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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung einer Sekundärbatterie,
insbesondere eine Steuerung einer Sekundärbatterie, die
an einem Fahrzeug angebracht ist.
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STAND DER TECHNIK
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Hybridautos,
Kraftstoffzellenautos, und elektrische Autos, die mit einer Antriebskraft
von einem Motor fahren, sind bekannt. Solch ein Fahrzeug ist mit
einer Batterie (Sekundärbatterie) ausgestattet, die elektrische
Energie speichert, die an den Motor zuzuführen ist. Die
Batterie besitzt eine Eigenschaft, dass sie durch eine Last verschlechtert
und ihre Leistungsfähigkeit beeinträchtigt wird.
Eine Technik zum Unterdrücken solch einer Verschlechterung
und zur vollen Ausnutzung der Leistungsfähigkeit einer
Energiespeichereinrichtung ist zum Beispiel in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-124353 (Patentdokument
1) offenbart.
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Eine
in der veröffentlichten
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2005-124353 beschriebene Steuerungsvorrichtung
steuert eine Energiespeichereinrichtung, die an einem Fahrzeug angebracht
ist. Die Steuerungsvorrichtung umfasst: eine Begrenzungseinheit,
die eine Ladungsenergie zu der Energiespeichereinrichtung und eine
Entladungsenergie von der Energiespeichereinrichtung begrenzt; eine
Erfassungseinheit, die einen Wert bezüglich zumindest einem
von Stromwerten der Ladungsenergie zu der Energiespeichereinrichtung
und der Entladungsenergie von der Energiespeichereinrichtung, eine
Temperatur der Energiespeichereinrichtung und eine Änderungsrate
einer Gaspedalposition erfasst; eine Speichereinheit, die eine Vergangenheit
bezüglich des erfassten Wertes speichert; eine Bestimmungseinheit, die
einen Verschlechterungsgrad der Energiespeichereinrichtung basierend
auf der gespeicherten Vergangenheit bestimmt; und eine Anpassungseinheit, die
eine Begrenzung durch die Begrenzungseinheit basierend auf dem Verschlechterungsgrad
anpasst.
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Gemäß der
in der veröffentlichten
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2005-124353 offenbarten Steuerungsvorrichtung
werden ein Wert bezüglich zumindest einem von Stromwerten
der Ladungsenergie zu der Energiespeichereinrichtung und der Entladungsenergie
von der Energiespeichereinrichtung, eine Temperatur der Energiespeichereinrichtung
und eine Änderungsrate einer Gaspedalposition durch die
Erfassungseinheit erfasst und eine Vergangenheit von diesen wird
in der Speichereinheit gespeichert. Somit kann ein Operationszustand
der Energiespeichereinrichtung in einer vorbestimmten Periode gespeichert
werden. Weiterhin wird basierend auf der gespeicherten Vergangenheit,
d. h. dem Operationszustand der Energiespeichereinrichtung, ein Verschlechterungsgrad
der Energiespeichereinrichtung bestimmt. Basierend auf dem somit
bestimmten Verschlechterungsgrad wird eine Begrenzung durch die
Begrenzungseinheit durch die Anpassungseinheit angepasst. Hierbei
zum Beispiel, wenn die Begrenzung gelockert wird, wenn der Verschlechterungsgrad
niedriger als ein vorbestimmter Verschlechterungsgrad ist, und verschärft
wird, wenn der Verschlechterungsgrad höher als der vorbestimmte
Verschlechterungsgrad ist, kann eine Erhöhung der Last
auf die Energiespeichereinrichtung toleriert wird, wenn der Verschlechterungsgrad
niedriger ist, und kann die Last auf die Energiespeichereinrichtung
niedrig gehalten werden, wenn der Verschlechterungsgrad höher
ist. Als ein Ergebnis kann eine Steuerungsvorrichtung für
eine Energiespeichereinrichtung bereitgestellt werden, die dazu
in der Lage ist, die Leistungsfähigkeit der Energiespeichereinrichtung
gemäß dem Verschlechterungsgrad basierend auf
dem Operationszustand der Energiespeichereinrichtung vollständig
zu nutzen.
- Patentdokument 1: veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr.
2005-124353
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN
SIND
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Wenn
eine Entladung mit relativ großem Strom mit Bezug auf eine
Batteriekapazität (nachstehend ebenso als Entladung mit
großem Strom oder Hochleistungsentladung bzw. schnelle Entladung
bezeichnet) kontinuierlich durchgeführt wird, kann nun ein
Phänomen auftreten, bei dem eine Batteriespannung beginnt,
zu einem bestimmten Zeitpunkt rapide abzunehmen. Wenn dieses Phänomen
weiterhin auftritt, kann eine Batterie verschlechtert werden. Da
jedoch die Bestimmungseinheit in der in der veröffentlichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-124353 offenbarten
Steuerungsvorrichtung nicht dazu gedacht ist, den Verschlechterungsgrad aufgrund
einer Hochleistungsentladung aktiv zu bestimmen, kann sie nicht
angemessen erkennen, ob sich die Batterie in einem Zustand befindet,
in dem eine Verschlechterung aufgrund einer Hochleistungsentladung
auftreten kann oder nicht. Deshalb kann ein Fall auftreten, in dem
eine Entladungsenergie sogar in einem Zustand, in dem eine Verschlechterung aufgrund
einer Hochleistungsentladung auftreten kann, nicht begrenzt wird,
und die Batterie somit verschlechtert wird, oder ein Fall, in dem
eine Entladungsenergie sogar in einem Zustand, in dem eine Verschlechterung
aufgrund einer Hochleistungsentladung wahrscheinlich nicht auftritt,
begrenzt wird, und somit eine Antriebsenergieleistungsfähigkeit
des Fahrzeugs herabgesetzt wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde vorgenommen, um die vorstehend erwähnten
Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Steuerungsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für
eine Sekundärbatterie bereitzustellen, die dazu in der
Lage ist, eine Herabsetzung einer Antriebsenergieleistungsfähigkeit
eines Fahrzeugs zu unterdrücken und ebenso eine Verschlechterung
der Sekundärbatterie aufgrund einer Hochleistungsentladung
zu unterdrücken.
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EINRICHTUNGEN ZUM LÖSEN
DER PROBLEME
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Eine
Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
steuert eine Sekundärbatterie, die an einem Fahrzeug angebracht
ist. Die Steuerungsvorrichtung umfasst eine Erfassungseinheit, die einen
Ladungsstromwert zu der Sekundärbatterie und einen Entladungsstromwert
von der Sekundärbatterie erfasst, und eine Steuerungseinheit,
die mit der Erfassungseinheit verbunden ist. Die Steuerungseinheit
speichert eine Vergangenheit des Stromwerts, der durch die Erfassungseinheit
erfasst wird, berechnet einen Evaluierungswert bezüglich
einer Verschlechterung der Sekundärbatterie aufgrund einer
Entladung mit einem großen Strom basierend auf der gespeicherten
Vergangenheit und steuert einen Wert einer Entladungsenergie von
der Sekundärbatterie basierend auf dem berechneten Evaluierungswert.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung werden ein Ladungsstromwert zu der Sekundärbatterie
und ein Entladungsstromwert von der Sekundärbatterie erfasst
und wird eine Vergangenheit des erfassten Stromwerts gespeichert.
Dementsprechend kann gespeichert werden, wie lang eine Entladung
mit einem großen Strom angedauert hat. Basierend auf der
Vergangenheit wird ein Evaluierungswert bezüglich einer
Verschlechterung der Sekundärbatterie aufgrund einer Entladung
mit einem großen Strom berechnet. Deshalb, wenn zum Beispiel
eine Entladung mit einem großen Strom kontinuierlich durchgeführt
wird, kann der Evaluierungswert berechnet werden, um sich im Vergleich
mit einem Fall, in dem eine Entladung mit einem großen
Strom mit Unterbrechungen durchgeführt wird oder eine Entladung
mit einem kleinen Strom durchgeführt wird, auf eine Verschlechterungsseite
zu verschieben. Basierend auf dem somit berechneten Evaluierungswert
wird ein Wert einer Entladungsenergie gesteuert. Dadurch, wenn z.
B. der Evaluierungswert auf einer Nicht-Verschlechterungsseite liegt
und niedriger als ein vorbestimmter Sollwert ist, kann eine Entladung
mit einem großen Strom toleriert werden, ohne den Wert
der Entladungsenergie zu begrenzen, und kann eine Herabsetzung einer
Antriebsenergieleistungsfähigkeit des Fahrzeugs unterdrückt
werden. Andererseits, wenn sich der Evaluierungswert auf die Verschlechterungsseite
jenseits des vorbestimmten Sollwerts verschiebt, kann eine Verschlechterung
aufgrund einer Entladung mit einem großen Strom durch Begrenzen des
Werts der Entladungsenergie unterdrückt werden. Als Ergebnis
kann eine Steuerungsvorrichtung für eine Sekundärbatterie
bereitgestellt werden, die dazu in der Lage ist, eine Herabsetzung
einer Antriebsenergieleistungsfähigkeit eines Fahrzeugs
zu unterdrücken und ebenso eine Verschlechterung der Sekundärbatterie
aufgrund einer Entladung mit einem großen Strom zu unterdrücken.
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Vorzugsweise
berechnet die Steuerungseinheit den Evaluierungswert derart, dass
er einer Änderung einer Ungleichmäßigkeit
einer Ionenkonzentration in einem Elektrolyt in der Sekundärbatterie
entspricht.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung bewegen sich Ionen in einem Elektrolyt in
der Sekundärbatterie aufgrund einer Entladung von einer
Elektrode zu der anderen Elektrode, was eine Ungleichmäßigkeit
einer Ionenkonzentration in dem Elektrolyt ergibt. Die Ungleichmäßigkeit
wird als einer der Gründe einer Verschlechterung aufgrund
einer Entladung mit einem großen Strom betrachtet. Dementsprechend wird
der Evaluierungswert derart berechnet, dass er einer Änderung
in der Ungleichmäßigkeit der Ionenkonzentration
in dem Elektrolyt in der Sekundärbatterie entspricht. Wenn
z. B. angenommen wird, dass sich eine Entladung mit einem großen
Strom fortsetzt und die Ungleichmäßigkeit der
Ionenkonzentration erhöht wird, wird der Evaluierungswert
berechnet, um sich auf die Verschlechterungsseite zu verschieben.
Andererseits, wenn angenommen wird, dass eine Ladung oder Entladung
mit einem kleinen Strom durchgeführt wird und die Ungleichmäßigkeit
der Ionenkonzentration reduziert wird, wird der Evaluierungswert
berechnet, um sich auf die Nicht-Verschlechterungsseite zu verschieben.
Auf diese Weise wird eine Änderung in der Ungleichmäßigkeit
der Ionenkonzentration, die als ein Grund einer Verschlechterung
aufgrund einer Entladung mit einem großen Strom betrachtet
wird, in dem Evaluierungswert widergespiegelt. Deshalb kann aufgrund
des Evaluierungswerts genau festgestellt werden, wie nahe der Zustand
der Sekundärbatterie einem Zustand ist, in dem eine Verschlechterung
aufgrund einer Entladung mit einem großen Strom auftritt.
Basierend auf dem somit berechneten Evaluierungswert wird ein Wert
einer Entladungsenergie gesteuert. Dadurch kann die Entladungsenergie
zu einem geeigneten Zeitpunkt begrenzt werden, um sowohl eine Unterdrückung
einer Verschlechterung aufgrund einer Entladung mit einem großen
Strom als auch eine Antriebsenergieleistungsfähigkeit des
Fahrzeugs zu erreichen.
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Vorzugsweise
berechnet die Steuerungseinheit den Evaluierungswert, um sich auf
eine Verschlechterungsseite zu verschieben, wenn angenommen wird,
dass die Ungleichmäßigkeit der Ionenkonzentration
erhöht wird.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung, wenn angenommen wird, dass die Ungleichmäßigkeit
der Ionenkonzentration, die als eine Ursache einer Verschlechterung
aufgrund einer Entladung mit einem großen Strom betrachtet
wird, erhöht wird, wird der Evaluierungswert berechnet,
um sich auf die Verschlechterungsseite zu verschieben. Dadurch kann eine
Situation, dass der Zustand der Sekundärbatterie sich einem
Zustand annähert, in dem eine Verschlechterung aufgrund
einer Entladung mit einem großen Strom auftritt, auf geeignete
Weise in dem Evaluierungswert widergespiegelt wird.
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Vorzugsweise
berechnet die Steuerungseinheit einen Verschiebungsbetrag des Evaluierungswerts
auf eine Verschlechterungsseite als Reaktion auf eine Erhöhung
der Ungleichmäßigkeit der Ionenkonzentration aufgrund
einer Entladung, berechnet einen Verschiebungsbetrag des Evaluierungswerts auf
eine Nicht-Verschlechterungsseite als Reaktion auf eine Reduzierung
der Ungleichmäßigkeit der Ionenkonzentration aufgrund
eines Zeitablaufs und berechnet den Evaluierungswert basierend auf
dem Verschiebungsbetrag auf die Verschlechterungsseite und dem Verschiebungsbetrag
auf die Nicht-Verschlechterungsseite.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung tritt die Ungleichmäßigkeit
der Ionenkonzentration in dem Elektrolyt aufgrund einer Entladung
auf, und wird die Ungleichmäßigkeit durch Diffusion
von Ionen, die sich aus einem Zeitablauf ergeben, reduziert. Dementsprechend
wird ein Verschiebungsbetrag des Evaluierungswerts auf die Verschlechterungsseite als
Reaktion auf eine Erhöhung der Ungleichmäßigkeit
der Ionenkonzentration aufgrund einer Entladung berechnet und wird
ein Verschiebungsbetrag des Evaluierungswerts auf die Nicht-Verschlechterungsseite
als Reaktion auf eine Reduzierung der Ungleichmäßigkeit
der Ionenkonzentration aufgrund eines Zeitablaufs berechnet. Der
Evaluierungswert wird basierend auf dem Verschiebungsbetrag auf
die Verschlechterungsseite und dem Verschiebungsbetrag auf die Nicht-Verschlechterungsseite berechnet. Deshalb
kann die Ungleichmäßigkeit der Ionenkonzentration
auf geeignete Weise in dem Evaluierungswert widergespiegelt werden.
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Vorzugsweise
berechnet die Steuerungseinheit einen Verschiebungsbetrag auf die
Verschlechterungsseite zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem eine vorbestimmte
Periode seit dem ersten Zeitpunkt abgelaufen ist, basierend auf
einem Stromwert, der zu dem zweiten Zeitpunkt erfasst wird, und
der vorbestimmten Periode, berechnet einen Verschiebungsbetrag auf
die Nicht-Verschlechterungsseite zu dem zweiten Zeitpunkt basierend
auf einem Evaluierungswert zu dem ersten Zeitpunkt und der vorbestimmten Periode
und berechnet einen Evaluierungswert zu dem zweiten Zeitpunkt basierend
auf dem Evaluierungswert zu dem ersten Zeitpunkt, dem Verschiebungsbetrag
auf die Verschlechterungsseite zu dem zweiten Zeitpunkt und dem
Verschiebungsbetrag auf die Nicht-Verschlechterungsseite zu dem
zweiten Zeitpunkt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein Verschiebungsbetrag auf die Verschlechterungsseite zu
einem zweiten Zeitpunkt, zu dem eine vorbestimmte Periode seit dem
ersten Zeitpunkt abgelaufen ist, basierend auf einem Stromwert,
der zu dem zweiten Zeitpunkt erfasst wird, und der vorbestimmten
Periode berechnet. Deshalb kann der Verschiebungsbetrag auf die
Verschlechterungsseite zu dem zweiten Zeitpunkt unter der Annahme
berechnet werden, dass der zu dem zweiten Zeitpunkt erfasste Stromwert
für die vorbestimmte Periode beibehalten wird. Andererseits
wird ein Verschiebungsbetrag auf die Nicht-Verschlechterungsseite
zu dem zweiten Zeitpunkt basierend auf einem Evaluierungswert zu dem
ersten Zeitpunkt und der vorbestimmten Periode berechnet. Deshalb
kann der Verschiebungsbetrag auf die Nicht-Verschlechterungsseite
zu dem zweiten Zeitpunkt als Reaktion auf eine Reduzierung der Ungleichmäßigkeit
der Ionenkonzentration, die durch eine Diffusion von Ionen verursacht
wird, die sich aus dem Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode ergibt, berechnet
werden. Ein Evaluierungswert zu dem zweiten Zeitpunkt wird basierend
auf dem Evaluierungswert zu dem ersten Zeitpunkt, dem Verschiebungsbetrag
auf die Verschlechterungsseite zu dem zweiten Zeitpunkt und dem
Verschiebungsbetrag auf die Nicht-Verschlechterungsseite zu dem
zweiten Zeitpunkt berechnet. Deshalb kann der Evaluierungswert derart
berechnet werden, dass er sich der Ungleichmäßigkeit
der Ionenkonzentration einfach und geeignet annähert.
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Vorzugsweise,
wenn sich der Evaluierungswert auf eine Verschlechterungsseite jenseits
eines vorbestimmten Sollwerts verschiebt, verringert die Steuerungseinheit
den Wert der Entladungsenergie.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung, wenn sich der Evaluierungswert auf die Verschlechterungsseite
jenseits eines vorbestimmten Sollwerts verschiebt, wird der Wert
der Entladungsenergie verringert. Deshalb, wenn der Evaluierungswert
auf einer Nicht-Verschlechterungsseite liegt und niedriger als der
vorbestimmte Sollwert ist, kann eine Entladung mit einem großen
Strom toleriert werden, ohne den Wert der Entladungsenergie zu begrenzen,
und eine Herabsetzung einer Abtriebsenergieleistungsfähigkeit
des Fahrzeugs kann unterdrückt werden, und wenn sich der
Evaluierungswert auf die Verschlechterungsseite jenseits des vorbestimmten
Sollwerts verschiebt, kann eine Verschlechterung aufgrund einer
Entladung mit einem großen Strom durch Begrenzen des Werts
der Entladungsenergie unterdrückt werden.
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Vorzugsweise
verringert die Steuerungseinheit den Wert der Entladungsenergie
als Reaktion auf eine Differenz zwischen dem Evaluierungswert und dem
Sollwert.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird der Wert der Entladungsenergie als Reaktion
auf eine Differenz zwischen dem Evaluierungswert und dem Sollwert
verringert. Deshalb, wenn es eine große Differenz zwischen
dem Evaluierungswert und dem Sollwert gibt, kann die Ungleichmäßigkeit
der Ionenkonzentration durch Verringern des Werts der Entladungsenergie
im Vergleich mit einem Fall, in dem eine kleine Differenz zwischen
diesen vorliegt, weiter reduziert werden.
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Vorzugsweise
ist die Sekundärbatterie eine Lithium-Ionen-Batterie.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann eine Verschlechterung einer Lithium-Ionen-Batterie aufgrund
einer Entladung mit einem großen Strom unterdrückt
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines Fahrzeugs zeigt, das mit einer
Steuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist (Typ 1).
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2 ist
eine Ansicht, die eine Struktur eines Fahrzeugs zeigt, das mit der
Steuerungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist (Typ 2).
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3 ist
ein funktionelles Blockdiagramm der Steuerungsvorrichtung gemäß dem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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4 ist
ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerungsstruktur einer ECU zeigt,
die die Steuerungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung bildet.
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5 ist
eine Ansicht, die die Beziehung zwischen einem Forgetting-Koeffizient
A, einer Batterietemperatur TB und einem SOC gemäß dem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist
eine Ansicht, die die Beziehung zwischen einem Grenzschwellenwert
C, einer Batterietemperatur TB und dem SOC gemäß dem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist
ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen einem Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D und einer Entladungssteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN
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- 100: Maschine, 200: Generator, 300:
PCU, 302: Inverter, 304: Umwandler, 400:
Batterie, 500: Motor, 600: ECU, 604:
Speicher, 606: Zähler, 610: Voltmeter, 612:
Amperemeter, 614: Batterietemperatursensor, 620:
Berechnungseinheit, 622: Batterieverschlechterungsevaluierungswertspeichereinheit, 624:
Batterieverschlechterungsevaluierungswertberechnungseinheit, 626:
Entladungsenergiesteuerungseinheit, 700: Energieverzweigungseinrichtung, 800:
Untersetzungsgetriebe, 900: Räder, 1100:
Gaspedalpositionssensor.
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BESTE ARTEN ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Nachstehend
wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden
identische Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Da deren
Namen und Funktionen ebenso die gleichen sind, wird eine detaillierte
Beschreibung von diesen nicht wiederholt.
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Bezug
nehmend auf 1 und 2 wird ein
Hybridfahrzeug, das mit einer Steuerungsvorrichtung gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgestattet ist, beschrieben.
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Das
Hybridfahrzeug umfasst eine Maschine 100, einen Generator 200,
eine PCU („Power Control Unit”, Energiesteuerungseinheit) 300,
eine Batterie 400, einen Motor 500 und eine ECU
(„Electronic Control Unit”, elektronische Steuerungseinheit) 600,
die mit all diesen Komponenten verbunden ist. Die Steuerungsvorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird durch ein Programm implementiert, das durch die ECU 600 ausgeführt wird.
Während die vorliegende Erfindung unter Verwendung eines
Hybridfahrzeugs, das mit einer Maschine 100 ausgestattet
ist, beschrieben wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein
Hybridfahrzeug, das mit einer Maschine 100 ausgestattet
ist, begrenzt, und ist auf ein Hybridfahrzeug, das mit einer Kraftstoffzelle
anstatt einer Maschine 100 (Kraftstoffzellenauto) ausgestattet
ist, ein Elektroauto, das nur mit einer Batterie 400 ausgestattet
ist, oder Ähnliches anwendbar.
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Antriebsenergie,
die durch eine Maschine 100 erzeugt wird, wird durch eine
Energieverzweigungseinrichtung 700 in zwei Wege aufgeteilt.
Einer von diesen ist ein Weg zu Antriebsrädern 900 über ein
Untersetzungsgetriebe 800. Der andere ist ein Weg zu einem
Antriebsgenerator 200 zum Erzeugen elektrischer Energie.
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Während
Generator 200 elektrische Energie durch die Antriebsenergie
der Maschine 100, die durch die Energieverzweigungseinrichtung 700 verzweigt
ist, erzeugt, wird die durch den Generator 200 erzeugte
elektrische Energie wahlweise gemäß einem Antriebszustand
des Fahrzeugs oder einem SOC (Ladezustand) einer Batterie 400 verwendet. Während
einer normalen Fahrt oder während eines plötzlichen
Beschleunigens zum Beispiel dient die durch den Generator 200 erzeugte
elektrische Energie direkt als eine elektrische Energie zum Antreiben des
Motors 500. Andererseits, wenn der SOC der Batterie 400 niedriger
als ein vorbestimmter Wert ist, wird die durch den Generator 200 erzeugte
elektrische Energie durch einen Inverter 302 einer PCU 300 von
AC-(Wechselstrom)-Energie in DC-(Gleichstrom)-Energie umgewandelt
und nachdem eine Spannung durch einen Umwandler 304 angepasst wird,
wird die elektrische Energie in der Batterie 400 gespeichert.
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Die
Batterie 400 ist eine zusammengesetzte Batterie, in der
eine Vielzahl von Modulen, die jeweils einstückig aus einer
Vielzahl von Lithium-Ionen-Batteriezellen geformt sind, seriell
verbunden sind. Eine positive Elektrode einer Lithium-Ionen-Batteriezelle besteht
aus einem Material, das dazu in der Lage ist, reversibel Lithium-Ionen
zu absorbieren bzw. abzugeben (zum Beispiel ein Lithium enthaltendes
Oxid) und gibt Lithium-Ionen in ein Elektrolyt in einer Ladungsverarbeitung
ab und absorbiert Lithium-Ionen, die von einer negativen Elektrode
abgegeben werden, von dem Elektrolyt in einer Entladungsverarbeitung.
Die negative Elektrode der Lithium-Ionen-Batteriezelle besteht aus
einem Material, das dazu in der Lage ist, reversibel Lithium-Ionen
zu absorbieren bzw. abzugeben (zum Beispiel Kohlenstoff) und absorbiert
Lithium-Ionen, die von der positiven Elektrode abgegeben werden,
von dem Elektrolyt in der Ladungsverarbeitung und gibt Lithium-Ionen
in das Elektrolyt in der Entladungsverarbeitung ab.
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Der
Motor 500 ist ein Dreiphasen-AC-Motor und wird durch zumindest
eine der in der Batterie 400 gespeicherten elektrischen
Energie und der durch den Generator 200 erzeugten elektrischen
Energie angetrieben. Eine Antriebskraft des Motors 500 wird über
ein Untersetzungsgetriebe 800 an Räder 900 übertragen.
Somit unterstützt der Motor 500 die Maschine 100 dabei,
dem Fahrzeug zu ermöglichen, zu fahren, oder ermöglicht
dem Fahrzeug nur durch die Antriebskraft des Motors 500 zu
fahren.
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Andererseits
wird während einem regenerativen Bremsen des Hybridfahrzeugs
der Motor 500 durch Räder 900 über
ein Untersetzungsgetriebe 800 angetrieben und der Motor 500 arbeitet
als ein Generator. Somit dient der Motor 500 als eine regenerative Bremse,
die Bremsenergie in elektrische Energie umwandelt. Die elektrische
Energie, die durch den Motor 500 erzeugt wird, wird über
den Inverter 302 in der Batterie 400 gespeichert.
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Die
ECU 600 umfasst eine CPU („Central Processing
Unit”, zentrale Verarbeitungseinheit) 602, einen
Speicher 604 und einen Zähler 606. Die
CPU 602 führt basierend auf dem Antriebszustand
des Fahrzeugs, einer Gaspedalposition, die durch einen Gaspedalpositionssensor 1100 erfasst
wird, einer Änderungsrate der Gaspedalposition, einer Position eines
Schalthebels, dem SOC einer Batterie 400, einem Kennfeld
und einem Programm, die in dem Speicher 604 gespeichert
sind, und Ähnlichem eine Operationsverarbeitung durch.
Somit steuert die ECU 600 Geräte, die an dem Fahrzeug
angebracht sind, so dass das Fahrzeug einen gewünschten
Antriebszustand erreicht.
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Wie
in 2 gezeigt sind ein Voltmeter 610, das
einen Ladungs-/Entladungsspannungswert einer Batterie 400 erfasst,
ein Amperemeter 612, das einen Ladungs-/Entladungsstromwert
von dieser erfasst, und ein Batterietemperatursensor 614,
der eine Batterietemperatur TB von dieser erfasst, mit der ECU 600 verbunden.
Die ECU 600 berechnet einen Ladungs-/Entladungsenergiewert
der Batterie 400 basierend auf dem Ladungs-/Entladungsspannungswert,
der durch das Voltmeter 610 erfasst wird, und dem Ladungs-/Entladungsstromwert,
der durch das Amperemeter 612 erfasst wird, und berechnet
den SOC der Batterie 400 durch Integrieren der Ladungsstromwerte
und der Entladungsstromwerte. Eine Vergangenheit des Ladungs-/Entladungsstromwerts,
der durch das Amperemeter 612 erfasst wird, wird in dem Speicher 604 gespeichert.
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Die
ECU 600 setzt einen Ladungsenergiegrenzwert, der ein Grenzwert
von elektrischer Energie ist, mit der die Batterie 400 zu
laden ist (der „Ladungsenergiegrenzwert” wird
nachstehend als WIN bezeichnet), und einen Entladungsenergiegrenzwert, der
ein Grenzwert einer elektrischen Ladung ist, die von der Batterie 400 zu
entladen ist (nachstehend wird der „Entladungsenergiegrenzwert” als
WOUT bezeichnet). Der Ladungsenergiewert zu der Batterie 400 und
der Entladungsenergiewert von der Batterie 400 werden derart
begrenzt, dass sie WIN und WOUT nicht überschreiten. Es
sei angemerkt, dass ein Maximalwert von WOUT (ein Maximalwert einer Entladungsenergie)
W(MAX) ist. Weiterhin können andere bekannte Techniken
als ein Verfahren zum Begrenzen einer Ladungsenergie und Entladungsenergie
der Batterie 400 verwendet werden, und eine detaillierte
Beschreibung von diesen wird hier nicht wiederholt.
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Wenn
im vorliegenden Ausführungsbeispiel kontinuierlich eine
Hochleistungsentladung von der Batterie 400 durchgeführt
wird, erhöht sich ein interner Widerstand und es kann ein
Phänomen auftreten, bei dem eine Ausgangsspannung von der
Batterie 400 beginnt, sich zu einem bestimmten Zeitpunkt stark
zu verringern. Wenn sich dieses Phänomen weiterhin fortsetzt,
kann die Batterie 400 verschlechtert werden. Eine Ungleichmäßigkeit
einer Ionen-Konzentration in einem Elektrolyt, die durch kontinuierliches
Durchführen einer Hochleistungsentladung verursacht wird,
wird als eine der Ursachen dieser Verschlechterung betrachtet. Wenn
eine Verschlechterung aufgrund einer Hochleistungsentladung auftritt,
wird die Ausgangsspannung nicht wieder hergestellt, auch wenn der
Entladungsstromwert verringert wird oder danach eine Ladung durchgeführt
wird. Deshalb ist es notwendig, eine Hochleistungsentladung zu unterdrücken,
bevor solch eine Verschlechterung auftritt. Andererseits, wenn eine Hochleistungsentladung
zu sehr unterdrückt wird, kann eine Antriebsenergieleistungsfähigkeit
des Fahrzeugs, die durch einen Fahrer benötigt wird, nicht
vollständig angeboten werden.
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Um
dieses Problem zu lösen wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein Batterieverschlechterungsevaluierungswert D als Reaktion auf eine Änderung
einer Ungleichmäßigkeit einer Lithium-Ionen-Konzentration
in dem Elektrolyt in der Batterie 400 berechnet und wird
ein Entladungsenergiegrenzwert WOUT basierend auf dem berechneten Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D gesetzt, wodurch eine Herabsetzung der Antriebsenergieleistungsfähigkeit
des Fahrzeugs unterdrückt wird und eine Verschlechterung
einer Batterie 400 aufgrund einer Hochleistungsentladung
unterdrückt wird.
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Bezug
nehmend auf 3 wird ein funktionelles Blockdiagramm
der Steuerungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel beschrieben. Wie in 3 gezeigt
umfasst die Steuerungsvorrichtung eine SOC-Berechnungseinheit 620, eine
Batterieverschlechterungsevaluierungswertspeichereinheit 622,
eine Batterieverschlechterungsevaluierungswertberechnungseinheit 624 und
eine Entladungsenergiesteuerungseinheit 626.
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Die
SOC-Berechnungseinheit 620 integriert die Ladungsstromwerte
und die Entladungsstromwerte, die durch das Amperemeter 612 erfasst
werden, um den SOC der Batterie 400 zu berechnen. Im Folgenden
wird eine Beschreibung vorgenommen unter der Annahme, dass das Amperemeter 612 einen
Entladungsstromwert I erfasst, und das I während einer
Entladung einen positiven Wert aufweist und während einer
Ladung einen negativen Wert aufweist.
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Die
Batterieverschlechterungsevaluierungswertspeichereinheit 622 speichert
den durch die Batterieverschlechterungsevaluierungswertberechnungseinheit 624 berechneten
Batterieverschlechterungsevaluierungswert D im Speicher 604.
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Die
Batterieverschlechterungsevaluierungswertberechnungseinheit 624 berechnet
einen Batterieverschlechterungsevaluierungswert D basierend auf
einem Entladungsstromwert I von dem Amperemeter 612, einer
Batterietemperatur TB von dem Batterietemperatursensor 614, einem
durch die Batterieverschlechterungsevaluierungswertspeichereinheit 622 im
Speicher 604 gespeicherten Wert, einem in Speicher 604 gespeicherten
Kennfeld, und Ähnlichem.
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Die
Entladungsenergiesteuerungseinheit 626 setzt einen Entladungsenergiegrenzwert
WOUT basierend auf dem berechneten Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D und steuert den Inverter 302 derart, dass der Entladungsenergiewert
von der Batterie 400 den gesetzten Wert WOUT nicht überschreitet.
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Die
Steuerungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,
die solche funktionelle Blöcke aufweist, kann entweder
als Hardware, die hauptsächlich durch eine digitale Schaltung
oder eine analoge Schaltung konfiguriert ist, oder als Software,
die hauptsächlich durch eine CPU 602 und einen
Speicher 604, die in der ECU 600 enthalten sind, und
ein Programm, das aus dem Speicher 604 gelesen wird, und
durch die CPU 602 ausgeführt wird, konfiguriert
ist, implementiert werden. Allgemein wird gesagt, dass wenn die
Steuerungsvorrichtung als Hardware implementiert wird, dies in Bezug
auf eine Operationsgeschwindigkeit vorteilhaft ist, und dass wenn
die Steuerungsvorrichtung als Software implementiert wird, dies
in Bezug auf eine Ausgestaltungsänderung vorteilhaft ist.
Nachstehend wird eine Beschreibung eines Falls vorgenommen, in dem
die Steuerungsvorrichtung als Software implementiert ist.
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Bezug
nehmend auf 4 wird eine Steuerungsstruktur
eines Programms, das durch die ECU 600 ausgeführt
wird, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als die
Steuerungsvorrichtung dient, beschrieben. Es sei angemerkt, dass
das Programm innerhalb einer vorbestimmten Zykluszeit ΔT
(zum Beispiel 0,1 Sekunden) wiederholt ausgeführt wird.
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In
Schritt (nachstehend als S abgekürzt) 100, erfasst die
ECU 600 einen Entladungsstromwert I basierend auf einem
Signal von dem Amperemeter 612. Wie vorstehend beschrieben
wird der Entladungsstromwert I während einer Ladung als
negativer Wert erfasst.
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In
S102 berechnet die ECU 600 den SOC der Batterie 400 basierend
auf dem Entladungsstromwert I. In S104 erfasst die ECU 600 die
Batterietemperatur TB basierend auf einem Signal von dem Batterietemperatursensor 614.
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In
S106 berechnet die ECU 600 einen Forgetting-Koeffizient
A basierend auf dem SOC der Batterie 400 und der Batterietemperatur
TB. Der Forgetting-Koeffizient A ist ein Koeffizient entsprechend einer
Diffusionsrate von Lithium-Ionen in dem Elektrolyt in der Batterie 400.
Der Forgetting-Koeffizient A wird derart gesetzt, dass ein Wert
von Forgetting-Koeffizienten A·Zykluszeit ΔT im
Bereich zwischen 0 und 1 liegt. Zum Beispiel berechnet die ECU 600 den Forgetting-Koeffizient
A basierend auf einem in 5 gezeigten Kennfeld unter Verwendung
des SOC und der Batterietemperatur TB als Parameter. Bei dem in 5 gezeigten
Kennfeld wird der Forgetting-Koeffizient A auf einen hohen Wert
gesetzt, wenn angenommen wird, dass die Diffusionsrate von Lithium-Ionen
schnell ist. Speziell besitzt der Forgetting-Koeffizient A bei der
gleichen Batterietemperatur TB einen höheren Wert bei einer
Erhöhung des SOC und besitzt der Forgetting-Koeffizient
A bei dem gleichen SOC einen höheren Wert bei einer Erhöhung
der Batterietemperatur TB.
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In
S108 berechnet die ECU 600 einen Evaluierungswertabnahmebetrag
D(–). Der Evaluierungswertabnahmebetrag D(–) wird
als Reaktion auf eine Reduzierung der Ungleichmäßigkeit
der Lithium-Ionen-Konzentration, die durch eine Diffusion von Lithium-Ionen
verursacht wird, die sich aus einem Ablauf von einer Zykluszeit ΔT
von der Zeit des Berechnens eines vorhergehenden Evaluierungswerts
ergibt, berechnet. Zum Beispiel berechnet die ECU 600 den Evaluierungswertabnahmebetrag
D(–) als Forgetting-Koeffizient A·Zykluszeit ΔT·vorhergehender Wert
D(N – 1). Der vorhergehende Wert D(N – 1) ist hier
ein Batterieverschlechterungsevaluierungswert, der zu einer vorhergehenden
Zykluszeit berechnet wird. D(0) (Anfangswert) ist zum Beispiel 0.
Wie vorstehend beschrieben ergibt Forgetting-Koeffizient A·Zykluszeit ΔT
einen Wert in Bereich von 0 bis 1. Wie aus diesem Berechnungsverfahren
ersichtlich ist, besitzt der Evaluierungswertabnahmebetrag D(–) einen
höheren Wert mit einer Zunahme des Forgetting-Koeffizienten
A (das heißt mit einer Zunahme der Diffusionsrate der Lithium-Ionen)
und mit einer Zunahme der Zykluszeit ΔT. Es sei angemerkt,
dass ein Verfahren zum Berechnen des Evaluierungswertabnahmebetrags
D(–) nicht auf dieses Berechnungsverfahren begrenzt ist.
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In
S110 liest die ECU 600 einen Stromkoeffizienten B, der
im Voraus in dem Speicher 604 gespeichert ist. In S112
berechnet die ECU 600 einen Grenzschwellenwert C basierend
auf dem SOC der Batterie 400 und der Batterietemperatur
TB. Zum Beispiel berechnet die ECU 600 einen Grenzschwellenwert
C basierend auf einem in 6 gezeigten Kennfeld unter Verwendung
des SOC und der Batterietemperatur TB als Parameter. In dem in 6 gezeigten
Kennfeld wird der Grenzschwellenwert C bei der gleichen Batterietemperatur
TB mit einer Zunahme des SOC größer und wird der Grenzschwellenwert
C bei gleichem SOC mit einer Zunahme der Batterietemperatur TB größer.
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In
S114 berechnet die ECU 600 einen Evaluierungswertzunahmebetrag
D(+). Der Evaluierungswertzunahmebetrag D(+) wird als Reaktion auf
eine Zunahme der Ungleichmäßigkeit der Lithium-Ionen konzentration,
die durch eine Entladung während eines Ablaufs einer Zykluszeit ΔT
von der Zeit des Berechnens eines vorhergehenden Evaluierungswerts verursacht
wird, berechnet. Zum Beispiel berechnet die ECU 600 den
Evaluierungswertzunahmebetrag D(+) als (Stromkoeffizient B/Grenzschwellenwert C)·Entladungsstromwert
I·Zykluszeit ΔT. Wie aus diesem Berechnungsverfahren
ersichtlich ist, besitzt der Evaluierungswertzunahmebetrag D(+)
mit einer Zunahme des Entladungsstromwerts I und mit einer Zunahme
der Zykluszeit ΔT einen höheren Wert. Es sei angemerkt,
dass ein Verfahren zum Berechnen des Evaluierungswertszunahmebetrags
D(+) nicht auf dieses Berechnungsverfahren begrenzt ist.
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In
S116 berechnet die ECU 600 einen Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D. Wenn der Batterieverschlechterungsevaluierungswert D, der zu
einer momentanen Zykluszeit zu berechnen ist, als ein momentaner
Wert D(N) definiert ist, berechnet die ECU 600 den momentanen
Wert D(N) als vorhergehender Wert D(N – 1) – Evaluierungswertabnahmebetrag
D(–) + Evaluierungswertzunahmebetrag D(+). Wie vorstehend
beschrieben ist D(0) (Anfangswert), zum Beispiel, 0.
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In
S118 bestimmt die ECU 600, ob der Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D einen vorbestimmten Sollwert E überschreitet oder nicht. Der
Sollwert E wird auf einen Wert gesetzt, der niedriger als ein Verschlechterungsbereich
aufgrund einer Hochleistungsentladung bzw. schnellen Entladung ist.
Der Sollwert E wird auf einen Wert gesetzt, so dass der Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D den Verschlechterungsbereich nicht erreicht, auch in einem Fall,
in dem ein Abnahmebetrag von WOUT pro Zeiteinheit auf einen Betrag
begrenzt ist, der das Fahrverhalten nicht beeinträchtigt.
Wenn der Batterieverschlechterungsevaluierungswert D den Sollwert
E überschreitet (JA in S118) setzt sich die Verarbeitung
bei S122 fort. Andererseits (NEIN in S118), setzt sich die Verarbeitung
bei S120 fort.
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In
S120 setzt die ECU 600 WOUT auf den Maximalwert W(MAX).
In S122 setzt die ECU 600 WOUT auf einen Wert niedriger
als der Maximalwert W(MAX). Die ECU 600 setzt WOUT als
W(MAX) – Koeffizient K·(Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D – Sollwert E), um WOUT als Reaktion auf eine Differenz
zwischen dem Batterieverschlechterungsevaluierungswert D und dem
Sollwert E zu verringern. Es sein angemerkt, dass ein Wert eines Koeffizienten
K angepasst wird, um den Abnahmebetrag von WOUT pro Zeiteinheit
auf einen Betrag zu begrenzen, der das Fahrverhalten nicht beeinträchtigt.
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In
S124 überträgt die ECU 600 eine Anweisung
an den Inverter 302, den Entladungsenergiewert der Batterie 400 durch
WOUT zu begrenzen. In S126 speichert die ECU 600 den momentanen Wert
D(N) (Batterieverschlechterungsevaluierungswert D, der zur momentanen
Zykluszeit berechnet wird) im Speicher 604.
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Eine
Operation der ECU 600, die als die Steuerungsvorrichtung
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
dient, wird basierend auf der vorstehend beschriebenen Struktur
und dem Ablaufdiagramm beschrieben.
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Der
Evaluierungswertabnahmebetrag D(–) wird als Forgetting-Koeffizient
A·Zykluszeit ΔT·vorhergehender Wert D(N – 1)
berechnet (S108). Das heißt, der Evaluierungswertabnahmebetrag
D(–) besitzt mit einer Zunahme des Forgetting-Koeffizienten A,
der eine Diffusionsrate von Lithium-Ionen angibt, und mit einer
Zunahme der Zykluszeit ΔT einen höheren Wert.
Dadurch kann der Evaluierungswertabnahmebetrag D(–) derart
berechnet werden, dass er einer Reduzierung der Ungleichmäßigkeit
der Lithium-Ionen-Konzentration, die durch eine Diffusion von Lithium-Ionen
verursacht wird, die sich aus einem Ablauf einer Zykluszeit ΔT
von der Zeit des Berechnens eines vorhergehenden Werts D(N – 1)
ergibt, entspricht.
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Der
Evaluierungswertzunahmebetrag D(+) wird berechnet als (Stromkoeffizient
B/Grenzschwellenwert C)·Entladungsstromwert I·Zykluszeit ΔT (S114).
Das heißt, der Evaluierungswertzunahmebetrag D(+) besitzt
mit einer Zunahme des Entladungsstromwerts I und mit einer Zunahme
der Zykluszeit ΔT einen höheren Wert. Dadurch
kann der Evaluierungswertzunahmebetrag D(+) derart berechnet werden,
dass er einer Zunahme der Ungleichmäßigkeit der
Lithium-Ionen-Konzentration, die durch eine Entladung während
eines Ablaufs einer Zykluszeit ΔT von der Zeit der Berechnung
eines vorhergehenden Werts D(N – 1) verursacht wird, entspricht.
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Der
momentane Wert D(N) des Batterieverschlechterungsevaluierungswerts
D wird berechnet als vorhergehender Wert D(N – 1) – Evaluierungswertabnahmebetrag
D(–) + Evaluierungswertzunahmebetrag D(+) (S116). Deshalb
kann der momentane Wert D(N) berechnet werden, wobei sowohl die
Zunahme der Ungleichmäßigkeit der Lithium-Ionen-Konzentration,
die durch eine Entladung verursacht wird, als auch die Reduzierung
der Ungleichmäßigkeit der Lithium-Ionen-Konzentration,
die durch eine Diffusion von Ionen verursacht wird, die sich aus
einem Ablauf einer Zeit ergibt, berücksichtigt wird. Dadurch
kann die Zunahme und die Reduzierung der Ungleichmäßigkeit
der Lithium-Ionen-Konzentration, die als eine Ursache der Verschlechterung
aufgrund einer Hochleistungsentladung betrachtet werden, auf geeignete
Weise in dem Batterieverschlechterungsevaluierungswert D widergespiegelt
werden. Deshalb kann aus dem Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D genau erkannt werden, wie nahe der Zustand der Batterie 400 einem
Zustand ist, in dem eine Verschlechterung aufgrund einer Hochleistungsentladung
auftritt.
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Basierend
auf dem somit berechneten Evaluierungswert wird der Wert der Entladungsenergie gesteuert.
Dadurch kann die Entladungsenergie zu einem geeigneten Zeitpunkt
begrenzt werden, um sowohl eine Unterdrückung einer Verschlechterung aufgrund
einer Entladung mit einem großen Strom als auch eine Antriebsenergieleistungsfähigkeit
des Fahrzeugs zu erreichen.
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7 ist
ein Zeitdiagramm des Batterieverschlechterungsevaluierungswerts
D, WOUT, und des Entladungsenergiewerts der Batterie 400,
der durch WOUT begrenzt ist. Wie in 7 gezeigt
ist, wird bis zu einer Zeit T(1), zu der der Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D den Sollwert E überschreitet, WOUT auf W(MAX) gesetzt
(NEIN in S118; S120). Wenn der Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D zur Zeit T(1) den Sollwert E überschreitet (JA in S118), wird
WOUT durch den Abnahmebetrag pro Zeiteinheit, der als Koeffizient
K·(Batterieverschlechterungsevaluierungswert D – Sollwert
E) dargestellt ist, verringert (S122, S124). Bei dieser Gelegenheit
wird durch Anpassen des Koeffizienten K der Abnahmebetrag von WOUT
pro Zeiteinheit auf einen Betrag begrenzt, der das Fahrverhalten
nicht beeinträchtigt.
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Wenn
WOUT verringert wird, verringert sich der Entladungsstromwert I
und der Evaluierungswertzunahmebetrag D(+) beginnt ebenso sich zu
verringern, und zur Zeit T(2) beginnt der Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D, sich zu verringern. Dadurch, während der Abnahmebetrag
von WOUT pro Zeiteinheit auf einen Betrag begrenzt ist, der das
Fahrverhalten nicht beeinträchtigt, wird der Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D derart verringert, dass er nicht in dem Verschlechterungsbereich
enthalten ist, und somit kann eine Verschlechterung der Batterie 400 aufgrund
einer Hochleistungsentladung unterdrückt werden.
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Danach,
wenn der Batterieverschlechterungsevaluierungswert D zur Zeit T(3)
unter den Sollwert E fällt, wird WOUT wieder auf W(MAX)
gesetzt (S120). Dadurch kann die von dem Fahrer benötigte Antriebsenergieleistungsfähigkeit
des Fahrzeugs vollständig angeboten werden, ohne dass die
Entladungsenergie der Batterie 400 unnötiger Weise
begrenzt wird.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, wird gemäß der Steuerungsvorrichtung
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Batterieverschlechterungsevaluierungswert berechnet, wobei sowohl die
Zunahme einer Ungleichmäßigkeit der Lithium-Ionen-Konzentration,
die durch eine Entladung verursacht wird, als auch die Reduzierung
der Ungleichmäßigkeit der Lithium-Ionen-Konzentration,
die durch eine Diffusion von Ionen verursacht wird, die sich von
einem Ablauf einer Zeit ergibt, in Betracht gezogen werden. Dadurch
können die Zunahme und die Reduzierung der Ungleichmäßigkeit
der Lithium-Ionen-Konzentration auf geeignete Weise in dem Batterieverschlechterungsevaluierungswert
widergespiegelt werden. Wenn der somit berechnete Batterieverschlechterungsevaluierungswert
einen Sollwert überschreitet, wird die Entladungsenergie von
der Batterie gesteuert. Dadurch kann die Entladungsenergie von der
Batterie zu einem geeigneten Zeitpunkt begrenzt werden, um sowohl
eine Unterdrückung einer Verschlechterung aufgrund einer Hochleistungsentladung
als auch eine Antriebsenergieleistungsfähigkeit des Fahrzeugs
zu erreichen.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Batterieverschlechterungsevaluierungswert D,
der basierend auf dem Entladungsstromwert I berechnet wird, zu jeder
Zykluszeit gespeichert und wird der momentane Wert D(N) unter Verwendung des
gespeicherten vorhergehenden Werts D(N – 1) berechnet.
Solang jedoch der Batterieverschlechterungsevaluierungswert D basierend
auf einer Vergangenheit eines Entladungsstromwerts I berechnet wird,
ist das Verfahren des Berechnens des Batterieverschlechterungsevaluierungswerts
D nicht notwendiger Weise auf ein Verfahren unter Verwendung eines
vorhergehenden Werts D(N – 1) begrenzt. Zum Beispiel kann
der Batterieverschlechterungsevaluierungswert D durch Berechnen
eines Werts äquivalent zu einem vorhergehenden Wert D(N – 1)
zu jeder Zykluszeit basierend auf der Vergangenheit des Entladungsstromwerts
I berechnet werden.
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Es
ist zu verstehen, dass das hier offenbarte Ausführungsbeispiel
in jeder Beziehung darstellend und nicht beschränkend ist.
Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird eher im Sinne der Ansprüche als
der vorstehenden Beschreibung definiert und es ist beabsichtigt,
dass jede Modifikation innerhalb des Umfangs und der Bedeutung äquivalent
zum Sinn der Ansprüche umfasst ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine
ECU berechnet eine Evaluierungswertabnahmebetrag D(–) als
Reaktion auf eine Reduzierung einer Ungleichmäßigkeit
einer Lithium-Ionen-Konzentration, die durch eine Diffusion von
Lithium-Ionen verursacht wird, die sich aus einem Ablauf einer Zykluszeit ΔT
ergibt (S108), berechnet einen Evaluierungswertzunahmebetrag D(+)
als Reaktion auf eine Erhöhung der Ungleichmäßigkeit
der Lithium-Ionen-Konzentration, die durch eine Entladung während
eines Ablaufs einer Zykluszeit ΔT verursacht wird (S114),
und berechnet einen momentanen Wert D(N) eines Batterieverschlechterungsevaluierungswerts
D aufgrund einer Hochleistungsentladung als vorhergehender Wert
D(N – 1) – Evaluierungswertabnahmebetrag D(–)
+ Evaluierungswertzunahmebetrag D(+) (S116). Wenn ein Batterieverschlechterungsevaluierungswert
D einen vorbestimmten Sollwert E überschreitet (JA in S118),
setzt die ECU einen Entladungsenergiegrenzwert WOUT, der ein Grenzwert
einer elektrischen Energie ist, die von der Batterie zu entladen
ist, auf einen Wert, der niedriger als ein Maximalwert W(MAX) ist
(S122).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-124353 [0002, 0003, 0004, 0004, 0005]