 verwendet die Batteriekapazitätskorrektureinheit 54 die Menge der eingedrungen Feuchtigkeit IW(t), die in der Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53 geschätzt wird, um die Batteriekapazität C, die in der Batteriekapazitätsschätzeinheit 52 geschätzt wird, zu korrigieren. Genauer genommen bezieht sich die Batteriekapazitätskorrektureinheit 54 auf ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen einer Menge der eingedrungenen Feuchtigkeit IW und einer Menge der Alterungskapazität D, die in 7 angezeigt ist, um eine gealterte Kapazitätsmenge D zu erlangen, die der Menge der eingedrungenen Feuchtigkeit IW entspricht, die in der Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit 53 geschätzt wird. Das 7 – Beispiel bestimmt, dass die Menge der eingedrungenen Feuchtigkeit IW multipliziert mit einem Gradienten k (einer Konstanten) eine gealterte Kapazitätsmenge D ist. Die Batteriekapazitätskorrektureinheit 54 subtrahiert die gealterte Kapazitätsmenge D von der Batteriekapazität C, die in der Batteriekapazitätsschätzeinheit 52 geschätzt wird, um eine korrigierte Batteriekapazität E zu berechnen, d. h. E = C – D.
In Schritt S104 setzt die Steuerung bei Schritt S105 fort, wenn die korrigierte Batteriekapazität E gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, wohingegen die Steuerung bei Schritt S106 fortsetzt, wenn die korrigierte Batteriekapazität E den Schwellenwert überschreitet.
In Schritt S105 setzt die Batterieeingangs-/Batterieausgangsbegrenzungseinheit 55 die zulässige elektrische Ausgangsleistung Wout und die zulässige elektrische Eingangsleistung Win der Batterie 200 auf einen vorbestimmten Wert.
In Schritt S106 modifiziert die Batterieeingangs-/Batterieausgangsbegrenzungseinheit 55 die zulässige elektrische Ausgangsleistung Wout und die zulässige elektrische Eingangsleistung Win der Batterie 200 nicht.
Somit ermöglicht die vorliegende Ausführungsform, dass bei einer Batterie mit Feuchtigkeit, die in dieselbe eingedrungen ist, dennoch deren Batteriekapazität ohne beeinträchtigte Genauigkeit geschätzt werden kann. Wenn ferner eine geschätzte Batteriekapazität gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist, können eine zulässige elektrische Ausgangsleistung und eine zulässige elektrische Eingangsleistung der Batterie gesenkt werden, um die Batterie gegen eine weitere Alterung zu schützen.
Zweite Ausführungsform
8 zeigt einen Aufbau einer Steuervorrichtung (oder ECU) 115 einer zweiten Ausführungsform.
Die Steuervorrichtung 115 aus 8 unterscheidet sich von der Steuervorrichtung 15 aus 1 darin, dass sie eine Batterieeingangs-/Batterieausgangsbegrenzungseinheit 55 ausschließt und stattdessen eine Benachrichtigungseinheit 155 umfasst.
Eine Anzeigevorrichtung 156 ist beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige.
Wenn eine korrigierte Batteriekapazität gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, stellt die Benachrichtigungseinheit 155 Informationen bereit, die anzeigen, dass die Batterie eine kleine Batteriekapazität aufweist, und die Anzeigevorrichtung 156 zeigt die Information an.
9 ist ein Flussdiagramm eines Betriebsvorgangs gemäß der zweiten Ausführungsform.
Das Flussdiagramm aus 9 unterscheidet sich von dem Flussdiagramm aus 2 darin, dass der frühere Schritt S105 und der Schritt 106 ausgeschlossen sind, und es stattdessen den Schritt S205 und den Schritt S206 umfasst.
In Schritt S205 stellt die Benachrichtigungseinheit 155 Informationen bereit, dass die Batterie eine kleine Batteriekapazität aufweist, und die Anzeigevorrichtung 156 zeigt die Informationen an. Beispielsweise zeigt die Anzeigevorrichtung 156 eine solche Nachricht an durch „Die Batterie weist eine kleine Batteriekapazität auf. Die Batterie kann nicht weiter verwendet werden. Bitte treten Sie mit einem Händler in Kontakt, damit dieser eine Diagnose dieser Batterie vornimmt.”
In Schritt S206 stellt die Benachrichtigungseinheit 155 Informationen bereit, die anzeigen, dass die Batterie eine normale Batteriekapazität aufweist, und die Anzeigevorrichtung 156 zeigt die Informationen an. Beispielsweise zeigt die Anzeigevorrichtung 156 eine solche Nachricht an durch „Die Batterie weist eine normale Batteriekapazität auf. Die Batterie kann weiter verwendet werden.”
Somit ermöglicht die vorliegende Ausführungsform ebenso wie die erste Ausführungsform, dass bei einer Batterie mit Feuchtigkeit, welche in diese eingedrungen ist, dennoch deren Batteriekapazität ohne beeinträchtigte Genauigkeit geschätzt werden kann. Wenn ferner eine geschätzte Batteriekapazität gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist, werden Informationen angezeigt, die anzeigen, dass die Batterie eine kleine Batteriekapazität aufweist, und dies ermöglicht dem Fahrer beispielsweise die Batterie mit einer anderen auszutauschen, bevor deren Lebenszeit schnell abnimmt.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und dargestellt wurde, versteht es sich, dass dieselben lediglich zur Darstellung und als Beispiel dienen, und nicht als Beschränkung herangezogen werden, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die angehängten Ansprüche interpretiert wird.
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 2014-027562 [0001]
JP 2006-250905 [0003, 0004]

Claims

Batteriesystem, aufweisend: eine Batterie (200); eine Batteriekapazitätsschätzeinheit (52), die eine Kapazität der Batterie aus Informationen bezüglich eines Verwendungsverlaufs der Batterie schätzt; eine Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit (53), die eine Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie eindringt, schätzt; und eine Batteriekapazitätskorrektureinheit (54), welche die geschätzte Kapazität der Batterie basierend auf der geschätzten Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie eindringt, korrigiert.
Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei sich die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit auf einen Temperaturverlauf der Batterie bezieht, um die Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie eindringt, zu schätzen.
Batteriesystem nach Anspruch 2, wobei: sich die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit auf Informationen bezüglich des Verwendungsverlaufs der Batterie bezieht, um eine Feuchtigkeitseindringungsrate der Feuchtigkeit, welche in die Batterie eindringt, und eine Verwendungszeit der Batterie im Vergleich zu jeder Temperatur, bei welcher die Batterie verwendet wird, zu erlangen; und die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit ein Produkt der Feuchtigkeitseindringungsrate und der Verwendungszeit der Batterie für jede Temperatur, bei der die Batterie verwendet wird, berechnet, und die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit diese berechneten Produkte zusammen addiert, um eine Gesamtsumme der Produkte zu erlangen, um die Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie eindringt, zu schätzen.
Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei sich die Batteriekapazitätskorrektureinheit auf ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen einer Feuchtigkeitsmenge, welche in die Batterie eindringt, und einer gealterten Kapazitätsmenge bezieht, um eine gealterte Kapazitätsmenge, die der Feuchtigkeitsmenge entspricht, welche in die Batterie eindringt, und durch die Feuchtigkeitseindringungsschätzeinheit geschätzt wird, zu erlangen, und die Batteriekapazitätskorrektureinheit die gealterte Kapazitätsmenge verwendet, um die Batteriekapazität, die in der Batteriekapazitätsschätzeinheit geschätzt wird, zu korrigieren.
Batteriesystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Steuereinheit (15), die einen Eingangs-/Ausgangsgrenzwert der Batterie modifiziert, wenn die korrigierte Kapazität der Batterie gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist.
Batteriesystem nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Benachrichtigungseinheit (155), die Informationen anzeigt, die anzeigen, dass die Batterie eine kleine Batteriekapazität aufweist, wenn die korrigierte Kapazität der Batterie gleich oder kleiner als ein Schwellenwert ist.