DE112011103852T5

DE112011103852T5 - Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren, Steuerungsvorrichtung und Speichermedium, das ein Steuerungsprogramm speichert

Info

Publication number: DE112011103852T5
Application number: DE112011103852T
Authority: DE
Inventors: Yasuhide Kurimoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-09-19
Also published as: WO2012069907A1; CN103210538A; JP2012113856A; US20130229152A1

Abstract

Ein Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren weist auf: Entladen oder Laden von Leistungszufuhrstapeln einer Leistungszufuhrvorrichtung, bei der die Leistungszufuhrstapel elektrisch parallel zueinander geschaltet sind, bis der SOC jedes der Leistungszufuhrstapel einen vorbestimmten Wert annimmt; und Austauschen eines Ziel-Leistungszufuhrstapels unter den Leistungszufuhrstapeln, von dem der SOC durch das Laden oder Entladen der vorbestimmte Wert ist, mit einem Austausch-Leistungszufuhrstapel.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren für eine Leistungszufuhrvorrichtung, die eine Vielzahl von Leistungszufuhrstapeln aufweist, eine Steuerungsvorrichtung und ein Speichermedium, das ein Steuerungsprogramm speichert.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine Vielzahl von Zellenstapeln kann in einem Fahrzeug oder dergleichen eingebaut sein. Jeder der Zellenstapel ist aus einer Vielzahl von einzelnen Zellen geformt, die in eine Richtung angeordnet sind, und gibt Energie zum Antrieb des Fahrzeugs aus.
Ein Batteriesatz ist derart gebildet, dass eine Vielzahl von Zellenstapeln elektrisch parallel oder in Reihe miteinander geschaltet sind. Wenn jedoch eine Fehlfunktion wie eine Leistungsverschlechterung und ein Fehler in einem Teil der Vielzahl der Zellenstapel auftritt, verringert sich das Leistungsvermögen des gesamten Batteriesatzes, so dass ein Austausch des fehlfunktionierenden Zellenstapels erforderlich ist (s. beispielsweise japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr.: 2002-15781 ( JP-A-2002-15781 )).
Wenn es jedoch nach dem Stapelaustausch eine Differenz in dem Ladezustand (SOC) zwischen dem ausgetauschten Zellenstapel und den anderen nicht ausgetauschten Zellenstapeln gibt, gibt es ein Problem dahingehend, dass eine Fahrdistanz auf der Grundlage der elektrischen Energie des Batteriesatzes sich verringert.
Wenn es eine derartige SOC-Differenz zwischen den Zellenstapeln gibt, wird eine Ausgleichsteuerung (Ausgleichschaltung) in der Entlade-/Ladesteuerung während der Fahrzeugfahrt zum Ausgleichen der Ladezustände auf einen vorbestimmten gegenwärtigen Wert verwendet; wenn jedoch der gegenwärtige Wert, der zum Ausgleichen der Ladezustände verwendet wird, klein ist, benötigt es eine lange Zeit, den Ladezustand des ausgetauschten Zellenstapels und die Ladezustände der anderen nicht ausgetauschten Zellenstapel auszugleichen.
Daher kann beim Austausch von Zellenstapeln eines Batteriesatzes, in dem eine Vielzahl von Zellenstapeln parallel miteinander verbunden sind, wenn es eine Differenz im Ladezustand (Differenz in der Spannung) zwischen den parallel geschalteten Sätzen von Zellenstapeln gibt, das Leistungsvermögen des Batteriesatzes nicht ausreichend ausgenutzt werden, bis die Ladezustände nach dem Austausch der Batteriestapel ausgeglichen sind, so dass es eine Möglichkeit gibt, dass eine Fahrdistanz auf der Grundlage der elektrischen Energie verringert wird oder das Fahrzeug nicht unter Verwendung der elektrischen Energie fahren kann.
Zusätzlich weisen Batteriestapel, die zum Antrieb von Fahrzeugen verwendet werden, in den letzten Jahren eine hohe Energie auf, so dass ein Austausch in einem Zustand durchgeführt wird, in dem es eine Ladezustandsdifferenz zwischen den Zellenstapeln gibt. Die Ladezustandsdifferenz kann die Austauscharbeit beeinflussen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird ein Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren für eine Leistungszufuhrvorrichtung, in der Leistungszufuhrstapel parallel miteinander geschaltet sind, eine Steuerungsvorrichtung und ein Speichermedium, das ein Steuerungsprogramm speichert, bereitgestellt.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren bereitgestellt, das in einer Leistungszufuhrvorrichtung, in der Leistungszufuhrstapel elektrisch parallel miteinander geschaltet sind, einen Ziel-Leistungszufuhrstapel, der ein Teil der Leistungszufuhrstapel ist, mit einem Austausch-Leistungszufuhrstapel austauscht. Das Leistungszufuhrstapelaustausch verfahren weist auf: Entladen oder Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand (SOC) jeder der Leistungszufuhrstapel einen vorbestimmter Wert annimmt; und Austauschen des Ziel-Leistungszufuhrstapels unter den Leistungszufuhrstapeln, von denen jeder Ladezustand (SOC) durch Laden oder Entladen der vorbestimmte Wert ist, mit dem Austausch-Leistungszufuhrstapel.
In der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung kann das Laden oder Entladen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel aufweisen: Entladen oder Laden einer Gesamtheit der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel; und Stoppen des Entladens oder Ladens von einem der Leistungszufuhrstapel, dessen Ladezustand den vorbestimmten Wert erreicht hat und Entladen oder Laden des anderen der Leistungszufuhrstapel, dessen Ladezustand dem vorbestimmten Wert nicht erreicht hat, bis der Ladezustand des anderen der Leistungszufuhrstapel den vorbestimmten Wert erreicht.
Weiterhin kann in der vorstehend beschriebenen ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung das Entladen oder Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel aufweisen: Entladen oder Laden eines ausgewählten der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand des ausgewählten der Ladezufuhrstapel den vorbestimmten Wert annimmt; und nachdem der Ladezustand des ausgewählten der Leistungszufuhrstapel den vorbestimmten Wert erreicht hat, Entladen oder Laden des anderen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand des anderen der Leistungszufuhrstapel den vorbestimmten Wert angenommen hat.
In der vorstehend beschriebenen ersten Ausgestaltung der Erfindung kann das Entladen oder Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel aufweisen: Entladen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand (SOC) von einem der Leistungszufuhrstapel mit einem niedrigeren Ladezustand (SOC) den vorbestimmten Wert annimmt; und, nachdem der Ladezustand (SOC) des einen der Ladezufuhrstapel mit einem niedrigen Ladezustand (SOC) den vorbestimmten Wert erreicht hat, Entladen des anderen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand (SOC) des anderen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel den vorbestimmten Wert annimmt.
Alternative dazu kann in der vorstehend beschriebenen ersten Ausgestaltung der Erfindung das Entladen oder Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel aufweisen: Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand (SOC) von einem der Leistungszufuhrstapel mit einem hohen Ladezustand einen vorbestimmten Wert annimmt; und, nachdem der Ladezustand (SOC) des einen der Leistungszufuhrstapel mit einem hohen Ladezustand (SOC) den vorbestimmten Wert erreicht hat, Laden des anderen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand (SOC) des anderen der Leistungszufuhrstapel den vorbestimmten Wert annimmt.
In der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung kann ein Entladestrom aus dem parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel zu einer elektrischen Leistungsverbrauchsvorrichtung ausgegeben werden. Die elektrische Leistungsverbrauchsvorrichtung kann für ein Fahrzeug vorgesehen sein. Die Leistungszufuhrstapel können mit elektrischer Leistung geladen werden, die aus einer externen Ladevorrichtung zugeführt wird.
In der vorstehend beschriebenen ersten Ausgestaltung der Erfindung kann das Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren weiterhin aufweisen: Bestimmen, ob es eine Differenz im Ladezustand zwischen den parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel gibt. Der vorbestimmte Wert kann ein Ladezustand (SOC) des Austausch-Leistungszufuhrstapels sein.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren bereitgestellt, das, in einer Leistungszufuhrvorrichtung, in der Leistungszufuhrstapel elektrisch parallel zueinander geschaltet sind, einen Ziel-Leistungszufuhrstapel, der ein Teil der Leistungszufuhrstapel ist, mit einem Austausch-Leistungszufuhrstapel austauscht. Das Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren weist auf: Entladen oder Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand (SOC) des Austausch-Leistungszufuhrstapel gleich einem Ladezustand (SOC) von einem der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel ist; Entladen oder Laden des anderen der der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand (SOC) des anderen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel gleich dem Ladezustand (SOC) des einen der Leistungszufuhrstapel ist, und Austauschen des Ziel-Leistungszufuhrstapels unter den parallel geschalteten Leistungszufuhrstapeln mit dem entladenen oder geladenen Austauschzellenstapel.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren bereitgestellt, das, in einer Leistungszufuhrvorrichtung, in der Leistungszufuhreinheiten, die jeweils aus einer Vielzahl elektrisch verbundenen Leistungszufuhrstapel gebildet sind, elektrisch parallel zueinander geschaltet sind, einen Ziel-Leistungszufuhrstapel, der ein Teil der Leistungszufuhrstapel in irgendeiner der Leistungszufuhreinheiten ist, mit einem Austausch-Leistungszufuhrstapel austauscht. Das Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren weist auf: Entladen oder Laden der Leistungszufuhreinheiten, bis ein Ladezustand (SOC) jeder der Leistungszufuhreinheiten einen vorbestimmten Wert annimmt; und Austauschen des Ziel-Leistungszufuhrstapels unter den Leistungszufuhrstapeln, die in den Leistungszufuhreinheiten enthalten sind, deren Ladezustand durch das Laden oder Entladen der vorbestimmte Wert ist, mit dem Austauschzellenstapel.
Gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Steuerungsvorrichtung bereitgestellt, die, wenn ein Ziel-Leistungszufuhrstapel, der ein Teil von Leistungszufuhrstapeln in einer Leistungszufuhrvorrichtung ist, in der die Leistungszufuhrstapel elektrisch parallel zueinander geschaltet sind, mit einem Austausch-Leistungszufuhrstapel ausgetauscht wird, einen Ladezustand (SOC) jedes der Leistungszufuhrstapel steuert. Die Steuerungsvorrichtung weist auf: eine Stapelaustausch-Steuerungseinheit, die bestimmt, ob es eine Differenz im Ladezustand (SOC) zwischen den parallel geschalteten Leistungszufuhrstapeln gibt; und eine Entlade-/Lade-Steuerungseinheit, die, wenn es eine Differenz im Ladezustand (SOC) zwischen den Leistungszufuhrstapeln gibt, eine Entladesteuerung zum Entladen der Leistungszufuhrstapel durch eine vorbestimmte elektrische Leistungsverbrauchsvorrichtung oder eine Ladesteuerung zum Laden der Leistungszufuhrstapel aus einer externen Ladevorrichtung ausführt, bis der Ladezustand (SOC) jedes der Leistungszufuhrstapel der Leistungszufuhrstapel einen vorbestimmten Wert annimmt.
Gemäß einer fünften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Computerlesbarer Speicherträger bereitgestellt, der ein Steuerungsprogramm speichert, das auf einer Steuerungsvorrichtung ausführbar ist, die mit einer Leistungszufuhrvorrichtung verbunden ist, in der Leistungszufuhrstapel parallel zueinander geschaltet sind und die eine Wartungsbetriebsart ausführt, in der ein Ziel-Leistungszufuhrstapel, der ein Teil der Leistungszufuhrstapel ist, mit einem Austausch-Leistungszufuhrstapel ausgetauscht wird, wobei das Steuerungsprogramm die Steuerungsvorrichtung veranlasst, Instruktionen auszuführen zum: Bestimmen, ob es eine Differenz im Ladezustand zwischen den parallel geschalteten Leistungszufuhrstapeln gibt; und, wenn es eine Differenz im Ladezustand zwischen den Leistungszufuhrstapeln gibt, Ausführen einer Entladesteuerung zum Entladen der Leistungszufuhrstapel durch eine vorbestimmte elektrische Leistungsverbrauchsvorrichtung oder einer Ladesteuerung zum Laden der Leistungszufuhrstapel aus einer externen Ladevorrichtung, bis der Ladezustand jedes der Leistungszufuhrstapel der Leistungszufuhrstapel einen vorbestimmten Wert annimmt.
Gemäß den Ausgestaltungen der Erfindung wird mit den Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren, das den Ladezustand jedes der elektrisch parallel geschalteten Zellenstapel justiert, eine Reduktion in der Fahrdistanz auf der Grundlage der elektrischen Energie aus einer Leistungszufuhrvorrichtung nach dem Austausch von Leistungszufuhrstapeln verhindert, um es zu ermöglichen, eine effiziente Verwendung der Leistungszufuhrvorrichtung nach dem Stapelaustausch bereitzustellen und eine sichere Stapelaustauscharbeit zu ermöglichen.
KUZRE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile sowie technische und industrielle Bedeutung von beispielhaften Ausführungsbeispielen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen, und in denen:
1 eine schematische Darstellung eines Batteriesatzes zeigt, der aus einer Vielzahl von Zellenstapeln geformt ist,
2 eine Darstellung zeigt, die die Schaltungskonfiguration des Batteriesatzes veranschaulicht,
3 ein Funktionsblockschaltbild einer Hauptsteuerungseinrichtung darstellt,
4A und 4B Darstellungen zeigen, die den Verarbeitungsablauf eines Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen,
5 eine Darstellung zeigt, die den Verarbeitungsablauf eines Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
6 eine Darstellung, die den Verarbeitungsablauf eines Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, und
7A und 7B Darstellungen zeigen, die den Verarbeitungsablauf eines Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahrens gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Ein Batteriesatz (der als eine Leistungszufuhrvorrichtung dient) gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist beispielsweise an einem Fahrzeug wie einem Hybridfahrzeug und einem Elektrofahrzeug angebracht. Das Hybridfahrzeug weist eine Brennkraftmaschine oder eine Brennstoffzelle zusätzlich zu einem Batteriesatz 1 als eine Leistungsquelle zum Antrieb des Fahrzeugs auf. Das Elektrofahrzeug weist nur den Batteriesatz als eine Fahrzeugleistungsquelle auf.
Der Batteriesatz 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielsweise an der unteren Oberfläche einer Bodenplatte des Fahrzeugs angebracht, in einem Raum außerhalb einer Fahrzeugkabine (Raum, in dem Passagiere sitzen) an der oberen Oberflächenseite der Bodenplatte zwischen der Fahrzeugkabine und der Bodenplatte angeordnet, oder ist unter einem Sitz, zwischen Sitzen oder zwischen einem Kofferraum und der Bodenplatte angeordnet.
Der Batteriesatz 1 ist mit einem (nicht gezeigten) Motorgenerator verbunden. Der Motorgenerator empfängt den Ausgang des Batteriesatzes 1 zur Erzeugung kinetischer Energie zum Antrieb des Fahrzeugs. Die Rotationskraft des Motorgenerators wird auf Räder über einen Leistungsübertragungsmechanismus übertragen.
Ein Hochsetzsteller oder ein Umrichter kann zwischen dem Batteriesatz 1 und dem Motorgenerator angeordnet werden. Wenn der Hochsetzsteller angeordnet ist, kann die Ausgangsspannung des Batteriesatzes 1 hochgesetzt werden. Wenn der Umrichter verwendet wird, kann eine aus dem Batteriesatz 1 ausgegebene elektrische Gleichstromausgangsleistung in elektrische Wechselstromleistung umgewandelt werden, und kann ein Dreiphasen-Wechselstrommotor als der Motorgenerator verwendet werden. Der Motorgenerator wandelt kinetische Energie, die während des Bremens des Fahrzeugs erzeugt wird, in elektrische Energie um, und gibt die elektrische Energie zu dem Batteriesatz 1 aus. Der Batteriesatz 1 speichert elektrische Leistung aus dem Motorgenerator.
Zusätzlich ist der Batteriesatz 1 mit Zusatzvorrichtungen oder einer externen Ladevorrichtung über den Hochsetzsteller oder den Umrichter verbunden. Die Zusatzvorrichtungen sind Vorrichtungen (elektrische Leistung verbrauchende Vorrichtungen), die durch Verbrauchen von elektrischer Leistung arbeiten, die aus dem Batteriesatz 1 ausgegeben wird, und sind beispielsweise eine Klimaanlage, eine AV-Vorrichtung, eine Beleuchtungsvorrichtung und dergleichen, die für das Fahrzeug vorgesehen sind. Es sei bemerkt, dass die Zusatzvorrichtungen eine extern verbindbare Vorrichtung umfassen können, die nicht für das Fahrzeug vorgesehen ist.
Die externe Ladevorrichtung ist eine Leistungszufuhr (elektrische Leistungszufuhrquelle), die dem Batteriesatz 1 elektrische Energie von außerhalb des Fahrzeugs zuführt, bei der es sich nicht um elektrischen Energie handelt, die durch das Fahren des Fahrzeugs geladen wird, und führt elektrische Leistung aus einer Haushaltsleistungszufuhr oder einer exklusiven Ladeleistungszufuhr zu dem Batteriesatz 1 zu. Die externe Ladevorrichtung und der Batteriesatz (Fahrzeug) können beispielsweise miteinander unter Verwendung eines Ladekabels verbunden sein, das mit einem Ladeadapter verbindbar ist, das für das Fahrzeug vorgesehen ist.
1 zeigt eine schematische Darstellung des Batteriesatzes, der aus einer Vielzahl von Zellenstapeln gebildet ist Der Batteriesatz 1 weist fünf Zellenstapel (die als Leistungszufuhrstapel dienen) 11 bis 15 und ein Gehäuse 20 auf, in dem die Zellenstapel 11 bis 15 untergebracht sind. Die Zellenstapel 11 bis 15 sind mit einem (nicht gezeigten) oberen Gehäuse und einem unteren Gehäuse 21 abgedeckt. Das obere Gehäuse ist an dem unteren Gehäuse 21 durch Bolzen oder dergleichen befestigt. Das untere Gehäuse 21 ist an die Bodenplatte des Fahrzeugs durch Bolzen oder dergleichen befestigt. Auf diese Weise ist der Batteriesatz 1 an dem Fahrzeug befestigt. Zusätzlich sind die Zellenstapel 11 bis 15 derart angeordnet, dass die vier Zellenstapel 11 bis 15 innerhalb des unteren Gehäuses 21 angeordnet sind und der Zellenstapel 15 auf diesen vier Zellenstapeln 11 bis 14 angeordnet ist.
Die Konfiguration jeder der Zellenstapel 11 bis 15 ist beschrieben. Der Zellenstapel 11 weist eine Vielzahl von einzelnen Zellen auf, die in eine Richtung angeordnet sind. Eine sogenannte prismatische Batterie wird für jede einzelne Zelle verwendet. Eine Sekundärbatterie wie eine Nickelmetallhydridbatterie und eine Lithiumionenbatterie kann als jede einzelne Zelle verwendet werden. Zusätzlich kann anstelle der Sekundärbatterie ein elektrischer Doppelschichtkondensator verwendet werden. In jedem der Zellenstapel 11 bis 15 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind eine Vielzahl von einzelnen Zellen in einer Richtung angeordnet (vergleiche 2); jedoch ist die Ausgestaltung der Erfindung nicht auf diese Konfiguration begrenzt. Insbesondere kann der Zellenstapel 11 derart geformt sein, dass eine Vielzahl von einzelnen Zellen verwendet werden, um ein Einzelzellenmodul zu bilden, und dann ist eine Vielzahl von Zellenmodulen in eine Richtung angeordnet.
Jede einzelne Zelle weist innen ein Leistungserzeugungselement auf (das beispielsweise durch Schichten eines positiven Elektrodenelements, eines negativen Elektrodenelements und eines Trenners (einschließlich einer elektrolytischen Lösung) geformt sein kann, der zwischen dem positiven Elektrodenelement und dem negativen Elektrodenelement angeordnet ist), und die benachbarten zwei Einzelzellen sind elektrisch miteinander durch eine Busschiene verbunden. Ein Paar Endplatten sind jeweils an beiden Enden des Zellenstapels 11 angeordnet. Die Vielzahl der einzelnen Zellen, die in eine Richtung angeordnet sind, sind in einer derartigen Weise eingespannt, dass das Paar der Endplatten durch ein Einspannteil eingespannt wird.
Die fünf Zellenstapel 11 bis 15 sind elektrisch über eine (nicht gezeigte) Verdrahtung verbunden. Zusätzlich sind (nachstehend beschriebene) Stromunterbrecher 22 and die Zellenstapel 11, 12, 14 und 15 befestigt. Die Stromunterbrecher 22 werden zum Unterbrechen der Strompfade der Zellenstapel 11 bis 15 verwendet. Jeder Stromunterbrecher 22 kann durch einen Stecker und einen Greifer, der innerhalb des Steckers angeordnet ist, gebildet sein. Durch Entfernen des Greifers von dem Stecker kann der entsprechende Strompfad unterbrochen werden.
Nachstehend ist die Schaltungskonfiguration des Batteriesatzes 1 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden die fünf Zellenstapel 11 bis 14 zwei zusammengesetzte Zellen (Leistungszufuhreinheiten) 30 und 31, und sind die zusammengesetzten Zellen 30 und 31 elektrisch parallel zueinander verbunden. Die Anzahl von einzelnen Zellen, die jede der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 bilden, ist gleich zueinander, und jede der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 weist eine Vielzahl von Zellenstapeln auf. Eine von zwei Zellenüberwachungsvorrichtungen 40 gemäß 2 wird zur Überwachung des Zustands der zusammengesetzten Zelle 30 verwendet, und die andere der Zellenüberwachungsvorrichtungen 40 wird zur Überwachung des Zustands der zusammengesetzten Zelle 31 verwendet. Der Zustand jede der überwachten Zellen 30 und 31 umfasst Strom, Spannung und Temperatur. Die Spannung umfasst die Spannung der entsprechenden der zusammengesetzten Zellen 30 und 31, die Spannung jeder einzelnen Zelle und die Spannung jedes einer Vielzahl von Blöcken, wenn die Vielzahl von einzelnen Zellen, die die entsprechende eine der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 bilden, in eine Vielzahl von Blöcken unterteilt sind. Jeder Block weist zwei oder mehr einzelne Zellen auf. Die Temperatur umfasst die Temperatur eines Abschnitts oder die Temperatur mehrerer Abschnitte der entsprechenden einen der zusammengesetzten Zellen 30 und 31.
Strom, Spannung und Temperatur, die durch jede Zellenüberwachungsvorrichtung 40 überwacht werden, werden zur Steuerung von Laden und Entladen der Zellenstapel 11 bis 15 verwendet. Beispielsweise wird der Strom oder dergleichen zum Schätzen (Berechnen) des Ladezustands (SOC) jedes der Zellenstapel 11 bis 15 verwendet oder wird zum Schätzen des verschlechterten Zustands jedes der Zellenstapel 11 bis 15 verwendet. Zusätzlich wird die Spannung oder dergleichen zum Unterdrücken eines Überladens oder über Entladen jedes der Zellenstapel 11 bis 15 verwendet. Jede Zellenüberwachungsvorrichtung 40 gibt Überwachungsinformationen bezüglich des überwachten (erfassten) Stroms, der überwachten (erfassten) Spannung und der überwachten (erfassten) Temperatur zu einer Hauptsteuerungseinrichtung 100 aus.
Die zusammengesetzte Zelle 30 ist aus den zwei Zellenstapeln 11 und 15 und einem Teil des Zellenstapels 13 gebildet. Die Zellenstapel 11 und 15 und der Teil des Zellenstapels 13 sind elektrisch in Reihe miteinander geschaltet. Die zusammengesetzte Zelle 31 ist aus den zwei Zellenstapeln 12 und 14 und einem Teil des Zellenstapels 13 gebildet. Die Zellenstapel 12 und 14 und der Teil des Zellenstapels 13 sind elektrisch miteinander in Reihe geschaltet.
Eine Sicherung 21 ist für jeden der Zellenstapel 11 bis 15 vorgesehen. Einer der Stromunterbrecher 22 ist zwischen dem Zellenstapel 11 und dem Zellenstapel 15 vorgesehen, und der andere der Stromunterbrecher 22 ist zwischen dem Zellenstapel 12 und dem Zellenstapel 14 vorgesehen. Die zwei Stromunterbrecher 22 sind einstückig gebildet. Durch Entfernen des Greifers jedes Stromunterbrechers 22 können die jeweiligen Strompfade der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gleichzeitig unterbrochen werden.
Ein Systemhauptrelais SMR_B1 ist mit dem Plusanschluss der zusammengesetzten Zelle 30 verbunden. Ein Systemhauptrelais SMR_B2 ist mit dem Plusanschluss der zusammengesetzten Zelle 31 verbunden. Ein Systemhauptrelais SMR_G ist mit dem Minusanschluss jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 verbunden. Ein Systemhauptrelais SMR_P und ein Widerstand 23 sind parallel mit dem Systemhauptrelais SMR_G geschaltet. Die EIN-/AUS-Zustände jedes der Systemhauptrelais SMR_B1, SMR_B2, SMR_G und SMR_P werden durch die (nachstehend beschriebene) Hauptsteuerungseinrichtung 100 gesteuert. Jedes der Systemhauptrelais SMR_B1 und dergleichen ist beispielsweise ein Relaisschalter.
Um die zusammengesetzten Zellen 30 und 31 mit einer Last (einschließlich der Zusatzvorrichtungen oder der externen Ladevorrichtung) elektrisch zu verbinden, werden die Systemhauptrelais SMR_B1 und SMR_B2 sowie das Systemhauptrelais SMR_P anfänglich von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand geändert. Darauffolgend wird, nachdem das Systemhauptrelais SMR_G von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand geändert wurde, das Systemhauptrelais SMR_P von dem EIN-Zustand zu dem AUS-Zustand geändert. Auf diese Weise können die zusammengesetzten Zellen 30 und 31 geladen und entladen werden. Demgegenüber können durch Verbinden der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 mit der externen Ladevorrichtung wie eine Gleichstromleistungszufuhr oder eine Wechselstromleistungszufuhr die zusammengesetzten Zellen 30 und 31 geladen werden.
3 zeigt ein Funktionsblockschaltbild einer Steuerungsschaltung (Hauptsteuerungseinrichtung) 100 des Batteriesatzes 1.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 führt eine Lade-/Entladesteuerung an dem Batteriesatz 1 über den Motorgenerator, dem Hochsetzsteller und dem Umrichter, eine EIN-/AUS-Steuerung an den Systemhauptrelais SMR_B1, SMR_B2, SMR_G und SMR_P, eine Überwachungssteuerung an den Leistungszufuhrüberwachungsvorrichtungen 40, eine Entladesteuerung zum Entladen des Batteriesatzes 1 zu den Zusatzvorrichtungen und eine Ladesteuerung zum Laden des Batteriesatzes 1 über die externe Ladevorrichtung aus. Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 führt ebenfalls eine SOC-Ausgleichsteuerung (SOC-Justierungssteuerung) in einer (nachstehend beschriebenen) Wartungsbetriebsart aus. Daher weist die Hauptsteuerungseinrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Stapelaustauschsteuerungseinheit 101 auf. Die Stapelaustauschsteuerungseinheit 101 weist eine Vorrichtungsentladesteuerungseinheit 1011, eine externe Ladesteuerungseinheit 1012 und eine Relaissteuerungseinheit 1013 auf.
Zusätzlich verwaltet die Hauptsteuerungseinrichtung (einschließlich einer Batteriesteuerungseinrichtung) 100 den Ladezustand (SOC), einen Verschlechterungszustand und dergleichen des Batteriesatzes 1, der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 sowie der Zellenstapel 11 bis 15 auf der Grundlage der Überwachungsinformationen, die aus den Leistungszufuhrüberwachungsvorrichtungen 40 ausgegeben werden, um zu ermöglichen, einen Zellenstapel zu erfassen, der ausgetauscht werden muss (Zielzellenstapel), oder, wenn ein Zellenstapel erfasst worden ist, der ausgetauscht werden muss, eine Stapelaustauschwarnung oder dergleichen auf eine vorbestimmte Anzeigevorrichtung oder Ausgabevorrichtung auszugeben.
Der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 kann beispielsweise in einer derartigen Weise beschafft werden, dass die Hauptsteuerungseinrichtung 100 eine vorbestimmte Verarbeitung auf der Grundlage der Überwachungsinformationen, die aus den Leistungszufuhrüberwachungsvorrichtungen 40 ausgegeben werden, ausführt, und der SOC jeweils des Batteriesatzes 1, der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 sowie der Zellenstapel 11 bis 15 kann in einem (nicht gezeigten) Speicher oder dergleichen gespeichert werden.
Außerdem weist die Hauptsteuerungseinrichtung 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Wartungsbetriebsart auf, und führt die Wartungsbetriebsart auf der Grundlage eines vorbestimmten Steuerungssignals durch. Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 führt eine Stapelaustauschbetriebsart zum Austausch eines in der Wartungsbetriebsart erfassten Zielzellenstapels aus und führt die SOC-Ausgleichsteuerung unter den Zellenstapeln aus, die elektrisch parallel zueinander geschaltet sind.
4A und 4b zeigen Darstellungen, die den Verarbeitungsablaufs eines Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahrens gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulichen, und weist die durch die Hauptsteuerungseinrichtung 100 ausgeführte Stapelaustauschbetriebsart auf. Der Verarbeitungsablauf der Hauptsteuerungseinrichtung 100 nach Erfassung des Zielzellenstapels ist nachstehend beschrieben; jedoch ist der Verarbeitungsablauf des Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahrens nicht auf diese Konfiguration begrenzt. Der Verarbeitungsablauf des Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahrens kann derart konfiguriert sein, dass es einen durch die Hauptsteuerungseinrichtung 100 ausgeführten Zielzellenstapelerfassungsprozess aufweist.
Ein Arbeiter, der Zellenstapel austauscht, verbindet eine Informationsverarbeitungsvorrichtung mit der Hauptsteuerungseinrichtung 100 über einen vorbestimmten Verbindungsadapter, der für das Fahrzeug vorgesehen ist. Der Arbeiter gibt ein Wartungsbetriebsartanweisungssignal (Eingangssteuerungssignal) aus der Informationsverarbeitungsvorrichtung ein. Wenn die Hauptsteuerungseinrichtung 100 das Wartungsanweisungssignal empfängt, geht die Hauptsteuerungseinrichtung 100 in die Wartungsbetriebsart (Stapelaustauschbetriebsart) über (S1).
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 (Stapelaustauschsteuerungseinheit 101) extrahiert den SOC jeder der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31 und bestimmt, ob es eine Differenz im SOC (Differenz in der Spannung) zwischen den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gibt (S2). Die Graphen A bis C an der linken Seite von 4A und 4B zeigen jeweils den SOC jeder der zusammengesetzten Zelle 30 (Leistungszufuhreinheit 2) und der zusammengesetzten Zelle 31 (Leistungszufuhreinheit 1). Der Zellenstapel 15, der Zellenstapel 11 und ein Teil des Zellenstapels 13 der zusammengesetzten Zelle 30 entsprechend jeweils den Zellenstapeln A, B und C1 auf der Abszisse, und der Zellenstapel 14, der Zellenstapel 12 und ein Teil des Zellenstapels 13 entsprechen jeweils den Zellenstapeln E, D und C2 der zusammengesetzten Zelle 31.
Die Vielzahl der Zellenstapel sind in jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 elektrisch in Reihe miteinander geschaltet, und die zusammengesetzten Zellen 30 und 31 sind parallel miteinander elektrisch geschaltet, so dass die SOCs des Zellenstapels 15, des Zellenstapels 11 und des Teils des Zellenstapels 13, die die zusammengesetzte Zelle 30 bilden, derart gesteuert werden, dass sie denselben SOC haben, und die SOCs des Zellenstapels 14, des Zellenstapels 12 und des Teils des Zellenstapels 13, die die zusammengesetzte Zelle 31 bilden, werden ebenfalls derart gesteuert, dass sie denselben SOC aufweisen.
Wenn bestimmt wird, dass es eine Differenz im SOC (Differenz in der Spannung) zwischen den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gibt (JA in S2, Graph A), führt die Hauptsteuerungseinrichtung 100 (Vorrichtungsentladesteuerungseinheit 1011) eine Entladesteuerung durch, bei der die in den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gespeicherte elektrische Energie zu den Zusatzvorrichtungen ausgegeben wird (S3). Insbesondere ändert die Hauptsteuerungseinrichtung 100 (die Relaissteuerungseinheit 1013) zu elektrischen Verbinden der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 mit den Zusatzvorrichtungen diese Systemhauptrelais SMR_B1 und SMR_B2 sowie das Systemhauptrelais SMR_P von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand, und ändert das Systemhauptrelais SMR_G von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand, und ändert dann das Systemhauptrelais SMR_P von dem EIN-Zustand zu dem AUS-Zustand. Auf diese Weise können die zusammengesetzten Zellen 30 und 31 die gespeicherte elektrische Energie zu der Zusatzvorrichtung wie der Klimaanlage entladen.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 entlädt die Gesamtheit der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31, bis der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 einen vorbestimmten Wert annimmt. Der vorbestimmte Wert kann beispielsweise der SOC eines Austauschzellenstapels oder und unterer Grenz-SOC sein, bei dem das Fahrzeug in der Lage ist, mit elektrischer Energie aus dem Batteriesatz 1 fahren kann, oder kann ein ausgewählter SOC sein.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 (Stapelaustauschsteuerungseinheit 101) überwacht Variationen in jedem SOC durch Entladen zu den Zusatzvorrichtungen. In dem Beispiel gemäß 4A reduziert sich, wie es durch den Graphen B angegeben ist, der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gleichzeitig durch Entladen zu den Zusatzvorrichtungen. Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 erfasst, ob der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 den vorbestimmten Wert erreicht hat (S4). In dem Beispiel gemäß 4A ist der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 niedriger als der SOC der zusammengesetzten Zelle 30, so dass der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 den vorbestimmten Wert zuerst erreicht. Wenn der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 den vorbestimmten Wert nicht erricht hat, wird das Entladen fortgesetzt.
Wenn der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 den vorbestimmten Wert erreicht hat, steuert die Hauptsteuerungseinrichtung 100 das Systemhauptrelais zum Stoppen des Entladens der zusammengesetzten Zelle 31 zu den Zusatzvorrichtungen, und wechselt zu einer Entladesteuerung lediglich der zusammengesetzten Zelle 30. Insbesondere stoppt die Hauptsteuerungseinrichtung 100 die Entladesteuerung zum Entladen der Gesamtheit der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31 zu den Zusatzvorrichtungen, ändert das Systemhauptrelais SMR_B2 für die zusammengesetzte Zelle 31 von dem EIN-Zustand zu dem AUS-Zustand und behält das Systemhauptrelais SMR_B1 für die zusammengesetzte Zelle 30 in dem EIN-Zustand bei (S5). Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 startet eine Entladesteuerung in einem Zustand, in dem die Systemhauptrelais SMR_B1 und SMR_G eingeschaltet sind, und startet das Entladen lediglich der zusammengesetzten Zelle 30 zu den Zusatzvorrichtungen (S6).
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 überwacht Variationen in dem SOC durch Entladen der zusammengesetzten Zelle 30 zu den Zusatzvorrichtungen. Wie es durch den Graphen C gemäß 4B angegeben ist, erfasst die Hauptsteuerungseinrichtung 100, ob der SOC der zusammengesetzten Zelle 30 den vorbestimmten Wert erreicht hat (S7). Das Entladen wird fortgesetzt, wenn der SOC der zusammengesetzten Zelle 30 den vorbestimmten Wert nicht erreicht hat; wohingegen, wenn der SOC der zusammengesetzten Zelle 30 den vorbestimmten Wert erreicht hat, die Hauptsteuerungseinrichtung 100 das Systemhauptrelais zum Stoppen des Entladens der zusammengesetzten Zelle 30 zu den Zusatzvorrichtungen steuert und dann die Entladesteuerung zum Entladen des Batteriesatzes 1 zu den Zusatzvorrichtungen insgesamt beendet (S8).
Danach bestimmt, wie es durch den Graphen C gemäß 4B angegeben ist, die Hauptsteuerungseinrichtung 100, ob der SOC der zusammengesetzten Zelle 30 und der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 beide gleich dem vorbestimmten Wert sind, das heißt, ob der SOC der zusammengesetzten Zelle 30 und der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 auf den vorbestimmten Wert ausgeglichen sind, schaltet alle Systemhauptrelais SMR_B1, SMR_B2, SMR_G und SMR_P des Batteriesatzes 1 in einen Zustand aus, in dem SOCs der elektrisch parallel geschalteten zusammengesetzten Zelle 30 und zusammengesetzten Zelle 31 auf den vorbestimmten Wert ausgeglichen sind (S9), und beendet dann die SOC-Justierungssteuerung.
Wenn demgegenüber in Schritt S2 bestimmt wird, dass es keine Differenz im SOC (Differenz in der Spannung) zwischen den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gibt (NEIN in S2), weisen die SOCs jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 denselben SOC auf, so dass die Hauptsteuerungseinrichtung 100 bestimmt, ob der SOC gleich dem vorbestimmten Wert ist (S10). Wenn der SOC jeder der zusammengesetzten Zelle 30 und 31 höher als der vorbestimmte Wert ist, ändert die Hauptsteuerungseinrichtung 100, um die zusammengesetzten Zellen 30 und 31 mit den Zusatzvorrichtungen elektrisch zu verbinden, wie in dem Fall von Schritt S3, die Systemhauptrelais SMR_B1, SMR_B2 und das Systemhauptrelais SMR_G von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand, um die Gesamtheit der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31 zu entladen, bis der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 den vorbestimmten Wert annimmt (S11).
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 überwacht Variationen in dem SOC durch Entladen der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 zu den Zusatzvorrichtungen. Wie es durch den Graphen C gemäß 4B angegeben ist, erfasst die Hauptsteuerungseinrichtung 100, ob der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 den vorbestimmten Wert erreicht hat (S12). Das Entladen wird fortgesetzt, wenn der SOC den vorbestimmten Wert nicht erreicht hat; wohingegen, wenn der SOC den vorbestimmten Wert erreicht hat, die Hauptsteuerungseinrichtung 100 zu Schritt S9 übergeht.
Nach Abschluss der SOC-Justierungssteuerung kann die Hauptsteuerungseinrichtung 100 eine Steuerung zur Ausgabe eines Hinweises oder dergleichen, dass eine Vorbereitung für den Austausch beendet worden ist, zu einem Arbeiter ausgeben, der Zellenstapel austauscht. Der Arbeiter tauscht den Zielzellenstapel mit einem Austauschzellenstapel aus.
In dem Batteriesatz 1, der beispielsweise durch die elektrisch parallel geschalteten Zellenstapelsätze gebildet ist, führt, wenn es einen fehlfunktionierenden Zellenstapel in dem Batteriesatz 1 gibt, die Hauptsteuerungseinrichtung 100 eine Steuerung derart durch, das Laden und Entladen des fehlfunktionierenden Zellenstapels (der Leistungszufuhreinheit, die den fehlfunktionierenden Zellenstapel aufweist) gestoppt werden und lediglich die nicht fehlfunktionierenden Zellenstapel (die nicht fehlfunktionierende Leistungszufuhreinheit) geladen und entladen werden, um ein Fahren mit elektrischer Energie aus dem Batteriesatz 1 zu ermöglichen. In diesem Fall gibt es von dem Zeitpunkt an, zu dem die Fehlfunktion auftritt, eine große Differenz im SOC zwischen den Zellenstapeln (zwischen den Leistungszufuhreinheiten).
Daher steigt, wenn der fehlfunktionierende Zielzellenstapel mit einem Austauschzellenstapel ausgetauscht wird, eine Differenz in der Spannung zwischen den parallel geschalteten Zellenstapelsätzen an. Wenn es eine große Differenz in der Spannung zwischen den Zellenstapelsätzen nach dem Austausch gibt, tritt ein Energieverlust aufgrund der Differenz in der Spannung auf.
Wenn beispielsweise der SOC der Leistungszufuhreinheit 2 65% beträgt und der SOC der Leistungszufuhreinheit 1 38% beträgt, wie es in dem Graphen A von 4A gezeigt ist, beträgt die Differenz im SOC 27%. Falls der fehlfunktionierende Zellenstapel ohne SOC-Justierungssteuerung ausgetauscht wird, wird die Differenz von 27% im SOC zwischen der Leistungszufuhreinheit 1 und der Leistungszufuhreinheit 2 unverändert beibehalten, so dass zuerst der SOC der Leistungszufuhreinheit 1 die untere Grenze von 20% beim Entladen des Batteriesatzes 1 erreicht, und eine Entladesteuerung gestoppt wird, selbst wenn der SOC der Leistungszufuhreinheit 2 47% beträgt, und wird eine elektrische Energie entsprechend dem SOC von 27% der Leistungszufuhreinheit 2 nicht verwendet.
Zusätzlich erreicht der SOC der Leistungszufuhreinheit 2 zuerst die obere Grenze 80% beim Laden des Batteriesatzes 1 und wird die Ladesteuerung gestoppt, selbst wenn der SOC der Leistungszufuhreinheit 1 53% beträgt, und wird eine elektrische Energie entsprechend dem SOC von 27% der Leistungszufuhreinheit 1 nicht gespeichert.
Daher verringert sich, wenn es eine Differenz im SOC zwischen den parallel geschalteten Leistungszufuhreinheiten 1 und 2 gibt, eine Fahrdistanz auf der Grundlage der elektrischen Energie nach dem Austausch der Zellenstapel um eine Distanz entsprechend der Differenz im SOC zwischen den Leistungszufuhreinheiten 1 und 2.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es bei der Austauscharbeit für die elektrisch parallel geschalteten Zellenstapelsätze durch Ausführen der SOC-Ausgleichsteuerung zum Ausgleichen der SOCs der parallel geschalteten Zellenstapelsätze möglich, in wünschenswerter Weise ein Verringerung in der Fahrdistanz auf der Grundlage der elektrischen Energie aus dem Batteriesatz 1 nach dem Austausch von Zellenstapeln oder einen nichtfahrbaren Zustand zu verhindern. Auf diese Weise ist es möglich, effizient den Batteriesatz 1 nach einem Stapelaustausch zu verwenden.
Wenn zusätzlich der SOC des Austauschzellenstapels als der vorbestimmte Wert für die SOC-Ausgleichsteuerung verwendet wird, wird der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 des Batteriesatzes 1 nach dem Stapelaustausch auf den SOC des Austauschzellenstapels ausgeglichen (die SOCs werden auf denselben konstanten vorbestimmten Wert gleich gemacht), so dass der Batteriesatz 1 nach dem Stapelaustausch weiter effizient verwendet werden kann.
Zusätzlich wird der vorbestimmte Wert für die SOC-Justierungssteuerung für die fahrbare untere Grenze auf der Grundlage elektrischer Energie aus dem Batteriesatz 1 eingestellt, um die SOCs der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 und die SOCs der Vielzahl der Zellenstapel der der zusammengesetzten Zelle 30 oder der zusammengesetzten Zelle 31, die den Zielzellenstapel aufweist, auf einen unteren SOC eingestellt, so dass es möglicht ist, ein Entladen oder dergleichen auf der Grundlage einer Differenz in der Spannung zwischen den zusammengesetzten Zellen oder zwischen den Zellenstapeln zu verhindern, und es ist möglich, die Arbeitssicherheit zu entfernen des Zielzellenstapels und zum Einbau des Austauschzellenstapels zu verbessern.
Es sei bemerkt, dass, wenn der SOC des Austauschzellenstapels vorab beschafft werden kann, der SOC des Austauschzellenstapels zusammen mit dem Wartungsbetriebsartanweisungssignal oder individuell aus der Informationsverarbeitungsvorrichtung zu der Hauptsteuerungseinrichtung 100 eingegeben wird, um den aus der Informationsverarbeitungsvorrichtung eingegebenen SOC als den vorbestimmten Wert für die SOC-Justierungssteuerung in der Wartungsbetriebsart zu verwenden. Zusätzlich kann, wenn der SOC des Austauschzellenstapels die untere SOC-Grenze des Zellenstapels ist, dieser SOC vorab gehalten werden und kann als der vorbestimmte Wert für die SOC-Justierungssteuerung verwendet werden. Zusätzlich kann, um den SOC des Austauschzellenstapels in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Wert für die SOC-Justierungssteuerung zu bringen oder um den SOC des Austauschzellenstapels auf einen ausgewählten vorbestimmten Wert einzustellen, der Austauschzellenstapel vorab geladen oder entladen werden.
5 zeigt ein Darstellung, die den Verarbeitungsablauf eines Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahrens zeigt, und ist ein alternatives Beispiel des in 4A und 4B gezeigten Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahrens. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dieselben Prozesse wie diejenigen gemäß 4A und 4B, und deren Beschreibung entfällt.
Wie es in 5 gezeigt ist, werden bei der Entladesteuerung zur Ausgabe elektrischer Energie, die in den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gespeichert ist, zu den Zusatzvorrichtungen nicht alle der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31 entladen, bis der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 den vorbestimmten Wert annimmt, sondern werden die zusammengesetzten Zellen 30 und 31 individuell entladen, bis der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 den vorbestimmten Wert erreicht.
Wenn in Schritt S2 bestimmt wird, dass es eine Differenz im SOC (Differenz in der Spannung) zwischen den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gibt, betrachtet die Hauptsteuerungseinrichtung 100 die SOCs der zusammengesetzten Zellen 30 und 31, um zu bestimmen, ob der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gleich dem vorbestimmten Wert ist. Dieser Bestimmungsprozess kann an den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 individuell in einer ausgewählten Reihenfolge durchgeführt werden. Wenn beispielsweise bestimmt wird, dass der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 nicht gleich dem vorbestimmten Wert ist, wird die zusammengesetzte Zelle 31 elektrisch mit den Zusatzvorrichtungen verbunden. Das Systemhauptrelais SMR_B2 wird von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand geändert. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass die zusammengesetzte Zelle 31 die gespeicherte elektrische Energie zu den Zusatzvorrichtungen wie der Klimaanlage entladen wird (S101).
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 entlädt lediglich eine der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31, das heißt, die zusammengesetzte Zelle 31, bis beispielsweise der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 dem vorbestimmten Wert annimmt (S103). Dabei wird die zusammengesetzte Zelle 30 nicht entladen.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 überwacht Variationen in dem SOC der zusammengesetzten Zelle 31 durch Entladen zu den Zusatzvorrichtungen und erfasst, ob der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 den vorbestimmten Wert erreicht hat (S103). Entladen wird fortgesetzt, wenn der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 den vorbestimmten Wert nicht erreicht hat.
Wenn der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 den vorbestimmten Wert erreicht hat, steuert die Hauptsteuerungseinrichtung 100 das Systemhauptrelais zum Stoppen des Entladens zu den Zusatzvorrichtungen (S104), überprüft den SOC jeder der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen und bestimmt, ob der SOC jeder der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen (Zellenstapel) des Batteriesatzes 1 gleich dem vorbestimmten Wert ist (105). Wenn es eine zusammengesetzte Zelle gibt, deren SOC den vorbestimmten Wert nicht erreicht hat, kehrt der Prozess zu Schritt S101 zurück, um das Systemhauptrelais der zusammengesetzten Zelle einzuschalten, dessen SOC den vorbestimmten Wert nicht erreicht hat, und schaltet das Systemhauptrelais der anderen zusammengesetzten Zelle aus, und entlädt die zusammengesetzten Zelle, deren SOC den vorbestimmten Wert nicht erreicht hat, bis der SOC den vorbestimmten Wert annimmt. Die Schritt S101 bis S105 werden wiederholt, bis der SOC jeder der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen des Batteriesatzes 1 den vorbestimmten Wert annimmt, und die SOCs aller parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen werden auf den vorbestimmten Wert ausgeglichen.
In dem Beispiel gemäß 5 wird der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen individuell der Entladesteuerung unterzogen, und die zusammengesetzte Zelle, deren SOC den vorbestimmten Wert nicht erreicht hat, wird einer Entladesteuerung unterzogen, so dass die Zeitdauer für die SOC-Ausgleichsteuerung reduziert werden kann.
6 zeigt eine Darstellung, die den Verarbeitungsablauf eines Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahrens veranschaulicht. Das Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren gemäß 4A und 4B führt eine Entladesteuerung zum Entladen elektrischer Energie zu den Zusatzvorrichtungen aus, um den SOC jedes Zellenstapels auf den vorbestimmten Wert zu verringern; wohingegen jedoch gemäß dem Beispiel gemäß 6 im Gegensatz dazu die parallel geschalteten Zellenstapelsätze einer Ladesteuerung unterzogen werden, um die SOCs auszugleichen.
Wie in dem Fall des Beispiels gemäß 4A und 4B verbindet ein Arbeiter, der Zellenstapel austauscht, die Informationsverarbeitungsvorrichtung mit der Hauptsteuerungseinrichtung 100 über einen vorbestimmten Verbindungsadapter, der für das Fahrzeug vorgesehen ist. Der Arbeiter gibt das Wartungsbetriebsartanweisungssignal (Eingangssteuerungssignal) aus der Informationsverarbeitungsvorrichtung ein. Wenn die Hauptsteuerungseinrichtung 100 das Wartungsanweisungssignal empfängt, geht die Hauptsteuerungseinrichtung 100 zu der Wartungsbetriebsart (Stapelaustauschbetriebsart) über (S201). Es sei bemerkt, dass, wie es vorstehend beschrieben worden ist, die externe Ladevorrichtung und der Batteriesatz 1 (Fahrzeug) miteinander unter Verwendung eines Ladekabels oder dergleichen verbunden sind, das mit dem Ladeadapter verbindbar ist, das für das Fahrzeug vorgesehen ist.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 beschafft den SOC jeder der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31 aus dem Speicher und bestimmt, ob es eine Differenz im SOC (Differenz in der Spannung) zwischen den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gibt (S202).
Wenn bestimmt wird, dass es eine Differenz im SOC (Differenz in der Spannung) zwischen den zusammengesetzten Zellen 30 und 31. gibt (JA in S202), führt die Hauptsteuerungseinrichtung 100 (externe Ladesteuerungseinheit 1012) eine Ladesteuerung zum Laden der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 mit elektrischer Energie aus der externen Ladevorrichtung aus (203). Insbesondere ändert die Hauptsteuerungseinrichtung 100 (Relaissteuerungseinheit 1013) zum elektrischen Verbinden der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 mit der externen Ladevorrichtung die Systemhauptrelais SMR_B1 und SMR_B2 sowie das Systemhauptrelais SMR_G von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand. Auf diese Weise wird den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 ermöglicht, elektrische Leistung zu Empfangen, die aus der externen Ladevorrichtung zugeführt wird, um mit elektrischer Energie geladen zu werden.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 lädt die Gesamtheit der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31 aus der externen Ladevorrichtung, bis der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 den vorbestimmten Wert annimmt.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 (Stapelaustauschsteuerungseinheit 101) überwacht Variationen in jedem SOC durch Laden aus der externen Ladevorrichtung. In dem Beispiel gemäß 6 erhöhen sich, wie in dem Fall von 4A und 4B, die SOCs der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gleichzeitig durch Laden aus der externen Ladevorrichtung. Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 erfasst, ob der SOC der zusammengesetzten Zelle 30 den vorbestimmten Wert erreicht hat (S204). In dem Beispiel gemäß 4A und 4B erreicht der SOC der zusammengesetzten Zelle 30 den vorbestimmten Wert zuerst, da der SOC der zusammengesetzten Zelle 30 höher als der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 ist. Laden wird fortgesetzt, wenn der SOC der zusammengesetzten Zelle 30 den vorbestimmten Wert nicht erreicht hat.
Wenn der SOC der zusammengesetzten Zelle 30 den vorbestimmten Wert erreicht hat, steuert die Hauptsteuerungseinrichtung 100 das Systemhauptrelais zum Stoppen des Ladens der zusammengesetzten Zelle 30 und wechselt zu einer Ladesteuerung von lediglich der zusammengesetzten Zelle 31. Insbesondere stoppt die Hauptsteuerungseinrichtung 100 die Ladesteuerung zum Laden der Gesamtheit der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31 aus der externen Ladevorrichtung, ändert das Systemhauptrelais SMR_B1 für die zusammengesetzte Zelle 30 von dem EIN-Zustand zu dem AUS-Zustand und behält das Systemhauptrelais SMR_B2 für die zusammengesetzte Zelle 31 in dem EIN-Zustand bei (S205). Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 startet das Laden lediglich der zusammengesetzten Zelle 31 aus der externen Ladevorrichtung in einen Zustand, in dem die Systemhauptrelais SMR_B2 und SMR_G eingeschaltet sind (S206).
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 überwacht Variationen in dem SOC durch Laden der zusammengesetzten Zelle 31 aus der externen Ladevorrichtung. Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 erfasst, ob der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 den vorbestimmten Wert erreicht hat (S207). Laden wird fortgesetzt, wenn der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 den vorbestimmten Wert nicht erreicht hat; wohingegen, wenn der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 den vorbestimmten Wert erreicht hat, die Hauptsteuerungseinrichtung 100 das Systemhauptrelais zum Stoppen des Ladens aus der externen Ladevorrichtung steuert und die Ladesteuerung zum Laden des Batteriesatzes 1 aus der externen Ladevorrichtung insgesamt beendet (S208).
Danach bestimmt die Hauptsteuerungseinrichtung 100, ob die SOCs der zusammengesetzten Zelle 320 und der zusammengesetzten Zelle 31 auf denselben vorbestimmen Wert ausgeglichen sind und schaltet diese Systemhauptrelais SMR_B1, SMR_B, SMR_G und SMR_P des Batteriesatzes 1 in einen Zustand alle aus, in dem die SOCs der elektrisch parallel geschalteten zusammengesetzten Zelle 30 und zusammengesetzten Zelle 31 auf den vorbestimmten Wert ausgeglichen sind (S209), um die SOC-Ausgleichsteuerung zu beenden.
Wenn in Schritt S202 bestimmt wird, dass es keine Differenz im SOC (Differenz in der Spannung) zwischen den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gibt (NEIN in S202), weist der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 denselben SOC auf, so dass die Hauptsteuerungseinrichtung 100 bestimmt, ob der SOC gleich dem vorbestimmten Wert ist (S210). Wenn der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 niedriger als der vorbestimmte Wert ist, ändert, um die zusammengesetzten Zellen 30 und 31 elektrisch mit der externen Ladevorrichtung zu verbinden, wie in dem Fall von Schritt S203, die Hauptsteuerungseinrichtung 100 die Systemhauptrelais SMR_B1 und SMR_B2 sowie das Systemhauptrelais SMR_G von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand, und lädt die Gesamtheit der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31 mit elektrischer Energie aus der externen Ladevorrichtung, bis der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 den vorbestimmten Wert annimmt (S211).
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 überwacht Variationen in dem SOC durch Laden der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 aus der externen Ladevorrichtung und erfasst, ob der SOC jeder der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 den vorbestimmten Wert erreicht hat (S212). Das Laden wird fortgesetzt, wenn der SOC den vorbestimmten Wert nicht erreich hat; wohingegen, wenn der SOC den vorbestimmten Wert erreicht hat, die Hauptsteuerungseinrichtung 100 zu Schritt S208 übergeht.
Nach Beenden der SOC-Ausgleichsteuerung kann die Hauptsteuerungseinrichtung 100 eine Steuerung zur Ausgabe eines Hinweises oder dergleichen, dass die Vorbereitung für den Austausch beendet worden ist, zur einem Arbeiter ausführen, der Zellenstapel austauscht. Der Arbeiter tauscht den Zielzellenstapel mit einem Austauschzellenstapel aus.
In dem Beispiel gemäß 6 werden bei der Arbeit zum Austausch der elektrisch parallel geschalteten Zellenstapelsätze die SOCs der parallel geschalteten Zellenstapelsätze durch Laden ausgeglichen, so dass die SOCs in einem Zustand ausgeglichen werden, in dem der SOC des Batteriesatzes 1 hoch ist. Daher wird der Zustand, in dem elektrische Energie gespeichert ist, die zum Fahren auf der Grundlage von elektrischer Energie aus dem Batteriesatz 1 ausreichend ist, nach dem Austausch der Zellenstapel beibehalten, und wird eine Ladezeit unter Verwendung der externen Ladevorrichtung nach dem Austausch von Zellenstapel verringert, oder ist ein Laden nicht erforderlich.
7A und 7B zeigen Darstellungen, die Verarbeitungsabläufe eines Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahrens veranschaulichen. Gemäß 7A und 7B wird, nachdem der Zielzellenstapel mit dem Austauschzellenstapel ausgetauscht wird, eine SOC-Ausgleichsteuerung zum Ausgleichen der SOCs der parallel geschalteten Zellenstapelsätze ausgeführt. Es sei bemerkt, dass in dem Beispiel gemäß 7A und 7B eine Ladesteuerung als ein Beispiel beschrieben ist, stattdessen kann eine Entladesteuerung angewendet werden.
Ein Arbeiter, der die Zellenstapel austauscht, verbindet die Informationsverarbeitungsvorrichtung mit der Hauptsteuerungseinrichtung 100 über den vorbestimmten Verbindungsadapter, der für das Fahrzeug vorgesehen ist. Der Arbeiter gibt das Wartungsbetriebsartanweisungssignal aus der Informationsverarbeitungsvorrichtung ein. Wenn die Hauptsteuerungseinrichtung 100 das Wartungsanweisungssignal empfängt, geht die Hauptsteuerungseinrichtung 100 zu der Wartungsbetriebsart (Stapelaustauschbetriebsart) über (S301).
Zusätzlich verbindet der Arbeiter den Austauschzellenstapel mit der externen Ladevorrichtung und verbindet die externe Ladevorrichtung mit dem Batteriesatz (Fahrzeug) unter Verwendung des Ladekabels. Weiterhin verbindet der Arbeiter die Hauptsteuerungseinrichtung 100 mit dem Austauschzellenstapel unter Verwendung einer vorbestimmten Kommunikationsleitung. Das heißt, um den Austauschzellenstapel in einen Gegenstand der durch die Hauptsteuerungseinrichtung 100 ausgeführten Lade-/Entladesteuerung einzubinden, wird der Austauschzellenstapel mit der Hauptsteuerungseinrichtung 100 verbunden. Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 erfasst den SOC des verbundenen Austauschzellenstapels (S302).
Es sei bemerkt, dass, wenn der SOC des Austauschzellenstapels beschafft wird, Schritt S302 den Prozess zum Empfang einer Eingabe des SOC des verbundenen Austauschzellenstapels aus der Informationsverarbeitungsvorrichtung ausführt. Zusätzlich ist es anstelle des individuellen Verbindens des Austauschzellenstapels und des Batteriesatzes 1 mit der externen Ladevorrichtung beispielsweise möglich, dass der Austauschzellenstapel über ein für den Batteriesatz 1 vorgesehenes Wartungskabel verbunden wird, die externe Ladevorrichtung und der externe Zellenstapel über den Batteriesatz 1 verbunden werden und der Austauschzellenstapel in einen Gegenstand der durch die Hauptsteuerungseinrichtung 100 ausgeführten Lade-/Entladesteuerung eingebunden wird.
Darauffolgend beschafft die Hauptsteuerungseinrichtung 100 den SOC jeder der parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31 aus dem Speicher und bestimmt, ob es eine Differenz im SOC (Differenz in der Spannung) zwischen den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gibt (S303).
Wenn bestimmt wird, dass es eine Differenz im SOC (Differenz in der Spannung) zwischen den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gibt (JA in S303), geht die Hauptsteuerungseinrichtung 100 (externe Ladesteuerungseinheit 1012) zu Schritt S304 über und bestimmt, ob der SOC des Austauschzellenstapels gleich dem SOC der zusammengesetzten Zelle 30 oder 31 ist, die den Zielzellenstapel aufweist (ob es eine Differenz im SOC gibt) (S304).
Wenn der SOC des Austauschzellenstapels nicht gleich dem SOC der zusammengesetzten Zelle 30 oder 31, die den Zielzellenstapel aufweist, ist, wird eine Ladesteuerung zum Laden des Austauschzellenstapels oder der zusammengesetzten Zelle 30 oder 31, die den Zielzellenstapel aufweist, mit elektrischer Energie aus der externen Ladevorrichtung ausgeführt (S305).
Nachstehend ist unter der Annahme, dass die zusammengesetzte Zelle, die den Zielzellenstapel aufweist, die zusammengesetzte Zelle 31 ist, der Fall beschrieben, in dem der Austauschzellenstapel geladen wird, bis der SOC des Austauschzellenstapels den SOC der zusammengesetzten Zelle 31 annimmt, der den Zielzellenstapel aufweist.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 für eine Ladesteuerung derart durch, dass der Austauschzellenstapel mit elektrischer Energie aus der externen Ladevorrichtung geladen wird, bis der SOC des Austauschzellenstapels gleich dem SOC der zusammengesetzten Zelle 31 wird, die den Zielzellenstapel aufweist. Es sei bemerkt, dass, wenn der SOC des Austauschzellenstapels höher als der SOC der zusammengesetzten Zelle 31, die den Zielzellenstapel aufweist, eine Ladesteuerung zum Laden der zusammengesetzte Zelle 31 mit elektrischer Energie aus der externen Ladevorrichtung ausgeführt werden kann, oder der Austauschzellenstapel und die Zusatzvorrichtungen können elektrisch durch eine Relaissteuerung verbunden werden, um eine Entladesteuerung zum Entladen von elektrischer Energie aus dem Austauschzellenstapel zu den Zusatzvorrichtungen auszuführen.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 (Stapelaustauschsteuerungseinheit 101) überwacht Variationen im SOC durch Laden aus der externen Ladevorrichtung. Wenn in Schritt S304 bestimmt wird, dass der SOC des Austauschzellenstapels gleich dem SOC der zusammengesetzten Zelle 31, die den Zielzellenstapel aufweist, ist, geht der Prozess zu Schritt S306 über, um die Ladesteuerung zu stoppen und geht dann zu Schritt S307 über.
In Schritt S307 werden in einem Zustand, in dem der SOC des Austauschzellenstapels gleich dem SOC der zusammengesetzten Zelle 31 ist, die den Zielzellenstapel aufweist, alle Systemhauptrelais SMR_B1, SMR_B2, SMR_G und SMR_P des Batteriesatzes 1 ausgeschaltet, um eine Verbindung zwischen dem Austauschzellenstapel und der externen Ladevorrichtung zu unterbrechen (S307). Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 führt beispielsweise eine Steuerung zur Ausgabe eines Hinweises oder dergleichen, dass eine Vorbereitung zum Austausch beendet worden ist, zu einem Arbeiter aus, der Zellenstapel austauscht, und der Arbeiter tauscht den Zielzellenstapel mit dem Austauschzellenstapel aus.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 bestimmt, ob der Zielzellenstapel mit dem Austauschzellenstapel ausgetauscht worden ist (S308). Der Arbeiter gibt nach Abschluss der Stapelaustauscharbeit ein Steuerungssignal, das den Abschluss des Zellenstapelaustausches angibt, aus der Informationsverarbeitungsvorrichtung zu der Hauptsteuerungseinrichtung 100 ein, und die Hauptsteuerungseinrichtung 100 ist in der Lage, auf der Grundlage des Eingangssignals zu bestimmen, ob der Zielzellenstapel mit dem Austauschzellenstapel ausgetauscht worden ist.
Nach Austausch mit dem Austauschzellenstapel schaltet die Hauptsteuerungseinrichtung 100 das Systemhauptrelais für eine der zusammengesetzten Zellen 30 und 31, die einen höheren SOC aufweist, aus, und schaltet das Systemrelais für die andere der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 mit einem niedrigeren SOC ein (S309). In dem Beispiel von 7A und 7B ist der SOC des zusammengesetzten Zelle 30 höher als der SOC der zusammengesetzten Zelle 31, so dass, um die zusammengesetzte Zelle 31 mit der externen Ladevorrichtung zu verbinden, das Systemhauptrelais SMR_B1 ausgeschaltet wird, wohingegen das Systemhauptrelais SMR_B2 und das Systemhauptrelais SMR_G von dem AUS-Zustand zu dem EIN-Zustand geändert werden.
Der Hauptsteuerungseinrichtung 100 führt eine Ladesteuerung derart durch, dass die zusammengesetzte Zelle 31 (S310) mit elektrischer Energie aus der externen Ladevorrichtung geladen wird, bis der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 den SOC der zusammengesetzten Zelle 30 erreicht.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 überwacht Variationen im SOC durch Laden aus der externen Ladevorrichtung und führt eine Ladesteuerung durch, bis die SOCs der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gleich zueinander sind (S311), und, wenn bestimmt wird, dass die SOCs der zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gleich zueinander sind, die Ladesteuerung stoppt (S312).
Dann schaltet die Hauptsteuerungseinrichtung 100 alle Systemrelais SMR_B1, SMR_B2, SMR_G und SMR_P des Batteriesatzes 1 aus (S313).
Wenn in Schritt S303 bestimmt wird, dass es keine Differenz im SOC (Differenz in der Spannung) zwischen den zusammengesetzten Zellen 30 und 31 gibt (NEIN in S303), geht die Hauptsteuerungseinrichtung 100 zu Schritt S314 über und bestimmt, ob der SOC des Austauschzellenstapels gleich dem SOC der zusammengesetzten Zelle 31 ist, die den Zielzellenstapel aufweist (S314).
Wenn der SOC des Austauschzellenstapels nicht gleich dem SOC der zusammengesetzten Zelle 31 ist, die den Zielzellenstapel aufweist, wird eine Ladesteuerung zum Laden des Austauschzellenstapels mit elektrischer Energie aus der externen Ladevorrichtung ausgeführt (S315). Es sei bemerkt, dass in diesem Fall ebenfalls, wie es vorstehend beschrieben worden ist, wenn der SOC des Austauschzellenstapels höher als der SOC der zusammengesetzten Zelle 31 ist, die den Zielzellenstapel aufweist, eine Ladesteuerung zum Laden der zusammengesetzten Zelle 31 mit elektrischer Energie aus der externen Ladevorrichtung ausgeführt werden kann, oder der Austauschzellenstapel und die Zusatzvorrichtungen elektrisch durch eine Relaissteuerung verbunden werden können, um eine Entladesteuerung zum Entladen von elektrischer Energie aus dem Austauschzellenstapel zu den Zusatzvorrichtungen auszuführen.
Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 überwacht Variationen im SOC durch Laden aus der externen Ladevorrichtung, und, wenn bestimmt wird, dass der SOC des Austauschzellenstapels gleich dem SOC der zusammengesetzten Zelle 31 ist, die den Zielzellenstapel aufweist (S316), stoppt die Ladesteuerung (S317).
In einem Zustand, in dem der SOC des Austauschzellenstapels gleich dem SOC der zusammengesetzten Zelle 31 ist, die den Zielzellenstapel aufweist, schaltet die Hauptsteuerungseinrichtung 100 alle Systemrelais SMR_B1, SMR_B2, SMR_G und SMR_P des Batteriesatzes 1 aus, um die Verbindung zwischen dem Austauschzellenstapel und der externen Ladevorrichtung zu unterbrechen (S318). Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 führt beispielsweise eine Steuerung zur Ausgabe eines Hinweises oder dergleichen, dass eine Vorbereitung zum Austausch beendet worden ist, zu einem Arbeiter durch, der Zellenstapel austauscht, und der Arbeiter tauscht den Zielzellenstapel mit dem Austauschzellenstapel aus. Die Hauptsteuerungseinrichtung 100 bestimmt, ob der Zielzellenstapel mit dem Austauschzellenstapel ausgetauscht worden ist (S319). Dann geht die Hauptsteuerungseinrichtung 100 zu S313 über.
In dem Beispiel gemäß 7A und 7B wird der SOC des Austauschzellenstapels auf den SOC der zusammengesetzten Zelle ausgeglichen, die den Zielzellenstapel aufweist, und werden die Zellenstapel ausgetauscht, und dann wird die SOC-Ausgleichsteuerung zum Ausgleichen der SOCs der elektrisch parallel geschalteten zusammengesetzten Zellen 30 und 31 ausgeführt, so dass der Zustand, in dem elektrische Energie gespeichert ist, die zum Fahren auf der Grundlage elektrischen Energie aus dem Batteriesatz 1 ausreichend ist, nach dem Austausch der Zellenstapel beibehalten wird, und eine Ladezeit unter Verwendung der externen Ladevorrichtung nach dem Austausch von Zellenstapeln reduziert werden kann.
Die Ausgestaltung der Erfindung wurde unter Bezugnahme die Ausführungsbeispiele beschrieben, und beispielsweise kann die SOC-Ausgleichsteuerung, die durch die Hauptsteuerungseinrichtung 100 ausgeführt wird, durch die Informationsverarbeitungsvorrichtung durchgeführt werden, die durch den Arbeiter bedient wird, und kann separat von der Hauptsteuerungseinrichtung 100 als eine Steuerungsvorrichtung konfiguriert sein, die die SOC-Ausgleichsteuerung ausführt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2002-15781 A [0003]

Claims

Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren, das, in einer Leistungszufuhrvorrichtung, in der Leistungszufuhrstapel elektrisch parallel zueinander geschaltet sind, einen Ziel-Leistungszufuhrstapel, der ein Teil der Leistungszufuhrstapel ist, mit einem Austausch-Leistungszufuhrstapel austauscht, gekennzeichnet durch: Entladen oder Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand jedes der Leistungszufuhrstapel einen vorbestimmten Wert annimmt, und Austauschen des Ziel-Leistungszufuhrstapels unter den Leistungszufuhrstapeln, von denen jeder Ladzustand durch das Laden oder Entladen der vorbestimmte Wert ist, mit dem Austauschzellenstapel.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren nach Anspruch 1, wobei das Laden oder Entladen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel aufweist: Entladen oder Laden einer Gesamtheit der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel; und Stoppen des Entladens oder Ladens von einem der Leistungszufuhrstapel, dessen Ladezustand den vorbestimmten Wert erreicht hat und Entladen oder Laden des anderen der Leistungszufuhrstapel, dessen Ladezustand dem vorbestimmten Wert nicht erreicht hat, bis der Ladezustand des anderen der Leistungszufuhrstapel den vorbestimmten Wert erreicht.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren nach Anspruch 1, wobei das Entladen oder Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel aufweist: Entladen oder Laden eines ausgewählten der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand des ausgewählten der Ladezufuhrstapel den vorbestimmten Wert annimmt; und nachdem der Ladezustand des ausgewählten der Leistungszufuhrstapel den vorbestimmten Wert erreicht hat, Entladen oder Laden des anderen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand des anderen der Leistungszufuhrstapel den vorbestimmten Wert angenommen hat.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren nach Anspruch 3, wobei das Entladen oder Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel aufweist: Entladen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand von einem der Leistungszufuhrstapel mit einem niedrigeren Ladezustand den vorbestimmten Wert annimmt; und, nachdem der Ladezustand des einen der Ladezufuhrstapel mit einem niedrigen Ladezustand den vorbestimmten Wert erreicht hat, Entladen des anderen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand des anderen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel den vorbestimmten Wert annimmt.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren nach Anspruch 3, wobei das Entladen oder Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel aufweist: Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand von einem der Leistungszufuhrstapel mit einem hohen Ladezustand einen vorbestimmten Wert annimmt; und, nachdem der Ladezustand des einen der Leistungszufuhrstapel mit einem hohen Ladezustand den vorbestimmten Wert erreicht hat, Laden des anderen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand des anderen der Leistungszufuhrstapel den vorbestimmten Wert annimmt.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Entladestrom aus dem parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel zu einer elektrischen Leistungsverbrauchsvorrichtung ausgegeben wird.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren nach Anspruch 6, wobei die elektrische Leistungsverbrauchsvorrichtung für ein Fahrzeug vorgesehen ist.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Leistungszufuhrstapel mit elektrischer Leistung geladen werden, die aus einer externen Ladevorrichtung zugeführt wird.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin mit: Bestimmen, ob es eine Differenz im Ladezustand zwischen den parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel gibt.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der vorbestimmte Wert ein Ladezustand des Austausch-Leistungszufuhrstapels ist.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6, 7 und 9, wobei der vorbestimmte Wert eine untere Grenze eines Ladezustands ist, bei dem ein Fahrzeug in der Lage ist, mit elektrischer Energie aus der Leistungszufuhrvorrichtung zu fahren.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren, das, in einer Leistungszufuhrvorrichtung, in der Leistungszufuhrstapel elektrisch parallel zueinander geschaltet sind, einen Ziel-Leistungszufuhrstapel, der ein Teil der Leistungszufuhrstapel ist, mit einem Austausch-Leistungszufuhrstapel austauscht, gekennzeichnet durch: Entladen oder Laden der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand des Austausch-Leistungszufuhrstapel gleich einem Ladezustand von einem der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel ist; Entladen oder Laden des anderen der der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel, bis ein Ladezustand des anderen der parallel geschalteten Leistungszufuhrstapel gleich dem Ladezustand des einen der Leistungszufuhrstapel ist, und Austauschen des Ziel-Leistungszufuhrstapels unter den parallel geschalteten Leistungszufuhrstapeln mit dem entladenen oder geladenen Austauschzellenstapel.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren, das, in einer Leistungszufuhrvorrichtung, in der Leistungszufuhreinheiten, die jeweils aus einer Vielzahl elektrisch verbundenen Leistungszufuhrstapel gebildet sind, elektrisch parallel zueinander geschaltet sind, einen Ziel-Leistungszufuhrstapel, der ein Teil der Leistungszufuhrstapel in irgendeiner der Leistungszufuhreinheiten ist, mit einem Austausch-Leistungszufuhrstapel austauscht, gekennzeichnet durch: Entladen oder Laden der Leistungszufuhreinheiten, bis ein Ladezustand jeder der Leistungszufuhreinheiten einen vorbestimmten Wert annimmt; und Austauschen des Ziel-Leistungszufuhrstapels unter den Leistungszufuhrstapeln, die in den Leistungszufuhreinheiten enthalten sind, deren Ladezustand durch das Laden oder Entladen der vorbestimmte Wert ist, mit dem Austauschzellenstapel.
Leistungszufuhrstapel-Austauschverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei jede der Leistungszufuhreinheiten aus derselben Anzahl von Einzelzellen gebildet ist.
Steuerungsvorrichtung, die, wenn ein Ziel-Leistungszufuhrstapel, der ein Teil von Leistungszufuhrstapeln in einer Leistungszufuhrvorrichtung ist, in der die Leistungszufuhrstapel elektrisch parallel zueinander geschaltet sind, mit einem Austausch-Leistungszufuhrstapel ausgetauscht wird, einen Ladezustand jedes der Leistungszufuhrstapel steuert, gekennzeichnet durch: eine Stapelaustausch-Steuerungseinheit, die bestimmt, ob es eine Differenz im Ladezustand zwischen den parallel geschalteten Leistungszufuhrstapeln gibt; und eine Entlade-/Lade-Steuerungseinheit, die, wenn es eine Differenz im Ladezustand zwischen den Leistungszufuhrstapeln gibt, eine Entladesteuerung zum Entladen der Leistungszufuhrstapel durch eine vorbestimmte elektrische Leistungsverbrauchsvorrichtung oder eine Ladesteuerung zum Laden der Leistungszufuhrstapel aus einer externen Ladevorrichtung ausführt, bis der Ladezustand jedes der Leistungszufuhrstapel der Leistungszufuhrstapel einen vorbestimmten Wert annimmt.
Computerlesbarer Speicherträger, der ein Steuerungsprogramm speichert, das auf einer Steuerungsvorrichtung ausführbar ist, die mit einer Leistungszufuhrvorrichtung verbunden ist, in der Leistungszufuhrstapel parallel zueinander geschaltet sind und die eine Wartungsbetriebsart ausführt, in der ein Ziel-Leistungszufuhrstapel, der ein Teil der Leistungszufuhrstapel ist, mit einem Austausch-Leistungszufuhrstapel ausgetauscht wird, wobei das Steuerungsprogramm die Steuerungsvorrichtung veranlasst, Instruktionen auszuführen zum: Bestimmen, ob es eine Differenz im Ladezustand zwischen den parallel geschalteten Leistungszufuhrstapeln gibt; und, wenn es eine Differenz im Ladezustand zwischen den Leistungszufuhrstapeln gibt, Ausführen einer Entladesteuerung zum Entladen der Leistungszufuhrstapel durch eine vorbestimmte elektrische Leistungsverbrauchsvorrichtung oder einer Ladesteuerung zum Laden der Leistungszufuhrstapel aus einer externen Ladevorrichtung, bis der Ladezustand jedes der Leistungszufuhrstapel der Leistungszufuhrstapel einen vorbestimmten Wert annimmt.