DE112011105675T5 - Steuervorrichtung und Steuerverfahren für nicht-wässrige Sekundärbatterie - Google Patents

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Abstract

[AUFGABE] Verhindern, dass die Entladung einer nicht-wässrigen Sekundärbatterie übermäßig beschränkt wird.

Description

  • GEBIET DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren, mit denen die Entladung einer nicht-wässrigen Sekundärbatterie durch Bewerten des Verschlechterungszustands der nicht-wässrigen Sekundärbatterie gesteuert wird.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • In der im Patentdokument 1 beschriebenen Technik wird ein Bewertungswert zum Bewerten der Verschlechterung einer Batterie aufgrund einer schnellen Entladung auf Basis der Aufzeichnungen eines Stromwerts berechnet, wenn die Batterie geladen/entladen wird. Wenn der Bewertungswert einen Sollwert nicht überschreitet, wird ein oberer Grenzwert für die zulässige Entladung der Batterie auf einen maximalen Wert eingestellt. Wenn dagegen der Bewertungswert den Sollwert überschreitet, wird der obere Grenzwert auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als der maximale Wert.
  • Gemäß Patentdokument 1 wird der obere Grenzwert, wenn der Bewertungswert den Sollwert nicht überschreitet, auf den maximalen Wert eingestellt, um ein dynamisches Fahrzeugverhalten erzeugen zu können, das von einem Fahrer gefordert wird. Wenn der Bewertungswert den Sollwert überschreitet, wird ferner der obere Grenzwert auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als der maximale Wert, um zu verhindern, dass es aufgrund einer schnellen Entladung zu einer Verschlechterung kommt.
  • DOKUMENT DES STANDES DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENT
    • Veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-123435 ( JP 2009-123435 A ) (4, 7 usw.)
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • PROBLEME, DIE DER ERFINDUNG ZUGRUNDE LIEGEN
  • Bei der im Patentdokument 1 beschriebenen Technik wird der obere Grenzwert, bis zu dem eine Entladung der Batterie zulässig ist, nur gemäß der Beziehung zwischen der jeweiligen Höhe des Bewertungswerts und des Sollwerts geändert, was die Entladung der Batterie manchmal übermäßig beschränkt. Wenn die Entladung der Batterie übermäßig beschränkt wird, ist es schwierig, eine ausreichende Ausgangsleistung der Batterie zu gewährleisten.
  • MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
  • Die erste Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist eine Steuervorrichtung, die die Entladung einer nicht-wässrigen Sekundärbatterie so steuert, dass die aus der nichtwässrigen Sekundärbatterie entladene elektrische Leistung einen oberen Grenzwert nicht überschreitet, und die einen Stromsensor und eine Steuereinheit aufweist. Der Stromsensor erfasst einen Stromwert während des Ladens/Entladens der nicht-wässrigen Sekundärbatterie. Die Steuereinheit berechnet einen Bewertungswert zum Bewerten einer ersten Verschlechterungskomponente auf Basis eines Entladungszustands, der unter Verwendung des Stromsensors erfasst wird. Die erste Verschlechterungskomponente ist eine Komponente, die die Ausgangsleistung der nicht-wässrigen Sekundärbatterie aufgrund einer Unausgewogenheit von Ionenkonzentrationen in einer Elektrolytlösung, die durch die Entladung der nicht-wässrigen Sekundärbatterie bewirkt wird, verringert.
  • Die Steuereinheit integriert einen Wert, der erhalten wird durch Verkleinern eines ersten integrierten Wertes mit einem Korrekturkoeffizienten, und den aktuellen Bewertungswert, der einen Sollwert überschreitet, wobei der erste integrierte Wert durch Integrieren der Bewertungswerte, die den Sollwert schon früher überschritten haben, erhalten wird, um einen zweiten integrierten Wert zu berechnen. Die Steuereinheit stellt fest, ob der zweite integrierte Wert einen Schwellenwert überschreitet oder nicht, und verkleinert den oberen Grenzwert, wenn der zweite integrierte Wert den oberen Schwellenwert überschreitet. Die Entladung der nicht-wässrigen Sekundärbatterie kann durch Verkleinern des oberen Grenzwerts beschränkt werden.
  • Gemäß der ersten Erfindung der vorliegenden Anmeldung wird der Korrekturkoeffizient verwendet, um den ersten integrierten Wert zu verkleinern, wenn der zweite integrierte Wert, der mit dem Schwellenwert verglichen werden soll, berechnet wird. Da die erste Verschlechterungskomponente durch Anhalten des Ladens/Entladens der nicht-wässrigen Sekundärbatterie oder auf andere Weise vermindert wird, kann der erste integrierte Wert, der aus den früheren Bewertungswerten erhalten wird, verkleinert werden. Daher kann der zweite integrierte Wert unter Berücksichtigung der Verminderung der ersten Verschlechterungskomponente berechnet werden, und es kann verhindert werden, dass er den Schwellenwert unnötigerweise überschreitet. Das heißt, es kann verhindert werden, dass die Entladung der nicht-wässrigen Sekundärbatterie übermäßig beschränkt wird, und eine benötigte Ausgabe der nicht-wässrigen Sekundärbatterie kann sichergestellt werden.
  • Der Korrekturkoeffizient kann ein Wert größer 0 und kleiner 1 sein. Der zweite integrierte Wert kann durch Integrieren eines Wertes, der durch Multiplizieren des ersten integrierten Wertes mit dem Korrekturkoeffizienten erhalten wird, und des aktuellen Bewertungswerts, der den Sollwert überschreitet, berechnet werden.
  • Der zweite integrierte Wert kann auch lediglich unter Verwendung der Bewertungswerte, die im letzten vorgegebenen Zeitraum erhalten wurden, berechnet werden. Da die erste Verschlechterungskomponente durch Anhalten des Ladens/Entladens der nicht-wässrigen Sekundärbatterie oder auf andere Weise vermindert wird, haben die früheren Bewertungswerte kaum einen Einfluss auf die Bewertung der ersten Verschlechterungskomponente. Somit werden nur die Bewertungswerte verwendet, die in dem am wenigsten weit zurückliegenden vorgegebenen Zeitraum erhalten wurden, und daher kann der zweite integrierte Wert unter Berücksichtigung der Verminderung der ersten Verschlechterungskomponente berechnet werden.
  • Es kann ein Zeitmittelwert durch Teilen des zweiten integrierten Werts, der für den am wenigsten weit zurückliegenden vorgegebenen Zeitraum integriert worden ist, durch den vorgegebenen Zeitraum berechnet werden. Dann wird festgestellt, ob der Zeitmittelwert den Schwellenwert überschreitet, und wenn der Zeitmittelwert den Schwellenwert überschreitet, kann der obere Grenzwert verkleinert werden. Durch Berechnen des Zeitmittelwerts kann verhindert werden, dass der zweite integrierte Wert vorübergehend ansteigt und den Schwellenwert überschreitet. Die Verwendung des Zeitmittelwerts kann den Fall ausschließen, dass der zweite integrierte Wert den Schwellenwert vorübergehend überschreitet, und kann verhindern, dass die Entladung der nicht-wässrigen Sekundärbatterie übermäßig beschränkt wird.
  • Wenn bei der Berechnung des ersten integrierten Wertes und des zweiten integrierten Wertes der Bewertungswert größer ist als der Sollwert, welcher positiv ist, kann die Differenz zwischen dem positiven Sollwert und dem Bewertungswert addiert werden. Wenn der Bewertungswert kleiner ist als der Sollwert, welcher negativ ist, kann die Differenz zwischen dem negativen Sollwert und dem Bewertungswert subtrahiert werden.
  • Der Schwellenwert kann so geändert werden, dass der Umfang, in dem der zweite integrierte Wert vergrößert wird, bis der zweite integrierte Wert den Schwellenwert erreicht, umso kleiner ist, je größer eine zweite Verschlechterungskomponente ist. Die zweite Verschlechterungskomponente stellt die Verschlechterung eines Materialbestandteils dar, der dazu beiträgt, die nicht-wässrige Sekundärbatterie zu laden/zu entladen. Der Schwellenwert kann im Gegensatz dazu so geändert werden, dass der Umfang, in dem der zweite integrierte Wert vergrößert wird, bis der zweite integrierte Wert den Schwellenwert erreicht, umso größer ist, je kleiner die zweite Verschlechterungskomponente ist.
  • Je größer die zweite Verschlechterungskomponente ist, desto kleiner ist die erste Verschlechterungskomponente. Wenn die zweite Verschlechterungskomponente veranschlagt wird, kann daher festgestellt werden, wie viel Verschlechterung durch die erste Verschlechterungskomponente zulässig ist. Je mehr erste Verschlechterungskomponente zulässig ist, desto größer kann der Umfang sein, in dem der zweite integrierte Wert vergrößert wird, bis der zweite integrierte Wert den Schwellenwert erreicht.
  • Wenn der Schwellenwert geändert wird, kann ein Kennfeld zum Feststellen des Schwellenwerts gemäß der zweiten Verschlechterungskomponente erstellt werden. Informationen, die eine entsprechende Beziehung zwischen dem Kennfeld und der zweiten Verschlechterungskomponente zeigen, können im Speicher gespeichert werden. Die zweite Verschlechterungskomponente kann unter Verwendung der Temperatur und eines Bestromungsumfangs der nicht-wässrigen Sekundärbatterie veranschlagt werden. Der Schwellenwert kann unter Verwendung des Kennfelds, das der veranschlagten zweiten Verschlechterungskomponente entspricht, aus einer Mehrzahl der Kennfelder festgestellt werden.
  • Als Kennfeld zum Feststellen des Schwellenwerts kann ein Kennfeld verwendet werden, das eine Beziehung zwischen dem Schwellenwert, der Temperatur der nichtwässrigen Sekundärbatterie, wenn diese geladen/entladen wird, und dem Nutzungszustand der nicht-wässrigen Sekundärbatterie zeigt. Wenn ein Fahrzeug unter Verwendung der Ausgabe der nicht-wässrigen Sekundärbatterie fährt, kann die Ladungs-/Entladungsmenge der nicht-wässrigen Sekundärbatterie in Bezug auf die Fahrstrecke des Fahrzeugs (Ah/km) als Nutzungszustand der nicht-wässrigen Sekundärbatterie verwendet werden.
  • Die Temperatur, die verwendet wird, um die zweite Verschlechterungskomponente zu veranschlagen, beinhaltet die Temperatur der nicht-wässrigen Sekundärbatterie, wenn diese aufgeladen/entladen wird, und die Temperatur der nicht-wässrigen Sekundärbatterie, wenn diese nicht aufgeladen/entladen wird. Durch die Verwendung der Temperatur der Sekundärbatterie, wenn diese nicht aufgeladen/entladen wird, kann ein Teil der zweiten Verschlechterungskomponente veranschlagt werden. Durch die Verwendung der Temperatur und des Bestromungsumfangs der Sekundärbatterie, wenn diese aufgeladen/entladen wird, kann ein Teil der zweiten Verschlechterungskomponente veranschlagt werden.
  • Die zweite Erfindung der vorliegenden Anmeldung ist ein Steuerverfahren zum Steuern der Entladung einer nicht-wässrigen Sekundärbatterie, damit eine Entladung von elektrischer Leistung aus der nicht-wässrigen Sekundärbatterie nicht einen oberen Grenzwert überschreitet, und bei der ein Stromwert während des Ladens/Entladens der nicht-wässrigen Sekundärbatterie unter Verwendung eines Stromsensors erfasst wird und ein Bewertungswert zum Bewerten einer ersten Verschlechterungskomponente auf Basis eines unter Verwendung des Stromsensors erfassten Entladungszustands berechnet wird. Die erste Verschlechterungskomponente verringert die die Ausgangsleistung der nicht-wässrigen Sekundärbatterie aufgrund von nicht-ausgewogenen Ionenkonzentrationen in einer Elektrolytlösung, die durch die Entladung der nicht-wässrigen Sekundärbatterie verursacht wird.
  • Ferner werden ein Wert, der durch Verkleinern eines ersten integrierten Wertes mit einem Korrekturkoeffizienten erhalten wird, und der aktuelle Bewertungswert, der einen Sollwert überschreitet, integriert, wobei der erste integrierte Wert durch Integrieren der Bewertungswerte erhalten wird, die den Sollwert schon früher überschritten haben, um einen zweiten integrierten Wert zu berechnen, und es wird festgestellt, ob der zweite integrierte Wert einen Schwellenwert überschreitet oder nicht. Wenn der zweite integrierte Wert den Schwellenwert überschreitet, wird der obere Grenzwert, bis zu dem das Entladen der nicht-wässrigen Sekundärbatterie zulässig ist, verkleinert. Die zweite Erfindung der vorliegenden Anmeldung kann die gleichen Wirkungen erzielen wie die erste Erfindung der vorliegenden Anmeldung.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine Gestaltung eines Batteriesystems gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • 2 ist ein Ablaufschema des Prozesses zum Steuern des Ladens/Entladens einer zusammengesetzten Batterie in der ersten Ausführungsform.
  • 3 ist das Ablaufschema des Prozesses zum Steuern des Ladens/Entladens einer zusammengesetzten Batterie in der ersten Ausführungsform.
  • 4 zeigt eine Beziehung zwischen einer Temperatur der zusammengesetzten Batterie und einem Vergessenskoeffizienten.
  • 5 zeigt eine Beziehung zwischen einer Temperatur der zusammengesetzten Batterie und einem Grenzwert.
  • 6 zeigt eine Änderung des Bewertungswerts.
  • 7 zeigt eine Änderung der Widerstandsanstiegsrate, wenn das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie angehalten ist, und zeigt eine Widerstandsanstiegsrate, wenn das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie nicht angehalten ist.
  • 8 ist ein der Veranschaulichung dienendes Diagramm zur Darstellung von Messbedingungen der Widerstandsanstiegsrate, wenn das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie nicht angehalten ist.
  • 9 ist ein der Veranschaulichung dienendes Diagramm zur Darstellung von Messbedingungen der Widerstandsanstiegsrate, wenn das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie angehalten ist.
  • 10 ist ein Ablaufschema des Prozesses zur Bestimmung eines Schwellenwerts.
  • 11 zeigt ein Kennfeld zum Feststellen des Schwellenwerts.
  • 12 zeigt ein Kennfeld zum Feststellen des Schwellenwerts.
  • 13 zeigt eine Änderung des Bewertungswerts, eine Änderung des integrierten Wertes und eine Änderung des Ausgabebeschränkungswerts in der ersten Ausführungsform.
  • 14 ist ein der Veranschaulichung dienendes Diagramm zur Darstellung eines Verfahrens zum Berechnen des integrierten Wertes in einer zweiten Ausführungsform.
  • 15 zeigt eine Beziehung zwischen einem Zeitmittelwert und dem Schwellenwert in der zweiten Ausführungsform.
  • MÖGLICHKEITEN DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Ein Batteriesystem gemäß einer ersten Ausführungsform wird mit Bezug auf 1 beschrieben. 1 zeigt eine Gestaltung des Batteriesystems.
  • Das in 1 dargestellte Batteriesystem ist in einem Fahrzeug installiert. Das Fahrzeug beinhaltet Hybridautos und Elektroautos. Das Hybridauto ist ein Fahrzeug, das neben einer zusammengesetzten Batterie eine Brennstoffzelle, einen Verbrennungsmotor und dergleichen als Quellen für Leistung aufweist, mit der das Fahrzeug fährt. Das Elektroauto ist ein Fahrzeug, das nur die zusammengesetzte Batterie als Leistungsquelle für das Fahrzeug aufweist.
  • Eine zusammengesetzte Batterie 10 weist eine Mehrzahl von Einheitszellen 11 auf, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Anzahl von Einheitszellen 11, aus denen die zusammengesetzte Batterie 10 besteht, kann auf Basis der benötigten Ausgabe der Batterie 10 und dergleichen geeignet eingestellt werden. Die zusammengesetzte Batterie 10 kann die Einheitszellen 11 aufweisen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Als Einheitszelle 11 kann eine nicht-wässrige Sekundärbatterie, beispielsweise eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, verwendet werden.
  • Der Pluspol der Einheitszelle 11 ist aus einem Material gebildet, das Ionen festhalten und freigeben kann (beispielsweise Lithiumionen). Als Material für den Pluspol kann beispielsweise Lithiumcobaltoxid oder Lithiummanganoxid verwendet werden. Der Minuspol der Einheitszelle 11 ist aus einem Material gebildet, das Ionen festhalten und freigeben kann (beispielsweise Lithiumionen). Als Material für den Minuspol kann beispielsweise Kohlenstoff verwendet werden. Wenn die Einheitszelle 11 aufgeladen wird, gibt der Pluspol Ionen in eine Elektrolytlösung frei, und der Minuspol hält die Ionen in der Elektrolytlösung fest. Wenn die Einheitszelle 11 entladen wird, hält der Pluspol die Ionen in der Elektrolytlösung fest, und der Minuspol gibt die Ionen in die Elektrolytlösung frei.
  • Die zusammengesetzte Batterie 10 ist über System-Hauptrelais 21a und 21b mit einer Verstärker- bzw. Boost-Schaltung 22 verbunden. Die Boost-Schaltung 22 verstärkt die Ausgangsspannung der zusammengesetzten Batterie 10. Die Boost-Schaltung 22 ist mit einem Inverter- bzw. Wechselrichter 23 verbunden. Der Wechselrichter 23 wandelt Gleichspannungsleistung von der Boost-Schaltung 22 in Wechselspannungsleistung um. Ein Motor-Generator (ein Dreiphasen-Wechselstrommotor) 24 empfängt Wechselspannungsleistung vom Wechselrichter 23, um kinetische Energie zu erzeugen, mit der das Fahrzeug fahren kann. Die vom Motor-Generator 24 erzeugte kinetische Energie wird auf Räder übertragen.
  • Die Boost-Schaltung 22 kann weggelassen werden. Wenn ein Gleichstrommotor als Motor-Generator 24 verwendet wird, kann ferner der Wechselrichter 23 weggelassen werden.
  • Wenn das Fahrzeug verlangsamt wird oder wenn das Fahrzeug angehalten wird, wandelt der Motor-Generator 24 kinetische Energie, die während des Bremsens des Fahrzeugs erzeugt wird, in elektrische Energie um. Wechselspannungsleistung, die vom Motor-Generator 24 erzeugt wird, wird vom Wechsel- bzw. Gleichrichter 23 in Gleichspannungsleistung umgewandelt. Die Boost-Schaltung 22 verringert die Ausgangsspannung des Wechselrichters 23 und liefert dann die verringerte Ausgangsspannung zur zusammengesetzten Batterie 10. Somit kann regenerative elektrische Leistung in der zusammengesetzten Batterie 10 gespeichert werden.
  • Ein Stromsensor 25 erfasst den Strom, der durch die zusammengesetzte Batterie 10 fließt, und gibt ein Ergebnis der Erfassung an eine Steuereinheit 30 aus. Ein Stromwert des Entladungsstroms, der vom Stromsensor 25 erfasst wird, kann als positiver Wert dargestellt werden, und ein Stromwert des Aufladungsstroms, der vom Stromsensor 25 erfasst wird, kann als negativer Wert dargestellt werden. Ein Temperatursensor 26 erfasst die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 und gibt ein Ergebnis der Erfassung an die Steuereinheit 30 aus. Die Anzahl der Temperatursensoren 26 kann passend eingestellt werden. Wenn eine Mehrzahl von den Temperatursensoren 26 verwendet wird, kann ein Durchschnittswert der Temperatur, die von den Temperatursensoren 26 erfasst wird, als Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 verwendet werden, oder die von einem ganz festgestellten von den Temperatursensoren 26 erfasste Temperatur kann als die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 verwendet werden.
  • Ein Spannungssensor 27 erfasst die Spannung der zusammengesetzten Batterie 10 und gibt ein Ergebnis der Erfassung an die Steuereinheit 30 aus. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Spannung der zusammengesetzten Batterie 10 erfasst. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Spannung der Einheitszelle 11, aus der die zusammengesetzte Batterie 10 besteht, erfasst werden. Ferner können die Einheitszellen 11, aus denen die zusammengesetzte Batterie 10 besteht, in mehrere Blöcke aufgeteilt sein, um die Spannung der jeweiligen Blöcke zu erfassen. Jeder von den Blöcken weist mindestens zwei Einheitszellen 11 auf.
  • Die Steuereinheit 30 steuert jeweils den Betrieb der System-Hauptrelais 21a und 21b, der Boost-Schaltung 22 und des Wechselrichters 23. Die Steuereinheit 30 weist einen Speicher 31 auf, in dem verschiedene Arten von Informationen gespeichert werden. Im Speicher 31 ist auch ein Programm für den Betrieb der Steuereinheit 30 gespeichert. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Speicher 31 in der Steuereinheit 30 enthalten. Jedoch kann der Speicher 31 auch außerhalb der Steuereinheit 30 vorgesehen sein.
  • Wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs von aus nach ein verstellt wird, schaltet die Steuereinheit 30 die System-Hauptrelais 21a und 21b von aus nach ein und betätigt die Boost-Schaltung 22 und den Wechselrichter 23. Wenn der Zündschalter von ein nach aus verstellt wird, schaltet die Steuereinheit 30 die System-Hauptrelais 21a und 21b von ein nach aus und stellt den Betrieb der Boost-Schaltung 22 und des Wechselrichters 23 ein.
  • Ein Lader 28 liefert elektrische Leistung von einer externen Strom- bzw. Leistungsquelle zur zusammengesetzten Batterie 10. Somit kann die zusammengesetzte Batterie 10 aufgeladen werden. Der Lader 28 ist über Laderelais 29a und 29b mit der zusammengesetzten Batterie 10 verbunden. Wenn die Laderelais 29a und 29b eingeschaltet sind, kann elektrische Leistung von der externen Leistungsquelle zur zusammengesetzten Batterie 10 geliefert werden.
  • Die externe Leistungsquelle ist eine Leistungsquelle, die außerhalb des Fahrzeugs vorgesehen ist. Beispiele für die externe Leistungsquelle beinhalten eine kommerzielle Leistungsquelle. Wenn Wechselspannungsleistung von der externen Leistungsquelle geliefert wird, wandelt der Lader 28 die Wechselspannungsleistung in Gleichspannungsleistung um, um die Gleichspannungsleistung zur zusammengesetzten Batterie 10 zu liefern. Wenn dagegen Gleichspannungsleistung zur externen Leistungsquelle geliefert wird, kann die Gleichspannungsleistung von der externen Leistungsquelle auch nur zur zusammengesetzten Batterie 10 geliefert werden. In der vorliegenden Ausführungsform kann elektrische Leistung von der externen Leistungsquelle zur zusammengesetzten Batterie 10 geliefert werden. Jedoch muss die elektrische Leistung von der externen Leistungsquelle nicht zur zusammengesetzten Batterie 10 geliefert werden.
  • Nun wird ein Prozess zum Steuern des Ladens/Entladens der zusammengesetzten Batterie 10 mit Bezug auf ein in 2 und 3 dargestelltes Ablaufschema beschrieben. Der in 2 und 3 dargestellte Prozess wird wiederholt während einer vorab eingestellten Zykluszeit durchgeführt. Der in 2 und 3 dargestellte Prozess wird durch Ausführen des im Speicher 31 gespeicherten Programms durch eine in der Steuereinheit 30 enthaltene CPU durchgeführt.
  • In Schritt S101 ruft die Steuereinheit 30 einen Entladungsstromwert auf Basis eines Ausgangssignals vom Stromsensor 25 ab. Wenn die zusammengesetzte Batterie 10 entladen wird, wird der Entladungsstromwert ein positiver Wert. Wenn die zusammengesetzte Batterie 10 aufgeladen wird, wird der Entladungsstromwert ein negativer Wert.
  • Im Schritt S102 berechnet (veranschlagt) die Steuereinheit 30 einen Ladungszustand (SOC) der zusammengesetzten Batterie 10 auf Basis des in Schritt S101 erhaltenen Entladungsstromwerts. Der SOC ist ein Verhältnis der aktuell geladenen Kapazität der zusammengesetzten Batterie 10 in Bezug auf deren voll aufgeladene Kapazität. Die Steuereinheit 30 kann den SOC der zusammengesetzten Batterie 10 durch Integrieren der Stromwerte während des Ladens/Entladens der Batterie 10 berechnen. Die Stromwerte während des Ladens/Entladens der Batterie 10 können vom Ausgang des Stromsensors 25 abgerufen bzw. erhalten werden.
  • Der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 kann jedoch auch aufgrund der Spannung veranschlagt werden, die vom Spannungssensor 27 erfasst wird. Eine entsprechende Beziehung besteht zwischen dem SOC der zusammengesetzten Batterie 10 und einer Leerlaufspannung (OCV) der zusammengesetzten Batterie 10. Infolgedessen kann durch Vorabermitteln der entsprechenden Beziehung zwischen dem SOC und der OCV der SOC auf Basis der OCV festgestellt werden. Die OCV kann aus einer Spannung bei geschlossenem Stromkreis (CCV) des Spannungssensors 27 und aus einem Umfang einer Spannungsabnahme aufgrund des Ionenwiderstands der zusammengesetzten Batterie 10 ermittelt werden. Ein Verfahren zum Berechnen des SOC ist nicht auf das in der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Verfahren beschränkt, und es kann ein allgemein bekanntes Verfahren passend ausgewählt werden.
  • In Schritt S103 erhält die Steuereinheit 30 die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 auf Basis eines Ausgangssignals vom Temperatursensor 26. In Schritt S104 berechnet die Steuereinheit 30 einen Vergessenskoeffizienten auf Basis des in Schritt S102 berechneten SOC und auf Basis der in Schritt S103 erhaltenen Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10. Der Vergessenskoeffizient ist ein Koeffizient, der einer Diffusionsgeschwindigkeit von Ionen in einer Elektrolytlösung in der Einheitszelle 11 entspricht. Der Vergessenskoeffizient wird in einem Bereich eingestellt, der eine Bedingung des folgenden Ausdrucks (1) erfüllt. 0 < A × Δt < 1 (1) wobei A den Vergessenskoeffizienten darstellt und Δt die Dauer des Zyklus darstellt, wenn der in 2 und dargestellte Prozess wiederholt durchgeführt wird.
  • Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30 ein in 4 dargestelltes Kennfeld verwenden, um den Vergessenskoeffizienten A festzustellen. In 4 stellt die vertikale Achse den Vergessenskoeffizienten A dar und die horizontale Achse stellt die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 dar. Das in 4 dargestellte Kennfeld kann vorab durch Versuche oder dergleichen erhalten werden und kann im Speicher 31 gespeichert werden.
  • In dem in 4 dargestellten Kennfeld sind der in Schritt S102 erhaltene SOC und die in Schritt S103 erhaltene Temperatur angegeben, und infolgedessen kann der Vergessenskoeffizient A festgestellt werden. Je höher die Ionendiffisionsgeschwindigkeit ist, desto größer ist der Vergessenskoeffizient A. In dem in 4 dargestellten Kennfeld ist bei gleicher Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 der Vergessenskoeffizient A umso größer, je höher der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 ist. Ferner ist bei gleichem SOC der zusammengesetzten Batterie 10 der Vergessenskoeffizient A umso größer, je höher die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 ist.
  • In Schritt S105 berechnet die Steuereinheit 30 einen Umfang D(–), in dem ein Bewertungswert kleiner wird. Ein Bewertungswert D(N) ist ein Wert zum Bewerten des Verschlechterungszustands (einer später beschriebenen Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten) der zusammengesetzten Batterie 10 (der Einheitszelle 11).
  • Wenn eine schnelle Entladung der Einheitszelle 11 kontinuierlich durchgeführt wird, nimmt der Innenwiderstand der Einheitszelle 11 zu, was zu einem Phänomen führen kann, dass die Ausgangsspannung der Einheitszelle 11 steil abzufallen beginnt. Wenn dieses Phänomen fortdauert, kann es passieren, dass die Einheitszelle 11 eine Verschlechterung durchmacht. Eine Verschlechterung aufgrund einer schnellen Entladung wird als „Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten” bezeichnet (die einer ersten Verschlechterungskomponente entspricht). Als ein Faktor für die Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten kommt eine Unausgewogenheit der Ionenkonzentrationen in der Elektrolytlösung der Einheitszelle 11 in Betracht, die durch eine kontinuierliche schnelle Entladung bewirkt wird.
  • Es ist notwendig, die schnelle Entladung zu unterdrücken, bevor es zu der Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten kommt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Bewertungswert D(N) als Wert für die Bewertung der Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten eingestellt. Ein Verfahren zum Berechnen des Bewertungswerts D(N) wird später beschrieben.
  • Der Verkleinerungsumfang D(–) des Bewertungswerts wird gemäß einer ionendiffusionsbedingten Abnahme der Unausgewogenheit von Ionenkonzentrationen ab dem Zeitpunkt, zu dem der letzte (unmittelbar vorausgehende) Bewertungswert D(N – 1) berechnet wurde, bis zum Ablauf einer Zykluszeit Δt berechnet. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30 den Verkleinerungsumfang D(–) des Bewertungswerts auf Basis des folgenden Ausdrucks (2) berechnen. D(–) = A × Δt × D(N – 1) (2) wobei A und Δt jeweils das gleiche darstellen wie im Ausdruck (1) ausgedrückt. D(N – 1) stellt einen Bewertungswert dar, der das letzte Mal (unmittelbar davor) berechnet wurde. D(0) stellt einen Anfangswert dar und kann beispielsweise 0 sein.
  • Wie im Ausdruck (1) ausgedruckt ist, liegt ein Wert für „A × Δt” zwischen 0 und 1. Infolgedessen ist der Verkleinerungsumfang D(–) des Bewertungswerts umso größer, je näher „A × Δt” an 1 liegt. Anders ausgedrückt ist der Verkleinerungsumfang D(–) des Bewertungswerts umso größer, je größer der Vergessenskoeffizient A ist oder je länger der Zyklus Δt dauert. Ein Verfahren zum Berechnen des Verkleinerungsumfangs D(–) des Bewertungswerts ist nicht auf das in der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Verfahren beschränkt und kann jedes Verfahren sein, mit dem eine Abnahme der Unausgewogenheit von Ionenkonzentrationen festgestellt werden kann.
  • In Schritt S106 liest die Steuereinheit 30 einen Stromkoeffizienten aus, der vorab im Speicher 31 gespeichert worden ist. In Schritt S107 berechnet die Steuereinheit 30 einen Grenzwert auf Basis des in Schritt S102 berechneten SOC der Batterie 10 und auf Basis der in Schritt S103 erhaltenen Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10
  • Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30 ein in 5 dargestelltes Kennfeld verwenden, um den Grenzwert zu berechnen. Das in 5 dargestellte Kennfeld kann vorab durch Versuche oder dergleichen erhalten werden und kann im Speicher 31 gespeichert werden. In 5 stellt die vertikale Achse den Grenzwert dar und die horizontale Achse stellt die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 dar. In dem in 5 dargestellten Kennfeld sind der in Schritt S102 erhaltene SOC und die in Schritt S103 erhaltene Temperatur angegeben, und infolgedessen kann der Vergessenskoeffizient A festgestellt werden.
  • In dem in 5 dargestellten Kennfeld ist bei gleicher Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 der Grenzwert umso größer, je höher der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 ist. Ferner ist bei gleichem SOC der zusammengesetzten Batterie 10 der Grenzwert umso größer, je höher die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 ist.
  • In Schritt S108 berechnet die Steuereinheit 30 einen Vergrößerungsumfang D(+) des Bewertungswerts. Der Vergrößerungsumfang D(+) des Bewertungswerts wird gemäß einer entladungsbedingten Zunahme der Unausgewogenheit von Ionenkonzentrationen ab dem Zeitpunkt, zu dem der letzte (unmittelbar vorausgehende) Bewertungswert D(N – 1) berechnet wurde, bis zum Ablauf eines Zyklus Δt berechnet. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30 den Vergrößerungsumfang D(+) des Bewertungswerts auf Basis des folgenden Ausdrucks (3) berechnen. D(+) = B/C × I × Δt (3) wobei B den Stromkoeffizienten darstellt, in dem der Wert, der durch den Prozess in Schritt S106 erhalten wird, verwendet wird, C den Grenzwert darstellt, in dem der Wert, der durch den Prozess in Schritt S107 erhalten wird, verwendet wird, I den Entladungsstromwert darstellt, in dem der Wert, der durch den Prozess in Schritt S101 erhalten wird, verwendet wird, und Δt die Dauer des Zyklus darstellt.
  • Wie aus dem Ausdruck (3) hervorgeht, ist der Vergrößerungsumfang D(+) des Bewertungswerts umso größer, je größer der Entladungsstromwert I ist oder je länger der Zyklus Δt dauert. Ein Verfahren zum Berechnen des Vergrößerungsumfangs D(+) ist nicht auf das in der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Verfahren beschränkt und kann jedes Verfahren sein, mit dem eine Zunahme der Unausgewogenheit von Ionenkonzentrationen festgestellt werden kann.
  • In Schritt S109 berechnet die Steuereinheit 30 den Bewertungswert D(N) im aktuellen Zyklus Δt. Der Bewertungswert D(N) kann auf Basis des folgenden Ausdrucks (4) berechnet werden. D(N) = D(N – 1) – D(–) + D(+) (4) wobei D(N) den Bewertungswert im aktuellen Zyklus Δt darstellt und D(N – 1) der Bewertungswert im letzten (unmittelbar vorangehenden) Zyklus Δt ist. D(O) stellt einen Anfangswert dar und kann beispielsweise auf 0 eingestellt sein. D(–) und D(+) stellen einen Verkleinerungsumfang bzw. einen Vergrößerungsumfang des Bewertungswerts D dar. Die in den Schritten S105 und S108 berechneten Werte werden jeweils als D(–) und D(+) verwendet.
  • In der vorliegenden Ausführungsform kann der Bewertungswert D(N), wie vom Ausdruck (4) ausgedrückt, unter Berücksichtigung einer Zunahme der Unausgewogenheit von Ionenkonzentrationen und einer Abnahme der Unausgewogenheit von Ionenkonzentrationen berechnet werden. Somit kann eine Änderung (Zunahme/Abnahme) der Unausgewogenheit von Ionenkonzentrationen, die als ein Faktor für die Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten betrachtet wird, im Bewertungswert D(N) angemessen reflektiert werden. Daher kann auf Basis des Bewertungswerts D(N) erkannt werden, wie nahe der Zustand der zusammengesetzten Batterie 10 einem Zustand ist, wo es zu einer Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten kommt.
  • Im Schritt S110 bestimmt die Steuereinheit 30, ob der in Schritt S109 berechnete Bewertungswert einen voreingestellten Sollwert überschreitet oder nicht. Der Sollwert wird auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als der Bewertungswert D(N), bei dem eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten einsetzt, und kann vorab eingestellt werden. Wenn der Bewertungswert D(N) den Sollwert überschreitet, geht der Prozess zu Schritt S111 weiter. Wenn der Bewertungswert D(N) den Sollwert nicht überschreitet, geht der Prozess zu Schritt S117 weiter.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 6 dargestellt ist, ein Sollwert Dtar+ auf der positiven Seite des Bewertungswerts D(N) eingestellt, und ein Sollwert Dtar– wird auf der negativen Seite des Bewertungswerts D(N) eingestellt. 6 zeigt eine Änderung des Bewertungswerts D(N) (als ein Beispiel). Der Sollwert Dtar+ ist ein positiver Wert, und der Sollwert Dtar– ist ein negativer Wert. Die Sollwerte Dtar+ und Dtar– weisen den gleichen absoluten Wert auf. Wenn in Schritt S110 der Bewertungswert D(N) größer ist als der Sollwert Dtar+, und wenn der Bewertungswert D(N) kleiner ist als der Sollwert Dtar–, dann geht der Prozess zu Schritt S111 weiter. Das heißt, wenn der absolute Wert des Bewertungswerts D(N) größer ist als der absolute Wert der Sollwerte Dtar+ und Dtar–, dann geht der Prozess zu Schritt S111 weiter.
  • In Schritt S111 integriert die Steuereinheit 30 die Bewertungswerte D(N). Genauer werden, wie in 6 dargestellt ist, wenn der Bewertungswert D(N) den Sollwert Dtar+ oder den Sollwert Dtar– überschreitet, Teile des Bewertungswerts D(N), die den Sollwert Dtar+ oder den Sollwert Dtar– überschreiten, integriert. Der Intergrationsprozess wird jedes Mal durchgeführt, wenn der Bewertungswert D(N) den Sollwert Dtar+ oder den Sollwert Dtar– überschreitet.
  • Wenn der Bewertungswert D(N) größer ist als der Sollwert Dtar+, dann wird die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar+ addiert. Wenn dagegen der Bewertungswert D(N) kleiner ist als der Sollwert Dtar–, dann wird die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar– subtrahiert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird ein integrierter Wert ΣDex(N) (der einem zweiten integrierten Wert entspricht) auf Basis des folgenden Ausdrucks (5) berechnet.
  • [Ausdruck 1]
    • ΣDex(N) = a × ΣDex(N – 1) + Dex(N) (5)
    • 0 < a < 1
  • Im Ausdruck (5) ist „a” ein Korrekturkoeffizient und ist ein Wert, der größer ist als 0 und kleiner ist als 1. ΣDex(N – 1) ist ein Wert (der einem ersten integrierten Wert entspricht), der durch Akkumulieren der Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar+ und der Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar– im letzten und in früheren Zyklen erhalten wird. Dex(N) ist die Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar+ und die Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar–, die im aktuellen Zyklus erhalten werden.
  • Informationen über den Korrekturkoeffizienten „a” können im Speicher 31 gespeichert werden. Der Korrekturkoeffizient „a” ist ein Wert größer 0 und kleiner 1. Wenn der integrierte Wert ΣDex(N) im aktuellen Zyklus berechnet wird, wird daher der integrierte Wert ΣDex(N – 1), der im letzten und in früheren Zyklen erhalten wurde, verkleinert. Der Bewertungswert D(N) ist ein Wert zum Bewerten einer Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten. Jedoch kann die Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten unter gewissen Bedingungen manchmal vermindert werden. Es ist vorstellbar, dass die Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten aufgrund einer übermäßigen Unausgewogenheit von Ionenkonzentrationen auftritt. Wenn die Unausgewogenheit der Ionenkonzentrationen verringert wird, wird somit auch die Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten vermindert.
  • Wenn das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 angehalten wird, wird die Unausgewogenheit der Ionenkonzentrationen durch Ionendiffusion verringert, und der Umfang, in dem ein Widerstand aufgrund einer Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten ansteigt, wird verringert. Je langer das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 angehalten wird, desto wahrscheinlicher wird die Unausgewogenheit der Ionenkonzentrationen verringert. Außerdem kann die Unausgewogenheit der Ionenkonzentrationen manchmal auch abhängig vom Fahrmuster des Fahrzeugs verringert werden. Ferner können, nachdem eine schnelle Entladung durchgeführt worden ist und wenn die zusammengesetzte Batterie 10 unter Verwendung der externen Leistungsquelle aufgeladen wird, Ionen in einer Richtung bewegt werden, in der sie die Unausgewogenheit der Ionenkonzentrationen verringern.
  • 7 zeigt eine Änderung der Widerstandszunahmerate, wenn das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 angehalten ist (ein Versuchsergebnis), und zeigt eine Änderung der Widerstandszunahmerate, wenn das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 nicht angehalten ist (ein Versuchsergebnis). In 7 stellt die horizontale Achse die Anzahl der Zyklen dar und die vertikale Achse stellt die Widerstandszunahmerate dar. Die Widerstandszunahmerate ist ein Wert, der darstellt, wie weit ein Widerstand (Rr) der zusammengesetzten Batterie 10 in einem Verschlechterungszustand in Bezug auf einen Widerstand (Rini) der zusammengesetzten Batterie 10 in einem Anfangszustand zunimmt. Die Widerstandszunahmerate kann beispielsweise als Verhältnis zwischen zwei Widerständen (Rr/Rini) dargestellt werden. Wenn sich eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten entwickelt, nimmt die Widerstandszunahmerate zu.
  • In ein und demselben Zyklus wird der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 durch Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 von einem oberen Grenzwert SOC_max in einen unteren Grenzwert SOC_min geändert, und dann wird der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 durch Laden der zusammengesetzten Batterie 10 vom unteren Grenzwert SOC_min in den oberen Grenzwert SOC_max geändert. Die Rate [C], mit der die zusammengesetzte Batterie 10 entladen wird, und die Rate [C], mit der die zusammengesetzte Batterie 10 aufgeladen wird, sind einander gleich. Die Entladungsrate [C] wird auf die Rate [C] eingestellt, bei der es wahrscheinlicher ist, dass es zu einer Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten kommt.
  • Wenn das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 nicht angehalten wird, wie in 8 dargestellt ist, wird unmittelbar nachdem der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 vom oberen Grenzwert SOC_max in den unteren Grenzwert SOC_min geändert worden ist, der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 vom unteren Grenzwert SOC_min in den oberen Grenzwert SOC_max geändert. Dieser Prozess wird als ein Zyklus betrachtet und wird wiederholt durchgeführt. Wenn die Anzahl der Zyklen eine vorgegebene Zahl erreicht, wird der Widerstand (Rr) der zusammengesetzten Batterie 10 gemessen, um die Widerstandszunahmerate zu ermitteln. Eine Änderung der Widerstandszunahmerate zu dieser Zeit ist in 7 als Versuchsergebnis dargestellt, wenn eine Haltezeit t_rest 0 [Stunden] beträgt.
  • Wenn das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 angehalten wird, wie in 9 dargestellt ist, wird das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 für eine vorgegebene Haltezeit t_rest angehalten, nachdem der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 vom oberen Grenzwert SOC_max in den unteren Grenzwert SOC_min geändert worden ist. Nachdem das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 angehalten worden ist, wird der SOC der zusammengesetzten Batterie 10 vom unteren Grenzwert SOC_min in den oberen Grenzwert SOC_max geändert. Dieser Prozess wird als ein Zyklus betrachtet und wird wiederholt durchgeführt. Wenn die Anzahl der Zyklen eine vorgegebene Zahl erreicht, wird der Widerstand (Rr) der zusammengesetzten Batterie 10 gemessen, um die Widerstandszunahmerate zu ermitteln. Eine Änderung der Widerstandszunahmerate zu dieser Zeit ist in 7 als Versuchsergebnis dargestellt, wenn eine Haltezeit t_rest 4 [Stunden] und 12 [Stunden] beträgt.
  • Wie in 7 dargestellt ist, nimmt die Widerstandszunahmerate der zusammengesetzten Batterie 10 leichter zu, wenn das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 nicht angehalten wird. Dagegen nimmt die Widerstandszunahmerate der zusammengesetzten Batterie 10 weniger leicht zu, wenn das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 angehalten wird. Ferner nimmt die Widerstandszunahmerate der zusammengesetzten Batterie 10 umso weniger leicht zu, je langer die Haltezeit t_rest ist. Somit wird klar, dass die Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten (eine Zunahme der Widerstandszunahmerate) dadurch unterdrückt werden kann, dass das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 angehalten wird.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten unter verschiedenen Bedingungen vermindert werden. So wird in der vorliegenden Ausführungsform der integrierte Wert ΣDex(N – 1) mit dem Korrekturkoeffizienten „a” (0 < a < 1) multipliziert, und somit wird der integrierte Wert ΣDex(N – 1) unter Berücksichtigung der Verminderung der Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten korrigiert. Der Korrekturkoeffizienten „a” kann vorab unter Berücksichtigung der Zunahme der Widerstandszunahmerate aufgrund einer Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten eingestellt werden. Wenn der Korrekturkoeffizienten „a” näher an 0 liegt, nimmt der Anteil des integrierten Wertes ΣDex(N – 1) am integrierten Wert ΣDex(N) ab. Wenn der Korrekturkoeffizienten „a” näher an 1 liegt, nimmt der Anteil des integrierten Wertes ΣDex(N – 1) am integrierten Wert ΣDex(N) zu.
  • Wie später beschrieben wird, wird die Ausgabe (Entladung) der zusammengesetzten Batterie 10 beschränkt, wenn der integrierte Wert ΣDex(N) größer ist als ein Schwellenwert K. Der integrierte Wert ΣDex(N – 1) wird unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten „a” verkleinert, und somit kann verhindert werden, dass der integrierte Wert ΣDex(N) leicht größer wird als der Schwellenwert K.
  • Wenn der integrierte Wert ΣDex(N – 1) nicht unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten „a” korrigiert wird, erreicht der integrierte Wert ΣDex(N) den Schwellenwert K leichter. Wie oben beschrieben, wird eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten dadurch, dass das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 angehalten wird, oder auf andere Weise vermindert, und auch in einem realen Fahrzeug gibt es Zeiten, zu denen das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 angehalten werden kann. Wenn der integrierte Wert ΣDex(N – 1) nicht korrigiert wird, erreicht der integrierte Wert ΣDex(N) den Schwellenwert K leichter, da das Anhalten des Ladens/Entladens der zusammengesetzten Batterie 10 oder dergleichen nicht berücksichtigt wird, und es kann passieren, dass die Ausgabe der zusammengesetzten Batterie 10 mehr als nötig beschränkt wird. Die Ausgabe der zusammengesetzten Batterie 10 wird mehr als nötig beschränkt, und dadurch kann die Ausgangsleistung der zusammengesetzten Batterie 10 nicht im größtmöglichen Umfang erzeugt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der integrierte Wert ΣDex(N – 1) unter Berücksichtigung der Verminderung der durch hohe Entladungsraten bedingten Verschlechterung korrigiert, und somit kann der integrierte Wert ΣDex(N) erhalten werden, in dem der tatsächliche Verschlechterungszustand der zusammengesetzten Batterie 10 reflektiert wird. Das Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 wird auf Basis des integrierten Wertes ΣDex(N) gesteuert, und daher kann verhindert werden, dass die Ausgabe der zusammengesetzten Batterie 10 mehr als nötig beschränkt wird. Ferner kann eine angemessene Ausgabe der zusammengesetzten Batterie 10 gewährleistet werden, und wenn das Fahrzeug unter Verwendung der Ausgabe der zusammengesetzten Batterie 10 fährt, kann die Reichweite des Fahrzeugs verlängert werden.
  • Wenn in der vorliegenden Ausführungsform beim Berechnen des integrierten Wertes ΣDex(N) der Bewertungswert D(N) kleiner ist als der Sollwert Dtar–, dann wird die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar– subtrahiert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Genauer kann nur dann, wenn der Bewertungswert D(N) größer ist als der Sollwert Dtar+, eine Berechnung des integrierten Wertes ΣDex(N) durchgeführt werden. In diesem Fall wird jedes Mal, wenn der Bewertungswert D(N) größer wird als der Sollwert Dtar+, die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar+ addiert. Wie oben beschrieben, kann der integrierte Wert ΣDex(N – 1) durch den Korrekturkoeffizienten „a” korrigiert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden beim Berechnen des integrierten Wertes ΣDex(N) die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar+ und die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar– integriert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Genauer kann dieser Bewertungswert D(N) addiert werden, wenn der Bewertungswert D(N) größer ist als der Sollwert Dtar+, und wenn der Bewertungswert D(N) kleiner ist als der Sollwert Dtar–, kann dieser Bewertungswert D(N) subtrahiert werden. In diesem Fall kann der später beschriebene Schwellenwert K unter Berücksichtigung der Sollwerte Dtar+ und Dtar– geändert werden. Wie oben beschrieben, kann der integrierte Wert ΣDex(N – 1) durch den Korrekturkoeffizienten „a” korrigiert werden.
  • In Schritt S112 bestimmt die Steuereinheit 30, ob der integrierte Wert ΣDex(N) größer als der Schwellenwert K ist oder nicht. Der Schwellenwert K ist ein Wert, bis zu dem eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten zulässig ist. Wenn in Schritt S112 der integrierte Wert ΣDex(N) größer ist als der Schwellenwert K, dann geht der Prozess zu Schritt S114 weiter, und wenn der integrierte Wert ΣDex(N) nicht größer ist als der Schwellenwert K, dann geht der Prozess zu Schritt S113 weiter.
  • Der Schwellenwert K ist kein fester Wert, sondern wird gemäß dem Verschlechterungszustand der zusammengesetzten Batterie 10 (der Einheitszelle 11), anders ausgedrückt, gemäß der Art und Weise, wie die zusammengesetzte Batterie 10 verwendet wird, geändert. Ein Verfahren zum Bestimmen des Schwellenwerts K wird mit Bezug auf 10 beschrieben.
  • In Schritt S201 ruft die Steuereinheit 30 die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10, wenn kein Laden/Entladen durchgeführt wird, die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10, wenn ein Laden/Entladen durchgeführt wird, und den Umfang der Energieaufladung der zusammengesetzten Batterie 10, wenn das Laden/Entladen durchgeführt wird, ab. Ein Beispiel dafür, dass kein Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 durchgeführt wird, ist beispielsweise, dass das Fahrzeug, in dem die zusammengesetzte Batterie 10 installiert ist, nicht genutzt wird. Die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 kann auf Basis der Ausgabe des Temperatursensors 26 erhalten werden. Der Bestromungsumfang kann auf Basis der Ausgabe des Stromsensors 25 erhalten werden.
  • Um die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 zu erhalten, wenn kein Laden/Entladen durchgeführt wird, kann ein Temperatursensor (bei dem es sich nicht um den Temperatursensor 26 handelt) verwendet werden, der vorab in dem Fahrzeug bereitgestellt wird, um die Außenlufttemperatur zu erfassen. Als Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10, wenn kein Laden/Entladen durchgeführt wird, kann auch ein Erfassungsergebnis vom Temperatursensor 26 verwendet werden, das unmittelbar nach Verstellen des Zündschlüssels von aus nach ein erhalten wird. Wenn jedoch kein Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 durchgeführt wird, weil das Fahrzeug angehalten wurde, dann startet die Steuereinheit 30 ein vorgegebenes Intervall und kann die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 auf Basis der Ausgabe des Temperatursensors 26 erhalten.
  • Im Schritt S202 stellt (veranschlagt) die Steuereinheit 30 eine materialbedingte Verschlechterung der zusammengesetzten Batterie 10 (der Einheitszelle 11) auf Basis der in Schritt S201 erhaltenen Informationen fest. Die Verschlechterung der zusammengesetzten Batterie 10 (der Einheitszelle 11) wird in eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten und eine materialbedingte Verschlechterung unterschieden. Die materialbedingte Verschlechterung (die einer zweiten Verschlechterungskomponente entspricht) ist eine Verschlechterung, die von einem Material eines Elements abhängt, das Bestandteil der Einheitszelle 11 ist. Ferner wird die materialbedingte Verschlechterung in eine Verschlechterungskomponente, wenn kein Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 durchgeführt wird (als „Speicherungsverschlechterung” bezeichnet) und in eine Verschlechterungskomponente, wenn ein Laden/Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 durchgeführt wird (als „Bestromungsverschlechterung” bezeichnet) unterschieden.
  • Die Speicherungsverschlechterung kann auf Basis der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10, wenn kein Laden/Entladen durchgeführt wird, anders ausgedrückt, der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10, wenn das Fahrzeug nicht genutzt wird, festgestellt werden. Ein Kennfeld, das die Beziehung zwischen der Speicherungsverschlechterung und der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10, wenn kein Laden/Entladen durchgeführt wird, zeigt, kann vorab erstellt werden, um die Speicherungsverschlechterung feststellen zu können. Das Kennfeld zum Feststellen der Speicherungsverschlechterung kann vorab im Speicher 31 gespeichert werden. Wenn es zu einer Speicherungsverschlechterung kommt, steigt der Widerstand der zusammengesetzten Batterie 10. Somit kann die Speicherungsverschlechterung beispielsweise durch die Widerstandszunahmerate definiert werden.
  • Die Bestromungsverschlechterung kann auf Basis der Temperatur und des Bestromungsumfangs der zusammengesetzten Batterie 10, wenn ein Laden/Entladen durchgeführt wird, festgestellt werden. Ein Kennfeld, das eine entsprechende Beziehung zwischen der Bestromungsverschlechterung und der Temperatur und dem Bestromungsumfang der zusammengesetzten Batterie 10, wenn ein Laden/Entladen durchgeführt wird, zeigt, kann vorab erstellt werden, um die Bestromungsverschlechterung feststellen zu können. Das Kennfeld zum Feststellen der Bestromungsverschlechterung kann vorab im Speicher 31 gespeichert werden. Wenn es zu einer Bestromungsverschlechterung kommt, steigt der Widerstand der zusammengesetzten Batterie 10. Somit kann die Bestromungsverschlechterung beispielsweise durch die Widerstandszunahmerate definiert werden. Wenn die Speicherungsverschlechterung und die Bestromungsverschlechterung festgestellt werden können, kann die materialbedingte Verschlechterung festgestellt werden.
  • In Schritt S203 stellt die Steuereinheit 30 ein Kennfeld für eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten zur Bestimmung des Schwellenwerts K auf Basis der in Schritt S202 festgestellten materialbedingten Verschlechterung fest. Wie in 11 und 12 dargestellt ist, zeigt das Kennfeld für eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten eine Beziehung zwischen dem Schwellenwert K, der Temperatur (der Durchschnittstemperatur) der zusammengesetzten Batterie 10, wenn das Laden/Entladen durchgeführt wird, und dem Nutzungszustand (Ah/km) der zusammengesetzten Batterie 10. Der Nutzungszustand (Ah/km) der zusammengesetzten Batterie 10 ist die Lade-/Entlademenge der zusammengesetzten Batterie 10 im Verhältnis zu der vom Fahrzeug zurückgelegten Strecke und kann auf Basis der Ausgabe eines Fahrstreckensensors und der Ausgabe des Stromsensors 25 berechnet werden.
  • Die Kennfelder in 11 und 12 zeigen jeweils unterschiedliche Grade der materialbedingten Verschlechterung. Die materialbedingte Verschlechterung, die dem in 11 dargestellten Kennfeld entspricht, ist schwerwiegender als die materialbedingte Verschlechterung, die dem in 12 dargestellten Kennfeld entspricht. Die Verschlechterung der zusammengesetzten Batterie 10 (der Einheitszelle 11) wird in eine materialbedingte Verschlechterung und eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten unterschieden. Je schwerwiegender somit die materialbedingte Verschlechterung ist, desto kleiner wird der Anteil, der die Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten zulässt, und somit der Schwellenwert K. Der in 11 dargestellte Schwellenwert K ist kleiner als der in 12 dargestellte Schwellenwert K.
  • Da es in einer Niedertemperaturumgebung weniger wahrscheinlich zu einer materialbedingten Verschlechterung kommt, kann der Anteil, der eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten zulässt, größer werden. Mehrere Arten der in 11 und 12 dargestellten Kennfelder können gemäß dem Grad der materialbedingten Verschlechterung erstellt werden, um ein Kennfeld zu identifizieren, das der in Schritt S202 festgestellten materialbedingten Verschlechterung entspricht. Die in 11 und 12 dargestellten Kennfelder können vorab im Speicher 31 gespeichert werden.
  • Im Schritt S204 stellt die Steuereinheit 30 den Schwellenwert K unter Verwendung des Kennfeld für eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten fest, das in Schritt S203 identifiziert worden ist. Genauer erhält die Steuereinheit 30 die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 10 und den Nutzungszustand (Ah/km) der zusammengesetzten Batterie 10 und stellt den Schwellenwert K fest, der der Temperatur und dem Nutzungszustand (Ah/km) der zusammengesetzten Batterie 10 entspricht. Der Schwellenwert K wird für den Prozess in Schritt S112 in 3 verwendet.
  • In Schritt S113 in 3 stellt die Steuereinheit 30 einen Ausgabebeschränkungswert, der zum Steuern des Ladens/Entladens der zusammengesetzten Batterie 10 verwendet wird, auf einen maximalen Wert ein. Der Ausgabebeschränkungswert ist ein oberer Grenzwert (eine elektrische Leistung [kW]), bis zu dem eine Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 zulässig ist. Die Steuereinheit 30 steuert das Entladen der zusammengesetzten Batterie 10, damit eine von der zusammengesetzten Batterie 10 ausgegebene elektrische Leistung nicht den Ausgabebeschränkungswert überschreitet.
  • Der maximale Wert für den Ausgabebeschränkungswert kann vorab bestimmt werden. Wenn die Ausgabe der zusammengesetzten Batterie 10 nicht beschränkt wird, wird der Ausgabebeschränkungswert in einen Wert geändert, der kleiner ist als der maximale Wert. Der Ausgabebeschränkungswert kann zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert geändert werden. Der maximale Wert des Ausgabebeschränkungswerts kann beispielsweise 0 [kW] sein. In diesem Fall wird das Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 nicht zugelassen.
  • In Schritt S114 stellt die Steuereinheit 30 den Ausgabebeschränkungswert auf einen Wert ein, der kleiner ist als der maximale Wert. Je kleiner der Ausgabebeschränkungswert ist, desto mehr ist die Ausgabe der zusammengesetzten Batterie 10 beschränkt. Gemäß der Differenz zwischen dem integrierten Wert ΣDex(N) und dem Schwellenwert K kann die Steuereinheit 30 einen Umfang der Verkleinerung des Ausgabebeschränkungswerts in Bezug auf den maximalen Wert einstellen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 30 den Ausgabebeschränkungswert auf Basis des folgenden Ausdrucks (6) berechnen. Wout = Wout(MAX) – L × (ΣDex(N) – K) (6) wobei Wout den Ausgabebeschränkungswert darstellt, der für die Entladungssteuerung verwendet wird, Wout(MAX) den maximalen Wert des Ausgabebeschränkungswerts darstellt, L einen Koeffizienten darstellt und K den in Schritt S112 beschriebenen Schwellenwert K darstellt.
  • Ein Wert „L × (ΣDex(N) – K)” stellt den Umfang dar, in dem der Ausgabebeschränkungswert verkleinert wird, und dieser Umfang der Verkleinerung des Ausgabebeschränkungswerts kann durch Ändern des Koeffizienten L angepasst werden. Genauer kann der Umfang der Verkleinerung des Ausgabebeschränkungswerts unter Berücksichtigung des Fahrverhaltens des Fahrzeugs angepasst werden.
  • In Schritt S115 sendet die Steuereinheit 30 einen Befehl zum Steuern der Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 an den Wechselrichter 23. Der Befehl beinhaltet Informationen in Bezug auf den in Schritt S113 oder Schritt S114 eingestellten Ausgabebeschränkungswert. Somit wird die Ausgabe der zusammengesetzten Batterie 10 so gesteuert, dass die aus der zusammengesetzten Batterie 10 entladene elektrische Leistung den Ausgabebeschränkungswert nicht überschreitet.
  • In Schritt S116 speichert die Steuereinheit 30 den aktuellen Bewertungswert D(N) und den integrierten Wert ΣDex(N) im Speicher 31. Der Bewertungswert D(N) wird im Speicher 31 gespeichert, und daher kann eine Änderung des Bewertungswerts D(N) überwacht werden. Ferner wird der integrierte Wert ΣDex(N) im Speicher 31 gespeichert, und daher kann der integrierte Wert ΣDex(N) aktualisiert werden, wenn der nächste Bewertungswert D(N) den Sollwert Dtar+ oder den Sollwert Dtar– überschreitet.
  • Wenn der Prozess vom Schritt S110 zum Schritt S117 weitergeht, speichert die Steuereinheit 30 in Schritt S117 den Bewertungswert D(N) im Speicher 31. Somit kann eine Änderung des Bewertungswerts D(N) überwacht werden.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn der integrierte Wert Dex(N) größer ist als der Schwellenwert K, die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 beschränkt, und daher kann eine Verschlechterung der zusammengesetzten Batterie 10 (der Einheitszelle 11) aufgrund einer schnellen Entladung unterdrückt werden. Ferner bleibt der Ausgabebeschränkungswert auf den maximalen Wert eingestellt, bis der integrierte Wert ΣDex(N) den Schwellenwert K erreicht. Daher kann die dynamische Leistung des Fahrzeugs, die von einem Fahrer gefordert wird, unter Verwendung der Ausgabe der zusammengesetzten Batterie 10 erzeugt werden.
  • 13 zeigt eine Änderung des integrierten Wertes ΣDex(N) und eine Änderung des Ausgabebeschränkungswerts (als Beispiel) mit einer Änderung des Bewertungswerts D(N).
  • Jedes Mal, wenn der Bewertungswert D(N) den Sollwert Dtar+ oder den Sollwert Dtar– überschreitet, wird der integrierte Wert ΣDex(N) aktualisiert. Wenn der integrierte Wert ΣDex(N) zum Zeitpunkt t11 den Schwellenwert K erreicht, wird der Ausgabebeschränkungswert geändert. Daher wird die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 weiter beschränkt. Je weiter der integrierte Wert ΣDex(N) den Schwellenwert K überschreitet, desto kleiner wird der Ausgabebeschränkungswert. Im Gegensatz dazu wird der Ausgabebeschränkungswert auf dem maximalen Wert gehalten, bis der integrierte Wert ΣDex(N) den Schwellenwert K erreicht.
  • Zu einem Zeitpunkt t12 wird der integrierte Wert ΣDex(N) kleiner als der Schwellenwert K. Daher wird der Ausgabebeschränkungswert auf den maximalen Wert eingestellt. In einem Zeitraum vor dem Zeitpunkt t12 nähert sich der Ausgabebeschränkungswert dem maximalen Wert umso mehr, je näher der Zeitraum dem Zeitpunkt t12 kommt. Vom Zeitpunkt t12 bis zu einem Zeitpunkt t13 ist der Ausgabebeschränkungswert auf den maximalen Wert eingestellt. Da der integrierte Wert ΣDex(N) zum Zeitpunkt t13 größer wird als der Schwellenwert K, wird der Ausgabebeschränkungswert geändert. Je weiter der integrierte Wert ΣDex(N) den Schwellenwert K überschreitet, desto kleiner wird der Ausgabebeschränkungswert.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird der Ausgabebeschränkungswert nicht zu einem Zeitpunkt geändert, zu dem der Bewertungswert D(N) den Sollwert Dtar+ oder den Sollwert Dtar– überschreitet, sondern der Ausgabebeschränkungswert wird geändert, wenn der integrierte Wert ΣDex(N) größer wird als der Schwellenwert K. Durch die Durchführung der oben beschriebenen Steuerung kann auch dann, wenn der Bewertungswert D(N) den Sollwert Dtar+ oder den Sollwert Dtar– überschritten hat, die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 in einem Zustand durchgeführt werden, wo der Ausgabebeschränkungswert auf den maximalen Wert eingestellt ist, und die dynamische Leistung des Fahrzeugs, die von einem Fahrer gefordert wird, kann sichergestellt werden.
  • Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine materialbedingte Verschlechterung der Einheitszelle 11 veranschlagt, und daher kann ein zulässiger Bereich für eine Verschlechterung aufgrund hoher Raten festgestellt werden. Der Schwellenwert K wird entsprechend dem zulässigen Bereich der Verschlechterung aufgrund hoher Raten eingestellt, und daher kann die zusammengesetzte Batterie 10 innerhalb des zulässigen Bereichs für die Verschlechterung aufgrund hoher Raten entladen werden. Wenn die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 sichergestellt ist, kann die dynamische Leistung des Fahrzeugs, die von einem Fahrer gefordert wird, sichergestellt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird der Bewertungswert D(N) in jedem Zyklus im Speicher 31 gespeichert, und der zuletzt (unmittelbar vorangehend) im Speicher 31 gespeicherte Bewertungswert D(N – 1) wird verwendet, um den aktuellen Bewertungswert D(N) zu berechnen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Genauer kann der Bewertungswert D(N) auf Basis der Aufzeichnungen des Entladungsstromwerts berechnet werden. Der Bewertungswert D(N) wird gemäß einer Änderung des Entladungsstromwerts geändert und kann daher dadurch berechnet werden, dass die aufgezeichneten Entladungsstromwerte abgerufen werden. Zum Beispiel werden nur die Aufzeichnungen des Entladungsstromwerts im Speicher 31 gespeichert, und die gespeicherten Aufzeichnungen des Entladungsstromwerts können verwendet werden, um den Bewertungswert D(N) in einem bestimmten Zyklus Δt zu berechnen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Sollwerte Dtar+ und Dtar–, die in Schritt S110 in 3 verwendet werden, feste Werte, die vorab eingestellt werden, sind aber nicht darauf beschränkt. Das heißt, die Sollwerte Dtar+ und Dtar– können auch geändert werden.
  • Genauer wird ähnlich wie in der vorliegenden Ausführungsform eine materialbedingte Verschlechterung veranschlagt, um einen zulässigen Wert für eine Verschlechterung aufgrund hoher Raten festzustellen. Wenn der zulässige Bereich für die Verschlechterung aufgrund hoher Raten kleiner ist als ein voreingestellter Bezugsbereich, können die Sollwerte Dtar+ und Dtar– auf Werte eingestellt werden, die kleiner sind als die Sollwerte Dtar+ und Dtar–, die jeweils dem Bezugsbereich entsprechen. Wenn dagegen der zulässige Bereich für die Verschlechterung aufgrund hoher Raten größer ist als der Bezugsbereich, können die Sollwerte Dtar+ und Dtar– auf Werte eingestellt werden, die größer sind als die Sollwerte Dtar+ und Dtar–, die jeweils dem Bezugsbereich entsprechen.
  • Die Sollwerte Dtar+ und Dtar–, die dem Bezugsbereich entsprechen, können beispielsweise die Sollwerte Dtar+ und Dtar– sein, die in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben sind. Wenn die Sollwerte Dtar+ und Dtar– geändert werden, kann der Schwellenwert K ein fester Wert sein.
  • Wenn die Sollwerte Dtar+ und Dtar– verkleinert werden, sind diese Sollwerte Dtar+ und Dtar– näher an 0. Auf diese Weise werden die Sollwerte Dtar+ und Dtar– geändert, und somit kann die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar+ und die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar– vergrößert werden. Somit kann der integrierte Wert ΣDex(N) leichter größer werden als der Schwellenwert K, und die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 kann leichter beschränkt werden.
  • Wenn dagegen die Sollwerte Dtar+ und Dtar– vergrößert werden, werden diese Sollwerte Dtar+ und Dtar– in Werte geändert, die weiter weg von 0 liegen. Auf diese Weise werden die Sollwerte Dtar+ und Dtar– geändert, und somit kann die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar+ und die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar– verkleinert werden. Somit wird der integrierte Wert ΣDex(N) weniger leicht größer als der Schwellenwert K, und die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 wird möglicherweise nicht beschränkt.
  • ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
  • Es wird ein Batteriesystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Auch im Batteriesystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der in 2 und 3 dargestellte Prozess ausgeführt. Ein Verfahren zum Berechnen des integrierten Wertes ΣDex(N) (der Prozess in Schritt S111 in 3) in der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von dem Verfahren der ersten Ausführungsform. Da der übrige Prozess bzw. Ablauf der gleich wie der Prozess, der in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, wird auf ausführliche Beschreibungen verzichtet. Im Folgenden werden hauptsächlich Punkte beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird der integrierte Wert ΣDex(N) auf Basis des folgenden Ausdrucks (7) berechnet. [Ausdruck 2]
    Figure DE112011105675T5_0002
    0 < a < 1
  • Im Ausdruck (7) stellt T einen voreingestellten Zeitraum dar und kann geeignet eingestellt werden. „a” ist ein Korrekturkoeffizient und ist ein Wert, der größer ist als 0 und kleiner ist als 1. ΣDex(N – 1) ist ein Wert, der durch Akkumulieren der Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar+ und der Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar– im letzten und in früheren Zyklen (T – Δt) erhalten wird. Dex(N) ist die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar+ und die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar–, die im aktuellen Zyklus (Δt) erhalten werden.
  • Der in der ersten Ausführungsform beschriebene integrierte Wert ΣDex(N – 1) ist ein Wert, der durch kontinuierliches Akkumulieren der Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar+ und der Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar– erhalten wird. Der in der ersten Ausführungsform beschriebene integrierte Wert ΣDex(N – 1)ist ein Wert, der durch kontinuierliches Akkumulieren der Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar+ und der Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar– für den Zeitraum T erhalten wird. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar+ und die Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar–, die in einem Zyklus erhalten wurden, der um den Zeitraum T vor dem aktuellen Zyklus liegt, nicht für die Berechnung des integrierten Wertes ΣDex(N) verwendet.
  • Das Verfahren zum Berechnen des integrierten Wertes ΣDex(N) in der vorliegenden Ausführungsform wird spezifisch mit Bezug auf 14 beschrieben. 14 zeigt eine Beziehung zwischen einer Änderung des Bewertungswerts D(N) (als Beispiel) und dem Zeitraum T zum Berechnen des integrierten Wertes ΣDex(N).
  • In 14 wird zuerst der integrierte Wert ΣDex(N) vom Zeitpunkt t20 zum Zeitpunkt t22 berechnet. Ein Zeitraum vom Zeitpunkt t20 bis zum Zeitpunkt t22 ist der Zeitraum T. Der aktuelle Zyklus geht vom Zeitpunkt t21 bis zum Zeitpunkt t22. Der integrierte Wert ΣDex(N – 1) wird vom Zeitpunkt t20 bis zum Zeitpunkt t21 berechnet. Ein Verfahren zum Berechnen des integrierten Wertes ΣDex(N – 1) ist dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Verfahren gleich. Wie im Ausdruck (7) ausgedrückt ist, wird der integrierte Wert ΣDex(N – 1) mit dem Korrekturkoeffizienten „a” multipliziert.
  • Eine Differenz Dex(N) wird vom Zeitpunkt t21 bis zum Zeitpunkt t22 berechnet. Das heißt, es wird bestimmt, ob der Bewertungswert D(N) den Sollwert Dtar+ oder den Sollwert Dtar– überschreitet oder nicht. Wenn der Bewertungswert D(N) den Sollwert Dtar+ oder den Sollwert Dtar– überschreitet, wird die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar+ oder die Differenz zwischen dem Bewertungswert D(N) und dem Sollwert Dtar– berechnet. Wenn der integrierte Wert ΣDex(N – 1) und die Differenz Dex(N) erhalten werden, wird der integrierte Wert ΣDex(N) auf Basis des Ausdrucks (7) berechnet.
  • Wie vom Ausdruck (7) ausgedrückt wird, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Zeitmittelwert, der durch Teilen eines Wertes „a × ΣDex(N – 1) (T – Δt) + ΣDex(N)Δt)” durch den Zeitraum T erhalten wird, als integrierter Wert ΣDex(N) verwendet. Wenn der integrierte Wert ΣDex(N) größer ist als der Schwellenwert K, kann die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 beschränkt werden, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform. Der in der vorliegenden Ausführungsform verwendete Schwellenwert K unterscheidet sich von dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Schwellenwert K und ist ein Wert, der dem Zeitraum T entspricht Wenn der aktuelle Zyklus zum Zeitpunkt t22 endet, wird vom Zeitpunkt t23 bis zum Zeitpunkt t25 eine Berechnung des integrierten Wertes ΣDex(N) durchgeführt. Der Zeitpunkt t23 ist der Zeitpunkt, zu dem ein Zyklus ab dem Zeitpunkt t20 vorbei ist. Der Zeitpunkt t24 ist der gleiche Zeitpunkt wie der Zeitpunkt t22. Der Zeitpunkt t25 ist der Zeitpunkt, zu dem ein Zyklus ab dem Zeitpunkt t24 vorbei ist. Der aktuelle Zyklus geht vom Zeitpunkt t24 bis zum Zeitpunkt t25.
  • Der integrierte Wert ΣDex(N), der vom Zeitpunkt t23 bis zum Zeitpunkt t25 berechnet wird, ist der Zeitmittelwert, der durch Teilen des Wertes „a × ΣDex(N – 1) (T – Δt) + ΣDex(N)Δt)” durch den Zeitraum T erhalten wird. Wenn der integrierte Wert ΣDex(N) größer ist als ein Schwellenwert, wird die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 beschränkt, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform.
  • Wenn der aktuelle Zyklus zum Zeitpunkt t25 endet, wird vom Zeitpunkt t26 bis zum Zeitpunkt t28 eine Berechnung des integrierten Wertes ΣDex(N) durchgeführt. Der Zeitpunkt t26 ist der Zeitpunkt, zu dem ein Zyklus Δt ab dem Zeitpunkt t23 abgelaufen ist. Der Zeitpunkt t27 ist der gleiche Zeitpunkt wie der Zeitpunkt t25. Der Zeitpunkt t28 ist der Zeitpunkt, zu dem ein Zyklus Δt ab dem Zeitpunkt t27 abgelaufen ist. Der aktuelle Zyklus geht vom Zeitpunkt t27 bis zum Zeitpunkt t28.
  • Der integrierte Wert ΣDex(N), der vom Zeitpunkt t26 bis zum Zeitpunkt t28 berechnet wird, ist der Zeitmittelwert, der durch Teilen des Wertes „a × ΣDex(N – 1) (T – Δt) + ΣDex(N)Δt)” durch den Zeitraum T erhalten wird. Wenn der integrierte Wert ΣDex(N) größer ist als der Schwellenwert, wird die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 beschränkt, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform.
  • Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, wird eine Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten durch Anhalten des Ladens/Entladens der zusammengesetzten Batterie 10 oder anhand von anderen Verfahren vermindert. Zu einer Zeit, die um den Zeitraum T oder noch weiter vor dem aktuellen Zyklus liegt, beeinflusst dieser Bewertungswert D somit die Bewertung der Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten kaum, auch wenn der Bewertungswert D den Sollwert Dtar+ oder den Sollwert Dtar– überschreitet. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform nur der Bewertungswert D, der im letzten Zeitraum T erhalten worden ist, verwendet, um den integrierten Wert ΣDex(N) zu berechnen.
  • Daher kann der integrierte Wert ΣDex(N) unter Berücksichtigung der Verminderung der Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten erhalten werden, und die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 kann gemäß einer Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten, die noch nicht vermindert worden ist, beschränkt werden. Wenn der frühere Bewertungswert D, der die Bewertung der Verschlechterung aufgrund hoher Entladungsraten kaum beeinflusst, ebenfalls verwendet wird, um den integrierten Wert ΣDex(N) zu berechnen, dann wird der integrierte Wert ΣDex(N) leichter größer als der Schwellenwert K, und es kann passieren, dass die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 übermäßig beschränkt wird. Da der frühere Bewertungswert D in der vorliegenden Ausführungsform nicht zur Berechnung des integrierten Wertes ΣDex(N) verwendet wird, kann verhindert werden, dass die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 gemäß dem integrierten Wert ΣDex(N) übermäßig beschränkt wird.
  • Da sich der Bewertungswert D zeitabhängig ändert, wie in 14 dargestellt ist, ändern sich auch die Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar+ und die Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar– im Lauf der Zeit. Wenn sich die Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar+ und die Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar– ändern, ändert sich auch ein Wert „a × ΣDex(N – 1) + Dex(N))”. Daher kann der Wert „a × ΣDex(N – 1) + Dex(N)” manchmal vorübergehend größer oder kleiner werden. Vergleicht man den Wert „a × ΣDex(N – 1) + Dex(N)” mit dem Schwellenwert K, so kann der Wert „a × ΣDex(N – 1) + Dex(N)” manchmal größer sein als der Schwellenwert K, weil dieser Wert vorübergehend steigt. In diesem Fall wird das Entladen der zusammengesetzten Batterie 10 beschränkt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird der Zeitmittelwert, der durch Teilen des Wertes „a × ΣDex(N – 1)(T – Δt) + Dex(N)Δt” durch den Zeitraum T erhalten wird, als integrierter Wert ΣDex(N) verwendet. Der Wert „a × ΣDex(N – 1) + Dex(N)” kann für den Zeitraum T unter Verwendung des integrierten Wertes ΣDex(N), bei dem es sich um den Zeitmittelwert handelt, gestreut werden. Dies kann verhindern, dass der Wert „a × ΣDex(N – 1) + Dex(N)” vorübergehend ansteigt und größer wird als der Schwellenwert K, und es kann verhindert werden, dass eine Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 übermäßig beschränkt wird.
  • In 15 wird der Wert „a × ΣDex(N – 1) + Dex(N)” als integrierter Wert ΣDex(N) verwendet, und es ist eine Änderung des Wertes „a × ΣDex(N – 1) + Dex(N)” dargestellt (als Beispiel). Vergleicht man den Wert „a × ΣDex(N – 1) + Dex(N)” mit dem Schwellenwert K, so wird zu dem Zeitpunkt, zu dem der Wert „a × ΣDex(N – 1) + Dex(N)” größer wird als der Schwellenwert K, die Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 nicht beschränkt.
  • Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Ausführungsform der Zeitmittelwert, der durch Teilen des Wertes „a × ΣDex(N – 1)(T – Δt) + Dex(N)Δt” durch den Zeitraum T erhalten wird, als integrierter Wert ΣDex(N) verwendet, und dieser Zeitmittelwert und der Schwellenwert K werden verglichen. Es wird der Zeitmittelwert verwendet, und auch wenn der Wert „a × ΣDex(N – 1) + Dex(N)” vorübergehend größer wird als der Schwellenwert K, wird daher der Zeitmittelwert nicht manchmal größer als der Schwellenwert K. Dies kann verhindern, dass der Zeitmittelwert größer wird als der Schwellenwert K, und es kann verhindert werden, dass eine Entladung der zusammengesetzten Batterie 10 übermäßig beschränkt wird.
  • Wie im Ausdruck (7) ausgedrückt ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform der integrierte Wert ΣDex(N – 1) mit dem Korrekturkoeffizienten „a” (0 < a < 1) multipliziert. Jedoch muss der integrierte Wert ΣDex(N) nicht mit dem Korrekturkoeffizienten „a” multipliziert werden. Das heißt, die Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar+ und die Differenz zwischen dem Bewertungswert D und dem Sollwert Dtar– werden im Zeitraum T akkumuliert, der am wenigsten weit zurückliegt, und der Zeitmittelwert, der durch Teilen des akkumulierten Wertes durch den Zeitraum T erhalten wird, kann als integrierter Wert ΣDex(N) verwendet werden.
  • In der ersten Ausführungsform wird der integrierte Wert ΣDex(N) auf Basis des Ausdrucks (5) berechnet. Die Berechnung berücksichtigt alle in der Vergangenheit liegenden Bewertungswerte D. Wie in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist, kann der integrierte Wert ΣDex(N) unter Berücksichtigung von lediglich dem Bewertungswert D, der im am wenigsten weit zurückliegenden Zeitraum T erhalten worden ist, berechnet werden. Das heißt, der in der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Wert „a × ΣDex(N – 1)(T – Δt) + Dex(N)Δt” kann als integrierter Wert ΣDex(N) verwendet werden.

Claims (12)

  1. Steuervorrichtung, die eine Entladung einer nicht-wässrigen Sekundärbatterie steuert, damit die Entladung von elektrischer Leistung aus der nicht-wässrigen Sekundärbatterie nicht einen oberen Grenzwert überschreitet, wobei die Steuervorrichtung aufweist: einen Stromsensor, der einen Stromwert während eines Ladens/Entladens der nichtwässrigen Sekundärbatterie erfasst; und eine Steuereinheit, die einen Bewertungswert zum Bewerten einer ersten Verschlechterungskomponente, die eine Ausgangsleistung der nicht-wässrigen Sekundärbatterie wegen einer Unausgewogenheit von Ionenkonzentrationen in einer Elektrolytlösung, die durch die Entladung der nicht-wässrigen Sekundärbatterie verursacht wird, verringert, auf Basis eines Entladungszustands, der unter Verwendung des Stromsensors erfasst wird, berechnet und den oberen Grenzwert verkleinert, wenn ein Wert, der durch Integrieren der Bewertungswerte, die einen Sollwert überschreiten, erhalten wird, einen Schwellenwert überschreitet, wobei die Steuereinheit bestimmt, ob ein zweiter integrierter Wert den Schwellenwert überschreitet oder nicht, wobei der zweite integrierte Wert erhalten wird durch Integrieren eines Wertes, der durch Verkleinern eines ersten integrierten Wertes mit einem Korrekturkoeffizienten, und des aktuellen Bewertungswerts, der den Schwellenwert überschreitet, erhalten wird, wobei der erste integriert Wert durch Integrieren der früheren Bewertungswerte, die den Sollwert überschreiten, erhalten wird.
  2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Korrekturkoeffizient ein Wert größer 0 und kleiner 1 ist, und die Steuereinheit einen Wert, der durch Multiplizieren des ersten integrierten Wertes mit dem Korrekturkoeffizienten erhalten wird, und des aktuellen Bewertungswerts, der den Sollwert überschreitet, integriert, um den zweiten integrierten Wert zu berechnen.
  3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit den zweiten integrierten Wert für einen vorgegebenen Zeitraum berechnet, der ein am wenigsten weit zurückliegender Zeitraum ist.
  4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit einen Zeitmittelwert durch Teilen des zweiten integrierten Werts, der für den vorgegebenen Zeitraum, bei dem es sich um den am wenigsten weit zurückliegenden Zeitraum handelt, berechnet wird, durch den vorgegebenen Zeitraum berechnet, um zu bestimmen, ob der Zeitmittelwert den Schwellenwert überschreitet oder nicht.
  5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei dann, wenn der Bewertungswert größer ist als der Sollwert, welcher positiv ist, die Steuereinheit eine Differenz zwischen dem positiven Sollwert und dem Bewertungswert addiert, und wenn der Bewertungswert kleiner ist als der Sollwert, welcher negativ ist, die Steuereinheit eine Differenz zwischen dem negativen Sollwert und dem Bewertungswert subtrahiert, um den ersten integrierten Wert und den zweiten integrierten Wert zu berechnen.
  6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinheit den Schwellenwert ändert, um einen Umfang, in dem der zweite integrierte Wert vergrößert wird, bis der zweite integrierte Wert den Schwellenwert erreicht, umso mehr zu verkleinern, je größer eine zweite Verschlechterungskomponente ist, die eine Verschlechterung eines Bestandteilmaterials darstellt, das zum Laden/Entladen der nicht-wässrigen Sekundärbatterie beiträgt, und um einen Umfang, in dem der zweite integrierte Wert vergrößert wird, bis der zweite integrierte Wert den Schwellenwert erreicht, umso mehr zu vergrößern, je kleiner die zweite Verschlechterungskomponente ist.
  7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, wobei ein Speicher, in dem ein Kennfeld zum Feststellen des Schwellenwerts gemäß der zweiten Verschlechterungskomponente gespeichert ist, enthalten ist, die Steuereinheit die zweite Verschlechterungskomponente unter Verwendung einer Temperatur und einem Bestromungsumfang der nicht-wässrigen Sekundärbatterie veranschlagt, und die Steuereinheit den Schwellenwert unter Verwendung des Kennfelds, das der zweiten veranschlagten Verschlechterungskomponente entspricht, unter einer Mehrzahl von im Speicher gespeicherten Kennfeldern feststellt.
  8. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die nicht-wässrige Sekundärbatterie Energie ausgibt, die verwendet wird, damit ein Fahrzeug fahren kann.
  9. Steuerverfahren zum Steuern der Entladung einer nicht-wässrigen Sekundärbatterie, damit die Entladung von elektrischer Leistung aus der nichtwässrigen Sekundärbatterie nicht einen oberen Grenzwert überschreitet, wobei: ein Stromwert während des Ladens/Entladens der nicht-wässrigen Sekundärbatterie unter Verwendung eines Stromsensors erfasst wird, ein Bewertungswert zum Bewerten einer ersten Verschlechterungskomponente, die eine Ausgangsleistung der nicht-wässrigen Sekundärbatterie aufgrund einer Unausgewogenheit von Ionenkonzentrationen in einer Elektrolytlösung, welche durch das Entladen der nicht-wässrigen Sekundärbatterie verursacht worden ist, verkleinert, auf Basis eines Entladungszustands berechnet wird, der unter Verwendung des Stromsensors erfasst wird, bestimmt wird, ob ein zweiter integrierter Wert einen Schwellenwert überschreitet oder nicht, wobei der zweite integrierte Wert durch Integrieren eines Wertes, der durch Verkleinern eines ersten integrierten Wertes mit einem Korrekturkoeffizienten erhalten wird, und des aktuellen Bewertungswerts, der den Schwellenwert überschreitet, erhalten wird, wobei der erste integrierte Wert durch Integrieren der in der Vergangenheit liegenden Bewertungswerte, die den Sollwert überschreiten, erhalten wird, und der obere Grenzwert verkleinert wird, wenn der zweite integrierte Wert den Schwellenwert überschreitet.
  10. Steuerverfahren nach Anspruch 9, wobei der Korrekturkoeffizient ein Wert größer 0 und kleiner 1 ist, und ein Wert, der durch Multiplizieren des ersten integrierten Wertes mit dem Korrekturkoeffizienten erhalten wird, und der aktuelle Bewertungswerts, der den Sollwert überschreitet, integriert werden, um den zweiten integrierten Wert zu berechnen.
  11. Steuervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei der zweite integrierte Wert für einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird, der ein am wenigsten weit zurückliegender Zeitraum ist.
  12. Steuerverfahren nach Anspruch 11, wobei ein Zeitmittelwert durch Teilen des zweiten integrierten Wertes, der für den vorgegebenen Zeitraum, bei dem es sich um den am wenigsten weit zurückliegenden Zeitraum handelt, berechnet worden ist, durch den vorgegebenen Zeitraum berechnet wird, bestimmt wird, ob der Zeitmittelwert den Schwellenwert überschreitet oder nicht, und der obere Grenzwert verkleinert wird, wenn der Zeitmittelwert den Schwellenwert überschreitet.
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