DE112012006216B4 - Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung - Google Patents

Abstract

[Aufgabe] Eine Abschätzgenauigkeit in einer Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung, die einen Ladestatus einer Sekundärbatterie abschätzt, sollte weiterhin verbessert werden.[Mittel zum Lösen] Bei einer SOC-Abschätzung durch Integration eines Lade-und-Entlade-Stroms kann ein Einfluss eines Sensorfehlers nicht außer Acht gelassen werden, und der Einfluss eines solchen Fehlers wird mit Verstreichen der Zeit akkumuliert. Andererseits hängt bei einer SOC-Abschätzung basierend auf gemessenen Werten einer Akkumulatorspannung und einer Akkumulatortemperatur die Abschätzgenauigkeit stark von einem Lasterzeugungsmuster ab. Dabei wird gemäß der vorliegenden Erfindung, durch Mischen von beiden, während eines von diesen basierend auf einer Zuverlässigkeit gemäß einer Betriebssituation zurückgesetzt wird und/oder ein Eingabestromwert, der die Prämisse für eine SOC-Abschätzungsberechnung in einem Akkumulator ist, basierend auf der Zuverlässigkeit eingestellt wird, ermöglicht, eine SOC-Abschätzung mit möglichst hoher Genauigkeit gemäß der Betriebssituation zu berechnen.

Description

• [Technisches Gebiet]
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung (kann ebenso als eine „Sekundärbatteriestatusabschätzvorrichtung“ bezeichnet werden), die konfiguriert ist, dass ein Ladestatus einer Sekundärbatterie abgeschätzt werden kann.
• [Hintergrund]
• Ein elektrisches Energiesystem, das elektrische Energie zu einer Last unter Verwendung einer Sekundärbatterie zuführen kann, und die Sekundärbatterie, wenn nötig, auflädt, auch wenn die Last in Betrieb ist, ist weithin bekannt (beispielsweise ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, etc.). Bei dieser Art eines elektrischen Energiesystems, um die Leistungsfähigkeitsverminderung der vorstehend genannten Sekundärbatterie zu unterbinden oder die Effizienz eines Betriebs des elektrischen Energiesystems zu erhöhen, wurden herkömmlich verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen, die den Ladestatus bzw. Ladezustand (SOC [%]: wobei SOC die Abkürzung für Ladestatus ist) der vorstehend genannten Sekundärbatterie abschätzen.
• Beispielsweise kann der SOC durch Integrieren von Erfassungswerten eines Stroms bei einem Laden und einem Entladen der vorstehend genannten Sekundärbatterie abgeschätzt werden. Jedoch kann durch diese Technologie ein Abschätzen des SOC von einem wahren Wert abweichen, da Fehler von Stromerfassungswerten bei der Abschätzung des SOC akkumuliert werden.
• Außerdem wurden herkömmlich Technologien zum genauen Abschätzen des SOC durch Korrigieren einer SOC-Abschätzung, die durch Integrieren von Stromerfassungswerten erhalten wird, unter Verwendung einer anderweitigen Berechnung basierend auf einer Leerlaufspannung berechneten SOC-Abschätzung, oder Ausführen einer gewichteten Kombination von diesen beiden vorgeschlagen (siehe beispielsweise JP H11 223665 A , JP 2000 150003 A , JP 2005 201743 A , JP 2007 192726 A , JP 2008 243373 A , etc.).
• [Zitierliste]
• [Patentliteratur]
• [PTL 1] JP H11 223665 A
• [PTL 2] JP 2000 150003 A
• [PTL 3] JP 2005 201743 A
• [PTL 4] JP 2007 192726 A
• [PTL 5] JP 2008-243373 A
• [PTL 6] DE 10 2004 035 858 A1
• [Zusammenfassung der Erfindung]
• Die vorliegende Erfindung wurde zum Zwecke des weiteren Verbesserns einer Abschätzgenauigkeit bei dieser Art einer Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung gemacht.
• Die Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist konfiguriert, um einen Ladestatus (wird nachstehend vereinfacht als „SOC“ bezeichnet) einer Sekundärbatterie abzuschätzen. Diese Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung weist einen Spannungsdetektor, einen Stromdetektor und einen Temperaturdetektor auf. Der vorstehend genannte Spannungsdetektor ist derart eingerichtet, um eine Akkumulatorspannung zu erfassen, die zwischen Anschlüssen der vorstehend genannten Sekundärbatterie anliegt. Der vorstehend genannte Stromdetektor ist derart eingerichtet, um einen Strom während eines Ladens und eines Entladens der vorstehend genannten Sekundärbatterie zu erfassen. Der vorstehend genannte Temperaturdetektor ist derart eingerichtet, um eine Akkumulatortemperatur zu erfassen, die eine Temperatur der vorstehend genannten Sekundärbatterie ist.
• (1) Ein Merkmal gemäß einem Aspekt der Erfindung ist, dass die vorstehend genannte Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung weiterhin einen Stromabschätzteil, einen Zuverlässigkeitsbewertungsteil, einen Modelleingangsstromberechnungsteil und einen Ladestatusabschätzteil aufwest.
• Der vorstehend genannte Stromabschätzteil ist eingerichtet, um den vorstehend genannten Strom durch Verwenden eines Berechnungsmodells abzuschätzen, das als Parameter die durch den vorstehend genannten Spannungsdetektor erfasste vorstehend genannte Akkumulatorspannung und die durch den vorstehend genannten Temperaturdetektor erfasste vorstehend genannte Akkumulatortemperatur verwendet.
• Hier kann typischerweise ein bekanntes Akkumulatormodell als das vorstehend genannte Berechnungsmodell verwendet werden. Dieses Akkumulatormodell ist ein Berechnungsmodell, das mindestens eine Diffusionsgleichung enthält, die eine Verteilung einer Reaktionsbeitragssubstanz (eine Substanz, die zu einer elektrochemischen Reaktion in der Sekundärbatterie beiträgt) spezifiziert. Zusätzlich sind solche Akkumulatormodelle insbesondere in dem japanischen Patent JP 4265629 B , dem japanischen Patent JP 4649682 B , dem japanischen Patent JP 4703593 B , dem japanischen Patent JP 4744622 B , dem japanischen Patent JP 4802945 B , dem japanischen Patent JP 4872743 B (japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2008 243373A ), der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2007 141558 A und der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2010 60406 A , etc. beschrieben. Als diese Reaktionsbeitragssubstanz, wenn die vorstehend genannte Sekundärbatterie eine sogenannte Lithiumionenbatterie ist, entspricht dieser ein Lithiumatom oder -ion.
• Darüber hinaus kann ein bekanntes äquivalentes Schaltungsmodell als das vorstehend genannte Berechnungsmodell verwendet werden. Dieses äquivalente Schaltungsmodell ist ein Berechnungsmodell, das eine äquivalente Schaltung mit einer RC-Parallelschaltung enthält, die aus einem Widerstand Rs, der einen reinen elektrischen Widerstand darstellt, einem Widerstand Rt, der einen Ladungsübertragungswiderstand darstellt, und einer elektrischen Doppelschichtkapazität C besteht (siehe beispielsweise japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2000 268886 A , japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2003 75518 A , japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2007 178215 A und japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2011-215151 A .
• Der vorstehend genannte Zuverlässigkeitsbewertungsteil ist konfiguriert, um eine Zuverlässigkeit eines Stromwerts basierend auf einem Lade- und Entladestatus der vorstehend genannten Sekundärbatterie zu bewerten bzw. zu beurteilen. Hier ist diese Zuverlässigkeit insbesondere eine Zuverlässigkeit eines Erfassungswerts des vorstehend genannten Stroms durch den vorstehend genannten Stromdetektor, sowie eine Abschätzung des vorstehend genannten Stroms durch den vorstehend genannten Strombewertungsteil.
• Der vorstehend genannte Modelleingangsstromberechnungsteil ist konfiguriert, um einen Modelleingangsstrom gemäß einem Bewertungsergebnis durch den vorstehend genannten Zuverlässigkeitsbewertungsteil zu berechnen. Hier ist der vorstehend genannte Modelleingangsstrom ein Stromwert, der für die Abschätzung des vorstehend genannten Ladestatus verwendet wird, der das vorstehend genannte Berechnungsmodell verwendet.
• Der vorstehend genannte Ladestatusabschätzteil ist konfiguriert, um den vorstehend genannten Ladestatus durch Verwenden des vorstehend genannten Berechnungsmodells basierend auf dem vorstehend genannten Modelleingangsstrom (dieser wird durch den vorstehend genannten Modelleingangsstromberechnungsteil gemäß dem vorstehend genannten Bewertungsergebnis durch den vorstehend genannten Zuverlässigkeitsbewertungsteil berechnet) abzuschätzen.
• (2) Ein Merkmal gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass die vorstehend genannte Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung weiterhin einen Primärabschätzungsberechnungsteil, einen Sekundärabschätzungsberechnungsteil, einen Zuverlässigkeitsbewertungsteil, einen Primärabschätzungszurücksetzteil und einen Sekundärabschätzungszurücksetzteil aufweist.
• Der vorstehen genannte Primärabschätzungsberechnungsteil ist konfiguriert, um sequentiell eine primäre Abschätzung (eine Abschätzung des vorstehend genannten Ladestatus basierend auf einem Erfassungswert des vorstehend genannten Stroms durch den vorstehend genannten Stromdetektor) abzuschätzen. Hier bedeutet „sequentielles Berechnen“ nicht ein Berechnen des aktuellen Berechnungswerts unabhängig separat von dem Letzten, sondern bedeutet ein Berechnen des aktuellen Berechnungswerts unter der Prämisse des Letzten (das gleiche trifft bei dem nachstehend genannten „Sekundärabschätzungsberechnungsteil“ zu). Insbesondere ist dieser Primärabschätzungsberechnungsteil konfiguriert, um sequentiell die vorstehend genannte primäre Abschätzung durch Integrieren des vorstehend genannten Erfassungswerts des vorstehend genannten Stroms zu berechnen.
• Der vorstehend genannte Sekundärabschätzungsberechnungsteil ist konfiguriert, um sequentiell eine sekundäre Abschätzung (Abschätzung des vorstehend genannten Ladestatus basierend auf der vorstehend genannten Akkumulatorspannung, die durch den vorstehend genannten Spannungsdetektor erfasst wird, und der vorstehend genannten Akkumulatortemperatur, die durch den vorstehend genannten Temperaturdetektor erfasst wird) zu berechnen. Insbesondere ist beispielsweise dieser Sekundärabschätzungsberechnungsteil eingerichtet, um die vorstehend genannte sekundäre Abschätzung durch Verwenden eines Berechnungsmodells abzuschätzen, das als Parameter die durch den vorstehend genannten Spannungsdetektor erfasste vorstehend genannte Akkumulatorspannung und die durch den vorstehend genannten Temperaturdetektor erfasste vorstehend genannte Akkumulatortemperatur verwendet. Es ist möglich, ein bekanntes Akkumulatormodell oder ein äquivalentes Schaltungsmodell als das vorstehend genannte Berechnungsmodell zu verwenden.
• Hier ist das vorstehend genannte Akkumulatormodell ein Berechnungsmodell, das mindestens eine Diffusionsgleichung, die eine Verteilung einer Reaktionsbeitragssubstanz (Substanz, die zu einer elektrochemischen Reaktion in der vorstehend genannten Sekundärbatterie beiträgt) enthält (siehe japanisches Patent JP 4265629 B , japanisches Patent JP 4649682 B , japanisches Patent JP 4703593 B , japanisches Patent JP 4744622 B , japanisches Patent JP 4802945 B , japanisches Patent JP 4872743 B (japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2008 243373 A ), japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2007 141558 A und japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2010 60406 A , etc.) Darüber hinaus ist das vorstehend genannte äquivalente Schaltungsmodell ein Berechnungsmodell unter Verwendung einer äquivalenten Schaltung, die eine RC-Parallelschaltung aufweist, die aus einem Widerstand Rs, der einen reinen elektrischen Widerstand darstellt, einem Widerstand Rt, der einen Ladungstransferwiderstand darstellt, und einer elektrischen Doppelschichtkapazität C besteht (siehe beispielsweise japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2000 268886 A , japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2003 75518 A , japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2007 178215 A und japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2011 215151 A ).
• Der vorstehend genannte Zuverlässigkeitsbewertungsteil ist konfiguriert, um Zuverlässigkeiten der vorstehend genannten primären Abschätzung und der vorstehend genannten sekundären Abschätzung basierend auf einem Lade- und Entladestatus der vorstehend genannten Sekundärbatterie zu bewerten. Hier können beispielsweise der vorstehend genannte Strom und die vorstehend genannte Akkumulatortemperatur, etc. als die vorstehend genannte Lade- und Entladebedingung verwendet werden.
• Der vorstehend genannte Primärabschätzungszurücksetzteil ist konfiguriert, um den vorstehend genannten Primärabschätzungsberechnungsteil (oder die vorstehend genannte primäre Abschätzung) zurückzusetzen, um eine sequentielle Berechnung der vorstehend genannten primären Abschätzung durch den vorstehend genannten Primärabschätzungsberechnungsteil von einem primären Zurücksetzwert fortzusetzen, der basierend auf der vorstehend genannten sekundären Abschätzung eingestellt ist, wenn der vorstehend genannte Zuverlässigkeitsbewertungsteil die Zuverlässigkeit der vorstehend genannten primären Abschätzung als niedrig bewertet.
• Hier weist das „Zurücksetzen“ nicht eine allgemeine Semantik des Zurücksetzens auf einen Ausgangsstatus (vorbestimmter Status zur Zeit einer Inbetriebnahme oder eines Neuzustands, etc.) auf, sondern bedeutet ein Zurücksetzen (Ersetzen) eines Werts, der eine Prämisse für die nächste Berechnung bei einer sequentiellen Berechnung mit einem extern eingeführten vorbestimmten Wert sein wird (das gleiche trifft bei einem „Sekundärabschätzungszurücksetzteil“ zu, der später genannt wird). In dem vorstehend genannten Fall kann insbesondere beispielsweise dieser Primärabschätzungszurücksetzteil konfiguriert sein, um die vorstehend genannte sekundäre Abschätzung als den vorstehend genannten primären Zurücksetzwert einzustellen, und die primäre Abschätzung zurücksetzen, um eine sequentielle Berechnung der vorstehend genannten primären Abschätzung unter der Prämisse eines solchen primären Zurücksetzwerts fortzusetzen.
• Der vorstehend genannte Sekundärabschätzungszurücksetzteil ist konfiguriert, um den vorstehend genannten Sekundärabschätzungsberechnungsteil zurückzusetzen, um eine sequentielle Berechnung der vorstehend genannten sekundären Abschätzung durch den vorstehend genannten Sekundärabschätzungsberechnungsteil von einem sekundären Zurücksetzwert fortzusetzen, der basierend auf der vorstehend genannten primären Abschätzung eingestellt ist, wenn der vorstehend genannte Zuverlässigkeitsbewertungsteil eine Zuverlässigkeit der vorstehend genannten sekundären Abschätzung als niedrig bewertet.
• Wenn insbesondere der vorstehend genannte Sekundärabschätzungsberechnungsteil eingerichtet ist, um die vorstehend genannte sekundäre Abschätzung basierend auf der durch den vorstehend genannten Spannungsdetektor erfassten vorstehend genannten Akkumulatorspannung und der durch den vorstehend genannten Temperaturdetektor erfassten vorstehend genannten Akkumulatortemperatur durch Abschätzen einer Konzentrationsverteilung und einer Durchschnittskonzentration der Reaktionsbeitragssubstanz in einem aktiven Material, das die vorstehend genannte Reaktionsbeitragssubstanz darin enthält, unter Verwendung des vorstehend genannten Akkumulatormodells zu berechnen, wobei der vorstehend genannte Sekundärabschätzungszurücksetzteil konfiguriert ist, um die vorstehend genannte Konzentrationsverteilung basierend auf der vorstehend genannten primären Abschätzung zu aktualisieren. In diesem Fall kann beispielsweise der vorstehend genannte Sekundärabschätzungszurücksetzteil konfiguriert sein, um die Durchschnittskonzentration zu aktualisieren, während ein Konzentrationsvariationsmuster in der vorstehend genannten Konzentrationsverteilung vor dem Zurücksetzen gehalten bzw. beibehalten wird.
• Die vorstehend genannte Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung kann weiterhin mit einem Ladestatusberechnungsteil ausgestattet sein. Dieser Ladestatusberechnungsteil ist konfiguriert, um den vorstehend genannten Ladestatus durch Gewichten der vorstehend genannten primären Abschätzung und der vorstehend genannten sekundären Abschätzung unter Verwendung von Koeffizienten, die basierend auf dem Bewertungsergebnis der Zuverlässigkeiten der vorstehend genannten primären Abschätzung und der vorstehend genannten sekundären Abschätzung durch den vorstehend genannten Zuverlässigkeitsbewertungsteil eingestellt sind, abzuschätzen.
• Figurenliste
• [1] Eine Blockdarstellung zeigt eine schematische Konfiguration eines elektrischen Energiesystems, an dem ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
• [2] Eine Blockdarstellung zeigt eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugs mit einem darin angebrachten Elektromotor als ein Beispiel des in 1 gezeigten elektrischen Energiesystems.
• [3] Eine Blockdarstellung zeigt ein grobes Funktionsschema einer Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das innerhalb der elektronischen Steuereinheit für eine in 1 und 2 gezeigte Akkumulatorsteuerung erlangt wird.
• [4] Eine Blockdarstellung zeigt ein grobes Funktionsschema einer in 3 gezeigten Stromeingabeeinheit, die innerhalb der elektronischen Steuereinheit für eine in 1 und 2 gezeigte Akkumulatorsteuerung erlangt wird.
• [5] Ein Flussdiagramm zeigt ein Beispiel einer SOC-Abschätzoperation, die durch die in 3 gezeigte Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung durchgeführt wird.
• [6] Eine Blockdarstellung zeigt ein grobes Funktionsschema einer Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das innerhalb der elektronischen Steuereinheit für eine in 1 und 2 gezeigte Akkumulatorsteuerung erlangt wird.
• [7] Eine Blockdarstellung zeigt ein grobes Funktionsschema des in 6 gezeigten SOC_CM-Berechnungsteils, der innerhalb der elektronischen Steuereinheit für eine in 1 und 2 gezeigte Akkumulatorsteuerung erlangt wird.
• [8] Ein Graph, der eine SOC-Abschätzsituation in einer herkömmlichen SOC-Abschätztechnologie zeigt.
• [9] Ein Graph, der eine SOC-Abschätzsituation durch eine SOC-Abschätztechnologie gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel zeigt.
• [10] Eine konzeptuelle Darstellung, die eine Lithiumkonzentrationsverteilung in einem aktiven Material der positiven Elektrode innerhalb der in 1 gezeigten Sekundärbatterie zeigt.
• [11] Ein Ablaufdiagramm, das ein spezifisches Beispiel einer SOC-Abschätzoperation zeigt, die durch die in 6 gezeigte Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung durchgeführt wird.
• [12] Ein Ablaufdiagramm, das eine Berechnungsoperation eines Modell-Basisakkumulatorladestatus-Abschätzwerts SOC_CM durch den in 6 gezeigten SOC_CM-Berechnungsteil zeigt.
• [13] Ein Ablaufdiagramm, das eine Berechnungsoperation eines Iststrom-Basisbatterieladestatus-Abschätzwerts SOC_I durch den in 6 gezeigten SOC_I-Berechnungsteil zeigt.
• [Beschreibung von Ausführungsbeispielen]
• Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Zusätzlich, wie später angeführt ist, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen Konfigurationen der Ausführungsbeispiele, die nachstehend erläutert sind, auf irgendeine Weise beschränkt ist. Weil es schwierig sein kann, die Erläuterung der Ausführungsbeispiele zu verstehen, wenn verschiedene Arten von Variationen (Modifikationen), die bei den gegenwärtigen Ausführungsbeispielen möglich sind, bei der Erläuterung der jeweiligen Ausführungsbeispiele eingefügt werden, werden diese am Ende gesammelt angegeben.
• - Gesamtkonfiguration des elektrischen Energiesystems -
• 1 ist eine Blockdarstellung, die eine schematische Konfiguration eines elektrischen Energiesystems S zeigt, an dem ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Das elektrische Energiesystem S ist mit einer Sekundärbatterie 1, einem Lastmechanismus 2, einer Hauptsteuereinheit 3 und einer Akkumulatorsteuerung 4 ausgestattet. Dieses elektrische Energiesystem S ist konfiguriert, dass dieses eine Energiezufuhr zu dem Lastmechanismus 2 mit der Sekundärbatterie 1 bewirken kann, und dass die Sekundärbatterie 1 mit einer durch eine Operation des Lastmechanismus 2 produzierten elektrischen Energie, wenn notwendig, unter der Steuerung der Hauptsteuerungseinheit 3 geladen wird (die nachstehend als „Haupt-ECU 3“ bezeichnet wird).
• In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist die Sekundärbatterie 1 ein Lithiumionenakkumulator, der geladen und entladen werden kann, und ist elektrisch mit dem Lastmechanismus 2 über eine Energiezuführleitung PL verbunden. Darüber hinaus ist in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel das elektrische Energiesystem S ein Fahrzeug (ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug), das einen Motor enthält, der nicht gezeigt ist. Und zwar ist der Lastmechanismus 2 mit Antriebselementen, wie etwa dem Motor ausgestattet, der durch die von der Sekundärbatterie 1 zugeführten elektrischen Energie angetrieben wird, etc. Darüber hinaus ist der Lastmechanismus 2 mit einem Energieerzeugungselement (nicht gezeigt: dieses Energieerzeugungselement kann den vorstehend genannten Motor umfassen), der Energie erzeugen kann, während das Fahrzeug fährt.
• Die Haupt-ECU 3 ist ein sogenannter Mikrocomputer mit einer CPU (zentrale Verarbeitungseinheit), einem ROM (Lesespeicher), einem RAM (Schreib-LeseSpeicher), einem Backup-RAM (überschreibbarer nichtvolatiler Speicher), etc. und ist konfiguriert, um eine Lade- und Entladeoperation der Sekundärbatterie 1 und eine Operation des Lastmechanismus 2 gemäß Akkumulatorinformationen, die von der Akkumulatorsteuerung 4 bezogen werden (Vielzahl von Informationen über die Sekundärbatterie 1: Akkumulatorspannung, Akkumulatortemperatur, SOC, etc.), und Betriebsanweisungsinformationen von einem Fahrer (Betätigungsumfang eines nicht gezeigten Fahrpedals, etc.) zu steuern.
• Die Akkumulatorsteuerung 4 ist konfiguriert, um Akkumulatorzustände (SOC, etc.) der Sekundärbatterie 1 gemäß einem Akkumulatormodell, das einen internen Zustand der Sekundärbatterie 1 basierend auf einer elektrochemischen Reaktion abschätzen kann, abzuschätzen, und die vorstehend genannten Akkumulatorinformationen mit dieser Abschätzung an die Hauptsteuerungseinheit 3 zu übertragen. Insbesondere ist die Akkumulatorsteuerung 4 mit einer elektronischen Steuereinheit 4a (wird nachstehend als „Akkumulator-ECU 4a“ bezeichnet) für eine Akkumulatorsteuerung, einem Spannungssensor 4b, einem Stromsensor 4c und einem Temperatursensor 4d ausgestattet.
• Ähnlich der vorstehend genannten Haupt-ECU 3 ist die Akkumulator-ECU 4a ebenso ein sogenannter Mikrocomputer mit einer CPU zum Ausführen einer vorbestimmten Sequenz und vorbestimmten Operation, die zuvor programmiert wurden, einem ROM, der eine Routine (Programm) und Parameter zum Ausführen einer solchen Sequenz und Operation speichert, einem RAM und Backup-RAM, die geeignet Daten speichern, wenn die CPU die Routine ausführt, etc., und ist konfiguriert, um die vorstehend genannten Akkumulatorinformationen basierend auf der Erfassungssignal-(Erfassungswert-)Ausgabe durch den Spannungssensor 4b, den Stromsensor 4c und den Temperatursensor 4d, etc. zu erzeugen. Details der spezifischen Konfiguration dieser Akkumulator-ECU 4a werden nachstehend genannt.
• Der Spannungssensor 4b ist eingerichtet, um eine Ausgabe gemäß der Akkumulatorspannung, die zwischen Anschlüssen der Sekundärbatterie erzeugt wird bzw. anliegt, zu produzieren. Der Stromsensor 4c ist eingerichtet, um eine Ausgabe gemäß des Stromes während eines Ladens oder Entladens der Sekundärbatterie 1 zu produzieren (wird nachstehend als „Lade-und-Entlade-Stromistwert Ib“ bezeichnet). Der Temperatursensor 4d ist eingerichtet, um eine Ausgabe gemäß der Akkumulatortemperatur zu produzieren, die eine Temperatur der Sekundärbatterie ist.
• 2 ist eine Blockdarstellung, die eine schematische Konfiguration eines Fahrzeugs mit einem darin angebrachten Elektromotor als ein Beispiel eines in 1 gezeigten elektrischen Energiesystems S zeigt. Wie in 2 gezeigt ist, ist das mit einem Elektromotor ausgestattete Fahrzeug VH ein sogenanntes „Hybridfahrzeug“ und weist einen primären Motorgenerator 21, einen sekundären Motorgenerator 22, einen Inverter 23, elektrische Energieleitungen 24 und 25, eine Maschine 26 und einen Antriebskraftübertragungsmechanismus 27 als einen Lastmechanismus 2 auf.
• Der primäre Motorgenerator 21 ist ein bekannter Wechselstromsynchrongeneratormotor, der als ein Dynamo und als ein Elektromotor betrieben werden kann. Dieser primäre Motorgenerator 21 ist eingerichtet, dass dieser Elektrizität durch Aufnehmen der gesamten oder eines Teils einer Rotationsantriebskraft der Maschine 26 erzeugen kann. Zusätzlich ist in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel der primäre Motorgenerator 21 eingerichtet, dass dieser hauptsächlich als ein Dynamo verwendet werden kann.
• Der sekundäre Motorgenerator 22 ist ein bekannter Wechselstromsynchrongeneratormotor, der als ein Dynamo und als ein Elektromotor betrieben werden kann. Dieser sekundäre Motorgenerator 22 ist eingerichtet, dass dieser eine Bewegungskraft zum Drehen einer Achswelle DS (Rad W) durch Aufnehmen einer elektrischen Energiezufuhr von der Sekundärbatterie 1 und/oder dem primären Motorgenerator 21 erzeugen kann, wobei dieser elektrische Energie von der Rotationsantriebskraft der Achswelle DS (Rad W) während einer Verzögerung sammeln kann.
• Der Inverter 23 ist elektrisch mit der Sekundärbatterie 1 über die Energiezufuhrleitung PL verbunden. Darüber hinaus ist der Inverter 23 mit dem primären Elektromotorgenerator 21 über die elektrische Energieleitung 24 verbunden und ist elektrisch mit dem sekundären Motorgenerator 22 über die elektrische Energieleitung 25 verbunden. Dieser Inverter 23 ist konfiguriert, um eine von der Sekundärbatterie 1 zugeführte elektrische DC-Energie in eine elektrische Wechselstromenergie zu konvertieren, und gibt diese an die elektrische Energieleitung 24 aus, sowie um die an die elektrischen Energieleitungen 24 und 25 zugeführte Wechselstromenergie in eine elektrische DC-Energie zu konvertieren, und gibt diese an die Energiezufuhrleitung PL aus.
• Der primäre Motorgenerator 21, der sekundäre Motorgenerator 22 und die Maschine 26 sind mit der Achsewelle DS (Rad W) über den Bewegungsenergieübertragungsmechanismus 27 gekoppelt. Der Bewegungsenergieübertragungsmechanismus 27 ist mit einem Bewegungsenergieaufteilmechanismus 27a und einer Reduktionseinrichtung 27b ausgestattet. Der Bewegungsenergieübertragungsmechanismus 27 ist konfiguriert, um zu ermöglichen, Energie in dem primären Motorgenerator 21 durch Übertragen der gesamten oder eines Teils der Rotationsantriebskraft, die durch die Maschine 26 ausgegeben wird, an den primären Motorgenerator 21 zu erzeugen, und kann das Rad W durch Übertragen der durch die Maschine 26 und des sekundären Motorgenerators 22 ausgegebenen Rotationsantriebskraft an die Achswelle DS antreiben.
• Weil andere Abschnitte als die Akkumulator-ECU 4a, die ein wesentlicher Bestandteil des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels ist, in der Konfiguration eines mit einem Elektromotor ausgestatteten Fahrzeugs VH wie vorstehend genannt bereits bekannt sind, werden detaillierte Illustrationen darüber hinaus über die Konfiguration des mit dem Elektromotor ausgestatteten Fahrzeugs VH in der gegenwärtigen Spezifikation weggelassen.
• - Konfiguration der Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels -
• 3 ist eine Blockdarstellung, die das grobe Funktionsschema der Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung 40 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, das durch die in 1 und 2 gezeigte Akkumulator-ECU 4a erlangt wird. Bezug nehmend auf 3, ist die Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung 40 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel mit dem Diffusionsabschätzteil 40a, einem Offenspannungsabschätzteil 40b, einem Akkumulatorparameterwerteeinstellteil 40c, einem Rand- bzw. Grenzbedingungseinstellteil 40d, einem Durchschnittskonzentrationsberechnungsteil 40e, einem Stromeingabeteil 40f und einem SOC-Abschätzteil 40g ausgestattet.
• Der Diffusionsabschätzteil 40a ist konfiguriert, um sequentiell eine Lithiumkonzentrationsverteilung innerhalb eines aktiven Materials basierend auf der durch den Grenzbedingungseinstellteil 40d eingestellten Grenzbedingung durch Verwenden einer bekannten Diffusionsmodellformel des aktiven Materials zu berechnen und zu aktualisieren (siehe beispielsweise japanisches Patent JP 4872743 B (japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2008 243373 A ) des gegenwärtigen Anmelders). Weil verschiedene Arten von Modellformeln in einem Akkumulatormodell umfassend die vorstehend genannte Diffusionsmodellformel des aktiven Materials gleich jenen sind, die in jeder der vorstehend genannten Schriften offenbart sind, werden Details einer in jedem Teil verwendeten Modellformel, etc. in der vorliegenden Spezifikation weggelassen (falls notwendig, siehe jede der vorstehend genannten Druckschriften).
• Der Offenspannungsabschätzteil 40b ist konfiguriert, um eine Offenspannung sowohl einer positiven Elektrode als auch einer negativen Elektrode, oder eine Verbundoffenspannung einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode gemäß einem vorbestimmten Kennfeld (in den Zeichnungen werden diese zur Verständlichkeit als „Offenspannung U(θ)“ bezeichnet) zu berechnen. U(θ) bedeutet, dass eine Offenspannung U durch Verwenden eines Kennfelds bezogen wird, in dem eine Offenspannung U als eine Funktion durch Verwenden von „θ“ als ein Argument dargestellt wird. Hier ist „θ“ ein lokaler SOC. Der „lokale SOC“ ist eine lokale Änderungsrate (SOC: Ladestatus) basierend auf einer lokalen Lithiumkonzentrationsverteilung auf der Oberfläche aktiven Materials, die durch den Diffusionsabschätzteil 40a abgeschätzt wird.
• Der Akkumulatorparameterwerteeinstellteil 40c ist konfiguriert, um Akkumulatorparameter (ein reiner DC-Widerstand Rd, eine Austauschstromdichte i₀ , eine Diffusionskonstante Ds, etc.) in einer zu verwendenden Akkumulatormodellformel gemäß einer Akkumulatortemperatur T, die gemäß einem Erfassungswert Tb durch den Temperatursensor Td erfasst wird, und einem gegenwärtigen lokalen SOC basierend auf einer Abschätzung durch den Diffusionsabschätzteil 40a (als „θ“ in den Zeichnungen angegeben) einzustellen. Hier ist die Diffusionskonstante Ds ein Koeffizient, der für eine Diffusionsgleichung verwendet wird, der eine Lithiumkonzentrationsverteilung in einer Akkumulatormodellformel spezifiziert.
• Der Grenzbedingungseinstellteil 40d ist konfiguriert, um einen Modelleingangsstrom Ia, der durch den Stromeingabeteil 40f ausgegeben wird, in eine Reaktionsstromdichte (die Menge einer Lithiumbildung) zu konvertieren, und die Randbedingung in der vorstehend genannten Diffusionsmodellformel des aktiven Materials zu aktualisieren.
• Der Durchschnittsdichteberechnungsteil 40e ist konfiguriert, um eine Lithiumdurchschnittskonzentration C_save in einem Modell des aktiven Materials der positiven Elektrode basierend auf einer Lithiumkonzentrationsverteilung innerhalb des aktiven Materials, die durch den Diffusionsabschätzteil 40a abgeschätzt wird, zu berechnen.
• 4 ist eine Blockdarstellung, die ein grobes Funktionsschema des in 3 gezeigten Stromeingabeteils 40f zeigt, der innerhalb der in 1 und 2 gezeigten Akkumulator-ECU 4a erlangt wird. Bezug nehmend auf 4, ist der Stromeingabeteil 40f mit einem Modellabschätzstromberechnungsteil 40f1, einem Stromzuverlässigkeitsbewertungs- bzw. -bewertungsteil 40f2 und einem Modelleingangsstromberechnungsteil 40f3 ausgestattet.
• Der Stromeingabeteil 40f ist konfiguriert, um eine Zuverlässigkeit des vorstehend genannten abgeschätzten Akkumulatorstroms Ie (diese wird unter Verwendung eines Akkumulatormodells basierend auf einer Akkumulatorspannung V berechnet, die gemäß dem Erfassungswert Vb des Spannungssensors 4b und dem Erfassungswert Tb des Temperatursensors 4d erfasst wird) und eine Zuverlässigkeit eines Sensorstroms Ib (diese ist der Erfassungswert durch den Stromsensor 4c) zu bewerten, und basierend auf diesem Bewertungsergebnis einen Modelleingangsstrom Ia, der ein in den Randbedingungseinstellteil 40d für eine SOC-Abschätzung eingegebener Stromwert ist, zu berechnen und auszugeben.
• Insbesondere ist der Modellabschätzstromberechnungsteil 40f1 konfiguriert, um einen abgeschätzten Akkumulatorstrom Ie durch Verwenden eines Akkumulatormodells basierend auf einer Offenspannung U(θ), die durch den Offenspannungsabschätzteil 40b abgeschätzt wird, einer gegenwärtigen Batteriespannung V, die gemäß dem Erfassungswert Vb des Spannungssensors 4b erfasst wird, und einer bekannten Spannungs-Strom-Beziehungsmodellformel und einer Diffusionsmodellformel eines aktiven Materials zu berechnen.
• Darüber hinaus ist der Stromzuverlässigkeitsbewertungsteil 40f2 konfiguriert, um eine Zuverlässigkeit eines abgeschätzten Akkumulatorstroms Ie und eines Sensorstroms Ib basierend auf einem Lade-und-Entlade-Zustand (einem Lade-und-Entlade-Stromistwert Ib, einer Akkumulatortemperatur T und einer Offenspannung U(θ), etc.) der Sekundärbatterie 1 zu bewerten. Insbesondere ist der Stromzuverlässigkeitsbewertungsteil 40f2 konfiguriert, um eine Zuverlässigkeit des abgeschätzten Akkumulatorstroms Ie und eines Sensorstroms Ib basierend auf einer folgenden Tabelle (Tabelle 1), die zuvor in dem vorstehend genannten ROM oder dem Backup-RAM gespeichert ist, zu bewerten.
• Ferner bedeutet in der folgenden Tabelle eine „Dauer“ eine Lade-und-EntladeDauer, nachdem die Abschätzung des SOC letztmalig initialisiert wurde, und ein „OCV-Gradient“ bedeutet die Variation pro Zeiteinheit der Offenspannung (OCV), die sequentiell durch den Offenspannungsabschätzteil 40b abgeschätzt wird. Darüber hinaus bedeutet „H“, dass die Zuverlässigkeit hoch ist, und „L“ bedeutet, dass die Zuverlässigkeit niedrig ist. [Tabelle 1]

  	Lade-Entlade-Strom (Ib)		Dauer (tcont)		Akkumulatortemperatur (Tb)		OCV-Gradient
  							(ΔU)
  	<Ib0	≥Ib0	<tc0	≥tc0	<Tb0	≥Tb0	<ΔU0	≥ΔU0
  Ib	L	H	H	L	H	H	H	H
  Ie	H	L	H	H	L	H	L	H

• Weiterhin ist der Modelleingangsstromberechnungsteil 40f3 konfiguriert, um den Modelleingangsstrom Ia unter Verwendung der vorstehend genannten Tabelle (Tabelle 1) und α gemäß dem Bewertungsergebnis durch den Stromzuverlässigkeitsbewertungsteil 40f2 basierend auf der folgenden Formel zu berechnen. $$\text{Ia}=\mathrm{\alpha }\times \text{Ie}+\left(1-\mathrm{\alpha }\right)\times \text{Ib}$$

  
• Wiederum Bezug nehmend auf 3, ist der SOC-Abschätzteil 40g konfiguriert, um den Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe (Einheit: %), der eine Abschätzung eines finalen SOC ist, basierend auf einer Lithiumdurchschnittskonzentration C_save in einem Modell eines aktiven Materials einer positiven Elektrode, die durch den Durchschnittskonzentrationsberechnungsteil 40e berechnet wird, zu berechnen. Und zwar ist der SOC-Abschätzteil 40g konfiguriert, um den Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe durch Verwenden eines Akkumulatormodells basierend auf dem Modelleingangsstrom Ia, der wie vorstehend genannt durch den Modelleingangsstromberechnungsteil 40f3 in 4 berechnet wird, zu berechnen.
• Mit anderen Worten weisen der Diffusionsabschätzteil 40a, der Randbedingungseinstellteil 40d, der Durchschnittskonzentrationsberechnungsteil 40e und der SOC-Abschätzteil 40g gleiche Funktionen wie jene eines Diffusionsabschätzteils, eines Grenzbedingungseinstellteils, eines Durchschnittskonzentrationsberechnungsteils und eines SOC-Abschätzteils, die in 9 und 13 des japanischen Patents JP 4872743 B (japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2008 243373 A ) des gegenwärtigen Anmelders gezeigt sind, auf, außer dass der durch die Stromeingabeeinheit 40f ausgegebene Modelleingangsstrom Ia anstatt des durch den Modellabschätzstromberechnungsteil 40f1 berechneten abgeschätzten Akkumulatorstroms verwendet wird.
• - Überblick eines Betriebs, sowie Aktion und Effekt -
• 5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer durch die in 3 gezeigte Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung 40 durchgeführte SOC-Abschätzoperation zeigt. In der Figur ist „S“ die Abkürzung für einen „Schritt“. Die in 5 gezeigte SOC-Abschätzroutine 500 wird zu jeder vorbestimmten Operationsperiode (beispielsweise 0,1 Sekunden) in der Akkumulator-ECU 4a durchgeführt.
• Sobald diese SOC-Abschätzroutine 500 startet, werden zunächst in Schritt 510 die Akkumulatortemperatur T und Akkumulatorspannung V, etc. basierend auf den Erfassungswerten von verschiedenen Sensoren (Erfassungswert Tb des Temperatursensors 4d und der Erfassungswert Vb des Spannungssensors 4b, etc.) bezogen. Als Nächstes fährt die Verarbeitung zu Schritt 520 fort. In Schritt 520 wird der Wert (θ) eines lokalen SOC auf der Oberfläche eines aktiven Materials basierend auf der in dem später genannten Schritt 570 bei der Ausführung der letzten Routine aktualisierten Lithiumkonzentrationsverteilung berechnet.
• Anschließend fährt die Verarbeitung zu Schritt 530 fort. In Schritt 530 wird ein Offenspannungswert U(θ) basierend auf dem Wert des lokalen SOC berechnet, der in dem vorstehend genannten Schritt 520 berechnet wurde. Anschließend fährt die Verarbeitung zu Schritt 540 und Schritt 550 fort.
• In Schritt 540 wird der abgeschätzte Akkumulatorstrom Ie durch die Funktion des in 4 gezeigten Modellabschätzstromberechnungsteils 40f1 basierend auf Akkumulatorparameterwerten, die gemäß der Akkumulatorspannung V, der Offenspannung U(θ) und der Akkumulatortemperatur T eingestellt sind, berechnet. Andererseits wird in Schritt 550 der Sensorstrom Ib basierend auf der Ausgabe des Stromsensors 4c bezogen.
• Anschließend fährt die Verarbeitung zu Schritt 553 fort. In Schritt 553 wird eine Zuverlässigkeit des abgeschätzten Akkumulatorstroms Ie und des Sensorstroms Ib durch den Stromzuverlässigkeitsbewertungsteil 40f2 basierend auf den Lade-und-Entlade-Bedingungen (ein Lade-und-Entlade-Stromistwert Ib, eine Akkumulatortemperatur, etc.: siehe vorstehend genannte Tabelle 1) der Sekundärbatterie 1 bewertet.
• Insbesondere wird in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel die Zuverlässigkeit des abgeschätzten Akkumulatorstroms Ie und des Sensorstroms Ib basierend auf den folgenden Formeln bewertet. $${\mathrm{\xi }}_{\text{Ib}}={\mathrm{\xi }}_{\text{Ib1}}\left({\text{X}}_{\text{Ib}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{Ib2}}\left({\text{X}}_{\text{tcont}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{Ib3}}\left({\text{X}}_{\text{Tb}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{Ib4}}\left({\text{X}}_{\mathrm{\Delta }\text{U}}\right),$$

  

  und $${\mathrm{\xi }}_{\text{Ib}}={\mathrm{\xi }}_{\text{Ia1}}\left({\text{X}}_{\text{Ib}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{Ia2}}\left({\text{X}}_{\text{tcont}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{Ia3}}\left({\text{X}}_{\text{Tb}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{Ia4}}\left({\text{X}}_{\mathrm{\Delta }\text{U}}\right)$$

  

  In den vorstehenden Formeln gilt:
• ξ_Ib: Koeffizient der Zuverlässigkeit des Sensorstroms Ib,
• ξ_Ia: Koeffizient der Zuverlässigkeit des abgeschätzten Akkumulatorstroms Ie,
• X_Ib: Zuverlässigkeitsmarkierungszeichen („Flag“) bezüglich der Größe eines Lade-und-Entlade-Stromwerts (d.h. Größe der Last) (dieses ist 1 in dem Fall von H in der vorstehenden genannten Tabelle 1 und 0 in dem Fall von L),
• X_tcont: Zuverlässigkeitsmarkierungszeichen („Flag“) bezüglich einer Dauer (diese ist 1 im Fall von H in der vorstehend genannten Tabelle 1 und 0 im Fall von L),
• X_Tb: Zuverlässigkeitsmarkierungszeichen („Flag“) bezüglich einer Akkumulatortemperatur (diese ist 1 im Fall von H in der vorstehend genannten Tabelle 1 und 0 im Fall von L),
• X_ΔU: Zuverlässigkeitsmarkierungszeichen („Flag“) bezüglich eines OCV-Gradienten (dieser ist 1 in dem Fall von H in der vorstehend genannten Tabelle 1 und 0 in dem Fall von L) und
• ξ_Ib1, ξ_Ib2, ξ_Ib3, ξ_Ib4, ξ_Ia1, ξ_Ia2, ξ_Ia3, ξ_Ia4: Gewichtungskoeffizienten (zuvor in dem ROM oder dem Backup-RAM gespeicherte Werte: diese Werte können zuvor durch ein Experiment oder eine Computersimulation erhalten werden).
• Anschließend fährt die Verarbeitung zu Schritt 555 fort. In Schritt 555 wird der Modelleingangsstrom Ia basierend auf dem Bewertungsergebnis in Schritt 553 berechnet. In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist das vorstehend genannte α basierend auf den Werten der vorstehend genannten ξ_Ib und ξ_Ia und einem Kennfeld, das zuvor in dem ROM oder dem Backup-RAM gespeichert ist (ein solches Kennfeld kann zuvor durch ein Experiment oder eine Computersimulation erhalten werden), eingestellt und der Modelleingangsstrom Ia wird durch Verwenden dieses α berechnet.
• Sobald der Modelleingangsstrom Ia so berechnet wird, fährt die Verarbeitung zu Schritt 560 fort. In Schritt 560 wird eine Reaktionsstromdichte (die Menge einer Lithiumbildung) aus dem Modelleingangsstrom Ia berechnet und die Grenzbedingung (Oberfläche aktiven Materials) an einer Schnittstelle aktiven Materials einer Diffusionsmodellgleichung wird durch Verwenden der berechneten Reaktionsstromdichte eingestellt.
• Anschließend fährt die Verarbeitung zu Schritt 570 fort. In Schritt 570 wird die Lithiumkonzentrationsverteilung in einem Modell aktiven Materials durch das Diffusionsgleichungsmodell berechnet, und die Lithiumkonzentrationsabschätzung in jedem Bereich in einem Modell aktiven Materials wird aktualisiert. Zusätzlich, wie vorstehend angemerkt, wird die Lithiumkonzentration in einem segmentierten Bereich, die an dem äußerten Umfang aktuell berechnet und aktualisiert wird, für die Berechnung des lokalen SOC in Schritt 520 bei der nächsten Routinenausführung verwendet.
• Nachdem die Lithiumkonzentrationsverteilung in Schritt 570 aktualisiert wird, fährt die Verarbeitung zu Schritt 580 fort. In Schritt 580 wird eine Lithiumdurchschnittskonzentration C_save basierend auf der Lithiumkonzentrationsverteilung in dem aktiven Material, die in Schritt 570 erhalten wird, berechnet.
• Anschließend fährt die Verarbeitung zu Schritt 590 fort. In Schritt 590 wird der Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe, der eine Abschätzung eines finalen SOC ist, basierend auf der Lithiumdurchschnittskonzentration C_save , die in Schritt 580 bezogen wird, berechnet. Anschließend ist die Verarbeitung dieser Routine einmal abgeschlossen.
• Wie vorstehend angemerkt wird in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel der Modeleingangsstrom Ia, der die Basis für eine Berechnung des Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOCe bildet, der eine Abschätzung des finalen SOC ist, basierend auf dem Zuverlässigkeitsbewertungsergebnis des abgeschätzten Akkumulatorstroms Ie und des Sensorstroms Ib gemäß den Lade-und-Entlade-Bedingungen der Sekundärbatterie 1 berechnet, und anschließend wird der Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe durch Verwenden dieses Modelleingangsstroms Ia berechnet.
• Daher wird gemäß der Konfiguration des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels die Berechnungslast einer Abschätzung (Berechnung) reduziert, während die Abschätz-(Berechnungs-)Genauigkeit des SOC besser als je zuvor verbessert wird. Und zwar wird gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel die Abschätzgenauigkeit des SOC vielmehr als je zuvor verbessert, während die Abschätzlogik des SOC vereinfacht wird.
• - Konfiguration der Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels -
• 6 ist eine Blockdarstellung, die ein grobes Funktionsschema der Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung 40 eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, das innerhalb der in 1 und 2 gezeigten Akkumulator-ECU 4a erlangt wird. Diese Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung 40 ist mit einem SOC_I-Berechnungsteil 41, einem SOC_CM-Berechnungsteil 42, einem SOC-Zuverlässigkeitsbewertungsteil 43, einem SOCe-Berechnungsteil 44, einem SOC_I-Zurücksetzteil 45 und einem SOC_CM-Zurücksetzteil 46 ausgestattet.
• Der SOC_I-Berechnungsteil 41 ist konfiguriert, um sequentiell den gegenwärtigen Strom-Basisakkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I (Einheit: %) zu berechnen, der eine Abschätzung des SOC durch Integrieren des Lade-und-Entlade-Stromistwerts Ib ist. Zusätzlich, weil eine Abschätzung des SOC durch Integrieren des Lade-und-Entlade-Stromistwerts Ib bekannt ist (siehe beispielsweise japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP H11 223665 A , japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2000 150003 A , japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2005 201743 A , etc.), wird eine detaillierte Erläuterung des Schaltungsblocks innerhalb des SOC_I-Berechnungsteils 41 in der vorliegenden Spezifikation weggelassen (wenn nötig, siehe eine der vorstehend genannten Schriften, etc.).
• Der SOC_CM-Berechnungsteil 42 ist eingerichtet, um sequentiell eine Abschätzung des SOC (diese wird nachstehend als ein „modellbasierter Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM“ bezeichnet, Einheit: %) durch ein Akkumulatormodell basierend auf der durch den Spannungssensor 4b erfassten Akkumulatorspannung und der durch den Temperatursensor erfassten Akkumulatortemperatur zu berechnen. Eine detaillierte Erläuterung des Schaltungsblocks innerhalb des SOC_CM-Berechnungsteils 42 wird später gezeigt.
• Der SOC-Zuverlässigkeitsbewertungsteil 43 ist konfiguriert, um die Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I und des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM basierend auf den Lade-und-Entlade-Bedingungen (dem Lade-und-Entlade-Stromistwert Ib, einer Akkumulatortemperatur und einer Offenspannung U(θ)) der Sekundärbatterie 1 zu bewerten. Insbesondere ist der SOC-Zuverlässigkeitsbewertungsteil 43 konfiguriert, um die Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I und des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM basierend auf einer folgenden Tabelle (Tabelle 2), die zuvor in dem vorstehend genannten ROM oder dem Backup-RAM gespeichert ist, zu bewerten.
• Zusätzlich bedeutet in der nachfolgenden Tabelle eine „Dauer“ eine Lade-und-Entlade-Dauer, nachdem die Abschätzung des SOC letztmalig initialisiert wurde (d.h. eine Dauer von einer Berechnungsinitiierung des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I), und ein „OCV-Gradient“ bedeutet die Variation pro Zeiteinheit der Offenspannung (OCV), die sequentiell während der Berechnung des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM im dem SOC_CM-Berechnungsteil 42 abgeschätzt wird. Darüber hinaus bedeutet „H“, dass die Zuverlässigkeit hoch ist, und „L“ bedeutet, dass die Zuverlässigkeit niedrig ist. [Tabelle 2]

  	Lade- Entlade-Strom (Ib)		Dauer (tcont)		Akkumulatortemperatur (Tb)		OCV-Gradient
  							(ΔU)
  	<Ib0	≥Ib0	<tc0	≥tc0	<Tb0	≥Tb0	<ΔU0	≥ΔU0
  SOCI	L	H	H	L	H	H	H	H
  SOCCM	H	L	H	H	L	H	L	H

• Der SOCe-Berechnungsteil 44 ist konfiguriert, um den Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe (Einheit: %), der eine Abschätzung eines finalen SOC ist, basierend auf dem durch den SOC_I-Berechnungsteil 41 berechneten gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I, dem durch den SOC_CM-Berechnungsteil 42 berechneten modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM und den Bewertungsergebnissen dieser Zuverlässigkeiten von durch den SOC-Zuverlässigkeitsbewertungsteil 43 zu berechnen. Insbesondere ist der SOCe-Berechnungsteil 44 konfiguriert, um den Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe durch Verwenden des basierend auf dem Bewertungsergebnis durch den SOC-Zuverlässigkeitsbewertungsteil 43 eingestellten Koeffizienten α basierend auf den folgenden Formeln zu berechnen. $$\text{SOCe}=\mathrm{\alpha }\times {\text{SOC}}_{\text{CM}}+\left(1-\mathrm{\alpha }\right)\times {\text{SOC}}_{\text{I}}$$

  
• Der SOC_I-Zurücksetzteil 45 ist konfiguriert, um den SOC_I-Berechnungsteil 41 (oder den gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I) zurückzusetzen, um eine serielle Berechnung des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I durch den SOC_I-Berechnungsteil 41 von einem Zurücksetzwert SOC_{I_reset}, der basierend auf dem modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM eingestellt wird, fortzusetzen, wenn beurteilt wird, dass die Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I durch den SOC-Zuverlässigkeitsbewertungsteil 43 niedrig ist.
• Insbesondere ist in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel der SOC_I-Zurücksetzteil 45 konfiguriert, um den modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM als den Zurücksetzwert SOC_{I_reset} einzustellen und den betroffenen gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I zurückzusetzen, um eine sequentielle Berechnung des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I unter der Prämisse dieses Zurücksetzwerts SOC_{I_reset} fortzusetzen, wenn beurteilt wird, dass die Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I niedrig ist.
• Der SOC_CM-Zurücksetzteil 46 ist konfiguriert, um den SOC_CM-Berechnungsteil 42 zurückzusetzen, um eine sequentielle Berechnung des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM durch den SOC_CM-Berechnungsteil 42 von dem Zurücksetzwert SOC_{CM_reset}, der basierend auf dem gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I eingestellt ist, fortzusetzen, wenn beurteilt wird, dass die Zuverlässigkeit des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM durch den SOC-Zuverlässigkeitsbewertungsteil 43 niedrig ist.
• Insbesondere ist in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel der SOC_CM-Zurücksetzteil 46 konfiguriert, um den SOC_CM-Berechnungsteil 42 durch Aktualisieren der Durchschnittskonzentration zurückzusetzen, während das Konzentrationsvariationsmuster der Lithiumkonzentrationsverteilung in einem aktiven Material gehalten wird, das während einer Berechnung des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM in dem SOC_CM-Berechnungsteil 42 abgeschätzt wird.
• 7 ist eine Blockdarstellung, die ein grobes Funktionsschema des in 6 gezeigten SOC_CM-Berechnungsteils 42 zeigt, der innerhalb der in 1 und 2 gezeigten Akkumulator-ECU 4a erlangt wird. Bezug nehmend auf 7 ist der SOC_CM-Berechnungsteil 42 mit einem Diffusionsabschätzteil 421, einem Offenspannungsabschätzteil 422, einem Akkumulatorparameterwerteeinstellteil 423, einem Stromabschätzteil 424, einem Grenzbedingungseinstellteil 425, einem Durchschnittskonzentrationsberechnungsteil 426 und einem Berechnungsteil eines modellbasierten abgeschätzten SOC 427 ausgestattet.
• Zusätzlich sind diese ähnliche zu jenen, die in jeder der vorstehend genannten Druckschriften offenbart sind, die ein bekanntes Akkumulatormodell verwenden (siehe beispielsweise 9 und 13 des japanischen Patents JP 4872743 B (japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2008 243373 A ) des gegenwärtigen Anmelders). Daher werden Details, wie etwa in diesem verwendete Modellformeln, etc., in der vorliegenden Spezifikation weggelassen (wenn notwendig, siehe jede der vorstehend genannten Druckschriften).
• Der Diffusionsabschätzteil 421 ist konfiguriert, um sequentiell die Lithiumkonzentrationsverteilung innerhalb des aktiven Materials basierend auf der durch den Grenzbedingungseinstellteil eingestellten Grenzbedingung durch eine bekannte Diffusionsmodellformel aktiven Materials zu berechnen und zu aktualisieren.
• Der Offenspannungsabschätzteil 422 ist konfiguriert, um eine Offenspannung einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode, oder eine Verbundoffenspannung einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode gemäß einem vorbestimmten Kennfeld zu berechnen (in den Zeichnungen sind diese zur Verständlichkeit als „Offenspannung U(θ)“ bezeichnet). U(θ) bedeutet, dass eine Offenspannung U durch Verwenden eines Kennfelds bezogen wird, in dem eine Offenspannung U als eine Funktion unter Verwendung von „θ“ als ein Argument dargestellt wird. Hier ist „θ“ ein lokaler SOC. Der „lokale SOC“ ist eine lokale Laderate (SOC: Ladestatus) basierend auf einer lokalen Lithiumkonzentrationsverteilung auf der Oberfläche aktiven Materials, die durch den Diffusionsabschätzteil 421 abgeschätzt wird.
• Der Akkumulatorparameterwerteeinstellteil 423 ist konfiguriert, um Akkumulatorparameter (ein reiner DC-Widerstand Rd, eine Austauschstromdichte i₀ , eine Diffusionskonstante Ds, etc.) in einer zu verwendenden Akkumulatormodellformel gemäß einer Akkumulatortemperatur T, die gemäß einem Erfassungswert Tb durch den Temperatursensor Td erfasst wird, und einem vorliegenden lokalen SOC basierend auf einer Abschätzung durch den Diffusionsabschätzteil 421 (in den Zeichnungen als „θ“ bezeichnet) einzustellen. Hier ist die Diffusionskonstante Ds ein Koeffizient, der für eine Diffusionsgleichung verwendet wird, der eine Lithiumkonzentrationsverteilung in einer Akkumulatormodellformel spezifiziert.
• Der Stromabschätzteil 424 ist konfiguriert, um den abgeschätzten Akkumulatorstrom Ie basierend auf der Offenspannung U(θ), die durch den Offenspannungsabschätzteil 422 abgeschätzt wird, die gemäß dem Erfassungswert Vb des Spannungssensors 4b erfasste gegenwärtige Akkumulatorspannung V und eine bekannte Spannungs-Strom-Beziehungsmodellformel und eine Diffusionsmodellformel eines aktiven Materials zu berechnen.
• Der Rand- bzw. Grenzbedingungseinstellteil 425 ist konfiguriert, um den abgeschätzten Akkumulatorstrom Ie, der durch den Stromabschätzteil 424 berechnet wird, in eine Reaktionsstromdichte (die Menge einer Lithiumbildung) zu konvertieren, und die Grenzbedingung bzw. Randbedingung der Diffusionsmodellformel des aktiven Materials zu aktualisieren.
• Der Durchschnittskonzentrationsberechnungsteil 426 ist konfiguriert, um die Lithiumdurchschnittskonzentration C_save in dem Modell aktiven Materials der positiven Elektrode basierend auf der Lithiumkonzentrationsverteilung innerhalb des aktiven Materials, die durch den Diffusionsabschätzteil 421 abgeschätzt wird, zu berechnen.
• Der Berechnungsteil des modellbasierten abgeschätzten SOC 427 ist konfiguriert, um den modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM basierend auf der Lithiumdurchschnittskonzentration C_save , die durch den Durchschnittskonzentrationsberechnungsteil 426 berechnet wurde, zu berechnen.
• - Überblick der Operation, sowie Aktion und Effekt -
• Nachstehend wird der Überblick der SOC-Abschätzung durch die vorstehend genannte Konfiguration mit Bezugnahme auf 8, 9 und 10 erläutert. 8 ist ein Graph, der eine SOC-Abschätzsituation in einer herkömmlichen SOC-Abschätztechnologie zeigt. Hier in dieser Figur zeigt eine gestrichelte Linie den Zeitverlauf des Abschätzens des SOC und eine durchgezogene Linie zeigt den Zeitverlauf des Ist-SOC. Zunächst wird die SOC-Abschätzsituation in einer herkömmlichen SOC-Abschätztechnologie unter Verwendung von 8 erläutert.
• Die SOC-Abschätztechnologie durch Integrieren eines Lade-und-Entlade-Stroms (Berechnung des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I durch den vorstehend genannten SOC_I-Berechnungsteil 41) schätzt den SOC ab, überwacht den gegenwärtigen Lade-und-Entlade-Strom der Sekundärbatterie 1. Darüber hinaus ist in einer solchen Technologie die Abhängigkeit der Abschätzgenauigkeit eines SOC von einem Lasterzeugungsmuster klein. Daher ist es gemäß einer solchen Technologie möglich, den SOC mit sehr hoher Genauigkeit abzuschätzen, wenn kein Strommessfehler durch den Stromsensor 4c auftritt.
• Jedoch kann in der Praxis der Einfluss eines Strommessfehlers durch den Stromsensor 4c nicht vernachlässigt werden. Darüber hinaus wird der SOC-Abschätzfehler durch den Einfluss dieses Fehlers mit dem Zeitverlauf akkumuliert, wie durch (i) in der Figur gezeigt ist.
• Im Gegensatz dazu tritt in der SOC-Abschätztechnologie basierend auf den gemessenen Werten eine Akkumulatorspannung und Akkumulatortemperatur (Berechnung des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM durch den vorstehend genannten SOC_CM-Berechnungsteil 42) keine Akkumulation eines Sensorfehlers auf. Darüber hinaus nähert eine SOC-Abschätzung in einer solchen Technologie asymptotisch einen Istwert bei einem unbelasteten Zustand an (ein Strom ist Null), und beide entsprechen einander, wenn die Sekundärbatterie 1 vollständig erholt ist.
• Jedoch ist in einer solchen Technologie, wie anhand des Kontrasts zwischen dem durch (ii) gezeigten Niedriglastmuster und dem durch (iii) in der Figur gezeigten Hochlastmuster ersichtlich wird, die Abhängigkeit der Abschätzgenauigkeit eines SOC von dem Lasterzeugungsmuster groß.
• In diesem Zusammenhang scheint es, dass eine Technologie, bei der beide einfach gemischt werden (japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP H11 223665 A , japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2000 150003 A , japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2005 201743 A und japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2008 243373 A , etc.), die Mängel beider lösen kann. Jedoch erreicht auch gemäß einer solchen Technologie der Einfluss durch eine Akkumulation des Sensorfehlers einhergehend mit Verstreichen der Zeit und einer Variation eines Lasterzeugungsmusters ebenso die Genauigkeit einer finalen SOC-Abschätzung.
• Daher kann in der Technologie, in der beide einfach gemischt werden, die Genauigkeit einer finalen SOC-Abschätzung durch eine Variation eines Lastmusters und Verstreichen der Zeit schlechter werden. Insbesondere gilt in einer solchen Technologie, was die SOC-Abschätzgenauigkeit nahe der oberen und unteren Grenze eines verfügbaren Bereichs des SOC (d.h. nahe dem Ende der Ladung und Entladung) aufgrund des Einflusses eines Akkumulierens des Sensorfehlers einhergehend mit Verstreichen der Zeit betrifft, dass eine SOC-Punkt-Abschätzung basierend auf dem gemessenen Wert einer Akkumulatorspannung und einer Akkumulatortemperatur letztendlich verwendet werden muss und eine Signifikanz zum Mischen mit der SOC-Abschätzung durch die Integration eines Lade-und-Entlade-Stroms reduziert wird.
• 9 ist ein Graph, der eine SOC-Abschätzsituation durch eine SOC-Abschätztechnologie gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel zeigt. Hier zeigt in dieser Figur die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie den Zeitverlauf des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I durch den vorstehend genannten SOC_I-Berechnungsteil 41, die gestrichelte Linie zeigt den Zeitverlauf des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM durch den vorstehend genannten SOC_CM-Berechnungsteil 42 und eine durchgezogene Linie zeigt den Zeitverlauf des Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOCe durch den SOCe-Berechnungsteil 44.
• Wie in 9 gezeigt ist, ist in der SOC-Abschätztechnologie gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel zwischen dem Zeitpunkt t0 und t1 die Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I durch den SOC_I-Berechnungsteil 41 hoch, und nach dem Zeitpunkt t2 wird der gegenwärtige strombasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I stark „gewichtet“. Indessen weicht der modellbasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM durch den SOC_CM-Berechnungsteil 42 schrittweise von dem Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe ab.
• Wenn einerseits zwischen dem Zeitpunkt t1 und t2 die Zuverlässigkeit des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM durch den SOC_CM-Berechnungsteil 42 hoch ist, wird der modellbasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM stark „gewichtet“. Indessen weicht der gegenwärtige strombasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I durch den SOC_I-Berechnungsteil 41 graduell von dem Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe ab.
• Weiterhin gilt in der SOC-Abschätztechnologie gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel, dass wenn die Reduktion der Zuverlässigkeit des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM durch den SOC_CM-Berechnungsteil 42 ein vorbestimmtes Ausmaß erreicht (wenn beispielsweise die Abweichung zwischen dem modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM und dem Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe einen vorbestimmten Wert übersteigt: siehe Zeitpunkt t1), wird der SOC_CM-Berechnungsteil 42 durch den vorstehend genannten Zurücksetzwert SOC_{CM_reset} basierend auf dem gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I zu diesem Zeitpunkt zurückgesetzt. Daher wird von dem Zeitpunkt t1 eine Berechnung des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM durch den SOC_CM-Berechnungsteil 42 basierend auf diesem Zurücksetzwert SOC_{CM_reset} fortgesetzt.
• Wenn andererseits die Reduktion der Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I durch den SOC_I-Berechnungsteil 41 ein vorbestimmtes Ausmaß erreicht (wenn beispielsweise die Abweichung zwischen dem gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I und dem Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe einen vorbestimmten Wert übersteigt: siehe Zeitpunkt t2), wird der gegenwärtige strombasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I durch den vorstehend genannten Zurücksetzwert SOC_{I_reset} basierend auf dem modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM zu diesem Zeitpunkt zurückgesetzt. Daher wird von dem Zeitpunkt t2 eine Berechnung des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I durch den SOC_I-Berechnungsteil 41 basierend auf diesem Zurücksetzwert SOC_{I_reset} fortgesetzt.
• Daher gilt in der SOC-Abschätztechnologie gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel, dass wenn die Reduktion der Zuverlässigkeit ein vorbestimmtes Ausmaß erreicht, der SOC_I-Berechnungsteil 41 oder der SOC_CM-Berechnungsteil 42 geeignet zurückgesetzt wird. Daher wird es gemäß der SOC-Abschätztechnologie gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel möglich, den Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe soweit wie möglich mit hoher Genauigkeit gemäß einer Betriebssituation zu berechnen.
• Hier ist 10 eine konzeptuelle Darstellung, die eine Lithiumkonzentrationsverteilung in einem aktiven Material der positiven Elektrode innerhalb der in 1 gezeigten Sekundärbatterie zeigt. Hier in dieser Figur zeigt (i) eine Lithiumkonzentrationsverteilung unmittelbar vor einem Zurücksetzen des SOC_CM-Berechnungsteils 42. Darüber hinaus zeigen (ii) und (iii) in dieser Figur die Lithiumkonzentrationsverteilung nach dem Zurücksetzen.
• Wie vorstehend angemerkt wird der modellbasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM durch den Berechnungsteil der modellbasierten abgeschätzten SOC 427 basierend auf der Lithiumkonzentrationsverteilung innerhalb des aktiven Materials, das durch den Diffusionsabschätzteil 421 geschätzt wird, und der Lithiumdurchschnittskonzentration C_save in dem Modell des aktiven Materials der positiven Elektrode, das durch den Durchschnittskonzentrationsberechnungsteil 426 geschätzt wird, berechnet.
• Wenn das der SOC_CM-Berechnungsteil 42 basierend auf dem gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I zurückgesetzt wird, ist es möglich, die in (i) in 10 gezeigte Lithiumkonzentrationsverteilung mit der Lithiumdurchschnittskonzentration C_save zu ersetzen, die rückwärts basierend auf dem gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I zu diesem Zeitpunkt berechnet wird (siehe (ii) in 10).
• Nebenbei, wie bereits bekannt ist, wird in dem SOC_CM-Berechnungsteil 42 durch Lösen einer Diffusionsgleichung die Lithiumkonzentrationsverteilung innerhalb des aktiven Materials vorübergehend abgeschätzt (berechnet), und insbesondere dessen Oberflächenkonzentration dient als eine wichtige Variable, die einen Reaktionswiderstand und eine Offenspannung bestimmt. Aufgrund dessen, wenn die Lithiumkonzentrationsverteilung innerhalb eines aktiven Materials mit der rückwärts basierend auf dem gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I berechneten Lithiumdurchschnittsverteilung C_save auf eine in (ii) in 10 gezeigte gleichförmige Verteilung zurückgesetzt (ersetzt) wird, kann die Genauigkeit des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM durch den SOC_CM-Berechnungsteil 42 in der kurzen Dauer schlechter werden.
• Wenn anschließend der SOC_CM-Berechnungsteil 42 zurückgesetzt wird, ist es geeignet, die Lithiumkonzentrationsverteilung in einem aktiven Material zurückzusetzen (zu ersetzen), sodass die Durchschnittskonzentration aktualisiert werden kann, wobei das Konzentrationsvariationsmuster unmittelbar vor dem Zurücksetzen gehalten wird (siehe die gestrichelte Linie in der Figur), wie in (ii) in 10 gezeigt ist. Daher wird die temporäre Reduktion der Genauigkeit des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM einhergehend mit einem Zurücksetzen der Lithiumkonzentrationsverteilung in einem aktiven Material erfolgreich unterbunden.
• - Spezifisches Beispiel der Operation -
• 11 ist ein Ablaufdiagramm, das ein spezifisches Beispiel einer SOC-Abschätzoperation zeigt, die durch die in 6 gezeigte Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung 40 durchgeführt wird. In der Figur ist „S“ die Abkürzung für einen „Schritt“ (das gleich trifft in 12 und 13 zu). Die in 11 gezeigte SOC-Abschätzroutine 1100 wird zu jeder vorbestimmten Operationsperiode (beispielsweise 0,1 Sekunden) in der Akkumulator-ECU 4a durchgeführt.
• Sobald diese SOC-Abschätzroutine 1100 gestartet wird, wird zunächst in Schritt 1110 der modellbasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM durch den SOC_CM-Berechnungsteil 42 berechnet (für Details siehe eine Erläuterung der Routine 1200 in der nachstehend genannten 12). Darüber hinaus wird in Schritt 1120 der gegenwärtige strombasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I durch den SOC_I-Berechnungsteil 41 berechnet (für Details siehe eine Erläuterung der Routine 1300 in der nachstehend genannten 13).
• Als Nächstes fährt die Verarbeitung zu Schritt 1130 fort. In Schritt 1130 wird die Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I sowie des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM durch den SOC-Zuverlässigkeitsbewertungsteil 43 basierend auf den Lade-und-Entlade-Bedingungen der Sekundärbatterie 1 (dem Lade-und-Entlade-Stromistwert Id, einer Akkumulatortemperatur, etc.: siehe vorstehend genannte Tabelle 2) bewertet.
• Insbesondere wird in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel die Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I sowie des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM basierend auf den folgenden Formeln beurteilt. $${\mathrm{\xi }}_{\text{I}}={\mathrm{\xi }}_{\text{I1}}\left({\text{X}}_{\text{Ib}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{I2}}\left({\text{X}}_{\text{tcont}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{I3}}\left({\text{X}}_{\text{Tb}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{I4}}\left({\text{X}}_{\mathrm{\Delta }\text{U}}\right),$$

  

  und $${\mathrm{\xi }}_{\text{CM}}={\mathrm{\xi }}_{\text{CM1}}\left({\text{X}}_{\text{Ib}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{CM2}}\left({\text{X}}_{\text{tcont}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{CM3}}\left({\text{X}}_{\text{Tb}}\right)+{\mathrm{\xi }}_{\text{CM4}}\left({\text{X}}_{\mathrm{\Delta }\text{U}}\right)$$

  
• In den vorstehenden Formeln gilt:
• ξ_I: Koeffizient der Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I,
• ξ_CM: Koeffizient der Zuverlässigkeit des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM,
• X_Ib: Zuverlässigkeitsmarkierungszeichen („Flag“) bezüglich einer Größe eines Lade-und-Entlade-Stromwerts (d.h. Größe der Last) (diese ist 1 in dem Fall von H in der vorstehenden genannten Tabelle 2 und 0 in dem Fall von L),
• X_tcont: Zuverlässigkeitsmarkierungszeichen („Flag“) bezüglich einer Dauer (die gleiche wie vorstehend) (diese ist 1 im Fall von H in der vorstehend genannten Tabelle 2 und 0 im Fall von L),
• X_Tb: Zuverlässigkeitsmarkierungszeichen („Flag“) bezüglich einer Akkumulatortemperatur (gleich wie vorstehend) (diese ist 1 im Fall von H in der vorstehend genannten Tabelle 2 und 0 im Fall von L),
• X_ΔU: Zuverlässigkeitsmarkierungszeichen („Flag“) bezüglich eines OCV-Gradienten (dieser ist 1 in dem Fall von H in der vorstehend genannten Tabelle 2 und 0 in dem Fall von L) und
• ξ_I1, ξ_I2, ξ_I3, ξ_I4, ξ_CM1, ξ_CM2, ξ_CM3, ξ_CM41: Gewichtungskoeffizienten (Werte, die zuvor in dem ROM oder dem Backup-RAM gespeichert sind: diese Werte können zuvor durch ein Experiment oder eine Computersimulation erhalten werden).
• Anschließend fährt die Verarbeitung mit Schritt 1140 fort. In Schritt 1140 wird der Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe basierend auf dem Bewertungsergebnis in Schritt 1130 durch den SOCe-Berechnungsteil 44 berechnet. Insbesondere ist in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel das vorstehend genannte α basierend auf den Werten der vorstehend genannten ξ_I und ξ_CM sowie einem zuvor in dem ROM oder Backup-RAM gespeicherten Kennfeld (ein solches Kennfeld kann zuvor durch ein Experiment oder eine Computersimulation erhalten werden) eingestellt und der Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe wird durch Verwenden dieses α berechnet.
• Anschließend fährt die Verarbeitung mit Schritt 1150 fort. In Schritt 1150 wird beurteilt, ob die Reduktion der Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I durch den SOC_I-Berechnungsteil 41 ein vorbestimmtes Ausmaß erreicht. Insbesondere wird in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel beurteilt, dass „dessen Zuverlässigkeit niedrig ist“, wenn der Zuverlässigkeitskoeffizient ξ_I kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, oder der Absolutwert von (SOCe - SOC_I) größer als ein vorbestimmter Wert ist.
• Wenn die Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I als niedrig bewertet wird (Schritt 1150 = Ja), fährt die Verarbeitung mit Schritt 1160 fort. In Schritt 1160 wird der gegenwärtige strombasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I zurückgesetzt. Anschließend ist die Verarbeitung dieser Routine einmal abgeschlossen.
• Wenn andererseits die Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I als hoch bewertet wird (Schritt 1150 = Nein), fährt die Verarbeitung mit Schritt 1170 fort. In Schritt 1170 wird beurteilt, ob die Reduktion der Zuverlässigkeit des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM durch den SOC_CM-Berechnungsteil 42 ein vorbestimmtes Ausmaß erreicht. Insbesondere wird in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel beurteilt, dass „dessen Zuverlässigkeit niedrig ist“, wenn der Zuverlässigkeitskoeffizient ξ_CM kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, oder der Absolutwert von (SOCe - SOC_CM) größer als ein vorbestimmter Wert ist.
• Wenn die Zuverlässigkeit des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM niedrig ist (Schritt 1170 = Ja), fährt die Verarbeitung mit Schritt 1180 fort. In Schritt 1180 wird die Lithiumkonzentrationsverteilung in einem aktiven Material zurückgesetzt. Anschließend ist die Verarbeitung dieser Routine einmal abgeschlossen.
• Wenn andererseits die Zuverlässigkeit des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM hoch ist (Schritt 1170 = Nein), wird die Verarbeitung in Schritt 1180 übersprungen (d.h. die Verarbeitung in den Schritten 1160 und 1180 wird nicht durchgeführt) und eine Verarbeitung dieser Routine ist einmal abgeschlossen.
• 12 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Berechnungsoperation des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM durch den in 6 gezeigten SOC_CM-Berechnungsteil zeigt. Zusätzlich ist die nachfolgende Verarbeitung die gleiche wie die Verarbeitung in den Schritt 100 bis 172 in 12 des japanischen Patents JP 4872743 B (japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2008 243373 A ) des gegenwärtigen Anmelders. Daher wird nur eine Kurzdarstellung erläutert, was die Inhalte der Verarbeitung der folgenden Schritte 1210 und drauffolgend betrifft.
• Sobald diese SOC_CM-Berechnungsroutine 1200 gestartet wird, werden zunächst in Schritt 1210 die Akkumulatortemperatur T und die Akkumulatorspannung V, etc. basierend auf den Erfassungswerten von verschiedenen Sensoren (Erfassungswert Tb des Temperatursensors 4d und der Erfassungswert Vb des Spannungssensors 4b, etc.) bezogen. Als Nächstes wird in Schritt 1220 der Wert (θ) des lokalen SOC auf der Oberfläche eines aktiven Materials basierend auf der Lithiumkonzentrationsverteilung berechnet, die in Schritt 1270, der später beschrieben wird, bei der letzten Routinenausführung aktualisiert wird.
• Anschließend fährt die Verarbeitung mit Schritt 1230 fort. In Schritt 1230 wird eine Offenspannung U(θ) basierend auf dem Wert des in dem vorstehend genannten Schritt 1220 berechneten lokalen SOC berechnet. Anschließend fährt die Verarbeitung zu Schritt 1240 fort. In Schritt 1240 wird der abgeschätzte Akkumulatorstrom Ie durch die Funktion des in 7 gezeigten Stromabschätzteils 424 basierend auf den Akkumulatorparameterwerten, die gemäß der Akkumulatorspannung V, der Offenspannung U(θ) und der Akkumulatortemperatur T eingestellt sind, berechnet.
• Anschließend fährt die Verarbeitung zu Schritt 1260 fort. In Schritt 1260 wird eine Reaktionsstromdichte (der Betrag einer Lithiumbildung) aus dem abgeschätzten Akkumulatorstrom Ie berechnet und die Grenz- bzw. Randbedingung in der Oberfläche aktiven Materials einer Diffusionsmodellgleichung (Oberfläche aktiven Materials) wird unter Verwendung der berechneten Reaktionsstromdichte eingestellt.
• Anschließend fährt die Verarbeitung zu Schritt 1270 fort. In Schritt 1270 wird die Lithiumkonzentrationsverteilung in einem Modell eines aktiven Materials gemäß dem Diffusionsgleichungsmodell berechnet und die Lithiumkonzentrationsabschätzung wird in jedem Bereich in einem Modell des aktiven Materials aktualisiert. Und zwar ist die Verarbeitung, die in Schritt 1270 durchgeführt wird, äquivalent der Funktion des Diffusionsabschätzteils 421 in 7. Zusätzlich, wie vorstehend angemerkt ist, wird die Lithiumkonzentration, die in einem segmentierten Bereich an dem äußersten Umfang berechnet und aktualisiert wird, zu diesem Zeitpunkt für die Berechnung des lokalen SOC in Schritt 1220 zu dem Zeitpunkt der nächsten Routinenausführung verwendet.
• Nachdem die Lithiumkonzentrationsverteilung in Schritt 1270 aktualisiert wird, fährt die Verarbeitung zu Schritt 1280 fort. In Schritt 1280 wird die Lithiumdurchschnittskonzentration C_save basierend auf der Lithiumkonzentrationsverteilung in dem aktiven Material, die in Schritt 1270 bezogen wird, berechnet.
• Anschließend fährt die Verarbeitung mit Schritt 1290 fort. In Schritt 1290 wird der modellbasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM basierend auf der in Schritt 1280 bezogenen Lithiumdurchschnittskonzentration C_save berechnet. Anschließend ist die Verarbeitung dieser Routine einmal abgeschlossen. Und zwar fährt die Verarbeitung mit Schritt 1120 in der Routine 1100 fort.
• 13 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Berechnungsoperation des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I durch den in 6 gezeigten SOC_I-Berechnungsteil zeigt, die in Schritt 1120 in 11 durchgeführt wird. Zusätzlich, weil der Inhalt der Verarbeitung in Schritt 1310 und später bereits bekannt ist, wie vorstehend angemerkt ist, wird nur eine Kurzdarstellung in der vorliegenden Spezifikation erläutert.
• Sobald diese SOC_CM-Berechnungsroutine 1300 gestartet wird, wird zunächst in Schritt 1310 der Lade-und-Entlade-Stromistwert Ib (dieser wird nachstehend als „Sensorstrom Ib“ bezeichnet. Das gleiche trifft auf 13 zu) basierend auf der Ausgabe des Stromsensors 4c bezogen.
• Als Nächstes fährt die Verarbeitung zu Schritt 1320 fort. In Schritt 1320 wird eine Integrationsverarbeitung des Sensorstroms Ib durchgeführt. Anschließend fährt die Verarbeitung mit Schritt 1330 fort. In Schritt 1330 wird der gegenwärtige strombasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I berechnet. Und wenn der gegenwärtige strombasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_I in Schritt 1330 berechnet wird, ist die Verarbeitung dieser Routine einmal abgeschlossen. Und zwar fährt die Verarbeitung mit Schritt 1130 in einer Routine 1100 fort.
• - Erläuterung von Modifikationen -
• Ferner, wie vorstehend angemerkt ist, zeigen die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele lediglich was der Anmelder vorläufig als typische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betrachtet, die der Anmelder zu dem Zeitpunkt des Anmeldens der vorliegenden Anmeldung als am besten berücksichtigt. Daher ist die vorliegende Erfindung zunächst überhaupt nicht auf das vorstehend genannte Ausführungsbeispiel beschränkt. Daher gilt selbstverständlich, dass verschiedene Modifikationen an den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen angewendet werden können, solange nicht der wesentliche Teil der vorliegenden Erfindung geändert wird.
• Nachstehend werden einige typische Modifikationen erläutert. Zusätzlich werden in der Erläuterung der nachfolgenden Modifikationen gleiche Bezugszeichen wie in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen an jenen Elementen angefügt, die die gleiche Konfiguration und Funktion wie in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen haben, und als die Erläuterung solcher Elemente soll die Erläuterung der Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen geeignet verwendet werden (wenn nicht eine technische Inkonsistenz auftritt).
• Jedoch sind natürlich die Modifikationen nicht auf die nachfolgende Erläuterung beschränkt. Darüber hinaus ist es ebenso natürlich, dass zwei oder mehrere Modifikationen geeignet und zusammen angewendet werden können, wenn nicht eine technische Inkonsistenz auftritt.
• Die vorliegende Erfindung (insbesondere operativ oder funktionell erläuterte Elemente unter den Bestandteilen, die das Mittel zum Lösen des Problems der vorliegenden Erfindung bilden) darf nicht endgültig basierend auf den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen sowie der Beschreibung der folgenden Modifikationen interpretiert werden. Eine solche beschränkte Interpretation verletzt auf unfaire Weise den Nutzen eines Anmelders (der sich beeilt, um eine Anmeldung unter dem „First-to-File-Prinzip“ anzumelden), wohingegen ein Imitator auf unfaire Weise begünstigt würde, und sollte daher nicht zulässig sein.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen offenbarte spezifische Vorrichtungskonfiguration beschränkt. Beispielsweise kann einer des primären Motorgenerators 21 und des sekundären Motorgenerators 22 weggelassen werden. Darüber hinaus ist das Subjekt, an dem die vorliegende Erfindung angewendet wird, nicht auf ein Hybridfahrzeug beschränkt. Und zwar kann die vorliegende Erfindung beispielsweise erfolgreich an einem Elektrofahrzeug angewendet werden, welches keine Brennkraftmaschine verwendet. Darüber hinaus ist das Subjekt, an dem die vorliegende Erfindung angewendet wird, überhaupt nicht auf Fahrzeuge beschränkt.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die spezifische Verarbeitungsmethode beschränkt, die in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen offenbart ist. Beispielsweise können als das Berechnungsverfahren des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I durch den SOC_I-Berechnungsteil 41 sowie das Berechnungsverfahren des Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOCe durch den SOCe-Berechnungsteil 44 jene, die in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP H11 223665 A , der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2000 150003 A , der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2005 201743 A und der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2008 243373 A , etc. beschrieben sind, verwendet werden.
• Der Zurücksetzwert SOC_{I_reset} des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I kann der modellbasierte Akkumulatorladestatusabschätzwert SOC_CM zu diesem Zeitpunkt sein und kann der Akkumulatorladestatusabschätzwert SOCe zu diesem Zeitpunkt sein.
• Die Reihenfolge der Schritte in dem vorstehend genannten spezifischen Beispiel (Ablaufdiagramm) kann geeignet geändert werden. Und zwar kann beispielsweise Schritt 550 in der vorstehend genannten in 5 gezeigten Routine 500 vor Schritt 520 durchgeführt werden. Insbesondere kann Schritt 550 als ein Teil von Schritt 510 durchgeführt werden. Gleichermaßen ist die Reihenfolge von Schritt 1100 und Schritt 1120 in der vorstehend genannten in 11 gezeigten Routine 1100 nicht insbesondere von Bedeutung.
• Darüber hinaus kann in der vorstehend genannten Routine 1100 Schritt 1110 als „Beziehen eines SOC_CM-Berechnungswerts“ betrachtet werden, Schritt 1120 kann als „Beziehen eines SOC_I-Berechnungswerts“ betrachtet werden, die Routine 1100 kann unmittelbar nach dem Ausführen der Routinen 1200 und 1300 durchgeführt werden, und die Akkumulator-ECU 4a kann konfiguriert sein, um die Ausführung der Routinen 1200, 1300 und 1000 zu jeder vorbestimmten Operationsperiode (beispielsweise 0,1 Sekunden) durchzuführen. Zusätzlich ist die für die Ausführung der Routinen 1200, 1300 und 1000 benötigte Zeit viel kürzer als die vorstehend genannte Operationsperiode. Daher erfolgen in diesem Fall eine Berechnung des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I, die Berechnung des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM sowie die Berechnung des Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOCe scheinbar annähernd simultan und in jeder vorstehend genannten Operationsperiode.
• Weder die Bewertung der Zuverlässigkeit des gegenwärtigen strombasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_I und des modellbasierten Akkumulatorladestatusabschätzwerts SOC_CM noch die Bewertung der Zuverlässigkeit des abgeschätzten Akkumulatorstroms Ie und des Sensorstroms Ib ist überhaupt nicht auf die vorstehend genannten spezifischen Beispiele beschränkt. Insbesondere können als Faktoren, die bei dieser Bewertung berücksichtigt werden, ein Teil der vorstehend genannten Faktoren (beispielsweise nur der Sensorstrom Ib und die Akkumulatortemperatur) verwendet werden, und andere als die vorstehend genannten Faktoren können verwendet werden.
• Das Subjekt, an dem die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist nicht auf ein sogenanntes „Akkumulatormodell“ beschränkt, das sich mit einem Lithiumdiffusionsverhalten beschäftigt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung ebenso geeignet bei einem Ausführungsbeispiel angewendet werden, das ein sogenanntes „Äquivalenzschaltungsmodell“ verwendet, wie in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2000 268886 A , der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2003 75518 A , der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2007 178215 A und der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift JP 2011 215151 A , etc. beschrieben ist.
• Zusätzlich ist es selbstverständlich, dass beliebige Modifikationen, die hier nicht speziell genannt werden, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung enthalten sind, wenn nicht ein wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung geändert wird.
• Darüber hinaus umfassen die operativ oder funktionell erläuterten Elemente unter den Elementen, die das Mittel zum Lösen des Problems der vorliegenden Erfindung bilden, beliebige Strukturen, die die Operation oder Funktion erlangen, zusätzlich zu den spezifischen in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen und Modifikationen offenbarten Strukturen. Darüber hinaus können die Inhalte von jeder der in der vorliegenden Spezifikation genannten Druckschriften (umfassend deren Spezifikationen und Zeichnungen) geeignet verwendet werden, um einen Teil der vorliegenden Spezifikation zu bilden.
• Bezugszeichenliste
• S: elektrisches Energiesystem, VH: Fahrzeug mit angebrachtem Elektromotor, 1: Sekundärbatterie, 2: Lastmechanismus, 3: Hauptsteuerungseinheit, 4: Akkumulatorsteuerung, 4a: elektronische Steuereinheit zur Akkumulatorsteuerung, 4b: Spannungssensor, 4c: Stromsensor, 4d: Temperatursensor, 40: Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung, 40a: Diffusionsabschätzteil, 40b: Offenspannungsabschätzteil, 40c: Akkumulatorparameterwerteeinstellteil, 40d: Randbedingungseinstellteil, 40e: Durchschnittskonzentrationsberechnungsteil, 40f: Stromeingabeeinheit, 40f1: Modellabschätzstromberechnungsteil, 40f2: Stromzuverlässigkeitsbewertungsteil, 40f3: Modelleingangsstromberechnungsteil, 40g: SOC-Abschätzteil, 41: SOC_I-Berechnungsteil, 42: SOC_CM-Berechnungsteil, 421: Diffusionsabschätzteil, 422: Offenspannungsabschätzteil, 423: Akkumulatorparameterwerteeinstellteil, 424: Stromabschätzteil, 425: Grenzbedingungseinstellteil, 426: Durchschnittskonzentrationsberechnungsteil, 427: Berechnungsteil von modellbasiertem abgeschätztem SOC, 428: Stromeingabeeinheit, 429: SOC-Abschätzteil, 43: SOC-Zuverlässigkeitsbewertungsteil, 44: SOCe-Berechnungsteil, 45: SOC_I-Zurücksetzteil und 46: SOC_CM-Zurücksetzteil.

Claims (5)

1. Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung, die konfiguriert ist, um einen Ladestatus einer Sekundärbatterie abzuschätzen, gekennzeichnet durch: einen Spannungsdetektor, der eingerichtet ist, um eine Akkumulatorspannung zu erfassen, die zwischen Anschlüssen der Sekundärbatterie anliegt, einen Stromdetektor, der eingerichtet ist, um einen Strom während eines Ladens und Entladens der Sekundärbatterie zu erfassen, einen Temperaturdetektor, der eingerichtet ist, um eine Akkumulatortemperatur zu erfassen, die eine Temperatur der Sekundärbatterie ist, einen Stromabschätzteil, der eingerichtet ist, um den Strom durch Verwenden eines Berechnungsmodells abzuschätzen, das als Parameter die durch den Spannungsdetektor erfasste Akkumulatorspannung und die durch den Temperaturdetektor erfasste Akkumulatortemperatur verwendet, einen Zuverlässigkeitsbewertungsteil, der eine Zuverlässigkeit eines Erfassungswerts des Stroms durch den Stromdetektor und einer Abschätzung des Stroms durch den Stromabschätzteil basierend auf Lade-und-Entlade-Bedingungen der Sekundärbatterie bewertet, einen Modelleingangsstromberechnungsteil, der einen Modelleingangsstrom berechnet, der ein Stromwert ist, der für die Abschätzung des Ladestatus unter Verwendung des Berechnungsmodells gemäß einem Bewertungsergebnis durch den Zuverlässigkeitsbewertungsteil verwendet wird, und einen Ladestatusabschätzteil, der den Ladestatus durch Verwenden des Berechnungsmodells basierend auf dem durch den Modelleingangsstromberechnungsteil berechneten Modelleingangsstrom gemäß dem Bewertungsergebnis abschätzt.
2. Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung, die konfiguriert ist, um einen Ladestatus einer Sekundärbatterie zu erfassen, gekennzeichnet durch: einen Spannungsdetektor, der eingerichtet ist, um eine Akkumulatorspannung zu erfassen, die zwischen Anschlüssen der Sekundärbatterie anliegt, einen Stromdetektor, der eingerichtet ist, um einen Strom während eines Ladens und Entladens der Sekundärbatterie zu erfassen, einen Temperaturdetektor, der eingerichtet ist, um eine Akkumulatortemperatur zu erfassen, die eine Temperatur der Sekundärbatterie ist, einen Primärabschätzungsberechnungsteil, der sequentiell eine primäre Abschätzung berechnet, die eine Abschätzung des Ladestatus basierend auf einem Erfassungswert des Stroms durch den Stromdetektor ist, einen Sekundärabschätzungsberechnungsteil, der sequentiell eine sekundäre Abschätzung berechnet, die eine Abschätzung des Ladestatus durch Verwenden eines Berechnungsmodells ist, das als Parameter die durch den Spannungsdetektor erfasste Akkumulatorspannung und die durch den Temperaturdetektor erfasste Akkumulatortemperatur verwendet, einen Zuverlässigkeitsbewertungsteil, der Zuverlässigkeiten der primären Abschätzung und der sekundären Abschätzung basierend auf Lade-und-Entlade-Bedingungen der Sekundärbatterie bewertet, einen Primärabschätzungszurücksetzteil, der den Primärabschätzungsberechnungsteil zurücksetzt, um eine sequentielle Berechnung der primären Abschätzung durch den Primärabschätzungsberechnungsteil von einem primären Zurücksetzwert, der basierend auf der sekundären Abschätzung eingestellt wird, fortzusetzen, wenn der Zuverlässigkeitsbewertungsteil bewertet, dass die Zuverlässigkeit der primären Abschätzung niedrig ist, und einen Sekundärabschätzungszurücksetzteil, der den Sekundärabschätzungsberechnungsteil zurücksetzt, um eine sequentielle Berechnung der sekundären Abschätzung durch den sekundären Abschätzungsberechnungsteil von einem sekundären Zurücksetzwert, der basierend auf der primären Abschätzung eingestellt wird, fortzusetzen, wenn der Zuverlässigkeitsbewertungsteil die Zuverlässigkeit der sekundären Abschätzung als niedrig bewertet.
3. Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung gemäß Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch: einen Ladestatusberechnungsteil, der den Ladestatus durch Gewichten der primären Abschätzung und der sekundären Abschätzung durch Verwenden von Koeffizienten, die basierend auf dem Bewertungsergebnis der Zuverlässigkeiten der primären Abschätzung und der sekundären Abschätzung durch den Zuverlässigkeitsbewertungsteil eingestellt werden, abschätzt.
4. Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass: der Sekundärabschätzungsberechnungsteil eingerichtet ist, um die sekundäre Abschätzung basierend auf der durch den Spannungsdetektor erfassten Akkumulatorspannung und der durch den Temperaturdetektor erfassten Akkumulatortemperatur durch Verwenden eines Akkumulatormodells als das Berechnungsmodell zu berechnen, das mindestens eine Diffusionsgleichung enthält, die eine Verteilung einer Reaktionsbeitragssubstanz enthält, die eine Substanz ist, die zu einer elektrochemischen Reaktion in der Sekundärbatterie beiträgt, um eine Konzentrationsverteilung und eine Durchschnittskonzentration der Reaktionsbeitragssubstanz in einem aktiven Material umfassend die Reaktionsbeitragssubstanz darin abzuschätzen, und der Sekundärabschätzungszurücksetzteil die Konzentrationsverteilung basierend auf der primären Abschätzung aktualisiert.
5. Akkumulatorstatusabschätzvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass: der Sekundärabschätzungszurücksetzteil die Durchschnittskonzentration aktualisiert, während ein Konzentrationsvariationsmuster in der Konzentrationsverteilung vor dem Zurücksetzen gehalten wird.

Images