DE10259041B4 - Verfahren zum Zurücksetzen eines Ladezustandes einer Batterie eines Hybrid-Elektro-Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Zurücksetzen eines Ladezustandes einer Batterie mit mehreren Batterie-Modulen für ein Hybrid-Elektro-Fahrzeug, welches aufweist:
Bestimmen, ob ein Entladestrom der Batterie größer als ein vorgegebener Entladestrom ist;
Bestimmen, ob sich die Nummer eines Minimal-Spannungs-Moduls, welches dasjenige Batterie-Modul mit der kleinsten Spannung ist, geändert hat, falls der Entladestrom der Batterie größer als der vorgegebene Entladestrom ist;
Bestimmen, ob eine theoretische Entladespannung, welche auf einer durch einen Innenwiderstand und eine Leerlauf-Spannung der Batterie verursachten Spannung basiert, größer als eine Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist, falls die Nummer des Minimal-Spannungs-Moduls unverändert ist;
Bestimmen, ob ein Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, falls die theoretische Entladespannung größer als die Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist; und
Setzen eines Ladezustandes der Batterie als einen Sehr-Niedrig-Zustand, falls der Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist,...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybrid-Elektro-Fahrzeug und insbesondere ein Verfahren zum Zurücksetzen eines Ladezustandes einer Batterie eines Hybrid-Elektro-Fahrzeugs, um den kumulativen Fehler eines Ladezustandes (SOC) der Batterie zu reduzieren, welche als Energiequelle eines Hybrid-Elektro-Fahrzeugs verwendet wird.
  • Unter dem Ladezustand (SOC) einer Batterie versteht der Fachmann das Verhältnis zwischen der gegenwärtig verfügbaren Restkapazität der Batterie und der gegenwärtigen Gesamtkapazität der Batterie, d.h. das Verhältnis zwischen der Rest-Ladungsmenge, welche gegenwärtig aus der Batterie entnommen werden kann, und der Gesamt-Ladungsmenge, welche gegenwärtig insgesamt in die Batterie zur vollständigen Aufladung eingespeist werden kann. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die gegenwärtige Gesamtkapazität der Batterie aufgrund Alterung der Batterie graduell abnimmt.
  • Im Folgenden wird der Hintergrund der Erfindung erläutert.
  • Ein reines Elektro-Fahrzeug verwendet eine Batterie als Energiequelle und ein Motor-Hybrid-Elektro-Fahrzeug und ein Brennstoffzellen-Hybrid-Elektro-Fahrzeug verwenden eine Batterie als Energiepuffer. In solchen Elektro-Fahrzeugen ist die Batterie eine wichtige Vorrichtung, welche die Effizienz des Fahrzeugs bestimmt.
  • Ein Batteriemanagement-System (BMS) verwaltet alle Batteriezustände und steuert die Batterie, so dass sie unter optimalen Bedingungen zu operieren, um eine Lebensspanne der Batterie zu maximieren. Das Batteriemanagement-System unterstützt die Erzeugungs-Steuerung und die Antriebssteuerung des Elektro-Fahrzeugs mittels Bereitstellens von SOC-Information an eine Fahrzeugsteuerung, welche die Gesamtsteuerung des Elektro-Fahrzeugs durchführt.
  • Hauptfunktionen des Batteriemanagement-Systems sind es, den Ladezustand der Batterie zu bewerten, eine vollständige Aufladung zu detektieren, ein Gleichgewicht der Spannungen der Zellen der Batterie beizubehalten, entsprechend dem Ladezustand (SOC) der Batterie eine maximale Ladespannung und eine maximale Entladespannung zu steuern und sichere Management- und Kühlungssteuerung durchzuführen.
  • Um einen aktuellen Ladezustand der Batterie zu bestimmen, wird im Allgemeinen eine Größe des Ladestroms und des Entladestroms gemessen. Für solche Berechnungen muss ein analoges Signal, welches mittels eines Stromsensors detektiert wird, in ein digitales Signal umgewandelt werden, und während eines solchen Prozesses tritt ein kumulativer Fehler der Stromgröße auf.
  • Daher ist es notwendig, um den kumulativen Fehler zu reduzieren, einen besseren A/D-Wandler zu verwenden und die Genauigkeit des Stromsensors zu vergrößern, wodurch die Kosten des Systems steigen.
  • Ferner tritt ein Fehler des SOC auch durch Selbstentladung über einen Innenwiderstand (IR) der Batterie und durch eine Temperatureffizienz der Batterie auf.
  • In einem reinen Elektro-Fahrzeug, in welchem ein standardisiertes Ladeverfahren angewendet wird, und in welchem die Batterie als eine Energiequelle verwendet wird, wird der SOC auf 100% zurückgesetzt, nachdem ein vollständiges Laden der Batterie beendet ist; deshalb wird der kumulative Fehler kleiner, auch wenn der Fehler nach der vollständigen Aufladung auftritt.
  • Jedoch wird in dem Motor-Hybrid-Elektro-Fahrzeug und in dem Brennstoffzellen-Hybrid-Elektro-Fahrzeug, welche die Batterie als einen Energiepuffer verwenden, die Batterie zu gewissen Zeitpunkten nicht vollständig aufgeladen und die Batterie muss ständig innerhalb eines spezifizierten Bereiches von SOC operieren. Daher kann, falls der kumulative Fehler nicht kompensiert wird, die Batterie jenseits eines Arbeitsbereiches des SOC betrieben werden, so dass die Lebensdauer der Batterie reduziert werden kann und die Energieeffizienz der Batterie sich verschlechtert, und die Spannung der Batterie kann größer werden als eine System-Betriebsspannung.
  • Das heißt, in dem Motor-Hybrid-Elektro-Fahrzeug und dem Brennstoffzellen-Hybrid-Elektro-Fahrzeug, welche die Batterie als einen Energiepuffer verwenden, wird der SOC der Batterie mittels verschiedener Parameter, welche entsprechend verschiedener Bedingungen geändert werden, bestimmt. Infolgedessen ist es schwer, den SOC der Batterie zu bestimmen und der kumulative Fehler wächst an, wenn die Betriebsdauer der Batterie steigt. Daher wird die Fahrzeug-Effizienz verschlechtert und es kann eine vorzeitige Schädigung der Batterie auftreten.
  • Die koreanische Patentanmeldung Nr. 10-2000-82936 (KR 2002-0054175 A) lehrt ein Verfahren, einen Ladezustand mittels Batterie Lade/Entlade-Anschlussspannungen zu bestimmen, durch Verwenden der Charakteristik, dass die Batterie entsprechend ihrem Ladezustand einen inhärenten Innenwiderstand (IR) aufweist. Jedoch ist es, weil das Hybrid-System einen dynamischen Lade/Entladezyklus aufweist, nicht einfach, den SOC der Batterie, unter Verwendung deren Innenwiderstandes zu bestimmen.
  • In dem US-Patent Nr. 5,539,318 wird ein Restkapazitäts-Messgerät für die Batterie eines Elektroautos offenbart, welches die Spannung der Batterie mittels eines Spannungsmessers und den Strom der Batterie mittels eines Strommessers detektiert und daraus die V-I-Charakteristik der Batterie ermittelt.
  • Eine Batterieüberwachungseinrichtung und ein entsprechendes Verfahren werden in der DE 693 28 513 offenbart, welche zum Überwachen von Betriebsparametern einer Batterie vorgesehen sind, wobei als Betriebsparameter unter anderem ein absoluter Ladezustand der Batterie, ein relativer Ladezustand der Batterie und eine korrigierte Batteriespannung im Entlademodus der Batterie verwendet werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren zum Zurücksetzen des Ladezustandes einer Batterie mit mehreren Batterie-Modulen eines Hybrid-Elektro-Fahrzeugs folgende Schritte auf: Bestimmen, ob ein Entladestrom der Batterie größer ist als ein vorgegebener Entladestrom; Bestimmen, ob sich die Nummer eines Minimal-Spannungs-Moduls, welches dasjenige Batterie-Modul mit der kleinsten Spannung ist, geändert hat, falls der Entladestrom der Batterie größer als der vorbestimmte Entladestrom ist; ferner Bestimmen, ob eine theoretische Entladespannung, welche auf einer durch einen Innenwiderstand und eine Leerlauf-Spannung der Batterie verursachten Spannung basiert, größer als eine Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist, falls die Nummer des Minimal-Spannungs-Moduls unverändert ist; Bestimmen, ob ein Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, falls die theoretische Entladespannung größer als die Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist; und Setzen eines Ladezustandes der Batterie als einen Sehr-Niedrig-Zustand, wenn der Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird.
  • Vorzugsweise weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: Bestimmen, ob die theoretische Entladespannung größer als eine durchschnittliche Spannung aller Batterie-Module ist, falls die theoretische Entladespannung nicht größer als die Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist; Bestimmen, ob ein Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die durchschnittliche Spannung ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, falls die theoretische Entladespannung größer als die durchschnittliche Spannung ist; und Setzen eines Ladezustandes der Batterie als einen Niedrig-SOC-Zustand, falls der Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die durchschnittliche Spannung ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verfahren zum Zurücksetzen eines Ladezustandes einer Batterie mit einer Mehrzahl von Batterie-Modulen eines Hybrid-Elektro-Fahrzeugs die folgenden Schritte auf: Bestimmen, ob ein Ladestrom der Batterie größer als ein vorgegebener Ladestrom ist; Bestimmen ob sich die Nummer eines Maximal-Spannungs-Modul, welches dasjenige Batterie-Modul mit der größten Spannung ist, geändert hat, wenn der Ladestrom der Batterie größer als der vorgegebene Ladestrom ist; ferner Bestimmen, ob eine theoretische Ladespannung, welche auf einer durch einen Innenwiderstand und eine Leerlauf-Spannung der Batterie verursachten Spannung beruht, geringer als eine Spannung des Maximal-Spannungs-Moduls ist, falls die Nummer des Maximal-Spannungs-Moduls unverändert ist; Bestimmen, ob ein Zustand, in dem die theoretische Ladespannung geringer als die Spannung des Maximal-Spannungs-Moduls ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, falls die theoretische Ladespannung geringer als die Spannung des Maximal-Spannungs-Moduls ist; und Setzen eines Ladezustandes der Batterie als einen Sehr-Hoch-Zustand, wenn der Zustand, dass die theoretische Ladespannung geringer als die Spannung des Maximal-Spannungs-Moduls ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird.
  • Vorzugsweise weist das Verfahren ferner folgende Schritte auf: Bestimmen, ob die theoretische Ladespannung geringer als eine durchschnittliche Spannung aller Batterie-Module ist, wenn die theoretische Ladespannung nicht geringer als die Spannung des Maximal-Spannungs-Moduls ist; Bestimmen, ob ein Zustand, in dem die theoretische Ladespannung geringer als die durchschnittliche Spannung ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, falls die theoretische Ladespannung geringer als die durchschnittliche Spannung ist; und Setzen eines Ladezustandes der Batterie als einen Hoch-SOC-Zustand, wenn der Zustand, in dem die theoretische Ladespannung geringer als die durchschnittliche Spannung ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im Weiteren näher erläutert.
    •
  • Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Diagramm eines Energie-Erzeugungs-Systems eines im Grossen und Ganzen serienmäßigen Motor-Hybrid-Elektro-Fahrzeugs;
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Zurücksetzen eines Ladezustandes einer Batterie in einem Entlademodus der Batterie des Hybrid-Elektro-Fahrzeugs;
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Zurücksetzen des Ladezustandes der Batterie in einem Lademodus der Batterie des Hybrid-Elektro-Fahrzeugs;
  • 4 ein Beispiel des Zustandes des Ladezustandes der Batterie in dem Hybrid-Elektro-Fahrzeug gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 5 ein Diagramm des SOC-Übergangs-Zustands in dem Hybrid-Elektro-Fahrzeug gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,.
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt, weist ein Energie-Erzeugungs-System eines im Großen und Ganzen serienmäßigen Motor-Hybrid-Elektro-Fahrzeuges einen Motor 10, einen Generator 20, eine Batterie 30, ein Batteriemanagement-System (BMS) 40, einen DC/DC-Wandler 50, einen Inverter 60 und einen Elektromotor 70 auf.
  • Der Motor 10 erzeugt mittels der Verbrennung von Treibstoff Energie und der Generator 20 wird von dem Motor 10 angetrieben, so dass der Generator 20 elektrische Energie eines vorgegebenen Spannungsniveaus erzeugt.
  • Die Batterie 30 speichert überzählige Energie, welche von dem Generator 20 ausgegeben wird, und stellt Energie für den Elektromotor 70 zur Verfügung, wenn die Energie, welche vom Generator 20 ausgegeben wird, geringer als die Menge des angeforderten Drehmoments des Elektromotors 70 ist.
  • Das Batteriemanagement-System 40 detektiert einen Strom, eine Spannung und eine Temperatur in dem Betriebsbereich der Batterie 30 und steuert diese, um einen geeigneten Ladezustand (SOC) aufrechtzuerhalten und den SOC der Batterie 30 zu verwalten.
  • Der Inverter 60 führt CAN-Kommunikation mit einer Motorsteuer-Einheit (nicht gezeigt) durch, und stellt mittels Schaltens eines IGBT durch Puls-Breiten-Modulations-Steuerung entsprechend der Steuerung der Motorsteuer-Einheit die Energie der Batterie 30 für den Elektromotor 70 bereit, so dass der Elektromotor 70 läuft.
  • Der DC/DC-Wandler 50 wandelt den Pegel der DC-Spannung, welche dem Elektromotor 70 zur Verfügung gestellt wird, auf einen vorgegebenen Spannungspegel.
  • Im Allgemeinen wird der Ladezustand (State Of Charge = SOC) der Batterie 30 als ein Verhältnis einer verbleibenden Kapazität zu einer vollständig aufgeladenen Kapazität definiert. Gemäß der Erfindung ist der SOC jedoch als ein Verhältnis der aktuell zur Verfügung stehenden Restkapazität und der Gesamtkapazität der Batterie 30 definiert (vgl. zweiter Absatz hierin), so dass er eine Bedeutung eines Funktionsfähigkeits-Zustandes (State Of Health = SOH) enthält, welcher im Allgemeinen als eine Fähigkeit, eine spezifische Aufgabe zu erfüllen, definiert ist. Der SOH der Batterie spiegelt verschiedene Faktoren der Batterie, wie zum Beispiel Temperaturänderung, Hochraten-Entladeeffizienz und Abfall einer Batterie-Kapazität, welche durch Verschlechterung („Alterung") der Batterie verursacht wird, wider.
  • Um den SOC der Batterie 30 zu verwalten, wird, wie in 4 gezeigt, der SOC-Zustand als ein Sehr-Hoch-Zustand gesetzt, wenn der SOC der Batterie 30 über 80% aufrechterhalten wird, als ein Hoch-Zustand, wenn der SOC der Batterie 30 innerhalb eines Bereiches von 65% bis 80% aufrechterhalten wird, als ein Normal-Zustand, wenn der SOC der Batterie 30 innerhalb eines Bereiches von 40% bis 65% aufrechterhalten wird, als ein Niedrig-Zustand, wenn der SOC der Batterie 30 innerhalb eines Bereiches von 25% bis 40% aufrechterhalten wird, und als ein Sehr-Niedrig-Zustand, wenn der SOC der Batterie 30 weniger als 25% beträgt.
  • Die Batterie 30 hat bei einem stationären Zustand einen Innenwiderstand, und eine Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Batterie 30 in dem stationären Zustand wird mittels einer Summe einer Spannung, welche durch den Innenwiderstand verursacht wird, und einer Leerlauf-Spannung definiert. Solch eine Batteriespannung wird nachfolgend als eine theoretische Batteriespannung bezeichnet.
  • Es wird bevorzugt, dass das Batteriemanagement-System 40 eine Erzeugungsmenge steuert, so dass unter Berücksichtigung der Motoreffizienz und der Fahrzeugs-Betriebsbedingungen der SOC auf ein vorgegebenes Niveau (z.B. 55%) eingestellt wird. Als ein Beispiel werden die Rücksetzpunkte des SOC als 25%, 40%, 65% und 80% gesetzt.
  • Wie in 2 gezeigt, initialisiert gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung das Batteriemanagement-System 40 in dem Verfahren zum Zurücksetzen des SOC der Batterie in einem Entlademodus der Batterie des Hybrid-Elektro-Fahrzeugs alle Systemparameter zum Verwalten der Batterie 30, wenn der Motor 10 startet; es empfängt Batterieinformation, wie zum Beispiel Entladestrom-Information, Entladespannungs-Information und Temperatur-Information; und es berechnet Steuerungsparameter mittels eines vorgegebenen Algorithmus (Schritte S201–S204).
  • Die Systemparameter können verschiedene verwendbare Flags und Timer aufweisen, um das Verfahren gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung durchzuführen.
  • Die Steuerparameter können die theoretische Batteriespannung und den SOC der Batterie aufweisen, welche aus Batterie-Informationen berechnet werden. Die theoretische Batteriespannung kann basierend auf dem Innenwiderstand und der Leerlauf-Spannung bestimmt werden. Nachfolgend wird die theoretische Batteriespannung während des Entladens der Batterie als theoretische Entladespannung und während des Ladens der Batterie als theoretische Ladespannung bezeichnet.
  • Das Batteriemanagement-System 40 bestimmt in Schritt S205, ob ein aktueller Entladestrom größer als ein vorgegebener Entladestrom ist. Beispielsweise kann der vorgegebene Entladestrom 12A sein.
  • Falls im Schritt S205 festgestellt wird, dass der aktuelle Entladestrom nicht größer als der vorgegebene Entladestrom ist, kehrt der Prozess zu Schritt S203 zurück.
  • Falls im Schritt S205 festgestellt wird, dass der aktuelle Entladestrom größer als der vorgegebene Entladestrom ist, bestimmt das Batteriemanagement-System 40 im Schritt S206, ob sich eine Nummer des Minimal-Spannungs-Modul geändert hat.
  • Die Batterie weist eine Mehrzahl von Modulen auf, und ein Modul, dessen Spannung am geringsten ist, ist das Minimal-Spannungs-Modul. Deshalb ändert sich die Nummer für das Minimal-Spannungs-Modul, wenn die Spannung eines anderen Moduls unter die Spannung des bisherigen Minimal-Spannungs-Moduls fällt.
  • Falls im Schritt S206 festgestellt wird, dass sich die Nummer des Minimal-Spannungs-Moduls geändert hat, löscht das Batteriemanagement-System 40 im Schritt S207 einen Niedrig-SOC-Fehlerzähler LowErrorSOCTimer und löscht im Schritt S208 einen Sehr-Niedrig-SOC-Fehlerzähler LLowErrorTimer.
  • Falls im Schritt S206 festgestellt wird, dass sich die Nummer des Minimal-Spannungs-Moduls nicht geändert hat, bestimmt das Batteriemanagement-System 40 im Schritt S209, ob die theoretische Entladespannung, welche basierend auf dem Innenwiderstand und der Leerlauf-Spannung berechnet wurde, größer als eine gemessene Entladespannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist.
  • Die gemessene minimale Entladespannung ist eine Spannung eines Minimal-Spannungs-Moduls, dessen Spannung unter allen Modulen, aus welchen die Batterie besteht, am geringsten ist.
  • Falls im Schritt S209 festgestellt wird, dass die theoretische Entladespannung größer als die minimale Entladespannung ist, wird im Schritt S210 bestimmt, ob der Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die minimale Entladespannung ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird. Als ein Beispiel kann die vorgegebene Zeitdauer auf drei Sekunden festgelegt sein.
  • Falls festgestellt wird, dass der Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die minimale Entladespannung ist, nicht für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, kehrt der Prozess zu Schritt S203 zurück.
  • Falls festgestellt wird, dass der Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die minimale Entladespannung ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten ist, löscht das Batteriemanagement-System 40 einen Fehlerzähler für den Sehr-Niedrig-SOC und setzt in den Schritten S211 bis S213 den SOC auf einen Sehr-Niedrig-SOC-Zustand (SOC = SOCLLOW) zurück.
  • Falls im Schritt S209 festgestellt wird, dass die theoretische Entladespannung nicht größer als die minimale Entladespannung ist, löscht das Batteriemanagement-System 40 einen Fehlerzähler für einen Sehr-Niedrig-SOC LLowErrorSOCTimer (Schritte S214 und S215).
  • Das Batteriemanagement-System 40 stellt im Schritt S216 fest, ob die theoretische Entladespannung größer als eine durchschnittliche Spannung der Module der Batterie ist.
  • Falls im Schritt S216 festgestellt wird, dass die theoretische Entladespannung nicht größer als die durchschnittliche Spannung ist, löscht das Batteriemanagement-System 40 einen Fehlerzähler für einen Niedrig-SOC LowErrorSOCTimer (Schritte S221 und S222).
  • Falls im Schritt S216 festgestellt wird, dass die theoretische Entladespannung größer als die durchschnittliche Entladespannung ist, bestimmt das Batteriemanagement-System 40 im Schritt S217, ob der Zustand, dass die theoretische Entladespannung größer als die durchschnittliche Entladespannung ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird. Als ein Beispiel kann die vorgegebene Zeitdauer auf drei Sekunden gesetzt werden.
  • Falls im Schritt S217 festgestellt wird, dass der Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die durchschnittliche Spannung ist, nicht für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, kehrt der Prozess zu Schritt S203 zurück.
  • Falls im Schritt S217 festgestellt wird, dass der Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die durchschnittliche Entladespannung ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, setzt das Batteriemanagement-System 40 in Schritten S218 bis S220 den SOC als einen Niedrig-SOC (SOC = SOCLOW) zurück.
  • Wie in 3 gezeigt, initialisiert gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung das BMS 40 in dem Verfahren zum Zurücksetzen des Ladezustandes der Batterie in einem Lademodus der Batterie des Hybrid-Elektro-Fahrzeugs alle Systemparameter zum Verwalten der Batterie 30, es empfängt Batterieinformation wie zum Beispiel Ladestrominformation, Ladespannungsinformation und Temperaturinformation und es berechnet mittels eines vorgegebenen Algorithmus (Schritte S301–S304) Steuerungsparameter.
  • Die Systemparameter weisen verschiedene verwendbare Flags und Timer auf, um das Verfahren gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durchzuführen.
  • Die Steuerparameter schließen die theoretische Ladespannung und einen Wert eines Ladezustandes der Batterie ein, welche mittels Batterieinformation berechnet werden können. Die theoretische Ladespannung kann basierend auf dem Innenwiderstand und der Leerlauf-Spannung berechnet werden.
  • Das Batteriemanagement-System 40 stellt im Schritt S305 fest, ob ein aktueller Ladestrom größer als ein vorgegebener Ladestrom ist. Als ein Beispiel kann der vorgegebene Ladestrom 12A sein.
  • Falls im Schritt S305 festgestellt wird, dass der aktuelle Ladestrom nicht größer als der vorgegebene Ladestrom ist, kehrt der Prozess zu Schritt S303 zurück.
  • Falls im Schritt S305 festgestellt wird, dass der aktuelle Ladestrom größer als der vorgegebene Ladestrom ist, bestimmt das Batteriemanagement-System 40 im Schritt S306, ob eine Nummer des Maximal-Spannungs-Modul sich geändert hat.
  • Die Batterie weist eine Mehrzahl von Modulen auf, und ein Modul, dessen Spannung am größten ist, ist das Maximal-Spannungs-Modul. Deshalb ändert sich die Nummer für das Maximal-Spannungs-Modul, wenn die Spannung eines anderen Moduls über die Spannung des bisherigen Maximal-Spannungs-Moduls steigt.
  • Falls im Schritt S306 festgestellt wird, dass sich die Nummer des Maximal-Spannungs-Moduls geändert hat, löscht das Batteriemanagement-System 40 im Schritt S307 einen HOCH-SOC-Fehlerzähler HighErrorSOCTimer und löscht im Schritt S308 einen Sehr-Hoch-SOC-Fehlerzähler HHighErrorTimer.
  • Falls im Schritt S306 festgestellt wird, dass sich die Nummer des Maximal-Spannungs-Moduls nicht geändert hat, bestimmt das Batteriemanagement-System 40 im Schritt S309, ob die theoretische Ladespannung, welche basierend auf dem Innenwiderstand und der Leerlauf-Spannung berechnet wurde, geringer als eine gemessene Ladespannung des Maximal-Spannungs-Moduls ist.
  • Die gemessene maximale Ladespannung ist eine Spannung eines Maximal-Spannungs-Moduls, dessen Spannung unter allen Modulen, aus welchen die Batterie besteht, am größten ist.
  • Falls im Schritt S309 festgestellt wird, dass die theoretische Ladespannung geringer als die maximale Ladespannung ist, wird im Schritt S310 bestimmt, ob der Zustand, dass die theoretische Ladespannung geringer als die maximale Ladespannung ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird. Als ein Beispiel kann die vorgegebene Zeitdauer auf drei Sekunden festgelegt werden.
  • Falls festgestellt wird, dass der Zustand, in dem die theoretische Ladespannung geringer als die maximale Ladespannung ist, nicht für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, kehrt der Prozess zu Schritt S303 zurück.
  • Falls festgestellt wird, dass der Zustand, in dem die theoretische Ladespannung geringer als die maximale Ladespannung ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten ist, löscht das Batteriemanagement-System 40 in den Schritten S311 bis S313 einen Fehlerzähler für den Sehr-Hoch-SOC und setzt den SOC auf einen Sehr-Hoch-SOC-Zustand (SOC = SOCHHIGH) zurück.
  • Falls im Schritt S309 festgestellt wird, dass die theoretische Ladespannung nicht geringer als die maximale Ladespannung ist, löscht das Batteriemanagement-System 40 einen Fehlerzähler für einen Sehr-Hoch-SOC HHighErrorSOCTimer (Schritte S314 und S315).
  • Das Batteriemanagement-System 40 stellt dann im Schritt S316 fest, ob die theoretische Ladespannung geringer als eine durchschnittliche Spannung der Module der Batterie ist.
  • Falls im Schritt S316 festgestellt wird, dass die theoretische Ladespannung nicht geringer als die durchschnittliche Spannung ist, löscht das Batteriemanagement-System 40 einen Fehlerzähler für einen Hoch-SOC HighErrorSOCTimer (Schritte S321 und S322).
  • Falls im Schritt S316 festgestellt wird, dass die theoretische Ladespannung geringer als die durchschnittliche Ladespannung ist, bestimmt das Batteriemanagement-System 40 im Schritt S317, ob der Zustand, in dem die theoretische Ladespannung geringer als die durchschnittliche Ladespannung ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird. Als ein Beispiel kann die vorgegebene Zeitdauer auf drei Sekunden gesetzt sein.
  • Falls im Schritt S317 festgestellt wird, dass der Zustand, in dem die theoretische Ladespannung geringer als die durchschnittliche Spannung ist, nicht für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, kehrt der Prozess zu Schritt S303 zurück.
  • Falls im Schritt S317 festgestellt wird, dass der Zustand, in dem die theoretische Ladespannung geringer als die durchschnittliche Ladespannung ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, setzt das Batteriemanagement-System 40 in Schritten S318 bis S320 den SOC als einen Hoch-SOC (SOC = SOCHIGH) zurück.
  • Die Batterie wird als in einem stationären Zustand befindlich bestimmt, falls die tatsächliche Batteriespannung während des Entladens geringer als die Innenwiderstands-Spannung ist und schrittweise abfällt, wenn sich die Batteriespannung den Grenzwerten des SOC-Zurückstellens nähert. Falls sich die Batteriespannung jedoch für einige Sekunden schrittweise steigert, wird die Batterie als in einem Übergangs-Zustand befindlich bestimmt.
  • Während des Ladens wird die Batterie als in einem stationären Zustand befindlich bestimmt, wenn die tatsächliche Batteriespannung größer als die Innenwiderstands-Spannung ist und schrittweise ansteigt. Wenn die Batteriespannung jedoch schrittweise abfällt, wird die Batterie als in einem Übergangs-Zustand befindlich bestimmt.
  • Wie in 5 gezeigt, wird der SOC auf 40% gesetzt, wenn sich der Batterie-Entladespannungs-Zustand vom Normal-Zustand, dem Hoch-Zustand oder dem Sehr-Hoch-Zustand zu dem Niedrig-Zustand ändert, und wird auf 25% gesetzt, wenn der Batterie-Entladespannungs-Zustand sich vom Niedrig-Zustand zu dem Sehr-Niedrig-Zustand ändert.
  • Daher setzt, falls die Innenwiderstands-Spannung, welche zu dem aktuellen SOC-Zustand korrespondiert, geringer als die Innenwiderstands-Spannung ist, welche zu dem Niedrig-SOC-Zustand oder dem Sehr-Niedrig-SOC-Zustand korrespondiert, und die Batterie in dem stationären Zustand ist, das Batteriemanagement-System den SOC-Zustand der Batterie zurück und speichert den zurückgesetzten SOC-Zustand in einem Speicher.
  • Der SOC wird auf 65% gesetzt, wenn der Batterie-Ladespannungs-Zustand vom Normal-Zustand, dem Niedrig-Zustand oder dem Sehr-Niedrig-Zustand sich zu dem Hoch-Zustand ändert, und wird auf 80% gesetzt, wenn der Batterie-Ladespannungs-Zustand sich vom Hoch-Zustand zu dem Sehr-Hoch-Zustand ändert.
  • Daher setzt, falls die Innenwiderstands-Spannung, welche zu dem aktuellen SOC-Zustand korrespondiert, größer als die Innenwiderstands-Spannung ist, welche zu dem Hoch-SOC-Zustand oder dem Sehr-Hoch-SOC-Zustand korrespondiert, und die Batterie in dem stationären Zustand ist, das Batteriemanagement-System den SOC-Zustand der Batterie zurück und speichert den zurückgesetzten SOC-Zustand in einem Speicher.
  • Wie oben beschrieben, wird der SOC-Zustand, basierend auf der Batteriespannung und dem Batteriestrom zurückgesetzt, wenn die Batteriespannung die vorgegebenen SOC-Punkte durchläuft, um einen kumulativen Fehler des SOC zu reduzieren, so dass Batterieschäden, welche durch den SOC-Fehler verursacht werden, reduziert werden können, und die Energieeffizienz gesteigert werden kann.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Zurücksetzen eines Ladezustandes einer Batterie mit mehreren Batterie-Modulen für ein Hybrid-Elektro-Fahrzeug, welches aufweist: Bestimmen, ob ein Entladestrom der Batterie größer als ein vorgegebener Entladestrom ist; Bestimmen, ob sich die Nummer eines Minimal-Spannungs-Moduls, welches dasjenige Batterie-Modul mit der kleinsten Spannung ist, geändert hat, falls der Entladestrom der Batterie größer als der vorgegebene Entladestrom ist; Bestimmen, ob eine theoretische Entladespannung, welche auf einer durch einen Innenwiderstand und eine Leerlauf-Spannung der Batterie verursachten Spannung basiert, größer als eine Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist, falls die Nummer des Minimal-Spannungs-Moduls unverändert ist; Bestimmen, ob ein Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, falls die theoretische Entladespannung größer als die Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist; und Setzen eines Ladezustandes der Batterie als einen Sehr-Niedrig-Zustand, falls der Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: Bestimmen, ob die theoretische Entladespannung größer als eine durchschnittliche Spannung aller Batterie-Module ist, falls die theoretische Entladespannung nicht größer als die Spannung des Minimal-Spannungs-Moduls ist; Bestimmen, ob ein Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die durchschnittliche Spannung ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, falls die theoretische Entladespannung größer als die durchschnittliche Spannung ist; und Setzen eines Ladezustandes der Batterie als ein Niedrig-SOC-Zustand, falls der Zustand, in dem die theoretische Entladespannung größer als die durchschnittliche Spannung ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird.
  3. Verfahren zum Zurücksetzen eines Ladezustandes einer Batterie mit mehreren Batterie-Modulen für ein Hybrid-Elektro-Fahrzeug, welches aufweist: Bestimmen, ob ein Ladestrom der Batterie größer als ein vorgegebener Ladestrom ist; Bestimmen, ob sich die Nummer eines Maximal-Spannungs-Moduls, welches dasjenige Batterie-Modul mit der größten Spannung ist, geändert hat, falls der Ladestrom der Batterie größer als der vorgegebene Ladestrom ist; Bestimmen, ob eine theoretische Ladespannung, welche auf einer durch einen Innenwiderstand und eine Leerlauf-Spannung der Batterie verursachten Spannung basiert, geringer als eine Spannung des Maximal-Spannungs-Moduls ist, falls die Nummer des Maximal-Spannungs-Moduls unverändert ist; Bestimmen, ob ein Zustand, in dem die theoretische Ladespannung geringer als die Spannung des Maximal-Spannungs-Moduls ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, falls die theoretische Ladespannung geringer als die Spannung des Maximal-Spannungs-Moduls ist; und Setzen eines Ladezustandes der Batterie als einen Sehr-Hoch-Zustand, falls der Zustand, in dem die theoretische Ladespannung geringer als die Spannung des Maximal-Spannungs-Moduls ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, ferner aufweisend: Bestimmen, ob die theoretische Ladespannung geringer als eine durchschnittliche Spannung aller Batterie-Module ist, falls die theoretische Ladespannung nicht geringer als die Spannung des Maximal-Spannungs-Moduls ist; Bestimmen, ob ein Zustand, in dem die theoretische Ladespannung geringer als die durchschnittliche Spannung ist, für eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird, falls die theoretische Ladespannung geringer als die durchschnittliche Spannung ist; und Setzen eines Ladezustandes der Batterie als ein Hoch-SOC-Zustand, falls der Zustand, dass die theoretische Ladespannung geringer als die durchschnittliche Spannung ist, für die vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten wird.
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