DE102020118975A1 - Batterieüberwachungssystem und -verfahren und Transportsystem mit Batterieüberwachungssystem - Google Patents

Batterieüberwachungssystem und -verfahren und Transportsystem mit Batterieüberwachungssystem Download PDF

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Abstract

Eine Wellenformbenennungseinrichtung (53) benennt eine gegebene Wellenform eines AC-Signals durch Spezifizieren einer Frequenz als eine Referenz. Eine Signalsteuereinrichtung (56) bringt eine Speicherbatterie (42) dazu, ein Antwortsignal basierend auf deren eigener Energie auszugeben. Ein Detektor bzw. eine Erfassungseinrichtung erfasst eine Frequenzkomponente in dem Antwortsignal entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals basierend auf einem Produkt der Referenzfrequenz und des Antwortsignals. Eine Berechnungseinrichtung berechnet eine komplexe Impedanz der Speicherbatterie basierend auf der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal. Eine Rauschbestimmungseinrichtung (53) bestimmt eine Anwesenheit bzw. ein Vorhandensein oder eine Abwesenheit bzw. ein Nichtvorhandensein eines Rauschsignals entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals, bevor die Signalsteuereinrichtung die Speicherbatterie dazu bringt, das AC-Signal auszugeben. Eine Rauschsteuereinrichtung (53) verhindert das Rauschsignal entweder oder entfernt dieses.

Description

  • Hintergrund
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Batterieüberwachungssystem und -verfahren und ein Transportsystem mit dem Batterieüberwachungssystem.
  • Verwandter Stand der Technik
  • Konventionell wird zur Überwachung eines Zustands einer Speicherbatterie eine komplexe Impedanz der Speicherbatterie gemessen. D. h., eine Energiesteuereinrichtung legt ein Rechteckwellensignal an die Speicherbatterie an und berechnet eine Kompleximpedanzcharakteristik basierend auf einem davon zurückgegebenen Antwortsignal. Nachfolgend wird ein Verschlechterungszustand der Speicherbatterie oder dergleichen basierend auf der Kompleximpedanzcharakteristik bestimmt.
  • Jedoch tritt, wenn ein solches Kompleximpedanzmessverfahren eingesetzt wird, um eine komplexe Impedanz einer bei einem Transportsystem montierten Speicherbatterie zu messen, das nachstehend beschriebene Problem auf. D. h., weil viele Rauschquellen wie Umrichter etc. bei dem Transportsystem enthalten sind, ist eine Erfassung der komplexen Impedanz grundsätzlich nicht genau.
  • Zusammenfassung
  • Entsprechend wurde die vorliegende Erfindung erstellt, um die vorstehend beschriebenen Probleme anzugehen, und eine Aufgabe davon ist es, ein verbessertes Batterieüberwachungssystem bereitzustellen, das dazu in der Lage ist, eine komplexe Impedanz genau zu erfassen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein neues Batterieüberwachungssystem (50) zur Überwachung eines Zustands einer Speicherbatterie (42) einschließlich eines Elektrolyts und mehrerer Elektroden eine Wellenformbenennungseinrichtung (d. h., eine Funktion des Mikrocomputers 53), um eine gegebene Wellenform eines AC-Signals durch Spezifizieren zumindest einer Frequenz als eine Referenz zu benennen. Das Batterieüberwachungssystem umfasst auch eine Signalsteuereinrichtung (d. h., eine Funktion des Strommodulationsschaltkreise 56), um die Speicherbatterie (42) dazu zu bringen, ein AC-Signal als ein Antwortsignal basierend auf deren eigener Energie auszugeben. Das Batterieüberwachungssystem umfasst ferner eine Antwortsignaleingangseinheit (d. h., eine Funktion des Lock-In-Verstärkers 52), um das AC-Signal als das Antwortsignal von der Speicherbatterie (42) zu empfangen. Das Batterieüberwachungssystem umfasst ferner einen Frequenzkomponentendetektor bzw. eine Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung (d. h., eine Funktion des Lock-In-Verstärkers 52), um ein AC-Signal mit einer Frequenzkomponente in dem Antwortsignal entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals basierend auf einem Produkt der Referenzfrequenz und des als den Eingang durch die Antwortsignaleingangseinheit (d. h., Funktion des Lock-In-Verstärkers 52) empfangenen Antwortsignals zu erfassen. Das Batterieüberwachungssystem umfasst ferner eine Berechnungseinrichtung (d. h., eine Funktion des Mikrocomputers 53), um eine komplexe Impedanz der Speicherbatterie basierend auf der Frequenzkomponente des durch den Detektor bzw. die Erfassungseinrichtung erfassten AC-Signals in dem Antwortsignal zu berechnen. Das Batterieüberwachungssystem umfasst ferner eine Rauschbestimmungseinrichtung (d. h., eine Funktion des Mikrocomputers 53), um eine Anwesenheit oder Abwesenheit eines Rauschsignals mit einer Frequenz entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals zu bestimmen, bevor die Signalsteuereinrichtung die Speicherbatterie dazu bringt, das AC-Signal auszugeben. Das Batterieüberwachungssystem umfasst ferner eine Rauschsteuereinrichtung (d. h., eine Funktion des Mikrocomputers 53), um das Rauschsignal entweder zu vermeiden oder zu entfernen, wenn der Rauschbestimmungseinrichtung die Anwesenheit des Rauschsignals erkennt.
  • Daher gibt gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung die Signalsteuereinrichtung ein gegebenes AC-Signal basierend auf einer durch eine Speicherbatterie als ein Überwachungsziel zugeführten Energie aus. Daher wird eine zusätzliche Energiezufuhr nicht benötigt, wenn ein AC-Signal zu der Speicherbatterie eingegeben wird, wodurch eine Reduzierung der Anzahl von Teilen und entsprechend eine Verkleinerung eines Systems bei geringen Kosten ermöglicht wird.
  • Ferner fließt, da ein peripherer Schaltkreis wie ein Schutzelement, ein Filterschaltkreis, etc. gemeinsam mit der bei dem Transportsystem montierten Speicherbatterie verbunden ist, ein Strom des AC-Signals, das in die Speicherbatterie eingegeben ist, teilweise in den peripheren Schaltkreis ab bzw. leckt. Daher tritt, wenn eine komplexe Impedanz basierend auf einem als Antwort auf eine Eingabe des AC-Signals zu der Speicherbatterie erzeugten Antwortsignal berechnet wird, ein Fehler bei dem Antwortsignal auf, wodurch eine Erfassungsgenauigkeit der komplexen Impedanz verschlechtert wird.
  • Jedoch kann gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration des ersten Aspekts der vorliegenden Offenbarung, weil ein gegebenes AC-Signal basierend auf einer zu der Speicherbatterie zugeführten Energie ausgegeben wird, ein geschlossener Schaltkreis durch die Signalsteuereinrichtung und die Speicherbatterie ausgebildet werden. Daher kann ein Abfließen bzw. Lecken eines Stroms von der Speicherbatterie wesentlich eliminiert werden, wodurch entweder eine Reduzierung oder eine Unterdrückung eines Fehlers ermöglicht wird.
  • Ferner erfasst bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration der Detektor bzw. die Erfassungseinrichtung eine Frequenzkomponente in dem Antwortsignal entsprechend einer Frequenz des AC-Signals. Nachfolgend berechnet die Berechnungseinrichtung eine komplexe Impedanz basierend auf der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal wie durch den Detektor bzw. die Erfassungseinrichtung erfasst. Daher kann die komplexe Impedanz hochgradig genau berechnet werden, während ein Einfluss eines Rauschsignals wie eines weißen Rauschens etc. vermieden wird. Insbesondere kann die komplexe Impedanz der automontierten Speicherbatterie selbst dann präzise berechnet werden, wenn viele Rauschsignale einfach darin erzeugt werden.
  • Ferner wird wie vorstehend beschrieben die Frequenzkomponente in dem Antwortsignal entsprechend der Frequenz des AC-Signals erfasst. Jedoch wird, wenn ein Rauschsignal mit der gleichen Frequenz insbesondere mit der gleichen Phase wie das AC-Signal vorhanden ist (in dem Antwortsignal), ein solches Rauschsignal auch erfasst, wodurch möglicherweise ein Fehler erzeugt wird. Insbesondere wird, da verschiedene Geräte wie Umrichtergeräte, etc., bei verschiedenen Ansteuerfrequenzen bei dem Transportsystem operieren, das vorstehend beschriebene Rauschsignal mit der gegebenen Frequenz sehr wahrscheinlich erzeugt und ausgegeben. Jedoch kann ein Einfluss des Rauschsignals der gleichen Frequenz wie das AC-Signal unterdrückt werden, wodurch eine genaue Erfassung der komplexen Impedanz selbst dann ermöglicht wird, wenn das Rauschsignal vorhanden ist.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht ein neues Transportsystem einschließlich eines Batterieüberwachungssystems (50) für eine Überwachung eines Zustands einer Speicherbatterie (42) vor, die aus einem Elektrolyt und mehreren Elektroden ausgebildet ist. Das Batterieüberwachungssystem umfasst eine Wellenformbenennungseinrichtung (d. h., eine Funktion des Mikrocomputers 53), um eine gegebene Wellenform eines AC-Signals durch Spezifizieren einer zu gegebenen messbaren Frequenzen gehörenden Frequenz zu benennen. Das Batterieüberwachungssystem umfasst ferner eine Speichereinheit (d. h., eine Funktion des Mikrocomputers 53), um messbare gegebene Frequenzen zu speichern. Das Batterieüberwachungssystem umfasst ferner eine Signalsteuereinrichtung (d. h., eine Funktion des Strommodulationsschaltkreise 56), um die Speicherbatterie dazu zu bringen, ein AC-Signal als ein Antwortsignal basierend auf deren eigener Energie als ein Überwachungsziel auszugeben. Das Batterieüberwachungssystem umfasst ferner eine Antwortsignaleingangseinheit (d. h., eine Funktion des Lock-In-Verstärkers 52), um das Antwortsignal von der Speicherbatterie (42) zu empfangen. Das Batterieüberwachungssystem umfasst ferner einen Frequenzkomponentendetektor bzw. eine Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung (d. h., eine Funktion des Lock-In-Verstärkers 52), um ein AC-Signal mit einer Frequenzkomponente in dem Antwortsignal entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals zu erfassen. Der Frequenzkomponentendetektor bzw. die Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung (d. h., Funktion des Lock-In-Verstärkers 53) erfasst das AC-Signal mit der Frequenzkomponente basierend auf einem Produkt der Referenzfrequenz und des zu der Antwortsignaleingangseinheit eingegebenen Antwortsignals. Das Batterieüberwachungssystem umfasst ferner eine Berechnungseinrichtung (d. h., Funktion des Mikrocomputers 53), um eine komplexe Impedanz der Speicherbatterie (42) basierend auf der durch den Frequenzkomponentendetektor bzw. die Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung in dem Antwortsignal erfassten Frequenzkomponente zu berechnen. Die gegebenen messbaren Frequenzen schließen eine Frequenz eines von entweder einer an dem Transportsystem montierten Rauscherzeugungsquelle oder einer mit dem Transportsystem verbundenen Rauschquelle ausgegebenen Rauschsignals aus.
  • Ein weiterer anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht ein neues Batterieüberwachungsverfahren einer Überwachung eines Zustands einer Speicherbatterie (42) vor. Das Überwachungsverfahren umfasst die Schritte eines Benennens einer gegebenen Wellenform eines AC-Signals durch Spezifizieren einer Frequenz als eine Referenz, eines Bestimmens einer Anwesenheit oder Abwesenheit eines Rauschsignals mit einer Frequenz entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals, und entweder eines Vermeidens oder eines Entfernens des Rauschsignals, wenn bestimmt ist, dass das Rauschsignal anwesend ist. Das Batterieüberwachungsverfahren umfasst ferner die Schritte eines Dazubringens der Speicherbatterie (42), ein AC-Signal als ein Antwortsignal basierend auf deren eigener Energie auszugeben, eines Empfangens des Antwortsignals von der Speicherbatterie (42), und eines Erfassens eines AC-Signals mit einer Frequenzkomponente in dem Antwortsignal entsprechend der Referenzfrequenz basierend auf einem Produkt der Referenzfrequenz und des Antwortsignals. Das Batterieüberwachungsverfahren umfasst ferner den Schritt eines Berechnens einer komplexen Impedanz der Speicherbatterie basierend auf der Frequenzkomponente des AC-Signals als das Antwortsignal.
  • Figurenliste
  • Eine vollständigere Würdigung der vorliegenden Offenbarung und viele der begleitenden Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden einfacher als Wesentlich gewonnen und gleiches wird besser verstanden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, wenn in Verbindung mit den anhängenden Zeichnungen betrachtet, wobei:
    • 1 ein schematisches Diagramm ist, das ein Energiezufuhrsystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 2 ein Diagramm ist, das eine Konfiguration eines Batterieüberwachungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 3 ein Flussdiagramm ist, das einen Impedanzberechnungsprozess gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 4 ein Flussdiagramm ist, das einen Antwortsignalerfassungsprozess gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 5 ein Flussdiagramm ist, das einen Rauschsignalerfassungsprozess gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 6A und 6B Diagramme sind, die Verbindungspositionen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen,
    • 7 ein Flussdiagramm ist, das einen Impedanzberechnungsprozess gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 8 ein Flussdiagramm ist, das einen Impedanzberechnungsprozess gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 9 ein Flussdiagramm ist, das einen Impedanzberechnungsprozess gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 10 ein Flussdiagramm ist, das einen Impedanzberechnungsprozess gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 11 ein Diagramm ist, das eine Konfiguration eines Batterieüberwachungssystems gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht,
    • 12 ein Flussdiagramm ist, das einen Antwortsignalerfassungsprozess gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht, und
    • 13 ein Diagramm ist, das eine Konfiguration eines Batterieüberwachungssystems gemäß einem weiteren anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Konventionell wird zur Überwachung eines Zustands einer Speicherbatterie eine komplexe Impedanz der Speicherbatterie wie in dem japanischen Patent Nummer 6,226,261 ( JP-6,226,261-B2 ) diskutiert gemessen. D. h., JP-6,226,261-B2 beschreibt, dass eine Energiesteuereinrichtung ein Rechteckwellensignal an die Speicherbatterie anlegt und eine Kompleximpedanzcharakteristik basierend auf einem davon zurückgekehrten bzw. zurückgegebenen Antwortsignal berechnet. Nachfolgend wird ein Verschlechterungszustand der Speicherbatterie oder dergleichen basierend auf der Kompleximpedanzcharakteristik bestimmt.
  • Jedoch tritt, wenn ein solches Kompleximpedanzmessverfahren eingesetzt wird, um eine komplexe Impedanz einer bei einem Transportsystem (beispielsweise Transportsystem) montierten Speicherbatterie zu messen, das nachstehend beschriebene Problem auf. D. h., da viele rauschige bzw. rauschende Quellen wie Umrichter etc. bei dem Transportsystem enthalten sind, ist eine Erfassung der komplexen Impedanz grundsätzlich nicht genau.
  • Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Teile durch die verschiedenen Ansichten davon hinweg benennen, und auf 1, wird ein erstes Ausführungsbeispiel nachstehend besch rieben.
  • D. h., wie nachstehend unter Bezugnahme auf verschiedene Zeichnungen neben 1 beschrieben, wird ein Batterieüberwachungssystem als ein erstes Ausführungsbeispiel bei einem an einem Transportsystem (beispielsweise einem Hybridtransportsystem, einem Elektrotransportsystem) montierten Energiezufuhrsystem eingesetzt.
  • Insbesondere umfasst, wie in 1 gezeigt, das Energiezufuhrsystem 10 einen Motor 20 als eine Elektrorotationsmaschine, einen Umrichter 30 als einen Energiewandler zum Fließenlassen eines Dreiphasenstroms in den Motor 20, und eine zusammengebaute ladbare und entladbare Batterie 40. Das Energiezufuhrsystem 10 umfasst auch ein Batterieüberwachungssystem 50 zur Überwachung eines Zustands der zusammengesetzten Batterie 40 und eine ECU (Engine Control Unit, Maschinensteuereinheit) 60 zur Steuerung des Motors 20 oder dergleichen.
  • Der Motor 20 ist eine transportsystemseitige Hauptmaschine, die dazu in der Lage ist, um Bewegungsenergie zu Antriebsrädern (nicht gezeigt) zu übertragen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird als der Motor 20 ein Permanentmagnetsynchronmotor vom Dreiphasentyp verwendet.
  • Der Umrichter 30 ist durch einen Vollbrückenschaltkreis mit der gleichen Anzahl von oberen und unteren Zweigen wie Phasenwicklungen ausgebildet, so dass ein Energieversorgungsstrom, der durch jede der Phasenwicklungen fließt, durch Ein-Aus-Schalten eines Schalters (beispielsweise ein Halbleiterschaltelement wie ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), etc.), der in jedem aus den oberen und unteren Zweigen vorgesehen ist, angepasst wird.
  • Der Umrichter 30 umfasst ein Umrichtersteuergerät (nicht gezeigt), das die Energieversorgungssteuerung durch Ein-Aus-Schalten jedes der bei dem Umrichter 30 vorgesehenen Schalter basierend auf verschiedener Erfassungsinformation, die bei dem Motor 20 erzeugt ist, und Anforderungen bezüglich Energielaufantrieb und Energieerzeugung durchführt. Damit führt das Umrichtersteuergerät Energie zu dem Motor 20 über den Umrichter 30 von der zusammengesetzten Batterie 40 zu, wodurch der Motor 20 dazu gebracht wird, den Energielaufantrieb durchzuführen. Ferner bringt das Umrichtersteuergerät den Motor 20 dazu, Elektrizität basierend auf einer von den Antriebsrädern übertragenen Energie zu erzeugen und wandelt eine erzeugte und führt eine gewandelte Energie zu der zusammengesetzten Batterie 40 zu, um es der zusammengesetzten Batterie 40 zu ermöglichen, zu laden.
  • Ferner ist die zusammengesetzte Batterie 40 elektrisch mit dem Motor 20 über den Umrichter 30 verbunden. Beispielsweise hat die zusammengesetzte Batterie 40 eine Anschlussspannung von etwa 100 V oder mehr. Die zusammengesetzte Batterie 40 ist aus mehreren Batteriemodulen 41 ausgebildet, die miteinander in Reihe verbunden sind. Jedes der Batteriemodule 41 ist durch mehrere Batteriezellen 42 eingerichtet, die in Reihe miteinander verbunden sind. Als die Batteriezelle 42 kann beispielsweise eine Lithiumionenspeicherbatterie und eine Nickelmetallhydridspeicherbatterie verwendet werden. Jede der Batteriezellen 42 ist aus einem Elektrolyt und mehreren Elektroden ausgebildet.
  • Ferner ist ein Positivelektrodenseitenenergiezufuhrpfad L1 mit beiden aus einem Positivelektrodenseitenenergiezufuhranschluss der zusammengesetzten Batterie 40 an einem Ende davon und einem Positivelektrodenseitenanschluss einer elektrischen Last wie dem Umrichter 30, etc., an dem anderen Ende davon verbunden. Vergleichbar ist ein Negativelektrodenseitenenergiezufuhrpfad L2 mit beiden aus einem Negativelektrodenseitenenergiezufuhranschluss der zusammengesetzten Batterie 40 an einem Ende davon und einem Negativelektrodenseitenanschluss der elektrischen Last wie dem Umrichter 30, etc., an dem anderen Ende davon verbunden. Ferner ist in jedem aus dem Positivelektrodenseitenenergiezufuhrpfad L1 und dem Negativelektrodenseitenenergiezufuhrpfad L2 ein Relaisschalter SMR (beispielsweise ein Systemhauptrelaisschalter) vorgesehen, um einen Schaltkreis zwischen einem Energieversorgungszustand und einem Energieblockierzustand zu schalten.
  • Ferner überwacht das Batterieüberwachungssystem 50 einen Energiespeicherzustand (d. h., SOC (State Of Charge, Ladezustand)) und einen Verschlechterungszustand (d. h., SOH (State Of Health, Gesundheitszustand)) jeder der Batteriezellen 42. Das Batterieüberwachungssystem 50 ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel pro Batteriezelle 42 vorgesehen. Das Batterieüberwachungssystem 50 ist mit einer ECU (Engine Control Unit, Maschinensteuereinheit) 60 verbunden, um Daten eines solchen Zustands der Batteriezelle 42 zu dieser auszugeben. Details einer Konfiguration des Batterieüberwachungssystems 50 werden nachstehend beschrieben.
  • Die ECU 60 überträgt Daten, die auf eine Anforderung bezüglich eines Energielaufantriebs und einer Energieerzeugung hinweist, zu dem Umrichtersteuergerät basierend auf verschiedener Information. Beispielsweise umfasst die verschiedene Information Betriebsinformation eines Beschleunigers (bzw. Gaspedals) und einer Bremse, eine Transportsystemgeschwindigkeit, und einen Zustand der zusammengesetzten Batterie 40 oder dergleichen.
  • Nachstehend wird das Batterieüberwachungssystem 50 detaillierter unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel das Batterieüberwachungssystem 50 für jede der Batteriezellen 42 vorgesehen.
  • Insbesondere umfasst das Batterieüberwachungssystem 50 eine ASIC-(Application Specific Integrated Circuit, anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis)-Einheit 50a, eine Filtereinheit 55, und einen Strommodulationsschaltkreis 56. Die ASIC-Einheit 50a umfasst eine stabilisierte Energiezufuhreinheit 51, einen Lock-In-Verstärker 52, und einen Mikrocomputer 53 als eine Berechnungseinrichtung. Die ASIC-Einheit 50a umfasst auch eine Kommunikationseinheit 54 und eine Spannungsmesseinheit 57.
  • Die stabilisierte Energiezufuhreinheit bzw. Stabilisierte-Energie-Zufuhreinheit 51 ist mit einer Energiezufuhrleitung, die sich zu der Batteriezelle 42 erstreckt, verbunden, um von der Batteriezelle 42 zugeführte Energie zu dem Lock-In-Verstärker 42, dem Mikrocomputer 53, und der Kommunikationseinheit 54 wie durch gestrichelte Pfeile indiziert bereitzustellen. Die stabilisierte Energiezufuhreinheit 51 stellt die Energie auch für die Spannungsmesseinheit 57 wie durch einen gestrichelten Pfeil indiziert bereit. Daher werden der Lock-In-Verstärker 52, der Mikrocomputer 53, und die Kommunikationseinheit 54 basierend auf der Energie betrieben. Auch die Spannungsmesseinheit 57 wird basierend auf der Energie betrieben.
  • Ferner ist die Spannungsmesseinheit 57 beispielsweise aus einem Differenzialverstärker ausgebildet und ist mit der Batteriezelle 42, die als ein Überwachungsziel agiert, verbunden. Insbesondere umfasst die Spannungsmesseinheit 57 einen Satz von DC-Spannungseingangsanschlüssen 57a und 57b, die dazu in der Lage sind, eine DC-Spannung von der Batteriezelle 42 zu empfangen und zu messen. Ferner ist die Filtereinheit 55 zwischen der Batteriezelle 42 und dem Satz von DC-Spannungseingangsanschlüssen 57a und 57b vorgesehen. Insbesondere sind ein RC-Filter 55a, der als ein Filterschaltkreis agiert, und eine Zenerdiode 55b, die als ein Schutzelement oder dergleichen agiert, zwischen dem DC-Spannungseingangsanschluss 57a der Positivelektrodenseite und dem DC-Spannungseingangsanschluss 57b der Negativelektrodenseite vorgesehen. D. h., jedes aus dem RC-Filter 55a und der Zenerdiode 55b oder dergleichen ist parallel mit der Batteriezelle 42 verbunden.
  • Ferner ist die Spannungsmesseinheit 57 mit dem Mikrocomputer 53 verbunden, um die DC-Spannung zu diesem auf einen Empfang des Eingangs bzw. der Eingabe der DC-Spannung hin auszugeben. Ferner ist die Spannungsmesseinheit 57 mit einem AD-Wandler (nicht gezeigt) verbunden, um ein darin eingegebenes Analogsignal in ein Digitalsignal zu wandeln und solch ein Wandlungsergebnis zu dem Mikrocomputer 53 auszugeben.
  • Vergleichbar ist der Lock-In-Verstärker 52 auch mit der Batteriezelle 42 als ein Überwachungsziel verbunden. Der Lock-In-Verstärker 52 umfasst einen Satz von Antwortsignaleingangsanschlüssen 58 zum Empfang eines Antwortsignals (d. h., Spannungsvariation bzw. Spannungsschwankungen), das Innenkompleximpedanz (Information) der Batteriezelle 42 zwischen den Anschlüssen der Batteriezelle 42 wiedergibt. Daher wirkt der Lock-In-Verstärker 52 als ein Antwortsignalempfänger gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
  • Ferner ist der Lock-In-Verstärker 52 auch mit dem Strommodulationsschaltkreis 56, der als eine Signalsteuereinrichtung agiert, verbunden. Insbesondere umfasst der Lock-In-Verstärker 52 einen Anweisungssignalausgangsanschluss 59a zur Ausgabe eines Anweisungssignals zu dem Strommodulationsschaltkreis 56. Das Anweisungssignal weist die Batteriezelle 42 an, ein Sinuswellensignal (d. h., AC-Signal) auszugeben. Ferner umfasst der Lock-In-Verstärker 52 auch einen Rückkopplungssignaleingangsanschluss 59b. D. h., der Rückkopplungssignaleingangsanschluss 59b empfängt ein tatsächlich von der Batteriezelle 42 ausgegebenes (d. h., durch diese fließendes) Stromsignal als ein Rückkopplungssignal über den Strommodulationsschaltkreis 56.
  • Ferner ist der Lock-In-Verstärker 52 auch mit dem Mikrocomputer 53 verbunden. Insbesondere gibt der Lock-In-Verstärker 52 das über den Antwortsignaleingangsanschluss 58 empfangene Antwortsignal und das über den Rückkopplungssignaleingangsanschluss 59b empfangene Rückkopplungssignal zu dem Mikrocomputer 53 aus. Ferner umfasst der Lock-In-Verstärker 52 einen AD-Wandler darin, um ein Analogsignal als ein Eingang bzw. eine Eingabe dazu in ein Digitalsignal zu wandeln und solch ein Wandlungsergebnis zu dem Mikrocomputer 53 auszugeben.
  • Ferner ist es dem Lock-In-Verstärker 52 ermöglicht, Signale von dem Mikrocomputer 53 zu empfangen. Dem Lock-In-Verstärker 52 ist es auch ermöglicht, ein Anweisungssignal an den Strommodulationsschaltkreis 56 über den Anweisungssignalausgangsanschluss 59a basierend auf einer von dem Mikrocomputer 53 übertragenen Anweisung auszugeben. Ferner umfasst der Lock-In-Verstärker 52 auch einen DA-Wandler darin, um ein Digitalsignal in ein Analogsignal zu wandeln, und gibt das Analogsignal als ein Anweisungssignal an den Strommodulationsschaltkreis 56 aus. Ferner wird eine DC-Vorspannung bzw. ein DC-Bias auf ein Sinuswellensignal angewendet, das zu dem Strommodulationsschaltkreis 56 als eine Anweisung ausgegeben wird, so dass das Sinuswellensignal kein negativer Strom (d. h. Rückfluss relativ zu der Batteriezelle 42) wird. Ferner bringt der Strommodulationsschaltkreis 56 die Batteriezelle 42 dazu, ein gegebenes AC-Signal (d. h., Sinuswellensignal) basierend auf einer durch die Batteriezelle 42 als ein Überwachungsziel zugeführten Energie auszugeben. Insbesondere umfasst der Strommodulationsschaltkreis 56 ein Halbleiterschaltelement 56a (beispielsweise MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effekt Transistor, Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor)) als eine Schalteinheit und einen in Reihe mit dem Halbleiterschaltelement 56a verbundenen Widerstand 56b. Ferner ist ein Drain-Anschluss des Halbleiterschaltelements 56a mit dem Positivelektrodenanschluss der Batteriezelle 42 verbunden. Ein Source-Anschluss des Halbleiterschaltelements 56a ist in Reihe mit einem Ende des Widerstands 56b verbunden. Das andere Ende des Widerstands 56b ist mit dem Negativelektrodenanschluss der Batteriezelle 42 verbunden. Ferner ist es dem Halbleiterschaltelement 56a ermöglicht, ein Energieversorgungsausmaß (d. h., Ausmaß eines zwischen einem Drain-Anschluss und einem Source-Anschluss fließenden Stroms) anzupassen. Ferner ist zur Anpassung einer an das Halbleiterschaltelement 56a angelegten Spannung gemäß einem Betriebsbereich davon manchmal ein Widerstand in Reihe in den Strommodulationsschaltkreis 56 eingefügt.
  • Hierbei sind der Positivelektrodenanschluss und der Negativelektrodenanschluss der Batteriezelle 42 mit jeweiligen Elektroden (d. h., Positivelektrode und Negativelektrode) davon verbunden. Ferner ist der Satz von Antwortsignaleingangsanschlüssen 58 wünschenswerterweise mit Orten am nächsten zu der Positivelektrode und der Negativelektrode der Batteriezelle 42 verbunden. D. h., der Positivelektrodenanschluss und der Negativelektrodenanschluss sind wünschenswerterweise am nächsten zu den jeweiligen Elektroden der Batteriezelle 42. Vergleichbar sind Verbindungsabschnitte des Satzes von DC-Spannungseingangsanschlüssen 57a und 57b wünschenswerterweise am nächsten zu den Elektroden angeordnet. Anderenfalls sind diese Verbindungsabschnitte am nächsten zu den jeweiligen Verbindungsabschnitten der Antwortsignaleingangsanschlüsse 58 angeordnet, wenn die Antwortsignaleingangsanschlüsse am nächsten angeordnet sind. Damit kann ein Einfluss eines durch entweder einen Hauptstrom oder einen Ausgleichsstrom verursachten Spannungsabfalls wesentlich minimiert werden.
  • Ferner ist ein Stromerfassungsverstärker 56c als ein Stromdetektor bzw. eine Stromerfassungseinrichtung in dem Strommodulationsschaltkreis 56 vorgesehen und ist mit beiden Enden des Widerstands 56b verbunden. Der Stromerfassungsverstärker 56c erfasst ein Signal (d. h., Stromsignal), das über den Widerstand 56b eingegeben ist, und gibt ein solches Erfassungssignal an den Rückkopplungssignaleingangsanschluss 59b des Lock-In-Verstärkers 52 als ein Rückkopplungssignal aus.
  • Ferner ist ein Rückkopplungsschaltkreis 56b auch in dem Strommodulationsschaltkreis 56 vorgesehen. Der Rückkopplungsschaltkreis 56d empfängt ein Anweisungssignal von dem Anweisungssignalausgangsanschluss 59a des Lock-In-Verstärkers 52. Der Rückkopplungsschaltkreis 56d empfängt auch das Rückkopplungssignal von dem Stromerfassungsverstärker 56c. Nachfolgend vergleicht der Rückkopplungsschaltkreis 56b das Anweisungssignal mit dem Rückkopplungssignal und gibt ein solches Vergleichsergebnis an einen Gate-Anschluss des Halbleiterschaltelement 56a aus.
  • Ferner passt das Halbleiterschaltelement 56a eine zwischen dem Gate und der Source angelegte Spannung und entsprechend ein Ausmaß von zwischen dem Drain und der Source fließenden Stroms basierend auf einem von dem Rückkopplungsschaltkreis 56b übertragenen Signal an, um die Batteriezelle 42 dazu zu bringen, ein Sinuswellensignal (d. h., ein gegebenes AC-Signal), das durch das Anweisungssignal angewiesen ist, auszugeben. Daher passt, wenn es einen Fehler zwischen einer durch das Anweisungssignal angewiesenen Wellenform und einer Wellenform eines tatsächlich durch den Widerstand 56b fließenden Stroms gibt, das Halbleiterschaltelement 56a ein Ausmaß von Strom basierend auf einem von dem Rückkopplungsschaltkreis 56d übertragenen Signal an, um den Fehler zu korrigieren. Damit wird das Sinuswellensignal des durch den Widerstand 56b fließenden Stroms stabil.
  • Nachstehend wird ein Verfahren einer Berechnung einer komplexen Impedanz einer Batteriezelle 42 manchmal unter Bezugnahme auf anwendbare Zeichnungen beschrieben. Grundsätzlich wird zur Berechnung einer komplexen Impedanz einer Speicherbatterie ein AC-Signal (d. h., Stromsignal) in die Speicherbatterie eingegeben (d. h., ein Signalstrom wird fließen gelassen), um eine in der Speicherbatterie erzeugte Spannungsschwankung zu erlangen. Nachfolgend wird eine komplexe Impedanz basierend auf dem AC-Signal und der Spannungsschwankung berechnet. Jedoch fließt, wenn die vorstehend beschriebene Batteriezelle 42 bei dem Transportsystem montiert ist, da ein peripherer Schaltkreis wie ein Schutzelement (beispielsweise eine Zenerdiode 55b), ein Filterschaltkreis (beispielsweise ein RC-Filter 55a), etc., gewöhnlich mit der Batteriezelle 42 verbunden ist, ein Strom eines zu der Batteriezelle 42 einzugeben AC-Signals zu dem peripheren Schaltkreis ab bzw. leckt. Daher kann die Spannungsschwankung nicht genau als eine Eingabe bzw. ein Eingang empfangen werden. Ferner kann die Batteriezelle 42 des Transportsystems durch viele Rauschsignale, die darin erzeugt werden, beeinflusst werden. Beispielsweise werden ein weißes Rauschen (d. h., Signal), und eine Resonanz mit einer gegebenen Frequenz, die durch eine Ansteuerfrequenz des Umrichters 30 erzeugt wird, beispielhaft genannt.
  • Daher wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel, um die vorstehend beschriebenen Probleme anzugehen, eine komplexe Impedanz auf eine Weise wie nachstehend detailliert beschrieben berechnet.
  • Insbesondere führt ein Mikrocomputer 53 des Batterieüberwachungssystems 50 periodisch einen Impedanzberechnungsprozess wie in 3 gezeigt aus. Bei dem Impedanzberechnungsprozess benennt der Mikrocomputer 53 anfänglich eine Messfrequenz, die bei einer Messung der komplexen Impedanz (einer Batteriezelle 52 durch Spezifizieren einer gegebenen Wellenform eines durch die Batteriezelle 52 auszugebenden AC-Signals) verwendet wird, in Schritt S101. Die Messfrequenz wird gemäß einem Typ der Batteriezelle 42 benannt. Beispielsweise wird, wenn die Batteriezelle 42 eine Lithiumionenbatterie einsetzt, eine Frequenz von einer praktisch messbaren Spanne, die von etwa einigen MHz zu etwa einigen kHz reicht, ausgewählt, um eine komplexe Impedanz davon effektiv zu messen. Daher entspricht bei diesem Prozess der Mikrocomputer 53 einer Wellenformbenennungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
  • Nachfolgend bestimmt in Schritt S102 der Mikrocomputer 53, ob sich die Messfrequenz innerhalb einer gegebenen Spanne befindet. Hierbei repräsentiert die gegebene Frequenzspanne eine Spanne (d. h., Rauschspanne), in der ein Rauschsignal mit einer konstanten Frequenz sehr wahrscheinlich erzeugt wird. Beispielsweise umfasst ein durch den Umrichter 30 als eine Rauschquelle verursachtes Rauschsignal entweder im Wesentlichen die gleiche Frequenz wie eine Ansteuerfrequenz des Umrichters 30 oder eine höherharmonische Wellenkomponente der Ansteuerfrequenz. Das Rauschsignal kann auch eine durch L-(Induktivitäts)- und C-(Kapazitäts)-Komponenten, die jeweils eine parasitäre Induktivität und eine parasitäre Kapazität umfassen, des Umrichters verursachte Resonanzfrequenz umfassen. Das Rauschsignal kann ferner eine höherharmonische Welle der Resonanzfrequenz umfassen. Daher kann eine Frequenzspanne, in der ein Rauschsignal mit einer konstanten Frequenz sehr wahrscheinlich generiert wird, vorhersehbar sein. In Hinblick dessen wird eine gegebene Frequenzspanne basierend auf entweder einer Ansteuerfrequenz einer Rauschquelle wie einem Umrichter 30 etc. oder einem Experimentergebnis bestimmt. D. h., die gegebene Frequenzspanne, in der das Rauschsignal mit einer konstanten Frequenz sehr wahrscheinlich erzeugt wird, wird basierend auf der Frequenz des von der Rauschquelle ausgegebenen Rauschsignals bestimmt und wird bei dem als eine Speichereinheit agierenden Mikrocomputer 53 gespeichert.
  • Ferner benachrichtigt in Schritt S103, wenn eine in Schritt S102 durchgeführte Bestimmung negativ ist (Nein in Schritt S102), der Mikrocomputer 53 den Lock-In-Verstärker 52 bezüglich einer Messfrequenz, und weist den Lock-In-Verstärker 52 an, eine Frequenzkomponente der Messfrequenz in einem Antwortsignal zu erfassen.
  • Insbesondere bestimmt in Schritt S103 der Mikrocomputer 53 eine Frequenz eines Sinuswellensignals (d. h., gegebenen AC-Signals) basierend auf der Messfrequenz. Der Mikrocomputer 53 gibt dann ein Anweisungssignal zur Anweisung einer Ausgabe des Sinuswellensignals an den Lock-In-Verstärker 52 aus, um den Lock-In-Verstärker 52 dazu zu bringen, eine sogenannte Lock-In-Erfassung einer Erfassung eines Antwortsignals durchzuführen. Nachstehend wird ein Antwortsignalerfassungsprozess, der durch den Lock-In-Verstärker 52 durchgeführt wird, detailliert unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • D. h., in Schritt S201 bringt auf einen Empfang des Anweisungssignals von dem Mikrocomputer 53 hin der Lock-In-Verstärker 52 die Batteriezelle 42 dazu, ein Sinuswellensignal basierend auf dem Anweisungssignal zu der Batteriezelle 42 basierend auf einer von der Batteriezelle 42 zugeführten Energie auszugeben. Insbesondere wandelt der Lock-In-Verstärker 52 das durch das eingegebene Anweisungssignal indizierte Sinuswellensignal in ein Analogsignal unter Verwendung des DA-Wandlers und gibt ein solches Wandlungsergebnis zu dem Strommodulationsschaltkreis 56 aus. Damit bringt basierend auf der durch die Batteriezelle 42 zugeführten Energie der Strommodulationsschaltkreis 56 die Batteriezelle 42 dazu, das Sinuswellensignal basierend auf dem Anweisungssignal auszugeben. Insbesondere passt das Halbleiterschaltelement 56a ein Ausmaß von Strom basierend auf einem über den Rückkopplungsschaltkreis 56d zu diesem eingegebenen Signal an, um die Batteriezelle 42 dazu zu bringen, das Sinuswellensignal wie durch das Anweisungssignal angewiesen auszugeben. Damit wird eine Störung an die Batteriezelle 42 angelegt bzw. auf diese aufgebracht, und das Sinuswellensignal wird von der Batteriezelle 42 ausgegeben.
  • Daher tritt, wenn die Batteriezelle 42 forciert wird, das Sinuswellensignal davon auszugeben, eine Spannungsschwankung, die eine Innenkompleximpedanz der Batteriezelle 42 wiedergibt bzw. reflektiert, zwischen den Anschlüssen der Batteriezelle 42 auf. Der Lock-In-Verstärker 52 empfängt entsprechend in Schritt S202 die Spannungsschwankung als ein Antwortsignal über den Antwortsignaleingangsanschluss 58. Zu dieser Zeit wandelt der AD-Wandler die Spannungsschwankungen in ein digitales Signal.
  • Nachfolgend multipliziert der Lock-In-Verstärker 52 ein gemäß einem (von der Batteriezelle 42) auszugebenden Sinuswellensignal bestimmtes Referenzsignal mit dem als einen Eingang dazu empfangenen Antwortsignal. Das Referenzsignal kann beispielsweise die vorstehend beschriebene Messfrequenz sein. Der Lock-In-Verstärker 52 führt dann eine Lock-In-Erfassung eines Erfassens (d. h., Extrahierens) einer Frequenzkomponente (d. h., DC-Komponente als ein Erfassungsziel) in einer Frequenz (d. h., Messfrequenz) des Sinuswellensignals als das Antwortsignal basierend auf dem durch die vorstehend beschriebene Multiplikation erlangten Wert in Schritt S203 durch. Insbesondere wird die Frequenzkomponente (d. h., DC-Komponente als ein Ziel) unter Verwendung eines Tiefpassfilters erfasst. Hierbei wird das durch das Anweisungssignal angewiesene Sinuswellensignal, das auszugeben ist, als das Referenzsignal verwendet. Jedoch kann das Referenzsignal ein tatsächlich durch den Widerstand 56b fließendes Signal (d. h., Rückkopplungssignal) sein.
  • Nachfolgend gibt in Schritt S204 der Lock-In-Verstärker 52 die Frequenzkomponente, die von dem Antwortsignal extrahiert ist, zu dem Mikrocomputer 53 aus. Damit endet die Lock-In-Erfassung eines Erfassens des Antwortsignals.
  • Nachstehend wird der Impedanzberechnungsprozess erneut unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
  • Wenn der Mikrocomputer 53 die Frequenzkomponente in dem Antwortsignal empfängt, die von dem Lock-In-Verstärker 52 übertragen ist, nachdem der Prozess des Schrittes S103 abgeschlossen ist, schreitet der Prozess zu Schritt S104 fort. In Schritt S104 berechnet der Mikrocomputer 53 alle oder einige aus einem Realteil, einem Imaginärteil, einem Absolutwert, und einer Phase der komplexen Impedanz basierend auf der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal, das dazu eingegeben ist, und einem von der Batteriezelle 42 ausgegebenen Stromsignal, in Schritt S104. D. h., das Stromsignal kann basierend auf entweder dem Rückkopplungssignal oder dem Sinuswellensignal, das durch das Anweisungssignal zur Ausgabe angewiesen ist, erlangt werden. Anderenfalls kann das Stromsignal durch Durchführung einer Lock-In-Erfassung einer Erfassung der Messfrequenzkomponente in dem Rückkopplungssignal erlangt werden.
  • Nachfolgend gibt in Schritt S105 der Mikrocomputer 53 die komplexe Impedanz wie berechnet zu der ECU 60 über die Kommunikationseinheit 54 aus. Daher endet der Impedanzberechnungsprozess.
  • Nachstehend wird ein Prozess, der durchgeführt wird, wenn eine in Schritt S102 durchgeführte Bestimmung positiv ist, beschrieben. D. h., ein Prozess, der durchgeführt wird, wenn die Messfrequenz in eine gegebene Frequenzspanne fällt, und entsprechend ein Rauschsignal mit einer konstanten Frequenz sehr wahrscheinlich auftritt, wird beschrieben. Insbesondere weist, wenn eine in Schritt S102 durchgeführte Bestimmung positiv ist, der Mikrocomputer 53 in Schritt S106 den Lock-In-Verstärker 52 an, ein Rauschsignal (d. h., Hintergrundrauschen) zu erfassen.
  • Daher bringt in Schritt S106 der Mikrocomputer 53 den Lock-In-Verstärker 52 dazu, Lock-In-Erfassung einer Erfassung eines Rauschsignals (d. h., Hintergrundrauschen), das erfassbar ist, wenn eine Störung nicht an die Batteriezelle 42 angelegt ist, durchzuführen, wie detailliert unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. D. h., der Rauschsignalerfassungsprozess wird wie in 5 beschrieben durch den Lock-In-Verstärker 52 durchgeführt.
  • Insbesondere empfängt, wenn angewiesen ist, das Rauschsignal (beispielsweise Hintergrundrauschen) zu erfassen, der Lock-In-Verstärker 52 in Schritt S301 eine Spannungsschwankung, die bei der Batteriezelle 42 als ein Rauschsignal wie sie ist verursacht wird, über den Antwortsignaleingangsanschluss 58. D. h., der Lock-In-Verstärker 52 empfängt die Eingabe einer Spannungsschwankung, die bei der Batteriezelle 42 während eines Normalzustandes, in dem die Störung nicht an die Batteriezelle 42 angelegt bzw. angewendet ist, verursacht ist. Zu dieser Zeit empfängt der Lock-In-Verstärker 52 die Eingabe einer Spannungsschwankung als ein durch den AD-Wandler von dem Analogsignal gewandeltes Digitalsignal.
  • Nachfolgend multipliziert der Lock-In-Verstärker 52 das Referenzsignal entsprechend dem Sinuswellensignal, das von der Speicherbatterie (42) auszugeben ist, mit dem Rauschsignal als einen Eingang. Nachfolgend führt der Lock-In-Verstärker 52 eine Lock-In-Erfassung zur Extraktion eines Sinuswellensignals mit einer Frequenzkomponente (d. h., DC-Komponente) entsprechend der Messfrequenz basierend auf dem durch eine solche Multiplikation erlangten Wert in Schritt S302 durch.
  • Hierbei kann in Schritt S302 die Lock-In-Erfassung bei Bedarf mehrere Male wiederholt werden, und ein dadurch erlangter Mittelwert kann berechnet werden. Anderenfalls kann das Rauschsignal mehrere Male addiert und ausgeglichen werden, wenn die AD-Wandlung durchgeführt wird. Damit können nur Rauschkomponenten mit einer ausgerichteten bzw. angeglichenen Phase als ein Hintergrundrauschen erfasst werden, während Rauschkomponenten mit einer fehlausgerichteten Phase wie das Hintergrundrauschen vernachlässigt wird.
  • Nachfolgend gibt in Schritt S303 der Lock-In-Verstärker 52 die Frequenzkomponente des auf diese Weise extrahierten Rauschsignals zu dem Mikrocomputer 53 aus. Daher endet die Lock-In-Erfassung, die das Rauschsignal erfasst.
  • Nachstehend wird der Impedanzberechnungsprozess weiter detailliert unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
  • Wenn der Prozess des Schritts S106 abgeschlossen ist und dieser die Frequenzkomponente des Rauschsignals von dem Lock-In-Verstärker 52 empfängt, führt der Mikrocomputer 53 einen Prozess des Schritts S107 durch. D. h., in Schritt S107 bestimmt der Mikrocomputer 53, ob die Frequenzkomponente des Rauschsignals als ein Eingang größer als ein gegebener Referenzwert ist. Mit diesem Prozess bestimmt der Mikrocomputer 53, ob ein Rauschsignal entweder anwesend oder abwesend ist. Daher entspricht der Mikrocomputer 53 dieses Ausführungsbeispiels einer Rauschbestimmungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
  • Insbesondere schreitet, wenn die in Schritt S107 durchgeführte Bestimmung negativ ist, d. h., das Rauschsignal nicht größer als der gegebene Referenzwert ist, der Prozess zu Schritt S103 fort.
  • Im Gegensatz dazu benachrichtigt, wenn die in Schritt S107 durchgeführte Bestimmung positiv ist, der Mikrocomputer 53 in Schritt S108 den Lock-In-Verstärker 52 über eine Messfrequenz, um den Lock-In-Verstärker 52 anzuweisen, eine Frequenzkomponente der Messfrequenz in einem Antwortsignal einschließlich des Rauschsignals zu erfassen. Damit bringt vergleichbar mit dem vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Prozess der Mikrocomputer 53 den Lock-In-Verstärker 52 dazu, eine bei der Batteriezelle 42 dann, wenn das Sinuswellensignal durch die Batteriezelle 42 fließt, verursachte Spannungsschwankung zu dem Mikrocomputer 53 als das Antwortsignal (einschließlich des Rauschsignals) einzugeben (d. h. bereitzustellen). Zu dieser Zeit bringt der Mikrocomputer 53 den Lock-In-Verstärker 52 dazu, eine sogenannte Lock-In-Erfassung durchzuführen, um eine Frequenzkomponente der Frequenz des Sinuswellensignals (d. h., Messfrequenz) in dem Antwortsignal einschließlich des Rauschsignals zu erfassen. Hierbei enthält die Frequenzkomponente in dem Antwortsignal, das in Schritt S108 eingegeben ist, notwendigerweise einen Fehler, der durch das Rauschsignal verursacht wird.
  • Nachfolgend schreitet, wenn der Prozess des Schritts S108 abgeschlossen ist und der Mikrocomputer 53 die Frequenzkomponente in dem Antwortsignal von dem Lock-In-Verstärker 52 empfängt, der Prozess zu Schritt S109 fort. In Schritt S109 weist vergleichbar mit dem in Schritt S106 durchgeführten Prozess der Mikrocomputer 53 den Lock-In-Verstärker 52 erneut an, ein Rauschsignal in Schritt S109 zu erfassen. Dann wird eine Lock-In-Erfassung einer Erfassung des Rauschsignals durchgeführt. Jedoch wird, da die Lock-In-Erfassung einer Erfassung des Rauschsignals im Wesentlichen gleich zu jener ist, die in Schritt S106 durchgeführt ist, eine detaillierte Beschreibung davon nachstehend weggelassen.
  • Ferner muss bei den von Schritt S106 bis Schritt S109 durchgeführten Prozessen eine Phase des Referenzsignals angepasst werden, um im Wesentlichen der gleiche Wert zu sein. D. h., wenn die Phase des Referenzsignals variiert, kann die Lock-In-Erfassung nicht adäquat durchgeführt werden. Im Hinblick dessen wird als eine Gegenmaßnahme ein Referenzsignal, sobald es in Schritt S106 ausgegeben ist, kontinuierlich in den anderen Schritten verschieden von Schritt S106 ausgegeben, um konsistent die gleiche Phase wie die Rauschkomponente beizubehalten.
  • Ferner schreitet, nachdem der Prozess des Schritts S109 abgeschlossen ist und die Frequenzkomponente des Rauschsignals von dem Lock-In-Verstärker 52 eingegeben ist, der Prozess zu Schritt S110 fort, und der Mikrocomputer 53 führt einen Prozess davon durch. In Schritt S110 vergleicht der Mikrocomputer 53 die Frequenzkomponente in dem Rauschsignal, das während des Prozesses des Schritts S106 darin eingegeben ist, mit der Frequenzkomponente in dem Rauschsignal, das während des Prozesses des Schritts S109 eingegeben ist. Nachfolgend bestimmt der Mikrocomputer 53 in Schritt S110, ob eine Differenz bezüglich Rauschsignal (d. h., Differenz in einer Amplitude) geringer als oder gleich wie ein Schwellenwert ist. D. h., der Mikrocomputer 53 bestimmt, ob sich das Rauschsignal vor und nach Erlangung der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal ändert.
  • Ferner entfernt, wenn eine in Schritt S110 durchgeführte Bestimmung positiv ist (d. h., keine Änderung besteht), der Mikrocomputer 53 in Schritt S111 das Rauschsignal von der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal, das während des Prozesses des Schritts S108 darin eingegeben ist. Insbesondere vergleicht der Mikrocomputer 53 die Frequenzkomponente in dem Antwortsignal, das während des Prozesses des Schritts S108 darin eingegeben ist, mit der Frequenzkomponente in dem Rauschsignal, das während des Prozesses des Schritts S106 (oder Schritts S109) darin eingegeben ist, und entfernt das Rauschsignal. Kurz gefasst entfernt der Mikrocomputer 53 das Rauschsignal durch Subtraktion der Frequenzkomponente des Rauschsignals von der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal. Daher entspricht der Mikrocomputer 53 der Rauschsteuereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
  • Nachfolgend schreitet der Prozess zu Schritt S104 fort. Dann berechnet der Mikrocomputer 53 in Schritt S104 alle oder einige aus einem Realteil, einem Imaginärteil, einem Absolutwert, und einer Phase einer komplexen Impedanz basierend auf der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal wie in Schritt S111 berechnet und dem von der Batterie 42 ausgegebenen Stromsignal.
  • Im Gegensatz dazu bestimmt, wenn eine in Schritt S110 durchgeführte Bestimmung negativ ist (d. h., es gibt eine Änderung), der Mikrocomputer 53 in Schritt S112, ob die Anzahl von Messungen, die das Antwortsignal messen, geringer als oder gleich wie eine gegebene Anzahl von Malen ist. Wenn die Bestimmung positiv ist, schreitet der Prozess erneut zu Schritt S106 fort. Zu dieser Zeit wird die Anzahl von Messungen, die das Antwortsignal messen, um eins hoch gezählt. Die Anzahl von Messungen wird entweder bei einem Start oder einem Ende des Impedanzberechnungsprozesses gelöscht.
  • Im Gegensatz dazu gibt, wenn die in Schritt S112 durchgeführte Bestimmung negativ ist, der Mikrocomputer 53 in Schritt S113 ein Abnormalsignal über die Kommunikationseinheit 54 zu der ECU 60 aus, um die ECU 60 darüber zu informieren, dass der Mikrocomputer 53 das Antwortsignal nicht genau darin eingeben kann. Deshalb, weil sich ein Hintergrundrauschen wild ändert und nicht in eine praktisch messbare Spanne wie ein Antwortsignal innerhalb einer gegebenen Zeitperiode fällt. Dann endet der Impedanzberechnungsprozess.
  • Der Impedanzberechnungsprozess wird wiederholt ausgeführt, bis komplexe Impedanzen jeweils für mehrere Frequenzen, die in der praktisch messbaren Spanne eingeschlossen sind, berechnet sind. Ferner erzeugt basierend auf einem solchen Berechnungsergebnis die ECU 60 beispielsweise ein Kompleximpedanzebenendiagramm (d. h., Call-Call-Diagramm), um Charakteristika der Elektroden und des Elektrolyts oder dergleichen zu erkennen. Beispielsweise kann die ECU den Energiespeicherzustand (d. h., SOC) und den Verschlechterungszustand (d. h., SOH) erkennen.
  • Ferner muss das Call-Call-Diagramm nicht immer insgesamt erzeugt werden und kann nur teilweise erzeugt werden. Beispielsweise kann eine Änderung in dem SOC, SOH und der Batterietemperatur oder dergleichen wie während einer Fortbewegung des Transportsystems verursacht bekannt sein, wenn Zeit verstreicht, basierend auf einer Änderung der komplexen Impedanz, die während einer Fortbewegung des Transportsystems für eine spezifische Frequenz bei einem gegebenen Intervall gemessen wird. Alternativ kann, wenn die komplexe Impedanz für eine spezifische Frequenz mit einem Intervall wie jeden Tag, jede Woche, jedes Jahr, etc. gemessen wird, eine Änderung des SOH oder dergleichen auch bekannt sein, wenn Zeit verstreicht, basierend auf einer Änderung der komplexen Impedanz, die für die spezifische Frequenz erlangt ist.
  • Daher kann das vorstehend beschriebene Batterieüberwachungssystem 50 des ersten Ausführungsbeispiels die nachstehend beschriebenen Vorteile erzielen.
  • Als erstes erfasst wie vorstehend beschrieben der Lock-In-Verstärker 52 die Frequenzkomponente in dem Antwortsignal entsprechend der Messfrequenz basierend auf dem durch Multiplizieren des Antwortsignals mit dem Referenzsignal erlangten Wert. Der Mikrocomputer 53 berechnet dann die komplexe Impedanz basierend auf der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal und dem Sinuswellensignal (d. h., Stromsignal). Daher kann durch Durchführung der sogenannten Lock-In-Erfassung auf diese Weise nur die Frequenzkomponente gleich der Messfrequenz des Sinuswellensignals aus dem Antwortsignal extrahiert werden. Daher kann die komplexe Impedanz sehr genau berechnet werden, während eine Störung des weißen Rauschens und des pinken Rauschens vermieden wird. Insbesondere kann, obwohl eine große Anzahl von Rauschen erzeugt wird, wenn dieses bei einem Transportsystem eingesetzt ist, die komplexe Impedanz präzise berechnet werden. Ferner kann, da dieser kaum durch die Rauschen gestört wird, ein Strom (d. h., Sinuswellensignal), der von der Batteriezelle 42 ausgegeben wird, minimiert werden. Daher kann ein Energieverbrauch und ein Anstieg einer Temperatur jeder der Batteriezellen 42 und des Halbleiterschaltelements 56a unterdrückt werden.
  • Ferner wird, wenn eine Frequenzkomponente in einem Antwortsignal entsprechend einer Messfrequenz auf die vorstehend beschriebene Weise erfasst wird und ein Rauschsignal der gleichen Frequenz wie die Messfrequenz anwesend bzw. vorhanden ist (d. h., darin enthalten ist), das Rauschsignal auch erfasst, wodurch wahrscheinlich ein Fehler erzeugt wird. Insbesondere operieren in einem Transportsystem verschiedene Geräte wie ein Umrichter, etc., bei einer gegebenen Ansteuerfrequenz, wodurch diese sehr wahrscheinlich Rauschsignale mit der gegebenen Frequenz ausgeben. Beispielsweise operiert selbst bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Umrichter 30 manchmal bei der gegebenen Ansteuerfrequenz.
  • In Hinblick dessen wird, bevor ein Sinuswellensignal von der Batteriezelle 42 ausgegeben wird, eine Anwesenheit bzw. ein Vorhandensein oder eine Abwesenheit bzw. ein Nichtvorhandensein eines Rauschsignals entsprechend einer Frequenz (d. h., Messfrequenz) des Sinuswellensignals, das durch den Mikrocomputer 53 angewiesen ist, ausgegeben zu werden, bestimmt. Dann wird, wenn dieses anwesend bzw. vorhanden ist, das Rauschsignal entfernt.
  • Insbesondere subtrahiert der Mikrocomputer 53 die Frequenzkomponente des Rauschsignals von der Frequenzkomponente des Antwortsignals und berechnet eine komplexe Impedanz basierend auf der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal, das nach einer Subtraktion erlangt ist, und einem von der Batteriezelle 42 ausgegebenen Stromsignal. Damit kann selbst dann, wenn das Rauschsignal der gleichen Frequenz wie die Messfrequenz anwesend bzw. vorhanden ist, ein Einfluss des Rauschsignals entweder unterdrückt oder reduziert werden, wodurch eine sehr genaue Erfassung der komplexen Impedanz ermöglicht wird.
  • Ferner empfängt, bevor die Batteriezelle 42 das Sinuswellensignal ausgibt, der Lock-In-Verstärker 52 das durch die Batteriezelle 42 fließende Rauschsignal. Der Lock-In-Verstärker 52 erfasst dann eine Frequenzkomponente in dem Rauschsignal entsprechend dem Sinuswellensignal basierend auf einem Wert, der durch Multiplizieren des Rauschsignals mit einem Referenzsignal, das gemäß dem Sinuswellensignal bestimmt ist, das durch das Anweisungssignal angewiesen ist, ausgegeben zu werden, erlangt ist.
  • Damit kann wie in einem Fall eines Berechnens der komplexen Impedanz, da die Frequenzkomponente in dem Rauschsignal entsprechend der Messfrequenz der Lock-In-Erfassung unterzogen wird, das Rauschsignal sehr genau entfernt werden. Zudem kann, da der Lock-In-Verstärker 52 verwendet wird, um das Rauschsignal zu identifizieren, das System vereinfacht werden.
  • Ferner wird, wie vorstehend beschrieben, bei dem Transportsystem, da der Umrichter 30 oder dergleichen bei einer gegebenen Ansteuerfrequenz operiert, ein Rauschsignal sehr wahrscheinlich basierend auf der gegebenen Ansteuerfrequenz in einem spezifischen Frequenzband erzeugt. In Hinblick dessen bestimmt, wenn die in Schritt S101 benannte Messfrequenz innerhalb einer gegebenen Frequenzspanne liegt, der Mikrocomputer 53, dass das Rauschsignal wahrscheinlich anwesend ist. Damit kann eine Anwesenheit oder Abwesenheit des Rauschsignals einfach gemäß der Messfrequenz bestimmt werden.
  • Ferner bestimmt, wenn bestimmt ist, dass das Rauschsignal wahrscheinlich anwesend ist, der Mikrocomputer 53, ob das Rauschsignal tatsächlich entweder anwesend oder abwesend ist, basierend auf einer Bestimmung, ob die Frequenzkomponente in dem Rauschsignal wie durch den Lock-In-Verstärker 52 unter Verwendung der Lock-In-Erfassung erfasst größer als ein Referenzwert ist. Damit kann eine Anwesenheit oder Abwesenheit des Rauschsignals sehr genau bestimmt werden.
  • Ferner bringt der Strommodulationsschaltkreis 56 die Batteriezelle 42 als das Überwachungsziel dazu, das Sinuswellensignal (d. h., gegebene AC-Signal) auszugeben, basierend auf der durch die Batteriezelle 42 zugeführten Energie. Daher wird eine externe Energiezufuhr zur Eingabe des Sinuswellensignals zu der Batteriezelle 42 nicht benötigt, wodurch eine Reduzierung der Anzahl von Teilen und ein Verkleinern eines Systems bei geringen Kosten ermöglicht wird.
  • Ferner fließt, da ein peripherer Schaltkreis wie ein Schutzelement, ein Filterschaltkreis, etc., grundsätzlich mit einer bei einem Transportsystem montierten Speicherbatterie verbunden ist, dieses teilweise in den peripheren Schaltkreis ab bzw. leckt, wenn ein AC-Signal zu der Speicherbatterie eingegeben wird. Beispielsweise sind auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel der RC-Filter 55a und die Zenerdiode 55b mit der Batteriezelle 42 verbunden, und dieses fließt teilweise in diese Schaltkreise ab bzw. leckt, wenn ein AC-Signal zu der Batteriezelle 42 eingegeben wird. Daher tritt, wenn das AC-Signal zu der Batteriezelle 42 eingegeben wird und die komplexe Impedanz basierend auf dem Antwortsignal davon berechnet wird, ein Fehler bei dem Antwortsignal aufgrund des Einflusses der Stromleckage bzw. des Stromabfließens auf, wodurch eine Erfassungsgenauigkeit bei einer Erfassung der komplexen Impedanz verschlechtert wird.
  • Jedoch kann bei dem Batterieüberwachungssystem 50 des ersten Ausführungsbeispiels, weil das Sinuswellensignal gesteuert wird, basierend auf der von der Batteriezelle 42 zugeführten Energie ausgegeben zu werden, ein geschlossener Schaltkreis durch Beinhalten des Strommodulationsschaltkreises 56 und der Batteriezelle 42 ausgebildet werden. Daher leckt der Strom nicht aus der Batteriezelle 42 bzw. fließt nicht von dieser ab, wodurch eine Unterdrückung des Fehlers in dem Antwortsignal ermöglicht wird.
  • Ferner tritt manchmal ein Fehler zwischen einem tatsächlich durch den in dem Strommodulationsschaltkreis 56 enthaltenen Widerstand 56b fließenden Signal und einem von der Batteriezelle 42 auszugebenden Sinuswellensignal auf, wodurch ein Fehler in dem Antwortsignal verursacht wird. In Hinblick dessen ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Rückkopplungsschaltkreis 56d in dem Strommodulationsschaltkreis 56 vorgesehen, um eine Rückkopplung basierend auf einem Vergleich zwischen dem Rückkopplungssignal (d. h., Erfassungssignal) und einem Anweisungssignal bei einer Anweisung des Halbleiterschaltelements 56a durchzuführen. Damit kann das Sinuswellensignal konstant und genau von der Batteriezelle 42 wie angewiesen ausgegeben werden.
  • Ferner wird, wenn der Strommodulationsschaltkreis 56 durch das Anweisungssignal angewiesen wird, die Wellenform des Sinuswellensignals zu erlangen, das Anweisungssignal von dem Digitalsignal zu dem Analogsignal gewandelt, wodurch möglicherweise ein Fehler während der Wandlung verursacht wird. In einer solchen Situation kann der Fehler unterdrückt werden, wenn ein Filterschaltkreis oder dergleichen zwischen dem Lock-In-Verstärker 52 und dem Strommodulationsschaltkreis 56 vorgesehen ist, um die Wellenform des Anweisungssignals zu glätten. Jedoch vergrößert dies ein System entweder, oder ist kostenintensiv.
  • Zudem tendiert, wenn eine komplexe Impedanz berechnet wird, da die Batteriezelle 42 des Transportsystems grundsätzlich eine große Kapazität aufweist, eine Messspanne einer Messfrequenz dazu, breiter zu sein. Entsprechend ist es sehr wahrscheinlich, dass der Filterschaltkreis entsprechend groß bzw. vergrößert wird. Daher wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Rückkopplungssteuerung durchgeführt, um den Fehler bei der Wellenform des Anweisungssignals während der Signalwandlung zu unterdrücken. Damit muss der Filterschaltkreis nicht zwischen dem Lock-In-Verstärker 52 und dem Strommodulationsschaltkreis 56 angeordnet werden. Als eine Ausnahme wird bei Bedarf der Anti-Aliasing-Filter bzw. Anti-Treppeneffekt-Filter bei der AD-Wandlung verwendet.
  • Ferner ist der Strommodulationsschaltkreis 56 dazu eingerichtet, um ein Signal (d. h., Strom), das durch den Widerstand 56b fließt, zu erfassen, und ein solches Erfassungssignal zu dem Lock-In-Verstärker 52 als ein Rückkopplungssignal auszugeben. Der Lock-In-Verstärker 52 ist dazu eingerichtet, um dazu in der Lage zu sein, das Rückkopplungssignal als ein Stromsignal zu verwenden. Damit kann, wenn das Rückkopplungssignal (d. h., das tatsächlich durch den Widerstand 56b fließende Signal) verwendet wird, eine Berechnungsgenauigkeit eines Berechnens der komplexen Impedanz selbst dann verbessert werden, wenn ein Fehler zwischen einem Signal, das tatsächlich durch den Widerstand 56b fließt, und einem auszugebenden Sinuswellensignal (d. h., durch den Mikrocomputer 53 zur Ausgabe angewiesenen Signal) auftritt.
  • Auf diese Weise kann, wenn der Fehler durch Verwendung des Rückkopplungssignals korrigiert wird, da der Filterschaltkreis zwischen dem Lock-In-Verstärker 52 und dem Strommodulationsschaltkreis 56 weggelassen werden kann, das Batterieüberwachungssystem 50 verkleinert werden. Ferner wird, obwohl der Anti-Aliasing-Filter für eine AD-Wandlung wie vorstehend beschrieben bei Bedarf verwendet wird, da eine relativ hohe Abschaltfrequenz bzw. Cutoff-Frequenz verwendet werden kann und entsprechend ein Element mit einer kleinen Konstante eingesetzt werden kann, dadurch auch eine Verkleinerung des Systems ermöglicht werden.
  • Ferner kann bei dem ersten Ausführungsbeispiel, da der Antwortsignaleingangsanschluss 58 mit einem Anschlussabschnitt am nächsten zu der Elektrode der Batteriezelle 42 verbunden ist, und entsprechend ein Einfluss einer Impedanzkomponente, die durch den Anschlussabschnitt der Batteriezelle 42 erzeugt wird, entweder unterdrückt oder reduziert wird, eine Berechnungsgenauigkeit einer Berechnung der komplexen Impedanz weiter verbessert werden. Detaillierter umfasst ein Paar von Anschlüssen 42a der Batteriezelle 42 Impedanzkomponenten wie in 6A und 6B gezeigt. Daher ist der Satz von Antwortsignaleingangsanschlüssen 58 wünschenswerterweise mit jeweiligen Abschnitten näher zu den Elektroden wie in 6B gezeigt als jeweilige Abschnitte davon wie in 6A gezeigt verbunden. Damit kann eine Berechnungsgenauigkeit einer Berechnung der komplexen Impedanz weiter verbessert werden. Ferner sind, wie in 6B gezeigt, die Verbindungsabschnitte des Satzes von Antwortsignaleingangsanschlüssen 58 bevorzugterweise näher bei den Elektroden als Verbindungsabschnitte des Strommodulationsschaltkreis 56.
  • Nachstehend wird ein Batterieüberwachungssystem 50 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Wie gezeigt unterscheidet sich bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Impedanzberechnungsprozess von dem in dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführten. Insbesondere wird, wie in 7 gezeigt, bei dem Impedanzberechnungsprozess des zweiten Ausführungsbeispiels ein Prozess des Schrittes S102 weggelassen. D. h., unabhängig von einem Wert einer Messfrequenz wird eine Frequenzkomponente in einem Rauschsignal entsprechend der Messfrequenz einer Lock-In-Erfassung unterzogen, und eine Anwesenheit oder Abwesenheit des Rauschsignals wird basierend auf einer Größe der Frequenzkomponente bestimmt. Nachstehend sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen oder äquivalenten Abschnitten in jedem der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele hinzugefügt, und eine Beschreibung ist nachstehend durch Bezugnahme aufgenommen.
  • Nachstehend wird ein Batterieüberwachungssystem 50 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Wie gezeigt unterscheidet sich bei dem dritten Ausführungsbeispiel ein Impedanzberechnungsprozess von dem in dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführten erneut. Insbesondere wird, wie in 8 gezeigt, bei dem Impedanzberechnungsprozess des dritten Ausführungsbeispiels eine Anwesenheit oder Abwesenheit eines Rauschsignals nicht bestimmt. D. h., die Prozesse der Schritte S102, S103, und S107 sind weggelassen.
  • Daher führt unabhängig von einer Anwesenheit (bzw. Vorhandensein) oder Abwesenheit (bzw. Nichtvorhandensein) eines Rauschsignals der Mikrocomputer 53 eine Lock-In-Erfassung jedes Mal durch, um eine Frequenzkomponente in dem Rauschsignal entsprechend der Messfrequenz zu erfassen. Der Mikrocomputer 53 entfernt dann die Frequenzkomponente des Rauschsignals wie erfasst von einer Frequenzkomponente in einem Antwortsignal.
  • Nachstehend wird ein Batterieüberwachungssystem 50 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Wie gezeigt unterscheidet sich bei dem vierten Ausführungsbeispiel ein Impedanzberechnungsprozess von dem in dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführten erneut. D. h., wie in 9 gezeigt wird bei dem Impedanzberechnungsprozess des vierten Ausführungsbeispiels ein Rauschsignal nicht entfernt, sondern wird wie nachstehend beschrieben vermieden.
  • Insbesondere führt der Mikrocomputer 53 des Batterieüberwachungssystems 50 periodisch einen in 9 gezeigten Impedanzberechnungsprozess aus. Bei dem Impedanzberechnungsprozess der 9 wird, da Prozesse von Schritt S101 bis S105 im Wesentlichen gleich jenen in dem ersten Ausführungsbeispiel sind, eine Beschreibung davon nicht wiederholt.
  • Nachstehend wird ein Prozess, der bei dem vierten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, wenn die in Schritt S102 durchgeführte Bestimmung positiv ist, beschrieben. D. h., ein Prozess, der durchgeführt wird, wenn eine Messfrequenz in einer gegebenen Frequenzspanne enthalten ist, und entsprechend ein Rauschsignal mit einer gegebenen Frequenz sehr wahrscheinlich auftritt, wird beschrieben.
  • Insbesondere ändert, wenn die in Schritt S102 durchgeführte Bestimmung positiv ist, der Mikrocomputer 53 die Messfrequenz in Schritt S401. Um die Messfrequenz zu ändern, kann ein beliebiges Verfahren eingesetzt werden, und es ist für eine neue Messfrequenz nur notwendig, von der Frequenzspanne abzuweichen. Nach Abschluss eines Prozesses des Schrittes S401 schreitet der Prozess zu einem Prozess des Schrittes S102 fort. Damit kann der Mikrocomputer 53 einfach ein Rauschsignal vermeiden.
  • Nachstehend wird ein Batterieüberwachungssystems 50 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Wie gezeigt unterscheidet sich bei dem fünften Ausführungsbeispiel ein Impedanzberechnungsprozess von dem in dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführten. Insbesondere wird, wie in 10 gezeigt, bei dem Impedanzberechnungsprozess des fünften Ausführungsbeispiels ein Rauschsignal nicht entfernt und wird wie nachstehend beschrieben vermieden.
  • Insbesondere führt der Mikrocomputer 53 des Batterieüberwachungssystems 50 periodisch einen in 10 gezeigten Impedanzberechnungsprozess aus. Wie gezeigt benennt in dem Impedanzberechnungsprozess der Mikrocomputer 53 eine Messfrequenz zur Berechnung einer komplexen Impedanz in Schritt S501 vergleichbar mit dem Prozess des Schrittes S101. Die Messfrequenz wird aus in einer gegebenen Messspanne enthaltenen Frequenzen benannt.
  • Nachfolgend weist der Mikrocomputer 53 in Schritt S502 den Lock-In-Verstärker 52 an, ein Rauschsignal (d. h., Hintergrundrauschen) zu erfassen, wie in dem Prozess des Schritts S106 durchgeführt. Insbesondere bringt in Schritt S502 der Mikrocomputer 53 den Lock-In-Verstärker 52 dazu, eine Lock-In-Erfassung eines Erfassens eines Rauschsignals (d. h., Hintergrundrauschen), das erfassbar ist, wenn eine Störung nicht an die Batteriezelle 42 angelegt bzw. auf diese angewendet ist, durchzuführen. Hierbei wird, da die Lock-In-Erfassung des Rauschsignals, die durch den Lock-In-Verstärker 52 durchgeführt wird, vorstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wurde, die detaillierte Beschreibung davon nicht wiederholt.
  • Wenn der Prozess des Schritts S502 abgeschlossen ist und eine Frequenzkomponente des Rauschsignals zu diesem eingegeben ist, bestimmt der Mikrocomputer 53 in Schritt S503, ob die Frequenzkomponente des Rauschsignals wie eingegeben größer als ein Referenzwert ist. Wenn die Bestimmung negativ ist, d. h., das Rauschsignal nicht größer ist, benachrichtigt der Mikrocomputer 53 in Schritt S504 den Lock-In-Verstärker 52 über eine Messfrequenz wie in Schritt S103 durchgeführt und weist den Lock-In-Verstärker 52 an, eine Frequenzkomponente in einem Antwortsignal entsprechend der Messfrequenz zu erfassen. Hierbei wird, da die Lock-In-Erfassung des Antwortsignals, die durch den Lock-In-Verstärker 52 durchgeführt wird, vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wurde, die gleiche Beschreibung nicht wiederholt.
  • Nachfolgend berechnet der Mikrocomputer 53 auf einen Empfang der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal hin in Schritt S505 alles oder einiges aus einem Realteil, einem Imaginärteil, einem Absolutwert, und einer Phase einer komplexen Impedanz basierend auf der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal wie empfangen und einem von der Batteriezelle 42 ausgegebenen Stromsignal. Hierbei kann das Stromsignal basierend auf entweder dem Rückkopplungssignal oder dem durch das Anweisungssignal zur Ausgabe angewiesenen Sinuswellensignal erlangt werden.
  • Nachfolgend gibt der Mikrocomputer 53 in Schritt S506 die komplexe Impedanz wie berechnet über die Kommunikationseinheit 54 zu der ECU 60 aus. Dann endet der Impedanzberechnungsprozess.
  • Im Gegensatz dazu bestimmt, wenn die in Schritt S503 durchgeführte Bestimmung positiv ist, der Mikrocomputer 53 in Schritt S507, ob die Anzahl von Malen, wenn eine Lock-In-Erfassung des Rauschsignals durchgeführt ist, geringer als oder gleich wie ein gegebener Wert ist. Erneut kann vergleichbar mit dem in Schritt S401 des vierten Ausführungsbeispiels durchgeführten Prozess ein beliebiges Verfahren einer Änderung der Messfrequenz eingesetzt werden. Wenn der Prozess des Schritts S508 abgeschlossen ist, schreitet der Prozess zu Schritt S502 fort. Erneut kann vergleichbar mit dem in Schritt S401 des vierten Ausführungsbeispiels durchgeführten Prozess ein beliebiges Verfahren einer Änderung der Messfrequenz eingesetzt werden. Wenn der Prozess des Schritts S508 abgeschlossen ist, schreitet der Prozess zu Schritt S502 fort.
  • Ferner gibt, wenn im Gegensatz dazu die Bestimmung in Schritt S507 negativ ist, der Mikrocomputer 53 in Schritt S509 ein Abnormalsignal über die Kommunikationseinheit 54 zu der ECU 60 aus, um darüber zu informieren, dass der Mikrocomputer 53 das Antwortsignal nicht genau empfangen kann. Dann endet der Impedanzberechnungsprozess.
  • Daher kann durch Ausführung des Impedanzberechnungsprozesses wie in dem fünften Ausführungsbeispiel gezeigt der Mikrocomputer 53 effektiv das Rauschsignal einfach vermeiden.
  • Nachstehend wird ein Batterieüberwachungssystems 50 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Insbesondere führt das Batterieüberwachungssystem 50 des sechsten Ausführungsbeispiels eine sogenannte Zweiphasen-Lock-In-Erfassung wie nachstehend detailliert beschrieben durch.
  • D. h., wie in 11 gezeigt ist bei einem Lock-In-Verstärker 52 ein Vorverstärker 152 als ein Verstärker zum Empfang einer Spannungsschwankung der Batteriezelle 42 durch einen Satz von Antwortsignaleingangsanschlüssen 58, wenn das Sinuswellensignal ausgegeben wird, vorgesehen. Der Vorverstärker 152 verstärkt die Spannungsschwankung, die durch den Antwortsignaleingangsanschluss 58 eingegeben ist, und gibt ein solches Verstärkungsergebnis als ein Antwortsignal aus. D. h., da eine Amplitude des Antwortsignals verglichen mit einer Spannung der Batteriezelle 42 relativ schwach ist, ist der Vorverstärker 152 vorgesehen, um eine Erfassungsgenauigkeit des Antwortsignals zu steigern und zu verbessern. Hierbei können, obwohl bei dem sechsten Ausführungsbeispiel eine Stufe des Vorverstärker 152 vorgesehen ist, Multistufen bzw. mehrere Stufen davon eingesetzt werden.
  • Ferner ist, wie in 11 gezeigt, ein Kondensator C1 zwischen dem Positivelektrodenanschluss der Batteriezelle 42 und dem Antwortsignaleingangsanschluss 58, der näher zu einer Positivelektrode (einem Positivelektrodenanschluss) des Vorverstärker 152 angeordnet ist, vorgesehen, um die DC-Komponente zu entfernen. Damit kann eine DC-Komponente (d. h., ein Anteil, der ohne Bezug zu der Innenkompleximpedanzinformation steht) aus der Spannungsschwankung bzw. Spannungsvariation der Batteriezelle 42 entfernt werden, und eine Erfassungsgenauigkeit des Antwortsignals kann verbessert werden.
  • Ferner ist ein AD-Wandler 154 in dem Lock-In-Verstärker 52 vorgesehen, um ein Antwortsignal (d. h., Analogsignal), das von dem Vorverstärker 152 ausgegeben wird, in ein Digitalsignal zu wandeln, und dieser gibt ein solches Wandlungsergebnis davon aus.
  • Der AD-Wandler 154 ist auch mit jedem aus einem ersten Multiplizierer 156 und einem zweiten Multiplizierer 157 verbunden, um das Antwortsignal in diese einzugeben.
  • Ferner ist ein nachstehend detailliert beschriebener Oszillierschaltkreis 158 mit dem ersten Multiplizierer 156 verbunden, um ein erstes Referenzsignal in diesen einzugeben. Der erste Multiplizierer 156 multipliziert ein Antwortsignal mit einem ersten Referenzsignal, wodurch ein Wert proportional zu einem Realteil des Antwortsignals entsprechend einer Messfrequenz berechnet wird. Der erste Multiplizierer 156 gibt dann den Wert proportional zu dem Antwortsignal zu dem Mikrocomputer 53 über einen Tiefpassfilter 159 aus. In 11 wird der Realteil des Antwortsignals als Re|Vr| repräsentiert.
  • Ferner ist der Oszillierschaltkreis 158 auch mit dem zweiten Multiplizierer 157 über einen Phasenverschiebungsschaltkreis 160 verbunden, um ein zweites Referenzsignal in diesen einzugeben. Eine Phase des zweiten Referenzsignals ist um einen Winkel von 90° (d. h., π/2) von jener des ersten Referenzsignals vorverschoben. D. h., der Phasenverschiebungsschaltkreis 160 verschiebt eine Phase eines Sinuswellensignals (d. h. ersten Referenzsignals), das von dem Oszillierschaltkreis 158 als eine Eingabe in diesen empfangen ist, vor, und gibt ein solches vorverschobenes Signal als das zweite Referenzsignal aus.
  • Der zweite Multiplizierer 157 multipliziert auch das zweite Referenzsignal mit dem Antwortsignal, wodurch ein Wert proportional zu einem Imaginärteil des Antwortsignals berechnet wird. Der zweite Multiplizierer 157 gibt dann den Wert proportional zu dem Imaginärteil des Antwortsignals an den Mikrocomputer 53 über einen Tiefpassfilter 161 aus. In 11 wird der Imaginärteil des Antwortsignals durch Im|Vr| repräsentiert. Daher entsprechen der Realteil und der Imaginärteil des Antwortsignals gemeinsam der Frequenzkomponente des Antwortsignals entsprechend der Messfrequenz.
  • Ferner gibt der Oszillierschaltkreis 158 ein gemäß der Messfrequenz bestimmtes Sinuswellensignal aus. Wie vorstehend beschrieben gibt der Oszillierschaltkreis 158 ein Sinuswellensignal als das erste Referenzsignal jeweils an den ersten Multiplizierer 156 und den Phasenverschiebungsschaltkreis 160 aus. Ferner ist der Oszillierschaltkreis 158 auch mit dem Anweisungssignalausgangsanschluss 59a über den DA-Wandler 162 verbunden, um das Sinuswellensignal zu diesem als das Anweisungssignal auszugeben.
  • Ferner ist der Rückkopplungssignaleingangsanschluss 59b über einen AD-Wandler 163 mit dem Mikrocomputer 53 verbunden. Daher empfängt der Mikrocomputer 53 ein Rückkopplungssignal (d. h., Erfassungssignal) von dem Rückkopplungssignaleingangsanschluss 59b.
  • Daher empfängt der Mikrocomputer 53 Eingaben bzw. Eingänge von Werten proportional zu dem Realteil und dem Imaginärteil des Antwortsignals, wodurch der Realteil und der Imaginärteil der komplexen Impedanz basierend auf diesen Werten berechnet wird. Zu der gleichen Zeit berechnet (d. h., korrigiert) der Mikrocomputer 53 den Realteil und den Imaginärteil der komplexen Impedanz basierend auf dem Rückkopplungssignal wie empfangen unter Berücksichtigung einer Amplitude eines tatsächlich fließenden Signals und einer Abweichung einer Phase von jener des Referenzsignals.
  • Ferner berechnet der Mikrocomputer 53 auch einen Absolutwert und eine Phase der komplexen Impedanz. Insbesondere kann, da der Realteil und der Imaginärteil des Antwortsignals durch Durchführung der Zweiphasen-Lock-In-Erfassung bekannt sein können, (eine Spannung des Antwortsignals) auf einer Polarkoordinatenanzeige durch eine Formel |Vr|e ^ jθv repräsentiert werden, wobei θv eine Phase des Antwortsignals repräsentiert. Vergleichbar kann ein Strom davon durch eine Formel |I|e ^ jθi repräsentiert werden. Daher kann, da eine Gleichung V = ZI wohlbekannt ist, die nachstehend beschriebene erste Gleichung erlangt werden, wenn die Polarkoordinatenanzeige der komplexen Impedanz durch eine Formel |Z|e ^jθz repräsentiert wird, wobei j eine imaginäre Einheit repräsentiert, die eine Gleichung j^2 = -1 erfüllt. |  Z  | e  j θ z = |  Vr  | e   j θ v / |  I  | e  j θ i
    Figure DE102020118975A1_0001
  • Daher wird ein Absolutwert der komplexen Impedanz durch Berechnung der Gleichung |Z| = |Vr|/|I| erlangt. Auch kann die Phase durch Berechnung einer Formel θv-θi erlangt werden. Dann gibt der Mikrocomputer 53 solche Berechnungsergebnisse über die Kommunikationseinheit 54 zu der ECU 60 aus. Wie in 11 gezeigt wird der Absolutwert der komplexen Impedanz durch |Z| indiziert. Eine Phase der komplexen Impedanz wird durch arg(Z) indiziert.
  • Nachstehend wird eine in dem sechsten Ausführungsbeispiel durchgeführte Lock-In-Erfassung unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Als erstes wird ein beispielhafter Prozess, der durchgeführt wird, wenn der Mikrocomputer 53 den Lock-In-Verstärker 52 über eine Messfrequenz in Schritt S103 oder dergleichen benachrichtigt, um den Lock-In-Verstärker 52 dazu zu bringen, eine Frequenzkomponente entsprechend der Messfrequenz von einem Antwortsignal zu erlangen, unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
  • Insbesondere bestimmt der Oszillierschaltkreis 158 des Lock-In-Verstärkers 52 eine Frequenz eines Sinuswellensignals (d. h., gegebenen AC-Signals) basierend auf der durch den Mikrocomputer 53 angewiesenen Messfrequenz. Nachfolgend gibt der Oszillierschaltkreis 158 in Schritt S601 ein Anweisungssignal von dem Anweisungssignalausgangsanschluss 59a über den DA-Wandler 162 zu dem Strommodulationsschaltkreis 56 aus, um den Strommodulationsschaltkreis 56 anzuweisen, das Sinuswellensignal auszugeben. Wenn ein solches Digitalsignal durch den DA-Wandler 162 in ein Analogsignal gewandelt wird, wird ein geeigneter Versatzwert (d. h., DC-Vorspannung bzw. DC-Bias) zu dem Digitalsignal hinzugefügt, und diese werden gemeinsam gewandelt. Insbesondere kann der Versatzwert durch den Mikrocomputer 53 wünschenswerterweise basierend auf einer DC-Spannung der Batteriezelle 42 bestimmt werden. Eine solche DC-Spannung der Batteriezelle 42 kann durch die Spannungsmesseinheit 57 gemessen werden.
  • Damit bringt basierend auf der durch die Batteriezelle 42 zugeführten Energie das Strommodulationsschaltkreis 56 die Batteriezelle 42 dazu, ein Sinuswellensignal basierend auf dem Anweisungssignal auszugeben.
  • Ferner tritt, wenn das Sinuswellensignal von der Batteriezelle 42 ausgegeben wird, eine Spannungsschwankung, die eine Innenkompleximpedanz der Batteriezelle 42 widerspiegelt, zwischen Positiv- und Negativelektrodenanschlüssen der Batteriezelle 42 auf. Dann empfängt der Vorverstärker 152 in dem Lock-In-Verstärker 52 die Spannungsschwankung über den Antwortsignaleingangsanschluss 58 und gibt den Eingang als ein Antwortsignal in Schritt S602 aus.
  • Hierbei wird, wenn dieses zu dem Antwortsignaleingangsanschluss 58 eingegeben wird, eine DC-Komponente der Spannungsschwankung durch den Kondensator C1 entfernt, so dass nur ein charakteristischer Abschnitt bzw. ein charakteristischer Teil der Spannungsschwankung extrahiert wird. Ferner verstärkt der Vorverstärker 152 die Spannungsschwankung, die als ein Ergebnis einer Entfernung der DC-Komponente abgeschwächt ist, und gibt ein solches Verstärkungsergebnis als das Antwortsignal aus. Zu dieser Zeit wandelt der AD-Wandler 154 das über eine Signalschalteinheit (nicht gezeigt) eingegebene Antwortsignal in ein Digitalsignal und gibt ein solches Wandlungsergebnis aus. Hierbei wird eine Größe der DC-Komponente, die durch den Kondensator C1 entfernt wird, wünschenswerterweise gemäß der DC-Spannung der Batteriezelle 42 bestimmt. Vergleichbar wird ein Ausmaß einer Spannungsschwankung, das zu verstärken ist, wünschenswerterweise gemäß der DC-Spannung der Batteriezelle 42 bestimmt.
  • Ferner multipliziert der ersten Multiplizierer 156 in Schritt S603 das darin von dem AD-Wandler 154 eingegebene Antwortsignal mit einem Sinuswellensignal (d. h., erstes Referenzsignal), das darin von dem Oszillierschaltkreis 158 eingegeben ist, wodurch ein Wert proportional zu einem Realteil des Antwortsignals berechnet wird. Vergleichbar multipliziert der zweite Multiplizierer 157 das Antwortsignal mit einem zweiten Referenzsignal, das von dem Phasenverschiebungsschaltkreis 160 darin eingegeben ist, wodurch ein Wert proportional zu dem Imaginärteil des Antwortsignals berechnet wird.
  • Nachfolgend gibt der Lock-In-Verstärker 52 in Schritt S604 diese proportionalen Werte über einen Tiefpassfilter 159 und einen Tiefpassfilter 161 jeweils zu dem Mikrocomputer 53 aus. Hierbei wird, wenn die proportionalen Werte jeweils durch die Tiefpassfilter 159 und den Tiefpassfilter 161 hindurchpassieren, ein Signal verschieden von der DC-Komponente entweder gedämpft bzw. abgeschwächt oder entfernt.
  • Ferner wird, wenn eine Lock-In-Erfassung durchgeführt wird, um ein Rauschsignal zu erfassen, der Prozess des Schritts S601 weggelassen. D. h., die Lock-In-Erfassung zur Erfassung eines Rauschsignals wird ohne Ausgabe eines Anweisungssignals zur Anweisung des Strommodulationsschaltkreis 56, das Sinuswellensignal auszugeben, durchgeführt.
  • Daher können gemäß dem Batterieüberwachungssystem 50 des sechsten Ausführungsbeispiels die nachstehend beschriebenen verschiedenen Vorteile erlangt werden.
  • Als erstes erfasst der Lock-In-Verstärker 52 den Wert proportional zu dem Realteil des Antwortsignals basierend auf dem durch Multiplizieren des Antwortsignals wie eingegeben mit dem ersten Referenzsignal erlangten Wert. Zudem erfasst der Lock-In-Verstärker 52 den Wert proportional zu dem Imaginärteil des Antwortsignals basierend auf dem durch Multiplizieren des Antwortsignals mit dem zweiten Referenzsignal, das aus dem Sinuswellensignal, dessen Phase verschoben ist, gebildet ist, erlangten Wert. Nachfolgend berechnet der Mikrocomputer 53 die komplexe Impedanz basierend auf diesen Werten. Daher kann durch Durchführung der sogenannten Zweiphasen-Lock-In-Erfassung auf diese Weise nur die gleiche Frequenzkomponente wie die Messfrequenz aus dem Antwortsignal extrahiert werden. Entsprechend können weißes Rauschen und pinkes Rauschen einfach gehandhabt werden, wodurch eine sehr genaue Berechnung der komplexen Impedanz ermöglicht wird. Ferner kann durch Durchführung der Zweiphasen-Lock-In-Erfassung eine Phasenanpassung zwischen dem Referenzsignal und dem Antwortsignal weggelassen werden.
  • Nachstehend werden verschiedene Modifikationen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Als erstes kann, obwohl es in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel für jede der Batteriezellen 52 vorgesehen ist, das Batterieüberwachungssystem 50 für jede aus Einheiten von Batteriezellen 42 (beispielsweise Batteriemodulen 41, zusammengesetzte Batterie 40) bereitgestellt sein. In einer solchen Situation kann eine Funktion des Batterieüberwachungssystems 50 miteinander geteilt bzw. geteilt verwendet bzw. gemeinsam verwendet werden.
  • Beispielsweise können, wie in 13 gezeigt, die stabilisierte Energiezufuhreinheit 301, die Kommunikationseinheit 54, und der Mikrocomputer 53 geteilt bzw. geteilt verwendet bzw. gemeinsam verwendet werden. In einer solchen Situation kann ein Potential der Negativelektrode manchmal je nach Batteriezelle 42 verschieden sein. Daher ist ein Referenzpotential jedes von elektrischen Signalen, das verwendet wird, wenn Information jeder der Batteriezellen 42 übertragen wird, manchmal von den anderen verschieden. In Hinblick dessen wird eine Funktion einer Eingabe jedes von elektrischen Signalen zu dem Mikrocomputer 53 gemäß einer Differenz bezüglich eines Referenzpotentials nötig, um eine Berechnung durchzuführen. Als ein Signalübertragungsgerät zur Kommunikation eines Signals zwischen verschiedenen Referenzpotentialen kann ein Kondensator, ein Transformator, eine Funkwelle, und Licht beispielhaft genannt werden.
  • Als zweites kann bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Batterieüberwachungssystem 50 einen Ausgleichsprozess eines Ausgleichs des Energiespeicherzustands und der Spannung jeder der Batteriezellen 42 durchführen. Der Ausgleichsprozess umfasst einen Prozess eines Entladens einer Batteriezelle 42 in einem höheren Energiespeicherzustand als die anderen Batteriezellen 42, um den Energiespeicherzustand davon mit denen der anderen Batteriezellen 42 auszugleichen. Damit kann, da der Energiespeicherzustand jeder der Batteriezellen 42 mit jeder anderen angeglichen wird, eine Teilüberladung der Batteriezelle entweder unterdrückt oder verringert werden. Ferner kann, wenn es den Ausgleichsprozess durchführt, das Batterieüberwachungssystems 50 die Batteriezelle 42 dazu bringen, unter Verwendung des Strommodulationsschaltkreises 56 zu entladen. In einer solchen Situation wirkt das Batterieüberwachungssystem 50 als eine Entladesteuereinrichtung .
  • Insbesondere gibt bei der vorstehend beschriebenen Modifikation, wenn er eine Entladeanweisung von der ECU 60 oder dergleichen gemäß einem Energiespeicherzustand jeder von Batteriezellen 42 empfängt oder eines aus einem Energiespeicherzustand und einer Spannung einer Batteriezelle 42 größer als ein gegebener Wert wird, der Mikrocomputer 53 ein Anweisungssignal zu dem Strommodulationsschaltkreis 56 aus, um die Batteriezelle 42 dazu zu bringen, ein Sinuswellensignal, eine periodische Funktion wie eine Rechteckwelle, etc., oder ein DC-Signal auszugeben. Nachfolgend gibt der Mikrocomputer 53 kontinuierlich das Anweisungssignal aus, bis entweder die Eingabe der Entladeanweisung entfällt, oder entweder der Energiespeicherzustand oder die Spannung der Batteriezelle 42 geringer als der gegebene Wert wird. Damit ist der Ausgleichsprozess abgeschlossen.
  • Ferner kann bei Dazubringen der Batteriezelle 42, für den Zweck des Ausgleichsprozesses zu entladen, eine komplexe Impedanz berechnet werden, indem die Batteriezelle 42 dazu gebracht wird, dass Sinuswellensignal auszugeben. Damit kann ein Energieverbrauch entweder unterdrückt oder reduziert werden. Hierbei ist der für den Zweck eines Ausgleichs auszugebende Strom grundsätzlich schwach, um einen Energieverbrauch entweder zu unterdrücken oder zu reduzieren und das System zu minimieren. Daher wird der Ausgleichsprozess in besonders vorteilhafter Weise bei dem Batterieüberwachungssystem 50 selbst dann eingesetzt, wenn der schwache Strom wie bei der vorstehend beschriebenen Modifikation verwendet wird, da dabei die komplexe Impedanz basierend auf der Lock-In-Erfassung genau berechnet wird.
  • Ferner muss bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Filtereinheit 55 nicht notwendigerweise nur aus Elementen bestehen. Beispielsweise können ein Verdrahtungssystem, ein Verbinderkontaktabschnitt, ein Musterverdrahtungssystem, und ein Festmuster wie auf einer gedruckten Schaltkreisplatine ausgebildet enthalten sein, um die Filtereinheit 55 auszubilden. Ferner kann auch eine Mischung dieser Geräte und des Elements eingesetzt werden.
  • Ferner kann bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Filterschaltkreis zwischen dem Strommodulationsschaltkreis 56 und dem Lock-In-Verstärker 52 vorgesehen sein. Damit kann ein Fehler, der grundsätzlich verursacht wird, wenn das Anweisungssignal in ein Analogsignal gewandelt wird, entweder unterdrückt oder reduziert werden.
  • Ferner kann bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Rückkopplungsschaltkreis 56d weggelassen werden. Ferner wird der durch den Widerstand 56b fließende Strom nicht notwendigerweise durch den Stromerfassungsverstärker 56c erfasst. Ferner muss der Mikrocomputer 53 das Rückkopplungssignal nicht empfangen.
  • Ferner muss, obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Spannungsmesseinheit 57 vorgesehen ist, um die DC-Spannung zu erfassen, die DC-Spannung nicht notwendigerweise erfasst werden.
  • Ferner kann das Batterieüberwachungssystem 50 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels in verschiedenen Transportsystemen wie einem HEV (Hybridelektrotransportsystem), einem EV (Elektrotransportsystem), einem PHV (Plug-In-Hybridtransportsystem), etc. eingesetzt werden. Das Batterieüberwachungssystem 50 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels kann auch bei einer Hilfsbatterie, einem elektrischen Flugzeug, und einem elektrischen Motorrad eingesetzt werden. Das Batterieüberwachungssystem 50 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels kann auch bei einem elektrischen Schiff eingesetzt werden.
  • Ferner können bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Batteriezellen 42 parallel zueinander verbunden sein.
  • Ferner kann bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Zustand einer Batterie pro Batteriemodul 41 überwacht werden. In einer solchen Situation wird insbesondere dann, wenn die Kommunikationseinheit 54 für jede der Batteriemodule 41 vorgesehen ist, eine Kommunikation von jeder von Kommunikationseinheiten 54 zu der ECU 60 manchmal eine sogenannte Isolationskommunikation, die ein unterschiedliches Potentialkriterium notwendig macht, wie wenn ein Isolationstransformator oder ein Kondensator eingesetzt ist.
  • Ferner kann bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Rückkopplungssignal unter Verwendung einer Lock-In-Erfassung einschließlich Zweiphasen-Lock-In-Erfassung erfasst werden. Damit können durch Messung des Rückkopplungssignals unter Verwendung der Lock-In-Erfassung eine Amplitude und eine Phase des Stromsignals, das tatsächlich von der Batteriezelle 42 ausgegeben wird, selbst dann genau gemessen werden, wenn Rauschen enthalten ist. Ferner kann, wenn das Rückkopplungssignal bei einer Berechnung der komplexen Impedanz verwendet wird, eine Berechnungsgenauigkeit davon effektiv verbessert werden.
  • Dabei wird, wenn eine Messfrequenzkomponente eines Stromsignals wie eines Rückkopplungssignals, etc., durch Anwendung der Lock-In-Erfassung darauf erlangt wird und bei einer Berechnung der komplexen Impedanz verwendet wird, die gleiche Verarbeitung wie in 3 durchgeführt auch während der Lock-In-Erfassung benötigt, die das Stromsignal erfasst, um eine Rauschkomponente zu entfernen. Eine Zeitvorgabe einer Durchführung der Lock-In-Erfassung bezüglich des Stromsignals kann beispielsweise vor oder nach einer Messung des Antwortsignals oder vor und nach einer Messung des Antwortsignals sein. In einer solchen Situation wird, wenn die Erfassung des Stromsignals vor und nach der Messung des Antwortsignals durchgeführt wird und eine Differenz einer vor und nach der Messung des Antwortsignals erlangten Rauschkomponente größer als ein gegebener Referenzwert ist, der Messprozess erneut durchgeführt. Ferner wird, wenn die Differenz einer vor und nach der Messung erlangten Rauschkomponente trotz einer wiederholten Messung mit der spezifizierten Anzahl von Malen nicht auf weniger als ein gegebener Referenzwert verringert wird, ein Abnormalsignal zu der ECU 60 ausgegeben, und der Impedanzberechnungsprozess beendet.
  • Ferner ist bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das von der Batteriezelle 42 auszugebende Stromsignal nicht auf das Sinuswellensignal beschränkt und kann ein Signal wie eine Rechteckwelle, eine Dreieckswelle, etc., sein, solange es zu einem AC-Signal gehört.
  • Ferner kann bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die ECU 60 aus mehreren ECU-Elementen bestehen. Beispielsweise können mehrere ECU-Elemente pro Funktion bereitgestellt sein. Anderenfalls können mehrere ECU-Elemente pro Steuerziel vorgesehen sein. Beispielsweise können die mehreren ECU-Elemente in ein batterie-dediziertes ECU-Element und ein umrichterdediziertes ECU-Element aufgeteilt sein.
  • Ferner kann bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Batteriezelle 42 (d. h., das Batteriemodul 41 oder die zusammengesetzte Batterie 40) als eine Energiequelle für einen peripheren Schaltkreis verwendet werden, wenn diese das Sinuswellensignal (d. h., Antwortsignal) basierend auf der Anweisung ausgibt. Im Gegensatz dazu kann die Batteriezelle 42 (d. h., Batteriemodul 41 oder zusammengesetzte Batterie 40) dazu eingerichtet sein, nicht als eine Energiequelle für den peripheren Schaltkreis zur Verfügung zu stehen, wenn diese das Sinuswellensignal (d. h., Antwortsignal) basierend auf der Anweisung ausgibt.
  • Ferner kann das Verfahren einer Änderung der Messfrequenz, das in jedem von Prozessen des Schritts S401 des vierten Ausführungsbeispiels und Schritt S508 des fünften Ausführungsbeispiels durchgeführt wird, wie nachstehend beschrieben durchgeführt werden. D. h., unter Bezugnahme auf ein vorab erlangtes Kompleximpedanzebenendiagramm (d. h., Call-Call-Diagramm) wird eine nächste Frequenz zu der gegenwärtigen Messfrequenz aus Frequenzen identifiziert, von denen erwartet wird, dass diese ein geringeres Ausmaß einer Änderung einer komplexen Impedanz als ein gegebener Wert verursachen, und als die Messfrequenz verwendet. In einer solchen Situation kann der Umstand, ob das Ausmaß einer Änderung relativ klein ist oder nicht, durch ein Ausmaß einer Differentiation identifiziert werden. Anderenfalls kann ein Batteriezustand (beispielsweise eine Temperatur der Batteriezelle 42, SOC), der bei einem letzten Mal erlangt wurde, mit einem gegenwärtigen Batteriezustand verglichen werden, wodurch ein gegenwärtiges Kompleximpedanzebenendiagramm vorhergesehen wird, und die Frequenz kann basierend auf dem Kompleximpedanzebenendiagramm vorhergesehen werden.
  • Ferner kann bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel als die Rauschquelle nicht nur eine Rauschquelle wie ein Umrichter 30, etc., die bei dem Transportsystem montiert ist, sondern auch eine Rauschquelle wie ein Schnelllader, etc., die temporär mit dem Transportsystem verbunden ist, enthalten sein.
  • Ferner kann bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Messspanne (siehe Schritt S101, etc.), die benannt ist, um die komplexe Impedanz zu berechnen, basierend auf einer Frequenz eines von entweder der bei dem Transportsystem montierten Rauschquelle (beispielsweise Umrichter 30) oder der temporär mit dem Transportsystem verbundenen Rauschquelle (beispielsweise Schnelllader) ausgegebenen Rauschsignals bestimmt werden. Insbesondere kann eine Spanne eingesetzt werden, die dazu in der Lage ist, eine Frequenz des Rauschsignals zu vermeiden. Beispielsweise wird als ein Verfahren eines Benennens der Messspanne ein Kennfeld von Frequenzen, bei denen eine Rauscherzeugung vorhergesehen ist, vorab erlangt, und eine Frequenz verschieden von jenen auf dem Kennfeld kann benannt werden. Damit wird weder eine Rauschbestimmung noch eine Rauschentfernung benötigt.
  • Ferner werden als ein anderes Beispiel eine oder mehrere feste Frequenzen vorab bestimmt und eine gegebene Messfrequenz wird selektiv aus den festen Frequenzen benannt. Hierbei können die festen Frequenzen beispielsweise aus in der vorstehend beschriebenen Messspanne enthaltenen Frequenzen bestimmt werden. Anderenfalls kann ein Kennfeld von Frequenzen, bei denen eine Rauscherzeugung vorhergesehen ist, vorab erlangt werden, und die feste Frequenz wird bestimmt, um die Frequenzen in dem Kennfeld zu vermeiden. Weiter anderenfalls kann sowohl die Auswahl der festen Frequenz als auch die Benennung der Frequenz aus der Messspanne zu der gleichen Zeit eingesetzt werden.
  • Eine Wellenformbenennungseinrichtung (53) benennt eine gegebene Wellenform eines AC-Signals durch Spezifizieren einer Frequenz als eine Referenz. Eine Signalsteuereinrichtung (56) bringt eine Speicherbatterie (42) dazu, ein Antwortsignal basierend auf deren eigener Energie auszugeben. Ein Detektor bzw. eine Erfassungseinrichtung erfasst eine Frequenzkomponente in dem Antwortsignal entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals basierend auf einem Produkt der Referenzfrequenz und des Antwortsignals. Eine Berechnungseinrichtung berechnet eine komplexe Impedanz der Speicherbatterie basierend auf der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal. Eine Rauschbestimmungseinrichtung (53) bestimmt eine Anwesenheit bzw. ein Vorhandensein oder eine Abwesenheit bzw. ein Nichtvorhandensein eines Rauschsignals entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals, bevor die Signalsteuereinrichtung die Speicherbatterie dazu bringt, das AC-Signal auszugeben. Eine Rauschsteuereinrichtung (53) verhindert das Rauschsignal entweder oder entfernt dieses.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 6226261 B2 [0013]

Claims (6)

  1. Batterieüberwachungssystem (50) für eine Überwachung eines Zustands einer Speicherbatterie (42), die aus einem Elektrolyt und mehreren Elektroden ausgebildet ist, wobei das Batterieüberwachungssystem aufweist: eine Wellenformbenennungseinrichtung (53), um eine Wellenform eines von der Speicherbatterie (42) ausgegebenen AC-Signals zu benennen, wobei die Wellenform zumindest eine Frequenz davon als eine Frequenz als eine Referenz defin iert, eine Signalsteuereinrichtung (56), um die Speicherbatterie (42) dazu zu bringen, ein AC-Signal als ein Antwortsignal auszugeben, wobei die Speicherbatterie (42) das AC-Signal basierend auf deren eigener Energie ausgibt, eine Antwortsignaleingangseinheit (52), um das AC-Signal des Antwortsignals von der Speicherbatterie (42) zu empfangen, eine Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung (52), um ein AC-Signal mit einer in dem Antwortsignal enthaltenen Frequenzkomponente entsprechend der Referenzfrequenz zu erfassen, wobei die Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung (52) das AC-Signal durch Durchführung einer Lock-In-Erfassung basierend auf einem Produkt der Referenzfrequenz und des durch die Antwortsignaleingangseinheit (52) empfangenen Antwortsignals erfasst, eine Berechnungseinrichtung (53), um eine komplexe Impedanz der Speicherbatterie basierend auf der Frequenzkomponente des durch die Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung erfassten AC-Signals in dem Antwortsignal zu berechnen, einer Rauschbestimmungseinrichtung (53), um eine Anwesenheit oder Abwesenheit eines Rauschsignals mit einer Frequenz entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals zu bestimmen, bevor die Signalsteuereinrichtung die Speicherbatterie dazu bringt, das AC-Signal auszugeben, und eine Rauschsteuereinrichtung (53), um das Rauschsignal zumindest bevor die Berechnungseinrichtung (53) die komplexe Impedanz der Speicherbatterie berechnet entweder zu vermeiden oder zu entfernen, wenn die Rauschbestimmungseinrichtung die Anwesenheit des Rauschsignals erkennt.
  2. Batterieüberwachungssystem nach Anspruch 1, wobei, bevor die Signalsteuereinrichtung die Speicherbatterie (42) dazu bringt, das AC-Signal auszugeben, die Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung (52) ein durch die Speicherbatterie fließendes Rauschsignal davon empfängt und ein AC-Signal mit einer Frequenzkomponente in dem Rauschsignal entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals basierend auf einem Produkt des Rauschsignals und der Referenzfrequenz erfasst, wobei die Rauschbestimmungseinrichtung (53) eine Anwesenheit oder Abwesenheit des Rauschsignals mit der Frequenzkomponente entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals bestimmt, und wobei die Rauschbestimmungseinrichtung die Anwesenheit oder die Abwesenheit basierend auf der Frequenzkomponente des durch die Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung erfassten Rauschsignals bestimmt.
  3. Batterieüberwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rauschbestimmungseinrichtung (53) eine Anwesenheit des Rauschsignals erkennt, wenn die Referenzfrequenz des AC-Signals innerhalb einer gegebenen Rauschspanne liegt.
  4. Batterieüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung das durch die Speicherbatterie (42) fließende Rauschsignal davon empfängt, bevor die Signalsteuereinrichtung (56) die Speicherbatterie (42) dazu bringt, das AC-Signal auszugeben, wobei die Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung (52) ein AC-Signal mit einer Frequenzkomponente in dem Rauschsignal entsprechend der Referenzfrequenz des AC-Signals basierend auf einem Produkt des Rauschsignals und des durch die Wellenformbenennungseinrichtung benannten Referenzsignals erfasst, wobei die Rauschsteuereinrichtung (53) die Frequenzkomponente in dem Antwortsignal mit der Frequenzkomponente in dem Rauschsignal vergleicht und die Frequenzkomponente in dem Rauschsignal von der Frequenzkomponente in dem Antwortsignal subtrahiert, und wobei die Berechnungseinrichtung (53) die komplexe Impedanz basierend auf einem Ergebnis der Subtraktion berechnet.
  5. Batterieüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Rauschsteuereinrichtung (53) die Signalsteuereinrichtung (56) anweist, die Speicherbatterie dazu zu bringen, das AC-Signal durch Änderung einer Frequenz des AC-Signals auszugeben.
  6. Transportsystem mit einem Batterieüberwachungssystem (50) für eine Überwachung eines Zustands einer Speicherbatterie (42) einschließlich eines Elektrolyts und mehrerer Elektroden, wobei das Batterieüberwachungssystem aufweist: eine Wellenformbenennungseinrichtung (53), um eine gegebene Wellenform eines AC-Signals durch Definition einer Frequenz als eine Referenz, die zu gegebenen messbaren Frequenzen gehört, zu benennen, eine Speichereinheit (53), um die messbaren Frequenzen zu speichern, eine Signalsteuereinrichtung (56), um die Speicherbatterie (42) dazu zu bringen, ein AC-Signal basierend auf deren eigener Energie als ein Überwachungsziel auszugeben, eine Antwortsignaleingangseinheit (52), um das AC-Signal als ein Antwortsignal von der Speicherbatterie (42) zu empfangen, eine Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung (52), um ein AC-Signal mit einer Frequenzkomponente in dem Antwortsignal entsprechend der Referenzfrequenz zu erfassen, wobei die Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung ein AC-Signal mit einer Frequenzkomponente entsprechend der Referenzfrequenz basierend auf einem Produkt der Referenzfrequenz und dem zu der Antwortsignaleingangseinheit eingegebenen Antwortsignal erfasst, und ferner aufweisend eine Berechnungseinrichtung (53), um eine komplexe Impedanz der Speicherbatterie (42) basierend auf der durch die Frequenzkomponentenerfassungseinrichtung in dem Antwortsignal erfassten Frequenzkomponente zu berechnen, wobei die festen Frequenzen eine Frequenz eines von entweder einer Rauscherzeugungsquelle, die bei einem Transportsystem montiert ist, oder einer Rauschquelle, die mit dem Transportsystem verbunden ist, ausgegebenen Rauschsignals ausschließen.
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