DE102015221727B4

DE102015221727B4 - Batteriesystem

Info

Publication number: DE102015221727B4
Application number: DE102015221727.2A
Authority: DE
Inventors: Daiki TERASHIMA
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2035-11-06
Also published as: DE102015221727A1; US20160134139A1; JP6102891B2; CN105591170A; CN105591170B; JP2016091978A; US9899847B2

Abstract

Batteriesystem, gekennzeichnet durch:eine Alkali-Sekundärbatterie (10), in der ein negatives Elektroden-Leerlaufpotenzial innerhalb eines vorbestimmten SOC-Bereichs konstant bleibt;einen Temperatursensor (33) zum Erfassen einer Temperatur der Alkali-Sekundärbatterie (10);einen Stromsensor (32) zum Erfassen eines Stromwerts der Alkali-Sekundärbatterie (10);einen Spannungssensor (31) zum Erfassen eines Spannungswerts der Alkali-Sekundärbatterie (10); undeinen Regler (40) zum Einstellen eines oberen Grenzleistungswerts, der von der Alkali-Sekundärbatterie (10) entladen wird, wobei der Regler (40) ausgelegt ist, um ein negatives Elektrodenpotential der Alkali-Sekundärbatterie (10) auf der Grundlage des negativen Elektroden-Leerlaufpotenzials, eines Widerstandswert einer negativen Elektrode der Alkali-Sekundärbatterie (10), wobei der Widerstandswert aus der Temperatur bestimmt wird, und des Stromwerts zu berechnen, wobei der Regler (40) ausgelegt ist, um ein positives Elektrodenpotential der Alkali-Sekundärbatterie (10) auf der Grundlage des negativen Elektrodenpotentials und des Spannungswert zu berechnen, und wobei der Regler (40) ausgelegt ist, um den oberen Grenzleistungswert unter einen Referenzleistungswert zu verringern, wenn das positive Elektrodenpotential gleich hoch wie oder niedriger als ein Schwellenwert ist,dadurch gekennzeichnet, dass:der Regler (40) ausgelegt ist, um ein Beschädigungsausmaß, das eine Verschlechterung einer positiven Elektrode der Alkali-Sekundärbatterie (10) definiert, auf der Grundlage des positiven Elektrodenpotentials und des Stromwerts zu berechnen, und um ein integriertes Beschädigungsausmaß durch Integration des Beschädigungsausmaßes zu berechnen,der Regler (40) ausgelegt ist, um den Schwellenwert in Übereinstimmung mit dem integrierten Beschädigungsausmaß so zu modifizieren, dass der Schwellenwert mit zunehmendem integrierten Beschädigungsausmaß abnimmt, undder Regler (40) ausgelegt ist, um den oberen Grenzleistungswert unter den Referenzleistungswert zu verringern, wenn das positive Elektrodenpotential gleich hoch wie oder niedriger als der Schwellenwert ist, der dem integrierten Beschädigungsausmaß entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem, in dem eine Entladung einer Alkali-Sekundärbatterie auf der Grundlage eines positiven Elektrodenpotentials der Alkali-Sekundärbatterie geregelt wird.
In der internationalen Patentanmeldung Nr. 2013/105140 ( WO 2013/105140 A1 ) wird das Auftreten einer sekundären Reaktion in einer positiven Elektrode (Veränderung einer Struktur oder Kristallinität der positiven Elektrode) durch Messen eines positiven Elektrodenpotentials unter Verwendung einer Referenzelektrode und einer Verringerung einer oberen Grenzleistung, die von einer einzigen Zelle ausgegeben (entladen) werden kann, wenn das positive Elektrodenpotential niedriger als ein Schwellenpotential ist, verhindert. DieWO 2013/105140 A1 beschreibt ferner die Verwendung eines Batteriemodellverfahrens zum Schätzen des positiven Elektrodenpotentials.
Wenn, wie in der WO 2013/105140 A1 eine Referenzelektrode verwendet wird, kann das positive Elektrodenpotential gemessen werden, aber wenn die Referenzelektrode weggelassen wird, kann das positive Elektrodenpotential nicht gemessen werden.
Wenn jedoch, wie es in der WO 2013/105140 A1 beschrieben ist, ein Batteriemodellverfahren verwendet wird, kann das positive Elektrodenpotential geschätzt werden, ohne eine Referenzelektrode zu verwenden. In einer Alkali-Sekundärbatterie tritt ein Memoryeffekt auf, und das positive Elektrodenpotential der Alkali-Sekundärbatterie hängt ab von einem Ladezustand (SOC) und der Memoryeffekt der Sekundärbatterie. Mit anderen Worten, ein Spannungswert und das positive Elektrodenpotential der Alkali-Sekundärbatterie verändern sich aufgrund des Memoryeffekts, selbst wenn der SOC der Alkali-Sekundärbatterie unverändert bleibt.
In dem in der WO 2013/105140 A1 beschriebenen Batteriemodellverfahren wird der Memoryeffekt der Alkali-Sekundärbatterie nicht berücksichtigt, so dass Raum für Verbesserung bezüglich der Schätzung des positiven Elektrodenpotentials der Alkali-Sekundärbatterie bleibt.
Ein Batteriesystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der US 8,615,372 B2 offenbart. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist in dem Unteranspruch definiert.
Ein Batteriesystem gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Alkali-Sekundärbatterie, in der ein negatives Elektroden-Leerlaufpotenzial innerhalb eines vorbestimmten SOC-Bereichs konstant bleibt; einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der Alkali-Sekundärbatterie; einen Stromsensor zum Erfassen eines Stromwerts der Alkali-Sekundärbatterie; einen Spannungssensor zum Erfassen eines Spannungswerts der Alkali-Sekundärbatterie; und einen Regler zum Einstellen eines oberen Grenzleistungswerts, der von der Alkali-Sekundärbatterie entladen werden kann. Der Regler ist ausgelegt, um ein negatives Elektrodenpotential der Alkali-Sekundärbatterie auf der Grundlage des negativen Elektroden-Leerlaufpotenzials, eines Widerstandswerts einer negativen Elektrode der Alkali-Sekundärbatterie, wobei der Widerstandswert aus der Temperatur bestimmt wird, und des Stromwerts zu berechnen, und ist ausgelegt, um ein positives Elektrodenpotential der Alkali-Sekundärbatterie auf der Grundlage des negativen Elektrodenpotentials und des Spannungswerts zu berechnen. Ferner ist der Regler ausgelegt, um den obere Grenzleistungswert unter einen Referenzleistungswert verringern, wenn das positive Elektrodenpotential gleich hoch wie oder niedriger als ein Schwellenwert ist. Das Batteriesystem ist dadurch gekennzeichnet, dass der Regler ausgelegt ist, um (a) ein Beschädigungsausmaß, das die Verschlechterung der positiven Elektrode der Alkali-Sekundärbatterie definiert, auf der Grundlage des positiven Elektrodenpotentials und des Stromwerts zu berechnen, und um ein integriertes Beschädigungsausmaß durch Integration des Beschädigungsausmaßes zu berechnen, (b) den Schwellenwert in Übereinstimmung mit dem integrierten Beschädigungsausmaß so zu modifizieren, dass der Schwellenwert mit zunehmendem integrierten Beschädigungsausmaß abnimmt, und (c) den oberen Grenzleistungswert unter den Referenzleistungswert zu verringern, wenn das positive Elektrodenpotential gleich hoch wie oder niedriger als der Schwellenwert ist, der dem integrierten Beschädigungsausmaß entspricht, wobei der obere Grenzleistungswert bei dem Referenzleistungswert gehalten wird, bis das positive Elektrodenpotential auf oder unter den Schwellenwert abfällt, der dem integrierten Beschädigungsausmaß entspricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das positive Elektrodenpotential auf der Grundlage des negativen Elektrodenpotentials und des Spannungswerts berechnet, nachdem das negative Elektrodenpotential berechnet wurde. Der Spannungswert und das negative Elektrodenpotential werden durch einen Memoryeffekt beeinflusst, so dass durch Berechnen des positiven Elektrodenpotentials aus dem Spannungswert und dem negativen Elektrodenpotential das durch den Memoryeffekt beeinflusste positive Elektrodenpotential ermittelt werden kann.
Hier, wenn es unwahrscheinlich ist, dass eine Polarisation in der Alkali-Sekundärbatterie auftritt, ist es ferner unwahrscheinlich, dass eine Veränderung des negativen Elektrodenpotentials durch die Polarisation auftritt, so dass das negative Elektrodenpotential auf der Grundlage des negativen Elektroden-Leerlaufpotenzials, des Stromwerts und des Widerstandswerts der negativen Elektrode berechnet werden kann. Das negative Elektroden-Leerlaufpotenzial bleibt unabhängig von dem SOC der Alkali-Sekundärbatterie konstant, so dass das negative Elektrodenpotential berechnet werden kann, ohne den SOC der Alkali-Sekundärbatterie zu berücksichtigen.
Durch Verringerung des oberen Grenzleistungswerts unter den Referenzleistungswert kann, wenn das positive Elektrodenpotential gleich hoch wie oder niedriger als der Schwellenwert ist, eine Entladung der Alkali-Sekundärbatterie leichter begrenzt werden, und als Folge davon kann eine Verschlechterung einer positiven Elektrode der Alkali-Sekundärbatterie verhindert werden. Die Elution eines leitenden Materials, das in der positiven Elektrode enthalten ist, kann als Beispiel einer Verschlechterung der positiven Elektrode genannt werden, und der Schwellenwert wird unter Berücksichtigung der Verschlechterung der positiven Elektrode eingestellt.
Durch Verringern des oberen Grenzleistungswerts unter den Referenzleistungswert kann, wenn das positive Elektrodenpotential auf oder unter den Schwellenwert abfällt, der dem integrierten Beschädigungsausmaß entspricht, eine Entladung der Alkali-Sekundärbatterie leichter beschränkt werden, was zur Folge hat, dass eine Verschlechterung der positiven Elektrode der Alkali-Sekundärbatterie verhindert werden kann. Ferner schreitet die Verschlechterung der positiven Elektrode voran, wenn das integrierte Beschädigungsausmaß zunimmt, was zur Folge hat, dass eine Ausgangsleistung der Alkali-Sekundärbatterie unzureichend sein kann. Daher kann durch Halten des oberen Grenzleistungswerts bei dem Referenzleistungswert, bis das positive Elektrodenpotential auf oder unter den Schwellenwert abfällt, der dem integrierten Beschädigungsausmaß entspricht, die Ausgabe der Alkali-Sekundärbatterie leichter gewährleistet werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Schwellenwert einen ersten Schwellenwert, der im Voraus eingestellt wird, und einen zweiten Schwellenwert, der dem integrierten Beschädigungsausmaß entspricht, umfassen. Hier kann der Regler den oberen Grenzleistungswert bei dem Referenzleistungswert einstellen, bis zwischen dem Verbinden der Alkali-Sekundärbatterie mit einer Last und dem Trennen der Verbindung der Alkali-Sekundärbatterie von der Last, das positive Elektrodenpotential auf oder unter den zweiten Schwellenwert abgefallen ist, und den oberen Grenzleistungswert unter den Referenzleistungswert verringern, wenn das positive Elektrodenpotential auf oder unter den zweiten Schwellenwert abgefallen ist. Nachdem der obere Grenzleistungswert auf diese Weise unter den Referenzleistungswert verringert ist, kann der Regler den oberen Grenzleistungswert unter den Referenzleistungswert verringern, wenn das positive Elektrodenpotential auf oder unter den ersten Schwellenwert verringert ist.
Durch Einstellen des oberen Grenzleistungswert auf den Referenzleistungswert, bis das positive Elektrodenpotential auf oder unter den zweiten Schwellenwert abgefallen ist, kann die Ausgabe der Alkali-Sekundärbatterie sicherer gewährleistet werden, wie es oben beschrieben ist. Ferner kann durch Verringern des oberen Grenzleistungswerts unter den Referenzleistungswert, wenn das positive Elektrodenpotential auf oder unter den zweiten Schwellenwert abgefallen ist, eine Verschlechterung der positiven Elektrode der Alkali-Sekundärbatterie verhindert werden, wie es oben beschrieben ist. Ferner kann durch Verringern des oberen Grenzleistungswerts unter den Referenzleistungswert, wenn das positive Elektrodenpotential auf oder unter den ersten Schwellenwert abfällt, nachdem der obere Grenzleistungswert unter den Referenzleistungswert verringert wurde, einer Verhinderung einer Verschlechterung der positiven Elektrode der Alkali-Sekundärbatterie Priorität eingeräumt werden.
Merkmale, Vorteile und technische sowie industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:

1 eine Ansicht ist, die eine Konfiguration eines Batteriesystems zeigt;
2 ein Flussdiagramm ist, das eine Verarbeitung zum Einstellen eines zulässigen Entladungsleistungswerts gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine Ansicht ist, eine Beziehung zwischen einem SOC und einem negativen Elektroden-Leerlaufpotenzials einer Sekundärbatterie zeigt;
4 eine Ansicht ist, die eine Veränderung eines negativen Elektrodenpotentials zeigt, wenn die Sekundärbatterie entladen wird;
5 eine Ansicht ist, die eine Veränderung des negativen Elektrodenpotentials zeigt, wenn die Sekundärbatterie entladen wird;
6 eine Ansicht ist, die eine Elution eines leitenden Materials in einer aktiven Positivelektrodenmaterialschicht zeigt;
7 eine Ansicht ist, die eine Korrespondenzbeziehung zwischen einem Referenzleistungswert und einer Batterietemperatur während einer Entladung zeigt;
8 eine Ansicht ist, die eine Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzleistungswert und dem SOC während einer Entladung zeigt;
9 ein Flussdiagramm ist, das eine Verarbeitung zum Einstellen des zulässigen Entladungsleistungswerts gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
10 eine Ansicht ist, die eine Korrespondenzbeziehung zwischen einem positiven Elektrodenpotential und einem Beschädigungsausmaß zeigt; und
11 eine Ansicht ist, die eine Korrespondenzbeziehung zwischen einem integrierten Beschädigungsausmaß und einem Schwellenwert zeigt.

Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
Ein Batteriesystem gemäß einer ersten Ausführungsform ist unter Verwendung von 1 beschrieben. Eine Sekundärbatterie 10 ist über eine Leitung PL einer positiven Elektrode und eine Leitung NL einer negativen Elektrode mit einer Last 20 verbunden. Eine Alkali-Sekundärbatterie wie etwa eine Nickel-Wasserstoff-Batterie wird als die Sekundärbatterie 10 verwendet. In einer Alkali-Sekundärbatterie tritt ein Memoryeffekt auf.
Die Sekundärbatterie 10 umfasst eine positive Elektrodenplatte, eine negative Elektrodenplatte und einen Separator, der zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordnet ist. Die positive Elektrodenplatte umfasst eine Kollektorplatte und eine aktive Positivelektrodenmaterialschicht, die auf einer Oberfläche der Kollektorplatte ausgebildet ist, und die aktive Positivelektrodenmaterialschicht umfasst das aktives Positivelektrodenmaterial und ein leitendes Material. Die negative Elektrodenplatte umfasst eine Kollektorplatte und eine aktive Negativelektrodenmaterialschicht, die auf einer Oberfläche der Kollektorplatte gebildet ist, und die Negativelektrodenmaterialschicht umfasst ein aktives Negativelektrodenmaterial und ein leitendes Material. Die aktive Positivelektrodenmaterialschicht, die aktive Negativelektrodenmaterialschicht und der Separator sind mit einem Elektrolyt imprägniert.
Ein Systemhauptrelais SMR-B in der Leitung PL der positiven Elektrode angeordnet, und ein Systemhauptrelais SMR-G ist in der Leitung NL der negativen Elektrode angeordnet. Die Systemhauptrelais SMR-B, SMR-G werden durch von einem Regler 40 empfangenen Steuersignalen EIN- und AUS-geschaltet.
Die Last 20 arbeitet, wenn sie eine von der Sekundärbatterie 10 abgegebene Leistung empfängt, und liefert eine Leistung (Ladeleistung) an die Sekundärbatterie 10. Wenn das Batteriesystem gemäß dieser Ausführungsform in einem Fahrzeug eingebaut ist, kann ein Motor/Generator als die Last 20 verwendet werden. Der Motor/Generator erzeugt kinetische Energie, um zu bewirken, dass das Fahrzeug beim Empfang der von der Sekundärbatterie 10 abgegebenen Leistung fährt. Ferner ist der Motor/Generator dazu geeignet, kinetische Energie, die erzeugt wird, wenn das Fahrzeug bremst, in Leistung umzuwandeln und diese Leistung (regenerierte Leistung) an die Sekundärbatterie 10 auszugeben.
Es ist zu beachten, dass, wenn die Sekundärbatterie 10 in ein Fahrzeug eingebaut wird, ein durch Verbinden mehrerer Sekundärbatterien 10 in Reihe gebildetes Batteriepack in das Fahrzeug eingebaut werden kann. Hier kann das Batteriepack mehrere Sekundärbatterien 10 umfassen, die parallel geschaltet sind. Das Batteriepack kann aus mehreren Batterieblöcken gebildet sein, die in Reihe geschaltet sind. Hier ist jeder Batterieblock aus mehreren Sekundärbatterien (Einzelzellen) 10 gebildet, die in Reihe geschaltet sind.
Ein Spannungssensor 31 erfasst einen Spannungswert Vb der Sekundärbatterie 10 und gibt ein Erfassungsergebnis an den Regler 40 aus. Wenn das oben beschriebene Batteriepack verwendet wird, kann der Spannungssensor 31 den Spannungswert des oben genannten Batterieblocks erfassen. In diesem Fall kann der Spannungswert der Sekundärbatterie 10 durch Dividieren des Spannungswerts des Batterieblocks durch die Anzahl der Sekundärbatterien 10, die den Batterieblock bilden, berechnet werden.
Ein Stromsensor 32 erfasst einen Stromwert Ib der Sekundärbatterie 10 und gibt ein Erfassungsergebnis an den Regler 40 aus. In dieser Ausführungsform ist der Stromwert Ib während Entladung der Sekundärbatterie 10 so eingestellt, dass er einen positiven Wert annimmt, und der Stromwert Ib während des Aufladens der Sekundärbatterie 10 ist so eingestellt, dass er einen negativen Wert annimmt. Ein Temperatursensor 33 erfasst eine Temperatur (als Batterietemperatur bezeichnet) Tb der Sekundärbatterie 10 und gibt ein Erfassungsergebnis an den Regler 40 aus. Der Regler 40 umfasst einen Speicher 41, der eine vorbestimmte Information speichert.
Nachfolgend ist eine Verarbeitung zum Einstellen eines zulässigen Entladungsleistungswerts Wout in dem Batteriesystem gemäß dieser Ausführungsform unter Verwendung eines in 2 gezeigten Flussdiagramms beschrieben. Die in 2 gezeigte Verarbeitung wird in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt, wenn die Systemhauptrelais SMR-B, SMR-G EIN-geschaltet sind.
Der zulässige Entladungsleistungswert Wout ist ein oberer Grenzleistungswert, der von der Sekundärbatterie 10 entladen werden kann. Wenn die Sekundärbatterie 10 entladen wird, regelt der Regler 40 die Entladung der Sekundärbatterie 10 so, dass ein Entladungsleistungswert der Sekundärbatterie 10 den zulässigen Entladungsleistungswert Wout nicht überschreitet. Dies hat zur Folge, dass der Entladungsleistungswert der Sekundärbatterie 10 innerhalb eines Bereichs variiert, der nicht höher als der zulässige Entladungsleistungswert Wout ist.
In Schritt S101 erfasst der Regler 40 den Spannungswert Vb, den Stromwert Ib und die Batterietemperatur Tb unter Verwendung des Spannungssensors 31, des Stromsensors 32 bzw. des Temperatursensors 33. In Schritt S102 berechnet der Regler 40 ein negatives Elektrodenpotential En der Sekundärbatterie 10. Insbesondere berechnet der Regler 40 das negative Elektrodenpotential En auf der Grundlage der folgenden Gleichung (1). $En = OCV_n + lb \times R$
In Gleichung (1) bezeichnet OCV_n ein Leerlaufpotenzial der negativen Elektrode und R bezeichnet einen Widerstandswert der negativen Elektrode. Das Leerlaufpotenzial OCV_n bleibt innerhalb eines vorbestimmten SOC-Bereichs der Sekundärbatterie 10 konstant oder, mit anderen Worten, bleibt unabhängig von dem SOC der Sekundärbatterie 10 konstant. Der vorbestimmt SOC-Bereich ist ein möglicher Bereich des SOC der Sekundärbatterie 10, wenn das Laden/Entladen der Sekundärbatterie 10 geregelt wird. Das Leerlaufpotenzial OCV_n kann daher im Voraus bestimmt werden.
Der Widerstandswert R hängt von der Batterietemperatur Tb ab, so dass eine Korrespondenzbeziehung zwischen dem Widerstandswert R und der Batterietemperatur Tb im Voraus (in der Form einer Karte oder Berechnungsformel) bestimmt werden kann. Durch Erfassen der Batterietemperatur Tb unter Verwendung dieser Korrespondenzbeziehung kann der Widerstandswert R, der der erfassten Batterietemperatur Tb entspricht, angegeben werden.
Korrespondenzbeziehungen des Leerlaufpotenzials OCV_n mit dem Widerstandswert R und der Batterietemperatur Tb können im Voraus in dem Speicher 41 gespeichert werden. Durch Einsetzen des im Voraus bestimmten Leerlaufpotenzials OCV_n des Widerstandswerts R, der der in der Verarbeitung von Schritt S101 erfassten Batterietemperatur Tb entspricht, und des in der Verarbeitung von Schritt S101 erfassten Stromwerts Ib in Gleichung (1) kann das negative Elektrodenpotential En berechnet werden.
Wie es in 3 gezeigt ist, bleibt das Leerlaufpotenzial OCV_n der negativen Elektrode unabhängig von dem SOC der Sekundärbatterie 10bei einem Wert unter 0 [V] fest. In 3 zeigt die Abszisse den SOC der Sekundärbatterie 10 und die Ordinate das negative Elektrodenpotential En.
Wie es in 4 gezeigt ist, wird, wenn die Sekundärbatterie 10 entladen wird, das negative Elektrodenpotential En höher als das Leerlaufpotenzial OCV_n. In 4 zeigt die Abszisse die Zeit und die Ordinate das negative Elektrodenpotential En. Hier entspricht eine Differenz zwischen dem negativen Elektrodenpotential En und dem Leerlaufpotenzial OCV_n während einer Entladung einem Betrag einer Veränderung des negativen Elektrodenpotentials En während die Sekundärbatterie 10 als Energiequelle benutzt wird und nimmt einen Wert an, der durch Multiplizieren des Stromwerts Ib mit dem Widerstandswert R gewonnen wird. Daher kann, wie es in Gleichung (1) gezeigt ist, das negative Elektrodenpotential En auf der Grundlage des Leerlaufpotenzials OCV_n, des Stromwerts Ib und des Widerstandswerts R berechnet werden.
Wenn die Batterietemperatur Tb zunimmt, ist es wahrscheinlicher, dass das negative Elektrodenpotential En das in 4 gezeigte Verhalten aufweist. Insbesondere tritt, wenn die Batterietemperatur Tb während der Entladung der Sekundärbatterie 10 eine vorbestimmte Temperatur Tb_th annimmt oder überschreitet, keine Polarisation auf, so dass, wie es in 4 gezeigt ist, das negative Elektrodenpotential En unabhängig von der Entladungszeit ein konstantes Potenzial besitzt.
Wenn hingegen die Batterietemperatur Tb niedriger als die vorbestimmte Temperatur Tb_th ist, ist es wahrscheinlicher, dass eine Polarisation eintritt, so dass es, wie es in 5 gezeigt ist, wahrscheinlicher ist, dass sich das negative Elektrodenpotential En in Abhängigkeit von der Entladungszeit ändert. In 5 zeigt die Abszisse zeigt die Zeit und die Ordinate das negative Elektrodenpotential En. Wie es in 5 gezeigt ist, wird es, wenn sich das negative Elektrodenpotential En ändert, schwieriger, das negative Elektrodenpotential En anzugeben.
⁆ Wenn die Sekundärbatterie 10 mit der Last 20 verbunden ist und geladen/entladen wird, erreicht oder überschreitet die Batterietemperatur Tb typischerweise leicht die vorbestimmte Temperatur Tb_th aufgrund einer in der Sekundärbatterie 10 während der Verwendung der Sekundärbatterie 10 als Energiequelle erzeugten Wärme. Es ist daher unwahrscheinlich, dass eine Polarisation eintritt, während die Sekundärbatterie 10 geladen und entladen wird, was zur Folge hat, dass es wahrscheinlicher ist, dass das negative Elektrodenpotential En unabhängig von der Entladungszeit ein konstantes Potenzial besitzt. Daher kann das negative Elektrodenpotential En auf der Grundlage Gleichung (1) berechnet werden.
In Schritt S103 berechnet der Regler 40 ein positives Elektrodenpotential Ep der Sekundärbatterie 10. Insbesondere berechnet der Regler 40 das positive Elektrodenpotential Ep auf der Grundlage der unten angegebenen Gleichung (2). Der Spannungswert Vb entspricht einer Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und dem negativen Elektrodenpotential En, aus der Gleichung (2) abgeleitet werden kann. $Ep = Vb + En$
In Gleichung (2) wird der in der Verarbeitung von Schritt S101 erfasste Spannungswert Vb als der Spannungswert Vb verwendet, und das in der Verarbeitung von Schritt S102 berechnete negative Elektrodenpotential En wird als das negative Elektrodenpotential En verwendet.
In Schritt S104 bestimmt der Regler 40, ob das in der Verarbeitung von Schritt S103 berechnete positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als ein Schwellenwert (ein positives Elektrodenpotential) Ep_th ist. Die Schwellenwert Ep_th ist ein fester Wert oder Festwert, der im Voraus unter Berücksichtigung eines Potenzials eingestellt wird, bei dem sich die positive Elektrodenplatte der Sekundärbatterie 10 verschlechtert, und wird bei einem höheren Potenzial als 0 [V] eingestellt. Eine Elution des leitenden Materials in der Positivelektrodenmaterialschicht in den Elektrolyt kann als ein Beispiel einer Verschlechterung der positiven Elektrodenplatte genannt werden.
Wie es in 6 gezeigt ist, ist eine Positivelektrodenmaterialschicht 112, die durch ein aktives Positivelektrodenmaterial 112a und ein leitendes Material 112b gebildet ist, auf einer Oberfläche einer Kollektorplatte 111 einer positiven Elektrodenplatte 11 gebildet, und eine Oberfläche des aktiven Positivelektrodenmaterials 112a ist durch das leitende Material 112b bedeckt. Wenn das positive Elektrodenpotential Ep auf oder unter der Schwellenwert abfällt, Ep_th, wird das leitende Material 112b in den Elektrolyten eluiert, wodurch ein Eluat 112c gebildet wird. Wenn das Eluat 112c erst einmal gebildet ist, kann das Eluat 112c nicht mehr in das leitende Material 112b zurückkehren. Wenn die Menge des Eluats 112c zunimmt, nimmt die Menge des leitenden Materials 112b ab, was zu einer Verringerung der Leitfähigkeit der positiven Elektrodenplatte 11 führt. Wenn die Leitfähigkeit der positiven Elektrodenplatte 11 abnimmt, verschlechtert sich eine Ausgangsleistung der Sekundärbatterie 10.
Wenn in der in 2 gezeigten Verarbeitung von Schritt S104 das positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als der Schwellenwert Ep_th ist, stellt der Regler 40 in Schritt S105 die zulässige Entladungsleistungswert Wout auf einen kleineren Wert als den Referenzleistungswert Wout_ref ein. Nachfolgend ist der Referenzleistungswert Wout_ref beschrieben. Hier ist eine Differenz zwischen dem eingestellten zulässigen Entladungsleistungswert Wout und dem Referenzleistungswert Wout_ref als ΔWout ausgedrückt.
Die Differenz ΔWout kann ein fester Wert sein, der im Voraus bestimmt wird, oder kann in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und der Schwellenwert Ep_th modifiziert sein. Wenn die Differenz ΔWout in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und der Schwellenwert Ep_th modifiziert wird, kann die Differenz Wout mit größer werdender Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und der Schwellenwert Ep_thΔ vergrößert werden. Mit anderen Worten, die Differenz ΔWout kann mit kleiner werdender Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und der Schwellenwert Ep_th verkleinert werden.
Hier kann die Differenz ΔWout entweder kontinuierlich oder stufenweise in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und der Schwellenwert Ep_th modifiziert werden. Eine stufenweise Modifizierung der Differenz ΔWout beinhaltet keine Modifizierung der Differenz ΔWout, selbst wenn sich die Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und der Schwellenwert Ep_th verändert. Wenn die Differenz ΔWout kontinuierlich modifiziert wird, wird die Differenz ΔWout immer in Antwort auf eine Veränderung der Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und der Schwellenwert Ep_th modifiziert.
Wenn in der in 2 gezeigten Verarbeitung von Schritt S104 das positive Elektrodenpotential Ep höher als der Schwellenwert Ep_th ist, stellt der Regler 40 in Schritt S106den zulässigen Entladungsleistungswert Wout auf den Referenzleistungswert Wout_ref ein.
Der Referenzleistungswert Wout_ref wird auf der Grundlage von wenigstens entweder der Batterietemperatur Tb oder dem SOC der Sekundärbatterie 10 eingestellt. Dies ist nachfolgend genauer beschrieben.
7 zeigt eine Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzleistungswert Wout_ref und der Batterietemperatur Tb. Wie es in 7 gezeigt ist, kann durch vorheriges Bestimmen der Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzleistungswert Wout_ref und der Batterietemperatur Tb (in Form einer Karte oder einer Berechnungsformel) und anschließendes Erfassen der Batterietemperatur Tb der Referenzleistungswert Wout_ref, der der erfassten Batterietemperatur Tb entspricht, eingestellt werden. Die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzleistungswert Wout_ref und der Batterietemperatur Tb kann im Voraus in dem Speicher 41 gespeichert werden.
In 7 nimmt der Referenzleistungswert Wout_ref, wenn die Batterietemperatur Tb gleich hoch wie oder höher als eine erste vorbestimmte Temperatur Tb_th1 und gleich hoch wie oder niedriger als eine zweite vorbestimmte Temperatur Tb_th2 ist, einen vorbestimmten Wert (einen festen Wert) an. Mit anderen Worten, wenn die Batterietemperatur Tb gleich hoch wie oder höher als die erste vorbestimmte Temperatur Tb_th1 und gleich hoch wie oder niedriger als die zweite vorbestimmte Temperatur Tb_th2 ist, nimmt der Referenzleistungswert Wout_ref den vorbestimmten Wert unabhängig von der Batterietemperatur Tb an. Es ist zu beachten, dass die zweite vorbestimmte Temperatur Tb_th2 höher als die erste vorbestimmte Temperatur Tb_th1 ist.
Wenn hingegen die Batterietemperatur Tb niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur Tb_th1 ist, nimmt der Referenzleistungswert Wout_ref mit abnehmender Batterietemperatur Tb ab. Ferner nimmt der Referenzleistungswert Wout_ref, wenn die Batterietemperatur Tb höher als die zweite vorbestimmte Temperatur Tb_th2 ist, mit zunehmender Batterietemperatur Tb ab. In Abhängigkeit von der Batterietemperatur Tb kann der Referenzleistungswert Wout_ref auf 0 [kW] eingestellt werden, wobei zu dieser Zeit die Sekundärbatterie 10 nicht entladen ist.
8 zeigt eine Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzleistungswert Wout_ref und dem SOC der Sekundärbatterie 10. Wie es in 8 gezeigt ist, kann durch vorheriges Bestimmen der Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzleistungswert Wout_ref und dem SOC der Sekundärbatterie 10 (in Form einer Karte oder einer Berechnungsformel) und anschließendes Berechnen des SOC der Sekundärbatterie 10 der Referenzleistungswert Wout_ref, der dem berechneten SOC entspricht, eingestellt werden. Die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Referenzleistungswert Wout_ref und dem SOC der Sekundärbatterie 10 kann im Voraus in dem Speicher 41 gespeichert werden. Der SOC der Sekundärbatterie 10 kann wie bei dem herkömmlichen Verfahren auf der Grundlage des Stromwerts Ib und des Spannungswerts Vb berechnet werden.
In 8 nimmt der Referenzleistungswert Wout_ref, wenn der SOC der Sekundärbatterie 10 gleich hoch wie oder höher als ein Schwellenwert SOC_th ist, unabhängig von dem SOC einen vorbestimmten Wert an. Wenn hingegen der SOC der Sekundärbatterie 10 niedriger als der Schwellenwert SOC_th ist, nimmt der Referenzleistungswert Wout_ref mit abnehmendem SOC ab. Hier, kann der Referenzleistungswert Wout_ref bei 0 [kW] in Abhängigkeit von dem SOC der Sekundärbatterie 10 eingestellt werden, wobei zu dieser Zeit die Sekundärbatterie 10 entladen ist.
Um den Referenzleistungswert Wout_ref auf der Grundlage der Batterietemperatur Tb und des SOC der Sekundärbatterie 10 einzustellen, werden vorzugsweise die Korrespondenzbeziehungen des Referenzleistungswerts Wout_ref mit der Batterietemperatur Tb und dem SOC im Voraus (in Form von Karten oder Berechnungsformeln) bestimmt. Somit kann durch Erfassen der Batterietemperatur Tb und Berechnen des SOC der Sekundärbatterie 10 der Referenzleistungswert Wout_ref, der der erfassten Batterietemperatur Tb und des berechneten SOC entspricht, eingestellt werden.
Wirkungen und Effekte dieser Ausführungsform sind nachfolgend beschrieben.
Gemäß dieser Ausführungsform, kann, wenn das positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als der Schwellenwert Ep_th ist, durch Verkleinern des zulässigen Entladungsleistungswerts Wout unter den Referenzleistungswert Wout_ref, die Entladung der Sekundärbatterie 10 leichter beschränkt werden, so dass dem Laden der Sekundärbatterie 10 Priorität eingeräumt ist. Durch Laden der Sekundärbatterie 10 kann das positive Elektrodenpotential Ep erhöht werden, so dass das positive Elektrodenpotential Ep auf ein höheres Potenzial als der Schwellenwert Ep_th verändert werden kann.
Wie es unter Verwendung der 6 beschrieben ist, wird, wenn das positive Elektrodenpotential Ep bei oder unter der Schwellenwert Ep_th bleibt, das leitende Material 112b der aktive Positivelektrodenmaterialschicht 112 kontinuierlich in den Elektrolyten eluiert. Doch kann durch Erhöhen des das positiven Elektrodenpotentials Ep auf ein höheres Potenzial als der Schwellenwert Ep_th die Elution aus dem leitenden Material 112b verhindert werden. Als Folge davon kann eine Verringerung der Ausgangsleistung der Sekundärbatterie 10 durch Elution aus dem leitenden Material 112b verhindert werden.
Wenn, wie in dieser Ausführungsform, der zulässige Entladungsleistungswert Wout auf der Grundlage des positiven Elektrodenpotentials Ep eingestellt wird, kann das positive Elektrodenpotential Ep direkt berechnet werden. Jedoch verändert sich das positive Elektrodenpotential Ep in Abhängigkeit von dem SOC und dem Memoryeffekt der Sekundärbatterie 10. Ferner verändert sich selbst dann, wenn der SOC der Sekundärbatterie 10 konstant bleibt, das positive Elektrodenpotential Ep in Abhängigkeit von einer Erzeugungsbedingung des Memoryeffekts. Da es schwierig ist, die Erzeugungsbedingung des Memoryeffekts zu erfassen, ist es auch schwierig, das positive Elektrodenpotential Ep direkt zu berechnen.
In dieser Ausführungsform wird das negative Elektrodenpotential En berechnet, bevor das positive Elektrodenpotential Ep berechnet wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere auf die Tatsache gerichtet, dass das Leerlaufpotenzial OCV_n der negativen Elektrode unabhängig von dem SOC der Sekundärbatterie 10 konstant bleibt. Diese Ausführungsform ist ferner insbesondere auf die Tatsache gerichtet, dass sich während der Entladung der Sekundärbatterie 10 das negative Elektrodenpotential En nicht verändert, unabhängig von der Entladungszeit, so dass das negative Elektrodenpotential En nicht durch Polarisation beeinflusst wird. Unter Berücksichtigung dieser Tatsachen kann das negative Elektrodenpotential En auf der Grundlage von Gleichung (1) berechnet werden.
Nach der Berechnung des negativen Elektrodenpotentials En kann das positive Elektrodenpotential Ep auf der Grundlage des Spannungswerts Vb und des negativen Elektrodenpotentials En berechnet werden, wie es in Gleichung (2) gezeigt ist. Hier werden der Spannungswert Vb und das positive Elektrodenpotential Ep durch den Memoryeffekt beeinflusst, so dass durch Berechnen des positiven Elektrodenpotentials Ep aus dem Spannungswert Vb und dem negativen Elektrodenpotential En das durch den Memoryeffekt beeinflusste positive Elektrodenpotential Ep ermittelt werden kann.
Nachfolgend ist ein Batteriesystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In dieser Ausführungsform sind gleiche Komponenten wie Komponenten, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass hier auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet ist.
In der ersten Ausführungsform wird der zulässige Entladungsleistungswert Wout unter den Referenzleistungswert Wout_ref verringert, wenn das positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als der (feste Wert des) Schwellenwert(s) Ep_th ist. In dieser Ausführungsform ist der Schwellenwert Ep_th (nachfolgend als Schwellenwert Ep_th_ini bezeichnet), der verwendet wird, wenn die Verarbeitung zur Verkleinerung des zulässigen Entladungsleistungswerts Wout unter den Referenzleistungswert Wout_ref zum ersten Mal zwischen dem Verbinden der Sekundärbatterie 10 mit der Last 20 und dem Trennen der Verbindung der Sekundärbatterie 10 von der Last 20 durchgeführt wird, modifiziert. Hier entspricht der Schwellenwert Ep_th einem ersten Schwellenwert gemäß der Erfindung, während der Schwellenwert Ep_th_ini einem zweiten Schwellenwert gemäß der Erfindung entspricht.
In dieser Ausführungsform ist die Verschlechterungsbedingung der positiven Elektrodenplatte 11 (zum Beispiel eine Elutionsbedingung aus dem leitenden Material 112b) als ein Beschädigungsausmaß D definiert, und der Schwellenwert Ep_th_ini ist auf der Grundlage eines integrierten Werts des Beschädigungsausmaßes D (nachfolgend als ein integriertes Beschädigungsausmaß ΣD bezeichnet) modifiziert. Das integrierte Beschädigungsausmaß ΣD ist ein integrierter Wert des Beschädigungsausmaßes D von der Zeit des erstmaligen Ladens/Entladens der Sekundärbatterie 10 bis jetzt.
Wenn das integrierte Beschädigungsausmaß ΣD Null ist, ist der Schwellenwert Ep_th_ini gleich dem (Festwert-) Schwellenwert Ep_th. Wenn das integriertes Beschädigungsausmaß ΣD größer als Null ist, ist der Schwellenwert Ep_th_ini niedriger als der (Festwert-) Schwellenwert Ep_th. Hier wird eine Differenz zwischen dem Schwellenwert Ep_th_ini und dem (Festwert-) Schwellenwert Ep_th mit zunehmendem integrierten Beschädigungsausmaß ΣD größer.
Nachfolgend ist eine Verarbeitung zum Einstellen des zulässigen Entladungsleistungswerts Wout gemäß dieser Ausführungsform unter Verwendung des in 9 gezeigten Flussdiagramms beschrieben. Die in 9 gezeigte Verarbeitung wird in vorbestimmten Zeitintervallen durchgeführt, wenn die Systemhauptrelais SMR-B, SMR-G EIN sind. In 9 sind identische Prozesse wie die unter Verwendung des in 2 beschriebenen Prozesses mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung davon wir verzichtet.
Nach der Berechnung des positiven Elektrodenpotentials Ep in der Verarbeitung von Schritt S103 bestimmt der Regler 40 in Schritt S107, ob ein Entladungsbeschränkungsflag gesetzt ist. Die Einstellungsbedingung des Entladungsbeschränkungsflags ist in dem Speicher 41 gespeichert.
Hier löscht der Regler 40 die Einstellung des Entladungsbeschränkungsflags immer dann, wenn die Verbindung zwischen der Sekundärbatterie 10 und der Last 20 unterbrochen wird oder, mit anderen Worten, immer dann, wenn die Systemhauptrelais SMR-B, SMR-G AUS-geschaltet werden. Das Entladungsbeschränkungsflag ist daher nicht gesetzt, wenn die Sekundärbatterie 10 verbunden mit der Last 20 ist, oder, mit anderen Worten, wenn die Systemhauptrelais SMR-B, SMR-G EIN-geschaltet sind. Ferner, wie es weiter unten beschrieben ist, wird es nicht gesetzt, bis die Sekundärbatterie 10 mit der Last 20 verbunden ist und der zulässige Entladungsleistungswert Wout unter den Referenzleistungswert Wout_ref verringert ist.
Wenn das Entladungsbeschränkungsflag gemäß der Verarbeitung von Schritt S107 nicht gesetzt ist, berechnet der Regler 40 in Schritt S108 das Beschädigungsausmaß D auf der Grundlage des in der Verarbeitung von Schritt S103 berechneten positiven Elektrodenpotentials Ep und des in der Verarbeitung von Schritt S101 erfassten Stromwerts Ib. Insbesondere wird das Beschädigungsausmaß D berechnet, wie es in 10 gezeigt ist. In 10 zeigt die Abszisse das positive Elektrodenpotential Ep und die Ordinate das Beschädigungsausmaß D.
Wenn das positive Elektrodenpotential Ep höher als der (Festwert-) Schwellenwert Ep_th ist, ist das Beschädigungsausmaß D Null. Das Beschädigungsausmaß D ist auch Null, während die Sekundärbatterie 10 geladen/entladen wird.
Wenn hingegen das positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als der (Festwert-) Schwellenwert Ep_th ist, während die Sekundärbatterie 10 geladen wird, nimmt das Beschädigungsausmaß D ausgehend von Null zu. Hier nimmt das Beschädigungsausmaß D mit abnehmendem positiven Elektrodenpotential Ep unter den (Festwert-) Schwellenwert Ep_th zu und mit sich dem (Festwert-) Schwellenwert Ep_th näherndem positiven Elektrodenpotential Ep ab. Ferner nimmt das Beschädigungsausmaß D mit während Entladung der Sekundärbatterie 10 zunehmendem Stromwert Ib zu und nimmt mit während Entladung der Sekundärbatterie 10 abnehmendem Stromwert Ib ab.
Schritt S109 berechnet der Regler 40 das momentane integrierte Beschädigungsausmaß ΣD auf der Grundlage des in der Verarbeitung von Schritt S108 berechneten Beschädigungsausmaßes D. Insbesondere berechnet der Regler 40 das momentane integrierte Beschädigungsausmaß ΣD durch Addition des zuletzt in der Verarbeitung von Schritt S108 berechneten Beschädigungsausmaßes D zu dem zuvor berechneten integrierten Beschädigungsausmaß ΣD. Ferner speichert der Regler 40 das momentane integrierte Beschädigungsausmaß ΣD in dem Speicher 41. Das in dem Speicher 41 gespeicherte integrierte Beschädigungsausmaß ΣD wird verwendet, um das nächste integrierte Beschädigungsausmaß ΣD zu berechnen.
In Schritt S110 stellt der Regler 40 den Schwellenwert Ep_th_ini ein, der dem in der Verarbeitung von Schritt S109 berechneten integrierten Beschädigungsausmaß ΣD entspricht. Insbesondere kann, wie es 11 gezeigt in, der Schwellenwert Ep_th_ini, der dem integrierten Beschädigungsausmaß ΣD entspricht, durch vorheriges Bestimmen einer Korrespondenzbeziehung zwischen dem integrierten Beschädigungsausmaß ΣD und dem Schwellenwert Ep_th_ini (in Form einer Karte oder einer Berechnungsformel) eingestellt werden. Wie es in 11 gezeigt ist, wird der Schwellenwert Ep_th_ini so eingestellt, dass er während der Zunahme des integrierten Beschädigungsausmaßes ΣD niedriger als der (Festwert-) Schwellenwert Ep_th wird. Mit anderen Worten, der Schwellenwert Ep_th_ini nähert sich während der Annäherung des integrierten Beschädigungsausmaßes ΣD an Null dem (Festwert-) Schwellenwert Ep_th. Wenn das integrierte Beschädigungsausmaß ΣD Null ist, ist der Schwellenwert Ep_th_ini gleich dem (Festwert-) Schwellenwert Ep_th.
In Schritt S111 bestimmt der Regler 40, ob das in der Verarbeitung von Schritt S103 berechnete positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als der in der Verarbeitung von Schritt S110 eingestellte Schwellenwert Ep_th_ini ist oder nicht. Wenn das positive Elektrodenpotential Ep höher als der Schwellenwert Ep_th_ini ist, führt der Regler 40 die Verarbeitung von Schritt S106 durch.
Wenn hingegen gemäß der Verarbeitung von Schritt S111 das positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als der Schwellenwert Ep_th_ini ist, verringert der Regler 40 in Schritt S112 den zulässigen Entladungsleistungswert Wout unter den Referenzleistungswert Wout_ref. Die Verarbeitung von Schritt S112 ist gleich der Verarbeitung von Schritt S105, die unter Verwendung der 2 beschrieben ist.
In der Verarbeitung von Schritt S112 kann die Differenz ΔWout ein im Voraus bestimmter Festwert sein, oder kann in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und dem Schwellenwert Ep_th_ini modifiziert sein. Wenn die Differenz ΔWout in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und dem Schwellenwert Ep_th_ini modifiziert ist, kann die Differenz ΔWout mit größer werdender Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und dem Schwellenwert Ep_th_ini zunehmen. Mit anderen Worten, die Differenz ΔWout kann mit kleiner werdender Differenz zwischen dem positiven Elektrodenpotential Ep und dem Schwellenwert Ep_th_ini verkleinert werden.
Im Anschluss an die Verarbeitung von Schritt S112 setzt der Regler 40 in Schritt S113 das Entladungsbeschränkungsflag. Das Setzen des Entladungsbeschränkungsflags wird in dem Speicher 41 gespeichert.
Wenn das Entladungsbeschränkungsflag gemäß der Verarbeitung von Schritt S107 gesetzt ist, führt der Regler 40 die Verarbeitung von Schritt S104 durch. Die Verarbeitung von Schritten S104, S105 und S106 erfolgt wie es in der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
Gemäß dieser Ausführungsform wird vor dem Setzen des Entladungsbeschränkungsflag der Schwellenwert Ep_th_ini in Übereinstimmung mit dem integrierten Beschädigungsausmaß ΣD eingestellt, und wenn das positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als der Schwellenwert Ep_th_ini ist, wird der zulässige Entladungsleistungswert Wout unter den Referenzleistungswert Wout_ref verringert. Sobald der zulässige Entladungsleistungswert Wout unter den Referenzleistungswert Wout_ref verringert worden ist, wird das Entladungsbeschränkungsflag gesetzt.
Nachdem das Entladungsbeschränkungsflag gesetzt ist, wird bestimmt, ob das positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als der (Festwert-) Schwellenwert Ep_th ist oder nicht. Wenn das positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als der (Festwert-) Schwellenwert Ep_th ist, wird der zulässige Entladungsleistungswert Wout unter den Referenzleistungswert Wout_ref verringert.
Wenn das integrierte Beschädigungsausmaß ΣD zunimmt, schreitet die Verschlechterung der positiven Elektrodenplatte 11 (zum Beispiel die Elution aus dem leitenden Material 112b) voran, was zu einer Verringerung der Ausgangsleistung der Sekundärbatterie 10 führt, wie es in der ersten Ausführungsform beschrieben ist. Hier kann durch Verringern des zulässigen Entladungsleistungswerts Wout unter den Referenzleistungswert Wout_ref, wenn das positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als der (Festwert-) Schwellenwert Ep_th ist, die Ausgangsleistung der Sekundärbatterie 10 unzureichend werden. Insbesondere kann sich, wenn das Batteriesystem gemäß dieser Ausführungsform in einem Fahrzeug wie etwa dem Fahrzeug, das die Ausgangsleistung der Sekundärbatterie 10 verwendet, eingebaut ist, eine Fahrleistung des Fahrzeugs verschlechtern.
Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform der zulässige Entladungsleistungswert Wout bei dem Referenzleistungswert Wout_ref gehalten, bis das positive Elektrodenpotential Ep auf oder unter der Schwellenwert abfällt, Ep_th_ini, um die Ausgangsleistung der Sekundärbatterie 10 zu gewährleisten.
Durch Verringern des zulässigen Entladungsleistungswerts Wout unter den Referenzleistungswert Wout_ref, wenn das positive Elektrodenpotential Ep gleich hoch wie oder niedriger als der Schwellenwert Ep_th_ini ist, kann hingegen dem Laden der Sekundärbatterie 10 Priorität eingeräumt werden, so dass das positive Elektrodenpotential Ep erhöht und als Folge davon eine Verschlechterung der positiven Elektrodenplatte 11 (zum Beispiele die Elution aus dem leitenden Material 112b,) verhindert werden kann. Ferner kann nach dem Setzen des Entladungsbeschränkungsflags das positive Elektrodenpotential Ep verringert werden, indem der zulässige Entladungsleistungswert Wout unter den Referenzleistungswert Wout_ref verringert wird, wenn das positive Elektrodenpotential Ep auf oder unter den (Festwert-) Schwellenwert Ep_th fällt, so dass eine Verschlechterung der positiven Elektrodenplatte 11 verhindert werden kann. Mit anderen Worten, nachdem das Entladungsbeschränkungsflag gesetzt ist, wird einer Verschlechterung der positiven Elektrodenplatte 11 Priorität eingeräumt.

Claims

Batteriesystem, gekennzeichnet durch: eine Alkali-Sekundärbatterie (10), in der ein negatives Elektroden-Leerlaufpotenzial innerhalb eines vorbestimmten SOC-Bereichs konstant bleibt; einen Temperatursensor (33) zum Erfassen einer Temperatur der Alkali-Sekundärbatterie (10); einen Stromsensor (32) zum Erfassen eines Stromwerts der Alkali-Sekundärbatterie (10); einen Spannungssensor (31) zum Erfassen eines Spannungswerts der Alkali-Sekundärbatterie (10); und einen Regler (40) zum Einstellen eines oberen Grenzleistungswerts, der von der Alkali-Sekundärbatterie (10) entladen wird, wobei der Regler (40) ausgelegt ist, um ein negatives Elektrodenpotential der Alkali-Sekundärbatterie (10) auf der Grundlage des negativen Elektroden-Leerlaufpotenzials, eines Widerstandswert einer negativen Elektrode der Alkali-Sekundärbatterie (10), wobei der Widerstandswert aus der Temperatur bestimmt wird, und des Stromwerts zu berechnen, wobei der Regler (40) ausgelegt ist, um ein positives Elektrodenpotential der Alkali-Sekundärbatterie (10) auf der Grundlage des negativen Elektrodenpotentials und des Spannungswert zu berechnen, und wobei der Regler (40) ausgelegt ist, um den oberen Grenzleistungswert unter einen Referenzleistungswert zu verringern, wenn das positive Elektrodenpotential gleich hoch wie oder niedriger als ein Schwellenwert ist, dadurch gekennzeichnet, dass: der Regler (40) ausgelegt ist, um ein Beschädigungsausmaß, das eine Verschlechterung einer positiven Elektrode der Alkali-Sekundärbatterie (10) definiert, auf der Grundlage des positiven Elektrodenpotentials und des Stromwerts zu berechnen, und um ein integriertes Beschädigungsausmaß durch Integration des Beschädigungsausmaßes zu berechnen, der Regler (40) ausgelegt ist, um den Schwellenwert in Übereinstimmung mit dem integrierten Beschädigungsausmaß so zu modifizieren, dass der Schwellenwert mit zunehmendem integrierten Beschädigungsausmaß abnimmt, und der Regler (40) ausgelegt ist, um den oberen Grenzleistungswert unter den Referenzleistungswert zu verringern, wenn das positive Elektrodenpotential gleich hoch wie oder niedriger als der Schwellenwert ist, der dem integrierten Beschädigungsausmaß entspricht.
Batteriesystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: der Schwellenwert einen ersten Schwellenwert, der im Voraus eingestellt wird, und einen zweiten Schwellenwert, der dem integrierten Beschädigungsausmaß entspricht, umfasst, der Regler (40) ausgelegt ist, um den oberen Grenzleistungswert auf den Referenzleistungswert einzustellen, bis zwischen dem Verbinden der Alkali-Sekundärbatterie (10) mit einer Last (20) und dem Trennen der Verbindung der Alkali-Sekundärbatterie (10) von der Last (20) das positive Elektrodenpotential auf oder unter den zweiten Schwellenwert abgefallen ist, der Regler (40) ausgelegt ist, um den oberen Grenzleistungswert unter den Referenzleistungswert zu verringern, wenn das positive Elektrodenpotential auf oder unter den zweiten Schwellenwert abgefallen ist, bevor die Alkali-Sekundärbatterie (10) von der Last (20) getrennt wird, und der Regler (40) ausgelegt ist, um den oberen Grenzleistungswert unter den Referenzleistungswert zu verringern, wenn das positive Elektrodenpotential auf oder unter den ersten Schwellenwert abfällt, nachdem der obere Grenzleistungswert unter den Referenzleistungswert verringert ist.