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TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung.
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Beschreibung von für den Sachverhalt relevanter Technik
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Es gibt Fälle, in denen eine Eisenphosphat-Lithium-Ionen-Batterie (LFP-Batterie) als eine auf einem Fahrzeug montierte Batterie verwendet wird. Für die Eisenphosphat-Lithium-Ionen-Batterie weist eine charakteristische Kurve eines Ladezustands gegenüber einer Leerlaufspannung (SOC-OCV), beziehungsweise eine Ladezustand-Leerlaufspannungs-Kennlinie die ein Verhältnis zwischen einem Ladezustand (SOC) und einer Leerlaufspannung (OCV) der Batterie angibt, einen flachen Bereich auf, in dem eine Änderungsrate der Leerlaufspannung in Bezug auf den Ladezustand klein ist. In dem flachen Bereich ist es schwierig den Ladezustand der Batterie mit hoher Genauigkeit zu schätzen.
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Als Maßnahmen zur Adressierung dieses Problems beschreibt die offengelegte ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Nr. 2017-167163 (
JP 2017-167163 A ) eine Technik zum Schätzen des Ladezustands aus der SOC-OCV-Kennlinie, wenn die gemessene Leerlaufspannung der Batterie einen Wert in einem Änderungsbereich aufweist, der von dem flachen Bereich verschieden ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die in dem Dokument
JP 2017-167163 A beschriebene Technik berücksichtigt jedoch nicht die Änderung der SOC-OCV-Kennlinie aufgrund einer Alterung der Batterie. Weil die Batterie länger verwendet wird, wird daher eine Differenz zwischen dem geschätzten Ladezustand, der aus der SOC-OCV-Kennlinie geschätzt wurde, und dem aktuellen Ladezustand groß, die die Schätzung des Ladezustands mit hoher Genauigkeit verhindert.
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Die Erfindung stellt eine Steuerungsvorrichtung bereit, die einen Ladezustand einer gealterten Batterie mit hoher Genauigkeit schätzen kann.
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Ein Beispiel der Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung. Die Steuerungsvorrichtung umfasst eine Spannungssteuerungseinheit, eine Erhaltungseinheit und eine Korrektureinheit. Die Spannungssteuerungseinheit ist dazu eingerichtet, um sequentiell eine Befehlsspannung eines Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers zwischen einer Vielzahl von unterschiedlichen vorbestimmten Messspannungen nacheinander umzuschalten, um die Befehlsspannung zu steuern. Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler ist dazu eingerichtet, um einen Ladezustand einer Batterie zu steuern. Die Erhaltungseinheit ist dazu eingerichtet, um für jede der durch die Spannungssteuerungseinheit geschalteten Messspannungen eine erste Klemmenspannung, beziehungsweise Anschlussspannung der Batterie, wenn eine konstante Stromentladung durchgeführt wird, und eine zweite Klemmenspannung der Batterie, wenn eine konstante Stromladung durchgeführt wird, zu erhalten. Die Korrektureinheit ist dazu eingerichtet, um eine Ladezustand-Leerlaufspannungs-Kennlinie, die ein Verhältnis zwischen dem Ladezustand und einer Leerlaufspannung der Batterie angibt, zu korrigieren, auf Grundlage eines Vergleichs zwischen einer Vielzahl der durch die Erhaltungseinheit neu erhaltenen ersten Klemmenspannungen und einer Vielzahl der durch die Erhaltungseinheit unmittelbar vorher erhaltenen ersten Klemmenspannungen, und eines Vergleichs zwischen einer Vielzahl der durch die Erhaltungseinheit neu erhaltenen zweiten Klemmenspannungen und einer Vielzahl der durch die Erhaltungseinheit unmittelbar vorher erhaltenen zweiten Klemmenspannungen.
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In dem oberen Beispiel kann die Ladezustand-Leerlaufspannungs-Kennlinie der Batterie einen flachen Bereich aufweisen, in dem eine Änderungsrate der Leerlaufspannung in Bezug auf den Ladezustand gleich oder geringer als ein vordefinierter Wert ist und die Spannungssteuerungseinheit kann dazu eingerichtet sein, um die Befehlsspannung zur Steuerung, beziehungsweise Regelung des Ladezustands der Batterie auf einen Ladezustand an einer Grenze zwischen dem flachen Bereich und einem Bereich, der von dem flachen Bereich verschieden ist, auf eine erste Spannung zu schalten. Die erste Spannung kann eine der Messspannungen des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers sein.
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In dem oberen Beispiel kann die Spannungssteuerungseinheit dazu eingerichtet sein, um die Befehlsspannung zwischen der ersten Spannung, einer zweiten Spannung, die um einen vorbestimmten Wert höher als die erste Spannung ist, und einer dritten Spannung, die um einen vorbestimmten Wert niedriger als die erste Spannung ist, umzuschalten. Die ersten, zweiten und dritten Spannungen können die Messspannungen des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers sein.
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In dem oberen Beispiel kann die Korrektureinheit derart eingerichtet sein, dass wenn eine vorbestimmte Differenz, beziehungsweise ein vorbestimmter Unterschied zwischen mindestens einer der durch die Erhaltungseinheit neu erhaltenen ersten Klemmenspannungen und einer entsprechenden einen der durch die Erhaltungseinheit unmittelbar vorher erhaltenen ersten Klemmenspannungen vorliegt, die Korrektureinheit die Ladezustand-Leerlaufspannungs-Kennlinie auf Grundlage eines Betrags der Differenz korrigiert.
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In dem oberen Beispiel kann die Korrektureinheit derart eingerichtet sein, dass wenn eine vorbestimmte Differenz zwischen mindestens einer der durch die Erhaltungseinheit neu erhaltenen zweiten Klemmenspannungen und einer entsprechenden einen durch die Erhaltungseinheit unmittelbar vorher erhaltenen zweiten Klemmenspannung vorliegt, die Korrektureinheit die Ladezustand-Leerlaufspannungs-Kennlinie auf Grundlage eines Betrags der Differenz korrigiert.
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Die Steuerungsvorrichtung gemäß dem oberen Beispiel kann ferner eine Benachrichtigungseinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, um eine vorbestimmte Benachrichtigung, beziehungsweise Meldung bereitzustellen, die eine Anomalie der Batterie angibt, wenn die Differenz nur zwischen der mindestens einen der durch die Erhaltungseinheit neu erhaltenen ersten Klemmenspannungen und der entsprechenden einen der durch die Erhaltungseinheit unmittelbar vorher erhaltenen ersten Klemmenspannungen oder zwischen der mindestens einen der durch die Erhaltungseinheit neu erhaltenen zweiten Klemmenspannungen und der entsprechenden einen der durch die Erhaltungseinheit unmittelbar vorher erhaltenen zweiten Klemmenspannungen vorliegt.
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In dem oberen Beispiel kann die Spannungssteuerungseinheit dazu eingerichtet sein, um eine einem Ziel-Ladezustand entsprechende Leerlaufspannung auf Grundlage eines Ergebnisses der Korrektur der Ladezustand-Leerlaufspannungs-Kennlinie abzuleiten, um die Befehlsspannung des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers auf Grundlage der Leerlaufspannung zu aktualisieren und um ein Laden und Entladen der Batterie unter Verwendung der Befehlsspannung zu steuern, beziehungsweise zu regeln.
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Mit der Steuerungsvorrichtung gemäß dem Beispiel der Erfindung ist es möglich den Ladezustand der gealterten Batterie mit hoher Genauigkeit zu schätzen.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile und technische sowie industrielle Signifikanz von Beispielen von Ausführungsbeispielen der Erfindung sind im Folgenden mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben, wobei gleiche Zeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
- 1 ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Energieversorgungssystems zeigt, das eine Steuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst;
- 2 ein Diagramm zeigt, das ein Beispiel einer SOC-OCV-Kennlinie einer Lithium-Ionen-Batterie zeigt;
- 3A ein Flussdiagramm zeigt, das einen Verarbeitungsablauf einer Lade-/Entlade-Steuerung zeigt, die durch die Steuerungsvorrichtung ausgeführt wird;
- 3B ein Flussdiagramm zeigt, das den Verarbeitungsablauf der Lade-/Entlade-Steuerung zeigt, die durch die Steuerungsvorrichtung ausgeführt wird;
- 4 ein Diagramm zeigt, das Beispiele von Werten zeigt, die durch die Lade-/Entlade-Steuerung erhalten werden;
- 5 ein Flussdiagramm zeigt, das einen Verarbeitungsablauf einer Korrektursteuerung der SOC-OCV-Kennlinie zeigt, die durch die Steuerungsvorrichtung ausgeführt wird; und
- 6 ein Diagramm zeigt, das ein spezifisches Beispiel zeigt, bei dem die SOC-OCV-Kennlinie durch die Korrektursteuerung korrigiert ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern eines Ladens/Entladens einer fahrzeuginternen Batterie gemäß der Erfindung korrigiert, wenn eine Klemmenspannung der fahrzeuginternen Batterie neu erhalten wird, eine charakteristische Kurve eines Ladezustands gegen eine Leerlaufspannung (SOC-OCV), beziehungsweise eine Ladezustand-Leerlaufspannungs-Kennlinie der fahrzeuginternen Batterie in geeigneter Weise, auf Grundlage einer Differenz, beziehungsweise eines Unterschieds zwischen einer Klemmenspannung der fahrzeuginternen Batterie, die unmittelbar vorher erhalten und gespeichert wurde, und der neu erhaltenen Klemmenspannung. Dies macht es möglich einen Ladzustand (SOC) einer gealterten Batterie mit hoher Genauigkeit zu schätzen.
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Hier im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezug zu den Zeichnungen im Detail beschrieben.
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Konfigurationen
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1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines Energieversorgungssystems zeigt, das eine Steuerungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst. Ein in 1 veranschaulichtes Energieversorgungssystem 1 umfasst eine erste Batterie 10, einen Gleichstrom-Gleichstrom (DC-DC)-Wandler 20, eine zweite Batterie 30, eine Vielzahl von fahrzeuginternen Vorrichtungen 40 und eine Steuerungsvorrichtung 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Das Energieversorgungssystem 1 ist auf ein Hybridfahrzeug (HV), ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHV), ein elektrisches Fahrzeug (EV) und dergleichen montiert, das dazu eingerichtet ist, um einen Motor als Energiequelle zu verwenden.
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Die erste Batterie 10 ist eine Hochspannungsbatterie zum Bereitstellen von elektrischer Energie an einen (nicht gezeigten) elektrischen Motor und an den DC-DC-Wandler 20. Die erste Batterie 10 kann dazu eingerichtet sein, um in der Lage zu sein, eine elektrische Energie von einer externen Energiequelle über einen (nicht gezeigten) Plug-in-Lader zu erhalten, der an die externe Energiequelle anschließbar ist. Als die erste Batterie 10 wird eine Sekundärbatterie verwendet, wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie, die dazu eingerichtet ist, um ladbar und entladbar zu sein.
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Der DC-DC-Wandler 20 verbindet die erste Batterie 10 mit der zweiten Batterie 30 und den fahrzeuginternen Vorrichtungen 40 und führt der zweiten Batterie 30 und den fahrzeuginternen Vorrichtungen 40 elektrische Energie der ersten Batterie 10 zu. Bei dem Versorgen mit elektrischer Energie kann der DC-DC-Wandler 20 eine Hochspannung der ersten Batterie 10, die eine Eingangsspannung ist, in eine vorbestimmte Niederspannung auf Grundlage eines von der Steuerungsvorrichtung 50 bereitgestellten Befehlsspannungswerts konvertieren und die Niederspannung ausgeben.
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Die zweite Batterie 30 ist eine Niederspannungsbatterie, die mit von dem DC-DC-Wandler 20 ausgegebener elektrischer Energie aufgeladen wird und ihre eigene elektrische Energie entlädt. Beispielsweise kann eine Eisenphosphat-Lithium-Ionen-Batterie (LFP-Batterie), die eine SOC-OCV-Kennlinie mit einem flachen Bereich aufweist, in dem eine Änderungsrate einer Leerlaufspannung (OCV) in Bezug auf einen Ladezustand (SOC), wie in 2 veranschaulicht, gleich oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist, als die zweite Batterie 30 verwendet werden.
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Die fahrzeuginternen Vorrichtungen 40 sind unterschiedliche auf dem Fahrzeug montierte Vorrichtungen, die mit elektrischer Energie, die von dem DC-DC-Wandler 20 ausgegeben wird, und elektrischer Energie der zweiten Batterie 30 arbeiten. Die fahrzeuginternen Vorrichtungen 40 umfassen beispielsweise Aktuatoren wie beispielsweise Motoren und Magnetventile, Lichter, wie beispielsweise Scheinwerfer und Raumbeleuchtung, Klimaanlagen, wie beispielsweise Heizvorrichtungen und Kühlvorrichtungen, Lenkvorrichtungen, Bremsen und elektronische Steuerungseinheiten (ECUs) zum autonomen Fahren und erweiterter Fahrhilfe.
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Die Steuerungsvorrichtung 50 steuert ein Laden/Entladen der zweiten Batterie 30 durch den DC-DC-Wandler 20, um vorbestimmte Informationen über den Zustand der zweiten Batterie 30 zu erhalten und korrigiert die SOC-OCV-Kennlinie der zweiten Batterie 30 auf Grundlage der erhaltenen vorbestimmten Informationen. Die Steuerungsvorrichtung 50 kann typischerweise als eine ECU konfiguriert sein, die einen Prozessor, einen Speicher, eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle und dergleichen umfasst. Die Steuerungsvorrichtung 50 kann einzelne oder alle der auf dem Fahrzeug montierten ECUs umfassen, wie beispielsweise eine ECU, die den DC-DC-Wandler 20 steuern kann, und eine ECU, die den Zustand der zweiten Batterie 30 überwachen kann. Bei der Steuerungsvorrichtung 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels liest der Prozessor ein in dem Speicher gespeichertes Programm aus und führt das Programm aus, um Funktionen einer Spannungssteuerungseinheit 51, einer Erhaltungseinheit 52, einer Korrektureinheit 53 und einer Benachrichtigungseinheit 60, die unten beschrieben sind, auszuführen.
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Die Spannungssteuerungseinheit 51 schaltet sequentiell eine Befehlsspannung des DC-DC-Wandlers 20 zwischen unterschiedlichen vorbestimmten Messspannungen während einer vorbestimmten Periode um, in der bestimmt wird, ob die SOC-OCV-Kennlinie der zweiten Batterie 30 zu korrigieren ist. Die vorbestimmte Periode ist bevorzugt eine Periode, in der die Energieversorgung des Fahrzeugs AN (READY-ON) ist, der Ladezustand der zweiten Batterie 30 hoch ist und der Zustand der zweiten Batterie 30 stabil ist.
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Die Erhaltungseinheit 52 erhält eine Klemmenspannung der zweiten Batterie 30 in einem vorbestimmten Zustand für jede der Messspannungen, die durch die Spannungssteuerungseinheit 51 geschalten werden. Die Erhaltungseinheit 52 erhält den Ladezustand der zweiten Batterie 30 zum Zeitpunkt des Erhaltens der Klemmenspannung.
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Die Korrektureinheit 53 korrigiert die SOC-OCV-Kennlinie, die ein Verhältnis zwischen dem Ladezustand (SOC) und der Leerlaufspannung (OCV) der zweiten Batterie 30 angibt, auf Grundlage eines Vergleichs zwischen einer Vielzahl von durch die Erhaltungseinheit 52 neu erhaltenen Klemmenspannungen und einer Vielzahl von durch die Erhaltungseinheit 52 unmittelbar vorher erhaltenen und gespeicherten Klemmenspannungen.
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Steuerung
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Als Nächstes ist die von der Steuerungsvorrichtung 50 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durchgeführte Steuerung mit Bezug zu den 3A, 3B, 4, 5 und 6 beschrieben.
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3A und 3B zeigen Flussdiagramme, die einen Verarbeitungsablauf einer Lade-/Entlade-Steuerung für die zweite Batterie 30 unter Verwendung des DC-DC-Wandlers 20 veranschaulichen, die durch die Steuerungsvorrichtung 50 ausgeführt wird. Eine Verarbeitung in 3A und eine Verarbeitung in 3B sind durch ein Verbindungselement X verbunden. 4 zeigt ein Diagramm, das Beispiele von durch die Lade-/Entlade-Steuerung gemäß 3A und 3B erhaltenen Werten zeigt.
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Die in 3A und 3B gezeigte Lade-/Entlade-Steuerung wird mindestens einmal während einer Periode durchgeführt, in der das Energieversorgungssystem des Fahrzeugs AN (READY-ON) ist.
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Schritt S301
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Die Steuerungsvorrichtung 50 stellt die Befehlsspannung des DC-DC-Wandlers 20 auf eine vorbestimmte Messspannung V0 ein. Die Messspannung V0 kann jede Spannung (OCV) auf Grundlage der aktuellen SOC-OCV-Kennlinie sein und es kann eine Spannung zum Steuern, beziehungsweise Regeln des Ladezustands der zweiten Batterie 30 auf einen vorbestimmten Ziel-Ladezustand (Ziel-SOC) sein. Das heißt, die Messspannung V0 kann eine Spannung sein, um den Ladezustand der zweiten Batterie 30 dahingehend zu steuern, beziehungsweise regeln, um ein Ladezustand an einer Grenze zwischen dem flachen Bereich und einem Änderungsbereich, der von dem flachen Bereich der zweiten Batterie 30 verschieden ist, zu sein.
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Die Lade-/Entlade-Steuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bevorzugt gestartet, wenn der Ladezustand der zweiten Batterie 30 hoch ist und der Zustand der zweiten Batterie stabil ist. Falls jedoch die Lade-/Entlade-Steuerung mit dem Ladezustand der zweiten Batterie 30 gestartet wird, der von dem Ziel-Ladezustand abweicht, kann eine Verarbeitung in Schritt S302 und den nachfolgenden Schritten nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit ausgeführt werden. Die vorbestimmte Zeit kann beispielsweise eine Zeit sein, die für die zweite Batterie 30 erforderlich ist, um derart geladen zu werden, um den Ziel-Ladezustand aufzuweisen, oder eine Zeit sein, die für die zweite Batterie 30 erforderlich ist, um elektrische Energie zum Aufweisen des Ziel-Ladezustands zu entladen.
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Schritt S302
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Die Steuerungsvorrichtung 50 führt eine konstante Stromentladung (CC-Entladung) mit einem vorbestimmten Stromwert unter Verwendung des DC-DC-Wandlers 20 durch und erhält die Klemmenspannung der zweiten Batterie 30 bei der Messspannung V0, d.h., einen Leerlaufspannungs (CCV)-Minimalwert Vmin0, der eine minimale Leerlaufspannung ist. Die Steuerungsvorrichtung 50 erhält ebenfalls den Ladezustand (SOC) der zweiten Batterie 30 zum Zeitpunkt des CCV-Minimalwerts Vmin0. Der Ladezustand kann unter Verwendung einer bekannten OCV-Methode, einer Stromintegrationsmethode, oder dergleichen einfach erhalten werden.
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Schritt S303
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Die Steuerungsvorrichtung 50 führt eine konstante Stromladung (CC-Ladung) mit einem vorbestimmten Stromwert durch und erhält die Klemmenspannung der zweiten Batterie 30 bei der Messspannung V0, d.h., ein CCV-Maximalwert Vmax0, der eine maximale Leerlaufspannung ist. Die Steuerungsvorrichtung 50 erhält ebenfalls den Ladezustand der zweiten Batterie 30 zu dem Zeitpunkt des CCV-Maximalwerts Vmax0. Der Ladezustand kann unter Verwendung einer bekannten OCV-Methode, einer Stromintegrationsmethode, oder dergleichen einfach erhalten werden.
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Schritt S304
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Die Steuerungsvorrichtung 50 stellt die Befehlsspannung des DC-DC-Wandlers 20 auf eine vorbestimmte Messspannung V1 ein. Die Messspannung V1 ist derart eingestellt, um höher als die Messspannung V0 zu sein (V1 > V0).
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Schritt S305
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Die Steuerungsvorrichtung 50 bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem die Befehlsspannung des DC-DC-Wandlers 20 auf die Messspannung V1 eingestellt wurde. Die vorbestimmte Zeit kann auf eine Zeit eingestellt sein, in der ein Laden der zweiten Batterie 30 mit der Messspannung V1 voraussichtlich abgeschlossen sein wird. Wenn bestimmt ist, dass die vorbestimmte Zeit verstrichen ist (Schritt S305, Ja), geht die Verarbeitung auf Schritt S306 über.
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Schritt S306
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Die Steuerungsvorrichtung 50 führt eine konstante Stromentladung mit einem vorbestimmten Stromwert unter Verwendung des DC-DC-Wandlers 20 mit einem vorbestimmten Stromwert durch und erhält die Klemmenspannung der zweiten Batterie 30 bei der Messspannung V1, d.h., einen CCV-Minimalwert Vmin1, der eine minimale Leerlaufspannung ist. Die Steuerungsvorrichtung 50 erhält ebenfalls den Ladezustand der zweiten Batterie 30 zu dem Zeitpunkt des CCV-Minimalwerts Vmin1. Der Ladezustand kann unter Verwendung einer bekannten OCV-Methode, einer Stromintegrationsmethode, oder dergleichen einfach erhalten werden.
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Schritt S307
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Die Steuerungsvorrichtung 50 führt eine konstante Stromladung mit einem vorbestimmten Stromwert durch und erhält die Klemmenspannung der zweiten Batterie 30 bei der Messspannung V1, d.h., einen CCV-Maximalwert Vmax1, der eine maximale Leerlaufspannung ist. Die Steuerungsvorrichtung 50 erhält ebenfalls den Ladezustand der zweiten Batterie 30 zu dem Zeitpunkt des CCV-Maximalwerts Vmax1. Der Ladezustand kann unter Verwendung einer bekannten OCV-Methode, einer Stromintegrationsmethode, oder dergleichen einfach erhalten werden.
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Schritt S308
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Die Steuerungsvorrichtung 50 stellt die Befehlsspannung des DC-DC-Wandlers 20 auf eine vorbestimmte Messspannung V2 ein. Die Messspannung V2 ist derart eingestellt, um geringer als die Messspannung V0 zu sein (V2 < V0).
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Schritt S309
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Die Steuerungsvorrichtung 50 bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit nach dem Einstellen der Befehlsspannung des DC-DC-Wandlers 20 auf die Messspannung V2 verstrichen ist. Die vorbestimmte Zeit kann auf eine Zeit eingestellt sein, in der eine Entladung der zweiten Batterie 30 der Messspannung V2 folgend voraussichtlich abgeschlossen sein wird. Wenn bestimmt ist, dass die vorbestimmte Zeit verstrichen ist (Schritt S309, Ja), geht die Verarbeitung auf Schritt S310 über.
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Schritt S310
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Die Steuerungsvorrichtung 50 führt eine konstante Stromentladung mit einem vorbestimmten Stromwert unter Verwendung des DC-DC-Wandlers 20 durch und erhält die Klemmenspannung der zweiten Batterie 30 bei der Messspannung V2, d.h., einen CCV-Minimalwert Vmin2, der eine minimale Leerlaufspannung ist. Die Steuerungsvorrichtung 50 erhält ebenfalls den Ladezustand der zweiten Batterie 30 zu dem Zeitpunkt des CCV-Minimalwerts Vmin2. Der Ladezustand kann unter Verwendung einer bekannten OCV-Methode, einer Stromintegrationsmethode, oder dergleichen einfach erhalten werden.
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Schritt S311
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Die Steuerungsvorrichtung 50 führt eine konstante Stromladung mit einem vorbestimmten Strom durch und erhält die Klemmenspannung der zweiten Batterie 30 bei der Messspannung V2, d.h., einen CCV-Maximalwert Vmax2, der eine maximale Leerlaufspannung ist. Die Steuerungsvorrichtung 50 erhält ebenfalls den Ladezustand der zweiten Batterie 30 zu der Zeit des CCV-Maximalwerts Vmax2. Der Ladezustand kann unter Verwendung einer bekannten OCV-Methode, einer Stromintegrationsmethode, oder dergleichen einfach erhalten werden.
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Durch die obige Verarbeitung werden die CCV-Minimalwerte Vmin0, Vmin1, Vmin2 und die CCV-Maximalwerte Vmax0, Vmax1, Vmax2 auf Grundlage der Messspannungen und der zugehörigen Ladezustände in Bezug auf die aktuelle SOC-OCV-Kennlinie wie in 4 veranschaulicht erhalten.
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Schritt S312
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Die Steuerungsvorrichtung 50 speichert die erhaltenen Werte (die CCV-Minimalwerte Vmin0, Vmin1, Vmin2 und die CCV-Maximalwerte Vmax0, Vmax1, Vmax2) in einem (nicht gezeigten) Speicher oder dergleichen.
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Schritt S313
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Die Steuerungsvorrichtung 50 setzt die Befehlsspannung des DC-DC-Wandlers 20 auf die ursprüngliche Spannung zurück, die vor der Messspannung V0 eingestellt war, und beendet die Lade-/Entlade-Steuerung.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die drei Spannungen V0, V1, V2 als die Messspannungen verwendet werden, wobei die Spannung V0 zur Steuerung, beziehungsweise Regelung des Ladezustands der zweiten Batterie 30 auf den Ladezustand an der Grenze zwischen dem flachen Bereich und einem Bereich, der von dem flachen Bereich in der SOC-OCV-Kennlinie der zweiten Batterie 30 verschieden ist, verwendet wird, die Spannung V1 um einen vorbestimmten Wert höher als die Spannung V0 ist und die Spannung V2 um einen vorbestimmten Wert geringer als die Spannung V0 ist. Jedoch kann eine Spannung als die Messspannung verwendet werden, die von den dreien verschieden ist.
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Ebenfalls kann die Reihenfolge des Entladevorgangs in Schritt S302 und des Ladevorgangs in Schritt S303, die Reihenfolge des Entladevorgangs in Schritt S306 und des Ladevorgangs in Schritt S307 und die Reihenfolge des Entladevorgangs in Schritt S310 und des Ladevorgangs in Schritt S311 jeweils geändert werden. Weiterhin kann die Reihenfolge der Verarbeitung mit der Messspannung V1 in Schritten S304 bis S307 und der Verarbeitung mit der Messspannung V2 in Schritten S308 bis S311 vertauscht werden.
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5 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf einer Korrektursteuerung der SOC-OCV-Kennlinie zeigt, die durch die Steuerungsvorrichtung 50 ausgeführt wird. 6 zeigt ein Diagramm, das ein spezifisches Beispiel zeigt, bei dem die SOC-OCV-Kennlinie durch die Korrektursteuerung aus 5 korrigiert ist.
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Die in 5 gezeigte Korrektursteuerung wird beispielsweise durch ein Erhalten von neuen Werten (der CCV-Minimalwerte Vmin0, Vmin1, Vmin2 und der CCV-Maximalwerte Vmax0, Vmax1, Vmax2) durch die oben beschriebene Lade-/Entlade-Steuerung gestartet.
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Schritt S501
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Bei der konstanten Stromentladung vergleicht die Steuerungsvorrichtung 50 die neu erhaltenen aktuellen CCV-Minimalwerte Vmin0, Vmin1 und Vmin2 jeweils mit vorherigen CCV-Minimalwerten Vmin0, Vmin1 und Vmin2, die unmittelbar vorher erhalten und in einem Speicher oder dergleichen gespeichert wurden. Insbesondere vergleicht die Steuerungsvorrichtung 50 den aktuellen CCV-Minimalwert Vmin0 mit dem vorherigen CCV-Minimalwert Vmin0, vergleicht den aktuellen CCV-Minimalwert Vmin1 mit dem vorherigen CCV-Minimalwert Vmin1 und vergleicht den aktuellen CCV-Minimalwert Vmin2 mit dem vorherigen CCV-Minimalwert Vmin2.
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Schritt S502
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Bei der konstanten Stromladung vergleicht die Steuerungsvorrichtung 50 die neu erhaltenen aktuellen CCV-Maximalwerte Vmax0, Vmax1 und Vmax2 jeweils mit vorherigen CCV-Maximalwerten Vmax0, Vmax1 und Vmax2, die unmittelbar vorher erhalten und in einem Speicher oder dergleichen gespeichert wurden. Insbesondere vergleicht die Steuerungsvorrichtung 50 den aktuellen CCV-Maximalwert Vmax0 mit dem vorherigen CCV-Maximalwert Vmax0, vergleicht den aktuellen CCV-Maximalwert Vmax1 mit dem vorherigen CCV-Maximalwert Vmax1 und vergleicht den aktuellen CCV-Maximalwert Vmax2 mit dem vorherigen CCV-Maximalwert Vmax2.
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Schritt S503
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Die Steuerungsvorrichtung 50 bestimmt, ob eine vorbestimmte Differenz zwischen jedem der aktuellen Werte und einem entsprechenden einen der vorherigen Werte auf sowohl der Entladeseite als auch der Ladeseite vorliegt (repräsentiert durch eine untere Seite und eine obere Seite der SOC-OCV-Kennlinie vor einer Korrektur in 6). Das Vorliegen oder Fehlen der Differenz kann beispielsweise auf Grundlage eines Differenzbetrags zwischen den Werten (Spannungsunterschied, beziehungsweise Spannungsdifferenz) oder einer Differenzrate zwischen den Spannungen (Spannungsänderungsrate) bestimmt werden. Weiterhin kann das Vorliegen oder Fehlen der Differenz auf der Entladeseite und das Vorliegen oder Fehlen der Differenz auf der Ladeseite auf Grundlage desselben Standards oder unterschiedlicher Standards bestimmt werden. Zusätzlich können auf der Entladeseite das Vorliegen oder Fehlen der Differenz bei den CCV-Minimalwerten Vmin0, das Vorliegen oder Fehlen der Differenz bei den CCV-Minimalwerten Vmin1 und das Vorliegen oder Fehlen der Differenz bei den CCV-Minimalwerten Vmin2 auf Grundlage desselben Standards oder unterschiedlicher Standards bestimmt werden. Auf der Ladeseite können das Vorliegen oder Fehlen der Differenz bei den CCV-Maximalwerten Vmax0, das Vorliegen oder Fehlen der Differenz bei den CCV-Maximalwerten Vmax1 und das Vorliegen oder Fehlen der Differenz bei den CCV-Maximalwerten Vmax2 auf Grundlage desselben Standards oder unterschiedlicher Standards bestimmt werden. Wenn die vorbestimmten Differenzen zwischen den aktuellen Werten und den vorherigen Werten vorliegen (Schritt S503, Ja), fährt die Verarbeitung mit Schritt S504 fort; andernfalls (Schritt S503, Nein), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 50, dass die SOC-OCV-Kennlinie nicht korrigiert zu werden braucht und beendet die Verarbeitung der Korrektursteuerung.
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Schritt S504
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Die Steuerungsvorrichtung 50 bestimmt, ob die vorbestimmte Differenz zwischen dem aktuellen Wert und dem vorherigen Wert auf sowohl der Entladeseite als auch der Ladeseite vorhanden ist. Wenn die vorbestimmte Differenz dahingehend bestimmt ist, dass sie sowohl auf der Entladeseite als auf der Ladeseite vorhanden ist (Schritt S504, Ja), fährt die Verarbeitung mit Schritt S505 fort; andernfalls (Schritt S504, Nein), d.h., wenn die vorbestimmte Differenz nur auf der Entladeseite oder der Ladeseite vorhanden ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S508 fort.
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Schritt S505
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Die Steuerungsvorrichtung 50 korrigiert die SOC-OCV-Kennlinie auf Grundlage des Zustands der Differenzen, die in Schritt S503 bestimmt wurden. Obwohl es keine besondere Beschränkung bei dem Korrekturverfahren gibt, können ein Durchschnittswert, ein Maximalwert, ein Minimalwert, ein Zwischenwert, oder dergleichen der Differenzbeträge (Spannungsdifferenzen) beispielsweise als der Korrekturbetrag verwendet werden. 6 zeigt ein Beispiel, bei dem die SOC-OCV-Kennlinie auf Grundlage des Zustands der Differenzen der Werte korrigiert ist. In dem Beispiel aus 6 wird die vorbestimmte Differenz in allen der CCV-Minimalwerte Vmin0, Vmin1, Vmin2 und der CCV-Maximalwerten Vmax0, Vmax1, Vmax2 gefunden. Somit wird die SOC-OCV-Kennlinie (gepunktete Linie), die derzeit zum Schätzen des SOC verwendet wird, unter Verwendung des Korrekturbetrags korrigiert, der auf Grundlage des Zustands der Differenzen bestimmt ist und die korrigierte Kurve, beziehungsweise korrigierte Kennlinie wird als eine aktualisierte SOC-OCV-Kennlinie (durchgezogene Linie) anschließend zum Schätzen des SOC verwendet.
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Schritt S506
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Die Steuerungsvorrichtung 50 leitet eine neue OCV entsprechend des Ziel-SOC aus der korrigierten SOC-OCV-Kennlinie ab. Wenn beispielsweise der Ladezustand der zweiten Batterie 30 an der Grenze zwischen dem flachen Bereich und dem Änderungsbereich, der von dem flachen Bereich verschieden ist, als der Ziel-SOC eingestellt ist, wird eine Spannung V0' als die neue OCV in 6 abgeleitet. Die Ableitung der neuen OCV kann durch die Spannungssteuerungseinheit 51 durchgeführt werden.
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Schritt S507
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Die Steuerungsvorrichtung 50 aktualisiert die Befehlsspannung des DC-DC-Wandlers 20 auf Grundlage der abgeleiteten neuen OCV. In dem Beispiel aus 6 wird die Befehlsspannung des DC-DC-Wandlers 20 von der Spannung V0 auf die Spannung V0' aktualisiert. Wenn die Aktualisierung der Befehlsspannung des DC-DC-Wandlers 20 abgeschlossen ist, endet die Verarbeitung der Korrektursteuerung. Die Aktualisierung der Befehlsspannung kann durch die Spannungssteuerungseinheit 51 durchgeführt werden. Die Spannungssteuerungseinheit 51 kann dazu eingerichtet sein, um eine Ladung/Entladung der Batterie mit der Befehlsspannung zu steuern.
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Schritt S508
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Wenn die vorbestimmte Differenz nur auf der Entladeseite oder der Ladeseite gefunden wird, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 50, dass eine Anomalie bei der zweiten Batterie 30 vorliegt und meldet einem Insassen des Fahrzeugs oder einem externen Verwaltungszentrum die Anomalie der zweiten Batterie 30. Diese Benachrichtigung kann mittels existierenden Technologien unter Verwendung einer Bildanzeige, einer Audioausgabe, einer Beleuchtung, einer Vibration, usw. über die vorbestimmte Benachrichtigungseinheit 60 (wie in 1 gezeigt) bereitgestellt sein, die in dem Fahrzeug bereitgestellt ist. Wenn die Anomalie der zweiten Batterie 30 mitgeteilt wird, endet die Verarbeitung der Korrektursteuerung.
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In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem der neu erhaltene aktuelle Wert mit dem vorherigen Wert, der unmittelbar vorher erhalten und gespeichert wurde, verglichen wird, um die Differenz zu bestimmen. Jedoch kann der aktuelle Wert mit einer Vielzahl von vergangenen Werten verglichen werden, um die Differenz beziehungsweise den Unterschied umfangreich zu bestimmen.
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Betrieb und Wirkung
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Wie oben beschrieben, wenn die Klemmenspannungen (CCV-Minimalwert, CCV-Maximalwert) der zweiten Batterie 30 neu erhalten werden, korrigiert die Steuerungsvorrichtung 50 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung die SOC-OCV-Kennlinie der zweiten Batterie 30 in geeigneter Weise, auf Grundlage der Differenzen zwischen den unmittelbar vorher erhaltenen und gespeicherten Klemmenspannungen der zweiten Batterie 30 und den neu erhaltenen Klemmenspannungen der zweiten Batterie 30. Das macht es möglich, den Ladezustand (SOC) einer gealterten Batterie mit hoher Genauigkeit zu schätzen.
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Bei der Steuerungsvorrichtung 50 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die drei Spannungen V0, V1, V2 als die Messspannungen verwendet, wobei die Spannung V0 zur Steuerung, beziehungsweise Regelung des Ladezustands der zweiten Batterie 30 auf den Ladezustand bei der Grenze zwischen dem flachen Bereich und einem Bereich, der von dem flachen Bereich in der SOC-OCV-Kennlinie der zweiten Batterie 30 verschieden ist, verwendet wird, die Spannung V1 um einen vorbestimmten Wert höher als die Spannung V0 ist und die Spannung V2 um einen vorbestimmten Wert geringer als die Spannung V0 ist. Durch Abfrage einer großen Anzahl von Klemmenspannungen der zweiten Batterie 30 bei den Messspannungen, wie beispielsweise den Spannungen V0, V1 und V2, wird die Genauigkeit der Bestimmung verbessert, wodurch es möglich ist, die SOC-OCV-Kennlinie in geeigneter Weise zu korrigieren. Als Ergebnis kann die Steuerungsvorrichtung 50 eine optimale Lade-/Entlade-Steuerung durchführen, sodass der Ladezustand der zweiten Batterie 30 dem Ziel-SOC folgt, auf Grundlage der korrigierten SOC-OCV-Kennlinie.
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Obwohl das Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, kann die Erfindung als ein Lade-/Entlade-Steuerungsverfahren und ein Korrektursteuerungsverfahren, die durch die Steuerungsvorrichtung ausgeführt werden, ein Steuerungsprogramm davon, ein computerlesbares nichtvorübergehendes Aufzeichnungsmedium, das das Steuerungsprogramm speichert, oder ein Fahrzeug, auf welches die Steuerungsvorrichtung montiert ist, ausgelegt werden.
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Die Steuerungsvorrichtung der Erfindung kann für Hybridfahrzeuge, Plug-in-Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge und dergleichen verwendet werden.
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Eine Steuerungsvorrichtung 50 umfasst: eine Spannungssteuerungseinheit 51, die sequentiell eine Befehlsspannung eines Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 20 zwischen unterschiedlichen vorbestimmten Messspannungen umschaltet, um die Befehlsspannung zu steuern; eine Erhaltungseinheit 52, die, für jede der Messspannungen, eine erste Klemmenspannung eine Batterie 30, wenn eine konstante Stromentladung durchgeführt wird, und eine zweite Klemmenspannung der Batterie 30, wenn eine konstante Stromladung durchgeführt wird, erhält; und eine Korrektureinheit 53, die eine SOV-OCV-Kennlinie korrigiert, die ein Verhältnis zwischen dem Ladezustand und einer Leerlaufspannung der Batterie 30 angibt, auf Grundlage eines Vergleichs zwischen den ersten Klemmenspannungen, die durch die Erhaltungseinheit 52 neu erhalten wurden, und den ersten Klemmenspannungen, die durch die Erhaltungseinheit 52 unmittelbar vorher erhalten wurden, und eines Vergleichs zwischen den zweiten Klemmenspannungen, die durch die Erhaltungseinheit 52 neu erhalten wurden, und den zweiten Klemmenspannungen, die durch die Erhaltungseinheit 52 unmittelbar vorher erhalten wurden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2017167163 A [0003, 0004]
