DE112010005906T5

DE112010005906T5 - Batteriesteuerungssystem

Info

Publication number: DE112010005906T5
Application number: DE112010005906T
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Okada; Tomoyoshi Ueki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: DE112010005906B4; JP5293827B2; CN102771003B; CA2789668C; US8947055B2; WO2012042585A1; US20130181684A1; JPWO2012042585A1; CN102771003A; CA2789668A1

Abstract

Aufgabe ist es, ein Batteriesteuerungssystem vorzusehen, welches in der Lage ist, eine Sekundärbatterie, welche eine negative Elektrodenplatte mit einer derartigen Charakteristik verwendet, dass ein Reaktionswiderstand in einem Niedrigtemperaturbereich ansteigt, bis zu einer höheren Zwischen-Anschluss-Spannung geeignet zu laden, während eine Ablagerung von metallischem Lithium bei der negativen Elektrodenplatte der Sekundärbatterie, wenn die Batterie mit einem hohen elektrischen Strom geladen wird, während sich eine Batterietemperatur zumindest in dem Niedrigtemperaturbereich befindet, unterdrückt wird. Das Batteriesteuerungssystem enthält eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie und eine Steuerungsvorrichtung und enthält ferner eine Spannung-Speichereinheit, eine Widerstands-Speichereinheit, eine Strom-Speichereinheit, eine Differenz-Erhaltungseinheit zum Erhalten eines Differenz-Widerstandes ΔR(Tja) zwischen einem normalen Innenwiderstand Rj(Tja) bei einer vorbestimmten Batterietemperatur Tja und einem Ausgangs-Innenwiderstand R0(Tja) bei der vorbestimmten Batterietemperatur, und eine Maximalspannungs-Berechnungseinheit zum Angeben einer maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung Vm(T), wenn sich zumindest eine Batterietemperatur T innerhalb eines Niedrigtemperaturbereichs befindet, als einen Wert, welcher durch Addieren eines Produkts des Differenz-Widerstandes ΔR(Tja) und des zulässigen Ladestroms Im(T) zu der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung Vm0(T) erhalten wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesteuerungssystem, welches mit einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie mit einer positiven Elektrodenplatte und einer negativen Elektrodenplatte vorgesehen ist, und eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Ladung der Lithium-Ionen-Sekundärbatterie von einer Leistungszuführung.
Stand der Technik
In letzter Zeit werden aufladbare und entladbare Lithium-Ionen-Sekundärbatterien (nachfolgend einfach als Sekundärbatterien bezeichnet) als Antriebs-Leistungsquelle von Fahrzeugen, wie Hybridfahrzeugen und elektrischen Fahrzeugen, verwendet. Wenn solche Sekundärbatterien schnell geladen werden oder regenerativer Strom für die Ladung bei Fahrzeugen verwendet wird, welche mit Sekundärbatterien ausgerüstet sind, wie Hybridfahrzeugen und elektrischen Fahrzeugen, wird ein großer Ladestrom von beispielsweise 5C oder 10C zeitweise aufgebracht.
In einem Fall, bei dem der Innenwiderstand einer Sekundärbatterie aufgrund einer Alterung in der Sekundärbatterie hoch wird, wird, selbst falls das gleiche Niveau der Ladeströme auf die Sekundärbatterien aufgebracht wird, eine Zwischen-Anschluss-Spannung aufgrund des Anstiegs des Innenwiderstandes der Sekundärbatterie höher als diese bei einem Ausgangszustand (vor der Verschlechterung, vor dem Anstieg des Innenwiderstandes). Im Gegensatz dazu wird in einem Fall, bei dem eine maximale Zwischen-Anschluss-Spannung der Sekundärbatterie auf einen konstanten Wert eingestellt ist, um die Batterie zu laden, je größer der Wert des Innenwiderstandes der Sekundärbatterie ist, die Zwischen-Anschluss-Spannung umso höher. Die Zwischen-Anschluss-Spannung erreicht den Maximalwert schneller und dadurch kann das Laden nicht weiter ausgeführt werden. Aus diesem Grund wird bei der Sekundärbatterie, deren Innenwiderstand zunimmt, eine elektrische Größe (Ladungsmenge), durch welche die Sekundärbatterie geladen werden kann, stärker reduziert als bei einem Zeitpunkt, wenn der Innenwiderstand gering ist.
Im Gegensatz dazu offenbart das Patentdokument 1 ein Verfahren zum Laden einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, welches einen Schritt des Erfassen eines Innenwiderstandes beim Laden einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie und einen Schritt des endgültigen Ladens der Sekundärbatterie durch das Durchführen einer Konstant-Strom-Ladung mit einem endgültigen Ladestrom und das Durchführen einer Konstant-Spannungs-Ladung mit einer endgültigen Ladungsspannung aufweist. Bei dieser Technologie wird die endgültige Ladungsspannung bei dem Schritt des endgültigen Ladens auf einen Wert eingestellt, welcher durch Addieren eines Produkts des Innenwiderstandes und des endgültigen Ladestroms der Sekundärbatterie zu der eingestellten Spannung der Sekundärbatterie erhalten wird. Aus diesem Grund ermöglicht es dieses Verfahren, eine Sekundärbatterie ungeachtet des Niveaus des Innenwiderstandes zu der eingestellten Spannung aufzuladen. Dadurch kann gemäß dieser Technologie von Patentdokument 1 eine Sekundärbatterie, welche verschlechtert ist und einen erhöhten Innenwiderstand besitzt, ebenso ausreichend geladen werden.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP 2002-142379 A

Offenbarung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Jedoch offenbart Patentdokument 1 das Verfahren zum Laden einer Sekundärbatterie unter Verwendung der Konstant-Spannungs-Ladung, bei der ein Ladestrom nahe der vollen Ladung allmählich niedriger ist, und diese kann daher nicht auf einen Fall, wie der Schnellladung oder der Ladung mit regenerativem Strom, wo eine Sekundärbatterie durch einen hohen elektrischen Strom geladen wird, angewendet werden.
Ferner enthält der Innenwiderstand einer Sekundärbatterie einen DC-Widerstand einer Sekundärbatterie (Widerstand aufgrund einer elektrolytischen Lösung in einem Separator, Leitungswiderstand eines Stromabnehmers oder dergleichen), einen Ionen-Diffusions-Widerstand in einer positiven Elektrodenplatte, einen Ionen-Diffusions-Widerstand in einer negativen Elektrodenplatte, einen Reaktionswiderstand der positiven Elektrodenplatte und einen Reaktionswiderstand der negativen Elektrodenplatte. Aus diesem Grund tritt zum Zeitpunkt des Ladens aufgrund des Reaktionswiderstandes der negativen Elektrodeplatte selbst eine Polarisation in der negativen Elektrodeplatte auf. Je größer ein Produkt des Reaktionswiderstandes der negativen Elektrodenplatte und dem Ladestrom ist, desto größer wird diese Polarisation. Dadurch wird, wenn durch das Aufbringen eines hohen elektrischen Stromes zum Zeitpunkt des Ladens in der negativen Elektrodenplatte eine große Polarisation eingetreten ist, ein elektrisches Potential der negativen Elektrodenplatte kleiner als dieses des metallischen Lithiums und das metallische Lithium kann an der negativen Elektrodenplatte abgelagert werden.
Ferner ist in einigen der negativen Elektrodenplatten, welche ein negatives aktives Material, wie Graphit, verwenden, ein normaler Reaktionswiderstand, welcher in einer negativen Elektrodenplatte innerhalb eines normalen Temperaturbereichs (20 bis 45°C) aufgetreten ist, ausreichend kleiner als der DC-Widerstand, jedoch wird der Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand in einem Niedrigtemperaturbereich (–30 bis 0°C) hoch und höher als der DC-Widerstand.
Dadurch wird in Betracht gezogen, um eine Menge von Elektrizität für die Ladung zu erhöhen, wenn Sekundärbatterien, welche die negativen Elektrodenplatten mit solch einer Charakteristik verwenden, in dem Niedrigtemperaturbereich geladen werden, dass der Innenwiderstand in dem Niedrigtemperaturbereich, wie in Patentdokument 1, verwendet wird und ein Produkt von diesem und einem zulässigen Ladestrom (beispielsweise 5C und 10C) wird zu einer eingestellten Spannung addiert, so dass die Ladung mit dem hinzugefügten Wert als eine maximale Zwischen-Anschluss-Spannung durchgeführt wird. Jedoch wird eine hohe Polarisation in der negativen Elektrodenplatte hervorgerufen, da der Reaktionswiderstand der negativen Elektrodenplatte in dem Niedrigtemperaturbereich hoch ist. Dadurch kann metallisches Lithium auf einfache Art und Weise abgelagert werden. Aus diesem Grund ist es besonders schwierig, die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung hin zu einem hohen Wert zu verändern und einen Betrag der Ladung zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehenden Problems entwickelt und sieht ein Batteriesteuerungssystem vor, welches in der Lage ist, eine Sekundärbatterie, die eine negative Elektrodenplatte mit einer derartigen Charakteristik, dass der Reaktionswiderstand in einem Niedrigtemperaturbereich ansteigt, verwendet, geeignet zu laden, wobei das System die Batterie zu einer höheren Zwischen-Anschluss-Spannung lädt, während die Ablagerung von metallischem Lithium auf der negativen Elektrodenplatte der Sekundärbatterie unterdrückt wird, selbst wenn sich eine Batterietemperatur in dem Niedrigtemperaturbereich befindet und die Ladung durch einen hohen elektrischen Strom durchgeführt wird, wie im Falle der Schnellladung und der Ladung durch regenerativen Strom in Fahrzeugen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht ein Batteriesteuerungssystem einschließlich einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie (nachfolgend einfach Sekundärbatterie) mit einer positiven Elektrodenplatte und einer negativen Elektrodenplatte, und eine Steuerungsvorrichtung zum Einstellen einer zulässigen maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung und eines zulässigen Ladestroms zum Zeitpunkt des Ladens der Sekundärbatterie und zum Steuern der Ladung von einer Leistungszuführung zu der Sekundärbatterie vor, wobei, wenn ein normaler Temperaturbereich AT_j einer Batterietemperatur T auf 20 bis 45°C eingestellt ist und ein Niedrigtemperaturbereich AT_l einer Batterietemperatur T auf –30 bis 0°C eingestellt ist, die negative Elektrodenplatte eine derartige Charakteristik aufweist, dass, wenn Charakteristiken der negativen Elektrodenplatte in Fällen, bei denen sich die Batterietemperatur T innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j und innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet, verglichen werden, der Reaktionswiderstand R_r(T), welcher in der negativen Elektrodenplatte hervorgerufen wird, in dem Niedrigtemperaturbereich AT_l höher ist und ein Verhältnis des Reaktionswiderstandes R_r(T) der negativen Elektrodenplatte beim Innenwiderstand R(T) der Sekundärbatterie in dem Niedrigtemperaturbereich AT_l größer ist, wobei das Batteriesteuerungssystem enthält: eine Spannungs-Speichereinheit zum Speichern einer maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T), welche bei einer frühen Verwendung der Sekundärbatterie bei der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) für jede Batterietemperatur T zugelassen ist; eine Widerstands-Speichereinheit zum Speichern eines Ausgangs-Innenwiderstandes R₀(T), welcher bei der frühen Verwendung der Sekundärbatterie zumindest bei einer vorbestimmten Batterietemperatur T_ja innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j hervorgerufen wird; eine Speichereinheit für einen elektrischen Strom zum Speichern des zulässigen Ladestroms I_m(T) für jede Batterietemperatur T; eine Differenz-Erhaltungseinheit zum Erhalten eines Differenz Widerstandes ΔR(T_ja) als eine Differenz zwischen einem normalen Innenwiderstand R_j(T_ja) bei einer Temperatur T_j innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j bei dem Innenwiderstand der Sekundärbatterie zu dem Zeitpunkt, wenn die Batterietemperatur T der Sekundärbatterie zu der vorbestimmten Batterietemperatur T_ja wird, und dem entsprechenden Ausgangs-Innenwiderstand R₀(T_ja) bei der vorbestimmten Batterietemperatur T_ja, welcher in der Widerstands-Speichereinheit gespeichert ist; und eine Maximalspannungs-Berechnungseinheit zum Einstellen der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) entsprechend der Batterietemperatur T auf einen Wert, welcher durch Addieren eines Produkts aus dem Differenz-Widerstand ΔR(T_ja) und dem zulässigen Ladestrom I_m(T), welcher in der Speichereinheit für einen elektrischen Strom gespeichert ist, zu der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T), welche in der Spannungs-Speichereinheit gespeichert ist, erhalten wird, zumindest wenn sich die Batterietemperatur T innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet.
Das Batteriesteuerungssystem enthält die Differenz-Erhaltungseinheit zum Erhalten des Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja) zwischen dem Ausgangs-Innenwiderstand R₀(T_ja) und dem normalen Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie, welcher zu dem Zeitpunkt erhalten wird, wenn die vorbestimmte Batterietemperatur T_ja innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j erreicht wird. Ferner gibt die Maximalspannungs-Berechnungseinheit die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) zumindest innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l als den Wert, welcher durch Addieren des Produkts aus dem Differenz-Widerstand ΔR(T_ja) und dem zulässigen Ladestrom I_m(T) erhalten wird, zu der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T).
Dadurch kann das Batteriesteuerungssystem im Vergleich mit einem Fall, bei dem die Ladung der Sekundärbatterie mit der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) gesteuert wird, welche bei der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) als ein konstanter Wert aufrechterhalten wird, ferner eine Reduktion in einer Ladungsmenge der Sekundärbatterie, welche durch einen Anstieg des Innenwiderstandes aufgrund der Verschlechterung und dergleichen hervorgerufen wird, wenn sich die Batterietemperatur T zumindest innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet, unterdrücken.
Ferner wird, wie in Patentdokument 1, nicht das Produkt des Innenwiderstandes und eines elektrischen Stromes, sondern ein Produkt des Differenz-Widerstandes ΔR(T) als eine Zunahme des Innenwiderstandes und des zulässigen Ladestroms I_m(T) erhalten. Da dieses Produkt zu der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) addiert wird, kann eine geeignete maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) entsprechend dem Anstieg des Innenwiderstandes erhalten werden.
Ferner wird, obwohl sich die Batterietemperatur T innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet, ein Wert des Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja) bei der vorbestimmten Batterietemperatur T_ja innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j als der Differenz-Widerstandes ΔR(T) verwendet. Der Grund dafür ist nachfolgend gezeigt.
Bei diesem Batteriesteuerungssystem enthält die Sekundärbatterie die negative Elektrodenplatte mit den vorstehend beschriebenen Charakteristiken, und zwar die Charakteristiken, dass ein Verhältnis des Reaktionswiderstandes R_r(T), welcher bei der negativen Elektrodenplatte bei der Batterietemperatur T aufgetreten ist, und des Reaktionswiderstandes R_r(T) der Sekundärbatterie bei dem Innenwiderstand R(T) in dem Niedrigtemperaturbereich AT_l größer als in dem normalen Temperaturbereich AT_j ist.
Wenn der Innenwiderstand R(T) der Sekundärbatterie aufgrund einer Alterungs-Variation oder dergleichen ansteigt, steigt der Innenwiderstand R(T) im Allgemeinen, selbst in jedem Temperaturbereich, durch das gleiche Verhältnis. Ferner steigen ebenso entsprechende Widerstands-Komponenten bei dem Innenwiderstand R(T), wie der Reaktionswiderstand und der DC-Widerstand im Allgemeinen durch das gleiche Verhältnis an (beispielsweise steigt in gleicher Weise um 30%). Dadurch ist, wenn Absolutwerte verglichen werden, der chronologische Anstieg im Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand R_rl(T_l) bei der Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l größer als ein Anstieg des normalen Reaktionswiderstandes R_rj(T_j) bei der Temperatur T_j innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j. Das heißt, wie bei dem Differenz-Widerstand ΔR(T), welcher den Anstieg des Innenwiderstandes R(T) darstellt, erhält der Differenz-Widerstand ΔR(T_l) bei der Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l einen größeren Wert als den Differenz-Widerstand ΔR(T_j) bei der Temperatur T innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j.
Falls die Batterietemperatur T, abweichend von dem Batteriesteuerungssystem, die Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l ist, und die Maximalspannungs-Berechnungseinheit ein Produkt aus dem Differenz-Widerstand ΔR(T_l) bei der Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l und dem zulässigen Ladestrom I_m(T_l) zu der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T_l) addiert, ist der Differenz-Widerstand ΔR(T_l) bei der Temperatur T_l größer als ein Absolutwert, wie vorstehend beschrieben ist. Aus diesem Grund kann die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T_l) einen zu großen Wert erreichen.
Folglich wird die Polarisation bei der negativen Elektrodenplatte zu groß und dadurch kann die Ablagerung von metallischem Lithium auftreten. Wenn sich die Batterietemperatur T in solch einer Art und Weise innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l (T = T_l) befindet, ist es gelegentlich nicht vorzuziehen, dass der Differenz-Widerstand ΔR(T_l) bei der Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l direkt angenommen wird und die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T_l) erhöht wird.
Dadurch wird gemäß dem Batteriesteuerungssystem, wenn die Batterietemperatur T die Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l ist, in der Maximalspannungs-Berechnungseinheit anstatt des Differenz-Widerstandes ΔR(T_l) entsprechend der Batterietemperatur T (die Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l), der Differenz-Widerstand ΔR(T_ja) bei der vorbestimmten Batterietemperatur T_ja innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j, was ein vergleichsweise kleiner Wert ist, verwendet, und ein Produkt dieses Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja) und des zulässigen Ladestroms I_m(T_j) wird zu der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T_j) addiert, um die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T_j) zu erhalten. Aus diesem Grund kann selbst in dem Fall, wenn die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T_j) auf einen größeren Wert als die maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T_j) eingestellt ist, und selbst wenn der Innenwiderstand der Sekundärbatterie aufgrund einer Alterungs-Variation ansteigt, die Reduktion des Ladebetrages der Sekundärbatterie unterdrückt werden, wohingegen die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T_j) nicht zu groß wird. Folglich kann die Ablagerung von metallischem Lithium bei der negativen Elektrodenplatte nicht auftreten.
Bei der Sekundärbatterie des vorstehenden Batteriesteuerungssystems, welches die negative Elektrodenplatte mit einer derartigen Charakteristik verwendet, dass der Reaktionswiderstand R_r(T) (Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand R_rl(T_l)) in dem Niedrigtemperaturbereich AT_l stärker erhöht wird als in einem Fall des normalen Temperaturbereichs AT_j, wird, selbst wenn der Innenwiderstand mit dem Alter ansteigt und die Batterietemperatur T sich innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet und die Ladung durch einen großen elektrischen Strom, wie im Falle einer Schnellladung und einer Ladung durch regenerativen Strom in Fahrzeugen usw. ausgeführt wird, die Ablagerung von metallischem Lithium bei der negativen Elektrodenplatte des Sekundärbatterie unterdrückt und zum gleichen Zeitpunkt kann die Sekundärbatterie geeignet zu einer höheren Zwischen-Anschluss-Spannung geladen werden.
Beispiele der Leistungszuführung enthalten eine DC-Leistungszuführungs-Vorrichtung, ein Batterie-Ladegerät, eine Maschine und einen Motor, welcher in der Lage ist, in einem Fall, bei dem die Sekundärbatterie in einem Fahrzeug eingebaut ist, Leistung zu erzeugen.
Wenn Charakteristiken der negativen Elektrodenplatte zwischen Fällen verglichen werden, bei denen sich die Batterietemperatur T innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j und innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet, ist der Reaktionswiderstand R_r(T), welcher bei der negativen Elektrodenplatte aufgetreten ist, in dem Niedrigtemperaturbereichs AT_l größer und ein Verhältnis des Reaktionswiderstandes R_r(T) der negativen Elektrodenplatte bei dem Innenwiderstand R(T) der Sekundärbatterie ist in dem Niedrigtemperaturbereichs AT_l höher. Das heißt, wie bei dem Reaktionswiderstand R_r(T), welcher bei der negativen Elektrodenplatte aufgetreten ist und einen Teil des Innenwiderstandes R(T) der Sekundärbatterie bildet, ist der Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand R_rl(T_l) bei der Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l höher als der normale Reaktionswiderstand R_rj(T_j) bei der Temperatur T_j innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j. Ferner ist im Vergleich mit einem Verhältnis R_rj(T_j)/R_j(T_j) des normalen Reaktionswiderstandes R_rj(T_j) bei dem normalen Innenwiderstand R_j(T_j) als der Innenwiderstand der Sekundärbatterie bei der Temperatur T_j innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j, ein Verhältnis R_rl(T_l)/R_l(T_l) des Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstandes R_rl(T_l) bei dem Niedrigtemperatur-Innenwiderstand R_l(T_l) als der Innenwiderstand der Sekundärbatterie bei der Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l größer. Beispiele von solch einer negativen Elektrodenplatte enthalten negative Elektrodenplatten, welche natürliches Graphit und künstliches Graphit als ein negatives aktives Material enthalten.
Ferner kann die Widerstands-Speichereinheit zumindest den Ausgangs-Innenwiderstand R₀(T) bei der vorbestimmten Batterietemperatur T_ja innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j speichern. Dadurch werden der gesamte normale Temperaturbereich AT_j oder der gesamte Bereich einschließlich des Niedrigtemperaturbereichs AT_l für jede Batterietemperatur T darin gespeichert.
Ferner besitzt die negative Elektrodenplatte in dem Batteriesteuerungssystem vorzugsweise eine derartige Charakteristik, dass, wie bei dem Reaktionswiderstand R_r(T), der Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand R_rl(T_l) bei der Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l einen Wert erreicht, welcher 7-mal oder mehr größer als der normale Reaktionswiderstand R_rj(T_j) bei der Temperatur T_j innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j ist, ein Verhältnis R_rj(T_j)/R_j(T_j) des normalen Reaktionswiderstandes R_rj(T_j) bei dem normalen Innenwiderstand R_j(T_j), das heißt, dem Innenwiderstand R(T) bei der Temperatur T_j, 10% oder kleiner ist, und ein Verhältnis R_rl(T_l)/R_l(T_l) des Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstandes R_rl(T_l) bei dem Niedrigtemperatur-Innenwiderstand R_l(T_l), das heißt, dem Innenwiderstand R(T) bei der Temperatur T_l, 20% oder größer ist.
Bei dem vorstehenden Batteriesteuerungssystem ist, da die negative Elektrodeplatte die vorstehende Charakteristik besitzt, der Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand R_rl(T_l) sicher größer als der normale Reaktionswiderstand R_rj(T_j) und das Verhältnis R_rj(T_j)/R_j(T_j) ist sicher größer als das Verhältnis R_rl(T_l)/R_l(T_l). Aus diesem Grund verwendet die Maximalspannungs-Berechnungseinheit den Differenz-Widerstand ΔR(T_ja) bei der vorbestimmten Batterietemperatur T_ja innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j, um in der Lage zu sein, die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T), von welcher ein Beitrag eines Anstiegs des Reaktionswiderstandes insbesondere bei der negativen Elektrodenplatte sicher entfernt wird, zu erhalten, da die Ladung der Sekundärbatterie, welche eine solche negative Elektrodenplatte verwendet, gesteuert wird. Dadurch wird, zumindest wenn sich die Batterietemperatur T innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_j befindet, eine geeignete maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) erhalten, um die Sekundärbatterie zu laden.
Ferner ist in jedem der vorstehenden Batteriesteuerungssystemen vorzugsweise die Batterietemperatur T höher als der Niedrigtemperaturbereich AT_l, und die Maximalspannungs-Berechnungseinheit stellt die maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) auf einen Wert der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) ein.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist bei der negativen Elektrodenplatte der Sekundärbatterie, welche in dem Batteriesteuerungssystem verwendet werden soll, das Verhältnis R_rl(T_l)/R_l(T_l) des Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstandes R_rl(T_l) bei dem Niedrigtemperatur-Innenwiderstand R_l(T_l) im Vergleich mit dem Verhältnis R_rj(T_j)/R_j(T_j) des normalen Reaktionswiderstandes R_rj(T_j) bei dem normalen Innenwiderstand R_j(T_j) größer. Aus diesem Grund wird, wenn die Sekundärbatterie bei der Batterietemperatur T geladen wird, welche höher als der Niedrigtemperaturbereich AT_l ist, da ein Anstieg des Innenwiderstandes der Sekundärbatterie kleiner ist als in dem Fall, wenn die Batterie bei einer Batterietemperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l geladen wird, selbst wenn die maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) als der Wert der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) verwendet wird, eine Reduktion der Batteriekapazität aufgrund des Anstiegs des Innenwiderstandes im Zeitverlauf als geringfügig erachtet.
Dadurch wird bei dem Batteriesteuerungssystem, wenn die Batterietemperatur T höher als der Niedrigtemperaturbereich AT_l ist, die maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) auf den Wert der der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) eingestellt. Folglich muss, wenn die Batterietemperatur T höher als der Niedrigtemperaturbereich AT_l ist, die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) nicht verändert werden und dadurch kann das System stärker vereinfacht werden.
Ferner kann jedes der vorstehenden Batteriesteuerungssysteme eine Widerstands-Erhaltungseinheit zum Erhalten des normalen Innenwiderstandes R_j(T_ja) der Sekundärbatterie, wenn die Batterietemperatur T der Sekundärbatterie der vorbestimmten Batterietemperatur T_ja entspricht, enthalten.
Da das Batteriesteuerungssystem die Widerstands-Erhaltungseinheit besitzt, kann das Batteriesteuerungssystem selbst den normalen Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie erhalten und kann die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) selbstständig verändern.
Ferner kann das vorstehende Batteriesteuerungssystem eine Ladungszustand-Erfassungseinheit zum Erfassen eines Ladungszustandes der Sekundärbatterie; eine Offen-Zwischen-Anschluss-Spannungs-Speichereinheit zum Speichern einer offenen Zwischen-Anschluss-Spannung bei jedem Ladungszustand der Sekundärbatterie im Vorhinein; und eine Offen-Zwischen-Anschluss-Spannungs-Erhaltungseinheit zum Erhalten der offenen Zwischen-Anschluss-Spannung basierend auf den Ladungszuständen, welche durch die Ladungzustand-Erfassungseinheit erfasst werden, wobei die Widerstands-Erhaltungseinheit ein Mittel zum Erhalten des normalen Innenwiderstandes R_j(T_ja) unter Verwendung einer Differenz zwischen der offenen Zwischen-Anschluss-Spannung entsprechend dem Ladungszustand der Sekundärbatterie zu einem ersten Zeitpunkt und der Zwischen-Anschluss-Spannung der Sekundärbatterie zu einem zweiten Zeitpunkt, und eines Stromwertes des Ladestroms ist, wenn das gleiche Niveau von Ladeströmen bis zu dem zweiten Zeitpunkt erfasst wird, nachdem eine vorbestimmte Zeit von dem ersten Zeitpunkt an, kurz nachdem ein Betrieb der Sekundärbatterie bei einer Ladephase der Sekundärbatterie von Entladen hin zu Laden verändert wird, verstreicht, und die vorbestimmte Zeit 1,0 Sekunden oder weniger beträgt.
Das Batteriesteuerungssystem besitzt die Ladungszustand-Erfassungseinheit, die Offen-Zwischen-Anschluss-Spannungs-Speichereinheit und die Offen-Zwischen-Anschluss-Spannungs-Erhaltungseinheit. Bei der Widerstands-Erhaltungseinheit wird, wenn das gleiche Niveau der Ladeströme von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt erfasst wird, der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) unter Verwendung einer Differenz zwischen der offenen Zwischen-Anschluss-Spannung der Sekundärbatterie und der Zwischen-Anschluss-Spannung der Sekundärbatterie zu dem zweiten Zeitpunkt und der Stromwerte der Ladeströme erhalten. Das heißt, bei dem vorstehenden Batteriesteuerungssystem kann der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie basierend auf einem DC-Widerstands-Mess-(DC-IR)-Verfahren erhalten werden.
Wenn der Innenwiderstand der Sekundärbatterie basierend auf dem DC-IR-Verfahren erhalten wird, wird, falls die für das Messen der Zwischen-Anschluss-Spannung der Sekundärbatterie vorgenommene Zeitphase in einem Zustand, bei dem der Ladestrom nach dem Beginn des Ladens aufgebracht wird (nachfolgend eine Mess-Phase), lang wird, der zu erhaltene Innenwiderstand hoch. Unmittelbar nachdem damit begonnen wird, den Ladestrom auf die Sekundärbatterie aufzubringen, treten der Reaktionswiderstand der positiven Elektrodenplatte, der Reakionswiderstand der negativen Elektrodenplatte und der DC-Widerstand der Sekundärbatterie hauptsächlich als der Innenwiderstand auf, danach jedoch tritt allmählich ein Diffusion-Widerstand von Ionen in der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte auf. Aus diesem Grund wird, wenn die Mess-Phase lang ist, neben dem Reakionswiderstand der positiven Elektrodenplatte, dem Reakionswiderstand der negativen Elektrodenplatte und dem DC-Widerstand, eine Komponente des Diffusions-Widerstandes zu dem basierend auf dem DC-IR-Verfahren erhaltenen Innenwiderstand addiert, so dass der Innenwiderstand einen vergleichsweise hohen Wert besitzt. Folglich erreicht der Differenz-Widerstand ΔR(T) einen Wert, zu welchem der Anstieg des Diffusions-Widerstandes addiert wird, und die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung der Sekundärbatterie, welche durch eine Maximalspannungs-Erhaltungseinheit erhalten wird, besitzt ebenso einen großen Wert. Aus diesem Grund wird, wenn die Sekundärbatterie geladen wird, die Polarisation der negativen Elektrodenplatte zu groß und dadurch kann metallisches Lithium an der negativen Elektrodenplatte abgelagert werden.
Im Gegensatz dazu wurde gemäß den Studien des Erfinders festgestellt, dass wenn der Innenwiderstand der Sekundärbatterie durch das DC-IR-Verfahren gemessen wird, falls die Mess-Phase auf 1,0 Sekunden oder geringer eingestellt ist, ein Verhältnis des Diffusion-Widerstandes in dem Innenwiderstand ausreichend klein sein kann.
In dem vorstehenden Batteriesteuerungssystem kann die Widerstands-Erhaltungseinheit den normalen Innenwiderstand R_j(T_ja) erhalten, bei dem das Verhältnis des Diffusion-Widerstandes ausreichend klein ist, da die vorbestimmte Zeit von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt entsprechend der Messzeit 1,0 Sekunden oder weniger beträgt. Dadurch wird, wenn die Ladung durch einen großen elektrischen Strom ausgeführt wird, die Ablagerung von metallischem Lithium bei der negativen Elektrodenplatte der Sekundärbatterie unterdrückt und gleichzeitig kann die Sekundärbatterie geeignet zu einer höheren Zwischen-Anschluss-Spannung geladen werden.
Das DC-Widerstands-Mess-(DC-IR)-Verfahren ist ein Verfahren zum Berechnen des Innenwiderstandes der Sekundärbatterie unter Verwendung eines Veränderungsbetrages der Zwischen-Anschluss-Spannung der Sekundärbatterie, welche auftritt, wenn ein konstanter Ladestrom auf die Sekundärbatterie aufgebracht wird (genauer gesagt, der Veränderungsbetrages zwischen der offenen Zwischen-Anschluss-Spannung unmittelbar vor damit begonnen wird, den Ladestrom aufzubringen, und der Zwischen-Anschluss-Spannung nachdem die vorbestimmte Zeit vom Beginn der Ladung verstreicht), und des Stromwertes des Ladestroms.
Ferner ist es vorzuziehen, dass das vorstehende Batteriesteuerungssystem eine Erfassungseinheit für einen elektrischen Strom zum Erfassen des Stromwertes des Ladestroms, welcher bei einem vorbestimmten Zyklus in der Sekundärbatterie fließt, enthält und derart konfiguriert ist, dass wenn eine Mehrzahl von Stromwerten, welche durch die Erfassungseinheit für einen elektrischen Strom für die Phase von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt erfasst werden, gleich sind, die Widerstands-Erhaltungseinheit den normalen Innenwiderstand R_j(T_ja) erhält.
In dem vorstehenden Batteriesteuerungssystem wird, da die Stromwerte der Ladeströme, welche für die Phase von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt erhalten werden, gleich sind, der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) erhalten. Aus diesem Grund wird ein Fehler aufgrund einer Schwankung bei dem elektrischen Strom unterdrückt und der exaktere normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie kann erhalten werden.
Ferner ist bei dem vorstehenden Batteriesteuerungssystem die vorbestimmte Zeit in der Widerstands-Erhaltungseinheit vorzugsweise gleich 0,1 Sekunden oder weniger.
Wenn die vorbestimmte Zeit kürzer als 1,0 Sekunden gemacht wird, kann das Verhältnis des Diffusions-Widerstandes bei den Ionen bei der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte, welcher in dem erhaltenen (berechneten) normalen Innenwiderstand R_j(T_j) enthalten ist, weiter reduziert werden. Bei dem Batteriesteuerungssystem wird, da die vorbestimmte Zeit von dem ersten Zeitpunkt zu dem zweiten Zeitpunkt gleich 0,1 Sekunden oder weniger ist, wenn die Ladung durch einen großen elektrischen Strom ausgeführt wird, die Ablagerung von metallischem Lithium bei der negativen Elektrodenplatte der Sekundärbatterien sicher unterdrückt und gleichzeitig kann die Sekundärbatterie geeignet hin zu einer höheren Zwischen-Anschluss-Spannung geladen werden.
Jedes der vorstehenden Batteriesteuerungssysteme kann eine Speichereinheit für einen normalen Innenwiderstand zum Speichern des normalen Innenwiderstands R_j(T_ja) der Sekundärbatterie zu der Eingangszeit, welcher extern eingegeben wird, enthalten.
Beispielsweise kann, wenn das Batteriesteuerungssystem in einem Fahrzeug installiert ist, der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie zum Zeitpunkt einer Sicherheitsüberprüfung oder dergleichen des Fahrzeugs, unter Verwendung der DC-Leistungszuführungs-Vorrichtung oder dergleichen, welche außerhalb des Systems (außerhalb des Fahrzeugs) installiert ist, gemessen werden.
Das Batteriesteuerungssystem besitzt die Speichereinheit für einen normalen Innenwiderstand. Dadurch wird der normale Innenwiderstand R_j(T_ja), welcher durch die Vorrichtung außerhalb des Systems gemessen wird, in der Speichereinheit für einen normalen Innenwiderstand gespeichert und dies kann genutzt werden. Folglich wird, selbst wenn die Widerstands-Erhaltungseinheit in dem Batteriesteuerungssystem (in dem Fahrzeug) nicht vorgesehen ist, die Ablagerung von metallischem Lithium bei der negativen Elektrodenplatte der Sekundärbatterie unter Verwendung des normalen Innenwiderstandes R_j(T_ja) sicher unterdrückt und gleichzeitig kann die Sekundärbatterie geeignet hin zu einer höheren Zwischen-Anschluss-Spannung geladen werden.
Ein Beispiel eines Verfahrens zum Erhalten des normalen Innenwiderstandes der Sekundärbatterie von außerhalb des Batteriesteuerungssystems ist ein Messverfahren, welches eine außerhalb des Batteriesteuerungssystems installierte Vorrichtung, wie eine DC-Leistungszuführungs-Vorrichtung, ein Voltmeter und ein Amperemeter verwendet. Genauer gesagt enthalten Beispiele des Verfahrens zum Erhalten des normalen Innenwiderstandes, welche diese externen Vorrichtungen verwenden, das DC-IR-Verfahren und ein AC-Impedanz-(AC-IR)-Verfahren.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs, welches ein Batteriesteuerungssystem von ersten und zweiten Ausführungsformen und eines ersten modifizierten Beispiels verwendet;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterien von ersten und zweiten Ausführungsformen und einem ersten modifizierten Beispiel;
3 ist ein erklärendes Diagramm einer HV-Steuerungsvorrichtung von ersten und zweiten Ausführungsformen und einem ersten modifizierten Beispiel;
4 ist ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform und eines ersten modifizierten Beispiels;
5 ist ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform und eines ersten modifizierten Beispiels;
6 ist ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform und eines ersten modifizierten Beispiels;
7 ist ein Diagramm, um die erste Ausführungsform zu erläutern;
8 ist ein Graph, um die erste Ausführungsform zu erläutern; und
9 ist ein Diagramm, um die zweite Ausführungsform zu erläutern.
Bezugszeichenliste

20: Hybridfahrzeug-Steuerungsvorrichtung (Steuerungsvorrichtung)
30: vorderer Motor (Leistungszuführung)
40: hinterer Motor (Leistungszuführung)
50: Maschine (Leistungszuführung)
101, 101A: Lithium-Ionen-Sekundärbatterie
120: positive Elektrodenplatte
130: negative Elektrodenplatten
ATj: normaler Temperaturbereich
AT_l: Niedrigtemperaturbereich
BS1, BS2, BS3: Batteriesteuerungssystem
Ic: Ladestrom
IF: Stromwert
I_m(T): zulässiger Ladestrom
P1: erster Zeitpunkt
P2: zweiter Zeitpunkt
R(T): Innenwiderstand
R₀(T): Ausgangs-Innenwiderstand
R_j(T_j): normaler Innenwiderstand
R_l(T_l): Niedrigtemperatur-Innenwiderstand
R_r(T): Reaktionswiderstand
R_rj(T_j): normaler Reaktionswiderstand
R_rl(T_l): Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand
SC: Ladungszustand
T: Batterietemperatur
T_ja: erste Batterietemperatur (vorbestimmte Batterietemperatur)
T_j: Temperatur (innerhalb des normalen Temperaturbereichs)
T_l: Temperatur (innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs)
TM1: vorbestimmte Zeit
V_m(T): maximale Zwischen-Anschluss-Spannung
V_m0(T): maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung
VZ: offene Zwischen-Anschluss-Spannung
W1: erstes Verhältnis (Prozentsatz R_rj(T_j)/R_j(T_j))
W2: zweites Verhältnis (Prozentsatz R_rl(T_l)/R_l(T_l))
ΔR(T): Differenz-Widerstand
ΔV(T): Differenz-Spannung (Differenz zwischen der offenen Zwischen-Anschluss-Spannung bei dem ersten Zeitpunkt und der Zwischen-Anschluss-Spannung bei dem zweiten Zeitpunkt)

Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben. Zunächst wird ein Fahrzeug 1, welches ein Batteriesteuerungssystem BS1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet, beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugs 1.
Das Fahrzeug 1 besitzt eine Mehrzahl (60 in der ersten Ausführungsform) von Lithium-Ionen-Sekundärbatterien (nachfolgend einfach auch als Sekundärbatterien bezeichnet) 101, welche einen Batterie-Pack 80 bilden, einen vorderen Motor 30, einen hinteren Motor 40, eine Maschine 50 und eine Hybridfahrzeug-Steuerungsvorrichtung (nachfolgend auch als HV-Steuerungsvorrichtung bezeichnet) 20 zum Steuern der Ladung der Sekundärbatterien 101 von dem vorderen Motor 30, dem hinteren Motor 40 und der Maschine 50. Das Fahrzeug 1 ist ein Hybridfahrzeug, welches ferner ein Kabel 81, einen Wechselrichter 82 und einen Fahrzeugkörper 89 besitzt. Das Batteriesteuerungssystem BS1 in dem Fahrzeug 1 enthält die Sekundärbatterien 101, den vorderen Motor 30, den hinteren Motor 40, die Maschine 50 und die HV-Steuerungsvorrichtung 20.
Die Sekundärbatterien 101, welche den Batterie-Pack 80 bilden, sind Lithium-Ionen-Sekundärbatterien, die jeweils eine positive Elektrodenplatte 120 und eine negative Elektrodenplatte 140 besitzen. In jeder Sekundärbatterie 101 sind, wie in 2 gezeigt ist, ein Elektrodenkörper 110 und eine Elektrolytlösung (nicht gezeigt) in einem Batteriegehäuse 180 mit einer rechtwinkligen Kastenform aufgenommen. Die Elektrolytlösung ist eine organische Elektrolytlösung, welche durch Hinzufügen von LiPF₆ als gelöste Substanz zu einem gemischten organischen Lösungsmittel, welches durch Anpassen von Ethylencarbonat, Ethylenmethylcarbonat und Dimethylcarbonat erhalten wird, erhalten wird.
Ferner besitzt das Batteriegehäuse 180 der Sekundärbatterie 101 einen Batteriegehäuse-Hauptkörper 181 und einen Dichtdeckel 182 aus Aluminium. Ein transparenter Isolationsfilm (nicht gezeigt), welcher aus Harz hergestellt ist und in einer kastenförmige Gestalt gebogen ist, ist zwischen dem Batteriegehäuse 180 und dem Elektrodenkörper 110 eingelegt.
Der Dichtdeckel 182 besitzt eine rechtwinklige Plattengestalt und verschießt eine Öffnung des Hauptkörpers 181 und ist mit dem Hauptkörper 181 verschweißt. Ein positiver Anschlussabschnitt 191A und eine negativer Anschlussabschnitt 192A, welche an vorderen Enden eines positiven Stromabnehmers 191 und eines negativen Stromabnehmers 192, die mit dem Elektrodenkörper 110 verbunden sind, positioniert sind, durchdringen den Dichtdeckel 182, um von einer Dichtfläche 182a, welche in 2 nach oben zeigt, vorzustehen. Ein Isolationselement 195 aus einem Isolations-Harz ist zwischen den positiven Anschlussabschnitt 191A oder den negativen Anschlussabschnitt 192A und den Dichtdeckel 182 gelegt, um diese zu isolieren. Ferner ist ein Sicherheitsventil 197 mit einer rechtwinkligen Plattengestalt ebenso mit dem Dichtdeckel 182 abgedichtet.
Der Elektrodenkörper 110 ist derart konfiguriert, dass die positive Elektrodenplatte 120 und die negative Elektrodenplatte 130, welche jeweils eine Band-Gestalt besitzen, mittels eines bandartigen Separators (nicht gezeigt) aus einem porösen Polyethylen in einer flachgedrückten Gestalt gewunden sind. Die positive Elektrodenplatte 120 und die negative Elektrodenplatte 130 des Elektrodenkörpers 110 sind mit dem positiven Stromabnehmer 191 oder dem negativen Stromabnehmer 192, welche eine zu einer Kurbel-Gestalt gebogene plattenförmige Gestalt besitzen, verbunden. Die positive Elektrodenplatte 120 des Elektrodenkörpers 110 mit einer dünnen Platten-Band-Gestalt besitzt eine positive Strom-Sammelfolie (nicht gezeigt) mit einer bandförmigen Gestalt und welche aus Aluminium hergestellt ist, und eine positive aktive Materialschicht (nicht gezeigt), welche auf beiden Hauptflächen der positiven Strom-Sammelfolie ausgebildet ist.
Andererseits besitzt die negative Elektrodenplatte 130 mit einer dünnen Platten-Band-Gestalt eine negative Strom-Sammelfolie (nicht gezeigt), welche eine bandförmige Gestalt besitzt und aus Kupfer hergestellt ist, und eine negative aktive Materialschicht (nicht gezeigt), welche auf beiden Hauptflächen der negativen Strom-Sammelfolie ausgebildet ist. Die negative aktive Materialschicht enthält negative aktive Materialpartikel aus natürlichem Graphit.
Der Innenwiderstand R(T) der Sekundärbatterie 101 bei einer Batterietemperatur T enthält einen DC-Widerstand Rd(T) der Sekundärbatterien 101 (Widerstand, welcher durch die elektrolytische Lösung in einem Separator erzeugt wird oder Leitungswiderstand der Stromabnehmer 191 und 192), einen Diffusions-Widerstand Rs(T) von Ionen in der positiven Elektrodenplatte 120, einen Diffusions-Widerstand Rn(T) von Ionen in der negativen Elektrodenplatte 130, einen Reaktionswiderstand Rp(T) der positiven Elektrodenplatte 120 und einen Reaktionswiderstand R_r(T) der negativen Elektrodenplatte 130. Genauer gesagt kann der Innenwiderstand durch R(T) = Rd(T) + Rs(T) + Rn(T) + Rp(T) + R_r(T) ausgedrückt werden. Der DC-Widerstand Rd(T) der Sekundärbatterie 101, der Diffusions-Widerstand Rs(T) in der positiven Elektrodenplatte 120, der Diffusions-Widerstand Rn(T) in der negativen Elektrodenplatte 130, der Reaktionswiderstand Rp(T) der positiven Elektrodenplatte 120 und der Reaktionswiderstand R_r(T) der negativen Elektrodenplatte 130 sind Funktionen der Batterietemperatur T. Aus diesem Grund ist der Innenwiderstand R(T) ebenso eine Funktion der Batterietemperatur T, welcher durch die Batterietemperatur T verändert wird.
Die negative Elektrodenplatte 130, welche die negativen aktiven Materialpartikel aus natürlichem Graphit verwendet, zeigt die nachfolgenden Charakteristiken bezüglich des Reaktionswiderstandes R_r(T). Das heißt, in dem Reaktionswiderstand R_r(T) der negativen Elektrodenplatte 130 in der Sekundärbatterie 101 ist der normale Reaktionswiderstand R_rj(T_j) bei der Temperatur T_j wenn sich die Batterietemperatur T innerhalb eines normalen Temperaturbereichs AT_j (genauer gesagt ein Bereich von 20 bis 45°C) befindet, ausreichend kleiner als der DC-Widerstand Rd(T_j) der Sekundärbatterie 101 (R_rj(T_j) < Rd(T_j)). Andererseits wird, wenn die Batterietemperatur T die Temperatur T_l innerhalb eines Niedrigtemperaturbereichs AT_l (genauer gesagt –30 bis 0°C) ist, der Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand R_rl(T_l) hoch und ist höher als der DC-Widerstand Rd(T_l) der Sekundärbatterie (R_rl(T_l) > Rd(T_l)).
Die negative Elektrodenplatte 130 besitzt eine derartige Charakteristik, dass der Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand R_rl(T_l) bei der Temperatur T_l in dem Niedrigtemperaturbereich AT_l höher als der normale Reaktionswiderstand R_rj(T_j) bei der Temperatur T_j innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j ist (R_rl(T_l) > R_rj(T_j)). Genauer gesagt besitzt der Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand R_rl(T_l) einen Wert, welcher 7-mal oder mehr größer als der normale Reaktionswiderstand R_rj(T_j) ist.
Ferner ist ein erstes Verhältnis W1 (= R_rj(T_j)/R_j(T_j)) des normalen Reaktionswiderstandes R_rj(T_j) in dem normalen Innenwiderstand R_j(T_j) als der Innenwiderstand der Sekundärbatterie 101 bei der Temperatur T_j innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j gleich 10% oder weniger. Ein zweites Verhältnis W2 (= R_rl(T_l)/R_l(T_l)) des Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstandes R_rl(T_l) in dem Niedrigtemperatur-Innenwiderstand R_l(T_l) als der Innenwiderstand der Sekundärbatterie bei der Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l ist gleich 20% oder mehr. Wenn die negative Elektrodenplatte 130 die Charakteristik besitzt, dass das zweite Verhältnis W2 größer als das erste Verhältnis W1 ist, und zwar, wenn die Temperatur niedrig ist, wird der Reaktionswiderstand besonders hoch und das Verhältnis des Reaktionswiderstandes in dem Innenwiderstand der Sekundärbatterie 101 wird ebenso groß.
Wenn die Sekundärbatterie 101 geladen wird, tritt in der negativen Elektrodenplatte 130 durch den Reaktionswiderstand R_r(T) der negativen Elektrodenplatte 130 eine Polarisation auf. Ferner wird, je größer ein Produkt des Reaktionswiderstandes R_r(T) der negativen Elektrodenplatte 130 und eines Ladestroms ist, diese Polarisation umso größer. Dadurch tritt zum Zeitpunkt des Ladens, wenn ein großer elektrischer Strom auf die Sekundärbatterie 101 aufgebracht wird, eine große Polarisation in der negativen Elektrodenplatte 130 auf und dadurch ist ein elektrisches Potential der negativen Elektrodenplatte 130 gelegentlich niedriger als ein elektrisches Potential von metallischem Lithium. Folglich wird das metallische Lithium bei der negativen Elektrodenplatte 130 abgelagert. Das heißt, wenn der Ladestrom zu der Sekundärbatterie 101 konstant ist, tritt bei der Temperatur T_l, bei welcher sich die Batterietemperatur T innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet, im Vergleich mit der Temperatur T_j, bei der sich die Batterietemperatur T innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j befindet, auf einfachere Art und Weise eine größere Polarisation auf und das metallische Lithium wird eher bei der negativen Elektrodenplatte 130 abgelagert.
Die HV-Steuerungsvorrichtung 20 des Batteriesteuerungssystems BS1 wird nachstehend beschrieben. Die HV-Steuerungsvorrichtung 20 enthält einen Mikrocomputer 21 mit einer CPU, einem ROM und einem RAM, nicht gezeigt, und wird durch ein vorbestimmtes Programm betätigt. Die HV-Steuerungsvorrichtung 20 besitzt einen Spannungs-Sensor 25 zum Messen einer Zwischen-Anschluss-Spannung V einer Sekundärbatterie 101A der Sekundärbatterien 101, welche den Batterie-Pack 80 bilden, einen Strom-Sensor 26 zum Messen eines Niveaus eines DC-Stromes, welcher in der Sekundärbatterie 101A fließt (dem Batterie-Pack 80) und einen Temperatur-Sensor 27 zum Messen der Batterietemperatur T der Sekundärbatterie 101A (siehe 3). Der Spannungs-Sensor 25 misst eine Spannung zwischen dem positiven Anschlussabschnitt 191A unter dem negativen Anschlussabschnitt 192A der Sekundärbatterie 101A (siehe 3). Der Strom-Sensor 26 ist ein allgemein bekannter DC-Strom-Sensor. Der Temperatur-Sensor 27 ist derart angeordnet, dass dessen Temperatur-Messabschnitt das Äußere des Batteriegehäuses 180 der Sekundärbatterie 101A berührt.
Die HV-Steuerungsvorrichtung 20 kann Zustände der Sekundärbatterien 101 (dem Batterie-Pack 80), des vorderen Motors 30, des hinteren Motors 40, der Maschine 50 und des Wechselrichters 82 direkt oder über die Sensoren erfassen und kann verschiedene Steuerungen gemäß den Zuständen der entsprechenden Abschnitte ausführen. Daher wird die durch die HV-Steuerungsvorrichtung 20 in dem Batteriesteuerungssystem BS1 der ersten Ausführungsform durchzuführende Steuerung der Sekundärbatterien 101 (des Batterie-Packs 80) nachstehend mit Bezug auf die Flussdiagramme in den 4, 5 und 8 detailliert beschrieben. In der ersten Ausführungsform wird eine in 4 gezeigte Haupt-Routine M1 ausgeführt. Die Schritte S14, S15 und S18, welche in der Haupt-Routine M1 durch unterbrochene Linien dargestellt sind, sind Schritte, welche in einem später beschriebenen ersten modifizierten Beispiel verwendet werden sollen und werden in der ersten Ausführungsform nicht verwendet.
Der ROM (nicht gezeigt) des Mikrocomputers 21 speichert eine maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) der Sekundärbatterie 101A bei einer maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) für jede Batterietemperatur T, einen zulässigen Ladestrom I_m(T) der Sekundärbatterie 101A für jede Batterietemperatur T und eine offene Zwischen-Anschluss-Spannung VZ der Sekundärbatterie 101A für jeden Ladungszustand SC der Sekundärbatterie 101A im Vorhinein. Ferner speicher der ROM ebenso einen Ausgangs-Innenwiderstand R₀(T_ja) der Sekundärbatterie 101A bei einer vorbestimmten ersten Batterietemperatur T_ja innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j im Vorhinein.
Die in 4 gezeigte Haupt-Routine M1 wird beschrieben. Wenn der Betrieb des Fahrzeugs 1 gestartet wird (Schlüssel auf ein) (JA bei Schritt S1), schreitet die Sequenz zu Schritt S2 und die Batterietemperatur T der Sekundärbatterie 101A, ein Stromwert IF, welcher in der Sekundärbatterie 101A fließt, und eine Zwischen-Anschluss-Spannung V(T) der Sekundärbatterie 101A zu diesem Zeitpunkt werden entsprechend gemessen. In dieser Haupt-Routine M1 werden die Schritte S2 bis S19 für eine vorbestimmte Zykluszeit TC1 (alle 0,1 Sekunden in der ersten Ausführungsform) wiederholt, bis das Fahrzeug abgeschaltet wird (siehe später beschriebenen Schritt S20). Aus diesem Grund werden in der ersten Ausführungsform die Batterietemperatur T, der Stromwert IF und die Zwischen-Anschluss-Spannung V(T) zu jeder Zykluszeit TC (0,1 Sekunden) gemessen. Danach schreitet die Sequenz zu Schritt S30 für eine Maximalspannungs-Berechnungs-Unterroutine.
Die Maximalspannungs-Berechnungs-Unterroutine S30 wird mit Bezug auf 5 beschrieben. Die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T), welche bei der Maximalspannungs-Berechnungs-Unterroutine S30 eingestellt wird, begrenzt eine obere Grenze der Zwischen-Anschluss-Spannung V(T) der Sekundärbatterie 101 (101A).
Bei der Maximalspannungs-Berechnungs-Unterroutine S30 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob die bei Schritt S2 gemessene Batterietemperatur T höher als der Niedrigtemperaturbereich AT_l ist oder nicht, genauer gesagt als eine Niedrigtemperaturbereichs-Maximaltemperatur T_lu (0°C bei der ersten Ausführungsform), welche eine Maximaltemperatur des Niedrigtemperaturbereichs AT_l ist (Schritt S31).
Wenn JA, das heißt, wenn die Batterietemperatur T höher als die Niedrigtemperaturbereichs-Maximaltemperatur T_lu ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S34 fort. Wenn NEIN, das heißt, wenn die Batterietemperatur nicht höher als die Niedrigtemperaturbereichs-Maximaltemperatur T_lu ist, schreitet die Sequenz andererseits zu Schritt S32.
Wenn die Sekundärbatterie 101A (101) unter Verwendung der negativen Elektrodenplatte 130 geladen wird, falls die Batterietemperatur T niedrig ist, kann bei der negativen Elektrodenplatte 130 auf relativ einfache Art und Weise eine große Polarisation auftreten. Dadurch wird bei der ersten Ausführungsform, wenn die Batterietemperatur T höher als die Niedrigtemperaturbereichs-Maximaltemperatur T_lu ist, die in dem ROM (nicht gezeigt) des Mikrocomputers 21 gespeicherte maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) als die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) verwendet, so dass das Batteriesteuerungssystem BS1 weiter vereinfacht wird.
Bei Schritt S32 wird durch eine später beschriebene Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 ermittelt, ob der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie 101A bei der vorbestimmten ersten Batterietemperatur T_ja (20°C bei der ersten Ausführungsform), später beschrieben, in dem normalen Temperaturbereich AT_j bereits erhalten ist oder nicht.
Wenn NEIN, und zwar, wenn der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) bei der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 noch nicht erhalten ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S34. Wenn JA, und zwar, wenn der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) bereits erhalten ist, schreitet die Sequenz andererseits zu Schritt S33 und die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) wird auf einen Wert eingestellt, welcher durch Addieren eines Produkts (ΔR(T_ja)·I_m(T)) des Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja) und des zulässigen Ladestroms I_m(T), später beschrieben, zu der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) erhalten wird. Das heißt, die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) wird auf V_m(T) = V_m0(T) + ΔR(T_ja)·I_m(T) eingestellt. Nach dieser Einstellung wird die Maximalspannungs-Berechnungs-Unterroutine S30 beendet und die Sequenz schreitet zu der Haupt-Routine M1 zurück.
Andererseits wird, wenn die Batterietemperatur T bei Schritt S31 höher als die Niedrigtemperaturbereichs-Maximaltemperatur T_lu ist und wenn der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) bei Schritt S32 in der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 noch nicht erhalten ist, wird die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) bei Schritt S34 auf die in dem ROM des Mikrocomputers 21 gespeicherte maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) im Vorhinein eingestellt. Nach dieser Einstellung wird die Maximalspannungs-Berechnungs-Unterroutine S30 beendet und die Sequenz schreitet zu der Haupt-Routine M1 zurück.
Bei Schritt S3 der in 4 gezeigten Haupt-Routine M1 wird der zulässige Ladestrom I_m(T) bezüglich eines Ladestroms Ic, welcher auf die Sekundärbatterien 101 aufgebracht werden soll, basierend auf der bei Schritt S2 gemessenen Batterietemperatur T eingestellt. Folglich wird der Ladestrom Ic, welcher größer als der zulässige Ladestrom I_m(T) ist, daran gehindert, in die Sekundärbatterien 101 zu fließen. Als der zulässige Ladestrom I_m(T) wird genauer gesagt einer der zulässigen Ladeströme I_m(T) ausgewählt, welche in dem ROM für jede Batterietemperatur T im Vorhinein gemäß den Batterietemperaturen T zu jedem Zeitpunkt gespeichert sind.
Der Ladungszustand SC (ein Wert von SOC) der Sekundärbatterie 101A zu diesem Zeitpunkt wird bei Schritt S4 erfasst. Genauer gesagt berechnet die HV-Steuerungsvorrichtung 20, nachdem die Sekundärbatterie 101A, deren Ladungszustand SC bekannt ist, auf dem Fahrzeug 1 montiert ist, separat den Ladungszustand SC der Sekundärbatterie 101A basierend auf Verläufen eines Wertes eines Entladestroms, welcher in der Sekundärbatterie 101A fließt, und Werten des Ladestroms Ic. Dadurch wird dieser Wert bei Schritt S4 eingelesen.
Danach wird bei Schritt S5 die offene Zwischen-Anschluss-Spannung VZ der Sekundärbatterie 101A gemäß dem erfassten Ladungszustand SC erhalten. Genauer gesagt wird entsprechend dem erfassten Ladungszustand SC der Sekundärbatterie 101A eine aus den offenen Zwischen-Anschluss-Spannungen VZ ausgewählt, welche in dem ROM für jeden Ladungszustand SC im Vorhinein gespeichert werden und diese wird zu diesem Zeitpunkt als die offene Zwischen-Anschluss-Spannung VZ verwendet.
Danach wird bei Schritt S6 eine Ermittlung durchgeführt, ob ein später beschriebenes Inversions-Kennzeichen F1 eingestellt ist oder nicht. Wenn JA, und zwar, wenn das Inversions-Kennzeichen F1 eingestellt ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S11. Andererseits, wenn NEIN, und zwar, wenn das Inversions-Kennzeichen F1 zurückgesetzt ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S7.
Bei Schritt S7 wird ermittelt, ob die bei Schritt S2 erhaltene (gemessene) Batterietemperatur T die vorbestimmte erste Batterietemperatur T_ja (in der ersten Ausführungsform beispielsweise 20°C) innerhalb des normalen Temperaturbereich AT_j (20°C ≤ T ≤ 45°C) ist. Wenn NEIN, und zwar, wenn die Batterietemperatur T nicht die erste Batterietemperatur T_ja ist, werden die Schritte von S8 bis S10 übersprungen und die Sequenz schreitet zu Schritt S19. Andererseits, wenn JA, und zwar, wenn die Batterietemperatur T die erste Batterietemperatur T_ja ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S8.
Die erste Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem, wenn die Batterietemperatur T die vorbestimmte erste Batterietemperatur T_ja innerhalb des normalen Temperaturbereich AT_j ist, ein Verfahren, wie Schritt S8, ausgeführt wird. Jedoch wird beispielsweise wenn die Batterietemperatur T innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j ist und ebenso vorbestimmten Temperaturen entspricht (beispielsweise einer zweiten Batterietemperatur (= 30°C) und einer dritten Batterietemperatur (= 40°C)), welche sich von der ersten Batterietemperatur T_ja unterscheiden, das Verfahren, wie Schritt S8, in ähnlicher Art und Weise ausgeführt. Bei der später beschriebenen Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 wird der normale Innenwiderstand bei jeder der vorstehenden Temperaturen berechnet und dieser kann verwendet werden.
Bei Schritt S8 wird aus dem Stromwert IF der Sekundärbatterie 101A, welcher bei Schritt S2 erhalten (gemessen) wird, ermittelt, ob der Betrieb der Sekundärbatterie 101A von Entladen zu Laden verändert (umgekehrt) ist oder nicht. Wenn NEIN, und zwar, wenn der Betrieb der Sekundärbatterie 101A nicht von Entladen zu Laden umgekehrt ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S19. Andererseits, wenn JA, und zwar, wenn der Betrieb der Sekundärbatterie 101A von Entladen zu Laden umgekehrt ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S9.
Bei Schritt S9 wird die Batterietemperatur T, der Stromwert IF und die offene Zwischen-Anschluss-Spannung VZ zu dem Zeitpunkt, unmittelbar nachdem der Betrieb der Sekundärbatterie 101A von Entladen zu Laden umgekehrt ist (erster Zeitpunkt P1), welche bei Schritt S2 erhalten werden, als eine Batterietemperatur T1 des ersten Zeitpunkts, ein Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts und eine offene Spannung VZ1 des ersten Zeitpunkts gespeichert. Das Inversions-Kennzeichen F1 wird in dem Mikrocomputer 21 eingestellt (Schritt S10) und die Sequenz schreitet zu Schritt S19.
Andererseits, wenn bei Schritt S6 ermittelt wird, dass das Inversions-Kennzeichen F1 eingestellt wurde (JA), und zwar, in einem Fall des Zeitablaufs (zweiter Zeitpunkt P2) einer nächsten Zykluszeit TC1, welche 0,1 Sekunden nach dem Einstellen des Inversions-Kennzeichens F1 ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S11, wo ermittelt wird, ob die Batterietemperatur T zu dem zweiten Zeitpunkt P2 gleich der Batterietemperatur T1 des ersten Zeitpunkts ist, welche bei Schritt S9 gespeichert wird, oder nicht, das heißt, der Batterietemperatur T1 0,1 Sekunden davor. Wenn NEIN, das heißt, wenn die Batterietemperatur T zu dem zweiten Zeitpunkt P2 unterschiedlich zu der Batterietemperatur T1 des ersten Zeitpunkts ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S17. Andererseits, wenn JA, das heißt, wenn die Batterietemperatur T zu dem zweiten Zeitpunkt P2 gleich der Batterietemperatur T1 des ersten Zeitpunkts ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S12.
Bei Schritt S12 wird ermittelt, ob der Stromwert IF zu dem zweiten Zeitpunkt P2 welcher bei Schritt S2 gemessen wird, gleich einem Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts bei dem ersten Zeitpunkt P1, welcher bei Schritt S10 gespeichert wird, ist oder nicht. Wenn NEIN, das heißt, wenn der Stromwert IF bei dem zweiten Zeitpunkt P2 unterschiedlich zu dem Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S17. Andererseits, wenn JA, d. h., wenn der Stromwert IF bei dem zweiten Zeitpunkt P2 gleich dem Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts ist (siehe beispielhaftes Diagramm in 7), schreitet die Sequenz zu der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine bei Schritt S40.
Die Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 wird mit Bezug auf 6 beschrieben. Die Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 ist eine Widerstands-Erhaltungseinheit zum Erhalten des normalen Innenwiderstandes R_j(T_ja) der Sekundärbatterien 101 zu dem Zeitpunkt, wenn die Batterietemperatur T die erste Batterietemperatur T_ja (20°C) ist, welche ein Pseudo-DC-Widerstands-Mess-(DC-IR)-Verfahren verwendet. In der Haupt-Routine M1, wie vorstehend beschrieben, werden die Batterietemperatur T, der Stromwert IF und die Zwischen-Anschluss-Spannung V(T) (entsprechend die offene Zwischen-Anschluss-Spannung VZ) bei Schritt S2 bei jeder vorbestimmten Zykluszeit TC1 (0,1 Sekunden) gemessen und erfasst. Dadurch wird bei der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 in der ersten Ausführungsform, wenn der zu dem zweiten Zeitpunkt P2 nach einer vorbestimmten Zeit TM1 (0,1 Sekunden) gemessene Stromwert IF gleich dem Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts ist, der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie 101A bei der ersten Batterietemperatur T_ja basierend auf einer Veränderung (später beschriebene Differenz-Spannung ΔV(T_ja)) in der Zwischen-Anschluss-Spannung der Sekundärbatterie 101A, welche während dieser Zeitphase hervorgerufen wird, und dem Stromwert IF (Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts) erhalten.
Genauer gesagt wird bei Schritt S41 die offene Spannung VZ1 des ersten Zeitpunkts, welche 0,1 Sekunden vor Schritt S9 gespeichert wird, von der Zwischen-Anschluss-Spannung V(T_ja) (eine Zwischen-Anschluss-Spannung V(T_ja)2 des zweiten Zeitpunkts) bei dem zweiten Zeitpunkt P2 subtrahiert, so dass eine Differenz berechnet wird, und diese Differenz wird als die Differenz-Spannung ΔV(T_ja) bei der ersten Batterietemperatur T_ja angenommen.
Bei Schritt S42 wird die berechnete Differenz-Spannung ΔV(T_ja) und der gespeicherte Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts als ein Paar in dem RAM gespeichert.
Nachfolgend wird „n”, was die Anzahl von gespeicherten Paaren darstellt, erhöht (Schritt S43). Bei Schritt S44 wird ermittelt, ob die Anzahl n kleiner als 64 ist oder nicht. Wenn JA, das heißt, wenn die Anzahl n kleiner als 64 ist, wird die Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 beendet und die Sequenz schreitet zu der Haupt-Routine M1 zurück. Dies liegt daran, da die Anzahl von Paaren der Differenz-Spannungen ΔV(T_ja) und der Stromwerte IF1 des ersten Zeitpunkts unzureichend ist, um den normalen Innenwiderstand R_j(T_ja) mit einem kleinen Fehler zu berechnen.
Andererseits, wenn NEIN, und zwar, wenn die Anzahl n gleich 64 ist, wird basierend auf 64 Paaren der Differenz-Spannungen ΔV(T_ja) und der Stromwerte IF1 des ersten Zeitpunkts der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) bei der ersten Batterietemperatur T_ja berechnet. Genauer gesagt werden, wie in 8 gezeigt ist, Koordinatenpunkte, welche die Kombinationen der Stromwerte IF1 des ersten Zeitpunkts und der Differenz-Spannungen ΔV(T_ja) angeben, in einem Diagramm durch einen Punkt eingetragen, in welchem der Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts entlang einer horizontalen Achse grafisch dargestellt ist und die Differenz-Spannung ΔV(T_ja) entlang einer vertikalen Achse grafisch dargestellt ist. Eine approximative Linie einer Mehrzahl von Koordinatenpunkten wird durch Verwenden einer Methode der kleinsten Quadrate erhalten. Eine Steigerung der approximativen Linie ist der neue normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterien 101 bei der Ausgangs-Batterietemperatur T_ja. Auf solch eine Art und Weise wird der neue normale Innenwiderstand R_j(T_ja) bei der Ausgangs-Batterietemperatur T_ja erhalten.
Bei Schritt S46 wird die Anzahl n auf 0 (Null) eingestellt, die Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 wird beendet und die Sequenz schreitet zu der Haupt-Routine M1 zurück und schreitet zu Schritt S15.
Bei Schritt S15 der Haupt-Routine M1 wird ermittelt, ob der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie 101A bei der ersten Batterietemperatur T_ja bei der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 neu erhalten (aktualisiert) ist oder nicht. Wenn NEIN, und zwar, wenn der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) bei der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 nicht aktualisiert ist, wird Schritt S16 übersprungen und die Sequenz schreitet zu Schritt S17. Andererseits, wenn JA, und zwar, wenn der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) aktualisiert ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S16.
Bei Schritt S16 wird der Differenz-Widerstand ΔR(T_ja) der Sekundärbatterie 101A erhalten, wenn die Batterietemperatur T die erste Batterietemperatur T_ja ist. Der Differenz-Widerstand ΔR(T_ja) ist konkret eine Differenz (ΔR(T_ja)) = R_j(T_ja) – R₀(T_ja)), welche durch Subtrahieren des Ausgangs-Innenwiderstandes R₀(T_ja) bei der ersten Batterietemperatur T_ja von dem normalen Innenwiderstand R_j(T_ja) bei der ersten Batterietemperatur T_ja, welcher bei der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 erhalten wird, erhalten wird. Als der Ausgangs-Innenwiderstand R₀(T_ja) wird ein Wert (R₀(T_ja)) des Ausgangs-Innenwiderstandes R₀(T) verwendet, welcher entsprechend der ersten Batterietemperatur T_ja im Vorhinein in dem ROM gespeichert wird.
Auf solch eine Art und Weise wird der Differenz-Widerstand ΔR(T_ja) erhalten, so dass bei Schritt S32 in der Maximalspannungs-Berechnungs-Unterroutine S30 danach JA ausgewählt ist und die Sequenz zu Schritt S33 schreitet. Das heißt, die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) der Sekundärbatterien 101 in dem Niedrigtemperaturbereich AT_l kann unter Verwendung des Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja), der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) und des zulässigen Ladestroms I_m(T) eingestellt werden.
Das Inversions-Kennzeichen F1 wird bei Schritt S17 zurückgesetzt und die Sequenz schreitet zu Schritt S19. Bei Schritt S19 wird ermittelt, ob das Fahrzeug 1 abgeschaltet ist oder nicht. Wenn JA bei diesem Schritt, schreitet die Sequenz zu Schritt S20. Wenn NEIN, schreitet die Sequenz hingegen zu Schritt S21.
Bei Schritt S20 wird ermittelt, ob die vorbestimmte Zykluszeit TC1 (0,1 Sekunden) ab der Messung der Batterietemperatur T, des Stromwertes IF und der Zwischen-Anschluss-Spannung V(T) der Sekundärbatterie 101A bei Schritt S2 verstreicht. Wenn NEIN, und zwar, wenn der vorbestimmte Zyklus TC1 ab der letzten Messung nicht verstreicht, schreitet die Sequenz zurück zu Schritt S19 und die Schritte S19 und S20 werden wiederholt (und zwar um zu warten, bis die Zykluszeit TC1 verstreicht). Andererseits, wenn JA, und zwar, wenn die Zykluszeit TC1 ab der Messung bei Schritt S2 verstreicht, schreitet die Sequenz zurück zu Schritt S2 und die Schritte S2 bis S20 werden wiederholt. Andererseits wird das Inversions-Kennzeichen F1 bei Schritt S21 zurückgesetzt und die Haupt-Routine M1 wird ungeachtet dessen beendet, ob das Inversions-Kennzeichen F1 eingestellt ist oder nicht.
Bei der ersten Ausführungsform entspricht die HV-Steuerungsvorrichtung 20 einer Steuerungsvorrichtung, der vordere Motor 30, der hintere Motor 40 und die Maschine 50 entsprechen Leistungszuführungen, der zulässige Ladestrom I_m(T) entspricht dem zulässigen Ladestrom. Der Mikrocomputer 21 der HV-Steuerungsvorrichtung 20, welcher die maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannungen V_m0(T) der Sekundärbatterie 101A für jede Batterietemperatur T, die Ausgangs-Innenwiderstände R₀(T_ja) der Sekundärbatterie 101A bei der ersten Batterietemperatur T_ja innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_l, die zulässigen Ladeströme I_m(T) der Sekundärbatterie 101A für jede Batterietemperatur T und die offenen Zwischen-Anschluss-Spannungen VZ der Sekundärbatterie 101A für jeden Ladungszustand SC der Sekundärbatterie 101A speichert, entspricht einer Spannung-Speichereinheit, einer Widerstands-Speichereinheit, einer Strom-Speichereinheit bzw. einer Speichereinheit für eine offene Zwischen-Anschluss-Spannung. Ferner entspricht die Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 einer Widerstands-Erhaltungseinheit, Schritt S16 in der Haupt-Routine M1 entspricht einer Differenz-Erhaltungseinheit, die Maximalspannungs-Berechnungs-Unterroutine S30 entspricht einer Maximalspannungs-Berechnungseinheit, Schritt S5 entspricht einer Ladungszustand-Erfassungseinheit bzw. Schritt S6 entspricht einer Erhaltungseinheit für eine offene Zwischen-Anschluss-Spannung.
Das Batteriesteuerungssystem BS1 gemäß der ersten Ausführungsform enthält Schritt 16 zum Erhalten des Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja) der Sekundärbatterie 101A zwischen dem normalen Innenwiderstand R_j(T_ja), welcher zu dem Zeitpunkt der ersten Batterietemperatur T_ja (beispielsweise 20°C) innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j erhalten wird, und dem Ausgangs-Innenwiderstand R₀(T_ja). Ferner wird, wenn sich die Batterietemperatur T innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet, bei der Maximalspannungs-Berechnungs-Unterroutine S30 die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) auf einen Wert eingestellt, welcher durch Addieren eines Produkts des Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja) und des zulässigen Ladestroms I_m(T) zu der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) erhalten wird.
Dadurch kann bei dem Batteriesteuerungssystem BS1, wenn sich die Batterietemperatur T innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet, eine Reduktion des Ladebetrags der Sekundärbatterie 101A, welche durch einen Anstieg des Innenwiderstandes aufgrund der Verschlechterung hervorgerufen wird, im Vergleich mit einem Fall, bei dem die Ladung der Sekundärbatterien unter Verwendung der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) als ein konstanter Wert der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) gesteuert wird, stärker unterdrückt werden.
Ferner wird, wie in Patentdokument 1, nicht ein Produkt des Innenwiderstandes und des elektrischen Stromes, sondern ein Produkt des Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja) und des zulässigen Ladestroms I_m(T), äquivalent zu einem Anstieg des Innenwiderstandes, erhalten und dieses Produkt wird zu der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) addiert. Aus diesem Grund kann die für den Anstieg des Innenwiderstandes geeignete maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) erhalten werden.
Ferner wird in dem Batteriesteuerungssystem BS1, wenn sich die Batterietemperatur T innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet, bei der Maximalspannungs-Berechnungs-Unterroutine S30 nicht der Differenz-Widerstand ΔR(T_l) entsprechend der Batterietemperatur T (eine Temperatur T_l in dem Niedrigtemperaturbereich AT_l) sondern der Differenz-Widerstand ΔR(T_ja) bei der ersten Batterietemperatur T_ja in dem normalen Temperaturbereich AT_j, um ein vergleichsweise kleinerer Wert als der Differenz-Widerstand ΔR(T_l) zu sein, verwendet. Ein Produkt des Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja) und des zulässigen Ladestroms I_m(T) wird zu der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) addiert, so dass die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) erhalten wird. Aus diesem Grund kann, wenn die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) auf einen größeren Wert als die maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) eingestellt ist, selbst wenn der Innenwiderstand der Sekundärbatterien aufgrund einer Alterungs-Variation ansteigt, die Reduktion des Ladebetrags der Sekundärbatterie 101A unterdrückt werden. Andererseits erreicht die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) einen nicht zu großen Wert und die Ablagerung von metallischem Lithium bei der negativen Elektrodenplatte 130 aufgrund der Polarisation tritt nicht auf.
Bei dem Batteriesteuerungssystem BS1 verwendet die Sekundärbatterie 101 (101A) die negative Elektrodenplatte 130 mit einer derartigen Charakteristik, dass der Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand R_rl(T_l) bei der Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l stärker ansteigt als in einem Fall des normalen Temperaturbereichs AT_j. Selbst wenn der Innenwiderstand der Sekundärbatterie 101 mit der Alterung ansteigt, die Batterietemperatur T sich innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet und die Ladung durch einen großen elektrischen Strom, wie bei einer Schnellladung oder einer Ladung mit regenerativem Strom in einem Fahrzeug, ausgeführt wird, wird die Ablagerung von metallischem Lithium bei der negativen Elektrodenplatte 130 der Sekundärbatterie 101A unterdrückt und gleichzeitig kann die Sekundärbatterie 101 (101A) geeignet hin zu einer höheren Zwischen-Anschluss-Spannung geladen werden.
Ferner verwendet die Sekundärbatterie 101A die negative Elektrodenplatte 130 mit der vorstehenden Charakteristik, und zwar, eine derartige Charakteristik, dass der Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand R_rl(T_l) einen Wert annimmt, welcher 7-mal oder mehr größer als der normale Reaktionswiderstand R_rj(T_j) ist und das erste Verhältnis W1 (= R_rj(T_j)/R_j(T_j)) 10% oder weniger beträgt und das zweite Verhältnis W2 (= R_rl(T_l)/R_l(T_l)) 20% oder mehr beträgt.
Bei dem Batteriesteuerungssystem BS1 kann, da die Ladung der Sekundärbatterie 101 (101A), welche eine solche negative Elektrodenplatte 130 verwendet, gesteuert ist, insbesondere die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T), von welcher ein Beitrag eines Anstiegs des Reaktionswiderstandes in der negativen Elektrodenplatte 130 sicher ausgeschlossen ist, erhalten werden. Aus diesem Grund wird, wenn sich die Batterietemperatur T innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet, die geeignete maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) erhalten, so dass die Sekundärbatterie 101 (101A) geladen werden kann.
Ferner ist in der negativen Elektrodenplatte 130 der Sekundärbatterie 101, welcher bei dem Batteriesteuerungssystem BS1 verwendet wird, wie vorstehend beschrieben, das zweite Verhältnis W2 (= R_rl(T_l)/R_l(T_l)) größer als das erste Verhältnis W1 (= R_rj(T_j)/R_j(T_j)). Aus diesem Grund ist, wenn die Sekundärbatterien 101 bei der Batterietemperatur T, höher als der Niedrigtemperaturbereich AT_l, geladen werden, ein Anstieg durch den Innenwiderstand der Sekundärbatterien 101 kleiner als in einem Fall, bei dem die Ladung bei der Batterietemperatur T innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l durchgeführt wird. Aus diesem Grund wird in Betracht gezogen, dass selbst wenn die maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) als die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) verwendet wird, eine Reduktion einer Batteriekapazität aufgrund des Anstiegs im Zeitverlauf des Innenwiderstandes klein ist.
Dadurch wird in dem Batteriesteuerungssystem BS1 gemäß der ersten Ausführungsform die maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) auf einen Wert der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) eingestellt, wenn die Batterietemperatur T höher als der Niedrigtemperaturbereich AT_l ist. Folglich muss die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) nicht verändert werden, wenn die Batterietemperatur T höher als der Niedrigtemperaturbereich AT_l ist, so dass das System weiter vereinfacht werden kann.
Ferner kann das Batteriesteuerungssystem BS1 selbst den normalen Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie 101 (101A) erhalten und kann die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) selbstständig verändert, da das Batteriesteuerungssystem BS1 mit der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 vorgesehen ist.
Wenn das Batteriesteuerungssystem BS1 die gleichen Stromwerte IF der Ladeströme Ic bei dem ersten Zeitpunkt P1 und dem zweiten Zeitpunkt P2 erfasst, wird der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) unter Verwendung der Differenz-Spannung ΔV(T_ja) zwischen einer offenen Zwischen-Anschluss-Spannung VZ1 eines ersten Zeitpunkts der Sekundärbatterie 101A zu dem ersten Zeitpunkt P1 und einer Zwischen-Anschluss-Spannung V(T_ja)2 eines zweiten Zeitpunkts der Sekundärbatterie 101A zu dem zweiten Zeitpunkt P2, und des Stromwertes IF (Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts) des Ladestroms Ic erhalten. Das heißt, bei dem Batteriesteuerungssystem BS1 kann der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie 101 (101A) gemäß einem DC-IR-Verfahren erhalten werden.
Vor dem Erhalten des normalen Innenwiderstandes R_j(T_ja) der Sekundärbatterien gemäß dem DC-IR-Verfahren wurde eine Beziehung zwischen der Zeit von dem Beginn des Ladens bis zu der Messung einer Spannung (Mess-Phase) und dem normalen Innenwiderstand R_j(T_ja) verifiziert.

Genauer gesagt wird die Sekundärbatterie A mit einer kurzen Zeit, welche seit der Herstellung verstrichen ist, durch Auswählen von den Sekundärbatterien 101 ähnlich zu dieser der ersten Ausführungsform vorbereitet und der Innenwiderstand (der normale Innenwiderstand) bei 25°C (T_j = 25°C), wo die Batterietemperatur T innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_l war, wurde durch das DC-IR-Verfahren gemessen. Zu diesem Zeitpunkt wurde in dem DC-IR-Verfahren die Zeit (Mess-Phase) von dem Beginn des Fließens des Ladestroms Ic bis zu der Messung der Zwischen-Anschluss-Spannung der Sekundärbatterie A hin zu 0,1 Sekunden, 1,0 Sekunden, 10,0 Sekunden und 20,0 Sekunden verändert, so dass die Messung durchgeführt wurde. Tabelle 1 zeigt den normalen Innenwiderstand der Sekundärbatterie A (die Sekundärbatterie A vor einem später beschriebenen beschleunigten Verschlechterungs-Test) bei den entsprechenden Mess-Phasen. [Tabelle 1]

Mess-Phase (sek).	Normaler Innenwiderstand (mΩ)		Differenz-Widerstand ΔR (mΩ)	Berechnete max. Zwischen-Anschluss-Spannung Vm(–5)(V)
Mess-Phase (sek).	Vor beschl. Verschlechterungs-Test (Anfang)	Nach beschl. Verschlechterungs-Test	Differenz-Widerstand ΔR (mΩ)	Berechnete max. Zwischen-Anschluss-Spannung Vm(–5)(V)
0,1	5,0	5,8	0,8	4,126
1,0	5,2	6,5	1,3	4,211
10,0	6,0	8,0	2,0	4,260
20,0	7,0	9,6	2,6	4,302

Gemäß Tabelle 1 zeigt sich, dass je länger die Mess-Phase wird, der normale Innenwiderstand der Sekundärbatterie A umso höher wird. Der Grund hierfür wird nachfolgend gezeigt. Unmittelbar nachdem damit begonnen wird, den Ladestrom Ic auf die Sekundärbatterie A aufzubringen, entstehen vor allem der Reaktionswiderstand Rp(T_j) der positiven Elektrodenplatte 120, der Reaktionswiderstand Rr(T_j) der negativen Elektrodenplatte 130 und der DC-Widerstand Rd(T_j) der Sekundärbatterie A (der Sekundärbatterie 101), jedoch entstehen danach allmählich ebenso der Diffusions-Widerstand Rs(T_j) von Ionen in der positiven Elektrodenplatte 120 und der Diffusions-Widerstand Rn(T_j) von Ionen in der negativen Elektrodenplatte 130. Aus diesem Grund werden, wenn die Mess-Phase lang ist, neben dem Reaktionswiderstand Rp(T_j) der positiven Elektrodenplatte 120, dem Reaktionswiderstand Rr(T_j) der negativen Elektrodenplatte 130 und dem DC-Widerstand Rd(T_j) Komponenten von Diffusions-Widerständen Rs(T_j) und Rn(T_j) in den Elektroden 120 und 130 zu dem durch das DC-IR-Verfahren erhaltenen normalen Innenwiderstand addiert.
Danach wurde der beschleunigte Verschlechterungs-Test für die Sekundärbatterie A durchgeführt. Genauer gesagt wurde mit Hilfe einer DC-Leistungszuführungs-Vorrichtung (nicht gezeigt) die Sekundärbatterie A durch einen konstanten Strom von 4C, wiederholend 1000-mal in einer abwechselnden Art und Weise, unter einer Umgebungstemperatur von 60°C und innerhalb eines Spannungsbereichs von 2,5 bis 4,1 V geladen und entladen. Bezüglich der Sekundärbatterie A, welche dem beschleunigten Verschlechterungs-Test unterzogen wurde, wurde der Innenwiderstand (der normale Innenwiderstand) unter Verwendung des DC-IR-Verfahrens bei einer Batterietemperatur T(T_j) von 25°C, ähnlich zu der Bedingung vor dem beschleunigten Verschlechterungs-Test, gemessen. Tabelle 1 zeigt ebenso Ergebnisse der Sekundärbatterie A nach dem beschleunigten Verschlechterungs-Test.
Gemäß Tabelle 1 wird, während die Mess-Phase länger ist, der normale Innenwiderstand der Sekundärbatterie A nach dem beschleunigten Verschlechterungs-Test, in ähnlicher Weise zu dem Ausgangs-Fall, ebenso höher. Dadurch zeigt sich, dass dieser normale Innenwiderstand der Sekundärbatterie A eine ähnliche Tendenz besitzt wie diese des normalen Innenwiderstandes vor dem beschleunigten Verschlechterungs-Test. Ferner ist der Differenz-Widerstand ΔR vor und nach dem beschleunigten Verschlechterungs-Test (eine Differenz, welche durch Subtrahieren des normalen Innenwiderstandes vor dem beschleunigten Verschlechterungs-Test von dem normalen Innenwiderstand nach dem beschleunigten Verschlechterungs-Test erhalten wird) gleich 0,8 mΩ bei der Mess-Phase von 0,1 Sekunden, 1,3 mΩ bei 1,0 Sekunden, 2,0 mΩ bei 10,0 Sekunden und 2,6 mΩ bei 20,0 Sekunden. Folglich zeigt sich, dass wenn die Mess-Phase länger ist, der Differenz-Widerstand ΔR ebenso größer wird.
Die Beziehung zwischen der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung und der Batteriekapazität der Sekundärbatterien 101 wurde verifiziert. Genauer gesagt wurden als die Sekundärbatterien 101 zwei Sekundärbatterien (eine Sekundärbatterie B und eine Sekundärbatterie C) mit einer kurzen verstrichen Zeit, seit diese hergestellt wurden, vorbereitet.
Die Kapazitäten der Sekundärbatterien B und C wurden gemessen. Genauer gesagt wurden Entladungs-Kapazitäten zu dem Zeitpunkt, wenn die Sekundärbatterien B und C von 4,1 V (volle Ladungs-Spannung) durch einen konstanten (1C) Entladestrom unter der Umgebungstemperatur von 25°C bis zu 2,5 V entladen wurden, gemessen.
Eine Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test wurde bei den Sekundärbatterien B und C durchgeführt. Bei diesem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test wurden die Sekundärbatterien B und C, welche unter der Umgebungstemperatur von –5°C in einen Ladungszustand von SOC 60% gebracht wurden, durch einen konstanten Strom von 2C für 1,0 Sekunden, einen konstanten Strom von 6C für 1,0 Sekunden und einen konstanten Strom von 10C für 1,0 Sekunden kontinuierlich geladen. Mit einer Stillstandzeit von 10,0 Sekunden wurden die Sekundärbatterien B und C durch einen konstanten Strom von 2C für 1,0 Sekunden, einen konstanten Strom von 6C für 1,0 Sekunden und einen konstanten Strom von 10C für 1,0 Sekunden kontinuierlich entladen und danach wurde eine Stillstandzeit von 10,0 Sekunden ausgeführt. Solch ein Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test wurde 10-Mal wiederholt.
Bei dem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test wurde die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(–5) bei der Batterietemperatur T von –5°C zwischen der Sekundärbatterie B und der Sekundärbatterie C auf unterschiedliche Werte eingestellt. Genauer gesagt wurde die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(–5) der Sekundärbatterie B auf 4,12 V eingestellt und die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(–5) der Sekundärbatterie C wurde auf 4,18 V eingestellt (siehe Tabelle 2).
Nach dem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test wurden die Kapazitäten der Sekundärbatterien B und C erneut gemessen. Genauer gesagt wurden in ähnlicher Art und Weise zu dem vor dem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test verwendeten Verfahren die Entlade-Kapazitäten zu dem Zeitpunkt gemessen, wenn die Batterien durch den konstanten (1C) Entladestrom unter einer Umgebungstemperatur von 25°C bis zu 2,5 V entladen wurden. Kapazitäts-Erhaltungsfaktoren (%) der Sekundärbatterien B und C wurden entsprechend vor und nach dem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test berechnet. Genauer gesagt wird ein Quotient, welcher durch Dividieren der Entlade-Kapazitäten der Sekundärbatterien B und C nach dem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test durch die Entlade-Kapazitäten vor dem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test erhalten wird, durch ein Verhältnis ausgedrückt.

Tabelle 2 zeigt die Kapazitäts-Erhaltungsfaktoren (%) der Sekundärbatterien B und C. [Tabelle 2]

		Max. Zwischen-Anschluss-Spannung Vm(–5) (V)	Kapazitäts-Erhaltungsfaktor (%)
Sekundärbatterien vor beschl. Verschlechterungs-Test	Sekundärbatterie B	4,12	99,4
Sekundärbatterien vor beschl. Verschlechterungs-Test	Sekundärbatterie C	4,18	90,0
Sekundärbatterien nach beschl. Verschlechterungs-Test	Sekundärbatterie D	4,12	99,4
	Sekundärbatterie E	4,18	99,4
	Sekundärbatterie F	4,21	99,2
	Sekundärbatterie G	4,26	98,6
	Sekundärbatterie H	4,30	80,0

Gemäß Tabelle 2 ist der Kapazitäts-Erhaltungsfaktor der Sekundärbatterie B gleich 99,4%, was höher als 99% ist, wohingegen der Kapazitäts-Erhaltungsfaktor der Sekundärbatterie C gleich 90,0% ist, war wesentlich niedriger als dieser der Sekundärbatterie B ist.
Bei der Sekundärbatterie C, deren maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(–5) gleich 4,18 V ist, was höher als 4,12 V der Sekundärbatterie B ist, entsteht aufgrund der Ladung mittels des hohen Ladestroms innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l bei dem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test eine große Polarisation bei der negativen Elektrodenplatte. Zu diesem Zeitpunkt kann das elektrische Potential der negativen Elektrodenplatte gelegentlich niedriger als das elektrische Potential des metallischen Lithiums sein. Aus diesem Grund wird das metallische Lithium an der negativen Elektrodenplatte abgelagert und daher wird berücksichtigt, dass die Kapazität der Sekundärbatterie C nach dem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test reduziert ist.
Dadurch wird bei den Sekundärbatterien 101 gemäß der ersten Ausführungsform bei einer Ausgangs-Stufe, bei welcher der Innenwiderstand aufgrund des Vorganges der Verschlechterung nicht ansteigt, die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung geeignet auf 4,12 V eingestellt. Daher wird dieser Wert als die maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(–5) der Sekundärbatterien 101 (Sekundärbatterien A bis H) bei der Batterietemperatur T von –5°C verwendet.
Wie vorstehend beschrieben ist, wurde der Innenwiderstand der Sekundärbatterie A zu verschiedenen Mess-Phasen durch das DC-IR-Verfahren gemessen (siehe Tabelle 1). Eine Länge der Mess-Phase, welche für die Berechnung des Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja) gemäß der Formel (V_m(T) = V_m0(T) + ΔR(T_ja)·I_m(T)), die bei der Maximalspannungs-Berechnungs-Unterroutine S30 verwendet werden soll, verwendet wird, wird studiert. Die zulässigen Ladeströme I_m(–5) der Sekundärbatterien A bis C bei der Batterietemperatur T von –5°C betragen 12C (= 70A). Demgemäß wird die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(–5) der Sekundärbatterie A bei –5°C durch Verwenden des Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja) der Sekundärbatterie A bei jeder in Tabelle 1 beschriebenen Zeit und der Formel (V_m(T) = V_m0(T) + ΔR(T_ja)·I_m(T)), welche bei der Maximaispannungs-Berechnungs-Unterroutine S30 verwendet wird, berechnet.
Die maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(–5) beträgt, wie vorstehend beschrieben ist, 4,12 V. Folglich beträgt die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(–5) bei der Mess-Phase von 0,1 Sekunden 4,176 V, 4,211 V bei 1,0 Sekunden, 4,260 V bei 10,0 Sekunden und 4,302 V bei 20,0 Sekunden (siehe Tabelle 1).
Relativ frische Sekundärbatterien mit der Konfiguration, welche dieser der Sekundärbatterien B und C ähnlich ist, wurden vorbereitet und der beschleunigte Verschlechterungs-Test, welcher bei der Sekundärbatterie A durchgerührt wurde, wurde bei diesen durchgeführt, so dass fünf Sekundärbatterien (die Sekundärbatterien D bis H), welche stärker verschlechtert waren als die Sekundärbatterien B und C, wurden vorbereitet. In ähnlicher Art und Weise zu den Sekundärbatterien B und C wurden die Kapazitäten dieser Sekundärbatterien D bis H gemessen.
Nach der Messung der Kapazitäten wurden die Sekundärbatterien D bis H mit der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(–5), eingestellt wie nachstehend, wie die Sekundärbatterien B und C dem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test unterzogen. Das heißt, die maximale Zwischen-Anschluss-Spannungen V_m(–5) der Sekundärbatterie D, der Sekundärbatterie E, der Sekundärbatterie F, der Sekundärbatterie G und der Sekundärbatterie H wurden auf 4,12 V, 4,18 V, 4,21 V, 4,26 V bzw. 4,30 V eingestellt (siehe Tabelle 2). Darüber hinaus wurde, wie bei den Sekundärbatterien B und C, der Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test bei den Sekundärbatterien D bis H 10-mal wiederholt. Der beschleunigte Verschlechterungs-Test ähnlich diesem, welcher für die Sekundärbatterie A durchgerührt wurde, wurde bei den Sekundärbatterien D bis H bereits durchgeführt und dadurch wird erachtet, dass deren Innenwiderstände in etwa gleich dem Wert der Sekundärbatterie A nach dem Test sind.
Ferner wurden nach dem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test die Kapazitäten der Sekundärbatterien D bis H, in ähnlicher Art und Weise zu dem vor dem Lade/Entlade-Impuls-Zyklus-Test verwendeten Verfahren erneut gemessen und die Kapazitäts-Erhaltungsfaktoren (%) der Sekundärbatterien D bis H vor und nach dem Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test wurden wie bei den Sekundärbatterien B und C berechnet. Die berechneten Kapazitäts-Erhaltungsfaktoren (%) der Sekundärbatterien D bis H sind in Tabelle 2 gezeigt.
Gemäß Tabelle 2 beträgt der Kapazitäts-Erhaltungsfaktor der Sekundärbatterie D 99,4%, der Kapazitäts-Erhaltungsfaktor der Sekundärbatterie E 99,4% und der Kapazitäts-Erhaltungsfaktor der Sekundärbatterie F 99,2%. Diese Kapazitäts-Erhaltungsfaktoren sind hoch, 99% oder mehr. Im Gegensatz dazu beträgt der Kapazitäts-Erhaltungsfaktor der Sekundärbatterie G 98,6%, was relativ niedrig ist, und der Kapazitäts-Erhaltungsfaktor der Sekundärbatterie H beträgt 80,0%, d. h., dieser ist am stärksten reduziert. Aus diesem Grund können bei den Sekundärbatterien E und F sowie der Sekundärbatterie D, das heißt, den Sekundärbatterien, deren maximale Zwischen-Anschluss-Spannungen durch Verwenden des normalen Innenwiderstandes, welcher mit der auf 1,0 Sekunden oder geringer eingestellten Mess-Phase gemessen wurde, eingestellt sind, selbst wenn der Lade- und Entlade-Impuls-Zyklus-Test durchgeführt wird, hohe Kapazitäten aufrechterhalten werden (Erhaltungsfaktor von 99% oder höher). Wenn die Innenwiderstände der Sekundärbatterien durch das DC-IR-Verfahren gemessen werden, wird die Mess-Phase verkürzt und ein Beitrag der Diffusion-Widerstände, welche in den normalen Innenwiderständen enthalten sind, wird ausreichend verkleinert, so dass die Innenwiderstände kleine Werte erreichen können. Aus diesem Grund fließt, wenn die zu berechnende maximale Zwischen-Anschluss-Spannung auf einen vergleichsweise kleinen Wert gedrückt wird, der große Ladestrom Ic in die Sekundärbatterien 101 (die Sekundärbatterien E und F). Selbst wenn die Polarisation bei der negativen Elektrodenplatte 130 auftritt, wird das elektrische Potential der negativen Elektrodenplatte niedriger als dieses des metallischen Lithiums und die Ablagerung von metallischem Lithium kann unterdrückt werden.
Bei dem Batteriesteuerungssystem BS1 gemäß der ersten Ausführungsform kann, da die vorbestimmte Zeit TM1 zwischen dem ersten Zeitpunkt P1 und dem zweiten Zeitpunkt P2 entsprechend der Mess-Phase auf 1,0 Sekunden oder weniger eingestellt ist (genauer. gesagt 0,1 Sekunden), der normale Innenwiderstand R_j(T_ja), bei dem ein Verhältnis des Diffusions-Widerstandes ausreichend klein ist, bei der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 erhalten werden. Daher kann, wenn die Ladung durch einen großen elektrischen Strom ausgeführt wird, während die Ablagerung von metallischem Lithium bei der negativen Elektrodenplatte 130 der Sekundärbatterie 101 (101A) unterdrückt wird, die Sekundärbatterie 101 (101A) geeignet hin zu einer höheren Zwischen-Anschluss-Spannung geladen werden.
Zusätzlich kann, wenn die vorbestimmte Zeit TM1 auf 0,1 Sekunden oder kürzer eingestellt ist, das Verhältnis des Diffusions-Widerstandes, welcher in dem erhaltenen (berechneten) normalen Innenwiderstand R_j(T_ja) enthalten ist, weiter reduziert werden. Daher kann bei dem Batteriesteuerungssystem BS1, da die vorbestimmte Zeit TM1, für welche der Ladestrom Ic aufgebracht wird, auf 0,1 Sekunden eingestellt ist, wenn die Ladung durch einen großen elektrischen Strom ausgeführt wird, während die Ablagerung des metallischen Lithiums bei der negativen Elektrodenplatte 130 der Sekundärbatterie 101 (101A) sicher unterdrückt wird, die Sekundärbatterie 101 (101A) zu einer geeigneten Zwischen-Anschluss-Spannung geladen werden.
(Modifiziertes Beispiel 1)
Ein erstes modifiziertes Beispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf Abbildungen beschrieben. Bei einem Batteriesteuerungssystem BS2 gemäß dem ersten modifizierten Beispiel sind bei der Haupt-Routine M1 zu der ersten Ausführungsform folgende Punkte unterschiedlich, dass die Zykluszeit TC2 auf 0,02 Sekunden eingestellt ist, was kürzer als die Zykluszeit TCM (0,1 Sekunden) der ersten Ausführungsform ist, und die Schritte S13, S14 und S18, welche in 4 durch unterbrochene Linien gezeigt sind, sind hinzugefügt. Daher werden die Punkte, welche zu der ersten Ausführungsform unterschiedlich sind, hauptsächlich beschrieben und die Beschreibung der Abschnitte, welche ähnlich zu der ersten Ausführungsform sind, wird weggelassen oder vereinfacht. Die Abschnitte, welche ähnlich zu der ersten Ausführungsform sind, sehen die gleichen Operationen und Effekte wie diese in der ersten Ausführungsform vor. Ferner werden gleiche Komponenten oder Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie diese in der ersten Ausführungsform beschrieben.
Betreffend das Batteriesteuerungssystem BS2 werden die Schritte S11 bis S20 in der in 4 gezeigten Haupt-Routine M1, welche die in der ersten Ausführungsform fehlenden Schritte enthalten, beschrieben und andere Teile werden weggelassen.
Genauer gesagt wird in ähnlicher Weise zu der ersten Ausführungsform bei Schritt S11 eine Ermittlung durchgeführt, ob die bei Schritt S2 in diesem Zyklus erhaltene Batterietemperatur T gleich der bei Schritt S9 gespeicherten Batterietemperatur T1 des ersten Zeitpunkts ist oder nicht. Wenn NEIN, und zwar, wenn die Batterietemperatur T bei diesem Zyklus unterschiedlich zu der Batterietemperatur T1 des ersten Zeitpunkts ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S17. Andererseits, wenn JA, und zwar, wenn die Batterietemperatur T gleich der Batterietemperatur T1 des ersten Zeitpunkts ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S12.
In ähnlicher Weise zu der ersten Ausführungsform wird bei Schritt S12 ermittelt, ob der bei Schritt S2 bei diesem Zyklus gemessene Stromwert IF gleich dem bei Schritt S9 gespeicherten Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts ist oder nicht. Wenn NEIN, und zwar, wenn der Stromwert IF bei diesem Zyklus unterschiedlich zu dem Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S17. Andererseits, wenn JA, das heißt, wenn der Stromwert IF gleich dem umgekehrten Stromwert IF1 ist, schreitet die Sequenz zu Schritt S13, welcher in 4 durch eine unterbrochene Linie gezeigt ist.
Bei Schritt S13, nachdem das Inversions-Kennzeichen F1 eingestellt ist, wird „m”, was die Anzahl des Durchlaufens durch Schritt S12 darstellt, durch 1 erhöht (m = m + 1). Bei Schritt S14 wird eine Ermittlung durchgeführt, ob die Anzahl m kleiner als 6 ist. Wenn JA, das heißt, die Anzahl m ist kleiner als 6 (m < 6), schreitet die Sequenz zu Schritt S19. Dies liegt daran, da die vorbestimmte Zeit TM1 (0,1 Sekunden, was ähnlich der ersten Ausführungsform ist) nicht unmittelbar verstreicht, nachdem der Betrieb der Sekundärbatterie 101A von Entladen zu Laden umgekehrt wird. Andererseits, wenn NEIN, das heißt, wenn die Anzahl m gleich 6 ist (m = 6), sind für die vorbestimmte Zeit TM1 von 0,1 Sekunden von dem ersten Zeitpunkt P1 unmittelbar nachdem der Betrieb der Sekundärbatterie 101A von Entladen zu Laden umgekehrt wird, die Stromwerte IF, welche bei der Batterietemperatur T, die bei der Batterietemperatur T1 des ersten Zeitpunkts aufrechterhalten wird, sechsmal erfasst werden, gleich dem Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts. Daher schreitet die Sequenz zu der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine bei Schritt S40.
Bei der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 wird, wie bei der ersten Ausführungsform, der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie 101A bei der ersten Batterietemperatur T_ja (20°C) erhalten. Daher wird auch bei diesem ersten modifizierten Beispiel, wie bei der ersten Ausführungsform, der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterie 101A bei der ersten Batterietemperatur T_ja basierend auf der Veränderung (die Differenz-Spannung ΔV(T_ja)) der Zwischen-Anschluss-Spannung, welche in der Sekundärbatterie 101A für die vorbestimmte Zeit TM1 (0,1 Sekunden) auftritt, und dem Stromwert IF (der Stromwert IF1 des ersten Zeitpunkts) erhalten.
Danach wird wie bei der ersten Ausführungsform bei Schritt S15 eine Ermittlung durchgeführt, ob der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) bei der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 neu erhalten (aktualisiert) ist oder nicht. Wenn NEIN, schreitet die Sequenz zu Schritt S17. Andererseits, wenn JA, schreitet die Sequenz zu Schritt S16.
In ähnlicher Art und Weise zu der ersten Ausführungsform wird bei Schritt S16 der Differenz-Widerstand ΔR(T_ja) der Sekundärbatterie 101A zu dem Zeitpunkt erhalten, wenn die Batterietemperatur T die erste Batterietemperatur T_ja ist. Ferner wird bei Schritt S17 das Inversions-Kennzeichen F1 zurückgesetzt und die Sequenz schreitet zur Schritt S18, welcher wie in der ersten Ausführungsform durch eine unterbrochene Linie gezeigt ist.
Bei Schritt S18 wird die Anzahl m zurückgesetzt (m = 0) und die Sequenz schreitet zu Schritt S19. Dies liegt daran, da bis die vorbestimmte Zeit TM1 (0,1 Sekunden) verstreicht, kurz nachdem Betrieb der Sekundärbatterie 101A von Entladen zu Laden umgekehrt wird, wenn der Stromwert IF unterschiedlich zu dem umgekehrten Stromwert IF1 ist oder die Batterietemperatur T von der ersten Batterietemperatur T_ja verändert ist oder die Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 ausgeführt wird, die Anzahl von Zeitpunkten m gelöscht wird.
Bei dem Batteriesteuerungssystem BS2 gemäß dem ersten modifizierten Beispiel sind die Stromwerte IF einer Mehrzahl der Ladeströme Ic, welche bei einer Phase bis zu dem Zeitpunkt erhalten werden, wenn die vorbestimmte Zeit TM1 (0,1 Sekunden), unmittelbar nachdem der Betrieb der Sekundärbatterie 101A von Entladen zu Laden umgekehrt wird, verstreicht, gleich, und der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) wird bei der Widerstands-Erhaltungs-Unterroutine S40 erhalten. Aus diesem Grund wird ein Fehler aufgrund einer Schwankung bei einem elektrischen Strom unterdrückt und ein exakterer normaler Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterien 101 kann erhalten werden.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf Abbildungen beschrieben. Bei der ersten Ausführungsform und dem ersten modifizierten Beispiel wird der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) durch das Batteriesteuerungssystem selbst gemessen, jedoch ist ein Batteriesteuerungssystem BS3 gemäß der zweiten Ausführungsform dahingehend unterschiedlich zu der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, dass eine Speichereinheit für einen normalen Innenwiderstand zum Speichern extern eingegebener normaler Innenwiderstände R_j(T_ja) der Sekundärbatterien 101 zum Zeitpunkt des Eingebens vorgesehen ist. Das heißt, die in HV-Steuerungsvorrichtung 20 des Batteriesteuerungssystems BS3 gemäß dem zweiten modifizierten Beispiel ist derart konfiguriert, dass der extern eingegebene normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterien 101 in dem Mikrocomputer 21 gespeichert werden kann.
Ferner wird die Messung des normalen Innenwiderstandes R_j(T_ja) konkret wie folgt durchgeführt. Die Sekundärbatterien 101 werden zu einem Zeitpunkt einer Sicherheitsüberprüfung des Fahrzeugs oder dergleichen vorübergehend von dem Fahrzeug 1 (dem Batteriesteuerungssystem BS3) demontiert. Der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterien 101 wird gemäß dem DC-IR-Verfahren unter Verwendung einer DC-Leistungszuführungsvorrichtung 210, einem Spannungs-Messgerät 220 und einem Strom-Messgerät 230, welche außerhalb des Batteriesteuerungssystems BS3 installiert sind, gemessen (siehe 9). Zu diesem Zeitpunkt werden die Sekundärbatterien 101 bei einem Umfeld der ersten Batterietemperatur T_ja (20°C) gemessen.
Danach werden die Sekundärbatterien 101 zurück in das Fahrzeug 1 montiert und der erhaltene normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterien 101 bei der ersten Batterietemperatur T_ja (20°C) wird durch ein bekanntes Verfahren in den RAM (nicht gezeigt) des Mikrocomputers 21 eingegeben (geschrieben). Folglich wird danach bei dem Batteriesteuerungssystem BS3 der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) der Sekundärbatterien 101 in dem Fahrzeug 1 verwendet, um die maximale Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) der Sekundärbatterien 101 einzustellen.
Bei dem Batteriesteuerungssystem BS3 gemäß der zweiten Ausführungsform wird, selbst wenn die Widerstands-Erhaltungseinheit nicht in dem Batteriesteuerungssystem BS3 vorgesehen ist, durch Verwenden des normalen Innenwiderstandes R_j(T_ja) die Ablagerung von metallischem Lithium bei der negativen Elektrodenplatte 130 der Sekundärbatterie 101 sicher unterdrückt und gleichzeitig können die Sekundärbatterien 101 geeignet bin zu einer hohen Zwischen-Anschluss-Spannung geladen werden.
Die vorliegende Erfindung ist vorstehend anhand der ersten und zweiten Ausführungsformen und dem ersten modifizierten Beispiel beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt und kann verschiedenartig modifiziert werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise verwendet die erste Ausführungsform und andere die negative Elektrodenplatte mit natürlichem Graphit als das negative aktive Material. Als Alternative kann eine negative Elektrodenplatte mit anderem Graphit als das natürliche Graphit oder künstlichem Graphit als das negative aktive Material verwendet werden. Ferner stellen die Ausführungsformen ein Beispiel dar, bei dem lediglich der Ausgangs-Innenwiderstand R₀(T_ja) bezüglich der vorbestimmten Batterietemperatur T_ja innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j in der Widerstands-Speichereinheit gespeichert wird. Jedoch können beispielsweise der gesamte normale Temperaturbereich AT_j und der gesamte Temperaturbereich einschließlich des Niedrigtemperaturbereichs AT_l für jede Batterietemperatur T gespeichert werden. Ferner wird bei der zweiten Ausführungsform der normale Innenwiderstand R_j(T_ja) unter Verwendung des DC-IR-Verfahrens gemessen, kann jedoch unter Verwendung eines AC-Impedanz-(AC-IR)-Verfahrens gemessen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002-142379 A [0005]

Claims

Batteriesteuerungssystem mit einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie (nachfolgend einfach eine Sekundärbatterie), welche eine positive Elektrodenplatte und eine negative Elektrodenplatte besitzt, und einer Steuerungsvorrichtung zum Einstellen einer zulässigen maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung und eines zulässigen Ladestroms zum Zeitpunkt des Ladens der Sekundärbatterie, und zum Steuern der Ladung von einer Leistungszuführung zu der Sekundärbatterie, wobei, wenn ein normaler Temperaturbereich AT_j einer Batterietemperatur T auf 20 bis 45°C und ein Niedrigtemperaturbereich AT_l einer Batterietemperatur T auf –30 bis 0°C eingestellt ist, die negative Elektrodeplatte eine derartige Charakteristik besitzt, dass wenn Charakteristiken der negativen Elektrodeplatte in Fällen verglichen werden, bei denen sich die Batterietemperatur T innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j und innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet, der in der negativen Elektrodenplatte hervorgerufene Reaktionswiderstand R_r(T) in dem Niedrigtemperaturbereich AT_l höher ist, und ein Verhältnis des Reaktionswiderstandes R_r(T) der negativen Elektrodenplatte beim Innenwiderstand R(T) der Sekundärbatterie in dem Niedrigtemperaturbereich AT_l größer ist, wobei das Batteriesteuerungssystem enthält: eine Spannungs-Speichereinheit zum Speichern einer maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T), welche bei einer frühen Verwendung der Sekundärbatterie bei der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) für jede Batterietemperatur T zugelassen ist; eine Widerstands-Speichereinheit zum Speichern eines Ausgangs-Innenwiderstandes R₀(T), welcher bei der frühen Verwendung der Sekundärbatterie zumindest bei einer vorbestimmten Batterietemperatur T_ja innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j hervorgerufen wird; eine Speichereinheit für einen elektrischen Strom zum Speichern des zulässigen Ladestroms I_m(T) für jede Batterietemperatur T; eine Differenz-Erhaltungseinheit zum Erhalten eines Differenz-Widerstandes ΔR(T_ja) als eine Differenz zwischen einem normalen Innenwiderstand R_j(T_ja) bei einer Temperatur T_j innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j bei dem Innenwiderstand der Sekundärbatterie zu dem Zeitpunkt, wenn die Batterietemperatur T der Sekundärbatterie zu der vorbestimmten Batterietemperatur T_ja wird, und dem entsprechenden Ausgangs-Innenwiderstand R₀(T_ja) bei der vorbestimmten Batterietemperatur T_ja, welche in der Widerstands-Speichereinheit gespeichert ist; und eine Maximalspannungs-Berechnungseinheit zum Einstellen der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) entsprechend der Batterietemperatur T auf einen Wert, welcher durch Addieren eines Produkts aus dem Differenz-Widerstand ΔR(T_ja) und dem zulässigen Ladestrom I_m(T), welcher in der Speichereinheit für einen elektrischen Strom gespeichert ist, zu der maximalen Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T), welche in der Spannungs-Speichereinheit gespeichert ist, erhalten wird, zumindest wenn sich die Batterietemperatur T innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l befindet.
Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die negative Elektrodenplatte eine derartige Charakteristik besitzt, dass betreffend den Reaktionswiderstand R_r(T) der Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstand R_rl(T_l) bei der Temperatur T_l innerhalb des Niedrigtemperaturbereichs AT_l einen Wert erreicht, der 7-mal oder mehr so groß wie der normale Reaktionswiderstand R_rj(T_j) bei der Temperatur T_j innerhalb des normalen Temperaturbereichs AT_j ist, ein Verhältnis R_rj(T_j)/R_j(T_j) des normalen Reaktionswiderstandes R_rj(T_j) bei dem normalen Innenwiderstand R_j(T_j), welcher der Innenwiderstand R(T) bei der Temperatur T_j ist, 10% oder weniger beträgt, und ein Verhältnis R_rl(T_l)/R_l(T_l) des Niedrigtemperatur-Reaktionswiderstandes R_rl(T_l) bei dem Niedrigtemperatur-Innenwiderstand R_l(T_l), welcher der Innenwiderstand R(T) bei der Temperatur T_l ist, 20% oder mehr beträgt.
Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Maximalspannungs-Berechnungseinheit die maximale Ausgangs-Zwischen-Anschluss-Spannung V_m0(T) derart einstellt, dass diese ein Wert der maximalen Zwischen-Anschluss-Spannung V_m(T) ist, wenn die Batterietemperatur T höher als der Niedrigtemperaturbereich AT_l ist.
Batteriesteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweised eine Widerstands-Erhaltungseinheit zum Erhalten des normalen Innenwiderstandes R_j(T_ja) der Sekundärbatterie, wenn die Batterietemperatur T der Sekundärbatterie die vorbestimmte Batterietemperatur T_ja ist.
Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 4, aufweisend: eine Ladungszustand-Erfassungseinheit zum Erfassen eines Ladungszustandes der Sekundärbatterie; eine Speichereinheit für eine offene Zwischen-Anschluss-Spannung zum Speichern einer offenen Zwischen-Anschluss-Spannung bei jedem Ladungszustand der Sekundärbatterie im Vorhinein; und eine Erhaltungseinheit für eine offene Zwischen-Anschluss-Spannung zum Erhalten der offenen Zwischen-Anschluss-Spannung basierend auf den Ladungszuständen, welche durch die Ladungzustand-Erfassungseinheit erfasst werden, wobei die Widerstands-Erhaltungseinheit ein Mittel zum Erhalten des normalen Innenwiderstandes R_j(T_ja) unter Verwendung einer Differenz zwischen der offenen Zwischen-Anschluss-Spannung entsprechend dem Ladungszustand der Sekundärbatterie zu einem ersten Zeitpunkt und der Zwischen-Anschluss-Spannung der Sekundärbatterie zu einem zweiten Zeitpunkt, und eines Stromwertes des Ladestroms ist, wenn das gleiche Niveau von Ladeströmen bis zu dem zweiten Zeitpunkt erfasst wird, nachdem eine vorbestimmte Zeit von einem ersten Zeitpunkt an, kurz nachdem ein Betrieb der Sekundärbatterie bei einer Ladephase der Sekundärbatterie von Entladen hin zu Laden verändert wird, verstreicht, und die vorbestimmte Zeit 1,0 Sekunden oder weniger beträgt.
Batteriesteuerungssystem nach Anspruch 5, wobei die vorbestimmte Zeit in der Widerstands-Erhaltungseinheit 0,1 Sekuden oder weniger ist.
Batteriesteuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend eine Speichereinheit für einen normalen Innenwiderstand zum Speichern des normalen Innenwiderstandes R_j(T_ja) der Sekundärbatterie zum Zeitpunkt der Eingabe, welcher extern eingegeben wird.