DE112015002996T5

DE112015002996T5 - Balancing-korrektur-steuervorrichtung, balancing-korrektur-system und elektrisches speichersystem

Info

Publication number: DE112015002996T5
Application number: DE112015002996.6T
Authority: DE
Inventors: Fumiaki Nakao; Makoto Inoue
Original assignee: EVTD Inc
Current assignee: EVTD Inc
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2017-03-09
Also published as: CN106463985A; US10581121B2; JP2016010272A; US20170084959A1; CN106463985B; WO2015199178A1; JP6541310B2

Abstract

Selbst wenn die Spannungen zwischen den elektrischen Speicherzellen korrigiert werden, kann eine Schwankung zwischen den Ladezuständen, SOCs, der elektrischen Speicherzellen auftreten. Es ist eine Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung zum Steuern einer Balancing-Korrekturvorrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, einen Ausgleich zwischen Spannungen einer ersten elektrischen Speicherzelle und einer zweiten elektrischen Speicherzelle, die in Reihe geschaltet sind, zu korrigieren, basierend auf einer Zieleinstellung für einen Ladezustand, SOC, jeder der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle. Die Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung umfasst eine Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit, die ausgebildet ist, mindestens eine Zelleneigenschaft, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Verschleißgrad, Zellenkapazität und Temperatur jeweils der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle besteht, zu erhalten und eine Zieleinstellung-Bestimmungseinheit, die ausgebildet ist, eine Zieleinstellung für den SOC jeder der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle basierend auf mindestens einer Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit erhalten wird, zu bestimmen.

Description

HINTERGRUND
1. TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung, ein Balancing-Korrektursystem und ein elektrisches Speichersystem.
2. STAND DER TECHNIK
Ein Balancing-Korrektur-Schaltkreis wird vorgeschlagen, der ausgebildet ist, Spannungen zwischen einer Anzahl von in Reihe geschalteten elektrischen Speicherzellen zu korrigieren (siehe japanische Patentanmeldung-Veröffentlichungen Nrn. 2006-067742 , 2008-017605 , 2009-232660 und 2012-210109 ).
Selbst wenn die Spannungen zwischen den elektrischen Speicherzellen korrigiert werden, kann eine Schwankung zwischen den Ladezuständen, SOCs, der elektrischen Speicherzellen auftreten.
ABRISS
Entsprechend einem ersten Aspekt der hier vorhandenen Neuerungen ist eine Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung zum Steuern einer Balancing-Korrekturvorrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, einen Ausgleich zwischen Spannungen einer ersten elektrischen Speicherzelle und einer zweiten elektrischen Speicherzelle, die in Reihe geschaltet sind, zu korrigieren, basierend auf einer Zieleinstellung für einen Ladezustand, SOC, jeder der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle. Die oben beschriebene Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung kann eine Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit umfassen, die ausgebildet ist, mindestens eine Zelleneigenschaft, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Verschleißgrad, Zellenkapazität und Temperatur jeweils der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle besteht, zu erhalten. Die oben beschriebene Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung kann eine Zieleinstellung-Bestimmungseinheit einschließen, die ausgebildet ist, eine Zieleinstellung für den SOC jeder der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle basierend auf mindestens einer Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit erhalten wird, zu bestimmen.
Bei der oben beschriebenen Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung kann die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit die Zieleinstellung in einer solchen Weise bestimmen, dass der SOC der ersten elektrischen Speicherzelle oder der zweiten elektrischen Speicherzelle ansteigt, wenn der Verschleißgrad der ersten oder der zweiten elektrischen Zelle steigt, wenn die Temperatur der ersten oder der zweiten elektrischen Speicherzelle fällt oder wenn die Zellenkapazität der ersten oder der zweiten Speicherzelle abnimmt. In der oben beschriebenen Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung können die erste elektrische Speicherzelle und die zweite elektrische Speicherzelle jeweils einen impulsartigen Entladestrom erzeugen.
In der oben beschriebenen Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung kann die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit die Zieleinstellung in einer solchen Weise bestimmen, dass der SOC der ersten elektrischen Speicherzelle oder der zweiten elektrischen Speicherzelle abnimmt, wenn der Verschleißgrad der ersten elektrischen Speicherzelle oder der zweiten elektrischen Speicherzelle zunimmt, wenn die Temperatur der ersten elektrischen Speicherzelle oder der zweiten elektrischen Speicherzelle fällt, oder wenn die Zellenkapazität der ersten elektrischen Speicherzelle oder der zweiten elektrischen Speicherzelle abnimmt. Bei der oben beschriebenen Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung können die erste elektrische Speicherzelle und die zweite elektrische Speicherzelle jeweils mit einem impulsartigen Aufladestrom versorgt.
Bei der oben beschriebenen Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung kann die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit die Zieleinstellung des SOC jeder der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle basierend auf der mindestens einen Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit erhalten wird, und einer ersten Übereinstimmungsinformation bestimmen, wenn die mindestens eine Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit erhalten wird, eine vorbestimmte erste Bedingung erfüllt. In der oben beschriebenen Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung kann die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit die Zieleinstellung des SOC jeder der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle basierend auf der mindestens einen Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Bestimmungseinheit erhalten wird, und einer zweiten Übereinstimmungsinformation bestimmt werden, wenn die mindestens eine von der Zieleinstellung-Bestimmungseinheit erhaltene Zieleinstellung eine zweite Bedingung erfüllt.
In der oben beschriebenen Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung kann die erste Übereinstimmungsinformation für jede der ersten elektrischen und der zweiten elektrischen Speicherzelle ein erstes Verhältnis bzw. eine erste Beziehung zwischen der mindestens einen Zelleneigenschaft und einer Zieleinstellung des SOC repräsentieren. In der oben beschriebenen Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung kann die zweite Übereinstimmungsinformation für jede der ersten und zweiten elektrischen Speicherzelle ein zweites Verhältnis bzw. eine zweite Beziehung zwischen der mindestens einen Zelleneigenschaft und einer Zieleinstellung des SOC repräsentieren.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der hier vorgesehenen Neuerungen ist ein Balancing-Korrektursystem vorgesehen, das die oben beschriebene Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung, eine SOC-Beschaffungseinheit, die ausgebildet ist, die SOCs der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle zu gewinnen und eine Steuereinheit einschließt, die ausgebildet ist, die Balancing-Korrekturvorrichtung in einer solchen Weise zu steuern, dass der SOC jeder ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle, der von der SOC-Beschaffungseinheit beschafft wird, die Zieleinstellung für den SOC jeder der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle, die von der Zieleinstellung-Bestimmungseinheit bestimmt wird, erfüllt. Das oben beschriebene Balancing-Korrektursystem kann außerdem die Balancing-Korrekturvorrichtung umfassen.
Entsprechend einem dritten Aspekt der hier vorgesehenen Neuerungen ist ein elektrisches Speichersystem vorgesehen, das die erste elektrische Speicherzelle und die zweite elektrische Speicherzelle und das oben beschriebene Balancing-Korrektursystem umfasst. Das oben beschriebene elektrische Speichersystem kann außerdem eine SOC-Beschaffungseinheit, die ausgebildet ist, die SOCs der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle zu gewinnen, ein Schalterelement, das in Reihe zwischen der Last und der ersten elektrischen Speicherzelle oder der Last und der zweiten elektrischen Speicherzelle geschaltet ist, und eine Verwaltungs- bzw. Managingeinheit umfasst, die ausgebildet ist, das Schalterelement basierend auf mindestens einen der SOCs der ersten elektrischen Speicherzelle und der zweiten elektrischen Speicherzelle, der von der SOC-Beschaffungseinheit erhalten wird, ein- und auszuschalten.
Die Abrissdarstellung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der oben beschriebenen Merkmale umfassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt schematisch einen beispielhaften inneren Aufbau eines elektrischen Speichersystems 100.
2 zeigt schematisch einen beispielhaften inneren Aufbau einer Balancing-Korrektureinheit 164.
3 zeigt schematisch als ein Beispiel ein Korrektursteuersignal 22 und ein Korrektursteuersignal 24.
4 zeigt schematisch einen beispielhaften inneren Aufbau einer Modulsteuereinheit 150.
5 zeigt schematisch eine beispielhafte Datentabelle 500.
6 zeigt schematisch ein beispielhaftes elektrisches Speichersystem 600.
7 zeigt schematisch ein beispielhaftes elektrisches Speichersystem 700.
BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsbeispiele schränken die Erfindung entsprechend den Ansprüchen nicht ein und all die Kombinationen der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale sind nicht notwendigerweise wesentlich für Mittel, die durch die Aspekte der Erfindung vorgesehen sind. Die Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Über die Gesamtheit der Figuren werden identische oder ähnliche Komponenten mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht redundant beschrieben.
1 zeigt schematisch einen beispielhaften inneren Aufbau eines elektrischen Speichersystems 100. Das elektrische Speichersystem 100 ist elektrisch mit einer Last, wie einen Motor (nicht dargestellt) verbunden und liefert Leistung an die Last (wobei diese Fähigkeit als Entladung durch das elektrische Speichersystem bezeichnet wird). Das elektrische Speichersystem 100 ist elektrisch mit einer Ladevorrichtung (nicht gezeigt) verbunden und speichert elektrische Energie (diese Fähigkeit kann als die Aufladung durch das elektrische Speichersystem bezeichnet werden). Das elektrische Speichersystem 100 wird beispielsweise für elektrische Fahrzeuge, Hybridkraftfahrzeuge, elektrische Motorräder, Schienenfahrzeuge, Flugzeuge, Hubmaschinen, Transportvorrichtungen, wie Krane oder elektrische Geräte, wie PCs oder Mobiltelefone verwendet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das elektrische Speichersystem 100 einen Außenanschluss 112, einen Außenanschluss 114, eine elektrische Speicherzelle 120, eine elektrische Speicherzelle 122, eine elektrische Speicherzelle 124, eine elektrische Speicherzelle 126 und eine elektrische Speicherzelle 128, eine Zustandsüberwachungseinheit 140, eine Modulsteuereinheit 150 und ein Balancing-Korrekturmodul 160 (Ausgleichskorrekturmodul). Das Balancing-Korrekturmodul 160 weist eine Balancing-Korrektureinheit 162, eine Balancing-Korrektureinheit 164, eine Balancing-Korrektureinheit 166 und eine Balancing-Korrektureinheit 168 auf.
Die elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 können als ein Beispiel einer Mehrzahl von elektrischen Speicherzellen oder N (N ist eine ganze Zahl größer oder gleich 3) elektrischen Speicherzellen angesehen werden. Die elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 können jeweils als ein Beispiel einer ersten oder zweiten elektrischen Speicherzelle angesehen werden. Die Zustandsüberwachungseinheit 140 kann als Beispiel einer Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit angesehen werden. Die Modulsteuereinheit 115 kann als ein Beispiel einer Balancing-Korrektursteuervorrichtung oder eines Balancing-Korrektursystems angesehen werden. Die Modulsteuereinheit 150 kann als ein Beispiel einer Verwaltungseinheit angesehen werden.
Das System einschließlich der Modulsteuereinheit 150 und des Balancing-Korrekturmoduls 160 können als ein Beispiel eines Balancing-Korrektursystems angesehen werden. Das Balancing-Korrekturmodul 160 und die Balancing-Korrektureinheiten 162 bis 168 können jeweils als ein Beispiel einer Balancing-Korrekturvorrichtung angesehen werden. Die Balancing-Korrektureinheiten 162 bis 168 können als ein Beispiel einer Mehrzahl von Balancing-Korrektureinheiten oder N (N ist eine ganze Zahl größer oder gleich 2) Balancing-Korrektureinheiten angesehen werden.
Hier ist die Bezugnahme auf "elektrisch verbunden" nicht auf eine direkte Verbindung zwischen einer speziellen Komponenten und einer anderen Komponente begrenzt. Eine dritte Komponente kann zwischen der speziellen Komponente und der anderen Komponente angeordnet sein. Zusätzlich ist die Bezugnahme auf "elektrisch verbunden" nicht auf eine physikalische Verbindung zwischen der speziellen Komponente und der anderen Komponente begrenzt. Beispielsweise ist eine elektrische Verbindung zwischen der Eingangswicklung und der Ausgangswicklung in einem Transformator ohne physikalische Verbindung dazwischen hergestellt. Außerdem meint die Bezugnahme auf "elektrisch verbunden" nicht nur, dass die spezielle Komponente aktuell mit der anderen Komponente elektrisch verbunden ist, aber sie meint auch, dass eine elektrische Verbindung zwischen der speziellen Komponente und der anderen Komponente in Antwort auf die Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer elektrischen Speicherzelle und einer Balancing-Korrektureinheit hergestellt ist. Zusätzlich gibt die Bezugnahme auf "in Reihe geschaltet" an, dass eine spezielle Komponente und eine andere Komponente elektrisch in Reihe verbunden sind und die Bezugnahme auf "verbunden in Parallelschaltung" gibt an, dass eine spezielle Komponente und eine andere Komponente elektrisch parallel verbunden sind.
Die Außenanschlüsse 112 und 114 sind ausgebildet, um elektrisch eine außerhalb des Systems liegende Vorrichtung, wie eine Last und eine Ladevorrichtung, mit dem elektrischen Speichersystem 100 zu verbinden. Die elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 sind in Reihe geschaltet. Mindestens der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 kann eine Sekundärzelle oder ein Kondensator sein. Mindestens eine der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 kann eine Lithiumionenzelle sein. Mindestens eine der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 kann eine Mehrzahl von elektrischen Speicherzellen darin einschließen, die in Reihe oder parallel geschaltet sind.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zustandsüberwachungseinheit 140 ausgebildet, den Zustand jeder der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 zu überwachen. Die Zustandsüberwachungseinheit 140 kann Informationen hinsichtlich des Zustands jeder der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 sammeln. Die Zustandsüberwachungseinheit 140 kann die gesammelte Information an die Modulsteuereinheit 150 übertragen.
Die Information hinsichtlich des Zustands der elektrischen Speicherzelle kann beispielsweise den Spannungswert der elektrischen Speicherzelle, den Stromwert der elektrischen Speicherzelle, die Zellenkapazität der elektrischen Speicherzelle, die Temperatur der elektrischen Speicherzelle, den Verschleißgrad der elektrischen Speicherzelle und den Ladezustand (SOC) der elektrischen Speicherzelle einschließen. Der Zustand der elektrischen Speicherzelle kann als ein Beispiel einer Zelleneigenschaft angegeben werden.
Die Zellenkapazität der elektrischen Speicherzelle kann beispielsweise die Zellenkapazität, die erreicht wird, wenn die elektrische Speicherzelle voll geladen ist, und die Zellennennkapazität der elektrischen Speicherzelle (kann als Nennkapazität bezeichnet werden) sein. Die Temperatur der elektrischen Speicherzelle kann die Temperatur innerhalb oder auf der Oberfläche der elektrischen Speicherzelle, die Temperatur des umgebenden Raums der elektrischen Speicherzelle oder die Temperatur der Komponente, die um die elektrische Speicherzelle herum angeordnet ist, sein. Um die Temperatur der elektrischen Speicherzelle zu messen, kann ein Sensor für jede elektrische Speicherzelle vorgesehen sein. Alternativ kann die von einem einzigen Sensor gemessene Temperatur als die Temperatur der Mehrzahl von Speicherzellen verwendet werden.
Der Verschleißgrad der elektrischen Speicherzelle wird beispielsweise durch den Gesundheitszustand (SOH) (Alterungszustand) dargestellt. Der SOH [%] der elektrischen Speicherzelle wird als die verschlechterte voll geladene Kapazität [Ah]/der anfänglich vollgeladenen Kapazität [Ah] × 100 repräsentiert. Die Berechnung oder die Schätzung des SOH der elektrischen Speicherzelle ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise bestimmt die Zustandsüberwachungseinheit 140 den SOH der elektrischen Speicherzelle auf der Grundlage des Gleichstromwiderstandswerts der elektrischen Speicherzelle. Die Zustandsüberwachungseinheit 140 kann den SOH der elektrischen Speicherzelle auf der Grundlage des Leerlaufspannungswerts der elektrischen Speicherzelle bestimmen.
Der SOC [%] der elektrischen Speicherzelle wird durch eine Restkapazität [Ah]/zur voll geladenen Kapazität [Ah] × 100 repräsentiert. Die Berechnung oder Schätzung des SOC der elektrischen Speicherzelle ist nicht besonders eingeschränkt. Beispielsweise bestimmt die Zustandsüberwachungseinheit 140 den SOC der elektrischen Speicherzelle basierend auf den Messungen der Spannung der elektrischen Speicherzelle. Die Zustandsüberwachungseinheit 140 kann den SOC der elektrischen Speicherzelle auf der Grundlage der I-V-Kurve der Spannung der elektrischen Speicherzelle bestimmen. Die Zustandsüberwachungseinheit 140 kann den SOC der elektrischen Speicherzelle auf der Grundlage des integrierten Wertes des Stromwertes der elektrischen Speicherzelle bestimmen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zustandsüberwachungseinheit 140 elektrisch mit dem Außenanschluss 112, dem Außenanschluss 114, einem Verbindungspunkt 132, einem Verbindungspunkt 134, einem Verbindungspunkt 136 und einem Verbindungspunkt 138 verbunden. Die Zustandsüberwachungseinheit 140 kann auf demselben Chip wie das Balancing-Korrekturmodul 160 oder auf einem zu dem Balancing-Korrekturmodul 160 getrennten Chip ausgebildet sein.
Die Modulsteuereinheit 150 ist ausgebildet, um die Operationen des Balancing-Korrekturmoduls 160 oder jeder Balancing-Korrektureinheit 162 bis 168 zu steuern. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel empfängt die Modulsteuereinheit 150 von der Zustandsüberwachungseinheit 140 die Information hinsichtlich des Zustands jeder der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128. Die Modulsteuereinheit 150 bestimmt auf der Grundlage der Information hinsichtlich des Zustands jeder der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 eine Zieleinstellung für den SOC jeder der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128. Die Zieleinstellung kann beispielsweise ein voreingestellter Wert (kann als Zielwert bezeichnet werden), ein Bereich von voreingestellten Werten (kann als voreingestellter Bereich bezeichnet werden) und dergleichen sein.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt die Modulsteuereinheit 150 Modulsteuersignale 12 bis 18, um jeweils die Balancing-Korrektureinheiten 162 bis 168 basierend auf der bestimmten Zieleinstellung für den SOC zu steuern. Die Modulsteuersignale 12 bis 18 können jeweils mindestens ein Signal aus der folgenden Gruppe von Signalen einschließen, ein Signal, das für die Spannungsdifferenz oder das Spannungsverhältnis zwischen den zwei elektrischen Speicherzellen, die nicht der Korrekturoperation durch die entsprechende Balancing-Korrektureinheit (können als Zielzellen bezeichnet werden) unterworfen sind, anzeigend ist, ein Signal, das ausgebildet ist, zu steuern, wenn die korrespondierende Balancing-Korrektureinheit zu betätigen ist, ein Signal, das die Zieleinstellung für den SOC angibt, ein Signal, das ausgebildet ist, die Ladungstransferrate, die von der korrespondierenden Balancing-Korrektureinheit erzielt wird, zu steuern, und ein Signal, das den Betriebsmodus der korrespondierenden Balancing-Korrektureinheit definiert.
Der Betriebsmodus der Balancing-Korrektureinheit kann beispielsweise ausgewählt werden aus (1) einem normalen Modus, in dem die Balancing-Korrektureinheit die Ladungen von einer der Zielzellen, die eine höhere Spannung oder einen höheren SOC aufweist, zu der anderen elektrischen Speicherzelle überträgt, (2) einem Vorwärtsmodus, in dem die Balancing-Korrektureinheit die Ladungen von einer der Zielzellen, die näher zu dem Außenanschluss 112 positioniert ist, auf die andere elektrische Speicherzelle überträgt, (3) einem Rückwärtsmodus, in dem die Balancing-Korrektureinheit die Ladungen von einer der Zielzellen, die näher an dem Außenanschluss 114 positioniert ist, an die andere elektrische Speicherzelle überträgt, (4) einem ausgesetzten Modus, in dem die Balancing-Korrektureinheit die Korrekturoperation aussetzt.
Die Modulsteuereinheit 150 kann durch Hardware oder Software implementiert sein. Alternativ kann die Modulsteuereinheit 150 durch eine Kombination von Hard- und Software implementiert sein. Beispielsweise kann die Modulsteuereinheit 115 durch eine universelle Informationsverarbeitungsvorrichtung realisiert werden, die beispielsweise mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung einschließlich CPU, ROM, RAM, Kommunikationsschnittstelle und dergleichen versehen ist, um Programme auszuführen, die ausgebildet sind, das Balancing-Korrekturmodul 160 und dergleichen zu steuern.
Die Programme, die in einem Computer installiert sein können und ausgebildet sind, den Computer zu veranlassen, als Teil der Modulsteuereinheit 150 in Bezug auf das vorliegende Ausführungsbeispiel zu arbeiten, können Module einschließen, die die Operationen der jeweiligen Komponenten der Modulsteuereinheit 150 definieren. Solche Programme oder Module arbeiten mit der CPU oder dergleichen zusammen, um den Computer zu veranlassen, als die jeweiligen Einheiten der Modulsteuereinheit 150 zu arbeiten.
Da sie durch den Computer gelesen wird, ermöglicht die in den Programmen beschriebene Informationsverarbeitung, dass die Software und die oben beschriebenen verschiedenen Arten von Hardwareressourcen miteinander arbeiten. Auf diese Weise realisiert die Informationsverarbeitung spezielle Mittel. Solche speziellen Mittel führen die Operationen oder die Verarbeitung der Information, die für den beabsichtigten Gebrauch des Computers in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, durch und können somit Vorrichtungen aufbauen, die für den beabsichtigten Gebrauch einzigartig sind. Die Programme können auf computerlesbaren Medien oder Speichervorrichtungen gespeichert werden, die mit einem Netzwerk verbunden sind.
Das Balancing-Korrekturmodul 160 überträgt elektrische Ladungen zwischen den elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 basierend auf dem Signal von der Modulsteuereinheit 150 während eines Aufladungszyklus und/oder eines Entladungszyklus des elektrischen Speichersystems 100. Das Balancing-Korrekturmodul 160 kann als einziger Chip oder einer Mehrzahl von Chips ausgebildet werden.
Die Balancing-Korrektureinheiten 162 bis 168 korrigieren jeweils den Ausgleich oder die Balance zwischen den Spannungen oder SOCs der Zielzellen. Die Balancing-Korrektureinheiten 162 bis 168 können die Balance bzw. den Ausgleich zwischen den Spannungen oder SOCs von zwei elektrischen Speicherzellen basierend auf den Zieleinstellungen für die SOCs der zwei elektrischen Speicherzellen korrigieren.
Die Arbeitsprinzipien der Balancing-Korrektureinheiten 162 bis 168 sind nicht besonders eingeschränkt. Die Balancing-Korrektureinheiten 162 bis 168 sind beispielsweise jeweils aktive Balancing-Korrekturvorrichtungen. Eine aktive Balancing-Korrektureinheit kann eine Balancing-Korrektureinheit sein, die elektrische Ladungen zwischen zwei elektrischen Speicherzellen über eine Spule überträgt, wie in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2006-067742 offenbart ist, oder eine Balancing-Korrektureinheit, die elektrische Ladungen unter Verwendung eines Kondensators übertragen kann, wie in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2012-210109 offenbart ist. Die Balancing-Korrektureinheiten 162 bis 168 können jeweils passive Balancing-Korrekturvorrichtungen sein. Eine passive Balancing-Korrekturvorrichtung ist ausgebildet, unnötige elektrische Ladungen unter Verwendung beispielsweise eines externen Widerstandes freizugeben.
Die Balancing-Korrektureinheit 162 arbeitet basierend auf einem Modulsteuersignal 12 und korrigiert den Ausgleich zwischen den Spannungen oder SOCs der elektrischen Speicherzellen 120 und 122. Wenn beispielsweise die Balancing-Korrektureinheit 162 ein Schaltkreis ist, der ausgebildet ist, Ladungen über eine Spule zu übertragen, kann die Balancing-Korrektureinheit 162 einen ersten Anschluss, einen zweiten Anschluss, einen dritten Anschluss und einen Signaleingangsanschluss aufweisen. Der erste Anschluss ist elektrisch mit einem Anschluss der elektrischen Speicherzelle 120, der näher an dem Außenanschluss 112 liegt, verbunden, der zweite Anschluss ist elektrisch mit einem Anschluss der elektrischen Speicherzelle 122 verbunden, der näher zu dem Außenanschluss 114 liegt, und der dritte Anschluss ist elektrisch mit dem Verbindungspunkt 132 zwischen der elektrischen Speicherzelle 120 und der elektrischen Speicherzelle 122 verbunden. Der Signaleingangsanschluss empfängt das Modulsteuersignal 12 von der Modulsteuereinheit 150.
In ähnlicher Weise arbeitet die Balancing-Korrektureinheit 164 basierend auf dem Modulsteuersignal 14 und korrigiert den Ausgleich zwischen den Spannungen oder SOCs der elektrischen Speicherzellen 122 und 124. Die Balancing-Korrektureinheit 166 arbeitet auf der Grundlage des Modulsteuersignals 60 und korrigiert den Ausgleich zwischen den Spannungen oder SOCs der elektrischen Speicherzellen 124 und 126. Die Balancing-Korrektureinheit 168 arbeitet basierend auf dem Modulsteuersignal 18 und korrigiert die Spannungen der elektrischen Speicherzellen 126 und 128.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Modulsteuereinheit 150, die außerhalb der Balancing-Korrektureinheiten angeordnet ist, ausgebildet, die Zieleinstellungen der SOCs der Balancing-Korrektureinheiten zu bestimmen. In anderen Ausführungsbeispielen können die Balancing-Korrektureinheiten jeweils die gleichen Komponenten wie die Modulsteuereinheit 150 aufweisen und die SOC-Zieleinstellung für sich selber bestimmen.
2 zeigt schematisch einen beispielhaften inneren Aufbau der Balancing-Korrektureinheit 164. Hier können die Balancing-Korrektureinheit 162, die Balancing-Korrektureinheit 166 und die Balancing-Korrektureinheit 168 jeweils denselben inneren Aufbau wie die Balancing-Korrektureinheit 164 haben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Balancing-Korrektureinheit 164 eine Korrektursteuereinheit 210 und eine Korrektureinheit 220. Die Korrektureinheit 220 weist eine Spule bzw. eine Drossel oder Induktor 250, ein Schalterelement 252, ein Schalterelement 254, eine Diode 262 und eine Diode 264 auf. Die Balancing-Korrektureinheit 164 kann einen Spannungsdetektor (nicht gezeigt) einschließen, um die Spannungen der elektrischen Speicherzellen 122 und 124 zu detektieren. Die Korrektursteuereinheit 210 kann eine beispielhafte Steuereinheit sein. Die Korrektureinheit 220 kann eine beispielhafte Balancing-Korrekturvorrichtung sein.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Balancing-Korrektureinheit 164 elektrisch mit der positiven Seite der elektrischen Speicherzelle 122, mit dem Verbindungspunkt 134 zwischen der negativen Seite der elektrischen Speicherzelle 122 und der positiven Seite der elektrischen Speicherzelle 124 und mit der negativen Seite der elektrischen Speicherzelle 124 verbunden. Auf diese Weise wird ein erster Tastkreis gebildet, der die elektrische Speicherzelle 122, das Schalterelement 152 und die Drossel 250 einschließt. Zusätzlich wird ein zweiter Tastkreis gebildet, der die elektrische Speicherzelle 124, die Drossel 250 und das Schalterelement 254 einschließt. Die elektrischen Speicherzellen 122 und 124 können als ein Beispiel von zwei benachbarten elektrischen Speicherzellen gezeigt werden.
Die Korrektursteuereinheit 210 steuert, wie die Korrektureinheit 220 arbeitet. Die Korrektursteuereinheit 210 liefert ein Korrektursteuersignal 22 an das Schalterelement 252. Das Korrektursteuersignal 22 ist so vorgesehen, dass es das Schalterelement 252 an-/abschaltet. Die Korrektursteuereinheit 210 liefert ein Korrektursteuersignal 24 an das Schalterelement 254. Das Korrektursteuersignal 24 ist ausgebildet, das Schalterelement 254 ein-/auszuschalten.
Die Korrektursteuereinheit 210 kann ein Impulsgenerator sein, der ausgebildet ist, eine Sequenz von Impulsen einer vorbestimmten Periode zu erzeugen, um das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 zu erzeugen. Der Impulsgenerator kann ein variabler Impulsgenerator sein, um variabel das Tastverhältnis des Korrektursignals 22 und/oder des Korrektursignals 24 zu steuern. Das Tastverhältnis kann als ein Prozentsatz der EIN-Periode relativ zu der Periode der Rechteckwelle berechnet werden.
Die Korrektursteuereinheit 210 kann das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 in solcher Weise zuführen, dass das Schalterelement 252 und das Schalterelement 254 wechselseitig und wiederholt ein- und ausgeschaltet werden. Auf diese Weise kann eine Schaltoperation wiederholt durchgeführt werden, um abwechselnd zwischen dem Zustand, bei dem Strom durch den ersten Tastschaltkreis fließt und dem Zustand, in dem Strom durch den zweiten Tastschaltkreis fließt, umzuschalten.
Die Korrektursteuereinheit 210 kann das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 an die Schalterelemente 252 und 254 in einer solchen Weise liefern, dass die Balancing-Korrektureinheit 164 wiederholt die Schaltoperation mit vorbestimmten Perioden durchführt. Hier umfasst die Bezugnahme auf "die vorbestimmte Periode" nicht nur einen Fall, bei dem die Schaltoperation eine vorbestimmte Wiederholungsperiode hat, sondern auch einen Fall, bei dem die Periode auf irgendeine Weise variabel gesteuert wird. Beispielsweise umfasst die Bezugnahme auf "die vorbestimmte Periode" einen Fall, bei dem ein besonderer Algorithmus verwendet wird, um die Periode für den nächsten Zyklus zu bestimmen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Schaltoperation eine erste Operation des Einschaltens eines ersten der Schalterelemente 252 und 254 und des Ausschaltens eines zweiten der Schalterelemente 252 und 254 und eine zweite Operation des Ausschaltens des ersten der Schalterelemente 252 und 254 und des Einschaltens des zweiten der Schalterelemente 252 und 254 umfassen. Zusätzlich zu der ersten Operation und der zweiten Operation kann die Schaltoperation auch eine dritte Operation des Ausschaltens der beiden Schalterelemente 252 und 254 einschließen. Die Reihenfolge der ersten, zweiten und dritten Operation kann willkürlich bestimmt werden, aber die zweite Operation folgt vorzugsweise der ersten Operation. Hier kann die Schaltoperation auch andere Operationen umfassen.
Die Korrektursteuereinheit 210 empfängt ein Modulsteuersignal 14 von der Modulsteuereinheit 150. Die Korrektursteuereinheit 210 kann das Modulsteuersignal 14 gründen, um mindestens den Start und/oder das Aussetzen einer Korrekturoperation zu bestimmen.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Modulsteuersignal ein Signal, das den Betriebsmodus der Balancing-Korrektureinheit 164 definiert (kann als Modusauswahlsignal bezeichnet werden). Wenn beispielsweise das Modusauswahlsignal einen Modus aus dem normalen Modus, dem Vorwärtsmodus und dem Rückwärtsmodus auswählt, erzeugt die Korrektursteuereinheit 210 ein Korrektursteuersignal 22 und ein Korrektursteuersignal 24, das die Balancing-Korrektureinheit 164 so steuert, dass sie in dem von dem Modusauswahlsignal ausgewählten Betriebsmodus arbeitet und ermöglicht der Balancing-Korrektureinheit 164 die Korrekturoperation zu starten. Wenn beispielsweise das Modusauswahlsignal den ausgesetzten Modus wählt, erzeugt die Korrektursteuereinheit 210 ein Korrektursteuersignal 22, um das Schalterelement 252 auszuschalten und ein Korrektursteuersignal 24, um das Schalterelement 254 auszuschalten und setzt die Korrekturoperation durch die Balancing-Korrektureinheit 164 aus.
In anderen Ausführungsbeispielen umfasst das Modulsteuersignal 14 eine Zieleinstellung für den SOC oder die Spannung der elektrischen Speicherzelle 122 und eine Zieleinstellung für den SOC oder die Spannung der elektrischen Speicherzelle 124. Die Zieleinstellung für die Spannung der elektrischen Speicherzelle 122 kann auf der Grundlage der Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 122 bestimmt werden. Auf diese Weise kann der SOC der elektrischen Speicherzelle 122 durch Regeln der Spannung der elektrischen Speicherzelle 122 geregelt werden. Die Korrektursteuereinheit 210 erhält beispielsweise von der Zustandsüberwachungseinheit 140 den SOC oder die Spannung der elektrischen Speicherzelle 122 und den SOC oder die Spannung der elektrischen Speicherzelle 124. Die Korrektursteuereinheit 210 steuert die Balancing-Korrektureinheit 164 zum Arbeiten an, falls der SOC oder die Spannung der elektrischen Speicherzelle 122, die von der Zustandsüberwachungseinheit 140 erhalten werden, die Zieleinstellung für den SOC oder die Spannung der elektrischen Speicherzelle 122 erfüllt, die in dem Modulsteuersignal 114 eingeschlossen ist, und falls der SOC oder die Spannung der elektrischen Speicherzelle 124, die von der Zustandsüberwachungseinheit 140 erhalten wird, die Zieleinstellung für den SOC oder die Spannung der elektrischen Speicherzelle 124, die in dem Modulsteuersignal 14 eingeschlossen ist, erfüllt, und steuert die Balancing-Korrektureinheit 164 so, dass sie ansonsten stoppt.
Die Korrektursteuereinheit 210 kann das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 basierend auf dem Modulsteuersignal 14 erzeugen. Beispielsweise bestimmt die Korrektursteuereinheit 210 Tastverhältnisse für das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 basierend auf dem Modulsteuersignal 14 und erzeugt das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 mit den bestimmten Tastverhältnissen.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Modulsteuersignal 14 eine Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 122 und eine Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 124. Beispielsweise bestimmt die Korrektursteuereinheit 210 die Tastverhältnisse für das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 in einer solchen Weise, dass der SOC der elektrischen Speicherzelle 122 die Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 122, die in dem Modulsteuersignal 14 eingeschlossen ist, erfüllt, und dass der SOC der elektrischen Speicherzelle 124 die Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 124, die in dem Modulsteuersignal 14 eingeschlossen ist, erfüllt.
In anderen Ausführungsbeispielen umfasst das Modulsteuersignal 14 eine Zieleinstellung für die Spannung der elektrischen Speicherzelle 122 und eine Zieleinstellung für die Spannung der elektrischen Speicherzelle 124. Die Korrektursteuereinheit 210 bestimmt die Tastverhältnisse für das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 in einer solchen Weise, dass die Spannung der elektrischen Speicherzelle 122 die in dem Modulsteuersignal 14 enthaltene Zieleinstellung für die Spannung der elektrischen Speicherzelle 122 erfüllt, und dass die Spannung der elektrischen Speicherzelle 124 die in dem Modulsteuersignal 14 enthaltene Zieleinstellung für die Spannung der elektrischen Speicherzelle 124 erfüllt.
Die Zieleinstellung für die Spannung der elektrischen Speicherzelle 122 kann den Spannungswert oder einen Spannungsbereich der elektrischen Speicherzelle 122 bei dem Abschluss der Korrekturoperation oder die Spannungsdifferenz oder das Spannungsverhältnis zwischen der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124 bei dem Abschluss der Korrekturoperation darstellen. In ähnlicher Weise kann die Zieleinstellung für die Spannung der elektrischen Speicherzelle 124 den Spannungswert oder einen Spannungsbereich der elektrischen Speicherzelle 124 bei Beendigung der Korrekturoperation oder die Spannungsdifferenz oder das Spannungsverhältnis zwischen der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124 bei dem Abschluss der Korrekturoperation darstellen.
In anderen Ausführungsbeispielen umfasst das Modulsteuersignal 14 eine Information, die die Tastverhältnisse des Korrektursteuersignals 22 und des Korrektursteuersignals 24 angibt. Die Korrektursteuereinheit 210 bestimmt die Tastverhältnisse des Korrektursteuersignals 22 und des Korrektursteuersignals 24 basierend auf der Information, die für die Tastverhältnisse des Korrektursteuersignals 22 und des Korrektursteuersignals 24, die in dem Modulsteuersignal 14 eingeschlossen sind, angibt.
Die Spule bzw. die Drossel 250 ist in Reihe mit der elektrischen Speicherzelle 122 und dem Schalterelement 252 zwischen der elektrischen Speicherzelle 122 und dem Schalterelement 252 verbunden und überträgt die Ladungen zwischen der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Ende der Drossel 250 elektrisch mit dem Verbindungspunkt 134 zwischen der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124 verbunden. Das andere Ende der Drossel 250 ist elektrisch mit dem Verbindungspunkt 245 zwischen dem Schalterelement 252 und dem Schalterelement 254 verbunden.
Der Drosselstrom I_L wird in der Drossel 250 durch wechselseitiges Ein- und Ausschalten (kann als Ein-/Ausschalten bezeichnet werden) des Schalterelements 252 und des Schalterelements 254 in wiederholender Weise erzeugt werden. Dies ermöglicht, dass elektrische Energie zwischen der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124 über die Drossel ausgetauscht werden kann. Folglich kann der Ausgleich zwischen den Spannungen oder den SOCs der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124 korrigiert werden.
Das Schalterelement 252 ist elektrisch zwischen dem anderen Ende der Drossel 250 und der positiven Seite der elektrischen Speicherzelle 122 geschaltet. Das Schalterelement 252 empfängt das Korrektursteuersignal 22 von der Korrektursteuereinheit 210 und wird ein- oder ausgeschaltet, basierend auf dem Korrektursteuersignal 22. Auf diese Weise ist der erste Tastschaltkreis geöffnet oder geschlossen. Das Schalterelement 252 kann ein Transistor, wie ein MOSFET sein.
Das Schalterelement 254 ist elektrisch zwischen dem anderen Ende der Drossel 250 und der negativen Seite der elektrischen Speicherzelle 124 geschaltet. Das Schalterelement 254 empfängt das Korrektursteuersignal 24 von der Korrektursteuereinheit 210 und wird ein- oder ausgeschaltet, basierend auf dem Korrektursteuersignal 24. Auf diese Weise wird der zweite Tastkreis geöffnet oder geschlossen. Das Schalterelement 254 kann ein Transistor, wie in MOSFET sein.
Die Diode 262 ist parallel zu dem Schalterelement 252 angeordnet und führt Strom von dem anderen Ende der Drossel 250 zu der positiven Seite der elektrischen Speicherzelle 122. Die Diode 264 ist parallel zu dem Schalterelement 254 geschaltet und führt Strom von der negativen Seite der elektrischen Speicherzelle 124 zu dem anderen Ende des Induktors 250. Die Diode 262 und die Diode 264 können jeweils eine parasitäre Diode sein, die äquivalent zwischen dem Source- und dem Drainanschluss eines MOSFETs ausgebildet ist.
Das Vorhandensein der Diode 262 und der Diode 264 ermöglicht, dass der Drosselstrom I_L auch durch die Diode 262 oder die Diode 264 strömt, selbst wenn der Drosselstrom I_L während einer Periode verbleibt, in der sowohl das Schalterelement 252 als auch das Schalterelement 254 ausgeschaltet sind. Dies verhindert, dass ein Drosselstrom I_L, der schon in der Drossel 250 erzeugt wurde, verschwendet wird. Zusätzlich kann dieses Merkmal die Erzeugung einer Stoßspannung verhindern, was auftritt, wenn der Drosselstrom I_L abgeschaltet wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt die Korrektursteuereinheit 210 der Balancing-Korrektureinheit 164 das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24. Jedoch ist die Balancing-Korrektureinheit 164 nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Balancing-Korrektureinheit 164 nicht die Korrektursteuereinheit 210 umfassen. Wenn dies der Fall ist, kann die Modulsteuereinheit 150 beispielsweise das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 erzeugen und das erzeugte Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 an das Schalterelement 252 und das Schalterelement 254 senden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt die Modulsteuereinheit 150 das Modulsteuersignal 14 und die Korrektursteuereinheit 210 erzeugt das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 basierend auf dem Modulsteuersignal 14. Allerdings ist die Balancing-Korrektureinheit 164 nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel eingeschränkt. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Korrektursteuereinheit 210 eine Information von der Zustandsüberwachungseinheit 140 empfangen und die gleiche Operation an der empfangenen Information durchführen, wie sie von der Modulsteuereinheit 150 durchgeführt wird, um das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 zu erzeugen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel korrigiert die Balancing-Korrektureinheit 164 die Spannungen der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124. Allerdings ist die Balancing-Korrektureinheit 164 nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel eingeschränkt. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Balancing-Korrektureinheit 164 die Spannungen von zwei nicht benachbarten elektrischen Speicherzellen beispielsweise der Speicherzelle 122 und der Speicherzelle 128 korrigieren. In diesem Fall ist ein Ende des Induktors bzw. der Drossel 250 mit dem Verbindungspunkt zwischen der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 128 verbunden. Das Schalterelement 254 ist elektrisch zwischen dem anderen Ende des Induktors 250 und der negativen Seite der elektrischen Speicherzelle 128 geschaltet.
In anderen Ausführungsbeispielen kann die Balancing-Korrektureinheit 164 die Reihenspannung der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124 und die Reihenspannung der elektrischen Speicherzelle 124 und der elektrischen Speicherzelle 126 korrigieren. In diesem Fall ist ein Ende des Induktors 250 mit dem Verbindungspunkt 134 zwischen der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124 verbunden. Zusätzlich ist das Schalterelement 252 elektrisch zwischen dem anderen Ende des Induktors 250 und der positiven Seite der elektrischen Speicherzelle 120 verbunden und das Schalterelement 254 ist elektrisch zwischen das andere Ende des Induktors 250 und der negativen Seite der elektrischen Speicherzelle 126 geschaltet.
3 zeigt schematisch das Korrektursteuersignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 als ein Beispiel. Wie ein 3 gezeigt, sind das Korrektursignal 22 und das Korrektursteuersignal 24 vorgesehen, um wechselseitig das Schalterelement 252 und das Schalterelement 254 in sich wiederholender Weise ein- und auszuschalten. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Tastverhältnis des Korrektursteuersignals 22 als das Verhältnis der EIN-Periode T₂ relativ zu dem Taktzyklus T₁(T₂/T₁) repräsentiert. Das Tastverhältnis des Korrektursteuersignals 24 wird als das Verhältnis der EIN-Periode (T₁ – T₂) zu dem Taktzyklus T₁((T₁ – T₂/T₂) repräsentiert.
4 zeigt schematisch einen beispielhaften Innenaufbau der Modulsteuereinheit 150. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Modulsteuereinheit 150 eine Steuerzustand-Speichereinheit 412, eine Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414, eine Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416, eine SOC-Beschaffungseinheit 418, eine RegenerationsInformations-Beschaffungseinheit 422, eine Bewegungsinformations-Beschaffungseinheit 424 und eine Steuersignal-Erzeugungseinheit 426. Die jeweiligen Komponenten der Modulsteuereinheit 150 können untereinander Informationen austauschen. Die Steuersignal-Erzeugungseinheit 426 kann eine beispielhafte Steuer- oder Verwaltungseinheit sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die jeweiligen Komponenten der Modulsteuereinheit 150 hauptsächlich basierend auf einem beispielhaften Fall beschrieben, bei dem die Modulsteuereinheit 150 das Modulsteuersignal 14 erzeugt, um die Balancing-Korrektureinheit 164 zu steuern.
Die Steuerzustands-Speichereinheit 412 ist ausgebildet, Steuerbedingungen darin zu speichern. Die Steuerbedingungen können eine Information sein, die die Kriterien angibt, aufgrund derer eine Bestimmung durchgeführt wird, wenn die Steuersignal-Erzeugungseinheit 426 versucht, verschiedene Arten von Steuersignalen zu erzeugen. In einem Ausführungsbeispiel umfassen die Steuerbedingungen eine Information für jede der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128, die die Beziehung zwischen dem Zustand jeder der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 und der Zieleinstellung für den SOC jeder der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 angibt (die Information kann als Übereinstimmungsinformation bezeichnet werden). Die Steuerbedingungen können eine Mehrzahl von Stücken der Übereinstimmungsinformation einschließen. Die Übereinstimmungsinformation kann eine Datentabelle oder eine Funktion sein.
Die Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 ist ausgebildet, für jede Zielzelle die Information bezüglich des Zustands der elektrischen Speicherzelle zu gewinnen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschafft die Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 von der Zustandsüberwachungseinheit 140 mindestens eine Zelleneigenschaft, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Verschleißgrad, Zellenkapazität und Temperatur jeder der elektrischen Speicherzellen 122 und 124. Die Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 kann mindestens eine Zelleneigenschaft, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Verschleißgrad-Zellenkapazität und Temperatur jeder der elektrischen Speicherzellen 122 und 124 unter Verwendung der Information hinsichtlich des Zustands der elektrischen Speicherzelle, der von der Zustandsüberwachungseinheit 140 erhalten wird, gewinnen, um mindestens eine Zelleneigenschaft zu berechnen.
Die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 ist ausgebildet, für jede Zielzelle die Zieleinstellung für den SOC der entsprechenden Balancing-Korrektureinheit zu bestimmen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellung für den SOC jeder der elektrischen Speicherzellen 122 und 124, die durch die Korrektursteuereinheit 210 zu verwenden ist, basierend auf mindestens einer Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 gewonnen wird. Beispielsweise bestimmt die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellung für den SOC jeder der elektrischen Speicherzellen 122 und 124, die von der Korrektursteuereinheit 210 zu verwenden ist, basierend auf mindestens einer Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 und auf den Steuerbedingungen, die in der Steuerbedingung-Speichereinheit 412 gespeichert sind.
In einem Ausführungsbeispiel bezieht sich die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 zuerst auf die Datentabelle, die die Übereinstimmungsinformation speichert und extrahiert die Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 122, der der Zelleneigenschaft der elektrischen Speicherzelle 122, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 114 gewonnen wird, zugeordnet ist. Wenn die Zelleneigenschaft der elektrischen Speicherzelle 122, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 gewonnen wird, nicht der Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 122 in der Datentabelle zugeordnet ist, kann die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 eine geeignete Interpolation durchführen, um die Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 122 zu bestimmen. Darauf folgend bestimmt die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 124 entsprechend demselben Verfahren.
Wenn die Übereinstimmungsinformation als eine Funktion einer oder mehrerer Zelleneigenschaften repräsentiert wird, bestimmt die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 122 zuerst durch Substituieren der einen oder der mehreren Zelleneigenschaften der elektrischen Speicherzelle 122, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 gewonnen wird, in die Funktion. Darauf folgend bestimmt die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 124 entsprechend demselben Verfahren.
In anderen Ausführungsbeispielen bestimmt die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellung für den SOC jeder der elektrischen Speicherzellen 122 und 124 basierend auf der Übereinstimmungsinformation, die aus einer Vielzahl von Stücken der Übereinstimmungsinformation ausgewählt wird, die in der Steuerbedingung-Speichereinheit 412 gespeichert ist.
Wenn beispielsweise mindestens eine Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 gewonnen wird, eine vorbestimmte erste Bedingung erfüllt, bestimmt die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellung für den SOC jeder der Speicherzellen 122 und 124 basierend auf mindestens einer Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 gewonnen wird und auf einer ersten Übereinstimmungsinformation. Wenn mindestens eine Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 gewonnen wird, eine vorbestimmte zweite Bedingung erfüllt, bestimmt die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellung für den SOC jeder der elektrischen Speicherzellen 122 und 124 basierend auf mindestens einer Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseigenschaft 414 gewonnen wird, und einer zweiten Übereinstimmungsinformation. Hier kann die erste Bedingung unterschiedlich zu der zweiten Bedingung sein.
Entsprechend der vorbestimmten ersten Bedingung weist beispielsweise mindestens eine der speziellen elektrischen Eigenschaften der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 gewonnen werden, einen Wert größer oder kleiner als ein vorbestimmter erster Wert auf. In gleicher Weise weist entsprechend der vorbestimmten zweiten Bedingung mindestens eine der speziellen elektrischen Eigenschaften der Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit 414 gewonnen wird, einen Wert größer oder kleiner als ein vorbestimmter zweiter Wert als Beispiel auf.
Die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 kann die Zieleinstellung für den SOC der elektrischen Speicherzelle 122 oder der elektrischen Speicherzelle 124 basierend darauf bestimmen, wie das elektrische Speichersystem 100 verwendet wird. In einem Ausführungsbeispiel kann die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellung in einer solchen Weise bestimmen, dass, wenn der Verschleißgrad der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 steigt, der SOC der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 ansteigt. Die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 kann die Zieleinstellung in einer solchen Weise bestimmen, dass, wenn die Temperatur der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 fällt, der SOC der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 steigt. Die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 kann die Zieleinstellung in einer solchen Weise bestimmen, dass, wenn die Zellenkapazität der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 abnimmt, der SOC der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 zunimmt.
Wenn beispielsweise das elektrische Speichersystem 100 als eine Energieversorgung für ein elektrisches Fahrzeug oder ein Hybridkraftfahrzeug verwendet wird, sind die impulsförmigen Entladungsströme, die durch das elektrische Speichersystem 100 bei dem Start des elektrischen Fahrzeugs oder des Hybridkraftfahrzeugs erzeugt werden, größer als die Ströme, die während eines ständigen Betriebs erzeugt werden. Beispielsweise kann das Hybridkraftfahrzeug eine signifikant verbesserte Energieeffizienz durch die Verwendung von Motoren beim Start erreichen. Wenn, wie oben beschrieben, das elektrische Speichersystem 100 verwendet wird, um impulsförmige Entladungsströme basierend auf den elektrischen Speicherzellen, die in dem elektrischen Speichersystem 100 enthalten sind, zu erzeugen, kann die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellungen für die elektrischen Speicherzellen in der in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise bestimmen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellung in einer solchen Weise bestimmen, dass, wenn der Verschleißgrad der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 ansteigt, der SOC der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 abnimmt. Die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 kann die Zieleinstellung in einer solchen Weise bestimmen, dass, wenn die Temperatur der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 fällt, der SOC der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 abnimmt. Die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 kann die Zieleinstellung in einer solchen Weise bestimmen, dass, wenn die Zellenkapazität der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 abnimmt, der SOC der elektrischen Speicherzelle 122 oder 124 abnimmt.
Wenn beispielsweise das elektrische Speichersystem 100 verwendet wird, um die regenerative Energie in einem Kran zum Anheben und Absenken eines Gegenstands zu sammeln, sind die impulsartigen regenerativen Ströme, die dem elektrischen Speichersystem 100 zugeführt werden, wenn der Kran das Objekt absenkt, größer als die Ströme, die angelegt werden, wenn der Kran das Objekt anhebt. Das elektrische Speichersystem 100 sammelt die regenerative Energie und verwendet die gesammelte Energie, um ein nächstes Objekt zu heben, was dazu beiträgt, signifikant die Energieeffizienz zu verbessern. Wenn, wie oben beschrieben, das elektrische Speichersystem 100 verwendet wird, um die impulsartigen regenerativen Ströme der elektrischen Speicherzellen, die in dem elektrischen Speichersystem 100 enthalten sind, aufzubringen, kann die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 die Zieleinstellungen für die elektrischen Speicherzellen in der in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise bestimmen.
Die SOC-Beschaffungseinheit 418 beschafft die SOCs der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124. Die SOC-Beschaffungseinheit 418 erhält beispielsweise von der Zustandsüberwachungseinheit 140 die SOCs der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124.
Die Regenerationsinformation-Beschaffungseinheit 420 erhält die Regenerationsinformation, die die Erzeugung von regenerativen Strömen durch eine Last angibt. Die Regenerationsinformation-Beschaffungseinheit 422 kann die Regenerationsinformation gewinnen, indem von der Last ein die Erzeugung der regenerativen Ströme angebendes Signal empfangen wird. Die Regenerationsinformation-Beschaffungseinheit 422 kann die Regenerationsinformation abhängig von der Detektion der Erzeugung von impulsartigen Strömen erhalten, die während der Regeneration erzeugt werden können.
Die Bewegungsinformation-Beschaffungseinheit 424 gewinnt eine eine Bewegung einer Last angebende Bewegungsinformation. Die Bewegungsinformation-Beschaffungseinheit 424 kann die Bewegungsinformation durch Empfangen eines die Bewegung einer Last angebenden Signals von der Last erhalten. Die Bewegungsinformation-Beschaffungseinheit 424 kann die Bewegungsinformation abhängig von der Detektion der Erzeugung von impulsartigen Strömen gewinnen, die erzeugt werden, wenn die Last sich bewegt.
Die Steuersignal-Erzeugungseinheit 426 erzeugt die Modulsteuersignale 12 bis 18. Die Modulsteuersignale 12 bis 18 sind jeweils ausgebildet, die Operationen der Balancing-Korrektureinheiten 162 bis 168 zu steuern. Beispielsweise ist das Modulsteuersignal 14 ausgebildet, die Balancing-Korrektureinheit 164 in einer solchen Weise zu steuern, dass die SOCs der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124, die von der SOC-Beschaffungseinheit 418 beschafft werden, die Zieleinstellungen für die SOCs der elektrischen Speicherzelle 122 und der elektrischen Speicherzelle 124, die von der Zieleinstellung-Bestimmungseinheit 416 bestimmt werden, erfüllen.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erzeugt die Steuersignal-Erzeugungseinheit 416 ein Verbindungssteuersignal, das ausgebildet ist, ein Schalterelement ein- und auszuschalten, das elektrisch das elektrische Speichersystem 100 mit der Last verbindet. Die Steuersignal-Erzeugungseinheit 426 erzeugt das Verbindungssteuersignal, um zu steuern, ob das oben erwähnte Schalterelement einzuschalten und auszuschalten ist. Die Steuersignal-Erzeugungseinheit 426 kann basierend auf dem SOC mindestens einer der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 steuern, ob das oben erwähnte Schalterelement ein- und auszuschalten ist.
In einem Ausführungsbeispiel erzeugt die Steuersignal-Erzeugungseinheit 426 ein Verbindungssteuersignal, das das oben erwähnte Schalterelement ausschaltet, wenn die Regenerationsinformation-Beschaffungseinheit 422 die Regenerationsinformation erhält. Die Steuersignal-Erzeugungseinheit 426 kann ein Verbindungssteuersignal erzeugen, das das oben erwähnte Schalterelement abschaltet, wenn der SOC mindestens einer der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 höher ist als ein vorbestimmter Wert. Dies verhindert, dass die in dem elektrischen Speichersystem 100 enthaltenen elektrischen Speicherzellen exzessiv geladen werden.
In anderen Ausführungsbeispielen erzeugt die Steuersignal-Erzeugungseinheit 426 ein Verbindungssteuersignal, das das oben erwähnte Schaltelement ausschaltet, wenn die Bewegungsinformation-Beschaffungseinheit 424 die Bewegungsinformation erhält. Die Steuersignal-Erzeugungseinheit 426 kann ein Verbindungssteuersignal erzeugen, das das oben erwähnte Schalterelement abschaltet, wenn der SOC mindestens einer der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 geringer als ein vorbestimmter Wert ist. Das kann verhindern, dass die in dem elektrischen Speichersystem 100 enthaltenen elektrischen Speicherzellen exzessiv entladen werden.
5 zeigt schematisch ein Beispiel der Datentabelle 500. Die Datentabelle 500 kann ein Beispiel der Übereinstimmungsinformation sein, die in der Steuerbedingung-Speichereinheit 412 gespeichert ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel speichert die Datentabelle 500 zusammen mit jeder der einen oder mehreren elektrischen Speicherzellen eine elektrische Speicherzellen-ID 510 der entsprechenden elektrischen Speicherzelle, eine Nennkapazität 520 der entsprechenden elektrischen Speicherzelle, einen SOH 530 der entsprechenden elektrischen Speicherzelle, eine Temperatur 540 der entsprechenden elektrischen Speicherzelle und einen SOC-Zielwert 550 für die entsprechende elektrische Speicherzelle, die bei der Balancing-Korrekturoperation verwandt werden. Die elektrische Speicherzellen-ID 510 kann eine exemplarische elektrische Speicherzellen-Identifikationsinformation sein, um jede der einen oder der mehreren elektrischen Speicherzellen zu identifizieren. Die Nennkapazität 520 kann eine exemplarische Zellenkapazität sein. Der SOH 530 kann ein exemplarischer Anzeiger des Verschleißgrades sein.
In einem Ausführungsbeispiel erhöht sich der SOC-Zielwert 550, wenn die Nennkapazität 520 abnimmt. Wenn der SOH 530 abnimmt, steigt der SOC-Zielwert 550. Wenn die Temperatur 540 abnimmt, steigt der SOC-Zielwert 550. In anderen Ausführungsbeispielen nimmt der SOC-Zielwert 550 ab, wenn die Nennkapazität 520 abnimmt. Wenn der SOH 530 abnimmt, nimmt der SOC-Zielwert 550 ab. Wenn die Temperatur 540 abnimmt, nimmt der SOC-Zielwert 540 ab.
Die Datentabelle 500 ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel eingeschränkt. In anderen Ausführungsbeispielen speichert die Datentabelle 500 zusammen mit jeder der einen oder der mehreren elektrischen Speicherzellen mindestens eine Information der elektrischen Speicherzellen-ID 510 der entsprechenden elektrischen Speicherzelle, der Nennkapazität 520 der entsprechenden elektrischen Speicherzelle, des SOH 530 der entsprechenden elektrischen Speicherzelle, und den SOC-Zielwert 540 für die entsprechende Speicherzelle, die bei der Balancing-Korrekturoperation verwendet wird.
6 zeigt schematisch ein beispielhaftes elektrisches Speichersystem 600. Das elektrische Speichersystem 600 ist elektrisch mit einer Last 60 verbunden. Das elektrische Speichersystem 600 liefert Energie an die Last 60. Das elektrische Speichersystem 600 speichert darin die regenerativen Ströme von der Last 60.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Last 60 einen Sender 62. Der Sender 62 sendet ein Signal 64 an das elektrische Speichersystem 100. In einem Ausführungsbeispiel sendet der Sender 62 das Signal 64 einschließlich der Regenerationsinformation, die die Erzeugung von regenerativen Strömen angibt, wenn die regenerativen Ströme möglicherweise als ein Ergebnis der Operation der Last erzeugt werden. In anderen Ausführungsbeispielen sendet der Sender 62 das Signal 64 einschließlich der Bewegungsinformation, die die Bewegung der Last angibt, wenn die Last möglicherweise bewegt werden kann.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das elektrische Speichersystem 600 das elektrische Speichersystem 100, ein Wärmeerzeugungsmodul 604, ein Schalterelement 612 und ein Schalterelement 614. Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das elektrische Speichersystem 100 Energie an die Last 60 liefert, sendet die Modulsteuereinheit 150 des elektrischen Speichersystems 100 ein Verbindungssteuersignal 66, um das Schalterelement 612 einzuschalten und das Schalterelement 614 auszuschalten.
Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Modulsteuereinheit 150 das Signal 64 einschließlich der Regenerationsinformation erhält, sendet sie ein Verbindungssteuersignal 66 an das Schalterelement 612 und das Schalterelement 614, um das Schalterelement 612 auszuschalten und das Schalterelement 614 einzuschalten. Die Modulsteuereinheit 150 kann das Verbindungssteuersignal 66 senden, wenn der SOC mindestens einer der Speicherzellen 120 bis 128 größer ist als ein vorbestimmter Wert.
Das Wärmeerzeugungsmodul 604 wandelt Ströme in Wärme um. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Wärmeerzeugungsmodul 604 ein Widerstandselement, von dem eines der Enden mit der Last 60 über das Schalterelement 614 verbunden ist und das andere Ende geerdet ist.
Das Schalterelement 612 ist zwischen dem elektrischen Speichersystem 100 und der Last 60 in Reihe geschaltet. Das Schalterelement 612 stellt die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Speichersystem 100 und der Last 60 basierend auf dem Verbindungssteuersignal 66 her oder trennt sie. Das Schalterelement 614 ist in Reihe zwischen das Wärmeerzeugungsmodul 604 und die Last 60 geschaltet. Das Schalterelement 614 stellt die elektrische Verbindung zwischen dem Wärmeerzeugungsmodul 604 und der Last 60 basierend auf dem Verbindungssteuersignal 66 her oder trennt sie.
Das elektrische Speichersystem 600 kann übermäßige regenerative Ströme abhalten, in die in dem elektrischen Speichersystem 100 enthaltenen elektrischen Speicherzellen zu fließen. Als ein Ergebnis kann vermieden werden, dass die in dem elektrischen Speichersystem 100 enthaltenen elektrischen Speicherzellen überladen werden.
Wenn beispielsweise das elektrische Speichersystem in einem Hybridkraftfahrzeug vorgesehen ist, werden regenerative Ströme zufällig erzeugt. Um so viel regenerative Ströme wie möglich zu sammeln, ist es notwendig, das elektrische Speichersystem so betreiben, dass die SOCs der in dem elektrischen Speichersystem enthaltenen elektrischen Speicherzellen auf einem relativ geringen Pegel gehalten werden. Wenn die SOCs der in dem elektrischen Speichersystem enthaltenen Speicherzellen zu niedrig sind, ist es jedoch schwierig eine ausreichende Leistung an den Motor zu liefern, damit das Hybridkraftfahrzeug gestartet werden kann. Wenn der Motor nicht mit ausreichender Leistung versorgt wird, muss die Maschine gestartet werden, um das Hybridkraftfahrzeug zu starten, was die Energieeffizienz absenkt.
Entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann vermieden werden, dass exzessive regenerative Ströme in das elektrische Speichersystem 100 fließen. Somit kann das elektrische Speichersystem 600 so betrieben werden, dass die SOCs der in dem elektrischen Speichersystem 100 elektrischen Speicherzellen auf einem relativ hohen Pegel gehalten werden. Daher kann das elektrische Speichersystem 600 ausreichend Leistung an den Motor des Hybridkraftfahrzeugs bei dem Start des Hybridkraftfahrzeugs liefert. Das Hybridkraftfahrzeug erreicht eine signifikant verbesserte Energieeffizienz aufgrund der Verwendung des Motors bei dem Start des Hybridkraftfahrzeugs. Selbst, wenn Teile der Regenerativen Energie nicht eingesammelt werden können, wird die Energieeffizienz nicht sehr stark beeinflusst. Daher kann durch Verwenden des elektrischen Speichersystems 600 als Spannungsversorgung des Hybridkraftfahrzeugs das Hybridkraftfahrzeug eine signifikant verbesserte Energieeffizienz erreichen. Außerdem kann das elektrische Speichersystem 600 effizienter verwendet werden, selbst wenn einige der elektrischen Speicherzellen, die das elektrische Speichersystem 600 bilden, einen höheren Verschleißgrad im Vergleich mit den anderen elektrischen Speicherzellen aufweisen.
7 zeigt schematisch ein beispielhaftes elektrisches Speichersystem 700. Das elektrische Speichersystem 700 ist elektrisch mit der Last 70 verbunden. Das elektrische Speichersystem 700 liefert Energie an die Last 70. Das elektrische Speichersystem 700 speichert die regenerativen Ströme von der Last 70. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Last 70 einen Sender 62.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das elektrische Speichersystem 700 das elektrische Speichersystem 100, ein Schalterelement 612 und ein Schalterelement 614 und eine Spannungsversorgung 704. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Spannungsversorgung 704 mit der Last 70 verbunden und liefert Energie an die Last 70. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Schalterelement 614 in Reihe zwischen der Spannungsversorgung 704 und der Last 60 verbunden. Das Schalterelement 614 stellt die elektrische Verbindung zwischen der Spannungsversorgung 704 und der Last 60 basierend auf dem Verbindungssteuersignal 66 her oder trennt sie.
Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das elektrische Speichersystem 100 Energie an die Last liefert, sendet die Modulsteuereinheit 150 des elektrischen Speichersystems ein Verbindungssteuersignal 66, um das Schalterelement 612 einzuschalten und das Schalterelement 614 auszuschalten. Wenn in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Signal 64 einschließlich der Regenerationsinformation empfangen wird, sendet die Modulsteuereinheit 150 ein Verbindungssteuersignal 66 an das Schalterelement 612 und das Schalterelement 614, um das Schalterelement 612 einzuschalten und das Schalterelement 614 auszuschalten.
Auf diese Weise kann das elektrische Speichersystem 700 regenerative Ströme sammeln. Wenn hier der SOC mindestens einer der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 größer ist als ein vorbestimmter Wert, kann die Modulsteuereinheit 150 an das Schalterelement 612 und das Schalterelement 614 ein Verbindungssteuersignal 66 senden, um das Schalterelement 612 auszuschalten und das Schalterelement 614 einzuschalten.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das elektrische Speichersystem 700 so betrieben, dass die Ladungszustände (SOCs) der in dem elektrischen Speichersystem 100 enthaltenen elektrischen Speicherzellen auf einem relativ niedrigen Pegel gehalten werden. Somit kann das elektrische Speichersystem 700 mehr regenerative Ströme sammeln. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sendet in einem Fall, bei dem das elektrische Speichersystem Energie an die Last 70 liefert, die Modulsteuereinheit 150 an das Schalterelement 612 und das Schalterelement 614 ein Verbindungssteuersignal 66, um das Schalterelement 612 auszuschalten und das Schalterelement 614 einzuschalten, wenn der SOC mindestens einer der elektrischen Speicherzellen 120 bis 128 niedriger ist als ein vorbestimmter Wert. Dies ermöglicht, dass die Spannungsversorgung 704 Energie an die Last 70 liefert.
Wenn beispielsweise das elektrische Speichersystem in einem Kran vorgesehen ist, erhöht sich die Energieeffizienz des Krans, wenn die von dem elektrischen Speichersystem gesammelten regenerativen Ströme steigen. Hier ist die Energieeffizienz des Krans nicht dadurch beeinfluss, ob die von dem Kran verwendete Energie zum Anheben eines Objekts von dem elektrischen Speichersystem geliefert wird oder einer unterschiedlichen Energieversorgung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das elektrische Speichersystem 700 so betrieben, dass die SOCs der in dem elektrischen Speichersystem 100 enthaltenen elektrischen Speicherzellen auf einem relativ niedrigen Pegel gehalten werden. Somit kann das elektrische Speichersystem 700 mehr regenerative Ströme sammeln. Als Ergebnis kann der Kran eine verbesserte Energieeffizienz erzielen.
Obwohl die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Gehalt der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Es ist für Fachleute offensichtlich, dass verschiedenartige Änderungen und Verbesserungen den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen zugeführt werden können. Außerdem können die in Verbindung mit einem speziellen Ausführungsbeispiel beschriebenen Merkmale auch auf andere Ausführungsbeispiele angewandt werden, solange die Anwendung nicht technisch inkonsistent ist. Es ist auch aus dem Umfang der Ansprüche ersichtlich, dass die mit einer solchen Änderung oder Verbesserung versehenen Ausführungsbeispiele in den technischen Schutzbereich der Erfindung eingeschlossen sein kann.
Die Operationen, Vorgänge, Schritte und Stufen jedes Verfahrens, das von einer Vorrichtung, einem System, einem Programm oder einer Methode ausgeführt wird, die in den Ansprüchen, Ausführungsbeispielen oder Figuren gezeigt sind, können in jeder Reihenfolge ausgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht durch "zuvor", "vorher" oder dergleichen angegeben ist, und solange der Ausgang von einem vorherigen Prozess nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn ein Prozessfluss unter Verwendung von Begriffen wie "zuerst" oder "als Nächstes" in den Ansprüchen, Ausführungsbeispielen oder Figuren verwendet werden, muss es nicht notwendigerweise bedeuten, dass der Prozess in dieser Reihenfolge durchgeführt werden muss.
BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN

12 Modulsteuersignal, 14 Modulsteuersignal, 16 Modulsteuersignal, 18 Modulsteuersignal, 22 Korrektursteuersignal, 24 Korrektursteuersignal, 60 Last, 62 Sender, 64 Signal, 66 Verbindungssteuersignal, 70 Last, 100 elektrisches Speichersystem, 112 Außenanschluss, 114 Außenanschluss, 120 elektrische Speicherzelle, 122 elektrische Speicherzelle, 124 elektrische Speicherzelle, 126 elektrische Speicherzelle, 128 elektrische Speicherzelle, 132 Verbindungspunkt, 134 Verbindungspunkt, 136 Verbindungspunkt, 138 Verbindungspunkt, 140 Zustandsüberwachungseinheit, 150 Modulsteuereinheit, 160 Balancing-Korrekturmodul, 162 Balancing-Korrektureinheit, 164 Balancing-Korrektureinheit, 166 Balancing-Korrektureinheit, 168 Balancing-Korrektureinheit, 210 Korrektursteuereinheit, 220 Korrektureinheit, 245 Verbindungspunkt, 250 Induktor, 252 Schalterelement, 254 Schalterelement, 262 Diode, 264 Diode, 412 Steuerbedingung-Speichereinheit, 414 Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit, 416 Zieleinstellung-Bestimmungseinheit, 418 SOC-Beschaffungseinheit, 422 Regenerationsinformations-Beschaffungseinheit, 424 Bewegungsinformation-Beschaffungseinheit, 426 Steuersignal-Erzeugungseinheit, 500 Datentabelle, 510 elektrische Speicherzelle-ID, 520 Nennkapazität, 530 SOH, 540 Temperatur, 550 vorgegebener Wert, 600 elektrisches Speichersystem, 604 Wärmeerzeugungsmodul, 612 Schalterelement, 614 Schalterelement, 700 elektrisches Speichersystem, 704 Spannungsversorgung.

Claims

Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung zur Steuerung einer Balancing-Korrekturvorrichtung, die ausgebildet ist, einen Ausgleich zwischen Spannungen einer ersten elektrischen Speicherzelle und einer zweiten elektrischen Speicherzelle, die in Reihe geschaltet sind, basierend auf einer Zieleinstellung für einen Ladezustand, SOC, jeder der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle zu korrigieren, wobei die Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung umfasst: eine Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit, die ausgebildet ist, mindestens eine Zelleneigenschaft, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Verschleißgrad, Zellenkapazität und einer Temperatur jeweils der ersten und der zweiten Speicherzelle besteht, zu erhalten, und eine Zieleinstellung-Bestimmungseinheit, die ausgebildet ist, eine Zieleinstellung für den SOC jeder der ersten und der zweiten elektrischen Speicherzelle basierend auf mindestens einer Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit gewonnen wird, zu bestimmen.
Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit die Zieleinstellung in einer solchen Weise bestimmt, dass der SOC der ersten elektrischen Speicherzelle oder der zweiten elektrischen Speicherzelle ansteigt, wenn der Verschleißgrad der ersten oder der zweiten elektrischen Zelle steigt, wenn die Temperatur der ersten oder der zweiten elektrischen Speicherzelle fällt, oder wenn die Zellenkapazität der ersten oder der zweiten Speicherzelle abnimmt.
Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, bei der die erste elektrische Speicherzelle und die zweite elektrische Speicherzelle jeweils einen impulsartigen Entladestrom erzeugen.
Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit die Zieleinstellung in einer solchen Weise bestimmt, dass der SOC der ersten elektrischen Speicherzelle oder der zweiten elektrischen Speicherzelle abnimmt, wenn der Verschleißgrad der ersten elektrischen Speicherzelle oder der zweiten elektrischen Speicherzelle zunimmt, wenn die Temperatur der ersten elektrischen Speicherzelle oder der zweiten elektrischen Speicherzelle fällt, oder wenn die Zellenkapazität der ersten elektrischen Speicherzelle und der zweiten elektrischen Speicherzelle abnimmt.
Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die erste elektrische Speicherzelle und die zweite elektrische Speicherzelle mit impulsartigem Aufladestrom versorgt werden.
Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Zieleinstellung-Bestimmungseinheit: die Zieleinstellung des SOC jeder der ersten elektrischen Speicherzelle und zweiten elektrischen Speicherzelle basierend auf der mindestens einen Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit erhalten wird, und einer ersten Übereinstimmungsinformation, wenn die mindestens eine Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit erhalten wird, eine vorbestimmte erste Bedingung erfüllt, bestimmt; und die Zieleinstellung des SOC jeder der ersten elektrischen und der zweiten elektrischen Speicherzelle basierend auf der mindestens einen Zelleneigenschaft, die von der Zelleneigenschaft-Bestimmungseinheit erhalten wird, und einer zweiten Übereinstimmungsinformation, wenn die mindestens eine von der Zelleneigenschaft-Beschaffungseinheit erhaltene Zelleneigenschaft eine zweite Bedingung erfüllt, bestimmt; die erste Übereinstimmungsinformation für jede der ersten elektrischen und zweiten elektrischen Speicherzelle eine erste Beziehung zwischen der mindestens einen Zelleneigenschaft und einer Zieleinstellung des SOC repräsentiert, und die zweite Übereinstimmungsinformation für jede der ersten elektrischen Speicherzelle und der zweiten elektrischen Speicherzelle eine zweite Beziehung zwischen der mindestens einen Zelleneigenschaft und einer Zieleinstellung des SOC repräsentiert.
Balancing-Korrektursystem, umfassend: die Balancing-Korrektur-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6; eine SOC-Beschaffungseinheit, die ausgebildet ist, die SOCs der ersten elektrischen Speicherzelle und der zweiten elektrischen Speicherzelle zu gewinnen; und eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, die Balancing-Korrekturvorrichtung in einer solchen Weise zu steuern, dass der SOC jeder der ersten elektrischen Speicherzelle und der zweiten elektrischen Speicherzelle, der von der SOC-Beschaffungseinheit beschafft wird, die Zieleinstellung für den SOC jeder der ersten elektrischen und der zweiten elektrischen Speicherzelle, die von der Zieleinstellung-Bestimmungseinheit bestimmt wird, erfüllt.
Balancing-Korrektursystem nach Anspruch 7, außerdem die Balancing-Korrekturvorrichtung umfassend.
Elektrisches Speichersystem, umfassend: die erste elektrische Speicherzelle und die zweite elektrische Speicherzelle; und das Balancing-Korrektursystem nach einem der Ansprüche 7 und 8.
Elektrisches Speichersystem nach Anspruch 9, außerdem umfassend: eine SOC-Beschaffungseinheit, die ausgebildet ist, die SOCs der ersten elektrischen Speicherzelle und der zweiten elektrischen Speicherzelle zu gewinnen; ein Schalterelement, das in Reihe zwischen der Last und der ersten elektrischen Speicherzelle oder der Last und der zweiten elektrischen Speicherzelle geschaltet ist; und eine Verwaltungseinheit, die ausgebildet ist, das Schalterelement basierend auf mindestens einem der SOCs der ersten elektrischen Speicherzelle und der zweiten elektrischen Speicherzelle, der von der SOC-Beschaffungseinheit erhalten wird, ein- und auszuschalten.