DE102017104833B4

DE102017104833B4 - Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017104833B4
Application number: DE102017104833.2A
Authority: DE
Inventors: Sunao HORITAKE; Hiroshi NATE; Yasuharu Terada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2022-07-14
Anticipated expiration: 2037-03-09
Also published as: JP2017163739A; US20170264104A1; US20190044344A1; US10135264B2; JP6508094B2; CN107181312A; CN111431261B; DE102017104833A1; US10601230B2; CN111431261A; CN107181312B

Abstract

Elektroenergieversorgungssystem (100), miteiner ersten Batterie (110), die mit einem Generator (130) oder einem DC/DC-Wandler (810, 910) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, um mit von dem Generator oder dem DC/DC-Wandler zugeführter elektrischer Energie geladen zu werden und um elektrische Energie zu einer bei einem Fahrzeug montierten elektrischen Last (120) zuzuführen,einer zweiten Batterie (160), die mit dem Generator oder dem DC/DC-Wandler verbunden ist, dazu eingerichtet ist, um mit von dem Generator oder dem DC/DC-Wandler zugeführter elektrischer Energie geladen zu werden, und die parallel mit der ersten Batterie verbunden ist,einem Spannungssensor (162), der dazu eingerichtet ist, um einen Spannungswert der zweiten Batterie zu erfassen,einem Stromsensor (161), der dazu eingerichtet ist, um einen Stromwert der zweiten Batterie zu erfassen,einer Spannungssteuereinheit (302), die dazu eingerichtet ist, um eine Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß einer vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen, undeiner Berechnungseinheit (170, 920), die dazu eingerichtet ist, um einen Innenwiderstand der zweiten Batterie unter Verwendung des Spannungswerts und des Stromwerts der zweiten Batterie, die jeweils durch den Spannungssensor und den Stromsensor erfasst sind, während die Spannungssteuereinheit die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken lässt, zu berechnen,wobei die vorbestimmte Spannungswellenform basierend auf einem Obergrenzspannungswert zur Vermeidung eines Überladens der ersten Batterie und einem Untergrenzspannungswert zur Unterdrückung einer Verringerung einer Laderate der ersten Batterie erzeugt wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Als ein Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug, das Elektroenergie zu verschiedenen elektrischen Lasten (Scheinwerfer, Klimaanlage, Audioanlage, elektrische Messkomponenten, Scheibenwischer, und dergleichen), die in einem Fahrzeug montiert sind, zuführt, ist ein Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug bekannt, bei dem zwei Batterien parallel verbunden sind. Bei dem Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug werden die zwei parallel verbundenen Batterien mit elektrischer Energie geladen, die von einem Generator (bei einem Hybridfahrzeug oder dergleichen von einem DC/DC-Wandler) zugeführt wird. Bei dem Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug wird in einem Fall, in dem eine hohe Last an eine erste Batterie (beispielsweise eine Bleibatterie) durch Betrieb von verschiedenen elektrischen Lasten angelegt wird, die Versorgung bzw. Zufuhr von elektrischer Energie auch durch eine zweite Batterie (beispielsweise eine Nickel-Wasserstoff-Batterie) durchgeführt, wodurch eine ausreichende elektrische Energie verschiedenen elektrischen Lasten zugeführt wird. Damit ist es möglich, die Zufuhr bzw. Versorgung von Elektroenergie an verschiedene elektrische Lasten zu stabilisieren.
Hierbei wird bei dem Elektroenergieversorgungssystem bzw. Elektroenergiezufuhrsystem für ein Fahrzeug ein Verfahren eines Berechnens eines Innenwiderstands der zweiten Batterie untersucht. Grundsätzlich wird als ein Verfahren eines Berechnens eines Innenwiderstands einer Batterie beispielsweise ein Verfahren unter Verwendung einer Spannungsschwankung und einer Stromschwankung aufgrund eines Entladens der Batterie zu der Zeit eines Elektrolastbetriebs erörtert (siehe Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nummer 2012-132726 ( JP 2012-132726 A ) wie nachstehend beschrieben). Gemäß dem Verfahren, das eine Spannungsschwankung und eine Stromschwankung zu der Zeit eines Elektrolastbetriebs auf diese Weise ist, verwendet, da ein gesonderter Entladeschaltkreis oder dergleichen nicht benötigt wird, es vorteilhaft dadurch, dass es möglich ist, den Innenwiderstand der Batterie mit niedrigen Kosten zu berechnen.
Weiterer Stand der Technik kann der DE 10 2010 043 870 A1 entnommen werden, die eine Innenwiderstandsschätzvorrichtung für eine Energiespeichervorrichtung, eine Verschlechterungsbestimmungsvorrichtung für eine Energiespeichervorrichtung, ein Energieversorgungssystem, und ein Innenwiderstandsschätzverfahren für eine Energiespeichervorrichtung offenbart. Gemäß der DE 10 2010 043 870 A1 spricht eine Konvertersteuereinheit auf einen Befehl von einer Startbestimmungseinheit dahingehend an, einen Konverter derart zu steuern, dass ein Brummstrom an einem Akkumulator erzeugt wird. Eine Speichereinheit speichert ein Kennfeld, das eine korrelierende Beziehung zwischen der Temperatur und dem Strom des Akkumulators sowie dem Innenwiderstand definiert. Eine Schätzeinheit schätzt einen Wert eines Innenwiderstands des Akkumulators basierend auf jedem Erfassungswert der Temperatur und des Stroms sowie dem in der Speichereinheit gespeicherten Kennfeld.
Ferner ist aus der EP 2 778 698 A1 ein Batteriezustandsüberwachungssystem bekannt, bei dem zur Schätzung eines Zustands und einer Lebensdauer einer Vielzahl von Speicherbatterien eine Temperatur, eine Spannung, und ein Innenwiderstand jeder Speicherbatterie gemessen werden und eine Verschlechterung jeder Speicherbatterie basierend auf einem oder mehreren aus der Temperatur, der Spannung, dem Innenwiderstand, und einem Gleichstromwiderstand jeder Speicherbatterie geschätzt wird.
Zudem ist aus der US 2016 / 0 016 483 A1 eine Ladesteuerung und eine Energiezufuhr für Fahrzeuge bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Jedoch ist in einem Fall, in dem das Verfahren, das eine Spannungsschwankung und eine Stromschwankung zu der Zeit eines Elektrolastbetriebs verwendet, für eine Berechnung des Innenwiderstands der zweiten Batterie bei dem vorstehend beschriebenen Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug angewendet wird, das Ergebnis wie folgt.
Grundsätzlich variieren eine Spannungsschwankung und eine Stromschwankung mit einem Betrieb von elektrischen Lasten abhängig von einer Art eines Betriebs der elektrischen Lasten. Aus diesem Grund variieren vergleichbar selbst bei der zweiten Batterie, die Elektroenergie zusammen mit der ersten Batterie bei einem Betrieb der elektrischen Lasten zuführt eine Spannungsschwankung und eine Stromschwankung. Als ein Ergebnis wird, selbst wenn der Innenwiderstand der zweiten Batterie durch das vorstehend beschriebene Verfahren berechnet wird, eine hohe Reproduzierbarkeit nicht erzielt.
Zudem wird grundsätzlich zu der Zeit eines Elektrolastbetriebs eine Spannungsschwankungsbreite durch einen Spannungsstabilisierungsschaltkreis oder dergleichen unterdrückt, um klein zu sein, um die Betriebe der elektrischen Lasten zu stabilisieren. Aus diesem Grund wird die Spannungsschwankungsbreite der zweiten Batterie, die Elektroenergie zusammen mit der ersten Batterie bei Betrieb der elektrischen Lasten zuführt, unterdrückt, um klein zu sein. Als ein Ergebnis ist es nicht möglich, eine Spannungsschwankungsbreite zu erlangen, die benötigt wird, um den Innenwiderstand mit zufriedenstellender Genauigkeit zu berechnen, und selbst wenn der Innenwiderstand der zweiten Batterie durch das vorstehend beschriebene Verfahren berechnet wird, wird ein hochgenaues Berechnungsergebnis nicht erzielt.
Entsprechend stellt die Erfindung ein Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug zur Verfügung, bei dem eine erste Batterie und eine zweite Batterie parallel verbunden sind, das einen Vorteil eines Berechnens eines Innenwiderstands der zweiten Batterie mit hoher Reproduzierbarkeit und hoher Genauigkeit hat.
Ein erster Aspekt der Erfindung stellt ein Elektroenergieversorgungssystem mit einer ersten Batterie, die mit einem Generator oder einem DC/DC-Wandler verbunden ist und dazu eingerichtet ist, um mit von dem Generator oder dem DC/DC-Wandler zugeführter Elektroenergie geladen zu werden, und um Elektroenergie zu einer in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zuzuführen, einer zweiten Batterie, die mit dem Generator oder dem DC/DC-Wandler verbunden ist und dazu eingerichtet ist, um mit von dem Generator oder dem DC/DC-Wandler zugeführter Elektroenergie geladen zu werden, und die parallel mit der ersten Batterie verbunden ist, einem Spannungssensor, der dazu eingerichtet ist, um einen Spannungswert der zweiten Batterie zu erfassen, einem Stromsensor, der dazu eingerichtet ist, um einen Stromwert der zweiten Batterie zu erfassen, einer Spannungssteuereinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß einer vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen, und einer Berechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um einen Innenwiderstand der zweiten Batterie unter Verwendung des Spannungswerts und des Stromwerts der zweiten Batterie, die jeweils durch den Spannungssensor und den Stromsensor erfasst sind, während die Spannungssteuereinheit die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken lässt, zu berechnen, wobei die vorbestimmte Spannungswellenform basierend auf einem Obergrenzspannungswert zur Vermeidung eines Überladens der ersten Batterie und einem Untergrenzspannungswert zur Unterdrückung einer Verringerung einer Laderate der ersten Batterie erzeugt wird, bereit.
Damit schwankt die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform, und es ist möglich, eine Spannungsschwankung bei der zweiten Batterie bei einer Berechnung eines Innenwiderstands gleichmäßiger zu machen als eine Spannungsschwankung bei einem Betrieb der elektrischen Last. Dann ist es, da es möglich ist, den Innenwiderstand der zweiten Batterie unter Verwendung des Spannungswerts und des Stromwerts, die in einem Zustand erfasst sind, in dem eine Spannungsschwankung bei der zweiten Batterie gleichförmig gemacht ist, zu berechnen, möglich, eine Variation bei einem Berechnungsergebnis verglichen mit einem Fall eines Berechnens eines Innenwiderstands unter Verwendung einer Spannungsschwankung bei einem Betrieb der elektrischen Last zu unterdrücken. D.h., es ist möglich, eine hohe Reproduzierbarkeit bei einer Berechnung eines Innenwiderstandes zu realisieren.
Zudem ist es, da es möglich ist, die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen, möglich, die Spannungsschwankungsbreite der zweiten Batterie größer zu machen als eine Spannungsschwankung bei einem Betrieb der elektrischen Last. Dann ist es, da es möglich ist, den Innenwiderstand der zweiten Batterie unter Verwendung des Spannungswerts und des Stromwerts, die in einem Zustand, in dem die Spannungsschwankungsbreite der zweiten Batterie größer gemacht ist, erfasst sind, zu berechnen, möglich, eine Berechnungsgenauigkeit verglichen mit einem Fall eines Berechnens eines Innenwiderstands unter Verwendung einer Spannungsschwankung bei einem Betrieb der elektrischen Last zu verbessern. D.h., es ist möglich, eine hohe Genauigkeit bei einer Berechnung eines Innenwiderstands zu realisieren.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt ist es bei dem Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug, bei dem die erste Batterie und die zweite Batterie parallel verbunden sind, möglich, den Innenwiderstand der zweiten Batterie mit hoher Reproduzierbarkeit und hoher Genauigkeit zu berechnen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann das Elektroenergieversorgungssystem ferner eine Bestimmungseinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob sich das Elektroenergieversorgungssystem in einer Situation befindet, in der es in der Lage ist, die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen oder nicht, und in einem Fall, in dem die Bestimmungseinheit bestimmt, dass sich das Elektroenergieversorgungssystem in einer Situation befindet, in der es in der Lage ist, die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen, kann die Spannungssteuereinheit dazu eingerichtet sein, die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann sich die vorbestimmte Spannungswellenform von dem Obergrenzspannungswert zu dem Untergrenzspannungswert ändern.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Spannungssteuereinheit dazu eingerichtet sein, um die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers wiederholt in der gleichen Form wie die vorbestimmte Spannungswellenform schwanken zu lassen, und die Berechnungseinheit kann dazu eingerichtet sein, um den Innenwiderstand der zweiten Batterie jedes Mal zu berechnen, wenn die Spannungssteuereinheit die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers wiederholt in derselben Form wie die vorbestimmte Spannungswellenform schwanken lässt.
Figurenliste
Merkmale, Vorteile, und technische und industrielle Signifikanz beispielhafter Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei

1 ein Diagramm ist, das ein Konfigurationsbeispiel eines Elektroenergieversorgungssystems für ein Fahrzeug zeigt,
2 ein Diagramm ist, das ein Beispiel der Hardwarekonfigurationen einer ersten ECU und einer zweiten ECU zeigt,
3 ein Diagramm ist, das ein Beispiel der funktionalen Konfiguration der ersten ECU und der zweiten ECU zeigt,
4 ein Diagramm ist, das ein Beispiel von Parameterinformation zeigt,
5A ein Diagramm ist, das eine Spannungswellenform eines Generators und eine Stromwellenform einer zweiten Batterie veranschaulicht,
5B ein Diagramm ist, das die Spannungswellenform des Generators und die Stromwellenform der zweiten Batterie veranschaulicht,
6A ein Diagramm ist, das ein Beispiel von Messergebnisinformation und ein Verfahren eines Berechnens des Innenwiderstands der zweiten Batterie zeigt,
6B ein Diagramm ist, das ein Beispiel der Messergebnisinformation und ein Verfahren eines Berechnens des Innenwiderstands der zweiten Batterie zeigt,
7 ein Flussdiagramm ist, das den Fluss einer Batterieverwaltungsverarbeitung bei dem Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug zeigt,
8 ein Diagramm ist, das ein anderes Konfigurationsbeispiel eines Elektroenergieversorgungssystems für ein Fahrzeug zeigt, und
9 ein Diagramm ist, das ein anderes Konfigurationsbeispiel eines Elektroenergieversorgungssystems für ein Fahrzeug zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben. In der Spezifikation und den Zeichnungen werden Komponenten mit den im Wesentlichen gleichen funktionalen Konfigurationen mittels der gleichen Bezugszeichen repräsentiert und sich überschneidende Beschreibung wird nicht wiederholt.
Als Erstes wird die Konfiguration eines Elektroenergieversorgungssystems für ein Fahrzeug dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel des Elektroenergieversorgungssystems bzw. Elektroenergiezufuhrsystem für ein Fahrzeug zeigt. Ein Elektroenergieversorgungssystem 100 für ein Fahrzeug wie in 1 gezeigt ist ein Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug, das Elektroenergie zu bei einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten zuführt, und ist ein Elektroenergieversorgungssystem, das beispielsweise bei einem Nicht-Hybridfahrzeug angewendet wird.
Wie in 1 gezeigt umfasst das Elektroenergieversorgungssystem 100 für ein Fahrzeug eine erste Batterie 110, eine elektrische Last 120, einen Generator 130, eine erste ECU 140, ein zweites Batteriemodul (Zweite-Batterie-Modul) 150, und ein Relais 180.
In 1 ist zur Vereinfachung der Beschreibung nur Ausstattung bezüglich einer Berechnung eines Innenwiderstands des zweiten Batteriemoduls 150 gezeigt, und andere Arten von Ausstattung sind nicht gezeigt.
Beispielsweise umfassen Beispiele eines Ziels, zu dem Elektroenergie in dem Elektroenergieversorgungssystem 100 für ein Fahrzeug zugeführt wird, zusätzlich zu der elektrischen Last 120 einen Maschinenanlasser, eine Einrichtung zum drahtgebundenen Schalten, eine elektrische Parkbremse und dergleichen. Jedoch beziehen sich diese Vorrichtungen nicht auf eine Berechnung eines Innenwiderstands einer zweiten Batterie 160 und sind daher nicht bei dem Elektroenergieversorgungssystem 100 für ein Fahrzeug der 1 gezeigt.
Bei einer Berechnung des Innenwiderstands der zweiten Batterie 160 wird vorausgesetzt, dass sich das Relais 180 in einem EIN-Zustand befindet. Aus diesem Grund ist bei dem Elektroenergieversorgungssystem 100 für ein Fahrzeug der 1 das Relais 180 als in dem EIN-Zustand befindlich gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass die erste ECU 140 oder eine zweite ECU 170 eine Steuerung des EIN/AUS-Zustands des Relais 180 durchführt.
Nachstehend wird in 1 gezeigte Ausstattung (Ausstattung bezüglich einer Berechnung des Innenwiderstands der zweiten Batterie 160) in Reihenfolge beschrieben. Die erste Batterie 110 ist eine DC-Energieversorgung, die eine Spannung von etwa 12 [V] DC ausgibt, und ist eine ladbare/entladbare Sekundärbatterie. Die erste Batterie 110 wird mit durch den Generator 130 erzeugter elektrischer Energie geladen und führt geladene elektrische Energie zu der elektrischen Last 120 zu der Zeit eines Betriebs der elektrischen Last 120 zu. Die erste Batterie 110 weist eine vorab bestimmte Kapazität (beispielsweise 50 [Ah] bis 80 [Ah]) auf und wird beispielsweise durch eine Bleibatterie realisiert.
Die elektrische Last 120 ist Ausstattung, die basierend auf der Zufuhr von elektrischer Energie von der ersten Batterie 110 betrieben wird, oder dergleichen. Beispiele der elektrischen Last 120 umfassen einen Scheinwerfer, eine Klimaanlage, ein Audio, elektrische Messkomponenten, einen Scheibenwischer und dergleichen.
Der Generator 130 ist ein Energiegenerator, der elektrische Energie mittels Rotation einer Maschine (nicht gezeigt) erzeugt. Durch den Generator 130 erzeugte elektrische Energie wird der ersten Batterie 110 zugeführt, die mit dem Generator 130 parallel verbunden ist. Damit wird die erste Batterie 110 geladen. Ferner wird durch den Generator 130 erzeugte elektrische Energie zu der zweiten Batterie 160 zugeführt, die parallel mit dem Generator 130 verbunden ist. Damit wird die zweite Batterie 160 geladen. Zudem wird durch den Generator 130 erzeugte elektrische Energie zu der Zeit eines Betriebs der elektrischen Last 120 zu der elektrischen Last 120 zugeführt.
Die erste ECU 140 ist eine elektronische Steuereinheit (ECU), die eine erzeugte Spannung des Generators 130 steuert. Die erste ECU 140 führt eine Steuerung derart durch, dass die erzeugte Spannung in einem Fall unterdrückt wird, in dem beispielsweise in einem Zustand, in dem eine Rotationsgeschwindigkeit der Maschine unstabil ist, eine Anforderung von einer Maschinen-ECU (nicht gezeigt) besteht, eine Energieerzeugung des Generators 130 zu unterdrücken. Ferner steuert beispielsweise in einem Fall, in dem bestimmt ist, dass sich der Ladezustand (SOC, das Verhältnis einer Ladekapazität zu einem verbleibenden Ausmaß von Ladung oder der Laderate) der ersten Batterie 110 verringert, die erste ECU 140 die erzeugte Spannung derart, dass sich der SOC der ersten Batterie 110 erhöht.
Zudem steuert in einem Fall, in dem eine Spannungsschwankungsanforderung von der zweiten ECU 170 der zweiten Batterie 160 empfangen ist, die erste ECU 140 die erzeugte Spannung des Generators 130 derart, dass die erzeugte Spannung des Generators 130 gemäß einer vorbestimmten Spannungswellenform schwankt.
Ein Zustand, in dem die erste ECU 140 die erzeugte Spannung des Generators 130 als Reaktion auf die Anforderung von der Maschinen-ECU oder gemäß dem SOC der ersten Batterie 110 oder dergleichen steuert, wird als ein „normaler Steuerzustand“ bezeichnet. Ferner wird ein Zustand, in dem die erste ECU 140 die erzeugte Spannung des Generators 130 als Reaktion auf die Spannungsschwankungsanforderung von der zweiten ECU 170 steuert, als ein „Innenwiderstandsberechnungszustand“ bezeichnet.
Das zweite Batteriemodul 150 umfasst eine zweite Batterie 160, einen Stromsensor 161, der einen Stromwert der zweiten Batterie 160 erfasst, und einen Spannungssensor 162, der einen Spannungswert der zweiten Batterie 160 erfasst. Ferner umfasst das zweite Batteriemodul 150 einen Temperatursensor 163, der einen Temperaturwert der zweiten Batterie 160 erfasst, und die zweite ECU 170. Es wird angenommen, dass der Spannungssensor 162 bei der zweiten ECU 170 vorgesehen ist.
Die zweite Batterie 160 ist eine DC-Energieversorgung, die eine Spannung von 12 [V] DC ausgibt, was nahezu gleich wie oder eine Spannung leicht höher als eine Ausgangsspannung der ersten Batterie 110 ist, und ist eine ladbare/entladbare Sekundärbatterie.
In einem Fall, in dem das Relais 180 bei einer Berechnung des Innenwiderstands in den EIN-Zustand gebracht ist, wird die zweite Batterie 160 durch Erhöhen der erzeugten Spannung des Generators 130 geladen oder wird durch Verringern der erzeugten Spannung des Generators 130 entladen.
Die zweite Batterie 160 ist parallel mit der ersten Batterie 110 verbunden, wenn das Relais 180 in einem Fall in den EIN-Zustand gebracht ist, in dem eine hohe Last auf die erste Batterie 110 mit einem Betrieb der elektrischen Last 120 oder dergleichen angewendet wird, und unterstützt die erste Batterie 110. Bei diesem Ausführungsbeispiel bedeutet ein Unterstützen der ersten Batterie 110 ein Zuführen von elektrischer Energie zu der elektrischen Last 120 anstelle der ersten Batterie 110 oder zusammen mit der ersten Batterie 110.
Die zweite Batterie 160 weist eine vorab bestimmte Kapazität (beispielsweise 6 [Ah] bis 10 [Ah] geringer als die Kapazität der ersten Batterie 110) auf und wird beispielsweise mittels einer Nickel-Wasserstoff-Batterie realisiert.
Die zweite ECU 170 erlangt den durch den Stromsensor 161 erfassten Stromwert, den durch den Spannungssensor 162 sich erfassten Spannungswert, und den durch den Temperatursensor 163 erfassten Temperaturwert. Ferner berechnet die zweite ECU 170 den Innenwiderstand der zweiten Batterie 160 basierend auf dem erlangten Stromwert und dem erlangten Spannungswert. Zudem schätzt die zweite ECU 170 einen Verschlechterungsgrad der zweiten Batterie 160 unter Verwendung des berechneten Innenwiderstands und des erlangten Temperaturwerts und bestimmt die Lebensdauer der zweiten Batterie 160.
Die zweite ECU 170 überträgt bei einem Berechnen des Innenwiderstands der zweiten Batterie 160 die Spannungsschwankungsanforderung an die erste ECU 140. Die zweite ECU 170 erlangt den Stromwert, den Spannungswert, und den Temperaturwert nach einem Übertragen der Spannungsschwankungsanforderung an die erste ECU 140 und führt eine Berechnung des Innenwiderstands der zweiten Batterie 160, eine Schätzung des Verschlechterungsgrads, und eine Bestimmung der Lebensdauer durch.
Als Nächstes werden die Hardwarekonfigurationen der ersten ECU 140 und der zweiten ECU 170 beschrieben. Da die Hardwarekonfiguration der ersten ECU 140 im Wesentlichen gleich der Hardwarekonfiguration der zweiten ECU 170 ist, wird hier die Hardwarekonfiguration der zweiten ECU 170 beschrieben.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Hardwarekonfiguration der zweiten ECU 170 zeigt. Wie in 2 gezeigt, umfasst die zweite ECU 170 eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 201 und einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 202. Ferner umfasst die zweite ECU 170 eine Verbindungseinheit 203, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 204, und den Spannungssensor 162. In diesem Ausführungsbeispiel speichert der ROM 204 ein Verschlechterungsbestimmungsverarbeitungsprogramm, und die zweite ECU 170 wirkt als eine Verschlechterungsbestimmungsverarbeitungseinheit mittels der CPU 201, die das Verschlechterungsbestimmungsverarbeitungsprogramm mit dem RAM 202 als einen Arbeitsbereich ausführt.
Insbesondere führt die CPU 201 das Verschlechterungsbestimmungsverarbeitungsprogramm aus, wodurch die zweite ECU 170 die Spannungsschwankungsanforderung an die erste ECU 140 mittels der Verbindungseinheit 203 überträgt. Ferner führt die CPU 201 das Verschlechterungsbestimmungsverarbeitungsprogramm aus, wodurch die zweite ECU 170 den Stromwert und den Temperaturwert mittels der Verbindungseinheit 203 erlangt und den Stromwert und den Temperaturwert in dem RAM 202 zusammen mit dem von dem Spannungssensor 162 erlangten Spannungswert aufzeichnet. Zudem führt die CPU 201 das Verschlechterungsbestimmungsverarbeitungsprogramm aus, wodurch die zweite ECU 170 die in dem RAM 202 aufgezeichneten Inhalte liest und den Innenwiderstand der zweiten Batterie 160 berechnet, um den Verschlechterungsgrad zu schätzen und die Lebensdauer zu bestimmen.
Als Nächstes werden die funktionale Konfiguration der ersten ECU 140 und die funktionale Konfiguration der zweiten ECU 170 beschrieben. 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der funktionalen Konfiguration der ersten ECU und der zweiten ECU zeigt.
Wie in 3 gezeigt umfasst die erste ECU 140 eine Innenwiderstandsberechnungszustandserzeugungseinheit 300, und die Innenwiderstandsberechnungszustandserzeugungseinheit 300 umfasst eine Bestimmungseinheit 301 und eine Generatorspannungssteuereinheit 302.
Die Bestimmungseinheit 301 empfängt die Spannungsschwankungsanforderung, die von der zweiten ECU 170 übertragen ist. Wenn die Spannungsschwankungsanforderung empfangen ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 301, ob die gegenwärtige Situation des Elektroenergieversorgungssystems 100 für ein Fahrzeug eine Situation ist oder nicht, in der es in der Lage ist, den Innenwiderstand zu berechnen (ob das Elektroenergieversorgungssystem 100 für ein Fahrzeug in einer Situation ist, in der die erzeugte Spannung des Generators 130 gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken gelassen werden könnte oder nicht).
Beispielsweise bestimmt in einem Fall, in dem es eine Anforderung von der Maschinen-ECU (nicht gezeigt) gibt, die erzeugte Spannung des Generators 130 zu unterdrücken, die Bestimmungseinheit 301, dass die gegenwärtige Situation des Elektroenergieversorgungssystems 100 für ein Fahrzeug eine Situation ist, in der es nicht in der Lage ist, den Innenwiderstand zu berechnen. Dies ist deshalb so, weil in einer Situation, in der die Rotationsgeschwindigkeit der Maschine instabil ist, wenn die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken gelassen wird, ein Abwürgen des Motors auftritt, oder ein Klopfen auftritt, der Anforderung von der Maschinen-ECU Priorität gegeben wird.
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass sich der SOC der ersten Batterie 110 verringert, bestimmt die Bestimmungseinheit 301 auch, dass die gegenwärtige Situation des Elektroenergieversorgungssystems 100 für ein Fahrzeug eine Situation ist, in der es nicht in der Lage ist, den Innenwiderstand zu berechnen. Dies ist deshalb so, weil einer Steuerung der erzeugten Spannung des Generators 130 derart, dass der SOC der ersten Batterie 110 ansteigt bzw. sich erhöht, Priorität gegeben wird.
In einem Fall, in dem bestimmt ist, dass die gegenwärtige Situation des Elektroenergieversorgungssystems 100 für ein Fahrzeug eine Situation ist, in dem es nicht in der Lage ist, den Innenwiderstand zu berechnen, wird die erste ECU 140 in dem normalen Steuerzustand gehalten. In diesem Fall wird die erzeugte Spannung des Generators 130 basierend auf einer anderen Anforderung, der Priorität gegeben ist, gesteuert. In einem Fall, in dem bestimmt ist, dass die gegenwärtige Situation des Elektroenergieversorgungssystems 100 für ein Fahrzeug eine Situation ist, in der es in der Lage ist, den Innenwiderstand zu berechnen, geht die erste ECU 140 in den Innenwiderstandsberechnungszustand über. In diesem Fall wird die erzeugte Spannung des Generators 130 basierend auf der Spannungsschwankungsanforderung gesteuert.
Die Spannungsschwankungsanforderung, die von der zweiten ECU 170 übertragen ist, umfasst einen Obergrenzspannungswert, einen Untergrenzspannungswert, und einen Spannungsschwankungsratenwert, um die erzeugte Spannung des Generators 130 gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen.
Wenn der Spannungsschwankungsanforderung von der Bestimmungseinheit 301 empfangen ist, extrahiert die Generatorspannungssteuereinheit 302 den Obergrenzspannungswert, den Untergrenzspannungswert, und den Spannungsschwankungsratenwert, die in der Spannungsschwankungsanforderung enthalten sind. Die Generatorspannungssteuereinheit 302 erzeugt eine Spannungswellenform, die verwendet wird, wenn die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken gelassen wird, basierend auf den jeweiligen extrahierten Werten.
Die Generatorspannungssteuereinheit 302 steuert die erzeugte Spannung des Generators 130 derart, dass die erzeugte Spannung des Generators 130 gemäß der erzeugten Spannungswellenform schwankt.
Die zweite ECU 170 umfasst eine Verschlechterungsbestimmungsverarbeitungseinheit 310. Die Verschlechterungsbestimmungsverarbeitungseinheit 310 umfasst eine Anforderungseinheit 311, eine Spannungsmesseinheit 312, eine Strommesseinheit 313, eine Innenwiderstandsberechnungseinheit 314, eine Verschlechterungsgradschätzeinheit 315, und eine Lebensdauerbestimmungseinheit 316.
Die Anforderungseinheit 311 überträgt die Spannungsschwankungsanforderung an die erste ECU 140. Beispielsweise überträgt die Anforderungseinheit 311 die Spannungsschwankungsanforderung in einem Fall, in dem eine vorbestimmte Zeit (beispielsweise 140 [s]) verstreicht, nachdem die Maschine des Fahrzeugs EIN ist. Alternativ überträgt die Anforderungseinheit 311 die Spannungsschwankungsanforderung in einem Fall, in dem ein Fortbewegen des Fahrzeugs für eine vorbestimmte Zeit (beispielsweise 4 [h]) fortgesetzt ist. Alternativ überträgt die Anforderungseinheit 311 die Spannungsschwankungsanforderung in einem Fall, in dem eine gegebene Periode (beispielsweise 1 [Woche]) von einer Übertragung einer vorhergehenden Spannungsschwankungsanforderung verstreicht.
Die Anforderungseinheit 311 referenziert eine Parameterspeichereinheit 320 bei einer Übertragung der Spannungsschwankungsanforderung und liest den Obergrenzspannungswert, den Untergrenzspannungswert, und den Spannungsschwankungsratenwert, die verwendet werden, wenn die Generatorspannungssteuereinheit 302 die Spannungswellenform erzeugt. Die Anforderungseinheit 311 erzeugt die Spannungsschwankungsanforderung einschließlich des gelesenen Obergrenzspannungswerts, des gelesenen Untergrenzspannungswerts, und des gelesenen Spannungsschwankungsratenwerts und überträgt die Spannungsschwankungsanforderung zu der ersten ECU 140. Die Parameterspeichereinheit 320 ist ein Speicherbereich, der bei dem ROM 204 ausgebildet ist.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von in der Parameterspeichereinheit gespeicherter Parameterinformation zeigt. Wie in 4 gezeigt, umfasst in der Parameterspeichereinheit 320 gespeicherte Parameterinformation 400 als Informationselemente eine „Obergrenzspannung“, eine „Untergrenzspannung“, und eine „Spannungsschwankungsrate“.
Das Element „Obergrenzspannung“ definiert einen Obergrenzwert zur Vermeidung, dass die erste Batterie 110 in dem Innenwiderstandsberechnungszustand überladen wird, wenn die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken gelassen wird, um den Innenwiderstand zu berechnen. Das Beispiel der 4 zeigt, dass „14,5 [V]“ als der Obergrenzspannungswert definiert ist.
Das Element „Untergrenzspannung“ definiert einen Untergrenzwert zur Unterdrückung einer signifikanten Abnahme des SOC der ersten Batterie 110 in dem Innenwiderstandsberechnungszustand, wenn die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken gelassen wird, um den Innenwiderstand zu berechnen. Das Beispiel der 4 zeigt, dass die „12,5 [V]“ als der Untergrenzspannungswert definiert ist.
Der Ausdruck „Spannungsschwankungsrate“ definiert einen Obergrenzwert einer Schwankungsrate zur Vermeidung eines Einflusses auf den Betrieb der elektrischen Last 120 in dem Innenwiderstandsberechnungszustand, wenn die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken gelassen wird, um den Innenwiderstand zu berechnen. Das Beispiel der 4 zeigt, dass, wenn die Schwankungsrate der erzeugten Spannung des Generators 130 gleich wie oder geringer als „0,5 [V/s]“ ist, es keinen Einfluss auf den Betrieb der elektrischen Last 120 gibt. Als der Einfluss auf dem Betrieb der elektrischen Last 120 wird beispielsweise ein Fall, in dem ein Scheinwerfer, der ein Beispiel der elektrischen Last 120 ist, blinkt, oder dergleichen veranschaulicht.
Auf diese Weise werden der Obergrenzspannungswert, der Untergrenzspannungswert, und der Spannungsschwankungsratenwert, die bei einer Erzeugung der Spannungswellenform verwendet werden, derart definiert, dass es keinen Einfluss auf die erste Batterie 110 und die elektrische Last 120 gibt, selbst wenn die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken gelassen wird.
Rückkehrend zu der Beschreibung der 3 erlangt in einem Fall, in dem die Spannungsschwankungsanforderung von der Anforderungseinheit 311 übertragen wird, die Spannungsmesseinheit 312 den von dem Spannungssensor 162 ausgegebenen Spannungswert und zeichnet den Spannungswert bei einer Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 auf. Die Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 ist ein Bereich, der temporär bei dem RAM 202 ausgebildet ist.
In einem Fall, in dem die Spannungsschwankungsanforderung von der Anforderungseinheit 311 übertragen ist, erlangt die Strommesseinheit 313 den von dem Stromsensor 161 ausgegebenen Stromwert und zeichnet den Stromwert bei der Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 auf.
Die Innenwiderstandsberechnungseinheit 314 liest den Spannungswert und den Stromwert, die bei der Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 aufgezeichnet sind, und berechnet den Wert eines Innenwiderstands (Innenwiderstandswert) der zweiten Batterie 160. Die Innenwiderstandsberechnungseinheit 314 benachrichtigt die Verschlechterungsgradschätzeinheit 315 über den berechneten Innenwiderstandswert. Wenn der Innenwiderstandswert berechnet ist, erlangt die Innenwiderstandsberechnungseinheit 314 den von dem Temperatursensor 163 ausgegebenen Temperaturwert und zeichnet den Temperaturwert bei der Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 auf.
Wenn der Innenwiderstandswert von der Innenwiderstandsberechnungseinheit 314 empfangen ist, liest die Verschlechterungsgradschätzeinheit 315 den bei der Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 aufgezeichneten Temperaturwert und schätzt den Verschlechterungsgrad der zweiten Batterie 160 aus dem empfangenen Innenwiderstandswert basierend auf dem gelesenen Temperaturwert. Die Verschlechterungsgradschätzeinheit 315 benachrichtigt die Lebensdauerbestimmungseinheit 316 über den geschätzten Verschlechterungsgrad.
Der Grund dafür, dass der Temperaturwert bei einem Schätzen des Verschlechterungsgrads gelesen wird, ist, dass, weil der Innenwiderstand der zweiten Batterie 160 von der Temperatur abhängt, je höher die Temperatur ist, desto kleiner der Innenwiderstand ist, und je geringer die Temperatur ist, desto größer der Innenwiderstand ist. Entsprechend schätzt die Verschlechterungsgradschätzeinheit 315 den Verschlechterungsgrad der zweiten Batterie 160 durch Korrigieren des Ausmaßes einer Erhöhung des von der Innenwiderstandsberechnungseinheit 314 empfangenen Innenwiderstandswerts aufgrund einer niedrigen Temperatur der zweiten Batterie 160.
Die Lebensdauerbestimmungseinheit 316 bestimmt, ob der von der Verschlechterungsgradschätzeinheit 315 empfangene Verschlechterungsgrad gleich wie oder größer als eine vorbestimmte Schwelle ist oder nicht. In einem Fall, in dem bestimmt ist, dass der Verschlechterungsgrad gleich wie oder größer als die vorbestimmte Schwelle ist, bestimmt die Lebensdauerbestimmungseinheit 316, dass die zweite Batterie 160 an dem Ende der Lebensdauer angekommen ist und gibt einen Alarm an dem Benutzer aus.
Als Nächstes wird die Spannungswellenform in einem Fall, in dem die Generatorspannungssteuereinheit 302 die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken lässt, und die Stromwellenform der zweiten Batterie 160, die durch die Strommesseinheit 313 in dem Innenwiderstandsberechnungszustand erlangt wird, beschrieben. 5A und 5B sind Diagramme, die die Spannungswellenform des Generators und die Stromwellenform der zweiten Batterie veranschaulicht.
In 5A repräsentiert die horizontale Achse die Zeit, und die vertikale Achse repräsentiert einen Spannungswert in einem Fall, in dem die Generatorspannungssteuereinheit 302 die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken lässt. In 5B repräsentiert die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse repräsentiert einen Stromwert der zweiten Batterie 160.
Wie in 5A gezeigt wird angenommen, dass ein Spannungswert 500 in einem Fall, in dem die Generatorspannungssteuereinheit 302 die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken lässt, etwa 14,2 [V] in einem normalen Steuerzustand 510 ist. In diesem Zustand wird, wie in 5B gezeigt, angenommen, dass die zweite Batterie 160 weder Laden noch Entladen durchführt.
Zu einer Zeit 501 geht, wenn die Anforderungseinheit 311 die Spannungsschwankungsanforderung überträgt, die Generatorspannungssteuereinheit 302 zu einem Innenwiderstandsberechnungszustand 520 über und lässt die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken. Es wird angenommen, dass das Relais 180 in dem EIN-Zustand ist, wenn die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken gelassen wird.
Das Beispiel der 5A zeigt, dass die Generatorspannungssteuereinheit 302 die erzeugte Spannung des Generators 130 von dem Spannungswert (14,2 [V]) zu der Zeit 501 in Richtung des Untergrenzspannungswerts (12,5 [V]) mit der Spannungsschwankungsrate (-0,5 [V/s]) schwanken lässt.
Das Beispiel der 5A zeigt, dass, wenn der Untergrenzspannungswert (12,5 [V]) erreicht ist, die Generatorspannungssteuereinheit 302 die erzeugte Spannung des Generators 130 in Richtung des Obergrenzspannungswerts (14,5 [V]) mit der Spannungsschwankungsrate (0,5 [V/s]) schwanken lässt.
Nachdem die Schwankung der erzeugten Spannung zu der Zeit 501 startet, wird zu einer Zeit 502 in einer Periode, während der die erzeugte Spannung des Generators 130 zu der erzeugten Spannung zu der Zeit des Starts der Spannungsschwankung (Zeit 501) zurückkehrt, wie in 5B gezeigt, die zweite Batterie 160 in einen Entladezustand gebracht. In dieser Periode verringert sich, da die erzeugte Spannung des Generators 130 nicht unter den Untergrenzspannungswert fällt, der SOC der ersten Batterie 110 nicht wesentlich mit der Schwankung der erzeugten Spannung des Generators 130. In dieser Periode hat, da die erzeugte Spannung des Generators 130 mit dem Spannungsschwankungsratenwert schwankt, eine Schwankung der erzeugten Spannung des Generators 130 keinen Einfluss auf den Betrieb der elektrischen Last 120.
Wie in 5B gezeigt ist der Grund, dass der Stromwert der zweiten Batterie 160 in dem Entladezustand keinen konstanten Gradienten aufweist jener, dass es einen Einfluss der ersten Batterie 110 gibt. Insbesondere ist dies so, weil in einem Prozess, die erzeugte Spannung des Generators 130 in Richtung des Untergrenzspannungswerts schwanken zu lassen, die erste Batterie 110 selbst etwas entladen wird. In einem Fall, in dem die erste Batterie 110 ein neuer Artikel oder der SOC der ersten Batterie 110 hinreichend ist, tritt ein solches Phänomen wahrscheinlich auf.
Das Beispiel der 5A zeigt, dass zu der Zeit 502 die erzeugte Spannung des Generators 130 die erzeugte Spannung zu der Zeit eines Starts der Spannungsschwankung (Zeit 501) übersteigt. Das Beispiel der 5A zeigt, dass, nachdem die erzeugte Spannung des Generators 130 den Obergrenzspannungswert (14,5 [V]) erreicht, die Generatorspannungssteuereinheit 302 die erzeugte Spannung des Generators 130 mit dem Spannungsschwankungsratenwert (-0,5 [V/s]) schwanken lässt. Das Beispiel der 5A zeigt, dass zu einer Zeit 503 die erzeugte Spannung des Generators 130 die erzeugte Spannung zu der Zeit des Starts der Spannungsschwankung (Zeit 501) erreicht.
In einer Periode, während der zu der Zeit 503 die erzeugte Spannung die erzeugte Spannung zu der Zeit des Starts der Spannungsschwankung erreicht, wird nach einem Überschreiten der erzeugten Spannung zu der Zeit des Starts der Spannungsschwankung zu der Zeit 502 wie in 5B gezeigt die zweite Batterie 160 in einen Ladezustand gebracht. In dieser Periode wird, da die erzeugte Spannung des Generators 130 den Obergrenzspannungswert nicht überschreitet, die erste Batterie 110 bei einer Schwankung der erzeugten Spannung des Generators 130 nicht überladen. In dieser Periode hat, da die erzeugte Spannung des Generators 130 mit dem Spannungsschwankungsratenwert schwankt, eine Schwankung der erzeugten Spannung des Generators 130 keinen Einfluss auf den Betrieb der elektrischen Last 120.
Zu der Zeit 503 geht, wenn die erzeugte Spannung die erzeugte Spannung zu der Zeit des Starts der Spannungsschwankung (Zeit 501) erreicht, die erste ECU 140 von dem Innenwiderstandsberechnungszustand 520 zu einem normalen Steuerzustand 530 über.
Auf diese Weise lässt die Generatorspannungssteuereinheit 302 die erzeugte Spannung des Generators 130 zwischen dem Untergrenzspannungswert und dem Obergrenzspannungswert in dem Innenwiderstandsberechnungszustand 520 schwanken. In dem Beispiel der 5A ist die Spannungsschwankungsbreite (ΔV) zu dieser Zeit 2 [V], und ist eine Spannungsschwankungsbreite, die für eine Berechnung des Innenwiderstands der zweiten Batterie 160 mit zufriedenstellender Genauigkeit ausreichend ist. Entsprechend ist es gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittels des Spannungswerts und des Stromwerts, die in dem Innenwiderstandsberechnungszustand 520 erlangt sind, möglich, eine hohe Genauigkeit bei der Berechnung des Innenwiderstands zu realisieren.
Bei der Generatorspannungssteuereinheit 302 werden die gleichen Werte jedes Mal als der Untergrenzspannungswert, der Obergrenzspannungswert, und der Spannungsschwankungsratenwert verwendet, wenn die erzeugte Spannung des Generators 130 in dem Innenwiderstandsberechnungszustand 520 schwanken gelassen wird (d.h., die Spannungswellenform wird gleichförmig gemacht). Entsprechend wird, wenn der Innenwiderstand der zweiten Batterie 160 identisch ist, die Stromwellenform der zweiten Batterie 160 jedes Mal identisch. D.h., gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine hohe Reproduzierbarkeit bei der Berechnung des Innenwiderstands zu realisieren.
Als nächstes wird Messergebnisinformation, die bei der Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 der zweiten ECU 170 aufgezeichnet wird, beschrieben. Ferner wird ein Berechnungsverfahren, das den Innenwiderstand der zweiten Batterie basierend auf der Messergebnisinformation berechnet, beschrieben.
6A und 6B sind Diagramme, die ein Beispiel der Messergebnisinformation und ein Verfahren eines Berechnens des Innenwiderstands der zweiten Batterie veranschaulichen. Wie in 6A gezeigt umfasst Messergebnisinformation 600 als Informationselemente eine „gemessene Spannung einer zweiten Batterie“ und einen „gemessenen Strom einer zweiten Batterie“.
Bei dem Element „gemessene Spannung einer zweiten Batterie“ wird ein durch die Spannungsmesseinheit 312 in dem Innenwiderstandsberechnungszustand 520 erlangter Spannungswert aufgezeichnet. Der durch die Spannungsmesseinheit 312 erlangte Spannungswert ist gleich wie beispielsweise die Potenzialdifferenz zwischen einem Positivelektrodenanschluss und einem Negativelektrodenanschluss der zweiten Batterie 160.
Bei dem Element „gemessener Strom einer zweiten Batterie“ wird ein durch die Strommesseinheit 313 in dem Innenwiderstandsberechnungszustand 520 erlangter Stromwert aufgezeichnet.
6B ist ein Graph, bei dem eine in dem Element „gemessene Spannung einer zweiten Batterie“ aufgezeichneter Spannungswert und ein in dem Element „gemessener Strom einer zweiten Batterie“ aufgezeichneter Stromwert der Messergebnisinformation 600 aufgetragen bzw. geplottet sind. In 6B repräsentiert die horizontale Achse einen Stromwert und die vertikale Achse repräsentiert einen Spannungswert.
Die Innenwiderstandsberechnungseinheit 314 berechnet eine angenäherte gerade Linie (siehe der folgende Ausdruck) basierend auf jeder Auftragung bzw. jedem Plot und berechnet einen Gradienten (Innenwiderstandswert) der berechneten angenäherten geraden Linie. $(Spannungswert) = (Gradient) \times (Stromwert) + (Schnittpunkt)$
Wie aus 6B ersichtlich wird der Schnittpunkt der angenäherten geraden Linie nicht Null. Aus diesem Grund kann gesagt werden, dass, um den Innenwiderstandswert zu berechnen, zumindest zwei Auftragungen bzw. Plots benötigt werden.
Wie aus 6B ersichtlich ist, hat, wenn die Spannungsschwankungsbreite klein ist, ein Auftragungsergebnis eine Form nahe einem Kreis, und ein Fehler bei einer Berechnung des Gradienten wird groß. Wenn die Spannungsschwankungsbreite groß ist, hat das Auftragungsergebnis bzw. Plotergebnis eine Form nahe einer geraden Linie, und ein Fehler bei einer Berechnung des Gradienten wird klein. D.h., es kann gesagt werden, dass die Spanne (Spannungsschwankungsbreite) zwischen dem Untergrenzspannungswert und dem Obergrenzspannungswert groß gemacht wird, wodurch es möglich ist, den Innenwiderstand der zweiten Batterie 160 mit hoher Genauigkeit zu berechnen.
Wie in 6B gezeigt ist sind die Auftragungsergebnisse verschieden zwischen wenn die erzeugte Spannung des Generators 130 ansteigt und wenn die erzeugte Spannung des Generators 130 abnimmt, d.h. sind nicht die gleichen (enthalten eine Hysterese), aufgrund der Charakteristika der zweiten Batterie 160.
Unter Berücksichtigung solcher Charakteristika kann bei der Innenwiderstandsberechnungseinheit 314 beispielsweise nur das Auftragungsergebnis bei Anstieg der erzeugten Spannung des Generators 130 bei der Berechnung des Gradienten verwendet werden. Alternativ kann nur das Auftragungsergebnis bei Abnahme der erzeugten Spannung des Generators 130 verwendet werden. Alternativ können, wie in 6B gezeigt, beide Auftragungsergebnisse verwendet werden.
Als Nächstes wird der Fluss einer Batterieverwaltungsverarbeitung bei dem Elektroenergieversorgungssystem 100 für ein Fahrzeug beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das den Fluss der Batterieverwaltungsverarbeitung bei dem Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug zeigt. Das in 7 gezeigte Flussdiagramm wird beispielsweise ausgeführt, wenn sich die Maschine des Fahrzeuges in dem EIN-Zustand befindet.
In Schritt S701 wartet die Anforderungseinheit 311 auf eine vorbestimmte Zeit (beispielsweise 140 [s]), bis die Rotationsgeschwindigkeit der Maschine stabilisiert ist.
In Schritt S702 referenziert die Anforderungseinheit 311 die Parameterspeichereinheit 320, liest den Obergrenzspannungswert, den Untergrenzspannungswert, und den Spannungsschwankungsratenwert, und erzeugt die Spannungsschwankungsanforderung einschließlich der jeweiligen Werte. Die Anforderungseinheit 311 überträgt die Spannungsschwankungsanforderung an die erste ECU 140.
In Schritt S703 bestimmt, wenn die Spannungsschwankungsanforderung empfangen ist, die Bestimmungseinheit 301, ob die gegenwärtige Situation des Elektroenergieversorgungssystems 100 für ein Fahrzeug eine Situation ist oder nicht, in der es in der Lage ist, den Innenwiderstand zu berechnen.
In Schritt S703 endet in einem Fall, in dem bestimmt ist, dass die gegenwärtige Situation des Elektroenergieversorgungssystems 100 für ein Fahrzeug eine Situation ist, in der es nicht in der Lage ist, den Innenwiderstand zu berechnen, die Batterieverwaltungsverarbeitung. Damit ist es in einem Fall, in dem einer anderen Anforderung Priorität gegeben ist, möglich, die erzeugte Spannung des Generators 130 basierend auf einer anderen Anforderung, der Priorität gegeben ist, zu steuern. In Schritt S703 schreitet in einem Fall, in dem bestimmt ist, dass die gegenwärtige Situation des Elektroenergieversorgungssystems 100 für ein Fahrzeug eine Situation ist, in der es in der Lage ist, den Innenwiderstand zu berechnen, der Prozess zu Schritt S704 fort.
In Schritt S704 benachrichtigt die Bestimmungseinheit 301 die Generatorspannungssteuereinheit 302 über die Spannungsschwankungsanforderung. Bei Empfang der Spannungsschwankungsanforderung erzeugt die Generatorspannungssteuereinheit 302 die Spannungswellenform, wenn die erzeugte Spannung des Generators 130 schwanken gelassen wird, basierend auf dem Obergrenzspannungswert, den Untergrenzspannungswert, und dem Spannungsschwankungsratenwert, die in der Spannungsschwankungsanforderung enthalten sind. Die Generatorspannungssteuereinheit 302 steuert die erzeugte Spannung des Generators 130 derart, dass die erzeugte Spannung des Generators 130 gemäß der erzeugten Spannungswellenform schwankt.
In Schritt S705 erlangt die Spannungsmesseinheit 312 den durch den Spannungssensor 162 erfassten Spannungswert und zeichnet den Spannungswert bei der Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 auf. Die Strommesseinheit 313 erlangt den durch den Stromsensor 161 erfassten Stromwert und zeichnet den Stromwert bei der Messergebnisinformation 600 der Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 auf.
In Schritt S706 berechnet die Innenwiderstandsberechnungseinheit 314 den Innenwiderstandswert unter Verwendung der bei der Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 aufgezeichneten Messergebnisinformation 600. Die Innenwiderstandsberechnungseinheit 314 erlangt den durch den Temperatursensor 163 erfassten Temperaturwert und zeichnet den Temperaturwert bei der Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 auf.
In Schritt S707 liest, wenn der in Schritt S706 berechnete Innenwiderstandswert empfangen ist, die Verschlechterungsgradschätzeinheit 315 den bei der Messergebnisaufzeichnungseinheit 321 aufgezeichneten Temperaturwert und schätzt den Verschlechterungsgrad der zweiten Batterie 160 aus dem empfangenen Innenwiderstandswert basierend auf dem gelesenen Temperaturwert. Die Verschlechterungsgradschätzeinheit 315 benachrichtigt die Lebensdauerbestimmungseinheit 316 über den geschätzten Verschlechterungsgrad.
In Schritt S708 bestimmt die Lebensdauerbestimmungseinheit 316, ob der durch die Verschlechterungsgradschätzeinheit 315 benachrichtigte bzw. mitgeteilte Verschlechterungsgrad gleich wie oder größer als die vorbestimmte Schwelle ist oder nicht. In Schritt S708 bestimmt in einem Fall, in dem bestimmt ist, dass der Verschlechterungsgrad gleich wie oder größer als die vorbestimmte Schwelle ist, die Lebensdauerbestimmungseinheit 316, dass die zweite Batterie 160 an dem Ende der Lebensdauer angelangt ist und gibt einen Alarm an den Benutzer aus, und die Batterieverwaltungsverarbeitung endet. In einem Fall, in dem bestimmt ist, dass der Verschlechterungsgrad geringer als die vorbestimmte Schwelle ist, endet die Batterieverwaltungsverarbeitung ohne Ausgabe eines Alarms an den Benutzer.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich wird, wird bei dem Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug dieses Ausführungsbeispiels die erzeugte Spannung des Generators basierend auf der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken gelassen, und in der Zwischenzeit werden eine Spannungsschwankung und eine Stromschwankung (Spannungswert und Stromwert) der mit dem Generator verbundenen zweiten Batterie erfasst. Dann wird der Innenwiderstand der zweiten Batterie unter Verwendung des erfassten Spannungswerts und des erfassten Stromwerts berechnet. Damit ist es möglich, den Innenwiderstand der zweiten Batterie verglichen mit einem Fall einer Verwendung einer Spannungsschwankung und einer Stromschwankung der zweiten Batterie zu der Zeit eines Betriebs einer elektrischen Last mit hoher Reproduzierbarkeit und hoher Genauigkeit zu berechnen.
Bei dem Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug dieses Ausführungsbeispiels wird der Spannungsschwankungsratenwert derart definiert, dass es keinen Einfluss auf den Betrieb der elektrischen Last gibt, wenn die erzeugte Spannung des Generators basierend auf der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken gelassen wird. Damit ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der eine Schwankung der erzeugten Spannung des Generators einen Einfluss auf den Betrieb der elektrischen Last hat.
Bei dem Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug dieses Ausführungsbeispiels wird der Obergrenzspannungswert derart definiert, dass ein Überladen der ersten Batterie vermieden wird, wenn die erzeugte Spannung des Generators basierend auf der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken gelassen wird. Damit ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die erste Batterie bei einer Schwankung der erzeugten Spannung des Generators überladen wird.
Bei dem Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug dieses Ausführungsbeispiels wird der Untergrenzspannungswert derart definiert, dass ein signifikanter Abfall des SOC der ersten Batterie vermieden wird, wenn die erzeugte Spannung des Generators basierend auf der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken gelassen wird. Damit ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, bei der der SOC der ersten Batterie bei einer Schwankung der erzeugten Spannung des Generators absinkt.
Bei dem Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug dieses Ausführungsbeispiels wird, wenn die Spannungsschwankungsanforderung empfangen ist, bestimmt, ob sich das Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug in einer Situation befindet oder nicht, in der es in der Lage ist, den Innenwiderstand zu berechnen. Damit ist es in einem Fall, in dem es eine andere Anforderung gibt, der Priorität gegeben ist, möglich, die erzeugte Spannung des Generators basierend auf einer anderen Anforderung, der Priorität gegeben ist, zu steuern.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wurde ein Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug, das bei einem Nicht-Hybridfahrzeug angewendet ist, beschrieben. Im Gegensatz dazu wird bei einem zweiten Ausführungsbeispiel ein Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug, das auf ein Hybridfahrzeug oder ein elektrisches Fahrzeug (nachstehend als Hybridfahrzeug oder dergleichen bezeichnet) angewendet ist, beschrieben.
8 ist ein Diagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel eines Elektroenergieversorgungssystems für ein Fahrzeug zeigt. Ein Elektroenergieversorgungssystem 800 für ein Fahrzeug, das in 8 gezeigt ist, ist ein Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug, das Elektroenergie zu einer bei einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zuführt, und ist ein Elektroenergieversorgungssystem, das beispielsweise bei einem Hybridfahrzeug angewendet ist.
Ein Unterschied von dem Elektroenergieversorgungssystem 100 für ein Fahrzeug, das in 1 gezeigt ist, ist, dass in einem Fall der 8 ein DC/DC-Wandler 810 anstelle des Generators 130 vorgesehen ist.
Der DC/DC-Wandler 810 ist eine Verringerungsvorrichtung (Deboosting-Vorrichtung), die die erste Batterie 110 und die zweite Batterie 160, die eine geringe Spannung (beispielsweise 12 [V]) aufweisen, basierend auf von einer Hochspannungsbatterie (nicht gezeigt) zugeführter Elektroenergie lädt.
Die erste ECU 140 steuert eine Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers 810 derart, dass die Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers 810 gemäß einer vorbestimmten Spannungswellenform schwankt. Damit kann die zweite ECU 170 den Innenwiderstand der zweiten Batterie 160 mit hoher Reproduzierbarkeit und hoher Genauigkeit berechnen.
Bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen wurde ein Fall beschrieben, in den ein Steuerziel (Generator 130 oder DC/DC-Wandler 810) zur Realisierung einer Spannungsschwankung und einer Stromschwankung der zweiten Batterie parallel mit der zweiten Batterie 160 verbunden ist.
Im Gegensatz dazu wird bei einem dritten Ausführungsbeispiel ein Fall beschrieben, in dem ein Steuerziel zur Realisierung einer Spannungsschwankung und einer Stromschwankung der zweiten Batterie in Reihe mit der zweiten Batterie 160 verbunden ist.
9 ist ein Diagramm, das ein anderes Konfigurationsbeispiel eines Elektroenergieversorgungssystems für ein Fahrzeug zeigt. Ein Elektroenergieversorgungssystem 900 für ein Fahrzeug, das in 9 gezeigt ist, ist ein Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug, das Elektroenergie zu einer bei einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zuführt, und ist ein Elektroenergieversorgungssystem, das beispielsweise bei einem Hybridfahrzeug oder dergleichen angewendet ist.
Wie in 9 gezeigt ist in einem Fall des Elektroenergieversorgungssystems 900 für ein Fahrzeug ein DC/DC-Wandler 910, der ein Steuerziel zur Realisierung von Spannungsschwankung und Stromschwankung der zweiten Batterie ist, in Reihe mit der zweiten Batterie 160 verbunden.
Bei dem Elektroenergieversorgungssystem 900 für ein Fahrzeug, das in 9 gezeigt ist, wird angenommen, dass eine zweite ECU 920 eine Funktion der ersten ECU 140 zusätzlich zu der Funktion der zweiten ECU 170, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, aufweist.
Die zweite ECU 920 lässt eine Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers 910 gemäß einer vorbestimmten Spannungswellenform schwanken. Damit ist es gemäß dem Elektroenergieversorgungssystem 900 für ein Fahrzeug möglich, den Innenwiderstand der zweiten Batterie 160 mit hoher Reproduzierbarkeit und hoher Genauigkeit zu berechnen.
Bei den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen wird bei einem Erzeugen der Spannungswellenform basierend auf dem Obergrenzspannungswert, dem Untergrenzspannungswert, und dem Spannungsschwankungsratenwert die Spannungswellenform derart erzeugt, dass die Spannung des Steuerziels in Richtung des Untergrenzspannungswerts schwanken gelassen wird und dann in Richtung des Obergrenzspannungswerts schwanken gelassen wird. Jedoch ist die Reihenfolge eines Schwankens nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Spannungswellenform derart erzeugt werden, dass die Spannung des Steuerziels zuerst in Richtung des Obergrenzspannungswerts schwanken gelassen wird und dann in Richtung des Untergrenzspannungswerts schwanken gelassen wird.
Bei den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen kann, obwohl der Innenwiderstand der zweiten Batterie 160 berechnet wird, um beispielsweise den Verschlechterungsgrad der zweiten Batterie 160 zu berechnen, der Innenwiderstand der zweiten Batterie 160 berechnet werden, um die Fähigkeit der zweiten Batterie 160 zu berechnen. Damit ist es möglich, zu bestimmen, welche Art von elektrischer Last mit der gegenwärtigen Fähigkeit der zweiten Batterie 160 betrieben werden kann.
Bei den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen wurde bei einem Berechnen des Innenwiderstands der zweiten Batterie 160 die Zeit eines Bringens des Relais 180 in den EIN-Zustand nicht besonders beschrieben. Jedoch ist die Zeit eines Bringens des Relais 180 in den EIN-Zustand beispielsweise eine Zeit, zu der die Anforderungseinheit 311 die Spannungsschwankungsanforderung überträgt. Alternativ kann die Zeit eines Bringens des Relais 180 in den EIN-Zustand eine Zeit sein, zu der die Bestimmungseinheit 301 bestimmt, dass sich das Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug in einer Situation befindet, in der es in der Lage ist, den Innenwiderstand zu berechnen.
Ein Elektroenergieversorgungssystem für ein Fahrzeug umfasst eine erste Batterie, eine parallel mit der ersten Batterie verbundene zweite Batterie, einen Spannungssensor, der dazu eingerichtet ist, um einen Spannungswert der zweiten Batterie zu erfassen, einen Stromsensor, der dazu eingerichtet ist, um einen Stromwert der zweiten Batterie zu erfassen, eine Spannungssteuereinheit, die dazu eingerichtet ist, um eine Spannung des Generators gemäß einer vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen, und eine Berechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, um einen Innenwiderstand der zweiten Batterie unter Verwendung des Spannungswerts und des Stromwerts der zweiten Batterie, die jeweils durch den Spannungssensor und den Stromsensor erfasst sind, während die Spannungssteuereinheit die Spannung des Generators gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken lässt, zu berechnen.

Claims

Elektroenergieversorgungssystem (100), mit einer ersten Batterie (110), die mit einem Generator (130) oder einem DC/DC-Wandler (810, 910) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, um mit von dem Generator oder dem DC/DC-Wandler zugeführter elektrischer Energie geladen zu werden und um elektrische Energie zu einer bei einem Fahrzeug montierten elektrischen Last (120) zuzuführen, einer zweiten Batterie (160), die mit dem Generator oder dem DC/DC-Wandler verbunden ist, dazu eingerichtet ist, um mit von dem Generator oder dem DC/DC-Wandler zugeführter elektrischer Energie geladen zu werden, und die parallel mit der ersten Batterie verbunden ist, einem Spannungssensor (162), der dazu eingerichtet ist, um einen Spannungswert der zweiten Batterie zu erfassen, einem Stromsensor (161), der dazu eingerichtet ist, um einen Stromwert der zweiten Batterie zu erfassen, einer Spannungssteuereinheit (302), die dazu eingerichtet ist, um eine Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß einer vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen, und einer Berechnungseinheit (170, 920), die dazu eingerichtet ist, um einen Innenwiderstand der zweiten Batterie unter Verwendung des Spannungswerts und des Stromwerts der zweiten Batterie, die jeweils durch den Spannungssensor und den Stromsensor erfasst sind, während die Spannungssteuereinheit die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken lässt, zu berechnen, wobei die vorbestimmte Spannungswellenform basierend auf einem Obergrenzspannungswert zur Vermeidung eines Überladens der ersten Batterie und einem Untergrenzspannungswert zur Unterdrückung einer Verringerung einer Laderate der ersten Batterie erzeugt wird.
Elektroenergieversorgungssystem nach Anspruch 1, ferner mit einer Bestimmungseinheit (301), die dazu eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob sich das Elektroenergieversorgungssystem in einer Situation befindet oder nicht, in der es in der Lage ist, die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen, wobei die Spannungssteuereinheit dazu eingerichtet ist, um die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen, wenn die Bestimmungseinheit bestimmt, dass sich das Elektroenergieversorgungssystem in einer Situation befindet, in der es in der Lage ist, die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers gemäß der vorbestimmten Spannungswellenform schwanken zu lassen.
Elektroenergieversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die vorbestimmte Spannungswellenform von dem Obergrenzspannungswert zu dem Untergrenzspannungswert ändert.
Elektroenergieversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei die Spannungssteuereinheit dazu eingerichtet ist, um die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers wiederholt in der gleichen Form wie die vorbestimmte Spannungswellenform schwanken zu lassen, und die Berechnungseinheit dazu eingerichtet ist, um den Innenwiderstand der zweiten Batterie jedes Mal zu berechnen, wenn die Spannungssteuereinheit die Spannung des Generators oder des DC/DC-Wandlers wiederholt in der gleichen Form wie die vorbestimmte Spannungswellenform schwanken lässt.