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Hintergrund
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung, die einen Innenwiderstandswert einer Batterie berechnet, wie etwa einer Sekundärbatterie.
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Stand der Technik
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Bei verschiedenen Fahrzeugen, wie etwa einem Elektrofahrzeug (EV), das unter Verwendung eines Elektromotors fährt, und einem Hybridfahrzeug (HEV), das unter Verwendung eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors fährt, ist eine Sekundärbatterie, wie etwa eine wiederaufladbare Lithium-Ionen-Batterie und eine wiederaufladbare Nickel-Metallhydrid-Batterie, als Stromquelle des Elektromotors vorgesehen.
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In der im EV und im HEV verwendeten Sekundärbatterie wird der Gesundheitszustand durch ein Verhältnis einer aktuellen Kapazität zu einer Anfangskapazität der Sekundärbatterie bestimmt. Wenn zum Beispiel die aktuelle Kapazität 80% der Anfangskapazität beträgt, beträgt der Gesundheitszustand 80%. Es gibt viele Verfahren, den Gesundheitszustand zu erfassen, aber als eins davon gibt es ein Verfahren zum Schätzen des Gesundheitszustands auf Grundlage eines Innenwiderstandswerts der Sekundärbatterie.
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Als ein Berechnungsverfahren eines Innenwiderstandswerts einer Sekundärbatterie gibt es beispielsweise ein in
JP 5228403 B2 beschriebenes Verfahren.
JP 5228403 B2 enthält einen Stromerfassungsschaltkreis
23, in Reihe geschaltet mit einem Elektrizitätsspeicherteil
25, einen ersten Abtast-Halte-Schaltkreis
27, verbunden mit dem Elektrizitätsspeicherteil
25, einen zweiten Abtast-Halte-Schaltkreis
29 und einen Differenzverstärkerschaltkreis
43, mit dem Ausgänge sowohl des ersten Abtast-Halte-Schaltkreises
27 als auch des zweiten Abtast-Halte-Schaltkreises
29 verbunden sind. Es offenbart, dass in einem Zustand, in dem der Elektrizitätsspeicherteil
25 bei einem konstanten Strom Ic geladen oder entladen wird, der Spannungshaltezeitpunkt, wenn das Laden oder Entladen unterbrochen wird, als ein Zeitpunkt definiert ist, wenn eine vorgegebene Zeit nach der Unterbrechung verstrichen ist, und der Spannungshaltezeitpunkt, wenn das Laden oder Entladen neu gestartet wird, als ein Zeitpunkt definiert ist, wenn ein Stromwert vom Stromerfassungsschaltkreis
23 gleich dem konstanten Stromwert Ic innerhalb eines Erfassungsfehlerbereichs wird.
- Patentschrift 1: JP 5228403 B2
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Kurzdarstellung
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Jedoch weist das in
JP 5228403 B2 offenbarte Verfahren ein Problem auf, da der Ladezustand nicht berücksichtigt wird, wenn beim Ausführen der Messung zum Berechnen des Innenwiderstands die Innenwiderstandswerte aufgrund des Ladezustands zur Zeit der Messung variieren.
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Auch erfordert das in
JP 5228403 B2 offenbarte Verfahren, dass das Laden oder das Entladen zeitweilig unterbrochen wird, um den Innenwiderstand zu berechnen.
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Angesichts der obigen Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, den Innenwiderstand mit hoher Genauigkeit und mit einer einfachen Anordnung zu berechnen.
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Die Erfindung gemäß einem ersten, zum Erreichen des Ziels erstellten Aspekt ist eine Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung zum Berechnen eines Innenwiderstandswerts einer Sekundärbatterie, wobei die Vorrichtung enthält: eine Lade-/Entladeeinheit, ausgelegt, die Sekundärbatterie zu laden oder zu entladen; eine Spannungsmesseinheit, ausgelegt, einen Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie zu messen; eine erste Spannungshalteeinheit, ausgelegt, einen ersten Spannungswert zu halten, der durch den Klemmenspannungswert vorbestimmt ist, der durch die Spannungsmesseinheit gemessen ist, nachdem das durch die Lade-/Entladeeinheit ausgeführte Laden oder Entladen gestartet ist; eine zweite Spannungshalteeinheit, ausgelegt, als einen zweiten Spannungswert den Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie zu halten, wenn sich der Ladestrom oder Entladestrom um einen vorgegebenen Wert oder mehr innerhalb einer vorgegebenen Zeit geändert hat, nachdem der Klemmenspannungswert zum ersten Spannungswert wurde; eine Strommesseinheit, ausgelegt, einen ersten Stromwert zu messen, der ein Ladestromwert oder ein Entladestromwert ist, wenn der Klemmenspannungswert zum ersten Spannungswert wurde, und einen zweiten Stromwert zu messen, der ein Ladestromwert oder ein Entladestromwert ist, wenn der Klemmenspannungswert zum zweiten Spannungswert wurde; und eine Innenwiderstandsberechnungseinheit, ausgelegt, einen Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie auf Grundlage des ersten Spannungswerts, des zweiten Spannungswerts, des ersten Stromwerts und des zweiten Stromwerts zu berechnen.
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Die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt ist die Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt, wobei die Innenwiderstandsberechnungseinheit einen Differenzverstärker enthält, ausgelegt, eine Differenz zwischen dem in der ersten Spannungshalteeinheit gehaltenen ersten Spannungswert und dem in der zweiten Spannungshalteeinheit gehaltenen zweiten Spannungswert zu berechnen.
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Die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt ist die Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt, wobei jede aus der ersten Spannungshalteeinheit und der zweiten Spannungshalteeinheit aus einem Kondensator besteht und die Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung eine Schalteinheit enthält, ausgelegt, zwischen dem Kondensator, der den ersten Spannungswert hält, und dem Kondensator umzuschalten, der den zweiten Spannungswert hält, um den angeschalteten der Kondensatoren mit einer der Klemmen der Sekundärbatterie zu verbinden.
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Die Erfindung gemäß einem vierten Aspekt ist die Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt, wobei die zweite Spannungshalteeinheit als den zweiten Spannungswert den Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie hält, nachdem die Ladezeit des Kondensators verstrichen ist, nachdem sich der Ladestrom oder der Entladestrom um den vorgegebenen Stromwert oder mehr innerhalb der vorgegebenen Zeit geändert hat, und die Strommesseinheit als den zweiten Stromwert den Ladestromwert oder den Entladestromwert misst, nachdem die Ladezeit verstrichen ist.
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Gemäß der Erfindung gemäß dem ersten Aspekt, wie oben beschrieben, können die Messungen, da der erste Spannungswert ein vorgegebener Wert ist, mit dem konstanten Ladezustand durchgeführt werden. Es ist bekannt, dass es eine Korrelation zwischen dem Ladezustand und der Batterieklemmenspannung gibt; somit kann durch ein Ausführen der Messungen mit dem konstanten Ladezustand die Änderung der Innenwiderstände aufgrund des Ladezustands verhindert sein. Weiter besteht keine Notwendigkeit, das Laden oder Entladen zwischenzeitlich zu unterbrechen, um den Innenwiderstand zu berechnen, und der Zeitpunkt der Berechnung des Innenwiderstands ergibt sich natürlich und automatisch zur Zeit des Ladens/Entladens der Sekundärbatterie B beispielsweise in dem EV oder dem HEV.
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Gemäß der Erfindung nach dem zweiten Aspekt kann der Differenzverstärker die Differenz zwischen dem ersten Spannungswert und dem zweiten Spannungswert berechnen und kann diesen Differenzwert um einen erforderlichen Verstärkungsfaktor verstärken. Somit kann die Differenz zwischen dem ersten Spannungswert und dem zweiten Spannungswert sogar erfasst werden, wenn sie sehr klein ist. Folglich besteht keine Notwendigkeit, Maßnahmen für verringertes Rauschen zu ergreifen, und auch ein AD-Wandler hoher Auflösung und dergleichen ist nicht erforderlich.
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Gemäß der Erfindung nach dem dritten Aspekt werden der erste Spannungswert und der zweite Spannungswert in den beiden Kondensatoren gehalten, die durch ein Schalten des Schalters halten. Folglich können der erste Spannungswert und der zweite Spannungswert erhalten werden, ohne von der Zellenspannung beeinflusst zu sein.
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Gemäß der Erfindung nach dem vierten Aspekt wird der zweite Spannungswert gehalten, nachdem die Ladezeit des Kondensators verstrichen ist, und entspricht der zweite Ladestromwert dem zu dieser Zeit gemessenen Ladestromwert oder Entladestromwert. Somit wartet der Vorgang, bis das Potential des Kondensators gleich der Spannung wird, die dieselbe ist wie der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie. Somit können der zweite Spannungswert und der zweite Ladestromwert mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein erläuterndes Schaltbild, das eine Beziehung zwischen einer Klemmenspannung einer in 1 gezeigten Sekundärbatterie, einer elektromotorischen Kraft und einem Innenwiderstand zeigt;
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3 ist ein Betriebs-Flussdiagramm der in 1 gezeigten Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung;
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4 ist ein Betriebs-Wellenformdiagramm der in 1 gezeigten Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung;
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5 ist ein Betriebs-Flussdiagramm einer Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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6 ist ein Betriebs-Wellenformdiagramm der Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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7 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 ist ein erläuterndes Schaltbild, das eine Beziehung zwischen einer Klemmenspannung einer in 7 gezeigten Sekundärbatterie, einer elektromotorischen Kraft und einem Innenwiderstand zeigt;
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9 ist ein Betriebs-Flussdiagramm der in 7 gezeigten Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung;
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10 ist ein Betriebs-Wellenformdiagramm der in 7 gezeigten Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung;
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11 ist ein Betriebs-Flussdiagramm einer Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
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12 ist ein Betriebs-Wellenformdiagramm der Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung;
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13 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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14 ist ein Betriebs-Flussdiagramm der in 13 gezeigten Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung;
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15A und 15B sind Betriebs-Wellenformdiagramme der in 13 gezeigten Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung;
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16 ist ein schematisches Blockschaltbild, das ein Anordnungsbeispiel einer Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung zeigt, wenn zwei oder mehr Zellen miteinander verbunden sind;
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17 ist ein schematisches Blockschaltbild, das ein Anordnungsbeispiel einer Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung zeigt, wenn zwei oder mehr Zellen miteinander verbunden sind;
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18 ist ein schematisches Blockschaltbild, das ein Anordnungsbeispiel einer Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung zeigt, wenn zwei oder mehr Zellen miteinander verbunden sind; und
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19 ist ein schematisches Blockschaltbild, das ein Anordnungsbeispiel einer Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung zeigt, wenn zwei oder mehr Zellen miteinander verbunden sind.
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Genaue Beschreibung
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(Erste Ausführungsform)
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Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
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Die Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung nach dieser Ausführungsform ist beispielsweise in einem EV vorgesehen und berechnet einen Innenwiderstandswert einer Sekundärbatterie, die in dem EV vorgesehen ist. Natürlich kann die vorliegende Erfindung bei einer anderen Vorrichtung und einem anderen System mit einer Sekundärbatterie angewendet werden als dem EV.
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Wie in 1 gezeigt, ist die (in der Zeichnung durch ein Bezugszeichen 1 bezeichnete) Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung nach dieser Ausführungsform mit einer in einem EV oder einem HEV (nicht gezeigt) vorgesehenen Sekundärbatterie B verbunden und berechnet einen Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie B.
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Die Sekundärbatterie B enthält einen Teil e mit elektromotorischer Kraft, der Spannung erzeugt, und einen Innenwiderstand r. Wie in 2 gezeigt, erzeugt die Sekundärbatterie B eine Spannung V zwischen beiden Elektroden (d. h. einer positiven Elektrode Bp und einer negativen Elektrode Bn). Wenn die Sekundärbatterie B mit dem Strom I geladen wird, ist die Spannung V die Summe eines Spannungswerts (d. h. einer Zellenspannung) Ve, erzeugt durch die durch den Teil e mit elektromotorischer Kraft verursachte elektromotorische Kraft, und eines Spannungswerts (d. h. einem Spannungsabfall) Vr, erzeugt, wenn der Strom durch den Innenwiderstand r fließt (somit V = Ve + Vr). Wenn sich somit der Strom I ändert, ändert sich auch der Spannungsabfall Vr (d. h. Vr = R × I, R ist ein Innenwiderstandswert).
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Die Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung 1 nach dieser Ausführungsform enthält eine Ladeeinheit 15, eine Strommesseinheit 21, eine Spannungsmesseinheit 22, einen Differenzverstärker 23, einen ersten Analog-digital-Wandler 24, einen zweiten Analog-digital-Wandler 25, einen dritten Analog-digital-Wandler 26, einen Mikrocomputer (μCOM) 30, einen Schalter SW und Kondensatoren C1 und C2.
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Die Ladeeinheit 15 enthält beispielsweise eine Stromversorgungsvorrichtung, die in der Lage ist, Ladestrom mit einem beliebigen Stromwert zur Sekundärbatterie B auszugeben, indem sie mit Strom von einer externen Stromversorgungsvorrichtung versorgt wird, die mit dem EV oder dergleichen verbunden ist. Ein Paar Ausgangsklemmen der Ladeeinheit 15 ist mit der positiven Elektrode Bp bzw. der negativen Elektrode Bn der Sekundärbatterie B verbunden. Die Ladeeinheit wird durch den weiter unten beschriebenen μCOM 30 gesteuert und gibt dadurch einen vorgegebenen Ladestrom aus, wenn sie die Sekundärbatterie B lädt. Das heißt, die Ladeeinheit weist eine Funktion als eine Lade-/Entladeeinheit zum Laden der Sekundärbatterie B auf.
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Die Strommesseinheit 21 ist in Reihe zwischen einer der Klemmen der Ladeeinheit 15 und der positiven Elektrode Bp der Sekundärbatterie B vorgesehen. Die Strommesseinheit 21 misst einen Stromwert von Strom und gibt ihn aus, der in einer Laderichtung und einer Entladerichtung der Sekundärbatterie B fließt.
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Die Spannungsmesseinheit 22 gibt ein Signal (d. h. ein Spannungssignal) gemäß einer Spannung zwischen der positiven Elektrode Bp und der negativen Elektrode Bn der Sekundärbatterie B aus (d. h. eine Klemmenspannung). In dieser Ausführungsform enthält die Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung eine Vielzahl von festen Widerständen, die die Spannung zwischen den beiden Elektroden der Sekundärbatterie B so in Teilspannungen aufteilt, dass sie in einen Spannungsbereich fallen, der in den weiter unten beschriebenen zweiten Analog-digital-Wandler 25 eingegeben werden kann.
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Der Differenzverstärker 23 berechnet eine Differenz zwischen dem in den weiter unten beschriebenen Kondensator C1 gehaltenen Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B und dem im Kondensator C2 gehaltenen Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B, verstärkt die Differenz mit einem Verstärkungsfaktor Av und gibt das Resultierende aus.
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Der erste Analog-digital-Wandler 24 (nachfolgend „erster A/D 24” genannt) quantisiert ein von der Strommesseinheit 21 ausgegebenes Analogsignal und gibt ein Signal aus, das einen digitalen Wert dieses Analogsignals angibt. Ähnlich quantisiert der zweite Analog-digital-Wandler 25 (nachfolgend „zweiter A/D 25” genannt) ein von der Spannungsmesseinheit 22 ausgegebenes Analogsignal und gibt ein Signal aus, das einen digitalen Wert dieses Analogsignals angibt. Ähnlich quantisiert der dritte Analog-digital-Wandler 26 (nachfolgend „dritter A/D 26” genannt) ein von dem Differenzverstärker 23 ausgegebenes Analogsignal und gibt ein Signal aus, das einen digitalen Wert dieses Analogsignals angibt. Obwohl in dieser Ausführungsform der erste A/D 24, der zweite A/D 25 und der dritte A/D 26 als einzelne elektronische Bauteile bestückt sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die jeweiligen Signale können unter Verwendung eines in den weiter unten beschriebenen μCOM 30 eingebetteten Analog-digital-Wandlers quantisiert werden.
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Der μCOM 30 ist ein Mikrocomputer, enthaltend eine CPU, ein ROM, ein RAM, einen Zeitgeber und dergleichen und beherrscht die Steuerung der gesamten Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung 1. Ein Steuerprogramm und dergleichen, um die CPU zu veranlassen, als die Innenwiderstandsberechnungseinheit zu arbeiten, ist vorab im ROM gespeichert. Die CPU arbeitet als der Innenwiderstand, indem sie dieses Steuerprogramm ausführt.
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Weiter gibt der μCOM 30 ein Steuersignal zur Ladeeinheit 15 aus, um das Laden der Sekundärbatterie B auszuführen. Die Ausgangssignale vom ersten A/D 24, vom zweiten A/D 25 und vom dritten A/D 26 werden in den μCOM 30 eingegeben. Weiter gibt der μCOM 30 ein Schaltsignal für den Schalter SW aus.
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Der Schalter SW ist ein Schalter, der die Verbindung zwischen einem Anschluss c auf einer Seite und einem der Anschlüsse a, b auf der anderen Seite umschalten kann. Der Anschluss c des Schalters SW ist mit der positiven Elektrode Bp der Sekundärbatterie B verbunden, der Anschluss a ist mit einer Seite des Kondensators C1 und einem (+)-Eingangsanschluss (d. h. einem nichtinvertierenden Eingangsanschluss) des Differenzverstärkers 23 verbunden, und der Anschluss b ist mit einer Seite des Kondensators C2 und einem (–)-Eingangsanschluss (d. h. einem invertierenden Eingangsanschluss) des Differenzverstärkers 23 verbunden. Das heißt, der Schalter SW arbeitet als ein Schalter, der zwischen der Verbindung des Kondensators C1 mit der positiven Elektrode Bp der Sekundärbatterie B und der Verbindung des Kondensators C2 mit der positiven Elektrode Bp der Sekundärbatterie B umschaltet.
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Der Kondensator C1 ist ein Kondensator kleiner Kapazität mit einer Seite, die mit dem Anschluss a des Schalters SW verbunden ist, und der anderen Seite, die an Masse liegt. Wie weiter unten beschrieben, ist der Kondensator C1 mit der positiven Elektrode Bp der Sekundärbatterie B elektrisch verbunden, wenn der Schalter SW zum Anschluss a geschaltet ist, und somit kann das Potential des Kondensators C1 gleich der Klemmenspannung der Sekundärbatterie B sein.
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Der Kondensator C2 ist ein Kondensator kleiner Kapazität, mit einer Seite, die mit dem Anschluss b des Schalters SW verbunden ist, und der anderen Seite, die an Masse liegt. Wie weiter unten beschrieben, ist der Kondensator C2 mit der positiven Elektrode Bp der Sekundärbatterie B elektrisch verbunden, wenn der Schalter SW zum Anschluss b geschaltet ist, und somit kann das Potential des Kondensators C2 gleich der Klemmenspannung der Sekundarbatterie B sein.
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Wie oben beschrieben, ist die Klemmenspannung V der Sekundärbatterie B die Summe der Zellenspannung Ve und des Spannungsabfalls Vr, und wenn sich der Strom (d. h. der Ladestrom) ändert, ändert sich auch der Spannungsabfall Vr. Wenn hier die Spannungsabfälle während des Ladens mit verschiedenen Ladestromwerten Ic und Id als Vrc bzw. Vrd definiert sind, dann ergibt sich, wenn Ic > Id, Vrc > Vrd. Wenn der Klemmenspannungswert der Sekundarbatterie B mit dem Spannungsabfall Vrc als Vc definiert ist und der Klemmenspannungswert der Sekundarbatterie B mit dem Spannungsabfall Vrd als Vd definiert ist, dann ergibt sich, da Vc = Ve + Vrc und Vd = Ve + Vrd, Vc – Vd = Vrc – Vrd. Somit kann durch ein Eingeben der Klemmenspannungen der Sekundarbatterie B in den Differenzverstärker 23 Vrc – Vrd erhalten werden.
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Als Nächstes ist der oben beschriebene Innenwiderstandsberechnungsvorgang mit Bezug auf das in 3 gezeigte Flussdiagramm und das in 4 gezeigte Wellenformdiagramm erläutert. Das in 3 gezeigte Flussdiagramm wird hauptsächlich durch den μCOM 30 ausgeführt. Es ist hier angenommen, dass vor dem Ausführen des Flussdiagramms der Anschluss b und der Anschluss c des Schalters SW miteinander verbunden sind.
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Zuerst wird in Schritt S101 das Laden der Sekundärbatterie B gestartet. In diesem Schritt wird ein Steuersignal, das den Start des Ladens angibt, zur Ladeeinheit 15 ausgegeben, und die Ladeeinheit 15 beginnt mit dem Laden der Sekundärbatterie B. Zusammen damit wird in Schritt S102 der Schalter SW so geschaltet, dass der Anschluss a und der Anschluss c miteinander verbunden werden (Zeit t1 in 4). Dabei fließt der Ladestrom durch die Sekundärbatterie B, und die Klemmenspannung der Sekundärbatterie B steigt von dem durch die elektromotorische Kraft e verursachten Spannungswert Ve nahe zu einem Potential, das durch ein Addieren des Spannungsabfalls Vr erhalten ist, der durch den Strom verursacht ist, der durch den Innenwiderstand r fließt.
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Als Nächstes wird in Schritt S103 bestimmt, ob die durch die Spannungsmesseinheit 22 erfasste Klemmenspannung V der Sekundärbatterie B eine vorgegebene Schwellwertspannung Vth als einen ersten Spannungswert erreicht hat oder nicht. Wenn die Klemmenspannung V nicht die Schwellwertspannung Vth ist („Nein”), dann wartet der Ablauf in diesem Schritt, und wenn die Klemmenspannung V bei der Schwellwertspannung Vth angelangt ist („Ja”), dann geht der Ablauf zu einem Schritt S104 weiter, und der durch die Strommesseinheit 21 erfasste Ladestromwert wird erhalten. Diese Schwellwertspannung Vth ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt und kann ein Wert mit einem Bereich von ungefähr ±X% sein. Diese X% können beliebig angesichts dessen bestimmt sein, wie stark der Ladezustand bezüglich einer Beziehung zwischen einem gewünschten Innenwiderstandswert und dem Ladezustand abweichen kann. Im Allgemeinen gibt es, wenn die oben genannten ±X% ungefähr ±5% betragen, keinen bedeutenden Unterschied im erfassten Widerstandswert. Der dabei erhaltene Ladestromwert ist als Ic definiert. Das heißt, der Ladestromwert Ic entspricht dem ersten Stromwert. In Schritt S105 wird der Schalter SW so geschaltet, dass der Anschluss b und der Anschluss c miteinander verbunden werden (Zeit t2 in 4).
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Als Nächstes wird in Schritt S106 bestimmt, ob eine vorgegebene Zeit verstrichen ist oder nicht, nachdem der Schalter SW in Schritt S105 geschaltet wurde. Wenn die vorgegebene Zeit verstrichen ist („Ja”), kehrt der Ablauf zu Schritt S102 zurück, und wenn die vorgegebene Zeit nicht verstrichen ist („Nein”), dann geht der Ablauf zu Schritt S107 weiter, in dem bestimmt wird, ob der Ladestrom um einen vorgegebenen Stromwert oder mehr verringert ist oder nicht. Wenn der Ladestrom nicht um den vorgegebenen Stromwert oder mehr verringert ist („Nein”), dann kehrt der Ablauf zu Schritt S106 zurück, und wenn der Ladestrom um den vorgegebenen Stromwert oder mehr verringert ist („Ja”), dann geht der Ablauf zu Schritt S108 weiter (Zeit t3 in 4). Dabei ist, da der Ladestrom verringert ist, auch der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B verringert.
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Die vorgegebene Zeit ist bestimmt durch die Genauigkeit der Kondensatoren C1 und C2 und des Differenzverstärkers 23 sowie durch die erforderliche Genauigkeit des schließlich berechneten Innenwiderstandswerts R. Allgemein wird die im Kondensator angesammelte elektrische Ladung aufgrund des Leckstroms des Kondensators und der Eingangsimpedanz des Differenzverstärkers entladen. Als Ergebnis ändert sich das Potential des Kondensators, was Einfluss auf den Differenzverstärker und somit auf die absolute Genauigkeit des schließlich berechneten Innenwiderstandswerts R hat. Daher ist es ideal, dass die vorgegebene Zeit so bestimmt ist, dass Vc nicht geringer als Vd ist, wenn keine hohe Genauigkeit erforderlich ist, oder so, dass die vorgegebene Zeit etwas langsamer ist als die Reaktionsgeschwindigkeit der Batterie, wenn eine hohe Genauigkeit gewünscht ist.
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Der vorgegebene Stromwert wird ebenfalls durch die erforderliche Genauigkeit des schließlich berechneten Innenwiderstandswerts R bestimmt, wie in dem Fall der vorgegebenen Zeit. Dies deshalb, weil aufgrund der Erfassungsauflösung der zu verwendenden Strommesseinheit 21 keine Änderung verlangt werden kann, die kleiner als diese ist. Daher ist es ideal, dass, wenn keine hohe Genauigkeit erforderlich ist, der vorgegebene Stromwert so festgelegt wird, dass er dem entspricht, wenn die Stromänderung erhalten wird, die mehr als eine Auflösung der Strommesseinheit 21 beträgt, und wenn eine hohe Genauigkeit gewünscht ist, der vorgegebene Stromwert so festgelegt wird, dass er dem entspricht, wenn die Stromänderung erhalten wird, die die oben genannte Auflösung ignorieren kann. Wenn jedoch der vorgegebene Stromwert groß festgelegt wird, wird die vorgegebene Zeit lang; somit ist es vorzuziehen, ein Gleichgewicht zwischen dem vorgegebenen Stromwert und der vorgegebenen Zeit bei ihrem Bestimmen zu berücksichtigen.
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Als Nächstes wird in Schritt S108 bestimmt, ob die Ladezeit des Kondensators C2 verstrichen ist oder nicht, nachdem die Verringerung des Ladestroms in Schritt S107 erfasst wurde. Wenn die Ladezeit nicht verstrichen ist, wartet der Ablauf in diesem Schritt, und wenn die Ladezeit verstrichen ist, geht der Ablauf zu Schritt S109 weiter, in dem ein durch die Strommesseinheit 21 erfasster Ladestromwert erhalten wird. Die Ladezeit ist die Zeit, die verstreicht, bevor die Spannung des Kondensators C2 gleich der Klemmenspannung der Sekundärbatterie B wird, und sie kann ein durch die Kapazität des Kondensators C2 und dergleichen vorbestimmter Wert sein. Der dabei erhaltene Ladestromwert ist als Id definiert (Zeitpunkt t4 in 4). Das heißt, der Ladestromwert Id entspricht einem zweiten Stromwert.
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Als Nächstes wird in Schritt S110 eine Ausgabe vom Differenzverstärker 23 durch den dritten A/D 26 erhalten. Das heißt, ein Differenzwert wird berechnet. Zu der Zeit, wenn der Schalter SW in Schritt S105 geschaltet wird, wird Vc (= Vth), die der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B ist, wenn der Ladestromwert Ic gemessen wird, im Kondensator C1 gehalten. In Schritt S109 wird Vd, die der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B ist, wenn der Ladestromwert Id gemessen wird, nachdem die Ladezeit des Kondensators C2 verstrichen ist, im Kondensator C2 gehalten. Das heißt, der Kondensator C1 entspricht einer ersten Spannungshalteeinheit, der Klemmenspannungswert Vd entspricht dem zweiten Spannungswert, und der Kondensator C2 entspricht einer zweiten Spannungshalteeinheit (d. h. einer zweiten Spannungserlangungseinheit). Daher ist es durch ein Erhalten des Ausgangs des Differenzverstärkers 23 in Schritt S110 möglich, den Differenzwert (Vm = (Vc – Vd) × Av) der Klemmenspannungen der Sekundärbatterie B zu berechnen, wenn der Ladestromwert Ic gemessen wird und wenn der Ladestromwert Id gemessen wird.
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In Schritt S111 wird der Innenwiderstandswert auf Grundlage der in den Schritten S104 und S109 erhaltenen Ladeströme Ic und Id und auf Grundlage des in Schritt S110 berechneten (erhaltenen) Differenzwerts Vm berechnet. Das heißt, der Innenwiderstand R wird berechnet als R = (Vc – Vd)/(Ic – Id) = Vm/(Ic – Id). Natürlich wird diese Berechnung unter Berücksichtigung des Verstärkungsfaktors Av des Differenzverstärkers 23 vorgenommen.
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Wie oben beschrieben, ist gemäß der oben beschriebenen Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung 1 der Spannungswert Vc zur Zeit der ersten Messung des Ladestromwerts Ic als der vorgegebene Schwellwertspannungswert Vth definiert. Somit können die Messungen mit dem konstanten Ladezustand vorgenommen werden. Es ist bekannt, dass eine Korrelation zwischen dem Ladezustand und der Batterieklemmenspannung besteht; somit kann durch ein Ausführen der Messungen mit dem konstanten Ladezustand die Änderung der Innenwiderstände aufgrund des Ladezustands verhindert sein. Weiter besteht keine Notwendigkeit, das Laden zwischenzeitlich zu unterbrechen, um den Innenwiderstand zu berechnen, und der Zeitpunkt der Berechnung des Innenwiderstands ergibt sich natürlich und automatisch zur Zeit des Ladens der Sekundärbatterie B beispielsweise in dem EV oder dem HEV.
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Weiter kann, wie oben beschrieben, der Differenzverstärker 23 die Differenz zwischen dem Spannungswert Vc und dem Spannungswert Vd berechnen und kann diesen Differenzwert mit einem erforderlichen Verstärkungsfaktor Av verstärken. Somit kann die Differenz zwischen dem Spannungswert Vc und dem Spannungswert Vd sogar erfasst werden, wenn sie sehr klein ist. Folglich besteht keine Notwendigkeit, Maßnahmen für verringertes Rauschen zu ergreifen, und auch ein AD-Wandler hoher Auflösung und dergleichen ist nicht erforderlich.
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Weiter werden, wie oben beschrieben, der Spannungswert Vc und der Spannungswert Vd in den beiden Kondensatoren C1 und C2 gehalten, die durch ein Schalten des Schalters halten. Folglich können der Spannungswert Vc und der Spannungswert Vd erhalten werden, ohne von der Zellenspannung der Sekundärbatterie B beeinflusst zu sein.
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Weiter wird, wie oben beschrieben, der Spannungswert Vd gehalten, nachdem die Ladezeit des Kondensators C2 verstrichen ist, und wird der Ladestromwert Id zu dieser Zeit gemessen. Somit wartet der Vorgang, bis das Potential des Kondensators C2 gleich der Spannung wird, die dieselbe ist wie der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B. Somit können der Spannungswert Vd und der Ladestromwert Id mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Als Nächstes ist unter Bezugnahme auf 5 und 6 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dieselben Bezugszeichen sind denselben Elementen zugewiesen wie denen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, um deren Erläuterung wegzulassen.
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In dieser Ausführungsform ist die allgemeine Anordnung ähnlich der in 1 gezeigten, aber ein Berechnungsverfahren des Innenwiderstands unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform. Wenn in dieser Ausführungsform die Spannungsabfälle während des Ladens mit verschiedenen Ladestromwerten Ic und Id als Vrc bzw. Vrd definiert sind, dann ergibt sich, wenn Ic < Id, Vrc < Vrd.
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Wenn hier der Klemmenspannungswert einer Sekundärbatterie B mit dem Spannungsabfall Vrc als Vc definiert ist und der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B mit dem Spannungsabfall Vrd als Vd definiert ist, dann ergibt sich, da Vc = Ve + Vrc und Vd = Ve + Vrd, Vc – Vd = Vrc – Vrd. Somit kann durch ein Eingeben der Klemmenspannungen der Sekundärbatterie B in den Differenzverstärker 23 Vrd – Vrc erhalten werden.
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Als Nächstes ist der oben beschriebene Innenwiderstandsberechnungsvorgang mit Bezug auf das in 5 gezeigte Flussdiagramm und das in 6 gezeigte Wellenformdiagramm erläutert. Das in 5 gezeigte Flussdiagramm wird hauptsächlich durch den μCOM 30 ausgeführt. Es ist hier angenommen, dass vor dem Ausführen des Flussdiagramms der Anschluss a und der Anschluss c des Schalters SW miteinander verbunden sind.
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Zuerst wird in Schritt S201 das Laden der Sekundärbatterie B gestartet. In diesem Schritt wird ein Steuersignal, das den Start des Ladens angibt, zur Ladeeinheit 15 ausgegeben, und die Ladeeinheit 15 beginnt mit dem Laden der Sekundärbatterie B. Zusammen damit wird in Schritt S202 der Schalter SW so geschaltet, dass der Anschluss b und der Anschluss c miteinander verbunden werden (Zeit t1 in 6). Dabei fließt der Ladestrom durch die Sekundärbatterie B, und die Klemmenspannung der Sekundärbatterie B steigt von dem durch die elektromotorische Kraft e verursachten Spannungswert Ve nahe zu einem Potential, das durch ein Addieren des Spannungsabfalls Vr erhalten ist, der durch den Strom verursacht ist, der durch den Innenwiderstand r fließt.
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Als Nächstes wird in Schritt S203 bestimmt, ob die durch die Spannungsmesseinheit 22 erfasste Klemmenspannung V der Sekundärbatterie B eine vorgegebene Schwellwertspannung Vth erreicht hat oder nicht. Wenn die Klemmenspannung V nicht die Schwellwertspannung Vth ist („Nein”), dann wartet der Ablauf in diesem Schritt, und wenn die Klemmenspannung V bei der Schwellwertspannung Vth angelangt ist („Ja”), dann geht der Ablauf zu einem Schritt S204 weiter, in dem der durch die Strommesseinheit 21 erfasste Ladestromwert erhalten wird. Diese Schwellwertspannung Vth ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt und kann ein Wert mit einem Bereich von ungefähr ±X% sein. Der dabei erhaltene Ladestromwert ist als Ic definiert. In Schritt S205 wird der Schalter SW so geschaltet, dass der Anschluss a und der Anschluss c miteinander verbunden werden (Zeit t2 in 6).
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Als Nächstes wird in Schritt S206 bestimmt, ob eine vorgegebene Zeit verstrichen ist oder nicht, nachdem der Schalter SW in Schritt S205 geschaltet wurde. Wenn die vorgegebene Zeit verstrichen ist („Ja”), kehrt der Ablauf zu Schritt S202 zurück, und wenn die vorgegebene Zeit nicht verstrichen ist („Nein”), dann geht der Ablauf zu Schritt S207 weiter, in dem bestimmt wird, ob der Ladestrom um einen vorgegebenen Stromwert oder mehr erhöht ist oder nicht. Wenn der Ladestrom nicht um den vorgegebenen Stromwert oder mehr erhöht ist („Nein”), dann kehrt der Ablauf zu Schritt S206 zurück, und wenn der Ladestrom um den vorgegebenen Stromwert oder mehr erhöht ist („Ja”), dann geht der Ablauf zu Schritt S208 weiter (Zeit t3 in 6). Dabei ist, da der Ladestrom erhöht ist, auch der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B erhöht.
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Als Nächstes wird in Schritt S208 bestimmt, ob die Ladezeit des Kondensators C1 verstrichen ist oder nicht, nachdem die Erhöhung des Ladestroms in Schritt S207 erfasst wurde. Wenn die Ladezeit nicht verstrichen ist, wartet der Ablauf in diesem Schritt, und wenn die Ladezeit verstrichen ist, geht der Ablauf zu Schritt S209 weiter, in dem ein durch die Strommesseinheit 21 erfasster Ladestrom erhalten wird. Die Ladezeit ist die Zeit, die verstreicht, bevor die Spannung des Kondensators C1 gleich der Klemmenspannung der Sekundärbatterie B wird, und sie kann ein durch die Kapazität des Kondensators C1 und dergleichen vorbestimmter Wert sein. Der dabei erhaltene Ladestromwert ist als Id definiert (Zeitpunkt t4 in 6).
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Als Nächstes wird in Schritt S210 eine Ausgabe vom Differenzverstärker 23 durch den dritten A/D 26 erhalten. Das heißt, ein Differenzwert wird berechnet. Zu der Zeit, wenn der Schalter SW in Schritt S205 geschaltet wird, wird Vc (= Vth), die der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B ist, wenn der Ladestromwert Ic gemessen wird, im Kondensator C2 gehalten. In Schritt S209 wird Vd, die der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B ist, wenn der Ladestromwert Id gemessen wird, im Kondensator C1 gehalten. Daher ist es durch ein Erhalten des Ausgangs des Differenzverstärkers 23 in Schritt S210 möglich, den Differenzwert (Vm = (Vd – Vc) × Av) der Klemmenspannungen der Sekundärbatterie B zu berechnen, wenn der Ladestromwert Ic gemessen wird und wenn der Ladestromwert Id gemessen wird.
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In Schritt S211 wird der Innenwiderstandswert auf Grundlage der in den Schritten S204 und S209 erhaltenen Ladeströme Ic und Id und auf Grundlage des in Schritt S210 berechneten (erhaltenen) Differenzwerts Vm berechnet. Das heißt, der Innenwiderstand R wird berechnet als R = (Vd – Vc)/(Id – Ic) = Vm/(Id – Ic). Natürlich wird diese Berechnung unter Berücksichtigung des Verstärkungsfaktors Av des Differenzverstärkers 23 vorgenommen.
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Wie oben beschrieben, ist gemäß dieser Ausführungsform der Spannungswert Vc zur Zeit der ersten Messung des Ladestromwerts Ic als der vorgegebene Schwellwertspannungswert Vth definiert. Somit können die Messungen mit dem konstanten Ladezustand vorgenommen werden. Weiter besteht keine Notwendigkeit, das Laden zwischenzeitlich zu unterbrechen, um den Innenwiderstand zu berechnen, und der Zeitpunkt der Berechnung des Innenwiderstands ergibt sich natürlich und automatisch zur Zeit des Ladens der Sekundärbatterie B beispielsweise in dem EV oder dem HEV.
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(Dritte Ausführungsform)
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Als Nächstes ist unter Bezugnahme auf 7 bis 10 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dieselben Bezugszeichen sind denselben Elementen zugewiesen wie denen der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen, um deren Erläuterung wegzulassen.
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Eine Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung 1A nach der in 7 gezeigten dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung 1 darin, dass eine Entladeeinheit 15A anstelle der Ladeeinheit 15 vorgesehen ist. Die Entladeeinheit 15A enthält ein Paar Ausgangsklemmen, verbunden mit der positiven Elektrode Bp bzw. der negativen Elektrode Bn der Sekundärbatterie B. Die Entladeeinheit 15A wird durch den weiter unten beschriebenen μCOM 30 gesteuert und entlädt dadurch die Sekundärbatterie B mit einem vorgegebenen Entladestrom. Das heißt, die Entladeeinheit arbeitet als eine Lade-/Entladeeinheit zum Entladen der Sekundärbatterie B.
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Wie in 8 gezeigt, erzeugt die Sekundärbatterie B eine Spannung V zwischen beiden Elektroden (d. h. der positiven Elektrode Bp und der negativen Elektrode Bn). Wenn die Sekundärbatterie B mit dem Strom I entladen wird, ist die Spannung V die Differenz zwischen einem Spannungswert (d. h. einer Zellenspannung) Ve, erzeugt durch die durch den Teil e mit elektromotorischer Kraft verursachte elektromotorische Kraft, und einem Spannungswert (d. h. einem Spannungsabfall) Vr, erzeugt, wenn der Strom durch den Innenwiderstand r fließt (somit V = Ve – Vr). Wenn sich somit der Strom I ändert, ändert sich auch der Spannungsabfall Vr (d. h. Vr = R × I, R ist ein Innenwiderstandswert).
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Wenn die Spannungsabfälle während des Entladens mit verschiedenen Entladestromwerten Ic und Id als Vrc bzw. Vrd definiert sind, dann ergibt sich, wenn Ic > Id, Vrc > Vrd. Wenn der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B mit dem Spannungsabfall Vrc als Vc definiert ist und der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B mit dem Spannungsabfall Vrd als Vd definiert ist, dann ergibt sich, da Vc = Ve – Vrc und Vd = Ve – Vrd, Vd – Vc = Vrc – Vrd. Somit kann durch ein Eingeben der Klemmenspannungen der Sekundärbatterie B in den Differenzverstärker 23 Vrc – Vrd erhalten werden.
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Als Nächstes ist der oben beschriebene Innenwiderstandsberechnungsvorgang mit Bezug auf das in 9 gezeigte Flussdiagramm und das in 10 gezeigte Wellenformdiagramm erläutert. Das in 9 gezeigte Flussdiagramm wird hauptsächlich durch den μCOM 30 ausgeführt. Es ist hier angenommen, dass vor dem Ausführen des Flussdiagramms der Anschluss a und der Anschluss c des Schalters SW miteinander verbunden sind.
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Zuerst wird in Schritt S301 das Entladen der Sekundärbatterie B gestartet. In diesem Schritt wird ein Steuersignal, das den Start des Entladens angibt, zur Entladeeinheit 15A ausgegeben, und die Entladeeinheit 15A beginnt mit dem Entladen der Sekundärbatterie B. Zusammen damit wird in Schritt S302 der Schalter SW so geschaltet, dass der Anschluss b und der Anschluss c miteinander verbunden werden (Zeit t1 in 10). Dabei fließt der Entladestrom durch die Sekundärbatterie B, und die Klemmenspannung der Sekundärbatterie B fällt von dem durch die elektromotorische Kraft e verursachten Spannungswert Ve nahe zu einem Potential ab, das durch ein Subtrahieren des Spannungsabfalls Vr erhalten ist, der durch den Strom verursacht ist, der durch den Innenwiderstand r fließt.
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Als Nächstes wird in Schritt S303 bestimmt, ob die durch die Spannungsmesseinheit 22 erfasste Klemmenspannung V der Sekundärbatterie B eine vorgegebene Schwellwertspannung Vth erreicht hat oder nicht. Wenn die Klemmenspannung V nicht die Schwellwertspannung Vth ist („Nein”), dann wartet der Ablauf in diesem Schritt, und wenn die Klemmenspannung V bei der Schwellwertspannung Vth angelangt ist („Ja”), dann geht der Ablauf zu einem Schritt S304 weiter, in dem der durch die Strommesseinheit 21 erfasste Entladestromwert erhalten wird. Diese Schwellwertspannung Vth ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt und kann ein Wert mit einem Bereich von ungefähr ±X% sein. Der dabei erhaltene Entladestromwert ist als Ic definiert. In Schritt S305 wird der Schalter SW so geschaltet, dass der Anschluss a und der Anschluss c miteinander verbunden werden (Zeit t2 in 10).
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Als Nächstes wird in Schritt S306 bestimmt, ob eine vorgegebene Zeit verstrichen ist oder nicht, nachdem der Schalter SW in Schritt S305 geschaltet wurde. Wenn die vorgegebene Zeit verstrichen ist („Ja”), kehrt der Ablauf zu Schritt S302 zurück, und wenn die vorgegebene Zeit nicht verstrichen ist („Nein”), dann geht der Ablauf zu Schritt S307 weiter, in dem bestimmt wird, ob der Entladestrom um einen vorgegebenen Stromwert oder mehr verringert ist oder nicht. Wenn der Entladestrom nicht um den vorgegebenen Stromwert oder mehr verringert ist („Nein”), dann kehrt der Ablauf zu Schritt S306 zurück, und wenn der Entladestrom um den vorgegebenen Stromwert oder mehr verringert ist („Ja”), dann geht der Ablauf zu Schritt S308 weiter (Zeit t3 in 10). Dabei ist, da der Entladestrom verringert ist, der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B erhöht.
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Als Nächstes wird in Schritt S308 bestimmt, ob die Entladezeit des Kondensators C1 verstrichen ist oder nicht, nachdem die Verringerung des Entladestroms in Schritt S307 erfasst wurde. Wenn die Ladezeit nicht verstrichen ist, wartet der Ablauf in diesem Schritt, und wenn die Ladezeit verstrichen ist, geht der Ablauf zu Schritt S309 weiter, in dem ein durch die Strommesseinheit 21 erfasster Entladestrom erhalten wird. Die Ladezeit ist die Zeit, die verstreicht, bevor die Spannung des Kondensators C1 gleich der Klemmenspannung der Sekundärbatterie B wird, und sie kann ein durch die Kapazität des Kondensators C1 und dergleichen vorbestimmter Wert sein. Der dabei erhaltene Entladestromwert ist als Id definiert (Zeitpunkt t4 in 10).
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Als Nächstes wird in Schritt S310 eine Ausgabe vom Differenzverstärker 23 durch den dritten A/D 26 erhalten. Das heißt, ein Differenzwert wird berechnet. Zu der Zeit, wenn der Schalter SW in Schritt S305 geschaltet wird, wird Vc (= Vth), die der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B ist, wenn der Entladestromwert Ic gemessen wird, im Kondensator C2 gehalten. In Schritt S309 wird Vd, die der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B ist, wenn der Entladestromwert Id gemessen wird, im Kondensator C1 gehalten. Daher ist es durch ein Erhalten des Ausgangs des Differenzverstärkers 23 in Schritt S310 möglich, den Differenzwert (Vm = (Vd – Vc) × Av) der Klemmenspannungen der Sekundärbatterie B zu berechnen, wenn der Entladestromwert Ic gemessen wird und wenn der Entladestromwert Id gemessen wird.
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In Schritt S311 wird der Innenwiderstandswert auf Grundlage der in den Schritten S304 und S309 erhaltenen Entladeströme Ic und Id und auf Grundlage des in Schritt S310 berechneten (erhaltenen) Differenzwerts Vm berechnet. Das heißt, der Innenwiderstand R wird berechnet als R = (Vd-Vc)/(Id – Ic) = Vm/(Id – Ic). Natürlich wird diese Berechnung unter Berücksichtigung des Verstärkungsfaktors Av des Differenzverstärkers 23 vorgenommen.
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Wie oben beschrieben, ist gemäß dieser Ausführungsform der Spannungswert Vc zur Zeit der ersten Messung des Entladestromwerts Ic als der vorgegebene Schwellwertspannungswert Vth definiert. Somit können die Messungen mit dem konstanten Ladezustand vorgenommen werden. Weiter besteht keine Notwendigkeit, das Entladen zwischenzeitlich zu unterbrechen, um den Innenwiderstand zu berechnen, und der Zeitpunkt der Berechnung des Innenwiderstands ergibt sich natürlich und automatisch zur Zeit des Entladens der Sekundärbatterie B beispielsweise in dem EV oder dem HEV.
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(Vierte Ausführungsform)
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Als Nächstes ist unter Bezugnahme auf 11 und 12 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dieselben Bezugszeichen sind denselben Elementen zugewiesen wie denen der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen, um deren Erläuterung wegzulassen.
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Eine allgemeine Anordnung der vierten Ausführungsform ist dieselbe wie die in 7 gezeigte, aber das Berechnungsverfahren des Innenwiderstands unterscheidet sich von dem der dritten Ausführungsform. Wenn in der vierten Ausführungsform die Spannungsabfälle während des Entladens mit verschiedenen Entladestromwerten Ic und Id als Vrc bzw. Vrd definiert sind, dann ergibt sich, wenn Ic < Id, Vrc < Vrd. Wenn der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B mit dem Spannungsabfall Vrc als Vc definiert ist und der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B mit dem Spannungsabfall Vrd als Vd definiert ist, dann ergibt sich, da Vc = Ve – Vrc und Vd = Ve – Vrd, Vc – Vd = Vrd – Vrc. Somit kann durch ein Eingeben der Klemmenspannungen der Sekundärbatterie H in den Differenzverstärker 23 Vrd – Vrc erhalten werden.
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Als Nächstes ist der oben beschriebene Innenwiderstandsberechnungsvorgang mit Bezug auf das in 11 gezeigte Flussdiagramm und das in 12 gezeigte Wellenformdiagramm erläutert. Das in 11 gezeigte Flussdiagramm wird hauptsächlich durch den μCOM 30 ausgeführt. Es ist hier angenommen, dass vor dem Ausführen des Flussdiagramms der Anschluss b und der Anschluss c des Schalters SW miteinander verbunden sind.
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Zuerst wird in Schritt S401 das Entladen der Sekundärbatterie B gestartet. In diesem Schritt wird ein Steuersignal, das den Start des Entladens angibt, zur Entladeeinheit 15A ausgegeben, und die Entladeeinheit 15A beginnt mit dem Entladen der Sekundärbatterie B. Zusammen damit wird in Schritt S402 der Schalter SW so geschaltet, dass der Anschluss a und der Anschluss c miteinander verbunden werden (Zeit t1 in 12). Dabei fließt der Entladestrom durch die Sekundärbatterie B, und die Klemmenspannung der Sekundärbatterie B fällt von dem durch die elektromotorische Kraft e verursachten Spannungswert Ve nahe zu einem Potential ab, das durch ein Subtrahieren des Spannungsabfalls Vr erhalten ist, der durch den Strom verursacht ist, der durch den Innenwiderstand r fließt.
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Als Nächstes wird in Schritt S403 bestimmt, ob die durch die Spannungsmesseinheit 22 erfasste Klemmenspannung V der Sekundärbatterie B eine vorgegebene Schwellwertspannung Vth erreicht hat oder nicht. Wenn die Klemmenspannung V nicht die Schwellwertspannung Vth ist („Nein”), dann wartet der Ablauf in diesem Schritt, und wenn die Klemmenspannung V bei der Schwellwertspannung Vth angelangt ist („Ja”), dann geht der Ablauf zu einem Schritt S404 weiter, in dem der durch die Strommesseinheit 21 erfasste Entladestromwert erhalten wird. Diese Schwellwertspannung Vth ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt und kann ein Wert mit einem Bereich von ungefähr ±X% sein. Der dabei erhaltene Entladestromwert ist als Ic definiert. In Schritt S405 wird der Schalter SW so geschaltet, dass der Anschluss b und der Anschluss c miteinander verbunden werden (Zeit t2 in 12).
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Als Nächstes wird in Schritt S406 bestimmt, ob eine vorgegebene Zeit verstrichen ist oder nicht, nachdem der Schalter SW in Schritt S405 geschaltet wurde. Wenn die vorgegebene Zeit verstrichen ist („Ja”), kehrt der Ablauf zu Schritt S402 zurück, und wenn die vorgegebene Zeit nicht verstrichen ist („Nein”), dann geht der Ablauf zu Schritt S407 weiter, in dem bestimmt wird, ob der Entladestrom um einen vorgegebenen Stromwert oder mehr erhöht ist oder nicht. Wenn der Entladestrom nicht um den vorgegebenen Stromwert oder mehr erhöht ist („Nein”), dann kehrt der Ablauf zu Schritt S406 zurück, und wenn der Entladestrom um den vorgegebenen Stromwert oder mehr erhöht ist („Ja”), dann geht der Ablauf zu Schritt S408 weiter (Zeit t3 in 12). Dabei ist, da der Entladestrom erhöht ist, der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B abgefallen.
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Als Nächstes wird in Schritt S408 bestimmt, ob die Ladezeit des Kondensators C2 verstrichen ist oder nicht, nachdem die Erhöhung des Entladestroms in Schritt S407 erfasst wurde. Wenn die Ladezeit nicht verstrichen ist, wartet der Ablauf in diesem Schritt, und wenn die Ladezeit verstrichen ist, geht der Ablauf zu Schritt S409 weiter, in dem ein durch die Strommesseinheit 21 erfasster Entladestrom erhalten wird. Die Ladezeit ist die Zeit, die verstreicht, bevor die Spannung des Kondensators C2 gleich der Klemmenspannung der Sekundärbatterie B wird, und sie kann ein durch die Kapazität des Kondensators C2 und dergleichen vorbestimmter Wert sein. Der dabei erhaltene Entladestromwert ist als Id definiert (Zeitpunkt t4 in 12).
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Als Nächstes wird in Schritt S410 eine Ausgabe vom Differenzverstärker 23 durch den dritten A/D 26 erhalten. Das heißt, ein Differenzwert wird berechnet. Zu der Zeit, wenn der Schalter SW in Schritt S405 geschaltet wird, wird Vc (= Vth), die der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B ist, wenn der Entladestromwert Ic gemessen wird, im Kondensator C1 gehalten. In Schritt S409 wird Vd, die der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B ist, wenn der Entladestromwert Id gemessen wird, im Kondensator C2 gehalten. Daher ist es durch ein Erhalten des Ausgangs des Differenzverstärkers 23 in Schritt S410 möglich, den Differenzwert (Vm =(Vc – Vd) × Av) der Klemmenspannungen der Sekundärbatterie B zu berechnen, wenn der Entladestromwert Ic gemessen wird und wenn der Entladestromwert Id gemessen wird.
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In Schritt S411 wird der Innenwiderstandswert auf Grundlage der in den Schritten S404 und S409 erhaltenen Entladeströme Ic und Id und auf Grundlage des in Schritt S410 berechneten (erhaltenen) Differenzwerts Vm berechnet. Das heißt, der Innenwiderstand R wird berechnet als R = (Vc – Vd)/(Id – Ic) = Vm/(Id – Ic). Natürlich wird diese Berechnung unter Berücksichtigung des Verstärkungsfaktors Av des Differenzverstärkers 23 vorgenommen.
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Wie oben beschrieben, ist gemäß dieser Ausführungsform der Spannungswert Vc zur Zeit der ersten Messung des Entladestromwerts Ic als der vorgegebene Schwellwertspannungswert Vth definiert. Somit können die Messungen mit dem konstanten Ladezustand vorgenommen werden. Weiter besteht keine Notwendigkeit, das Entladen zwischenzeitlich zu unterbrechen, um den Innenwiderstand zu berechnen, und der Zeitpunkt der Berechnung des Innenwiderstands ergibt sich natürlich und automatisch zur Zeit des Entladens der Sekundärbatterie B beispielsweise in dem EV oder dem HEV.
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In den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen werden der Klemmenspannungswert Vc der Sekundärbatterie B, wenn der Ladestrom (Entladestrom) Ic gemessen wird, und der Klemmenspannungswert Vd der Sekundärbatterie B, wenn der Ladestrom (Entladestrom) Id gemessen wird, in den Kondensatoren C1 oder C2 gehalten. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und der Kondensator zum Halten des Klemmenspannungswerts Vd kann weggelassen sein. Im Falle des Nicht-Vorsehens des Kondensators zum Halten des Klemmenspannungswerts Vd kann der Schalter SW geschaltet werden, nachdem eine bestimmte Zeit verstrichen ist, sodass der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B in den Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 23 eingegeben wird, an dem dieser Kondensator weggelassen ist, und der Differenzwert Vm kann berechnet werden, indem vorgesehen ist, dass Vd der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B zu dem Zeitpunkt ist, wenn eine weitere bestimmte Zeit verstrichen ist.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Als Nächstes ist unter Bezugnahme auf 13 und 15B eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dieselben Bezugszeichen sind denselben Elementen zugewiesen wie denen der oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen, um deren Erläuterung wegzulassen.
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Die fünfte Ausführungsform ist eine Kombination der ersten bis vierten Ausführungsformen, in der der Innenwiderstand in beiden Fällen des Ladens und Entladens und in beiden Fällen des Steigens und Sinkens des Stroms berechnet werden kann.
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13 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung 1B gemäß der fünften Ausführungsform. Die Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung 1B enthält eine Lade-/Entladeeinheit 15, eine Strommesseinheit 21, eine Spannungsmesseinheit 22, Differenzverstärker 23a, 23b, einen ersten Analog-digital-Wandler 24, einen zweiten Analog-digital-Wandler 25, einen dritten Analog-digital-Wandler 26a, einen vierten Analog-digital-Wandler 26b, einen μCOM 30, einen Schalter SW und Kondensatoren C1 und C2.
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Unter den in 13 gezeigten Elementen sind die Strommesseinheit 21, die Spannungsmesseinheit 22, der erste Analog-digital-Wandler 24, der zweite Analog-digital-Wandler 25, der μCOM 30, der Schalter SW und die Kondensatoren C1 und C2 dieselben wie die in den 1 und 7 gezeigten.
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Die Lade-/Entladeeinheit 15B weist eine Funktion der Ladeeinheit 15 und eine Funktion der Entladeeinheit 15A auf. Das heißt, die Lade-/Entladeeinheit 15B lädt oder entlädt die Sekundärbatterie.
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In der fünften Ausführungsform sind zwei Differenzverstärker (23a und 23b) vorgesehen, und diese beiden Differenzverstärker weisen Funktionen auf, eine Differenz zwischen dem im Kondensator C1 gehaltenen Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B und dem im Kondensator C2 gehaltenen Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B zu berechnen, das Resultierende mit dem Verstärkungsfaktor Av zu verstärken und dieses auszugeben, ähnlich den oben beschriebenen Ausführungsformen. Ein (+)-Eingangsanschluss (d. h. ein nichtinvertierender Eingangsanschluss) des Differenzverstärkers 23a ist mit dem Anschluss a des Schalters SW und der einen Seite des Kondensators C1 verbunden. Ein (–)-Eingangsanschluss (d. h. ein invertierender Eingangsanschluss) des Differenzverstärkers 23a ist mit dem Anschluss b des Schalters SW und der einen Seite des Kondensators C2 verbunden. Ein Eingangsanschluss (d. h. (d. h. ein nichtinvertierender Eingangsanschluss) des Differenzverstärkers 23b ist mit dem Anschluss b des Schalters SW und der einen Seite des Kondensators C2 verbunden. Ein (–)-Eingangsanschluss (d. h. ein invertierender Eingangsanschluss) des Differenzverstärkers 23b ist mit dem Anschluss a des Schalters SW und der einen Seite des Kondensators C1 verbunden.
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Der dritte Analog-digital-Wandler 26a (nachfolgend „dritter A/D 26a” genannt) quantisiert ein von dem Differenzverstärker 23a ausgegebenes Differenzsignal und gibt ein Signal aus, das einen diesem Differenzsignal entsprechenden digitalen Wert angibt.
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Der vierte Analog-digital-Wandler 26b (nachfolgend „vierter A/D 26b” genannt) quantisiert ein von dem Differenzverstärker 23b ausgegebenes Differenzsignal und gibt ein Signal aus, das einen diesem Differenzsignal entsprechenden digitalen Wert angibt.
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Als Nächstes ist der oben beschriebene Innenwiderstandsberechnungsvorgang der Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung 1B mit Bezug auf das in 14 gezeigte Flussdiagramm und das in 15 gezeigte Wellenformdiagramm erläutert. Das in 14 gezeigte Flussdiagramm wird hauptsächlich durch den μCOM 30 ausgeführt. 14 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb während des Ladens zeigt. Es ist hier angenommen, dass vor dem Ausführen des Flussdiagramms der Anschluss a und der Anschluss c des Schalters SW miteinander verbunden sind.
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Zuerst wird in Schritt S501 das Laden der Sekundärbatterie B gestartet. In diesem Schritt wird ein Steuersignal, das den Start des Ladens angibt, zur Lade-/Entladeeinheit 15B ausgegeben, und die Lade-/Entladeeinheit 15B beginnt mit dem Laden der Sekundärbatterie B. Zusammen damit wird in Schritt S502 der Schalter SW so geschaltet, dass der Anschluss a und der Anschluss c miteinander verbunden werden (Zeit t1 in 15A, 15B). Dabei fließt der Ladestrom durch die Sekundärbatterie B, und die Klemmenspannung der Sekundärbatterie B steigt von dem durch die elektromotorische Kraft e verursachten Spannungswert Ve nahe zu einem Potential, das durch ein Addieren des Spannungsabfalls Vr erhalten ist, der durch den Strom verursacht ist, der durch den Innenwiderstand r fliegt.
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Als Nächstes wird in Schritt S503 bestimmt, ob die durch die Spannungsmesseinheit 22 erfasste Klemmenspannung V der Sekundärbatterie B eine vorgegebene Schwellwertspannung Vth erreicht hat oder nicht. Wenn die Klemmenspannung V nicht die Schwellwertspannung Vth ist („Nein”), dann wartet der Ablauf in diesem Schritt, und wenn die Klemmenspannung V bei der Schwellwertspannung Vth angelangt ist („Ja”), dann geht der Ablauf zu einem Schritt S504 weiter, in dem der durch die Strommesseinheit 21 erfasste Ladestromwert erhalten wird. Diese Schwellwertspannung Vth ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt und kann ein Wert mit einem Bereich von ungefähr ±X% sein. Der dabei erhaltene Ladestromwert ist als Ic definiert. In Schritt S505 wird der Schalter SW so geschaltet, dass der Anschluss b und der Anschluss c miteinander verbunden werden (Zeit t2 in 15A, 15B).
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Als Nächstes wird in Schritt S506 bestimmt, ob eine vorgegebene Zeit verstrichen ist oder nicht, nachdem der Schalter SW in Schritt S505 geschaltet wurde. Wenn die vorgegebene Zeit verstrichen ist („Ja”), kehrt der Ablauf zu Schritt S502 zurück, und wenn die vorgegebene Zeit nicht verstrichen ist („Nein”), dann geht der Ablauf zu Schritt S507 weiter, in dem bestimmt wird, ob der Ladestrom um einen vorgegebenen Stromwert oder mehr geändert ist oder nicht. Wenn der Ladestrom nicht um den vorgegebenen Stromwert oder mehr geändert ist („Nein”), dann kehrt der Ablauf zu Schritt S506 zurück, und wenn der Ladestrom um den vorgegebenen Stromwert oder mehr geändert ist („Ja”), dann geht der Ablauf zu Schritt S508 weiter. Wenn hier der Ladestrom so geändert ist, dass er verringert ist, ist der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B abgefallen (Zeit t3 in 15A), und wenn der Ladestrom so geändert ist, dass er erhöht ist, ist der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B angestiegen (Zeit t3 in 15B).
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Als Nächstes wird in Schritt S508 bestimmt, ob die Ladezeit des Kondensators C2 verstrichen ist oder nicht, nachdem die Änderung des Ladestroms in Schritt S507 erfasst wurde. Wenn die Ladezeit nicht verstrichen ist, wartet der Ablauf in diesem Schritt, und wenn die Ladezeit verstrichen ist, geht der Ablauf zu Schritt S509 weiter, in dem ein durch die Strommesseinheit 21 erfasster Ladestrom erhalten wird. Die Ladezeit ist die Zeit, die verstreicht, bevor die Spannung des Kondensators C2 gleich der Klemmenspannung der Sekundärbatterie B wird, und sie kann ein durch die Kapazität des Kondensators C2 und dergleichen vorbestimmter Wert sein. Der dabei erhaltene Ladestromwert ist als Id definiert (Zeitpunkt t4 in 15A und 15B).
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Als Nächstes wird in Schritt S510 bestimmt, ob der Ladestrom Ic größer ist als der Ladestrom Id (d. h. Ic > Id), und wenn „Ja”, geht der Ablauf zu Schritt S511 weiter, und wenn „Nein”, geht der Ablauf zu Schritt S513 weiter. Das heißt, dieser Schritt bestimmt, ob die Änderung des Ladestroms eine Erhöhung oder eine Verringerung ist.
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Als Nächstes wird in Schritt S511 eine Ausgabe vom Differenzverstärker 23a durch den dritten A/D 26a erhalten. Das heißt, ein Differenzwert wird berechnet. Zu der Zeit, wenn der Schalter SW in Schritt S505 geschaltet wird, wird Vc (= Vth), die der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B ist, wenn der Ladestromwert Ic gemessen wird, im Kondensator C1 gehalten. In Schritt S509 wird Vd, die der Klemmenspannungswert der Sekundärbatterie B ist, wenn der Ladestromwert Id gemessen wird, im Kondensator C2 gehalten. Da der (+)-Eingangsanschluss (d. h. der nichtinvertierende Eingangsanschluss) des Differenzverstärkers 23a mit dem Kondensator C1 verbunden ist, und der (–)-Eingangsanschluss (d. h. der invertierende Eingangsanschluss) des Differenzverstärkers 23a mit dem Kondensator C2 verbunden ist, ist es durch ein Erhalten des Ausgangs des Differenzverstärkers 23a möglich, den Differenzwert (Vm = (Vc – Vd) × Av) der Klemmenspannungen der Sekundärbatterie B zu berechnen, wenn der Ladestromwert Ic gemessen wird und wenn der Ladestromwert Id gemessen wird.
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In Schritt S512 wird der Innenwiderstandswert auf Grundlage der in den Schritten S504 und S509 erhaltenen Ladeströme Ic und Id und auf Grundlage des in Schritt S511 berechneten (erhaltenen) Differenzwerts Vm berechnet. Das heißt, der Innenwiderstand R wird berechnet als R = (Vc – Vd)/(Ic – Id) = Vm/(Ic – Id). Natürlich wird diese Berechnung unter Berücksichtigung des Verstärkungsfaktors Av des Differenzverstärkers 23a vorgenommen.
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Indessen wird in Schritt S513 eine Ausgabe vom Differenzverstärker 23b durch den vierten A/D 26b erhalten. Das heißt, ein Differenzwert wird berechnet. Da der (+)-Eingangsanschluss (d. h. der nichtinvertierende Eingangsanschluss) des Differenzverstärkers 23b mit dem Kondensator C2 verbunden ist, und der (–)-Eingangsanschluss (d. h. der invertierende Eingangsanschluss) des Differenzverstärkers 23b mit dem Kondensator C1 verbunden ist, ist es durch ein Erhalten des Ausgangs des Differenzverstärkers 23b möglich, den Differenzwert (Vm = (Vd – Vc) × Av) der Klemmenspannungen der Sekundärbatterie B zu berechnen, wenn der Ladestromwert Ic gemessen wird und wenn der Ladestromwert Id gemessen wird.
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In Schritt S514 wird der Innenwiderstandswert auf Grundlage der in den Schritten S504 und S509 erhaltenen Ladeströme Ic und Id und auf Grundlage des in Schritt S513 berechneten (erhaltenen) Differenzwerts Vm berechnet. Das heißt, der Innenwiderstand R wird berechnet als R = (Vd-Vc)/(Id – Ic) = Vm/(Id – Ic). Natürlich wird diese Berechnung unter Berücksichtigung des Verstärkungsfaktors Av des Differenzverstärkers 23b vorgenommen.
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Obwohl das Flussdiagramm in 14 und die Wellenformdiagramme in den 15A und 15B den Fall des Ladebetriebs zeigen, kann der Innenwiderstandswert der Sekundärbatterie B auf ähnliche Weise im Fall des Entladebetriebs gemessen werden. Das heißt, da der Klemmenspannungswert Vc kleiner ist als der Klemmenspannungswert Vd (Vc < Vd), wenn der Entladestrom Ic größer ist als der Entladestrom Id (Ic > Id), wird ein Wert des Differenzverstärkers 23b erhalten. Weiter wird, da der Klemmenspannungswert Vc größer ist als der Klemmenspannungswert Vd (Vc > Vd), wenn der Entladestrom Ic kleiner ist als der Entladestrom Id (Ic < Id), wird ein Wert des Differenzverstärkers 23a erhalten.
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Wie oben beschrieben, ist gemäß dieser Ausführungsform der Spannungswert Vc zur Zeit der ersten Messung des Ladestroms (Entladestroms) Ic als der vorgegebene Schwellwertspannungswert Vth definiert. Somit können die Messungen mit dem konstanten Ladezustand vorgenommen werden. Weiter besteht keine Notwendigkeit, das Laden oder Entladen zwischenzeitlich zu unterbrechen, um den Innenwiderstand zu berechnen, und der Zeitpunkt der Berechnung des Innenwiderstands ergibt sich natürlich und automatisch zur Zeit des Ladens oder Entladens der Sekundärbatterie B beispielsweise in dem EV oder dem HEV.
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Weiter kann, da bei der Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung die Differenzverstärker 23a und 23b vorgesehen sind, der Innenwiderstandswert in beiden Fällen des Ladens und Entladens und in beiden Fällen des Erhöhens und Verringerns des Stroms berechnet werden.
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In dem Fahrzeug, wie etwa dem EV, in dem die oben beschriebene Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung 1 montiert ist, erhöht sich der Strom während des Beschleunigens. Wenn es somit erwünscht ist, den Innenwiderstandswert während dieser Zeit zu messen, können die Messungen ausgeführt werden, wenn sich der Stromwert mehr als ein vorgegebener Wert innerhalb einer vorgegebenen Zeit erhöht. Weiter verringert sich der Strom während des Verzögerns. Wenn es somit erwünscht ist, den Innenwiderstandswert während dieser Zeit zu messen, können die Messungen ausgeführt werden, wenn sich der Stromwert unter einen vorgegebenen Wert innerhalb einer vorgegebenen Zeit verringert. Darüber hinaus kann regenerativer Strom während des Verzögerns gesteuert werden. Somit kann durch ein Koordinieren einer hydraulischen Bremse derart, dass ein Fahrer nichts fühlt, und indem ein gesamter Verzögerungsbetrag unverändert gemacht wird, ein gewünschter zu messender Stromwert (d. h. sowohl für Erhöhung als auch für Verringerung) beliebig erzeugt werden.
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Die vorliegende Erfindung kann bei einer Reihenschaltung mehrerer Zellen angewendet werden (d. h. eine Vielzahl von Sekundärbatterien sind miteinander in Reihe geschaltet). In einem solchen Fall ist nur ein Satz der Ladeeinheit oder der Entladeeinheit für die ganze Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung ausreichend.
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Weiter kann im Falle der Reihenschaltung mehrerer Zellen ein einziger Analog-digital-Wandler für jeweils acht Zellen hinter dem Differenzverstärker vorgesehen sein. In diesem Fall können der Schalter SW, die Kondensatoren C1 und C2 und der Differenzverstärker für jede der Zellen vorgesehen sein, und ein Multiplexer (MUX) kann eine Zelle anwählen. 16 und 17 zeigen Beispiele des Falls mit drei Zellen. In einer in 16 gezeigten Anordnung sind andere Seiten der Kondensatoren C11, C12, C21 und C22, die einer ersten Zelle B1 und einer zweiten Zelle B2 entsprechen, an Masse gelegt wie die anderen Seiten der Kondensatoren C31 und C32, die einer dritten Zelle B3 entsprechen. In diesem Fall sind Spannungsabfälle von anderen Zellen in Differenzverstärkerausgängen enthalten, von Zellen außer der dritten Zelle B3, bei der die negative Elektrode Bn an Masse liegt. Somit ist es notwendig, die Spannungsabfälle anderer Zellen im μCOM 30 zu subtrahieren. Gemäß einer Anordnung in 17 ist es nicht notwendig, die Spannungsabfälle der anderen Zellen zu subtrahieren, da Kondensatoren, die zu Zellen gehören, mit negativen Elektroden Bn dieser Zellen verbunden sind.
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Alternativ kann ein Schalter vorgesehen sein, der Potential auf der Seite der positiven Elektrode jeder Zelle mit dem Differenzverstärker verbindet, während ein Satz von Kondensatoren C1 und C2 hinter dem Schalter, ein Satz des Differenzverstärkers und ein Satz des Analog-digital-Wandlers vorgesehen sein kann (siehe 18 und 19). Gemäß einer Anordnung von 18 ist ein Schalter SW4 vorgesehen, der Potential auf der Seite einer positiven Elektrode jeder der Zellen anwählt, und ein beispielsweise in 1 gezeigter Schalter SW ist hinter dem Schalter SW4 vorgesehen. Andere Seiten der Kondensatoren C1 und C2 sind an Masse gelegt, wie beispielsweise in 1 gezeigt. In diesem Fall sind Spannungsabfälle anderer Zellen im Differenzverstärkerausgang enthalten, außer einer dritten Zelle B3, bei der die negative Elektrode Bn an Masse liegt. Daher ist es notwendig, die Spannungsabfälle anderer Zellen im μCOM 30 zu subtrahieren. Gemäß einer Anordnung in 19 ist zusätzlich zu dem oben beschriebenen Schalter SW4 ein Schalter SW5 vorgesehen, der Potential auf der Seite der negativen Elektroden von Zellen anwählt. In diesem Fall schaltet der Schalter SW5 andere Seiten der Kondensatoren um, und sie werden mit den negativen Elektroden von zu messenden Zellen verbunden. Folglich ist es nicht notwendig, die Spannungsabfälle anderer Zellen zu subtrahieren.
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Obwohl 16 bis 19 die Anordnungen zeigen, in denen die Anordnung von 1 auf den Fall der Reihenschaltung mehrerer Zellen angewendet ist, können die Anordnungen von 7 und 13 auch in ähnlicher Weise auf den Fall der Reihenschaltung mehrerer Zellen angewendet werden wie die in 16 bis 19 gezeigten.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Das heißt, eine Fachperson kann innerhalb eines Geltungsbereichs verschieden verwirklichen, der nicht vom Gegenstand der Erfindung abweicht. Diese Abwandlungen sind natürlich in einer Kategorie der Erfindung enthalten, solange die Abwandlungen die Anordnung der Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung nach der Erfindung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1A, 1B
- Innenwiderstandsberechnungsvorrichtung
- 15
- Ladeeinheit (Lade-/Entladeeinheit)
- 15A
- Entladeeinheit (Lade-/Entladeeinheit)
- 15B
- Lade-/Entladeeinheit
- 21
- Strommesseinheit
- 22
- Spannungsmesseinheit
- 23, 23a, 23b
- Differenzverstärker (Innenwiderstandsberechnungseinheit)
- 30
- μCOM (Innenwiderstandsberechnungseinheit)
- A
- Sekundärbatterie
- C1
- Kondensator (zweite Spannungserlangungseinheit, erste Spannungshalteeinheit, zweite Spannungshalteeinheit)
- C2
- Kondensator (zweite Spannungserlangungseinheit, erste Spannungshalteeinheit, zweite Spannungshalteeinheit)
- SW
- Schalter (Schalteinheit)
- R
- Innenwiderstandswert
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5228403 B2 [0004, 0004, 0004, 0005, 0006]
