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Hintergrund
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Batteriesteuervorrichtung und ein Energieversorgungssystem.
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Verwandter Stand der Technik
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Konventionell wird eine zusammengesetzte Batterie (Batteriepack), in der eine Vielzahl von Einheitsbatteriezellen einer Sekundärbatterie seriell verbunden sind, in Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen, und dergleichen verwendet, um eine gewünschte Spannung sicherzustellen. Bei einem Energieversorgungssystem bzw. Energiezufuhrsystem, das diese zusammengesetzte Batterie verwendet, wird die Spannung jeder Einheitsbatteriezelle unter Verwendung eines Zellensteuerelements überwacht. Beispielsweise wird bei einer in
JP-A-2015-112007 beschriebenen Batteriezellenüberwachungsvorrichtung eine Spannung zwischen Anschlüssen jeder Einheitsbatteriezelle erfasst und ein Zellausgleichsprozess wird nach Bedarf durchgeführt. Zur gleichen Zeit wird bestimmt, ob eine Trennung bei einer Spannungserfassungsleitung oder dergleichen aufgetreten ist oder nicht.
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Bei der Konfiguration in
JP-A-2015-112007 wird die Batteriezellenüberwachungsvorrichtung mittels von einer überwachten Speicherbatterie zugeführter Energie betrieben. Die Batteriezellenüberwachungsvorrichtung überwacht die Zwischenanschlussspannung und dergleichen. In diesem Fall wird Energie von der überwachten Speicherbatterie zu der Batteriezellenüberwachungsvorrichtung zugeführt. Daher verbraucht die Batteriezellenüberwachungsvorrichtung Strom. Als ein Ergebnis des Stromverbrauchs verschlechtert sich eine Berechnungsgenauigkeit bezüglich einer verbleibenden Batteriekapazität.
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Überblick
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Es ist daher gewünscht, eine Batteriesteuervorrichtung, die dazu in der Lage ist, eine verbleibende Batteriekapazität geeignet zu berechnen, und ein Energieversorgungssystem bzw. Energiezufuhrsystem bereitzustellen.
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Ein erstes beispielhaftes Ausführungsbeispiel sieht eine Batteriesteuervorrichtung vor, die auf ein Energiezufuhrsystem angewendet ist. Das Energiezufuhrsystem weist auf: eine Speicherbatterie, die eine Vielzahl von Batteriezellen umfasst; eine elektrische Vorrichtung, die mit der Speicherbatterie verbunden ist; und eine Zellüberwachungsvorrichtung, die mit jeder Batteriezelle der Speicherbatterie verbunden ist und eine Spannung jeder Batteriezelle erfasst. Das Energiezufuhrsystem führt Energie von der Speicherbatterie zu der Zellüberwachungsvorrichtung mittels eines Leitpfads, der zwischen der Speicherbatterie und der elektrischen Vorrichtung verbunden ist, zu.
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Die Batteriesteuervorrichtung berechnet eine verbleibende Kapazität der Speicherbatterie basierend auf einem Lade-Entlade-Strom während einem Laden-Entladen der Speicherbatterie. Die Batteriesteuervorrichtung weist auf: eine Gesamtzellspannungsberechnungseinheit, die eine Summe der durch die Zellüberwachungsvorrichtung erfassten Spannungen der Batteriezellen als eine Gesamtzellspannung berechnet; eine Spannungserlangungseinheit, die eine zellüberwachungsvorrichtungsseitige Spannung eines Widerstands, der bei dem Leitpfad vorgesehen ist, erlangt; eine Verbrauchter-Strom-Berechnungseinheit, die einen verbrauchten Strom, der durch die Zellüberwachungsvorrichtung verbraucht ist, basierend auf der Gesamtzellspannung und der durch die Spannungserlangungseinheit erlangten Spannung berechnet; und eine Verbleibende-Kapazität-Berechnungseinheit, die die verbleibende Kapazität basierend auf dem Lade-Entlade-Strom und dem verbrauchten Strom berechnet.
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Die elektrische Vorrichtung und die Zellüberwachungsvorrichtung sind mit der Speicherbatterie verbunden. Jedoch tritt während Berechnung der verbleibenden Kapazität, sollte die verbleibende Kapazität der Speicherbatterie berechnet werden, während der Strom, der zu dem Leitpfad (Leitungspfad) fließt, das heißt, der Strom, der durch die Zellüberwachungsvorrichtung verbraucht wird, ignoriert wird, als Ergebnis ein Fehler bei der verbleibenden Kapazität auf.
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Daher wird gemäß dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel der Widerstand bei dem Leitpfad (Leitungspfad) zwischen der Speicherbatterie und der Zellüberwachungsvorrichtung vorgesehen. Der verbrauchte Strom, der von der Speicherbatterie zu der Zellüberwachungsvorrichtung fließt und durch die Zellüberwachungsvorrichtung verbraucht wird, wird mittels der zellüberwachungsvorrichtungsseitig erlangten Spannung des Widerstands berechnet. Zudem wird die verbleibende Kapazität der Speicherbatterie basierend auf dem verbrauchten Strom und dem Lade-Entlade-Strom berechnet.
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Die Batteriesteuervorrichtung kann mittels von der Speicherbatterie zugeführter Energie in Betrieb sein, und kann mit einem Abzweigpfad, der von dem Leitpfad zwischen dem Widerstand und der Zellüberwachungsvorrichtung abzweigt, verbunden sein.
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Als ein Ergebnis von der Batteriesteuervorrichtung über den Zweigpfad, der zwischen dem Widerstand und der Zellüberwachungsvorrichtung abzweigt, zugeführter Energie kann der verbrauchte Strom, der zu der Batteriesteuervorrichtung fließt und durch die Batteriesteuervorrichtung verbraucht wird, mittels des Widerstands zusammen mit dem verbrauchten Strom, der zu der Zellüberwachungsvorrichtung fließt und durch die Zellüberwachungsvorrichtung verbraucht wird, erfasst werden. Daher kann selbst dann, wenn Energie von der Speicherbatterie zu der Batteriesteuervorrichtung zugeführt wird, die verbleibende Kapazität der Speicherbatterie genau berechnet werden.
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Bei der Batteriesteuervorrichtung kann das Energiezufuhrsystem eine erste Speicherbatterie, die als die Speicherbatterie dient, und eine zweite Speicherbatterie verschieden von der ersten Speicherbatterie aufweisen. Die erste Speicherbatterie und die zweite Speicherbatterie sind mit der Zellüberwachungsvorrichtung verbunden. Die Batteriesteuervorrichtung kann einen ersten Schalter, einen zweiten Schalter, und eine Schaltsteuereinheit aufweisen. Der erste Schalter ist zwischen der ersten Speicherbatterie und der Zellüberwachungsvorrichtung vorgesehen. Der zweite Schalter ist zwischen der zweiten Speicherbatterie und der Zellüberwachungsvorrichtung vorgesehen. Die Schaltsteuereinheit steuert ein Öffnen und Schließen des ersten Schalters und des zweiten Schalters basierend auf einem Ladezustand von zumindest einer aus der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie während eines Überwachungsbetriebs durch die Zellüberwachungsvorrichtung.
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Als ein Ergebnis von der Zellüberwachungsvorrichtung von der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie zugeführter Energie wird eine Zuverlässigkeit der Zellüberwachungsvorrichtung aufgrund Redundanz der Energiezufuhr verbessert. Zudem kann als ein Ergebnis davon, dass zwei Speicherbatterien zusammen verwendet werden, ein Verwendungsausmaß der ersten Speicherbatterie reduziert werden. Ferner kann eine Energiezufuhr zu der Zellüberwachungsvorrichtung zwischen einer Energiezufuhr von der ersten Speicherbatterie, Energiezufuhr von der zweiten Speicherbatterie, und Energiezufuhr von beiden Speicherbatterien basierend auf dem Ladezustand von zumindest einer aus der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie geschaltet werden.
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Die Batteriesteuervorrichtung kann eine Anomaliebestimmungseinheit aufweisen, die basierend auf Überwachungsergebnissen von der Zellüberwachungsvorrichtung während des Überwachungsbetriebs durch die Zellüberwachungsvorrichtung bestimmt, ob eine Anomalie bei der ersten Speicherbatterie aufgetreten ist oder nicht. Die Schaltsteuereinheit öffnet den ersten Schalter und schließt den zweiten Schalter, wenn die Anomaliebestimmungseinheit eine Anomalie erfasst.
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Wenn eine Anomalie in der ersten Speicherbatterie auftritt, wird eine Energiezufuhr von der ersten Speicherbatterie zu der Zellüberwachungsvorrichtung dadurch angehalten, dass der erste Schalter geöffnet ist. Derweil wird Energie von der zweiten Speicherbatterie zu der Zellüberwachungsvorrichtung dadurch zugeführt, dass der zweite Schalter geschlossen ist. Auf diese Weise kann selbst dann, wenn eine Anomalie bei der ersten Speicherbatterie auftritt, Energie von der zweiten Speicherbatterie zugeführt werden. Die Zellüberwachungsvorrichtung kann eine Überwachung des Zustands der ersten Speicherbatterie fortsetzen.
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Ein zweites beispielhaftes Ausführungsbeispiel stell ein Energiezufuhrsystem bereit, das aufweist: eine erste Speicherbatterie, die eine Vielzahl von Batteriezellen umfasst; eine Zellüberwachungsvorrichtung, die mit jeder Batteriezelle der ersten Speicherbatterie verbunden ist und eine Spannung jeder Batteriezelle erfasst; und eine Batteriesteuervorrichtung, zu der Energie von einer zweiten Speicherbatterie verschieden von der ersten Speicherbatterie zugeführt ist, wobei die Batteriesteuervorrichtung eine verbleibende Kapazität der ersten Speicherbatterie basierend auf einem Lade-Entlade-Strom während Laden-Entladen zu einer elektrischen Vorrichtung, die mit der ersten Speicherbatterie verbunden ist, berechnet. Die erste Speicherbatterie ist mit der Zellüberwachungsvorrichtung und der Batteriesteuervorrichtung mittels eines Widerstands, der bei einem Leitpfad vorgesehen ist, der von einem elektrischen Pfad zu der elektrischen Vorrichtung abzweigt, verbunden.
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Die Batteriesteuervorrichtung weist auf: eine Gesamtzellspannungsberechnungseinheit, die eine Summe der durch die Zellüberwachungsvorrichtung erfassten Spannungen der Batteriezellen als eine Gesamtzellspannung berechnet; eine Spannungserlangungseinheit, die eine zellüberwachungsvorrichtungsseitige Spannung des Widerstands erlangt; eine Verbrauchter-Strom-Berechnungseinheit, die einen verbrauchten Strom, der durch die Zellüberwachungsvorrichtung und die Batteriesteuervorrichtung verbraucht ist, basierend auf einer Differenz zwischen der Gesamtzellspannung und der durch die Spannungserlangungseinheit erlangten Spannung berechnet; und eine Verbleibende-Kapazität-Berechnungseinheit, die die verbleibende Kapazität basierend auf dem Lade-Entlade-Strom und dem verbrauchten Strom berechnet.
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Energie wird von der ersten Speicherbatterie zu der Zellüberwachungsvorrichtung und der Batteriesteuervorrichtung zugeführt. Jedoch kann, wenn der Lade-Entlade-Strom während Laden-Entladen zu der elektrischen Vorrichtung erfasst wird, der zu dem Leitpfad (Leitungspfad), der von dem elektrischen Pfad zwischen der Speicherbatterie und der elektrischen Vorrichtung abzweigt, fließende Strom nicht erfasst werden. Jedoch tritt, wenn die verbleibende Kapazität der Speicherbatterie berechnet wird, während der Strom, der zu dem Leitpfad (Leitungspfad) fließt, das heißt, der Strom, der durch die Zellüberwachungsvorrichtung und de Batteriesteuervorrichtung verbraucht wird, ignoriert wird, als ein Ergebnis ein Fehler bei der verbleibenden Kapazität auf.
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Daher wird bei dem vorliegenden beispielhaften Ausführungsbeispiel der Widerstand bei dem Leitpfad (Leitungspfad) zwischen der Speicherbatterie und der Zellüberwachungsvorrichtung und der Batteriesteuervorrichtung vorgesehen. Der verbrauchte Strom, der von der Speicherbatterie zu der Zellüberwachungsvorrichtung und der Batteriesteuervorrichtung fließt und durch die Zellüberwachungsvorrichtung und die Batteriesteuervorrichtung verbraucht wird, wird mittels der zellüberwachungsvorrichtungsseitig erlangten Spannung des Widerstands berechnet. Zudem wird die verbleibende Kapazität der Speicherbatterie basierend auf dem verbrauchten Strom und dem Lade-Entlade-Strom berechnet. Als ein Ergebnis kann eine genauere verbleibende Kapazität berechnet werden. Ferner kann als ein Ergebnis von von sowohl der ersten Speicherbatterie als auch der zweiten Speicherbatterie zu der Batteriesteuervorrichtung zugeführter Energie eine Energiezufuhr zu der Batteriesteuervorrichtung redundant gemacht werden. Eine Zuverlässigkeit der Batteriesteuervorrichtung wird verbessert.
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Bei dem Energiezufuhrsystem können die erste Speicherbatterie und die zweite Speicherbatterie mit der Zellüberwachungsvorrichtung verbunden sein. Die Batteriesteuervorrichtung kann einen ersten Schalter, einen zweiten Schalter, und eine Schaltsteuereinheit aufweisen. Der erste Schalter ist zwischen der ersten Speicherbatterie und der Zellüberwachungsvorrichtung vorgesehen. Der zweite Schalter ist zwischen der zweiten Speicherbatterie und der Zellüberwachungsvorrichtung vorgesehen. Die Schaltsteuereinheit steuert ein Öffnen und Schließen des ersten Schalters und des zweiten Schalters basierend auf einem Ladezustand von zumindest einer aus der ersten Speicherbatterie und der zweiten Speicherbatterie während eines Überwachungsbetriebs durch die Zellüberwachungsvorrichtung.
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Figurenliste
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Bei den anhängenden Zeichnungen ist:
- 1 ein schematisches Diagramm eines Energiezufuhrsystems,
- 2 ein Flussdiagramm der Schritte in einem durch eine Batteriesteuervorrichtung durchgeführten Prozess, und
- 3 ein Zeitdiagramm des durch die Batteriesteuervorrichtung durchgeführten Prozesses.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Ein die vorliegende Offenbarung implementierendes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Energiezufuhrsystem, das Energie zu verschiedenen Vorrichtungen eines Fahrzeugs, das unter Verwendung einer Maschine (Brennkraftmaschine) als eine Antriebsquelle fährt, zuführt, implementiert.
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Wie in 1 gezeigt umfasst das Energiezufuhrsystem eine Lithiumionenspeicherbatterie 112 und eine Bleispeicherbatterie 12. Die Lithiumionenspeicherbatterie 11 dient als eine „erste Speicherbatterie“. Die Bleispeicherbatterie 12 dient als eine „zweite Speicherbatterie“. Das Energiezufuhrsystem ist ein sogenanntes Dual-Energie-Zufuhrsystem. Die Speicherbatterien 11 und 12 sind dazu in der Lage, Energie zu verschiedenen elektrischen Lasten 13 und 14 und einer rotierenden elektrischen Maschine (Elektrorotationsmaschine) 15 zuzuführen. Zudem lädt die rotierende elektrische Maschine 15 die Speicherbatterien 11 und 12.
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Die Bleispeicherbatterie 12 ist eine bekannte Universalspeicherbatterie. Derweil ist die Lithiumionenspeicherbatterie 11 eine Hochdichtspeicherbatterie, die geringe Energieverluste während Laden und Entladen und höhere Ausgangsdichte und Energiedichte verglichen mit der Bleispeicherbatterie 12 aufweist. Die Lithiumionenspeicherbatterie 11 ist bevorzugt eine Speicherbatterie, die eine höhere Energieeffizienz während eines Ladens und Entladens verglichen mit der Bleispeicherbatterie 12 aufweist. Zudem ist die Lithiumionenspeicherbatterie 11 als eine zusammengesetzte Batterie (Batteriepack) eingerichtet, die aus einer Vielzahl von Batteriezellen 11a ausgebildet ist, die seriell verbunden sind. Die Speicherbatterien 11 und 12 weisen im Wesentlichen die gleichen Nennspannungen auf. Beispielsweis ist die Nennspannung 12 V.
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Eine detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf 1 wird weggelassen. Die Lithiumionenbatterie 11 ist als eine Batterieeinheit U eingerichtet, die in einem Unterbringungsgehäuse untergebracht und mit einer Grundplatte (Tafel) integriert ist. In 1 ist die Batterieeinheit U umgeben von einer durchbrochenen Linie. Die Batterieeinheit U weist externe Anschlüsse P0, P1, und P2 auf. Die Bleispeicherbatterie 12 und die elektrische Last 13 sind mit dem externen Anschluss P0 unter den externen Anschlüssen P0, P1, und P2 verbunden. Die rotierende elektrische Maschine (Elektrorotationsmaschine) 15 ist mit dem externen Anschluss P1 verbunden. Die elektrische Last ist mit dem externen Anschluss P2 verbunden.
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Die elektrischen Lasten 13 und 14 unterscheiden sich bezüglich einer benötigten Spannung der von den Speicherbatterien 11 und 12 zugeführten Energie. Aus den elektrischen Lasten 13 und 14 umfasst die elektrische Last 14 eine kostantspannungsbenötigende Last die benötigt, dass die Spannung der zugeführten Energie fest oder zumindest derart stabil ist, dass die Spannung innerhalb einer vorbestimmten Spanne schwankt. Derweil ist die elektrische Last 13 eine typische elektrische Last verschieden von der konstantspannungsbenötigenden Last. Die elektrische Last 14 kann auch als eine geschützte Last betrachtet werden. Zudem kann auch gesagt werden, dass die elektrische Last 14 eine Last ist, die einen Energiezufuhrfehlschlag nicht toleriert, und die elektrische Last 13 ist eine Last, die verglichen mit der elektrischen Last 14 einen Energiezufuhrfehlschlag toleriert.
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Die rotierende elektrische Maschine 15 ist ein Leistungsgenerator (Energiegenerator), der auch die Funktionen eines Motors bereitstellt. Die rotierende elektrische Maschine 15 umfasst einen Dreiphasenwechselstrommotor und einen Inverter, der als eine Energieumwandlungsvorrichtung dient. Die rotierende elektrische Maschine 15 ist als ein elektromechanisch integrierter Startergenerator (ISG) eingerichtet. Die rotierende elektrische Maschine stellt eine Energieerzeugungsfunktion bereit, bei der eine Energieerzeugung (Regenerativenergieerzeugung) mittels Rotation einer Maschinenausgangswelle und einer Achse durchgeführt wird. Die rotierende elektrische Maschine 15 stellt auch eine Antriebsfunktion bereit, bei der Rotationskraft an die Maschinenausgangswelle angelegt wird. Die rotierende elektrische Maschine 15 führt die erzeugte Energie an die Speicherbatterien 11 und 12 und die elektrischen Lasten 13 und 14 zu.
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Die Batterieeinheit U ist mit einer Batteriesteuervorrichtung 41 versehen. Die Batteriesteuervorrichtung 41 berechnet einen Ladezustand (SOC) (verbleibende Kapazität) der Lithiumionenspeicherbatterie 11 und führt verschiedene Arten von Steuerung der Batterieeinheit U durch. Die Batteriesteuervorrichtung 41 ist durch einen Mikrocomputer konfiguriert, der eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Schreib-Lese-Speicher (RAM), eine Eingabe-/Ausgabeschnittstelle, und dergleichen umfasst.
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Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 51 ist mit der Batteriesteuervorrichtung 41 verbunden. Die ECU 51 dient als eine Steuervorrichtung, die sich außerhalb der Batterieeinheit befindet. Die Batteriesteuervorrichtung 41 und die ECU 51 sind mittels eines Kommunikationsnetzwerks (Kommunikationsleitung) wie einem Controller Area Network (CAN) verbunden und sind dazu in der Lage, miteinander zu kommunizieren. Die Batteriesteuervorrichtung 41 und die ECU 51 sind dazu in der Lage, verschiedene Arten von in der Batteriesteuervorrichtung 41 und der ECU 51 gespeicherten Daten zu teilen bzw. gemeinsam zu nutzen.
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Die EXU 51 dient als eine Steuervorrichtung höherer Ordnung in Relation zu der Batteriesteuervorrichtung 41. Die ECU 51 gibt verschiedene Befehle an die Batteriesteuervorrichtung 41 basierend auf Ladezuständen der Speicherbatterien 11 und 12, einem Fahrzustand des Fahrzeugs, und dergleichen. Die Batteriesteuervorrichtung 41 führt dann verschiedene Arten von Steuerung der Batterieeinheit U basierend auf den Befehlen durch.
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Hierbei wird die Batteriesteuervorrichtung 41 mittels eines Startsignals (Inbetriebnahmesignal), das von außerhalb der Batterieeinheit U eingegeben ist, oder eines Befehls von der ECU 51 gestartet. Insbesondere wird die Batteriesteuervorrichtung 41 gestartet, wenn ein Isolierte-Masse-(IG)-Schaltkreis 52 eingeschaltet ist und ein IG-Signal Ein wird. Andere Steuervorrichtungen wie die ECU 51 werden vergleichbar gemeinsam damit, dass das IG-Signal Ein wird, gestartet. Kommunikation zwischen den Steuervorrichtungen wird gemeinsam mit dem Start (Inbetriebnahme) der Steuervorrichtungen möglich. Zudem sind selbst dann, wenn das IG-Signal Aus ist, einige Funktionen der ECU 51 und dergleichen aktiviert, und die Batteriesteuervorrichtung 41 wird mittels eines Befehls von der ECU 51 gestartet.
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Zudem ist die Batterieeinheit U mit einer Zellüberwachungsvorrichtung 42 versehen. Die Zellüberwachungsvorrichtung 42 überwacht die Lithiumionenspeicherbatterie 11. Die Zellüberwachungsvorrichtung 42 überwacht die Lithiumionenspeicherbatterie 11. Die Zellüberwachungsvorrichtung 42 ist mit einem bekannten Spannungserfassungsschaltkreis und einem bekannten Abgleichschaltkreis versehen. Der Spannungserfassungsschaltkreis erfasst die Spannung jeder Batteriezelle 11a. Der Abgleichschaltkreis führt einen Zellausgleichsprozess durch, um einen Abgleichprozess für die Batteriezellen 11a durchzuführen, wenn eine Differenz zwischen den Erfassungsspannungen der Batteriezellen 11a vorliegt. Information bezüglich der Lithiumionenspeicherbatterie 11 wie durch die Zellüberwachungsvorrichtung 42 erfasste Spannungen wird wie geeignet zu der Batteriesteuervorrichtung 41 übertragen.
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Als nächstes wird eine elektrische Konfiguration der Batterieeinheit U unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Batterieeinheit U ist mit einem elektrischen Pfad L1 und einem elektrischen Pfad L2als elektrische Schaltkreise innerhalb der Batterieeinheit U versehen. Der elektrische Pfad L1 verbindet den externen Anschluss P0, mit dem die Bleispeicherbatterie 12 verbunden ist, und die Batteriesteuervorrichtung 41. Der elektrische Pfad L2 verbindet die Lithiumionenspeicherbatterie 11 und die Zellüberwachungsvorrichtung 42.
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Zudem ist die Batterieeinheit U mit einem elektrischen Pfad L3 und einem elektrischen Pfad L4 versehen. Der elektrische Pfad L3 verbindet einen Verbindungspunkt N1 bei dem elektrischen Pfad L1 und einen Verbindungspunkt N3bei dem elektrischen Pfad L2. Der elektrische Pfad L3 weist einen Verbindungspunkt N5 auf, der zu dem externen Anschluss P1 abzweigt. Der elektrische Pfad L4 verbindet einen Verbindungspunkt N2 bei dem elektrischen Pfad L1 und einen Verbindungspunkt N4 bei dem elektrischen Pfad L2. Der elektrische Pfad L4 umfasst einen Verbindungspunkt N6, der zu dem externen Anschluss P2 abzweigt.
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Ein Schalter SW1 ist zwischen dem Verbindungspunkt N1 und dem Verbindungspunkt N5 bei dem elektrischen Pfad L3 vorgesehen. Ein Schalter SW2 ist zwischen dem Verbindungspunkt N3 und dem Verbindungspunkt N5 vorgesehen. Die erzeugte Energie von der rotierenden elektrischen Maschine 15 wird zu der Bleispeicherbatterie 12 mittels dem Verbindungspunkt N5, dem elektrischen Pfad L3, dem Verbindungspunkt N1, und dem elektrischen Pfad L1 zugeführt. Die erzeugte Energie von der rotierenden elektrischen Maschine 15 wird zu der Lithiumionenspeicherbatterie 11 mittels dem Verbindungspunkt N5, dem elektrischen Pfad L3, dem Verbindungspunkt N3, und dem elektrischen Pfad L2 zugeführt.
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Zudem ist ein Schalter SW3 zwischen dem Verbindungspunkt N4 und dem Verbindungspunkt N6 bei dem elektrischen Pfad L4 vorgesehen. Ein Schalter SW4 ist zwischen dem Verbindungspunkt N2 und dem Verbindungspunkt N6 vorgesehen. Energie kann von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der elektrischen Last 14 mittels dem elektrischen Pfad L2, dem Verbindungspunkt N4, dem elektrischen Pfad L4, und dem Verbindungspunkt N6 zugeführt werden. Zudem kann Energie von der Bleispeicherbatterie 12 zu der elektrischen Last 14 mittels dem elektrischen Pfad L1, dem Verbindungspunkt N2, dem elektrischen Pfad L4, und dem Verbindungspunkt N6 zugeführt werden.
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Jeder der Schalter SW1 bis SW4 umfasst ein Paar von Halbleiterschaltern (nicht gezeigt). Der Halbleiterschalter ist ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Das Paar von MOSFETs ist seriell derart verbunden, dass jeweilige parasitäre Dioden in entgegengesetzten Richtungen vorliegen. Bei den Schaltern SW1 bis SW4 kann eine Vielzahl von Paaren von MOSFETs vorgesehen und parallel verbunden sein.
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Zudem kann bei den Schaltern SW1 bis SW4 ein Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), ein Bipolartransistor, oder dergleichen anstelle des MOSFET verwendet werden. Die Batteriesteuervorrichtung 41 führt eine Ein-/AusSteuerung der Schalter SW1 bis SW4 durch. Zudem ist jeder der Schalter SW1 bis SW4 mit einem Stromerfassungsschaltkreis oder einem Stromerfassungselement versehen, der/das den zu jedem der Schalter SW1 bis SW4 fließenden Strom erfasst. Der bei jedem der Schalter SW1 bis SW4 erfasste Strom dient als ein Stromwert eines Lade-Entlade-Stroms während Laden-Entladen der Speicherbatterien 11 und 12 und wird an die Batteriesteuervorrichtung 41 ausgegeben.
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Während Laden-Entladen der Lithiumionenspeicherbatterie 11 fließt der Lade-Entlade-Strom von dem elektrischen Pfad L2 der Batterieeinheit U und zweigt bei dem Verbindungspunkt N3 zu dem elektrischen Pfad L3 ab. Zudem fließt der Lade-Entlade-Strom von dem elektrischen Pfad L2 und zweigt bei dem Verbindungspunkt N4 zu dem elektrischen Pfad L4 an. Das heißt, Energie kann von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 über den elektrischen Pfad L2, der zwischen der Lithiumionenspeicherbatterie 11, den elektrischen Lasten 13 und 14, und der rotierenden elektrischen Maschine 15 verbunden ist, zugeführt werden.
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Ein Nebenwiderstand 21 (entsprechend einem „Widerstand“) ist zwischen dem Verbindungspunkt N4 und der Zellüberwachungsvorrichtung 42 bei dem elektrischen Pfad L2 vorgesehen. Ein Lithiumionenbatterieschalter 22 (nachstehend als ein „Lithiumbatterieschalter 22“ bezeichnet) (entsprechend einem „ersten Schalter“) ist zwischen dem Nebenwiderstand 21 und der Zellüberwachungsvorrichtung 42 bei dem elektrischen Pfad L2 vorgesehen. Der Lithiumbatterieschalter 22 ist ein normal geöffneter Schalter (Schließer) und ist mittels eines Halbleiterschalters wie einem MOSFET konfiguriert. Der Lithiumbatterieschalter 22 wird mittels eines Ein-Signals geschlossen und mittels eines Aus-Signals von der Batteriesteuervorrichtung 41 geöffnet.
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Zudem ist ein elektrischer Pfad L5 (entsprechend einem „Abzweigpfad“) mit einem Verbindungspunkt N7 zwischen dem Lithiumbatterieschalter 22 und der Zellüberwachungsvorrichtung 42 bei dem elektrischen Pfad L2verbunden. Eine Diode ist bei dem elektrischen Pfad L5 vorgesehen. Energie kann von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der Batteriesteuervorrichtung 41 über den elektrischen Pfad L5 zugeführt werden. Zudem ist eine Diode bei dem elektrischen Pfad L2 vorgesehen. Energie kann von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 über den elektrischen Pfad L2 zugeführt werden.
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Ferner ist ein Spannungsteilerschaltkreis 23 zwischen dem Lithiumbatterieschalter 22 und dem Verbindungspunkt N7 bei dem elektrischen Pfad L2 verbunden. Eine durch den Spannungsteilerschaltkreis 23 geteilte Spannung wird mittels eines Operationsverstärkers 24 verstärkt und an die Batteriesteuervorrichtung 41 ausgegeben. Eine Spannung an dem Verbindungspunkt zwischen dem Spannungsteilerschaltkreis 23 und dem elektrischen Pfad L2 dient als eine Spannung des Nebenwiderstands 21 aufseiten der Zellüberwachungsvorrichtung 42, der zwischen dem Verbindungspunkt N4 (einem Abzweigpunkt zu dem elektrischen Pfad L4, der Energie zu der elektrischen Last 14 zuführt) und dem Verbindungspunkt N7 (einem Abzweigpunkt zu dem elektrischen Pfad L5, der Energie zu der Batteriesteuervorrichtung 41 zuführt) vorgesehen ist.
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Das heißt, der Nebenwiderstand 31 kann bei einem Leitpfad (Leitungspfad) zwischen der Lithiumionenspeicherbatterie 11 und der Zellüberwachungsvorrichtung 42 und der Batteriesteuervorrichtung 41 bereitgestellt werden. Die Spannung des Nebenwiderstands 21 aufseiten der Zellüberwachungsvorrichtung 42 kann erfasst und an die Batteriesteuervorrichtung 41 ausgegeben werden.
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Derweil ist ein elektrischer Pfad L6 mit einem Verbindungspunkt N8 zwischen dem Verbindungspunkt N2 und der Batteriesteuervorrichtung 41 bei dem elektrischen Pfad L1 verbunden. Ein Bleispeicherbatterieschalter 25 (nachstehend als ein „Bleibatterieschalter 25“ bezeichnet) (entsprechend einem „zweiten Schalter“) und eine Diode sind bei dem elektrischen Pfad L6 vorgesehen. Der Bleibatterieschalter 25 ist ein normal geöffneter Schalter (Schließer) und ist mittels eines Halbleiterschalters wie einem MOSFET konfiguriert. Der Bleibatterieschalter 25 wird mittels eines Ein-Signals geschlossen und mittels eines Aus-Signals von der Batteriesteuervorrichtung 41 geöffnet. Energie kann von der Bleispeicherbatterie 12 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 über den elektrischen Pfad L6 zugeführt werden.
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Derweil ist eine Diode bei dem elektrischen Pfad L1 vorgesehen. Energie kann von der Bleispeicherbatterie 12 zu der Batteriesteuervorrichtung 41 über den elektrischen Pfad L2 zugeführt werden. Zudem ist ein Low-Dropout-(LDO)-Regler 16 bei dem elektrischen Pfad L1 bereitgestellt. Konstantspannungsenergie kann zu der Batteriesteuervorrichtung 41 mittels des LDO-Reglers 16 zugeführt werden.
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2 ist ein Flussdiagramm der Schritte in einem durch die Batteriesteuervorrichtung 41 in der Batterieeinheit U durchgeführten Prozess. Die Batteriesteuervorrichtung 41 führt wiederholt diesen Prozess mit einer vorbestimmten Periode (Zyklus) durch.
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In 2 bestimmt in Schritt S11 die Batteriesteuervorrichtung 41, ob das IG-Signal, das ein Startsignal ist, Ein ist oder nicht. Dass das IG-Signal Ein ist indiziert, dass die Maschine in Betrieb ist. Wenn bestimmt ist, dass das IG-Signal Ein ist (JA in Schritt S11), schreitet die Batteriesteuervorrichtung 41 zu Schritt S12 fort. Wenn bestimmt ist, dass das IG-Signal Aus ist (NEIN in Schritt S11), schreitet die Batteriesteuervorrichtung 41 zu Schritt S51 fort.
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Wenn bestimmt ist, dass das IG-Signal Ein ist (JA in Schritt S11), schaltet in Schritt S12 die Batteriesteuervorrichtung 41 den Bleibatterieschalter 25 (Pb_Sw) ein, wenn das IG-Signal auf Ein wechselt. Wenn der Bleibatterieschalter 25 eingeschaltet wird, wird Energie von der Bleispeicherbatterie 12 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 mittels dem elektrischen Pfad L1, dem Verbindungspunkt N8, dem elektrischen Pfad L6, und dem elektrischen Pfad L2 zugeführt. Wenn das IG-Signal Ein wird, wird die Batteriesteuervorrichtung 41 gestartet. Zudem wird Energie von der Bleispeicherbatterie 12 zu der Batteriesteuervorrichtung 41 mittels des elektrischen Pfads L1 zugeführt.
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Wenn Energie von der Bleispeicherbatterie 12 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 zugeführt wird und die Zellüberwachungsvorrichtung 42 gestartet ist, berechnet in Schritt S13 die Batteriesteuervorrichtung 41 eine Gesamtzellspannung der Lithiumionenspeicherbatterie 11. Insbesondere wird eine Zwischenanschlussspannung jeder Batteriezelle 11a mittels des Spannungserfassungsschaltkreises in der Zellüberwachungsvorrichtung 42 gemessen. Dann berechnet die Batteriesteuervorrichtung 41 eine Summe der Spannungen der Batteriezellen 11a als eine Gesamtzellspannung der Lithiumionenspeicherbatterie 11.
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Zu dieser Zeit misst, wenn Laden-Entladen der Lithiumionenspeicherbatterie 11 nicht durchgeführt wird, wie während eines Starts der Zellüberwachungsvorrichtung 42, die Zellüberwachungsvorrichtung 42 eine Offenschaltkreisspannung bzw. Leerlaufspannung (OCV). Wenn Laden-Entladen der Lithiumionenspeicherbatterie 11 durchgeführt wird, misst die Zellüberwachungsvorrichtung 42 eine Geschlossenschaltkreisspannung bzw. Arbeitsspannung (CCV). Eine in diesem Schritt S13 bereitgestellte Funktion entspricht einer „Gesamtzellspannungsberechnungseinheit“.
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In Schritt S21 bestimmt die Batteriesteuervorrichtung 41, ob sich der Lithiumbatterieschalter 22 (Li_Sw) aufgrund einer Anomalie in einem Aus-Zustand befindet oder nicht. Insbesondere bestimmt die Batteriesteuervorrichtung 41 JA in Schritt S21 (d.h., der Lithiumbatterieschalter 22 befindet sich aufgrund einer Anomalie in einem Aus-Zustand), wenn in einen Prozessfluss einer vorhergehenden Periode (Zyklus) NEIN in Schritt S22 (d.h., die Gesamtzellspannung ist außerhalb einer vorbestimmten Spanne), JA in Schritt S27 (d.h., eine Anomalie ist in der Lithiumionenspeicherbatterie 11 aufgetreten), oder NEIN in Schritt S29 (d.h., der SOC ist außerhalb einer vorbestimmten Spanne) bestimmt ist. Das heißt, wenn sich in Schritt S32 der Lithiumbatterieschalter 22 in dem Aus-Zustand befindet, bestimmt die Batteriesteuervorrichtung 41 in Schritt S21 JA (d.h., der Lithiumbatterieschalter 22 befindet sich aufgrund einer Anomalie in einem Aus-Zustand).
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Bei Bestimmung NEIN in Schritt S21 (d.h., der Lithiumbatterieschalter 22 befindet sich nicht aufgrund einer Anomalie in einem Aus-Zustand), schreitet die Batteriesteuervorrichtung 41 zu Schritt S22 fort. In Schritt S22 bestimmt die Batteriesteuervorrichtung 41, ob sich die in Schritt S13 berechnete Gesamtzellspannung innerhalb einer vorbestimmten Spanne befindet oder nicht. Bei Bestimmung, dass sich die Gesamtzellspannung innerhalb der vorbestimmten Spanne befindet (JA in Schritt S22), schreitet die Batteriesteuervorrichtung 41 zu Schritt S23 fort. Bei Bestimmung, dass sich die Gesamtzellspannung außerhalb der vorbestimmten Spanne befindet (NEIN in Schritt S22), schreitet die Batteriesteuervorrichtung 41 zu Schritt S31 fort.
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In Schritt S23 schaltet die Batteriesteuervorrichtung 41 den Lithiumbatterieschalter 22 ein. Wenn der Lithiumbatterieschalter 22 eingeschaltet wird, wird Energie von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 mittels des elektrischen Pfads L2 zugeführt. Das heißt, die Zellüberwachungsvorrichtung 42 kann eine Energiezufuhr von sowohl der Lithiumionenspeicherbatterie 11 als auch der Bleispeicherbatterie 12 empfangen.
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Dann erlangt in Schritt S24 die Batteriesteuervorrichtung 41 eine Spannung des Nebenwiderstands aufseiten der Zellüberwachungsvorrichtung 42. Insbesondere erlangt die Batteriesteuervorrichtung 41 die Spannung, die mittels des Spannungsteilerschaltkreises 23 geteilt und mittels des Operationsverstärkers 24 verstärkt wurde. Eine in Schritt S24 bereitgestellte Funktion entspricht einer „Spannungserlangungseinheit“.
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In Schritt S25 berechnet die Batteriesteuervorrichtung 41 verbrauchte bzw. konsumierte Energie basierend auf der in Schritt S24 erlangten Spannung. Die Batteriesteuervorrichtung 41 bestimmt einen Wert, der einem Spannungsabfall bei dem Nebenwiderstand 21 gleichkommt, durch Subtrahieren des Werts der Spannung des Nebenwiderstands 21 aufseiten der Zellüberwachungsvorrichtung 42 von dem Wert der in Schritt S13 berechneten Gesamtzellspannung. Dann kann die Batteriesteuervorrichtung 41 den zu dem Nebenwiderstand 21 fließenden Strom, das heißt, den durch die Batteriesteuervorrichtung 41 und die Zellüberwachungsvorrichtung 42 verbrauchten Strom, durch Multiplizieren des Werts, der dem Spannungsabfall bei dem Nebenwiderstands 21 gleichkommt, mit dem Wert des Nebenwiderstands 21, bestimmen. Auf diese Weise ist es, da ein Ergebnis der Spannung des Nebenwiderstands 21 aufseiten der Lithiumionenspeicherbatterie 11 der Wert der Gesamtzellspannung ist, nicht notwendig eine Konfiguration zur Erfassung einer Spannung bei dem Nebenwiderstand 21 aufseiten der Lithiumionenspeicherbatterie 11 bereitzustellen. Der Schaltkreis kann vereinfacht werden. Eine in Schritt S25 bereitgestellte Funktion entspricht einer „Verbrauchter-Strom-Berechnungseinheit“.
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In Schritt S26 erlangt die Batteriesteuervorrichtung 41 Werte der zu den Schaltern SW1 bis SW4 fließenden Ströme und berechnet einen Lade-Entlade-Strom basierend auf den Stromwerten. Hierbei könnte die Batteriesteuervorrichtung 41 die Stromwerte der zu den Schaltern SW1 bis SW4 fließenden Ströme nicht erlangen. Stattdessen könnte die Zellüberwachungsvorrichtung 42 die Stromwerte erlangen und die Stromwerte zu der Batteriesteuervorrichtung 41 ausgeben.
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In Schritt S27 bestimmt die Batteriesteuervorrichtung 41, ob eine Anomalie bei der Lithiumionenspeicherbatterie 11 aufgetreten ist oder nicht. Beispielsweise bestimmt, wenn sich die durch die Zellüberwachungsvorrichtung 42 überwachte Spannung der Batteriezellen 11a in einem Überladezustand oder einem Überentladezustand befindet, die Batteriesteuervorrichtung 41, dass eine Anomalie aufgetreten ist und bestimmt JA in Schritt S27.
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Zudem bestimmt, wenn der Strom, der zwischen der Lithiumionenspeicherbatterie 11 und der elektrischen Last 14 oder der rotierenden elektrischen Maschine 15 exzessiv bzw. unmäßig groß ist basierend auf den Werten der zu den Schaltern SW1 bis SW4 fließenden Ströme, die Batteriesteuervorrichtung 41, dass eine Anomalie aufgetreten ist, und bestimmt JA in Schritt S27.
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Ferner bestimmt, wenn die Batteriesteuervorrichtung 41 oder die Zellüberwachungsvorrichtung 42 eine Temperatur der Lithiumionenspeicherbatterie 11 erfasst, und wenn eine Anomalie bei der Lithiumionenspeicherbatterie 11 auftritt, wie dass die Temperatur außerhalb einer vorbestimmten Spanne fällt (liegt), die Batteriesteuervorrichtung 41 JA in Schritt S27. Funktionen, die in Schritt S22 und Schritt S27 bereitgestellt werden, entsprechen einer „Anomaliebestimmungseinheit“.
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Bei Bestimmung NEIN in Schritt S27 (d.h., eine Anomalie ist in der Lithiumionenspeicherbatterie 11 nicht aufgetreten) berechnet in Schritt S28 die Batteriesteuervorrichtung 41 den SOC unter Verwendung eines bekannten Verfahrens. Beispielsweise aktualisiert die Batteriesteuervorrichtung 41 den SOC durch Addieren oder Subtrahieren eines Leitstroms der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu oder von einem vorhergehenden Wert des SOC.
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Zu dieser Zeit berechnet die Batteriesteuervorrichtung 41 den Leitstrom der Lithiumionenspeicherbatterie 11 durch Addieren des in Schritt S25 bestimmten verbrauchten Stroms zu dem in Schritt S26 bestimmten Lade-Entlade-Strom. Die Batteriesteuervorrichtung 41 berechnet dann den SOC. Eine in Schritt S28 bereitgestellte Funktion entspricht einer „Verbleibende-Kapazität-Berechnungseinheit“.
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Dann bestimmt in Schritt S29 die Batteriesteuervorrichtung 41, ob sich der in Schritt S28 berechnete SOC innerhalb einer vorbestimmten Spanne befindet oder nicht. Bei Bestimmung, dass sich der SOC innerhalb einer vorbestimmten Spanne befindet, bestimmt die Batteriesteuervorrichtung 41 JA in Schritt S29 und beendet den Prozess.
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Derweil gibt bei Bestimmung in Schritt S22, dass sich die Gesamtzellspannung nicht innerhalb der vorbestimmten Spanne befindet, oder bei Bestimmung in Schritt S27, dass eine Anomalie aufgetreten ist, die Batteriesteuervorrichtung 41 in Schritt S31 eine Benachrichtigung, dass eine Anomalie bei der Lithiumionenspeicherbatterie 11 aufgetreten ist, an eine Anzeige, eine Lampe, oder dergleichen aus, was bei dem Fahrzeug montiert ist und die Benachrichtigung anzeigt. Dann schaltet in Schritt S32 die Batteriesteuervorrichtung 41 den Lithiumbatterieschalter 22 aus, um eine Energiezufuhr von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 anzuhalten.
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Zudem bestimmt, wenn auch in Schritt S29 bestimmt ist, dass sich der SOC nicht innerhalb der vorbestimmten Spanne befindet, die Batteriesteuervorrichtung 41, dass sich der Ladezustand der Lithiumionenspeicherbatterie 11 nicht innerhalb einer vorbestimmten Spanne befindet. Die Batteriesteuervorrichtung 4141 schaltet den Lithiumbatterieschalter 22 aus, um eine Energiezufuhr von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 anzuhalten. Eine in Schritt S31 bereitgestellte Funktion entspricht einer „Schaltsteuereinheit“.
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Zudem erlangt bei Bestimmung in Schritt S21, dass der Lithiumbatterieschalter 22 aufgrund einer Anomalie Aus ist, in Schritt S41 die Batteriesteuervorrichtung 41 den Zustand der Lithiumionenspeicherbatterie 11 von der Zellüberwachungsvorrichtung 42 oder dergleichen. Zu dieser Zeit kann, da Energie von der Bleispeicherbatterie 12 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 zugeführt werden kann, die Zellüberwachungsvorrichtung 41 selbst dann fortsetzen, die Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu überwachen, wenn Energie nicht von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zugeführt wird.
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Dann bestimmt in Schritt S42 die Batteriesteuervorrichtung 41, ob die Anomalie bei der Lithiumionenspeicherbatterie 11 aufgelöst ist oder nicht. Insbesondere bestimmt bei Bestimmung NEIN in Schritt S22 (d.h., die Gesamtzellspannung befindet sich in der vorhergehenden Periode außerhalb der vorbestimmten Spanne) die Batteriesteuervorrichtung 41, ob sich die Gesamtzellspannung innerhalb der vorbestimmten Spanne befindet oder nicht. Zudem bestimmt bei Bestimmung JA in Schritt S27 (d.h., eine Anomalie ist in der vorhergehenden Periode in der Lithiumionenspeicherbatterie 11 aufgetreten) die Batteriesteuervorrichtung 41, ob die Anomalie aufgelöst ist.
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Ferner berechnet bei Bestimmung Nein in Schritt S29 (d.h., der SOC ist in der vorhergehenden Periode außerhalb der vorbestimmten Spanne) die Batteriesteuervorrichtung 41 den Lade-Entlade-Strom auf eine Weise vergleichbar mit dem in Schritt S26 und Schritt S28. Die Batteriesteuervorrichtung 41 berechnet den SOC basierend auf dem berechneten Wert des Lade-Entlade-Stroms und bestimmt, ob sich der SOC innerhalb der vorbestimmten Spanne befindet oder nicht.
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Wenn bestimmt ist, dass die Anomalie bei der Lithiumionenspeicherbatterie 11 aufgelöst ist (JA in Schritt S42), schaltet in Schritt S43 die Batteriesteuervorrichtung 41 den Lithiumbatterieschalter 22 ein und startet eine Energiezufuhr von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42. Die Batteriesteuervorrichtung 41 beendet dann den Prozess. Derweil beendet bei Bestimmung, dass die Anomalie nicht aufgelöst ist, die Batteriesteuervorrichtung 41 den Prozess.
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Zudem bestimmt bei Bestimmung, dass das IG-Signal Aus ist (NEIN in Schritt S11), die Batteriesteuervorrichtung 31 in Schritt S51, ob eine gegenwärtige Zeit unmittelbar nachdem das IG-Signal Aus wurde ist oder nicht. Bei Bestimmung, dass die gegenwärtige Zeit unmittelbar nachdem das IG-Signal Aus wurde ist (JA in Schritt S51), führt in Schritt S52 die Batteriesteuervorrichtung 41 einen Anhalteprozess davon durch. Zudem schaltet bei Bestimmung, dass der Lithiumbatterieschalter 22 und der Bleibatterieschalter 25 Ein sind, die Batteriesteuervorrichtung 41 den Lithiumbatterieschalter 22 und den Bleibatterieschalter 25 Aus und hält eine Energiezufuhr zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 an.
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In Schritt S51 bestimmt bei Bestimmung, dass die gegenwärtige Zeit nicht unmittelbar nachdem das IG-Signal Aus wurde ist (NEIN in Schritt S51), die Batteriesteuervorrichtung 41, ob ein vorbestimmtes Zeitausmaß von einem vorhergehenden Zellausgleichsprozess verstrichen ist oder nicht. Bei Bestimmung, dass das vorbestimmte Zeitausmaß (wie eine Stunde von einem vorhergehenden Start) nicht verstrichen ist (NEIN in Schritt S51), beendet die Batteriesteuervorrichtung 41 den Prozess. Bei Bestimmung, dass das vorbestimmte Zeitausmaß verstrichen ist (JA in Schritt S51), schaltet in Schritt S62 die Batteriesteuervorrichtung 41 den Bleibatterieschalter 25 Ein und startet eine Energiezufuhr zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42.
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Hierbei könnte die Batteriesteuervorrichtung 41 die Bestimmung in Schritt S61 nicht durchführen. Stattdessen könnte die ECU 51 bestimmten, ob das vorbestimmte Zeitausmaß seit dem vorhergehenden Zellausgleichsprozess verstrichen ist oder nicht. Die Batteriesteuervorrichtung 41 könnte dann basierend auf einem Befehl von der ECU 51 zu Schritt S61 fortschreiten.
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Dann erlangt in Schritt S63 die Batteriesteuervorrichtung 41 die Zellspannung jeder Batteriezelle 11a. In Schritt S64 bestimmt die Batteriesteuervorrichtung 41, ob der Zellausgleichsprozess (Abgleichprozess für die Batteriezellen 11a) benötigt wird oder nicht basierend auf den in Schritt S63 erlangten Zellspannungen der Batteriezellen 11a.
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Hierbei kann die Zellüberwachungsvorrichtung 42 bestimmen, ob der Zellausgleichsprozess benötigt ist oder nicht. Die Batteriesteuervorrichtung 41 kann dann das Ergebnis der Bestimmung empfangen und bestimmen, ob der Zellausgleichsprozess durchgeführt wird oder nicht. Dann schaltet bei Bestimmung, dass der Zellausgleichsprozess nicht benötigt ist (NEIN in Schritt S64), die Batteriesteuervorrichtung 41 in Schritt S71 den Bleibatterieschalter 25 aus, hält eine Energiezufuhr zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 an, und beendet den Prozess.
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Bei Bestimmung, dass der Zellausgleichsprozess benötigt wird (JA in Schritt S64), schaltet in Schritt S65 die Batteriesteuervorrichtung 41 den Lithiumbatterieschalter 22 Ein. In Schritt S66 schaltet die Batteriesteuervorrichtung 41 den Bleibatterieschalter 25 Aus. Das heißt, die Batteriesteuervorrichtung 41 bringt die Lithiumionenspeicherbatterie 11 dazu, Energie zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 zuzuführen. Dann führt in Schritt S67 die Batteriesteuervorrichtung 41 den Zellausgleichsprozess durch.
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Nachfolgend bestimmt in Schritt S68 die Batteriesteuervorrichtung 41, on der Zellausgleichsprozess abgeschlossen ist oder nicht. Bei Bestimmung, dass der Zellausgleichsprozess abgeschlossen ist (NEIN in Schritt S68), kehrt die Batteriesteuervorrichtung 41 den Prozess zu Schritt S68 zurück. Das heißt, die Batteriesteuervorrichtung 41 setzt eine Durchführung des Zellausgleichprozesses fort, bis bestimmt wird, dass der Zellausgleichsprozess abgeschlossen ist. Bei Bestimmung, dass der Zellausgleichsprozess abgeschlossen ist (JA in Schritt S68), schaltet in Schritt S69 die Batteriesteuervorrichtung 41 den Lithiumbatterieschalter 22 Aus, hält eine Energiezufuhr zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 an, und beendet den Prozess.
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3 ist ein Zeitdiagramm, das den vorstehend beschriebenen durch die Batteriesteuervorrichtung 41 durchgeführten Prozess von dem Moment, wenn das IG-Signal Ein wird, zu dem Moment, wen das IG-Signal Aus wird, detailliert zeigt. Hierbei wird ein Fall, bei dem eine Anomalie bei der Lithiumionenspeicherbatterie 11 auftritt, nachdem das IG-Signal Ein wird, und dann aufgelöst wird, angenommen.
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In 3 wird der IG-Schaltkreis 52 eingeschaltet. Zu einer Zeit t1 wird, wenn eine vorbestimmte Spannung erreicht wird, der Bleibatterieschalter 25 eingeschaltet basierend auf einem Befehl von der Batteriesteuervorrichtung 41. Hierbei kann der Bleibatterieschalter 25 als ein Ergebnis dessen, dass das IG-Signal Ein wird, anstelle basierend auf dem Befehl von der Batteriesteuervorrichtung 41 eingeschaltet werden. Dann wird, wenn der Bleibatterieschalter 25 eingeschaltet wird, eine Energiezufuhr von der Bleispeicherbatterie 12 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 gestartet.
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Wenn die Zellüberwachungsvorrichtung 42 gestartet wird, wird zu einer Zeit t2 Kommunikation zwischen der Batteriesteuervorrichtung 41 und der Zellüberwachungsvorrichtung 42 gestartet. Wenn die Kommunikation zwischen der Batteriesteuervorrichtung 41 und der Zellüberwachungsvorrichtung 42 zu einer Zeit t2 gestartet wird, misst die Zellüberwachungsvorrichtung 42 die Zwischenanschlussspannung jeder Batteriezelle 11a. Die Batteriesteuervorrichtung 41 berechnet die Gesamtzellspannung für alle Batteriezellen 11a basierend auf der gemessenen Zwischenanschlussspannung jeder Batteriezelle 11a.
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Dann wird, wenn die Gesamtzellspannung als innerhalb der vorbestimmten Spanne befindlich bestimmt ist, zu einer Zeit t3 der Lithiumbatterieschalter 22 eingeschaltet. Eine Energiezufuhr von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 und der Bleispeicherbatterie 12 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 wird gestartet.
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Nachfolgend wird zu einer Zeit t4 der Lithiumbatterieschalter 22 ausgeschaltet, wenn bestimmt ist, dass eine Anomalie bei der Lithiumionenspeicherbatterie 11 aufgetreten ist, wie dass der Lade-Entlade-Strom exzessiv bzw. übermäßig groß ist. Zu dieser Zeit wird, da der Bleibatterieschalter 25 eingeschaltet ist, eine Energiezufuhr von der Bleispeicherbatterie 12 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 fortgesetzt. Dann wird zu einer Zeit t5, wenn die Anomalie bei der Lithiumionenspeicherbatterie 11 aufgelöst ist, der Lithiumbatterieschalter 22 eingeschaltet, und Energie wird von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 und der Bleispeicherbatterie 12 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 12 zugeführt.
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Nachfolgend führt zu einer Zeit t6, wenn der IG-Schaltkreis 52 ausgeschaltet wird, die Batteriesteuervorrichtung 41 den Anhalteprozess durch. Während des Anhalteprozesses durch die Batteriesteuervorrichtung 41 werden zu einer Zeit t7 der Lithiumbatterieschalter 22 und der Bleibatterieschalter 25 ausgeschaltet. Eine Energiezufuhr zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 wird angehalten. Die Zellüberwachungsvorrichtung 42 wird angehalten. Zudem wird eine Kommunikation zwischen der Batteriesteuervorrichtung 41 und der Zellüberwachungsvorrichtung 42 angehalten.
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Gemäß dem vorstehend detailliert beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die folgenden vorteilhaften Effekte erzielt.
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Die elektrischen Lasten 13 und 14, die rotierende elektrische Maschine (Elektrorotationsmaschine) 15, und die Zellüberwachungsvorrichtung 42 sind mit der Lithiumionenspeicherbatterie 11 verbunden. Jedoch tritt während einer Berechnung des SOC, wenn der SOC der Lithiumionenspeicherbatterie 11 berechnet wird, während der Strom, der durch die Zellüberwachungsvorrichtung 42 verbraucht wird, ignoriert wird, als ein Ergebnis ein Fehler bei dem SOC auf.
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Daher wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Nebenwiederstand 21 bei dem Leitpfad (elektrischer Pfad L2) zwischen der Lithiumionenspeicherbatterie 11 und der Zellüberwachungsvorrichtung 42 vorgesehen. Der verbrauchte/konsumierte Strom, der von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 fließt und durch die Zellüberwachungsvorrichtung 42 verbraucht wird, wird mittels der erlangten Spannung des Nebenwiderstands 21 aufseiten der Zellüberwachungsvorrichtung 42 berechnet. Zudem wird der SOC der Lithiumionenspeicherbatterie 11 basierend auf dem verbrauchten Strom und dem Lade-Entlade-Strom berechnet. Als ein Ergebnis kann ein genauerer SOC berechnet werden.
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Zudem wird Energie zu der Batteriesteuervorrichtung 41 über den elektrischen Pfad L5, der von zwischen dem Nebenwiderstand 21 und der Zellüberwachungsvorrichtung 42 abzweigt, zugeführt. Als ein Ergebnis kann der verbrauchte Strom, der zu der Batteriesteuervorrichtung 41 fließt und durch die Batteriesteuervorrichtung 41 verbraucht wird, zusammen mit dem verbrauchten Strom berechnet werden, der durch die Zellüberwachungsvorrichtung 42 verbraucht wird.
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Folglich kann selbst dann, wenn Energie von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der Batteriesteuervorrichtung 41 zugeführt wird, der SOC der Lithiumionenspeicherbatterie 11 genau berechnet werden. Zudem kann als ein Ergebnis dessen, dass Energie zu der Batteriesteuervorrichtung 41 von sowohl der Lithiumionenspeicherbatterie 11 als auch der Bleispeicherbatterie 12 zugeführt wird, eine Energiezufuhr bzw. Energieversorgung zu der Batteriesteuervorrichtung 41 redundant gemacht werden. Zuverlässigkeit der Batteriesteuervorrichtung 41 wird verbessert.
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Als ein Ergebnis dessen, dass Energie zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 und der Bleispeicherbatterie 12 zugeführt wird, wird eine Zuverlässigkeit der Zellüberwachungsvorrichtung 42 aufgrund einer Redundanz der Energiezufuhr bzw. Energieversorgung verbessert. Zudem kann als Ergebnis dessen, dass die zwei Speicherbatterien 11 und 12 zusammen verwendet werden, ein Ausmaß einer Verwendung der Lithiumionenspeicherbatterie 11 reduziert werden. Ferner kann eine Energiezufuhr zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 zwischen einer Energiezufuhr von der Bleispeicherbatterie 12 und einer Energiezufuhr von beiden Speicherbatterien 11 und 12 basierend auf dem Ladezustand der Lithiumionenspeicherbatterie 11 geschaltet werden.
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Wenn eine Anomalie bei der Lithiumionenspeicherbatterie 11 auftritt, wird eine Energiezufuhr von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 angehalten, indem der Lithiumbatterieschalter 22 geöffnet wird. Derweil wird Energie zu der Zellüberwachungsvorrichtung 42 von der Bleispeicherbatterie 12 zugeführt, indem der Bleibatterieschalter 25 geschlossen gehalten wird. Auf diese Wiese kann selbst dann, wenn eine Anomalie bei der Lithiumionenspeicherbatterie 11 auftritt, Energie von der Bleispeicherbatterie 12 zugeführt werden. Die Zellüberwachungsvorrichtung 42 kann eine Überwachung des Zustands der Lithiumionenspeicherbatterie 11 fortsetzen.
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Das vorstehen beschriebene Ausführungsbeispiel kann auch auf die folgende Weise modifiziert sein. Konfigurationen in den einzelnen nachstehenden Beispielen können individuell oder in beliebigen Kombinationen auf die Konfiguration gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel angewendet werden.
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Das Energiezufuhrsystem ist nicht auf jenes beschränkt, das die Lithiumionenspeicherbatterie 11 und die Bleispeicherbatterie 12 als die erste Speicherbatterie und die zweite Speicherbatterie gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel aufweist. Das Energiezufuhrsystem kann nur die erste Speicherbatterie verwenden. In diesem Fall kann, wenn eine Anomalie bei der ersten Speicherbatterie auftritt, der erste Schalter ausgeschaltet werden, eine Benachrichtigung bezüglich des Auftretens einer Anomalie kann gegeben werden, und die Zellüberwachungsvorrichtung kann angehalten werden.
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Die bei dem Energiespeichersystem verwendeten Speicherbatterien sind nicht auf die Lithiumionenspeicherbatterie 11 und die Bleispeicherbatterie 12 beschränkt. Beispielsweise ist auch eine Konfiguration, die andere Sekundärbatterien wie Nickelhydrogenspeicherbatterien verwendet, möglich. Jedoch wird als die erste Speicherbatterie bevorzugt eine Sekundärbatterie verwendet, deren Batteriezellen eine Überwachung benötigen.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird Energie von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 zu der Batteriesteuervorrichtung 41 zugeführt. Jedoch kann Energie nur von der Bleispeicherbatterie 12 zugeführt werden. Zudem kann Energie nur von der Lithiumionenspeicherbatterie 11 und nicht von der Bleispeicherbatterie 12 zugeführt werden.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wenn der IG-Schaltkreis 52 Ein ist, der Bleibatterieschalter 25 zu jeder Zeit Ein. Jedoch kann der Bleibatterieschalter 25 zwischen Ein und Aus basierend auf den Ladezuständen der Lithiumionenspeicherbatterie 11 und der Bleispeicherbatterie 12 geschaltet werden. Beispielsweise kann, wenn die verbleibende Ladung der Bleispeicherbatterie 12 gering ist und der SOC der Lithiumionenspeicherbatterie 11 ausreichend ist, der Bleibatterieschalter 25 ausgeschaltet werden. Wenn die verbleibende Ladung der Bleispeicherbatterie 12 ausreichend ist, kann der Bleibatterieschalter 25 eingeschaltet werden.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Nebenwiderstand 21 zwischen dem Verbindungspunkt N4 und dem Lithiumbatterieschalter 22 vorgesehen. Jedoch kann der Nebenwiderstand 21 zwischen dem Lithiumbatterieschalter 22 und dem Spannungsteilerschaltkreis 23 vorgesehen sein. Das heißt, bezüglich des Nebenwiderstands 21 ist es lediglich notwendig, dass der Nebenwiderstand 21 bei dem Leitpfad nach dem Abzweig zu der elektrischen Last 14 und der rotierenden elektrischen Maschine 15 und vor dem Verbindungspunkt N7, der zu der Batteriesteuervorrichtung 41 oder der Zellüberwachungsvorrichtung 42 abzweigt, vorgesehen ist. Zudem ist es lediglich notwendig, dass eine Konfiguration zur Erfassung einer Spannung, wie der Spannungsteilerschaltkreis 23, bei einer Position vorgesehen ist, bei der die Spannung bei der Zellüberwachungsvorrichtung 42 erfasst werden kann.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die rotierende elektrische Maschine (Elektrorotationsmaschine) 15, die die Energieerzeugungsfunktion und die Antriebsfunktion bereitstellt, als der Energiegenerator verwendet. Jedoch kann eine Modifikation derart bewerkstelligt werden, dass ein Energiegenerator wie eine Lichtmaschine, die nur die Energieerzeugungsfunktion bereitstellt, verwendet wird.
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Eine Batteriesteuervorrichtung ist auf ein Energiezufuhrsystem angewendet, das eine Speicherbatterie einschließlich einer Vielzahl von Batteriezellen, eine mit der Speicherbatterie verbundene elektrische Vorrichtung, und eine mit jeder Batteriezelle der Speicherbatterie verbundene Zellüberwachungsvorrichtung umfasst. Bei der Batteriesteuervorrichtung berechnet eine Gesamtspannungsberechnungseinheit eine Summe der durch eine Zellüberwachungsvorrichtung erfassten Spannungen von Batteriezellen als eine Gesamtzellspannung. Eine Spannungserlangungseinheit erlangt eine zellüberwachungsvorrichtungsseitige Spannung eines Widerstands, der bei einem Leitpfad vorgesehen ist. Eine Verbrauchter-Strom-Berechnungseinheit berechnet einen verbrauchten Strom, der durch die Zellüberwachungsvorrichtung verbraucht ist, basierend auf der Gesamtzellspannung und der durch die Spannungserlangungseinheit erlangten Spannung. Eine Verbleibende-Kapazität-Berechnungseinheit berechnet die verbleibende Kapazität basierend auf dem Lade-Entlade-Strom und dem verbrauchten Strom.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2015112007 A [0002, 0003]
