DE112017003432T5

DE112017003432T5 - Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung und Leistungszufuhrsystem

Info

Publication number: DE112017003432T5
Application number: DE112017003432.9T
Authority: DE
Inventors: Kohei Saito; Tomohisa Ose; Shigeru Maeda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-03-28
Also published as: WO2018008567A1; JP2018007479A; JP6610453B2

Abstract

Ein Leistungszufuhrsystem umfasst eine Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen (12, 13) und eine Umschalteinheit, die eine Vielzahl von Schalteinrichtungen (21 bis 25) umfasst, die bei elektrischen Pfaden bereitgestellt sind, die zu den jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen führen, und konfiguriert ist, einen Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen zwischen einem Parallelschaltungszustand und einem Reihenschaltungszustand umzuschalten. Die Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen umfasst eine erste Elektrizitätsspeichereinrichtung (12), deren positive Seite mit einer Niedrigspannungslast (14) in dem Reihenschaltungszustand verbunden ist, und eine zweite Elektrizitätsspeichereinrichtung (13), deren positive Seite mit einer Hochspannungslast (15, 16) in dem Reihenschaltungszustand verbunden ist. Eine Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung (30) umfasst eine Kapazitätsbeschaffungseinheit, die konfiguriert ist, verbleibende elektrische Kapazitäten der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen zu beschaffen, und eine Stromsteuerungseinheit, die konfiguriert ist, in dem Fall, in dem der Zustand der Parallelschaltungszustand ist, Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Elektrizitätsspeichereinrichtungen zu steuern, indem Widerstandswerte von variablen Widerstandseinheiten, die bei elektrischen Pfaden vorhanden sind, die zu den jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen führen, auf der Grundlage der verbleibenden elektrischen Kapazitäten der jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen, die durch die Kapazitätsbeschaffungseinheit beschafft werden, justiert werden, sodass eine Differenz zwischen einer verbleibenden elektrischen Kapazität der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung und einer verbleibenden elektrischen Kapazität der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung ein gewünschter Betrag wird.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der früheren japanischen Patentanmeldung Nummer 2016-134005 , die am 6. Juli 2016 eingereicht wurde, wobei die Beschreibung hiervon durch Bezugnahme aufgenommen ist.
[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung, die in einem Leistungszufuhrsystem anzuwenden ist, das eine Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen umfasst, sowie das Leistungszufuhrsystem.
[Hintergrund der Erfindung]
Herkömmlicherweise ist in einer Leistungszufuhrvorrichtung, die eine Vielzahl von Batterien umfasst, eine Technologie zum Umschalten eines Zustands der Vielzahl von Batterien zwischen einem Zustand, in dem die Vielzahl von Batterien parallel geschaltet sind, und einem Zustand, in dem die Vielzahl von Batterien in Reihe geschaltet sind, entsprechend einem Kraftmaschinenbetriebszustand bekannt (siehe beispielsweise Patentdruckschrift 1). Spezifisch wird in einem Kraftmaschinenautomatikstartsystem, während eine Kraftmaschine in Betrieb ist, ein Zustand der jeweiligen Batterien zu einem Zustand gemacht, in dem die Batterien parallel geschaltet sind, indem ein Relais als eine Verbindungsumschalteinrichtung verwendet wird, wobei die jeweiligen Batterien durch einen Generator aufgeladen werden. Ferner wird bei einem Neustart, nachdem die Kraftmaschine automatisch gestoppt worden ist, der Zustand der jeweiligen Batterien zu einem Zustand umgeschaltet, in dem die Batterien in Reihe geschaltet sind, indem ein Relais verwendet wird, wobei eine Leistung einer Starteinrichtung beziehungsweise einem Anlasser zugeführt wird. Dann ist es mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration möglich, einen reibungslosen Kraftmaschinenstart zu verwirklichen und eine Verschlechterung der Batterien zu unterdrücken.
[Zitierungsliste]
[Patentdruckschrift]
[PTL 1] JP 2003-155968 A
[Kurzzusammenfassung der Erfindung]
In einem System, das ein Umschalten zwischen einer Parallelschaltung und einer Reihenschaltung der Vielzahl von Batterien ermöglicht, wie es vorstehend beschrieben ist, tritt jedoch, da die Verbindungsumschalteinrichtungen, wie beispielsweise Relais und Schalter, bei jeweiligen Energieversorgungspfaden bereitgestellt sind, die zu der Vielzahl von Batterien führen, und da ein Unterschied in der Anzahl von Relais und Schaltern bei den Energieversorgungspfaden zwischen einem Reihenschaltungszustand und einem Parallelschaltungszustand auftritt, ein Unterschied in Widerstandswerten der Energieversorgungspfade zwischen den jeweiligen Batterien auf. Folglich tritt ein Unterschied bezüglich Aufladungs- und Entladungsströmen auf, die durch die jeweiligen Batterien fließen, was in einer Variation in einer verbleibenden elektrischen Kapazität (Ladungszustand bzw. SOC) zwischen den jeweiligen Batterien resultiert. Dann wird, wenn der SOC zwischen den jeweiligen Batterien variiert, während ein Aufladen aufgrund einer Batterie mit einem höheren SOC bei einem Aufladen begrenzt wird, ein Entladen aufgrund einer Batterie mit einem niedrigeren SOC bei einem Entladen begrenzt, was Unannehmlichkeiten verursacht, dass Verwendungsbereiche der jeweiligen Batterien nicht in ausreichendem Maße verwendet werden können.
Die vorliegende Offenbarung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht worden, wobei sie hauptsächlich auf eine Bereitstellung einer Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung, die eine Variation in Kapazitäten der jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen unterdrücken kann und es somit ermöglicht, dass ein geeignetes Aufladen und ein geeignetes Entladen bei den jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen auszuführen sind, und ein Leistungszufuhrsystem gerichtet ist.
Eine Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung wird bei einem Leistungszufuhrsystem angewendet, das eine Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen und eine Umschalteinheit umfasst, die eine Vielzahl von Schalteinrichtungen umfasst, die bei elektrischen Pfaden bereitgestellt sind, die zu den Elektrizitätsspeichereinrichtungen führen, und die konfiguriert ist, einen Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen zwischen einem Zustand, in dem die Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen parallel zueinander geschaltet ist, und einem Zustand, in dem die Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen in Reihe zueinander geschaltet ist, umzuschalten, wobei die Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen eine erste Elektrizitätsspeichereinrichtung, deren positive Seite mit einer Niedrigspannungslast in einem Niedrigspannungssystem in dem Reihenschaltungszustand verbunden ist, und eine zweite Elektrizitätsspeichereinrichtung umfasst, deren positive Seite mit einer Hochspannungslast in einem Hochspannungssystem in dem Reihenschaltungszustand verbunden ist. Dann umfasst die Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung eine Kapazitätsbeschaffungseinheit, die konfiguriert ist, jeweilige verbleibende elektrische Kapazitäten der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen zu beschaffen, und eine Stromsteuerungseinheit, die konfiguriert ist, in einem Fall, in dem ein Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen der Parallelschaltungszustand ist, Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Elektrizitätsspeichereinrichtungen zu steuern, indem Widerstandswerte von variablen Widerstandseinheiten, die bei elektrischen Pfaden vorhanden sind, die zu den jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen führen, auf der Grundlage der verbleibenden elektrischen Kapazitäten der Elektrizitätsspeichereinrichtungen, die durch die Kapazitätsbeschaffungseinheit beschafft werden, zu justieren, sodass eine Differenz zwischen der verbleibenden elektrischen Kapazität der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung und einer verbleibenden elektrischen Kapazität der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung ein gewünschter Betrag wird.
In dem Leistungszufuhrsystem, das die Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen umfasst, deren Zustand zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand umgeschaltet werden können, und in dem die positive Seite der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung mit der Niedrigspannungslast in dem Niedrigspannungssystem in dem Reihenschaltungszustand verbunden ist, wobei die positive Seite der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung mit der Hochspannungslast in dem Hochspannungssystem in dem Reihenschaltungszustand verbunden ist, kann berücksichtigt werden, dass Magnituden von Entladungsströmen zwischen der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung und der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung in dem Reihenschaltungszustand unterschiedlich sind, was eine Differenz in den verbleibenden elektrischen Kapazitäten (SOCs) größer macht.
Bezüglich dieses Punktes werden mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration in dem Fall, in dem der Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen der Parallelschaltungszustand ist, die Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Elektrizitätsspeichereinrichtungen gesteuert, indem die Widerstandswerte der variablen Widerstandseinheiten, die bei den elektrischen Pfaden vorhanden sind, die zu den jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen führen, auf der Grundlage der verbleibenden elektrischen Kapazitäten der jeweiligen Batterien justiert werden, sodass die Differenz zwischen der verbleibenden elektrischen Kapazität der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung und der verbleibenden elektrischen Kapazität der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung ein gewünschter Betrag wird. In diesem Fall wird in einem Zustand, in dem die jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen parallel geschaltet sind, ein gewünschter Betrag einer Differenz in den verbleibenden elektrischen Kapazitäten absichtlich zwischen der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung und der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung in der Erwartung bereitgestellt, dass der Zustand der jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtung auf den Reihenschaltungszustand danach umgeschaltet wird. Hierdurch ist es, auch wenn eine Leistung zu den jeweiligen elektrischen Lasten in dem Niedrigspannungssystem und in dem Hochspannungssystem in dem Reihenschaltungszustand zugeführt wird, möglich, zu verhindern, dass die Differenz in den verbleibenden elektrischen Kapazitäten zwischen den jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen übermäßig zunimmt. Als Ergebnis ist es auch in dem Fall, in dem der Zustand der jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtung zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand umgeschaltet wird, möglich, die verbleibenden elektrischen Kapazitäten der jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen in geeigneter Weise zu verwalten.
Es ist anzumerken, dass eine Konfiguration, in der der Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen (beispielsweise von Lithium-Ionen-Batterien) zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand umgeschaltet wird, lediglich eine Konfiguration sein muss, die zwei oder mehr Elektrizitätsspeichereinrichtungen aufweist, deren Zustand zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand umgeschaltet werden kann, und beispielsweise eine Konfiguration umfasst, in der in einem Leistungszufuhrsystem, das drei oder mehr Elektrizitätsspeichereinrichtungen umfasst, der Zustand von zumindest zwei Elektrizitätsspeichereinrichtungen unter den Elektrizitätsspeichereinrichtungen zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand umgeschaltet wird.
Die verbleibenden elektrischen Kapazitäten der Elektrizitätsspeichereinrichtungen können solche sein, die eine Elektrizitätsquantität angeben, die von einer vollen elektrischen Kapazität verbleibt, die in der Elektrizitätsspeichereinrichtung gespeichert werden kann, oder solche sein, die eine Elektrizitätsquantität angeben, die in einer verfügbaren Region mit Ausnahme eines Erfassungsfehlers, einer redundant verwendeten Region, eines Spielraums für eine Verschlechterung oder dergleichen bei der Elektrizitätsspeichereinrichtung verbleibt.
Figurenliste
Die vorstehend genannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung besser ersichtlich. Es zeigen:

1 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das ein Leistungszufuhrsystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
2 ein Diagramm, das eine spezifische Konfiguration eines Schalters veranschaulicht;
3(a) ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in dem jeweilige Lithium-Ionen-Batterien parallel geschaltet sind, und 3(b) ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in dem die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien in Reihe geschaltet sind;
4(a) ein Diagramm, das einen Stromfluss bei einem Parallelschaltungsaufladen veranschaulicht, und 4(b) ein Diagramm, das einen Stromfluss bei einem Parallelschaltungsentladen veranschaulicht;
5 ein Diagramm, das einen Stromfluss bei einem Reihenschaltungsentladen veranschaulicht;
6 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Übergang von SOC1 und SOC2 der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien bei einem Parallelschaltungsentladen und bei einem Reihenschaltungsentladen veranschaulicht;
7 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Gate-Spannung und einem Drain-Source-Widerstand veranschaulicht;
8 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur zur Steuerung eines Verbindungszustands und von Aufladungs- und Entladungsströmen der Lithium-Ionen-Batterien veranschaulicht;
9 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur im Nachgang zu 8 veranschaulicht;
10 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Differenz in SOCs und einem Schalterwiderstandswert veranschaulicht;
11 ein elektrisches Schaltungsdiagramm, das ein Leistungszufuhrsystem in einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
12 ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in dem die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien in Reihe geschaltet sind;
13 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur zur Steuerung eines Verbindungszustands und von Aufladungs- und Entladungsströmen der Lithium-Ionen-Batterien gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
14 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur im Nachgang zu 13 veranschaulicht;
15 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur zur Steuerung eines Verbindungszustands und von Aufladungs- und Entladungsströmen der Lithium-Ionen-Batterien gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
16 ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur im Nachgang zu 15 veranschaulicht;
17 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Differenz in Anschlussspannungen ΔV und einem Schalterwiderstandswert veranschaulicht; und
18 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Differenz in Anschlussspannungen ΔV, einer Batterietemperatur und einem Schalterwiderstandswert veranschaulicht.

[Beschreibung der Ausführungsbeispiele]
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend auf der Grundlage der Zeichnung beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine fahrzeuginterne Leistungszufuhrvorrichtung verkörpert, die Leistung zu verschiedenen Ausrüstungsgegenständen eines Fahrzeugs in dem Fahrzeug zuführt, das unter Verwendung einer Kraftmaschine (Verbrennungskraftmaschine) als eine Antriebsquelle fährt. Ferner ist das vorliegende Leistungszufuhrsystem ein sogenanntes doppeltes Leistungszufuhrsystem, das eine erste elektrische Speichervorrichtung, die eine Bleibatterie umfasst, und eine zweite elektrische Speichervorrichtung, die eine Vielzahl von Lithium-Ionen-Batterien umfasst, als elektrische Speichervorrichtungen umfasst.
Wie es in 1 veranschaulicht ist, umfasst das vorliegende Leistungszufuhrsystem eine Bleibatterie 11 und zwei Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13, wobei Leistung zu verschiedenen Arten von elektrischen Lasten 14 und 15 und einer rotierenden elektrischen Maschine 16 von den jeweiligen Batterien 11 bis 13 zugeführt werden kann. Ferner können die jeweiligen Batterien 11 bis 13 durch die rotierende elektrische Maschine 16 aufgeladen werden.
Die Bleibatterie 11 ist eine allgemein bekannte Mehrzweckbatterie. Unterdessen sind die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 Batterien hoher Dichte, die einen geringeren Leistungsverlust bei einem Aufladen und Entladen und eine höhere Ausgabedichte und eine höhere Energiedichte als die Bleibatterie 11 aufweisen. Die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 sind vorzugsweise Batterien, die einen höheren Energiewirkungsgrad bei einem Aufladen und Entladen als die Bleibatterie 11 aufweisen. Ferner sind die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 als zusammengesetzte Batterien konfiguriert, die jeweils eine Vielzahl von einzelnen Zellen umfassen. Nennspannungen dieser Batterien 11 bis 13 sind alle gleich und beispielsweise 12V.
Während eine ausführliche Beschreibung unter Verwendung der Zeichnung weggelassen wird, sind die zwei Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 in einem Speichergehäuse gespeichert und als eine integrierte Batterieeinheit U konfiguriert. Die Batterieeinheit U weist zwei Ausgangsanschlüsse P1 und P2 auf, die Bleibatterie 11 und die elektrische Last 14 sind mit dem Ausgangsanschluss P1 verbunden und die elektrische Last 15 und die rotierende elektrische Maschine 16 sind mit dem Ausgangsanschluss P2 verbunden.
Die elektrische Last 14, die mit dem Ausgangsanschluss P1 verbunden ist, ist eine 12V-Systemlast, die auf der Grundlage einer Leistungszufuhr bei 12 V von der Bleibatterie 11 oder den Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 angetrieben wird. Die elektrische Last 14 umfasst eine eine konstante Spannung erfordernde Last, für die es erforderlich ist, dass eine Spannung einer zugeführten Leistung konstant sein sollte oder stabil sein sollte, das heißt innerhalb zumindest eines vorbestimmten Bereichs schwankt, und eine typische elektrische Last, die zu der eine konstante Spannung erfordernden Last unterschiedlich ist. Die eine konstante Spannung erfordernde Last ist eine geschützte Last, wobei sie eine Last ist, die einen Leistungszufuhrdefekt nicht gestattet. Spezifische Beispiele der eine konstante Spannung erfordernden Last können ein Navigationsgerät, ein Audiogerät, ein Messinstrumentgerät und verschiedene Arten von ECUs, wie beispielsweise eine Kraftmaschinen-ECU, umfassen. In diesem Fall wird, indem eine Schwankung einer Spannung einer zugeführten Leistung unterdrückt wird, ein Auftreten eines unnötigen Zurücksetzens oder dergleichen bei den vorstehend beschriebenen jeweiligen Geräten unterdrückt, sodass es möglich ist, einen stabilen Betrieb zu verwirklichen. Ferner umfassen spezifische Beispiele der typischen elektrischen Last Lampen, wie beispielsweise ein Vorderlicht, ein Scheibenwischgerät und eine elektrische Pumpe.
Ferner ist die elektrische Last 15 eine Hochspannungssystemlast, für die eine große Ansteuerungskraft zeitweilig angefordert wird, beispielsweise bei einem Fahren eines Fahrzeugs, das heißt, es kann eine Anforderung für eine hohe Leistung gestellt werden. Spezifische Beispiele der Hochspannungssystemlast können ein elektrisches Servolenkgerät umfassen. Es ist anzumerken, dass die elektrische Last 14, die mit dem Ausgangsanschluss P1 verbunden ist, einer elektrischen Niederspannungslast entspricht, wobei die elektrische Last 15 und die rotierende elektrische Maschine 16, die mit dem Ausgangsanschluss P2 verbunden sind, elektrischen Hochspannungslasten entsprechen.
Eine sich drehende Welle der rotierenden elektrischen Maschine 16 ist antriebsfähig mit einer Kraftmaschinenausgabewelle, die nicht veranschaulicht ist, mit einem Riemen oder dergleichen gekoppelt, wobei sich, während die sich drehende Welle der rotierenden elektrischen Maschine 16 durch eine Drehung der Kraftmaschinenausgabewelle dreht, die Kraftmaschinenausgabewelle durch eine Drehung der sich drehenden Welle der rotierenden elektrischen Maschine 16 dreht. Die rotierende elektrische Maschine 16 ist ein MG (Motor-Generator), wobei sie eine Leistungserzeugungsfunktion zum Erzeugen einer Leistung (Regenerierung) durch eine Drehung der Kraftmaschinenausgabewelle und einer Achsenwelle sowie eine Leistungsantriebsfunktion zur Bereitstellung einer Drehkraft für die Kraftmaschinenausgabewelle aufweist. Die rotierende elektrische Maschine 16 ist derart konfiguriert, dass ein Leistungserzeugungsstrom bei einer Leistungserzeugung sowie ein Drehmoment bei einem Leistungsantrieb durch einen Wechselrichter als eine Leistungsumwandlungsvorrichtung justiert werden, das integral oder getrennt bereitgestellt wird. Ein Kraftmaschinenstart oder eine Drehmomentunterstützung werden durch einen Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine 16 ausgeführt. Die rotierende elektrische Maschine 16 ist eine elektrische Last im Hinblick auf eine Leistung, die der Kraftmaschinenausgabewelle hinzugefügt wird, und ferner eine Hochleistungs-/Hochstromlast im Hinblick auf einen Vergleich mit der elektrischen Last 14.
Ein Schalter 17 ist zwischen der elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Maschine 16 bereitgestellt, wobei die jeweiligen Batterien 11 bis 13 und die rotierende elektrische Maschine 16 elektrisch mit der elektrischen Last 15 durch den Schalter 17, der eingeschaltet oder ausgeschaltet wird, verbunden oder getrennt sind.
Eine elektrische Konfiguration der Batterieeinheit U wird als nächstes beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein Zustand der zwei Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zwischen einem Parallelschaltungszustand und einem Reihenschaltungszustand umgeschaltet werden, wobei dieser Punkt ausführlich beschrieben wird.
Bei der Batterieeinheit U sind Schalter 21 und 22 in Reihe geschaltet bei einem elektrischen Pfad L1 zwischen den Ausgabeanschlüssen P1 und P2 bereitgestellt. Es ist anzumerken, dass der elektrische Pfad L1 ebenso ein Teil eines Energieversorgungspfades ist, der die elektrischen Lasten 14 und 15 und die rotierende elektrische Maschine mit der Bleibatterie 11 in dem vorliegenden System verbindet. Dann ist ein Positivanschluss der Lithium-Ionen-Batterie 12 mit einem ersten Punkt N1 zwischen den Schaltern 21 und 22 verbunden, wobei ein Positivanschluss der Lithium-Ionen-Batterie 13 mit einem zweiten Punkt N2 zwischen dem Schalter 22 und dem Ausgabeanschluss P2 verbunden ist. Ferner sind Schalter 23 und 24 jeweils zwischen Negativanschlüssen der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 und Masse beziehungsweise einer Erdung bereitgestellt. Ferner ist der erste Punkt N1 bei einem dritten Punkt N3 zwischen dem Negativanschluss der Lithium-Ionen-Batterien 13 und dem Schalter 24 angeschlossen, wobei ein Schalter 25 bei dem Verbindungspfad hiervon bereitgestellt ist. Die Schalter 21 bis 25 entsprechen „Schalteinheiten“.
Die vorstehend beschriebenen jeweiligen Schalter 21 bis 25 sind mit Halbleiterschaltelementen, wie beispielsweise MOSFETs, IGBTs und Bipolartransistoren konfiguriert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeder der Schalter 21 bis 25 mit einem MOSFET konfiguriert, wobei Zustände der Schalter 21 bis 25 zwischen EIN und AUS entsprechend einem Anlegen einer vorbestimmten Gate-Spannung umgeschaltet werden.
Es ist anzumerken, dass, wie es in 2 veranschaulicht ist, jeder der Schalter 21 bis 25 vorzugsweise ein Paar von MOSFETs umfasst, wobei die MOSFETs vorzugsweise in Reihe geschaltet sind, sodass parasitäre Dioden der MOSFETs in einem jeweiligen Paar in entgegengesetzte Richtungen blicken. Durch die parasitären Dioden, die in entgegengesetzte Richtungen blicken, wird in dem Fall, in dem die jeweiligen Schalter 21 bis 25 ausgeschaltet sind, ein Strom, der durch einen Pfad fließt, bei dem der Schalter bereitgestellt ist, vollständig unterbrochen. Die jeweiligen Schalter 21 bis 25 können jedoch eine beliebige Konfiguration unter Verwendung der Halbleiterschaltelemente einsetzen, wobei sie beispielsweise eine Konfiguration einsetzen können, in der parasitäre Dioden der MOSFETs nicht so angeordnet sind, dass sie in entgegengesetzte Richtungen blicken.
Durch Zustände dieser jeweiligen Schalter 21 bis 25, die zwischen EIN und AUS umgeschaltet werden, wie es geeignet ist, kann der Zustand zwischen einem Zustand, in dem die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 parallel geschaltet sind, und einem Zustand, in dem die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 in Reihe geschaltet sind, umgeschaltet werden.
3(a) veranschaulicht den Zustand, in dem die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 parallel geschaltet sind, und 3(b) veranschaulicht den Zustand, in dem die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 in Reihe geschaltet sind. 3 veranschaulicht lediglich Schalter in einem EIN-Zustand unter den Schaltern 21 bis 25, wobei eine Veranschaulichung von Schaltern in einem AUS-Zustand weggelassen wird, um das Verständnis zu erleichtern. Der Energieversorgungspfad, der in 3(a) veranschaulicht ist, ist ein „Parallelschaltungsenergieversorgungspfad“, wobei der Energieversorgungspfad, der in 3(b) veranschaulicht ist, ein „Reihenschaltungsenergieversorgungspfad“ ist. Es ist anzumerken, dass der Schalter 17 in einem Parallelschaltungszustand ausgeschaltet ist, wobei er in einem Reihenschaltungszustand nach Erfordernis eingeschaltet wird.
In 3(a) werden unter den jeweiligen Schaltern 21 bis 25 die Schalter 21 bis 24 eingeschaltet, wobei der Schalter 25 ausgeschaltet ist, wobei in diesem Zustand die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 eine parallele Beziehung aufweisen. In diesem Fall sind die Ausgabespannungen der Ausgabeanschlüsse P1 und P2 im Wesentlichen 12V. In dem Parallelschaltungszustand sind die Bleibatterie 11 und die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 parallel zu der elektrischen Last 14 auf der P1-Seite geschaltet, wobei die Bleibatterie 11 und die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zu der rotierenden elektrischen Maschine 16 auf der P2-Seite parallel geschaltet sind. In dem Parallelschaltungszustand ist bei einer Zwischenposition (dem ersten Punkt N1) auf einem Pfad, der Positivelektroden der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 verbindet, angeschlossen.
Ferner sind in 3(b) unter den jeweiligen Schaltern 21 bis 25 die Schalter 21, 23 und 25 eingeschaltet, wobei die Schalter 22 und 24 ausgeschaltet sind, wobei in diesem Zustand die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 eine Reihenschaltungsbeziehung aufweisen. In diesem Fall ist die Ausgabespannung des Ausgabeanschlusses P1 im Wesentlichen 12V, wobei die Ausgabespannung des Ausgabeanschlusses P2 im Wesentlichen 24V beträgt. In einem Reihenschaltungszustand sind die Bleibatterie 11 und die Lithium-Ionen-Batterie 12 parallel zu der elektrischen Last 14 auf der P1-Seite geschaltet. Ferner sind die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 in Reihe zu der rotierenden elektrischen Maschine 16 auf der P2-Seite geschaltet. In dem Reihenschaltungszustand ist die rotierende elektrische Maschine 16 bei einer Position (dem zweiten Punkt N2) auf der positiven Seite der Batterie 13 auf der Seite der höheren Spannung unter den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 angeschlossen.
Die rotierende elektrische Maschine 16 kann eine 12-V-Leistungsansteuerung, in der eine Leistungszufuhrspannung 12V ist, und eine 24-V-Leistungsansteuerung ausführen, in der die Leistungszufuhrspannung 24V ist, die rotierende elektrische Maschine 13 wird bei 12V in einem Zustand angetrieben, in dem die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 parallel geschaltet sind, und die rotierende elektrische Maschine 16 wird bei 24V in einem Zustand angetrieben, in dem die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 in Reihe geschaltet sind. Die elektrische Last 15, die mit dem Ausgabeanschluss P2 verbunden ist, wird bei 24V in einem Zustand angesteuert, in dem die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 in Reihe geschaltet sind.
Ferner umfasst in 1 die Batterieeinheit U eine Steuerungseinheit 30, die eine Batteriesteuerungseinrichtung bildet. Die Steuerungseinheit 30 schaltet Zustände der jeweiligen Schalter 21 bis 25 in der Batterieeinheit U zwischen EIN und AUS (offen und geschlossen) um. In diesem Fall steuert die Steuerungseinheit 30 EIN und AUS der jeweiligen Schalter 21 bis 25 auf der Grundlage eines Fahrzustands des Fahrzeugs und von Elektrizitätsspeicherzuständen der jeweiligen Batterien 11 bis 13. Hierdurch werden ein Aufladen und Entladen selektiv unter Verwendung der Bleibatterie 11 und der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 ausgeführt. Eine Aufladungs- und Entladungssteuerung, die auf den Elektrizitätsspeicherzuständen der jeweiligen Batterien 11 und 12 beruht, wird kurz beschrieben. Es ist anzumerken, dass, während eine Veranschaulichung weggelassen ist, ein Spannungssensor, der eine Anschlussspannung für jede Batterie erfasst, und ein Stromsensor, der einen Energieversorgungsstrom für jede Batterie erfasst, bei jeder der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 bereitgestellt sind, wobei Erfassungsergebnisse der jeweiligen Sensoren zu der Steuerungseinheit 30 ausgegeben werden.
Die Steuerungseinheit 30 beschafft sequentiell Erfassungswerte der Anschlussspannungen der Bleibatterie 11 und der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13, und sie beschafft sequentiell Energieversorgungsströme der Bleibatterie 11 und der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13. Dann berechnet auf der Grundlage dieser beschafften Werte die Steuerungseinheit 30 OCVs (Open Circuit Voltages beziehungsweise Leerlaufspannungen) und SOCs (States of Charge beziehungsweise Ladungszustände) der Bleibatterie 11 und der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13, wobei sie Aufladungsbeträge und Entladungsbeträge der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 derart steuert, dass die OCVs und die SOCs innerhalb eines vorbestimmten Verwendungsbereichs aufrechterhalten werden.
Ferner wird bei der Batterieeinheit U nach einem Einschalten der Hauptleistung eines Fahrzeugs grundsätzlich der Zustand der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zu einem Parallelschaltungszustand gemacht, wobei der Zustand der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 in Reaktion auf eine Lastansteuerungsanforderung auf der Seite des Ausgabeanschlusses P2 und eine Anforderung für eine Hochspannungsleistungserzeugung bei der rotierenden elektrischen Maschine 16 zu einem Reihenschaltungszustand umgeschaltet wird. In diesem Fall führt die Steuerungseinheit 30 eine Steuerung aus, um den Zustand der Lithium-Ionen-Batterien 12 bis 13 von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand auf der Grundlage beispielsweise einer Ansteuerungsanforderung der elektrischen Servolenkvorrichtung (der elektrischen Last 15) und einer Drehmomentunterstützungsanforderung durch die rotierende elektrische Maschine 16 umgeschaltet.
Die ECU 40 ist mit der Steuerungseinheit 30 verbunden. Die Steuerungseinheit 30 und die ECU 40 sind mit einem Kommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise einem CAN, verbunden, um in der Lage zu sein, eine Kommunikation miteinander auszuführen, wobei verschiedene Arten von Daten, die in der Steuerungseinheit 30 und der ECU 40 gespeichert sind, miteinander geteilt werden können. Die ECU 40 ist eine elektronische Steuerungsvorrichtung, die eine Funktion zum Ausführen einer Leerlaufstoppsteuerung des Fahrzeugs aufweist. Die Leerlaufstoppsteuerung ist, wie es allgemein bekannt ist, eine Steuerung zum automatischen Stoppen einer Kraftmaschine, wenn vorbestimmte automatische Stoppbedingungen erfüllt sind, und zum Neustarten der Kraftmaschine, wenn vorbestimmte Neustartbedingungen in einem automatisch gestoppten Zustand erfüllt sind. Bei dem Fahrzeug wird die Kraftmaschine durch die rotierende elektrische Maschine 16 bei einem automatischen Neustart durch eine Leerlaufstoppsteuerung gestartet.
Ein Parallelschaltungsaufladen, bei dem ein Aufladen von der rotierenden elektrischen Maschine 16 in einem Zustand ausgeführt wird, in dem die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 parallel geschaltet sind, und ein Parallelschaltungsentladen, in dem ein Entladen zu der elektrischen Last 14 in einem Zustand ausgeführt wird, in dem die Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 parallel geschaltet sind, werden als nächstes beschrieben. 4(a) veranschaulicht einen Stromfluss bei einem Parallelschaltungsaufladen, wobei 4(b) einen Stromfluss bei einem Parallelschaltungsentladen veranschaulicht.
Bei einem Parallelschaltungsaufladen in 4(a) wird ein Leistungserzeugungsstrom von der rotierenden elektrischen Maschine 16 ausgegeben, wobei die Bleibatterie 11 und die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 aufgeladen werden, wobei eine Leistung zu der elektrischen Last 14 mit dem Leistungserzeugungsstrom zugeführt wird. Zu dieser Zeit gibt es bei der Batterieeinheit U Schalter 22 und 23 bei einem Aufladungspfad der Lithium-Ionen-Batterie 12, wobei ein Aufladungsstrom Iin 1 entsprechend Pfadwiderständen fließt, die die Schalter 22 und 23 umfassen. Ferner gibt es einen Schalter 24 bei einem Aufladungspfad zu der Lithium-Ionen-Batterie 13, wobei ein Aufladungsstrom Iin 2 entsprechend Pfadwiderständen fließt, die den Schalter 24 umfassen. Wenn die Aufladungsströme Iin 1 und Iin 2 verglichen werden, gilt Iin1 ≠ Iin 2, wobei insbesondere aus einer Differenz in den Pfadwiderständen angenommen wird, dass „Iin 1 < Iin 2“ gilt.
Ferner wird bei einem Parallelschaltungsentladen in 4(b) eine Leistung von den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zu der elektrischen Last 14 zugeführt. Zu dieser Zeit gibt es Schalter 21 und 23 bei dem Entladungspfad von der Lithium-Ionen-Batterie 12 zu der elektrischen Last 14, wobei ein Entladungsstrom Iout 1 entsprechend Pfadwiderständen fließt, die die Schalter 21 und 23 umfassen. Ferner gibt es Schalter 21, 22 und 23 bei einem Entladungspfad von der Lithium-Ionen-Batterie 13 zu der elektrischen Last 14, wobei ein Entladungsstrom Iout 2 entsprechend Pfadwiderständen fließt, die die Schalter 21, 22 und 24 umfassen. Wenn die Entladungsströme Iout 1 und Iout 2 verglichen werden, gilt Iout 1 ≠ Iout 2, wobei insbesondere aus einer Differenz in den Pfadwiderständen angenommen wird, dass „Iout 1 > Iout 2“ gilt.
Wie es vorstehend beschrieben ist, sind in einem Zustand, in dem die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 parallel geschaltet sind, Magnituden von Strömen, die durch die jeweiligen Batterien 12 und 13 fließen, unterschiedlich. Folglich wird befürchtet, dass die SOCs (elektrischen Kapazitäten) bei den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 variieren. Dieser Punkt wird weiter beschrieben. Da in dem vorstehend beschriebenen Parallelschaltungsaufladungszustand gemäß 4(a) „Iin 1 < Iin 2“ aus der Differenz in den Pfadwiderständen gilt und in dem vorstehend beschriebenen Parallelschaltungsentladungszustand gemäß 4(b) „Iout 1 > Iout 2“ aus der Differenz in den Pfadwiderständen gilt, während aus einer Differenz bezüglich Strömen angenommen wird, dass die Lithium-Ionen-Batterie 13 einen höheren SOC als die Lithium-Ionen-Batterie 12 aufweist, wird, wenn der Zustand zu dem Reihenschaltungszustand (siehe 3(b)) übergeht, berücksichtigt, dass eine Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Batterien 12 und 13 größer wird.
Das heißt, wie es in 5 veranschaulicht ist, in einem Reihenschaltungsentladungszustand führt, während die Lithium-Ionen-Batterie 13 ein Entladen zu der elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Maschine 16 als ein Entladungsziel ausführt, die Lithium-Ionen-Batterie 12 ein Entladen auch zu der elektrischen Last 14 als ein Entladungsziel zusätzlich zu der elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Maschine 16 aus. Folglich wird der Entladungsstrom Iout 1 der Lithium-Ionen-Batterie 12 größer als der Entladungsstrom Iout 2 der Lithium-Ionen-Batterie 13, was die Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Batterien 12 und 13 noch größer macht. Wenn die SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 variieren, entstehen Unannehmlichkeiten, dass Verwendungsbereiche der jeweiligen Batterien 12 und 13 nicht in ausreichendem Maße verwendet werden können.
Es ist anzumerken, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die positive Seite der Lithium-Ionen-Batterie 12 mit der elektrischen Last 14, die eine Niedrigspannungslast ist, in dem Reihenschaltungszustand verbunden ist, wobei die Lithium-Ionen-Batterie 12 einer „ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung“ entspricht. Ferner ist die positive Seite der Lithium-Ionen-Batterie 13 mit der elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Maschine 16, die Hochspannungslasten sind, in dem Reihenschaltungszustand verbunden, wobei die Lithium-Ionen-Batterie 13 einer „zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung“ entspricht.
Folglich werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 jeweils beschafft, wobei in dem Fall, in dem der Zustand der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 der Parallelschaltungszustand ist, Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Batterien 12 und 13 gesteuert werden, indem Widerstandswerte der jeweiligen Schalter justiert werden, sodass eine vorbestimmte Differenz zwischen den SOCs der jeweiligen Batterien 12 und 13 auftritt. In diesem Fall wird in einem Zustand, in dem die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 parallel geschaltet sind, ein gewünschter Betrag einer Differenz absichtlich bei den SOCs der jeweiligen Batterien 12 und 13 in der Erwartung bereitgestellt, dass der Zustand von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand danach umgeschaltet wird. Hierdurch wird, auch wenn eine Leistung der Niedrigspannungslast (12V-System-Last) und der Hochspannungslast (24V-System-Last) in dem Reihenschaltungszustand zugeführt wird, verhindert, dass die Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 übermäßig zunimmt. Es ist anzumerken, dass die Steuerungseinheit 30 einer „Kapazitätsbeschaffungseinheit“ und einer „Stromsteuerungseinheit“ entspricht.
Eine Stromsteuerung der jeweiligen Batterien 12 und 13 bei einem Parallelschaltungsentladen und bei einem Reihenschaltungsentladen der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 wird nachstehend beschrieben. Hierbei wird eine Änderung der SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 in dem Fall, in dem der Zustand von dem Parallelschaltungsentladungszustand (4(b)) auf den Reihenschaltungsentladungszustand (5) übergeht, spezifisch unter Verwendung von 6 beschrieben. Es ist anzumerken, dass in 6 SOC 1 und SOC 2 jeweils die SOCs der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 angeben, wobei Widerstände R1 und R2 jeweils Widerstandswerte der Schalter 23 und 24 angeben. Ferner geben bei einem Übergang von SOC 1 und SOC 2 durchgezogene Linien eine Änderung in den SOCs in dem Fall an, in dem ein gewünschter Betrag eine Differenz absichtlich bei SOC 1 und SOC 2 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bereitgestellt wird, wobei strichpunktierte Linien eine Änderung der SOCs in dem Fall angeben, in dem SOC 1 und SOC 2 als ein Vergleichsbeispiel gleich gemacht werden. SOC 1 und SOC 2 werden jeweils in einem oberen Diagramm und einem unteren Diagramm angegeben.
In 6 wird ein Parallelschaltungsentladen in einer Zeitdauer bis zu einem Zeitpunkt t1 ausgeführt, wobei ein Reihenschaltungsentladen nach dem Zeitpunkt t1 ausgeführt wird. Hierbei werden in dem Fall, in dem die SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 bei einem Parallelschaltungsentladen gleich gemacht werden, wie es mit den strichpunktierten Linien angegeben ist, beide SOC 1 und SOC 2 „A“ zu dem Zeitpunkt t1. Dann ist, nachdem der Zustand von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand zu dem Zeitpunkt t1 umgeschaltet worden ist, wie es vorstehend beschrieben ist, „Iout 1 > Iout 2“ um eine Differenz von Entladungszielen bzw. Entladungssollwerten der jeweiligen Batterien 12 und 13, was in einer Differenz in Abnahmeneigungen von SOC 1 und SOC 2 resultiert. Folglich erreicht der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 12 einen unteren Grenzwert früher als der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 13 (t2 in der Zeichnung).
Unterdessen ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Differenz bei den SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 bei einem Parallelschaltungsentladen bereitgestellt, sodass „SOC 1 > SOC 2“ gilt. Folglich gehen SOC 1 und SOC 2 über, wie es mit den durchgezogenen Linien angegeben ist, wobei zu dem Zeitpunkt t1 SOC 1 und SOC 2 jeweils B1 und B2 werden (B1 > B2). Dann ist es, nachdem der Zustand von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand zu dem Zeitpunkt t1 umgeschaltet worden ist, auch wenn „Iout 1 > Iout 2“ um eine Differenz der Entladungsziele der jeweiligen Batterien 12 und 13 ist, möglich zu verhindern, dass SOC 1 der Lithium-Ionen-Batterie 12 den unteren Grenzwert früher als SOC 2 der Lithium-Ionen-Batterie 13 erreicht (t3 in der Zeichnung).
Für einen Vergleich wird, während bei einem Parallelschaltungsentladen in 4(b) eine Differenz zwischen Entladungsströmen Iout 1 und Iout 2 der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 durch eine Differenz in Schaltern bei Entladungspfaden verursacht wird, bei einem Reihenschaltungsentladen in 5 eine Differenz zwischen den Entladungsströmen Iout 1 und Iout 2 der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 durch eine Differenz in Ladungszielen bzw. Ladungssollwerten der jeweiligen Batterien 12 und 13 verursacht, wobei berücksichtigt wird, dass die Differenz zwischen den Entladungsströmen in dem letztgenannten Fall (bei einem Reihenschaltungsentladen) größer wird.
Als eine Konfiguration zur Bereitstellung einer Differenz bei den SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 bei einem Parallelschaltungsentladen werden die Entladungsströme der jeweiligen Batterien 12 und 13 gesteuert, indem der Widerstandswert bei dem Energieversorgungspfad der Lithium-Ionen-Batterien 12 relativ gesehen größer gemacht wird als der Widerstandswert des Energieversorgungspfades der Lithium-Ionen-Batterie 13. Genauer gesagt wird in 4(b) der Entladungsstrom Iout 1 der Lithium-Ionen-Batterie 12 verkleinert, indem der Widerstandswert R1 des Schalters 23, der bei dem Energieversorgungspfad der Lithium-Ionen-Batterie 12 bereitgestellt ist, vergrößert wird. In diesem Fall wird der Widerstandswert R1 des Schalters 23 und somit der Pfadwiderstandswert auf der Seite der Lithium-Ionen-Batterien 12 verändert, indem ein Drain-Source-Widerstand justiert wird, indem die Gate-Spannung Vg unter Verwendung einer Beziehung zwischen der Gate-Spannung Vg und dem Drain-Source-Widerstand, die in 7 veranschaulicht ist, gesteuert wird. 7 definiert die Beziehung, in der der Drain-Source-Widerstand zunimmt, indem die Gate-Spannung Vg verkleinert wird, auf der Grundlage des Widerstandswerts Rmin in einem normalen EIN-Zustand, wobei der Schalterwiderstandswert (Drain-Source-Widerstand) variabel eingestellt wird, um größer als Rmin zu sein.
Indem der Widerstandswert R1 des Schalters 23 vergrößert wird, wird der Entladungsstrom Iout 1, der durch die Lithium-Ionen-Batterie12 fließt, verkleinert, sodass angeregt wird, dass „SOC 1 > SOC 2“ gilt. Hierdurch ist es möglich, einen Zeitpunkt, zu dem SOC 1 der Lithium-Ionen-Batterie 12 den unteren Grenzwert erreicht, nachdem der Zustand von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand umgeschaltet worden ist, zu verzögern, sodass es möglich ist, ein Unbehagen zu unterdrücken, dass ein Entladen bei der Batterieeinheit U zu einem frühen Punkt begrenzt wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ebenso in dem Parallelschaltungsaufladungszustand eine vorbestimmte Differenz bei den SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 bereitgestellt, wie es vorstehend beschrieben ist. In diesem Fall werden die Aufladungsströme der jeweiligen Batterien 12 und 13 gesteuert, indem der Widerstandswert bei dem Energieversorgungspfad der Lithium-Ionen-Batterie 13 relativ gesehen größer gemacht wird als der Widerstandswert des Energieversorgungspfades der Lithium-Ionen-Batterie 12. Genauer gesagt wird in 4(a), indem der Widerstandswert R2 des Schalters 24, der bei dem Energieversorgungspfad der Lithium-Ionen-Batterie 13 bereitgestellt ist, vergrößert wird, der Aufladungsstrom Iin 2 der Lithium-Ionen-Batterie 13 verkleinert. In diesem Fall werden der Widerstandswert R2 des Schalters 24 und somit der Pfadwiderstandswert auf der Seite der Lithium-Ionen-Batterie 13 geändert, indem der Drain-Source-Widerstand justiert wird, indem die Gate-Spannung Vg unter Verwendung der Beziehung in 7 gesteuert wird.
Indem der Widerstandswert R2 des Schalters 24 vergrößert wird, wird der Aufladungsstrom Iin 2, der durch die Lithium-Ionen-Batterie 13 fließt, verkleinert, sodass angeregt wird, dass „SOC 1 > SOC 2“ ist. Hierdurch ist es unter der Bedingung, dass eine Leistung den jeweiligen Lasten zugeführt wird, möglich, einen Zeitpunkt, zu dem SOC 1 der Lithium-Ionen-Batterie 12 den unteren Grenzwert erreicht, nachdem der Zustand von dem Aufladungszustand zu dem Entladungszustand umgeschaltet worden ist, zu verzögern, sodass es ebenso möglich ist, ein Unbehagen zu unterdrücken, dass ein Entladen bei der Batterieeinheit U zu einem frühen Punkt begrenzt wird.
8 und 9 zeigen Flussdiagramme, die eine Verarbeitungsprozedur zur Steuerung eines Schaltungszustands und von Aufladungs- und Entladungsströmen der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 veranschaulichen, wobei die vorliegende Verarbeitung durch die Steuerungseinheit 30 bei vorbestimmten Intervallen wiederholt ausgeführt wird.
In 8 werden in Schritt S11 die SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 jeweils beschafft, wobei in dem nachfolgenden Schritt S12 eine Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 berechnet wird. Dann werden in Schritt S13 Energieversorgungsstromwerte der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 beschafft. In Schritt S14 wird bestimmt, ob die Batterieeinheit U in dem Aufladungszustand ist oder nicht, wobei, wenn die Batterieeinheit U in dem Aufladungszustand ist, die Verarbeitung zu Schritt S15 voranschreitet, wobei, wenn die Batterieeinheit U nicht in dem Aufladungszustand, sondern in einem Entladungszustand ist, die Verarbeitung zu Schritt S31 in 9 voranschreitet. Es ist anzumerken, dass es in Schritt S14 in dem Fall, in dem ein Leistungserzeugungsbetrag der rotierenden elektrischen Maschine 16 größer als ein Leistungszufuhrbetrag einer Last ist, bestimmt wird, dass die Batterieeinheit U in dem Aufladungszustand ist, während es in dem Fall, in dem der Leistungszufuhrbetrag der Last größer als der Leistungserzeugungsbetrag der rotierenden elektrischen Maschine 16 ist, bestimmt wird, dass die Batterieeinheit U in dem Entladungszustand ist. Es wird jedoch entsprechend davon, ob die rotierende elektrische Maschine 16 in einem Leistungserzeugungszustand ist oder nicht, bestimmt, ob die Batterieeinheit U in dem Aufladungszustand ist oder nicht.
In Schritt S15 wird bestimmt, ob der Zustand der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 ein Parallelschaltungszustand ist oder nicht, wobei in dem Fall, in dem der Zustand der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 der Parallelschaltungszustand ist, die Verarbeitung zu dem nachfolgenden Schritt S16 voranschreitet. In Schritt S16 wird bestimmt, ob eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 von dem Parallelschaltungszustand zu dem Reihenschaltungszustand auftritt oder nicht. Dann schreitet, wenn die Umschaltanforderung nicht auftritt, die Verarbeitung zu Schritt S17 voran, wobei eine Verarbeitung zur Steuerung der Energieversorgungsströme für jede der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 durch eine jeweilige Verarbeitung von Schritt S17 zu S20 ausgeführt wird.
Für Einzelheiten werden in Schritt S17 Ansteuerungszustände (Leistungszufuhrzustände) der jeweiligen elektrischen Lasten 14 und 15 erfasst, wobei in dem nachfolgenden Schritt S18 ein Sollwert der Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 auf der Grundlage der Lastansteuerungszustände eingestellt wird. Spezifisch wird in Schritt S17 erfasst, ob die jeweiligen elektrischen Lasten 14 und 15 in einem Ansteuerung-EIN-Zustand oder einem Ansteuerung-AUS-Zustand sind. Dann wird, wenn die elektrische Last 14 auf der Seite des Ausgabeanschlusses P1 unter den elektrischen Lasten 14 und 15 in dem Ansteuerung-EIN-Zustand ist, in Schritt S18 der Sollwert der Differenz in den SOCs derart eingestellt, dass die SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 derart werden, dass „SOC 1 > SOC 2“ in der Erwartung gilt, dass „Iout 1 > Iout 2“ in dem Parallelschaltungsentladungszustand gilt. Zu dieser Zeit wird der Sollwert der Differenz in den SOCs vorzugsweise auf der Grundlage einer erforderlichen Leistung der elektrischen Last 14 eingestellt. Beispielsweise wird, wenn die erforderliche Leistung der elektrischen Last 14 größer wird, der Sollwert der Differenz in den SOCs größer gemacht. Ferner werden zu dieser Zeit die Soll-SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 vorzugsweise auf der Grundlage der gesamten erforderlichen Leistung der jeweiligen elektrischen Lasten 14 und 15 eingestellt, wobei beispielsweise die Soll-SOCs größer gemacht werden, wenn die gesamte erforderliche Leistung größer ist.
Es ist anzumerken, dass, wenn jede der jeweiligen elektrischen Lasten 14 und 15 eine Vielzahl von Lasten umfasst, der Sollwert der Differenz in den SOCs vorzugsweise auf der Grundlage davon eingestellt wird, welche der Vielzahl von Lasten in dem Ansteuerungszustand ist. Beispielsweise wird, wenn ein Fall, in dem lediglich ein Element aus einem Frontscheinwerfer und einem Scheibenwischgerät als die elektrische Last 14 angesteuert wird, und ein Fall, in dem beide angesteuert werden, angenommen werden, der Sollwert der Differenz in den SOCs in dem Fall, in dem beide angesteuert werden, vorzugsweise größer eingestellt als der Sollwert der Differenz in den SOCs in dem Fall, in dem eines hiervon angesteuert wird. In Schritt S17 und S18 ist es jedoch ebenso möglich, einen vorbestimmten Wert, der im Voraus definiert wird, als den Sollwert der Differenz in den SOCs einzustellen, der „SOC 1 > SOC 2“ realisiert.
In dem nachfolgenden Schritt S19 wird bei einer Justierung des Pfadwiderstandwerts bestimmt, ob der Energieversorgungsstromwert, der durch den Zielpfad fließt, für den der Widerstandswert zu justieren ist, weniger als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Hierbei wird bestimmt, ob der Energieversorgungsstromwert (Iin 2 in 4(a)), der durch den Energieversorgungspfad der Batterie 13 aus den Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 fließt, weniger als der vorbestimmte Wert ist oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S19 JA ist, schreitet die Verarbeitung zu dem nachfolgenden Schritt S20 voran, während, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S19 NEIN ist, die vorliegende Verarbeitung beendet wird, ohne dass irgendeine Verarbeitung ausgeführt wird.
In Schritt S20 wird der Widerstandswert des Schalters 24, der zu justieren ist, justiert. Zu dieser Zeit wird die Gate-Spannung auf der Grundlage des Sollwerts der Differenz in den SOCs gesteuert, wobei der Widerstandswert des Schalters 24 zu einer Seite geändert wird, bei der der Widerstandswert in einem EIN-Zustand größer wird. Beispielsweise wird der Schalterwiderstandswert entsprechend der Differenz in den SOCs unter Verwendung einer Beziehung in 10 eingestellt. 10 definiert die Beziehung, in der der Schalterwiderstandswert größer gemacht wird, wenn die Differenz in den SOCs größer wird. Ferner wird entsprechend 10 der Schalterwiderstandswert entsprechend dem Energieversorgungsstromwert der Lithium-Ionen-Batterie 13 eingestellt. Spezifisch wird der Schalterwiderstandswert bei einem kleineren Wert eingestellt, wenn der Energieversorgungsstromwert größer ist, während berücksichtigt wird, dass ein Energieverlust größer bei einem Widerstandsteil wird, wenn der Energieversorgungsstromwert größer ist. Hierdurch wird auch in dem Fall, in dem der Schalterwiderstandswert größer als Rmin entsprechend der Differenz in den SOCs ist, wenn der Energieversorgungsstromwert größer wird, der Widerstandswert korrigiert, um entsprechend kleiner zu sein. Es ist anzumerken, dass es zu bevorzugen ist, dass ein oberer Grenzwert des Schalterwiderstandswerts eingestellt wird. Die Steuerungseinheit 30 justiert den Schalterwiderstandswert durch eine digitale/analoge Steuerung oder eine PWM-Steuerung (eine Verarbeitung in Schritt S36, der nachstehend beschrieben wird, wird in einer ähnlichen Art und Weise ausgeführt).
Indem der Widerstandswert des Schalters 24 in Schritt S20 justiert wird, wird der Pfadwiderstandswert der Lithium-Ionen-Batterie 13 größer als der Pfadwiderstandswert der Lithium-Ionen-Batterie 12, wobei als Ergebnis die Aufladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 individuell gesteuert werden.
Ferner schreitet in dem Fall, in dem in Schritt S16 bestimmt wird, dass eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands von dem Parallelschaltungszustand zu dem Reihenschaltungszustand auftritt, die Verarbeitung zu Schritt S21 voran, wobei bestimmt wird, ob die Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 mit dem Sollwert zusammenpasst oder nicht. Spezifisch wird bestimmt, ob die tatsächliche Differenz in den SOCs innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, der auf der Grundlage des Sollwerts definiert wird, fällt oder nicht. Der vorbestimmte Bereich wird mit einem oberen Grenzwert und einem unteren Grenzwert spezifiziert. Dann schreitet, wenn die Differenz in den SOCs mit dem Sollwert zusammenpasst, die Verarbeitung zu Schritt S22 voran, wobei der Zustand von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand umgeschaltet wird. Ferner schreitet, wenn die Differenz in den SOCs nicht mit dem Sollwert zusammenpasst, die Verarbeitung zu Schritt S17 voran, wobei die vorstehend beschriebene Widerstandsjustierungsverarbeitung ausgeführt wird (Schritt S17 bis S20).
Ferner schreitet in dem Fall, in dem in Schritt S15 bestimmt wird, dass der Zustand nicht der Parallelschaltungszustand, sondern der Reihenschaltungszustand ist, die Verarbeitung zu Schritt S23 voran, wobei bestimmt wird, ob eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 von dem Reihenschaltungszustand auf den Parallelschaltungszustand auftritt oder nicht. Dann schreitet, wenn die Umschaltanforderung auftritt, die Verarbeitung zu Schritt S24 voran, wobei der Zustand von dem Reihenschaltungszustand auf den Parallelschaltungszustand umgeschaltet wird. Ferner wird, wenn die Umschaltanforderung nicht auftritt, die Verarbeitung beendet, ohne dass irgendeine Verarbeitung ausgeführt wird.
Unterdessen wird in dem Fall, in dem in Schritt S14 bestimmt wird, dass der Zustand nicht der Aufladungszustand sondern der Entladungszustand ist, in Schritt S31 in 9 bestimmt, ob der Zustand der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 der Parallelschaltungszustand ist, wobei in dem Fall, in dem der Zustand der Parallelschaltungszustand ist, die Verarbeitung zu dem nachfolgenden Schritt S32 voranschreitet. In Schritt S32 wird bestimmt, ob eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand auftritt oder nicht. Dann schreitet, wenn die Umschaltanforderung nicht auftritt, die Verarbeitung zu Schritt S33 voran, wobei eine Verarbeitung zum Justieren der Widerstandswerte bei den Energieversorgungspfaden der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 durch eine jeweilige Verarbeitung von Schritt S33 zu S36 ausgeführt wird.
Für Einzelheiten werden in Schritt S33 Ansteuerungszustände (Leistungszufuhrzustände) der jeweiligen elektrischen Lasten 14 und 15 erfasst, wobei in dem nachfolgenden Schritt S34 der Sollwert der Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 auf der Grundlage der Ansteuerungszustände der Lasten eingestellt wird. Die Verarbeitung in Schritt S33 und S34 ist ähnlich zu der Verarbeitung in dem vorstehend beschriebenen Schritt S17 und S18, wobei in dem Fall, in dem die elektrische Last 14 in einem Ansteuerung-EIN-Zustand ist, der Sollwert der Differenz in den SOCs derart eingestellt wird, dass die SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 derart werden, dass „SOC 1 > SOC 2“ gilt. Unterschiedliche Werte können jedoch als der Sollwert der Differenz in den SOCs zwischen einer Situation bei einem Parallelschaltungsaufladen und einer Situation bei einem Parallelschaltungsentladen eingestellt werden. Ferner ist es in Schritt S33 und S34 ebenso möglich, einen vorbestimmten Wert, der im Voraus definiert wird, als den Sollwert der Differenz in den SOCs einzustellen, der „SOC 1 > SOC 2“ realisiert.
In dem nachfolgenden Schritt S35 wird bei einer Justierung des Pfadwiderstandwerts bestimmt, ob der Energieversorgungsstromwert, der durch den Zielpfad fließt, für den der Widerstandswert zu justieren ist, weniger als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Hierbei wird bestimmt, ob der Energieversorgungsstromwert (Iout 1 in 4(b)), der durch den Energieversorgungspfad der Batterie 12 aus den Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 fließt, weniger als der vorbestimmte Wert ist oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S35 JA ist, schreitet die Verarbeitung zu dem nachfolgenden Schritt S36 voran, während, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S35 NEIN ist, die vorliegende Verarbeitung beendet wird, ohne dass irgendeine Verarbeitung ausgeführt wird.
In Schritt S36 wird der Widerstandswert des Schalters 23, der zu justieren ist, justiert. Zu dieser Zeit wird die Gate-Spannung auf der Grundlage des Sollwerts der Differenz in den SOCs gesteuert, wobei der Widerstandswerts des Schalters 23 zu einer Seite geändert wird, bei der der Widerstandswert in einem EIN-Zustand größer wird. Der Schalterwiderstandswert wird vorzugsweise in einer zu dem vorstehend beschriebenen Schritt S20 ähnlichen Art und Weise eingestellt, wobei die Beziehung in 10 verwendet wird.
Indem der Widerstandswert des Schalters 23 in Schritt S36 justiert wird, wird der Pfadwiderstandswert der Lithium-Ionen-Batterie 12 größer als der Pfadwiderstandswert der Lithium-Ionen-Batterie 13, wobei als Ergebnis die Entladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 individuell gesteuert werden.
Ferner schreitet in dem Fall, in dem in Schritt S32 bestimmt wird, dass eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand auftritt, die Verarbeitung zu Schritt S37 voran, wobei bestimmt wird, ob die Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 mit dem Sollwert zusammenpasst oder nicht. Spezifisch wird bestimmt, ob die tatsächliche Differenz in den SOCs innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, der auf der Grundlage des Sollwerts definiert wird, fällt oder nicht. Dann schreitet, wenn die Differenz in den SOCs mit dem Sollwert zusammenpasst, die Verarbeitung zu Schritt S38 voran, wobei der Zustand von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand umgeschaltet wird. Ferner schreitet, wenn die Differenz in den SOCs nicht mit dem Sollwert zusammenpasst, die Verarbeitung zu Schritt S33 voran, wobei die vorstehend beschriebene Widerstandsjustierungsverarbeitung ausgeführt wird (Schritt S33 bis S36).
Ferner schreitet in dem Fall, in dem in Schritt S31 bestimmt wird, dass der Zustand nicht der Parallelschaltungszustand, sondern der Reihenschaltungszustand ist, die Verarbeitung zu Schritt S39 voran, wobei bestimmt wird, ob eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 von dem Reihenschaltungszustand auf den Parallelschaltungszustand auftritt oder nicht. Dann schreitet, wenn die Umschaltanforderung auftritt, die Verarbeitung zu Schritt S39 voran, wobei der Zustand von dem Reihenschaltungszustand auf den Parallelschaltungszustand umgeschaltet wird. Ferner wird, wenn die Umschaltanforderung nicht auftritt, die vorliegende Verarbeitung beendet, ohne dass irgendeine Verarbeitung ausgeführt wird.
Entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das vorstehend ausführlich beschrieben ist, können die nachstehend genannten hervorragenden Effekte erhalten werden.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration werden in dem Fall, in dem der Zustand der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 der Parallelschaltungszustand ist, die Aufladungs- und Entladungsströme gesteuert, indem die Schalterwiderstandswerte bei den Energieversorgungspfaden der jeweiligen Batterien auf der Grundlage der SOCs der jeweiligen Batterien 12 und 13 derart justiert werden, dass ein gewünschter Betrag einer Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Batterien 12 und 13 auftritt. In diesem Fall wird in dem Parallelschaltungszustand ein gewünschter Betrag einer Differenz in den SOCs absichtlich in der Erwartung bereitgestellt, dass der Zustand auf den Reihenschaltungszustand danach umgeschaltet wird. Hierdurch ist es, auch wenn eine Leistung den jeweiligen elektrischen Lasten 14 bis 16 in dem Niedrigspannungssystem und in dem Hochspannungssystem in dem Reihenschaltungszustand zugeführt wird, möglich zu verhindern, dass die Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 übermäßig zunimmt. Als Ergebnis ist es auch in dem Fall, in dem der Zustand der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand umgeschaltet wird, möglich, die SOCs der jeweiligen Batterien 12 und 13 in geeigneter Weise zu verwalten.
In dem Reihenschaltungszustand wird berücksichtigt, dass, weil der Entladungsstrom der Lithium-Ionen-Batterie 12 (der Elektrizitätsspeichereinrichtung auf der Niedrigspannungslastseite) größer ist als der Entladungsstrom der Lithium-Ionen-Batterie 13 (der Elektrizitätsspeichereinrichtung auf der Hochspannungslastseite), der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 12 früher als der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 13 abnimmt. Unter Berücksichtigung dieses Punkts ist es, weil eine Konfiguration eingesetzt wird, in der die Schalterwiderstandswerte derart justiert werden, dass SOC 1 der Lithium-Ionen-Batterie 12 größer als SOC 2 der Lithium-Ionen-Batterie 13 in dem Fall wird, in dem der Zustand der Parallelschaltungszustand ist, auch wenn eine Leistung den jeweiligen elektrischen Lasten in dem Reihenschaltungszustand zugeführt wird, möglich zu verhindern, dass die Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 übermäßig zunimmt.
Ferner wird, weil der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 12, für die es wahrscheinlich ist, in einen Überentladungszustand gesetzt zu werden, relativ gesehen größer gemacht wird, ein Unbehagen unterdrückt, dass die Lithium-Ionen-Batterie 12 in einen Überentladungszustand gesetzt wird, das heißt, eine Verwendungsbreite des SOC wird ein Wert, der nahe an einer unteren Grenze ist, wobei als Ergebnis ein Entladen der Batterieeinheit U begrenzt wird. Folglich ist es möglich, die meisten der SOCs von der oberen Grenze zu der unteren Grenze bei den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zu machen, sodass es möglich ist, einen Bereich einer tatsächlichen Verwendung der SOCs zu vergrößern.
Es wird eine Konfiguration eingesetzt, in der in dem Fall, in dem der Zustand der Parallelschaltungszustand ist und eine Leistung der Niedrigspannungslast zugeführt wird, die Entladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 gesteuert werden, indem der Widerstandswert des Schalters 23 bei dem Energieversorgungspfad der Lithium-Ionen-Batterie 12 relativ gesehen größer gemacht wird als der Widerstandswert des Schalters 24 bei dem Energieversorgungspfad der Lithium-Ionen-Batterie 13. In diesem Fall ist es, indem die Batterie 13 auf der Hochspannungslastseite aus den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 veranlasst wird, vorzugsweise ein Entladen in dem Parallelschaltungszustand auszuführen, möglich, eine Verkleinerung in dem SOC der Batterie 12 auf der Niedrigspannungslastseite zu verringern. Hierdurch ist es möglich, eine Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 nach Wunsch bereitzustellen.
Es wird eine Konfiguration eingesetzt, in der in dem Fall, in dem der Zustand der Parallelschaltungszustand ist und die rotierende elektrische Maschine 16 eine Leistung erzeugt, die Aufladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 gesteuert werden, indem der Widerstandswert des Schalters 24 bei dem Energieversorgungspfad der Lithium-Ionen-Batterie 13 relativ gesehen größer gemacht wird als der Widerstandswert des Schalters 23 bei dem Energieversorgungspfad der Lithium-Ionen-Batterie 12. In diesem Fall ist es, indem die Batterie 12 auf der Niedrigspannungslastseite aus den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 veranlasst wird, vorzugsweise ein Aufladen in dem Parallelschaltungszustand auszuführen, möglich, eine Vergrößerung in dem SOC der Batterie 13 auf der Hochspannungslastseite zu verringern. Hierdurch ist es möglich, eine Differenz in den SOCs zwischen den Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 wie gewünscht bereitzustellen.
Es wird eine Konfiguration eingesetzt, in der der Sollwert der Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 auf der Grundlage des Ansteuerungszustands der elektrischen Last 14, die eine Niedrigspannungslast ist, eingestellt wird, wobei der Schalterwiderstandswert derart justiert wird, dass in einem Fall des Parallelschaltungszustands die Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zu dem Sollwert wird. In diesem Fall ist es, auch wenn die erforderliche Leistung der elektrischen Last 14 sich ändert, möglich, die Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 wie gewünscht bereitzustellen.
Es wird eine Konfiguration eingesetzt, in der in dem Fall, in dem die Pfadwiderstandswerte der Energieversorgungspfade, die zu dem jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 führen, geändert werden, die Widerstandswerte der Schalter 23 und 24, die auf den Negativanschlussseiten bereitgestellt sind, der jeweiligen Batterien 12 und 13 auf größere Werte geändert werden. Das heißt, es wird eine Konfiguration eingesetzt, in der die Widerstandswerte in Bezug auf die Widerstandswerte (minimale Widerstandswerte Rmin) in einem Vollständig-EIN-Zustand der jeweiligen Schalter 23 und 24 größer werden. In diesem Fall ist es möglich, zu verhindern, dass die Aufladungs- und Entladungsströme übermäßig größer werden, sodass es möglich ist, die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zu schützen. Ferner ist es, vorausgesetzt, dass die Schalter 23 und 24 mit Halbleiterschaltelementen, wie beispielsweise MOSFETs, konfiguriert sind, möglich, Widerstände auf einfache Weise zu justieren, indem die Gate-Spannungen der Halbleiterschaltelemente gesteuert werden.
Da eine Konfiguration eingesetzt wird, in der der Widerstandswert des Schalters, für den der Widerstandswert zu ändern ist, auf der Grundlage der Aufladungs- und Entladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 eingestellt wird, ist es möglich, eine Justierung der Widerstandswerte zu steuern, während ein Energieverlust, der durch die Widerstandswerte verursacht wird, die vergrößert werden, berücksichtigt wird. In diesem Fall werden in dem Fall, in dem die Aufladungs- und Entladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 relativ groß sind, die Widerstandswerte kleiner gemacht, wobei die Widerstandswerte entsprechend einer Verkleinerung in den Aufladungs- und Entladungsströmen größer gemacht werden. Hierdurch ist es möglich, den Energieverlust durch die Schalterwiderstände zu minimieren.
Es wird eine Konfiguration eingesetzt, in der in dem Fall, in dem der Zustand der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 der Parallelschaltungszustand ist, die Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 gesteuert werden, indem die Widerstandswerte der Schalter 21 bis 25 für ein Umschalten des Zustands der jeweiligen Batterien 12 und 13 zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand justiert werden. In diesem Fall ist es, indem die Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Batterien 12 und 13 gesteuert werden, indem verwendet wird, dass EIN-Widerstände bei den jeweiligen Schaltern 21 bis 25 auftreten, möglich, die SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 wie gewünscht zu verwalten, ohne die Konfiguration kompliziert zu machen.
Da die Schalter 21 bis 25 mit Halbleiterschaltelementen konfiguriert werden, ist es möglich, die Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 einfach zu justieren, indem die Gate-Spannungen oder dergleichen der MOSFETs gesteuert werden.
Indem die Halbleiterschaltelemente als die Schalter 21 bis 25 verwendet werden, ist es möglich, ein System mit einer höheren Betriebszuverlässigkeit als in dem Fall zu konstruieren, in dem ein Schalter eines Kontaktpunktschaltschemas (ein sogenannter mechanischer Schalter) verwendet wird. Ferner ist es, da bei dem Halbleiterschaltelement der Widerstandswert kleiner als der des mechanischen Schalters gemacht werden kann, möglich, einen Verlust bei dem Energieversorgungspfad zu verringern.
Es wird eine Konfiguration eingesetzt, in der ein Paar von MOSFETs als ein jeweiliger der Schalter 21 bis 25 verwendet wird, wobei die Schalter 21 bis 25 in Reihe geschaltet sind, sodass parasitäre Dioden der jeweiligen MOSFETs in entgegengesetzte Richtungen blicken. Hierdurch ist es möglich, Ströme, die durch die Energieversorgungspfade fließen, auf bevorzugte Weise zu unterdrücken, wenn die jeweiligen Schalter 21 bis 15 ausgeschaltet werden.
Es wird eine Konfiguration eingesetzt, in der Gate-Spannungen durch eine digitale/ analoge Steuerung oder eine PWM-Steuerung für die jeweiligen Schalter 21 bis 25 gesteuert werden, für die die Widerstandswerte zu justieren sind. Hierdurch ist es möglich, die Widerstandswerte wie gewünscht auf einfache Weise zu justieren. Da in der PWM-Steuerung ein Verlust durch einen Strom bei einem Tastverhältnis auf AUS theoretisch null wird, ist es möglich, ein hocheffektives System zu verwirklichen.
Ferner ist es, indem die Pfadwiderstandswerte unter Verwendung des Schalters für ein Umschalten des Zustands zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand, die als eine Basisfunktion der Batterieeinheit U bereitgestellt sind, und die Steuerungseinheit 30, die eine Umschaltsteuerung ausführt, gesteuert werden, möglich, eine Verarbeitung zum Justieren der Widerstandswerte wie gewünscht ohne ein Hinzufügen von Elementen oder dergleichen zu der Basiskonfiguration der Einheit zu verwirklichen.
Es wird eine Konfiguration eingesetzt, in der in dem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, es gestattet wird, zu veranlassen, dass der Zustand der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand übergeht. In diesem Fall wird in einem Zustand, in dem die Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 nicht in einen vorbestimmten Bereich fällt, eine Justierung der Widerstandswerte in dem Parallelschaltungszustand kontinuierlich gesteuert, wobei in einem Zustand, in dem die Differenz in den SOCs in den vorbestimmten Bereich fällt, veranlasst wird, dass der Zustand von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand übergeht. Folglich wird verhindert, dass die Differenz in den SOCs zu klein oder zu groß wird, sodass es möglich ist, ein Auftreten von Unbehaglichkeiten aufgrund der Differenz in den SOCs, nachdem der Zustand zu dem Reihenschaltungszustand übergegangen ist, zu unterdrücken.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein zweites Ausführungsbeispiel wird nachstehend hauptsächlich unter Berücksichtigung eines Unterschieds zu dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Konfiguration, die drei Lithium-Ionen-Batterien umfasst, eingesetzt, wobei es möglich ist, einen Zustand der drei Lithium-Ionen-Batterien zwischen einem Parallelschaltungszustand und einem Reihenschaltungszustand umzuschalten. Es ist anzumerken, dass es ebenso möglich ist, eine Konfiguration einzusetzen, die vier oder mehr Lithium-Ionen-Batterien umfasst.
In 11 umfasst die Batterieeinheit U als ein Unterschied zu 1 drei Lithium-Ionen-Batterien B1, B2 und B3, wobei eine Schaltung für ein Umschalten einer Verbindung mit der Hinzufügung der Lithium-Ionen-Batterie hinzugefügt ist. Die Batterieeinheit U umfasst Schalter 51 bis 56, die mit Halbleiterschaltelementen konfiguriert sind. Der Zustand der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 kann zwischen einem Parallelschaltungszustand und einem Reihenschaltungszustand durch die jeweiligen Schalter 51 bis 56, die ein- und ausgeschaltet werden, umgeschaltet werden.
12 veranschaulicht einen Zustand, in dem die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 in dem Leistungszufuhrsystem in 11 in Reihe geschaltet sind. Es ist anzumerken, dass in 12 eine Veranschaulichung der Schalter 52 und 55 in einem AUS-Zustand weggelassen ist. In dem Reihenschaltungszustand ist eine Ausgabespannung des Ausgabeanschlusses P1 näherungsweise 12 V, wobei eine Ausgabespannung des Ausgabeanschlusses P2 näherungsweise 24 V ist.
Bei der Batterieeinheit U in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind positive Seiten der Lithium-Ionen-Batterien B1 und B2 mit der elektrischen Last 14, die eine Niedrigspannungslast ist, in dem Reihenschaltungszustand verbunden, wobei die Lithium-Ionen-Batterien B1 und B2 einer „ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung“ entsprechen. Ferner ist eine positive Seite der Lithium-Ionen-Batterie B3 mit der elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Maschine 16, die Hochspannungslasten sind, in dem Reihenschaltungszustand verbunden, wobei die Lithium-Ionen-Batterie B3 einer „zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung“ entspricht.
Dann beschafft in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuerungseinheit 30 jeweilige SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3, wobei in dem Fall, in dem der Zustand der jeweiligen Batterien B1 bis B3 der Parallelschaltungszustand ist, sie die Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Batterien B1 bis B3 steuert, indem die Widerstandswerte der jeweiligen Schalter derart justiert werden, dass eine vorbestimmte Differenz in den SOCs zwischen der Seite der Batterien B1 und B2 und der Seite der Batterie B3 auftritt. In diesem Fall wird in einem Zustand, in dem die jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 parallel geschaltet sind, eine Differenz absichtlich bei den SOCs der jeweiligen Batterien B1 bis B3 in der Erwartung bereitgestellt, dass der Zustand von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand danach umgeschaltet wird. Hierdurch wird, auch wenn eine Leistung zu der Niedrigspannungslast (12V-System-Last) und der Hochspannungslast (24V-System-Last) in dem Reihenschaltungszustand zugeführt wird, verhindert, dass die Differenz in den SOCs bei den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 übermäßig zunimmt.
Für einen Vergleich ist es für die Lithium-Ionen-Batterien B1 und B2, die immer in dem Parallelschaltungszustand sind, ebenso möglich, eine Verarbeitung auszuführen, um die SOCs der jeweiligen Batterien B1 und B2 gleich zu machen. In diesem Fall wird bei einem Entladen der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 und B2 der Entladungsstrom vorzugsweise begrenzt, indem der Widerstandswert für den Schalter der Batterie auf der niedrigeren SOC-Seite aus den Schaltern 53 und 54 größer gemacht wird.
13 und 14 zeigen Flussdiagramme, die eine Verarbeitungsprozedur zur Steuerung des Verbindungszustands und der Aufladungs- und Entladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 veranschaulicht, wobei die vorliegende Verarbeitung durch die Steuerungseinheit 30 bei vorbestimmten Intervallen wiederholt ausgeführt wird. Die vorliegende Verarbeitung wird anstelle der vorstehend beschriebenen Verarbeitung in 8 und 9 ausgeführt, wobei eine Beschreibung in geeigneter Weise vereinfacht wird, während die gleichen Schrittzahlen einer gemeinsamen Verarbeitung zugewiesen sind.
In 13 wird als ein Unterschied zu der Verarbeitung in 8 und 9 ein Schritt S51 in dem Fall ausgeführt, in dem die Batterien aufgeladen werden, der Zustand der Parallelschaltungszustand ist und eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands auf den Reihenschaltungszustand nicht auftritt (Schritt S14, S15: JA und S16: NEIN), wobei eine Verarbeitung in Schritt S51 ausgeführt wird. In Schritt S51 wird bestimmt, ob alle Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 in einen Aufladungszustand gestellt worden sind oder nicht. Das heißt, es wird durch einen wechselseitigen Selbstausgleich zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 bestimmt, ob Batterien in einem Aufladungszustand und Batterien in einem Entladungszustand vermischt sind oder nicht. Zu dieser Zeit wäre es auf der Grundlage von Richtungen von Energieversorgungsströmen bei den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 besser, zu bestimmen, ob die jeweiligen Batterien B1 bis B3 in einem Aufladungszustand sind oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S51 JA ist, schreitet die Verarbeitung zu dem nachfolgenden Schritt S20 voran, während in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis in Schritt S51 NEIN ist, die vorliegende Verarbeitung beendet wird, ohne dass irgendeine Verarbeitung ausgeführt wird.
Es ist anzumerken, dass die Verarbeitung in Schritt S51 eine Verarbeitung zur Bestimmung ist, ob ein Entladungsstrom durch eine der Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 von einer anderen Batterie in einem Zustand fließt, in dem die rotierende elektrische Maschine 16 eine Leistung erzeugt. In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis in Schritt S51 NEIN ist, das heißt, in dem Fall, in dem bestimmt wird, dass ein Entladungsstrom durch eine der Batterien fließt, obwohl sie in einem Leistungserzeugungszustand ist (ein Zustand, in dem die Batterieeinheit U aufgeladen wird), wird bestimmt, dass der Zustand ein Selbstausgleichzustand ist, wobei die vorliegende Bearbeitung beendet wird, ohne dass irgendeine Verarbeitung ausgeführt wird. Hierdurch wird eine Justierung der Schalterwiderstandswerte (Schritt S20) ausgelassen.
Unterdessen wird in 14 als ein Unterschied zu der Verarbeitung in 8 und 9 in dem Fall, in dem die Batterien entladen, der Zustand der Parallelschaltungszustand ist und eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands auf den Reihenschaltungszustand nicht auftritt (Schritt S14: NEIN, S31: JA und S32: NEIN), eine Verarbeitung in Schritt S52 ausgeführt. In Schritt S52 wird bestimmt, ob alle Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 in einen Entladungszustand gesetzt sind oder nicht. Das heißt, es wird bestimmt, ob Batterien in einem Aufladungszustand und Batterien in einem Entladungszustand durch einen wechselseitigen Selbstausgleich unter den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 vermischt sind oder nicht. Zu dieser Zeit wäre es besser, auf der Grundlage von Richtungen der Energieversorgungspfade der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 zu bestimmen, ob die jeweiligen Batterien B1 bis B3 in einem Aufladungszustand sind oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S52 JA ist, schreitet die Verarbeitung zu dem nachfolgenden Schritt S36 voran, während, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S52 NEIN ist, die vorliegende Verarbeitung beendet wird, ohne dass irgendeine Verarbeitung ausgeführt wird.
Es ist anzumerken, dass die Verarbeitung in Schritt S52 eine Verarbeitung zur Bestimmung ist, ob ein Aufladungsstrom durch eine der Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 von einer anderen Batterie in einem Zustand fließt, in dem die rotierende elektrische Maschine 16 keine Leistung erzeugt. In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis in Schritt S52 NEIN ist, das heißt, in dem Fall, in dem bestimmt wird, dass ein Aufladungsstrom durch eine der Batterien fließt, obwohl man in einem Nicht-Leistungserzeugungszustand (einem Zustand, in dem die Batterieeinheit U entlädt) ist, wird bestimmt, dass der Zustand ein Selbstausgleichzustand ist, wobei die vorliegende Verarbeitung beendet wird, ohne dass irgendeine Verarbeitung ausgeführt wird. Hierdurch wird eine Justierung der Schalterwiderstandswerte (Schritt S36) ausgelassen.
In dem Fall, in dem bei den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 ein Entladungsstrom durch eine der Lithium-Ionen-Batterien fließt, obwohl man in einem Leistungserzeugungszustand ist, das heißt in dem Fall, in dem ein Entladungsstrom durch einen Selbstausgleich zwischen den Batterien fließt, ist es zu bevorzugen, dass das Entladen priorisiert wird. Ferner ist es in dem Fall, in dem bei den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 ein Aufladungsstrom durch eine der Lithium-Ionen-Batterien fließt, obwohl man in einem Nicht-Leistungserzeugungszustand ist, das heißt in dem Fall, in dem ein Aufladungsstrom durch einen Selbstausgleich zwischen den Batterien fließt, zu bevorzugen, dass das Aufladen priorisiert wird. Bezüglich dieses Punktes wird eine Konfiguration eingesetzt, in der die Schalterwiderstandswerte unter der Bedingung justiert werden, dass bestimmt wird, dass alle der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien B1 bis B3 in einem aus einem Aufladungszustand und einem Entladungszustand sind. Hierdurch ist es möglich, eine Sperrung eines Flusses von Strömen durch einen Selbstausgleich zu unterdrücken.
In dem Fall, in dem ein Entladungsstrom durch einen Selbstausgleich in dem Leistungserzeugungszustand fließt, ist es, indem verhindert wird, dass der Pfadwiderstandswert für die Lithium-Ionen-Batterie, die entlädt, größer wird (das heißt, indem der Pfadwiderstandswert klein gehalten wird), möglich, ein Entladen durch einen Selbstausgleich anzuregen, was für ein Auflösen einer Variation in den SOCs geeignet ist. Ferner ist es in dem Fall, in dem ein Aufladungsstrom durch einen Selbstausgleich in dem Nicht-Leistungserzeugungszustand fließt, indem verhindert wird, dass der Pfadwiderstandswert für die Lithium-Ionen-Batterie, die aufgeladen wird, größer wird (das heißt, indem der Pfadwiderstandswert klein gehalten wird), möglich, ein Aufladen durch einen Selbstausgleich anzuregen, was für ein Auflösen einer Variation in den SOCs geeignet ist.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Ein drittes Ausführungsbeispiel wird als nächstes hauptsächlich bezüglich eines Unterschieds zu dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Fall beschrieben, der das System in 1 verwendet. Während in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Differenz in den SOCs positiv bei den jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen der Batterieeinheit U bereitgestellt wird, wird, wenn die Differenz in den SOCs zu groß ist, befürchtet, dass ein Überstrom durch eine Selbstjustierung von Kapazitäten zwischen den Elektrizitätsspeichereinrichtungen auftritt. Ein Strom für eine Selbstjustierung von Kapazitäten, der ein Strom ist, der entsprechend der Differenz in den SOCs zwischen den Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 und dem Pfadwiderstandswert fließt, wird beispielsweise als „I = Differenz in Ausgabespannungen zwischen Batterien x Pfadwiderstandswert“ definiert. In diesem Fall wird befürchtet, dass ein großer Strom zwischen den Batterien fließt, was die Schalter und die Batterien bei den Energieversorgungspfaden negativ beeinträchtigt.
Folglich wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Parameter, der eine Wechselbeziehung mit einer Magnitude eines Stroms aufweist, der zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 fließt, beschafft, wobei ein Unterdrücken eines Stroms in geeigneter Weise auf der Grundlage des Parameters gesteuert wird. Hierbei werden Elektrizitätsspeicherzustandsparameter, die die Zustände der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 angeben, als der Parameter, der eine Wechselbeziehung mit dem Strom zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 aufweist, beschafft, wobei der Schalterwiderstandswert des Schalters 22, der zwischen den Batterien 12 und 13 in dem Parallelschaltungszustand vorhanden ist, oder des Schalters 25, der zwischen den Batterien 12 und 13 in dem Reihenschaltungszustand vorhanden ist, auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter justiert wird.
Als die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter werden beispielsweise zumindest eines von Anschlussspannungen, den SOCs und den Aufladungs- und Entladungsströmen der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 beschafft. Ferner werden vorzugsweise zusätzlich hierzu Temperaturen der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 beschafft.
Eine Widerstandswertsteuerung in dem Parallelschaltungszustand und eine Widerstandswertsteuerung in dem Reihenschaltungszustand, die durch die Steuerungseinheit 30 ausgeführt werden, werden beschrieben.
In dem Parallelschaltungszustand wird in einer Situation, in der die Energieversorgungspfade, die in 3(a) veranschaulicht sind, bei der Batterieeinheit U gebildet sind und eine Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 auftritt, befürchtet, dass ein Überstrom zwischen den Batterien 12 und 13 fließt. Folglich justiert die Steuerungseinheit 30 den Widerstandswert des Schalters 22, der bei einer Zwischenposition zwischen den jeweiligen Batterien 12 und 13 bei dem Energieversorgungspfad in dem Parallelschaltungszustand vorhanden ist, um ein größerer Wert zu sein, auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13, um einen Überstrom zu unterdrücken. Zu dieser Zeit steuert die Steuerungseinheit 30 den Widerstandswert des Schalters 22, um ein gewünschter Wert zu sein, indem eine Differenz ΔV in den Anschlussspannungen zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 beschafft wird und eine Regelung auf der Grundlage von ΔV ausgeführt wird. Genauer gesagt steuert die Steuerungseinheit 30 den Widerstandswert des Schalters 22, indem die Gate-Spannung des Schalters 22 gesteuert wird. Hierdurch wird der Widerstandswert des Schalters 22 in einem EIN-Zustand größer, wobei in Verbindung hiermit ein Strom zwischen den Batterien verkleinert wird. Durch die vorliegende Steuerung wird der Strom zwischen den Batterien zurückgeführt und auf einen gewünschten Wert gesteuert.
Es ist anzumerken, dass es ebenso möglich ist, zu bestimmen, ob eine Situation derart ist, dass ein Überstrom fließt, wobei die SOCs und die Aufladungs- und Entladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 als die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter verwendet werden, und in einer Situation, in der ein Überstrom fließt, den Widerstandswert des Schalters 22 auf der Grundlage der SOCs und der Aufladungs- und Entladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zu steuern.
Ferner wird in dem Reihenschaltungszustand, wenn die Energieversorgungspfade, die in 3(b) veranschaulicht sind, bei der Batterieeinheit U gebildet sind und eine Leistungszufuhrspannung, die von beiden Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 erzeugt wird, groß ist, befürchtet, dass ein Überstrom auf dem Energieversorgungspfad zwischen diesen Batterien 12 und 13 sowie der elektrischen Last 15 oder der rotierenden elektrischen Maschine 16 fließt. Tatsächlich wird befürchtet, dass ein Überstrom durch Glättungskondensatoren fließt, die bei der elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Maschine 16 bereitgestellt sind. Folglich justiert die Steuerungseinheit 30 den Widerstandswert des Schalters 25, der bei einer Zwischenposition zwischen den jeweiligen Batterien 12 und 13 bei dem Energieversorgungspfad in dem Reihenschaltungszustand vorhanden ist, auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13, um einen Überstrom zu unterdrücken. Zu dieser Zeit steuert die Steuerungseinheit 30 den Widerstandswert des Schalters 25 auf einen gewünschten Wert, indem eine Reihenschaltungsleistungszufuhrspannung (zusammengesetzte Spannung Vhi) aus einer Summe der Anschlussspannungen der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 beschafft wird und eine Regelung auf der Grundlage von Vhi ausgeführt wird. Genauer gesagt wird der Widerstandswert des Schalters 25 gesteuert, indem die Gate-Spannung des Schalters 25 gesteuert wird. Hierdurch wird der Widerstandswert des Schalters 25 in einem EIN-Zustand größer, wobei in Verbindung hiermit ein Strom zwischen den Batterien verkleinert wird. Durch die vorliegende Steuerung wird der Strom zwischen den Batterien zurückgeführt und auf einen gewünschten Wert gesteuert.
15 und 16 zeigen Flussdiagramme, die eine Verarbeitungsprozedur zur Steuerung des Verbindungszustands und der Aufladungs- und Entladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 veranschaulicht, wobei die vorliegende Verarbeitung durch die Steuerungseinheit 30 bei vorbestimmten Intervallen wiederholt ausgeführt wird. Die vorliegende Verarbeitung wird anstelle der vorstehend beschriebenen Verarbeitung in 8 und 9 ausgeführt, wobei eine Beschreibung in geeigneter Weise vereinfacht wird, während die gleichen Schrittzahlen einer gemeinsamen Verarbeitung zugewiesen sind.
In 15 werden, nachdem die SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 beschafft worden sind und eine Differenz in den SOCs berechnet worden ist (Schritt S11, S12), in Schritt S61 die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter beschafft. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter zumindest ein Parameter aus den Aufladungs- und Entladungsströmen, der Anschlussspannung und dem SOC, die für jede der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 erfasst werden, beschafft.
Dann werden in dem Fall, in dem die Batterien aufgeladen werden, der Zustand der Parallelschaltungszustand ist und eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands auf den Reihenschaltungszustand nicht auftritt (Schritt S14, S15: JA, S16: NEIN), in Schritt S17 Ansteuerungszustände (Leistungszufuhrzustände) der jeweiligen elektrischen Lasten 14 und 15 erfasst, wobei in dem nachfolgenden Schritt S18 ein Sollwert der Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 auf der Grundlage der Ansteuerungszustände der Lasten eingestellt wird. Zu dieser Zeit wird, wenn die elektrische Last 14 auf der Seite des Ausgabeanschlusses P1 in einem Ansteuerung-EIN-Zustand ist, der Sollwert der Differenz in den SOCs derart eingestellt, dass die SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 derart werden, dass „SOC 1 > SOC 2“ ist.
Dann wird in Schritt S20 der Widerstandswert des Schalters 24, für den der Widerstandswert zu justieren ist, das heißt des Schalters 24, der bei dem Energieversorgungspfad auf der Seite der Lithium-Ionen-Batterie bereitgestellt ist, auf der Grundlage des Sollwerts der Differenz in den SOCs justiert.
In dem nachfolgenden Schritt S62 wird der Strom, der zwischen den Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 fließt, zurückgeführt und auf einen gewünschten Wert auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 gesteuert. Spezifisch berechnet die Steuerungseinheit 30 eine Differenz ΔV der Anschlussspannungen unter Verwendung der Anschlussspannungen der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 als die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter. Dann bestimmt die Steuerungseinheit 30 einen Justierungswiderstandswert des Schalters 22 auf der Grundlage der Differenz ΔV der Anschlussspannungen unter Verwendung einer Beziehung in 17. 17 definiert die Beziehung, in der der Justierungswiderstandswert des Schalters 22 größer wird, wenn die Differenz ΔV der Anschlussspannungen größer wird. Ein größerer Justierungswiderstandswert wird für den Widerstandswert (minimaler Wert Rmin) des Schalters 22 in einem Vollständig-EIN-Zustand eingestellt.
Der Justierungswiderstandswert des Schalters 22 kann unter Verwendung einer Beziehung in 18 bestimmt werden. 18 definiert eine Beziehung zwischen ΔV der Anschlussspannungen der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13, einer Batterietemperatur und dem Justierungswiderstandswert des Schalters 22. In diesem Fall wird der Justierungswiderstandswert des Schalters 22 auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen jeweiligen Parameter eingestellt. Es ist anzumerken, dass die Batterietemperatur eine Temperatur zumindest einer der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 sein kann. In dem Fall, in dem die Temperaturen beider Batterien 12 und 13 beschafft werden, kann ein Durchschnittswert hiervon als die Batterietemperatur verwendet werden.
Ferner wird in dem Fall, in dem die Batterien in einen Reihenschaltungsaufladungszustand gesetzt werden und eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands auf den Parallelschaltungszustand nicht auftritt (Schritt S14: JA, S15 und S23: NEIN), in Schritt S63 der Strom, der zwischen den Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 fließt, zurückgeführt und auf einen gewünschten Wert auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 gesteuert. Spezifisch berechnet die Steuerungseinheit 30 eine zusammengesetzte Spannung Vhi der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 in dem Reihenschaltungszustand (das heißt einen Spannungswert des Ausgabeanschlusses P2), wobei die Anschlussspannungen der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 als die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter verwendet werden. Dann bestimmt die Steuerungseinheit 30 einen Justierungswiderstandswert des Schalters 25 auf der Grundlage der Spannung Vhi unter Verwendung der Beziehung in 17 (die Vhi auf einer horizontalen Achse angibt). 17 definiert die Beziehung, in der der Justierungswiderstandswert des Schalters 25 größer wird, wenn die Spannung Vhi größer wird.
Der Justierungswiderstandswert des Schalters 25 kann unter Verwendung der Beziehung in 18 (die Vhi auf einer horizontalen Achse angibt) bestimmt werden. 18 definiert die Beziehung zwischen der Spannung Vhi, der Batterietemperatur und dem Justierungswiderstandswert des Schalters 25. In diesem Fall wird der Justierungswiderstandswert des Schalters 25 auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen jeweiligen Parameter eingestellt.
Unterdessen werden in dem Fall, in dem die Batterien entladen und in den Parallelschaltungszustand gesetzt sind sowie eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands auf den Reihenschaltungszustand nicht auftritt (Schritt S14: NEIN, S31: JA, S32: NEIN), in Schritt S33 in 16 Ansteuerungszustände (Leistungszufuhrzustände) der jeweiligen elektrischen Lasten 14 und 15 erfasst, wobei in dem nachfolgenden Schritt S34 ein Sollwert der Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 auf der Grundlage der Ansteuerungszustände der Lasten eingestellt werden. Zu dieser Zeit wird, wenn die elektrische Last 14 auf der Seite des Ausgabeanschlusses P1 in einem Ansteuerung-EIN-Zustand ist, der Sollwert der Differenz in den SOCs derart eingestellt, dass die SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 derart werden, dass „SOC 1 > SOC 2“ gilt.
Danach wird in Schritt S36 der Widerstandswert des Schalters 23, für den der Widerstandswert zu justieren ist, das heißt des Schalters 23, der bei dem Energieversorgungspfad auf der Seite der Lithium-Ionen-Batterie 12 bereitgestellt ist, auf der Grundlage des Sollwerts der Differenz in den SOCs justiert.
In dem nachfolgenden Schritt S64 wird der Strom, der zwischen den Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 fließt, zurückgeführt und auf einen gewünschten Wert auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 gesteuert. Spezifisch bestimmt die Steuerungseinheit 30 einen Justierungswiderstandswert des Schalters 22 auf der Grundlage einer Differenz ΔV der Anschlussspannungen der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 und der Batterietemperatur unter Verwendung der Beziehung in 17 oder 18.
Ferner wird in dem Fall, in dem die Batterien in einen Reihenschaltungsentladungszustand gesetzt sind und eine Anforderung für ein Umschalten des Zustands auf den Parallelschaltungszustand nicht auftritt (Schritt S14, S31 und S39: NEIN), in Schritt S65 der Strom, der zwischen den Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 fließt, zurückgeführt und auf einen gewünschten Wert auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 gesteuert. Spezifisch bestimmt die Steuerungseinheit 30 einen Justierungswiderstandswert des Schalters 25 auf der Grundlage einer zusammengesetzten Spannung Vhi der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 und der Batterietemperatur unter Verwendung der Beziehung in 17 oder 18.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es vorstehend ausführlich beschrieben ist, können zusätzlich zu den vorstehend genannten Effekten die nachstehend genannten hervorragenden Effekte erhalten werden.
In dem Fall, in dem die Differenz in den SOCs bei den jeweiligen Elektrizitätsspeichereinrichtungen positiv bereitgestellt wird, wird, wenn die Differenz in den SOCs zu groß ist, befürchtet, dass ein Überstrom durch eine Selbstjustierung von Kapazitäten zwischen den Elektrizitätsspeichereinrichtungen auftritt. Bezüglich dieses Punkts werden in der vorstehend beschriebenen Konfiguration die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter, die Zustände der Vielzahl von Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 angeben, beschafft, wobei die Widerstandswerte der Schalter 22 und 25, die zwischen den Batterien 12 und 13 in dem Parallelschaltungszustand oder in dem Reihenschaltungszustand vorhanden sind, auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter justiert werden. In einem derartigen Fall ist es möglich, den Strom, der auf dem Energieversorgungspfad in dem Parallelschaltungszustand oder in dem Reihenschaltungszustand fließt, das heißt den Strom oder dergleichen, der zwischen den Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 fließt, derart zu steuern, dass verhindert wird, dass ein Überstrom zwischen den Batterien fließt, auch wenn eine Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Batterien auftritt. Als Ergebnis ist es möglich, eine geeignete Verwendung der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zu realisieren. Da es möglich ist, eine geeignete Verwendung der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zu realisieren, ist es möglich, eine Verschlechterung und einen Schaden der jeweiligen Batterien 12 und 13, der Halbleiterschaltelemente, die die Schalter 21 bis 25 bilden, von Kabelsträngen oder dergleichen zu unterdrücken.
Wenn der Zustand der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 von dem Reihenschaltungszustand auf den Parallelschaltungszustand umgeschaltet wird, wird berücksichtigt, dass ein Überstrom in Verbindung mit dem Umschalten auftritt. Bezüglich dieses Punkts ist es, da der Widerstandswert des Schalters 22 bei dem Parallelschaltungsenergieversorgungspfad auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Parallelschaltungszustand justiert wird, möglich, ein Auftreten eines Überstroms in geeigneter Weise zu unterdrücken.
Wenn der Zustand der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand umgeschaltet wird, wird befürchtet, dass ein Momentanstrom (Laststoßstrom) auftritt, wenn ein Umschalten des Zustands auf den Reihenschaltungszustand abgeschlossen ist. Bezüglich dieses Punkts ist es, da der Widerstandswert des Schalters 25 bei dem Reihenschaltungsenergieversorgungspfad auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenschaltungszustand justiert wird, möglich, ein Auftreten eines Überstroms in geeigneter Weise zu unterdrücken.
Es wird eine Konfiguration eingesetzt, in der zumindest eines aus den Aufladungs-und Entladungsströmen, den Anschlussspannungen und den SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 als die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter beschafft wird, wobei der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Beschaffungsergebnisses justiert wird. In diesem Fall ist es möglich, in geeigneter Weise eine Regelung entsprechend tatsächlicher Elektrizitätsspeicherzustände der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 zu realisieren.
Es wird eine Konfiguration eingesetzt, in der die Temperaturen der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 beschafft werden, wobei der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Beschaffungsergebnisses justiert wird. In diesem Fall ist es, indem eine Regelung ausgeführt wird, während die Batterietemperaturen berücksichtigt werden, möglich, eine Konfiguration zu realisieren, die für einen Schutz der jeweiligen Batterien 12 und 13 geeigneter ist. Die Batterietemperaturen sind Parameter, die von elektrischen Parametern, wie beispielsweise den Aufladungs- und Entladungsströmen, den Anschlussspannungen und den SOCs, unterschiedlich sind und die bei einem beliebigen Zeitpunkt unabhängig davon beschafft werden können, ob der Zustand der Reihenschaltungszustand oder der Parallelschaltungszustand ist, wobei die Zustände der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 in geeigneter Weise mit den Batterietemperaturen überwacht werden können.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können beispielsweise wie nachstehend beschrieben geändert werden.
Während in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Konfiguration eingesetzt wird, in der in einem Zustand, in dem die Vielzahl von Lithium-Ionen-Batterien parallel geschaltet ist, die Aufladungs- und Entladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien individuell gesteuert werden, indem die Schalterwiderstandswerte auf größere Werte geändert werden, ist es ebenso möglich, diese Konfiguration zu ändern und eine Konfiguration einzusetzen, in der die Aufladungs- und Entladungsströme der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien individuell gesteuert werden, indem die Schalterwiderstandswerte auf kleinere Werte geändert werden. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem der Schalterwiderstandswert (Anfangswiderstandswert) bei einem normalen EIN des Schalters nicht ein minimaler Wert ist, der Schalterwiderstandswert auf einen kleineren Wert geändert.
Es ist ebenso möglich, eine Konfiguration einzusetzen, in der Einrichtungen, die zu den Lithium-Ionen-Batterien unterschiedlich sind, als eine Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen verwendet werden können. Beispielsweise ist es ebenso möglich, eine Konfiguration aus einer Konfiguration, in der Batterien, die zu den Lithium-Ionen-Batterien unterschiedlich sind, als die Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen verwendet werden, einer Konfiguration, in der Batterien und Kondensatoren verwendet werden, und einer Konfiguration, in der eine Vielzahl von Kondensatoren verwendet wird, einzusetzen.
Während in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Konfiguration eingesetzt wird, in der Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Lithium-Ionen-Batterien individuell gesteuert werden, indem ein Widerstandswert bei einem Einschalten für einen Schalter für ein Umschalten eines Zustands der Vielzahl von Lithium-Ionen-Batterien zwischen einem Reihenschaltungszustand und einem Parallelschaltungszustand justiert wird, ist es ebenso möglich, diese Konfiguration zu ändern. Beispielsweise ist es ebenso möglich, eine Konfiguration einzusetzen, in der ein anderer Schalter, der mit einem Halbleiterschaltelement gebildet wird, der zu dem Schalter für ein Umschalten eines Zustands zwischen einem Reihenschaltungszustand und einem Parallelschaltungszustand unterschiedlich ist, bei dem Energieversorgungspfad der Batterieeinheit U bereitgestellt wird, wobei die Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Lithium-Ionen-Batterien individuell gesteuert werden, indem ein EIN-Widerstandswert des anderen Schalters justiert wird.
Es ist ebenso möglich, einen variablen Widerstand, der zu dem Halbleiterschaltelement unterschiedlich ist, als eine variable Widerstandseinheit zu verwenden.
Es ist ebenso möglich, eine Konfiguration einzusetzen, in der bei der Batterieeinheit U maximale Elektrizitätsspeicherbeträge der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 unterschiedlich zueinander gemacht werden. Beispielsweise werden eine Nennspannung der Lithium-Ionen-Batterie 12 (der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung) und eine Nennspannung der Lithium-Ionen-Batterie 13 (der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung) voneinander unterschiedlich gemacht. Hierdurch ist es in dem Fall, in dem eine Differenz absichtlich bei den SOCs der jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 bereitgestellt wird, auch wenn es eine Differenz in den SOCs selbst gibt, möglich, verfügbare Elektrizitätsspeicherbeträge im Wesentlichen gleich zueinander zu machen. Folglich ist es möglich, ein Leistungszufuhrsystem zu realisieren, das einfach zu verwenden ist, während eine Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 bereitgestellt wird.
In einer Konfiguration, in der SOC1 der Lithium-Ionen-Batterie 12 größer als SOC2 der Lithium-Ionen-Batterie 13 in dem Parallelschaltungszustand der Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 gemacht wird, ist es ebenso möglich, einen maximalen Elektrizitätsspeicherbetrag, der in der Lithium-Ionen-Batterie 12 gespeichert werden kann, größer als einen maximalen Elektrizitätsspeicherbetrag, der in der Lithium-Ionen-Batterie 13 gespeichert werden kann, zu machen.
Da eine Konfiguration eingesetzt wird, in der der maximale Elektrizitätsspeicherbetrag der Lithium-Ionen-Batterie 12 größer gemacht wird als der maximale Elektrizitätsspeicherbetrag der Lithium-Ionen-Batterie 13, ist es, auch wenn SOC1 der Lithium-Ionen-Batterie 12 größer als SOC2 der Lithium-Ionen-Batterie 13 wird, möglich, verfügbare Elektrizitätsspeicherbeträge oder dergleichen im Wesentlichen gleich zueinander zu machen. Folglich ist es möglich, ein Leistungszufuhrsystem zu realisieren, das einfach zu verwenden ist, während eine Differenz in den SOCs zwischen den jeweiligen Lithium-Ionen-Batterien 12 und 13 bereitgestellt wird.
Während die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Beispiele beschrieben worden ist, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Beispiele und Strukturen begrenzt. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene modifizierte Beispiele und Modifikationen innerhalb eines Äquivalenzbereichs. Zusätzlich fallen verschiedene Kombinationen, Formen und andere Kombinationen und Formen, die lediglich ein Element oder mehr oder weniger Elemente umfassen, in den Umfang der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016134005 [0001]
JP 2003155968 A [0004]

Claims

Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung (30), die bei einem Leistungszufuhrsystem anzuwenden ist, das umfasst: eine Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen (12, 13); und eine Umschalteinheit, die eine Vielzahl von Schalteinrichtungen (21 bis 25) umfasst, die bei elektrischen Pfaden bereitgestellt sind, die zu den Elektrizitätsspeichereinrichtungen führen, und konfiguriert ist, einen Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen zwischen einem Parallelschaltungszustand, in dem die Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen parallel zueinander geschaltet ist, und einem Reihenschaltungszustand, in dem die Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen in Reihe zueinander geschaltet ist, umzuschalten, wobei die Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen eine erste Elektrizitätsspeichereinrichtung (12), deren positive Seite mit einer Niedrigspannungslast (14) in einem Niedrigspannungssystem in dem Reihenschaltungszustand verbunden ist, und eine zweite Elektrizitätsspeichereinrichtung (13) umfasst, deren positive Seite mit einer Hochspannungslast (15, 16) in einem Hochspannungssystem in dem Reihenschaltungszustand verbunden ist, und wobei die Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung umfasst: eine Kapazitätsbeschaffungseinheit, die konfiguriert ist, jeweilige verbleibende elektrische Kapazitäten der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen zu beschaffen; und eine Stromsteuerungseinheit, die konfiguriert ist, in einem Fall, in dem der Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen der Parallelschaltungszustand ist, Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Elektrizitätsspeichereinrichtungen zu steuern, indem Widerstandswerte von variablen Widerstandseinheiten, die bei den elektrischen Pfaden vorhanden sind, die zu den Elektrizitätsspeichereinrichtungen führen, auf der Grundlage der verbleibenden elektrischen Kapazitäten der Elektrizitätsspeichereinrichtungen, die durch die Kapazitätsbeschaffungseinheit beschafft werden, zu justieren, sodass eine Differenz zwischen der verbleibenden elektrischen Kapazität der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung und einer verbleibenden elektrischen Kapazität der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung ein gewünschter Betrag wird.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei in einem Fall, in dem der Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen der Parallelschaltungszustand ist, die Stromsteuerungseinheit die Widerstandswerte der variablen Widerstandseinheiten derart justiert, dass die verbleibende elektrische Kapazität der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung größer als die verbleibende elektrische Kapazität der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung ist.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei in einem Fall, in dem der Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen der Parallelschaltungszustand ist und eine Leistung der Niedrigspannungslast zugeführt wird, die Stromsteuerungseinheit Entladungsströme der Elektrizitätsspeichereinrichtungen steuert, indem ein Widerstandswert bei einem Energieversorgungspfad der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung relativ gesehen größer als ein Widerstandswert bei dem Energieversorgungspfad der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung gemacht wird.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, die bei einem Leistungszufuhrsystem anzuwenden ist, das eine Leistungserzeugungseinrichtung (16) umfasst, die konfiguriert ist, eine erzeugte Leistung der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen zuzuführen, wobei in einem Fall, in dem der Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen der Parallelschaltungszustand ist und die Leistungserzeugungseinrichtung eine Leistung erzeugt, die Stromsteuerungseinheit Aufladungsströme der Elektrizitätsspeichereinrichtungen steuert, indem der Widerstandswert bei dem Energieversorgungspfad der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung relativ gesehen größer gemacht wird als der Widerstandswert bei dem Energieversorgungspfad der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit: einer Sollwerteinstellungseinheit, die konfiguriert ist, einen Sollwert einer Differenz zwischen der verbleibenden elektrischen Kapazität der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung und der verbleibenden elektrischen Kapazität der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung auf der Grundlage eines Ansteuerungszustands der Niedrigspannungslast einzustellen, wobei in einem Fall, in dem der Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen der Parallelschaltungszustand ist, die Stromsteuerungseinheit die Aufladungs- und Entladungsströme für jede der Elektrizitätsspeichereinrichtungen steuert, indem die Widerstandswerte der variablen Widerstandseinheiten derart justiert werden, dass die Differenz zwischen der verbleibenden elektrischen Kapazität der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung und der verbleibenden elektrischen Kapazität der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung der Sollwert wird.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Stromsteuerungseinheit die Aufladungs- und Entladungsströme der Elektrizitätsspeichereinrichtungen steuert, indem die Widerstandswerte der variablen Widerstandseinheiten auf größere Werte in einem Zustand geändert werden, in dem die Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen parallel geschaltet ist.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit: einer Strombeschaffungseinheit, die konfiguriert ist, die Aufladungs- und Entladungsströme der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen zu beschaffen, wobei die Stromsteuerungseinheit die Widerstandswerte der variablen Widerstandseinheiten auf der Grundlage der Aufladungs- und Entladungsströme einstellt, die durch die Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen fließen.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit: einer Zustandsbestimmungseinheit, die konfiguriert ist, zu bestimmen, dass alle der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen in einem gleichen Zustand von einem aus einem Aufladungszustand und einem Entladungszustand sind, wobei die Stromsteuerungseinheit die Widerstandswerte der variablen Widerstandseinheiten unter der Bedingung justiert, dass bestimmt wird, dass alle der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen in einem aus dem Aufladungszustand und dem Entladungszustand sind.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit: einer Parameterbeschaffungseinheit, die konfiguriert ist, Elektrizitätsspeicherzustandsparameter, die eine Wechselbeziehung mit Magnituden von Strömen aufweisen, die durch Energieversorgungspfade fließen, die einen Pfad zwischen der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen in dem Parallelschaltungszustand oder in dem Reihenschaltungszustand umfassen, als Parameter zu beschaffen, die Zustände der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen angeben; und einer Widerstandssteuerungseinheit, die konfiguriert ist, einen Widerstandswert einer variablen Widerstandseinheit (22), die zwischen der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen vorhanden ist, bei dem Energieversorgungspfad in dem Parallelschaltungszustand oder einen Widerstandswert einer variablen Widerstandseinheit (25), die zwischen der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen vorhanden ist, bei dem Energieversorgungspfad in dem Reihenschaltungszustand zu justieren.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Umschalteinheit einen Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand in Reaktion auf eine Umschaltanforderung umschaltet, und die Widerstandssteuerungseinheit die Widerstandswerte auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter justiert, nachdem der Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen von dem Reihenschaltungszustand auf den Parallelschaltungszustand in Reaktion auf die Umschaltanforderung umgeschaltet worden ist.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Umschalteinheit den Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen zwischen dem Reihenschaltungszustand und dem Parallelschaltungszustand in Reaktion auf die Umschaltanforderung umschaltet, und die Widerstandssteuerungseinheit die Widerstandswerte auf der Grundlage der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter justiert, nachdem der Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand in Reaktion auf die Umschaltanforderung umgeschaltet worden ist.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Parameterbeschaffungseinheit zumindest eines von den Aufladungs- und Entladungsströmen, Anschlussspannungen und den verbleibenden elektrischen Kapazitäten von zumindest einer der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen als die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter beschafft, und die Widerstandssteuerungseinheit die Widerstandswerte auf der Grundlage eines Beschaffungsergebnisses durch die Parameterbeschaffungseinheit justiert.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Parameterbeschaffungseinheit eine Temperatur zumindest einer der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen als die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter beschafft, und die Widerstandssteuerungseinheit die Widerstandswerte auf der Grundlage eines Beschaffungsergebnisses durch die Parameterbeschaffungseinheit justiert.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die variablen Widerstandseinheiten mit Halbleiterschaltelementen konfiguriert sind und die Stromsteuerungseinheit Widerstandswerte der Halbleiterschaltelemente in einem EIN-Zustand justiert.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei in einem Fall, in dem der Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen der Parallelschaltungszustand ist, die Stromsteuerungseinheit die Aufladungs-und Entladungsströme für jede der Elektrizitätsspeichereinrichtungen steuert, indem die Widerstandswerte der Schalteinrichtungen unter Verwendung der Schalteinrichtungen als die variablen Widerstandseinheiten justiert werden.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Schalteinrichtungen mit Halbleiterschaltelementen konfiguriert sind und die Stromsteuerungseinheit Widerstandswerte der Halbleiterschaltelemente in einem EIN-Zustand justiert.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 16, wobei die Stromsteuerungseinheit die Widerstandswerte der Halbleiterschaltelemente durch eine digitale/analoge Steuerung oder eine PWM-Steuerung justiert.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, mit: einer Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, zu bestimmen, ob eine Differenz in den verbleibenden elektrischen Kapazitäten bei der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen in einen vorbestimmten Bereich fällt oder nicht; und einer Umschaltsteuerungseinheit, die konfiguriert ist, in einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Differenz in den verbleibenden elektrischen Kapazitäten bei der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen in den vorbestimmten Bereich fällt, einen Übergang des Zustands der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen von dem Parallelschaltungszustand auf den Reihenschaltungszustand gestattet.
Leistungszufuhrsystem mit: der Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18; der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen; und der Umschalteinheit.
Leistungszufuhrsystem nach Anspruch 19, wobei maximale Elektrizitätsbeträge, die in der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung und in der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung gespeichert werden können, zueinander unterschiedlich sind.
Leistungszufuhrsystem nach Anspruch 19, wobei in einem Fall, in dem der Zustand der Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen der Parallelschaltungszustand ist, die Stromsteuerungseinheit die Widerstandswerte der variablen Widerstandseinheiten derart justiert, dass eine verbleibende elektrische Kapazität der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung größer wird als eine verbleibende elektrische Kapazität der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung, und der maximale Elektrizitätsspeicherbetrag, der in der ersten Elektrizitätsspeichereinrichtung gespeichert werden kann, größer ist als der maximale Elektrizitätsspeicherbetrag, der in der zweiten Elektrizitätsspeichereinrichtung gespeichert werden kann.