DE112017003490T5

DE112017003490T5 - Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung und leistungszufuhrsystem

Info

Publication number: DE112017003490T5
Application number: DE112017003490.6T
Authority: DE
Inventors: Kohei Saito; Tomohisa Ose; Shigeru Maeda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2017-07-10
Publication date: 2019-04-25
Also published as: WO2018012470A1; JP2018011371A; JP6665719B2

Abstract

Ein Leistungszufuhrsystem weist eine Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen (12, 13) und Vielzahl von Schalteinrichtungen (21 bis 25) auf, die in einem elektrischen Pfad, der zu jeder der elektrischen Speichereinrichtungen führen, und weist eine Schalteinheit auf, die die Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen zwischen einem Parallelzustand, in dem sie zueinander parallelgeschaltet sind, und einem Reihenzustand schaltet, in der die Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen zueinander in Reihe geschaltet sind. Eine Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung (30) weist eine Beschaffungseinheit, die als ein Parameter, der einen Zustand der Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen angibt, einen Elektrizitätsspeicherzustandsparameter beschafft, der mit einem Betrag eines Stroms korreliert ist, der durch einen Speisungspfad einschließlich Pfaden zwischen jeden der elektrischen Speichereinrichtungen in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand fließt, und eine Widerstandssteuerungseinheit auf, die einen Widerstandswert eines widerstandvariablen Teils, das in den Speisungspfad in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand vorhanden ist, auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters justiert.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTER ANMELDUNG
Die vorliegende internationale Anmeldung beansprucht Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-136629 , die am 11. Juli 2016 am japanischen Patentamt eingereicht worden ist, wobei deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende internationale Anmeldung einbezogen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung, die bei einem Leistungszufuhrsystem angewendet wird, das eine Vielzahl von elektrischen Speichereinrichtungen aufweist, und das Leistungszufuhrsystem.
Stand der Technik
In einer Leistungszufuhrvorrichtung, die eine Vielzahl von Speicherbatterien aufweist, war herkömmlich eine Technik zum Schalten zwischen einem Zustand, in dem eine Vielzahl von Speicherbatterien parallelgeschaltet sind, und einem Zustand, in dem diese in Reihe geschaltet sind, entsprechend einem Kraftmaschinenbetriebszustand bekannt (siehe beispielsweise Patentliteratur 1 (PTL1)). Insbesondere werden in einem Kraftmaschinenautomatikstartsystem während des Kraftmaschinenbetriebs die Speicherbatterien durch ein Relais als eine Verbindungsschalteinrichtung in einen Parallelschaltungszustand versetzt, und werden die Speicherbatterien durch einen Generator geladen. Zusätzlich werden zu der Zeit eines Neustarts nach einem Kraftmaschinenautomatikstopp die Speicherbatterien durch das Relais auf einen Reihenschaltungszustand umgeschaltet, und wird eine Leistungsversorgung eines Starter durchgeführt. Dann wird angenommen, dass die vorstehend beschriebene Konfiguration einen Kraftmaschinenstart reibungslos machen kann und eine Verschlechterung der Speicherbatterie verhindern kann.
Zitierungsliste
Patentliteratur
PTL1 JP2003-155968A
Zusammenfassung der Erfindung
Da jedoch in einem System, das ein Schalten zwischen einer Parallelschaltung und einer Reihenschaltung einer Vielzahl von Speicherbatterien wie vorstehend beschrieben ermöglicht, Verbindungsschalteinrichtungen wie Relais oder Schalter auf jedem Speisungspfad, der zu einer Vielzahl von Speicherbatterien führt, jeweils vorgesehen sind, und die Anzahl der Relais oder Schalter auf dem Speisungspfad zwischen dem Reihenzustand und dem Parallelzustand sich unterscheidet, wird eine Differenz im Widerstandswert des Speisungspfads für jede Speicherbatterie verursacht. Daher unterscheiden sich Lade-/Entladeströme, die durch die Vielzahl der Speicherbatterien fließen, voneinander, und als Ergebnis tritt eine Variation im Ladezustand (SOC) jeder Speicherbatterie auf. Wenn eine SOC-Variation in jeder Speicherbatterie erzeugt wird, wenn beispielsweise eine Vielzahl von Speicherbatterien von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand umgeschaltet wird, fließt aufgrund der SOC-Differenz ein Überstrom zwischen den Speicherbatterien, und kann letztendlich die Speicherbatterie, der Schalter oder dergleichen beschädigt werden.
Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf das vorstehend beschriebene Problem gemacht, und deren Hauptaufgabe ist es, eine Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung und ein Leistungszufuhrsystem bereitzustellen, die in der Lage sind, die Erzeugung eines übermäßigen Stroms zu unterdrücken und letztendlich einen Schutz einer elektrischen Speichereinrichtung, Schalter und dergleichen in einem System zu erzielen, das eine Vielzahl von elektrischen Speichereinrichtungen aufweist, die zu einem Reihen-Parallel-Umschalten geeignet sind.
Die Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung wird bei einem Leistungszufuhrsystem angewendet, das eine Vielzahl von elektrischen Speichereinrichtungen und eine Schalteinheit aufweist, die eine Vielzahl von Schalteinrichtungen aufweist, die in einem elektrischen Pfad vorgesehen sind, die zu jeder der elektrischen Speichereinrichtungen führt, und zwischen einem Parallelzustand, in dem die Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen parallel zueinander geschaltet sind, und einem Reihenzustand umschaltet, in dem diese zueinander in Reihe geschaltet sind. Die Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung weist eine Beschaffungseinheit, die als einen Parameter, der einen Zustand der Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen angibt, einen elektrischen Speicherzustandsparameter beschafft, der mit einem Betrag von Strom korreliert ist, der durch den Speisungspfad einschließlich Pfaden zwischen jeder der elektrischen Speichereinrichtungen in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand fließt, und eine Widerstandssteuerungseinheit auf, die einen Widerstandswert eines widerstandsvariablen Teils, das in dem Speisungspfad in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand vorhanden ist, auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters justiert.
In einem Leistungszufuhrsystem, das eine Vielzahl von elektrischen Speichereinrichtungen aufweist, und ein Schalten zwischen einer Parallelschaltung und einer Reihenschaltung jeweils elektrischen Speichereinrichtung durch EIN/AUS einer Vielzahl von Schalteinrichtungen ermöglicht, gibt es Bedenken, dass aufgrund eines zwischen den elektrischen Speichereinrichtungen jeweils variierenden Ladezustands (SOC) oder dergleichen in jeder elektrischen Speichereinrichtung beispielsweise ein Überstrom durch Kapazitätsselbstjustierung zwischen jeweils den elektrischen Speichereinrichtungen fließt. In dieser Hinsicht wird mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration als ein Parameter, der einen Zustand einer Vielzahl elektrischer Speichereinrichtungen angibt, ein elektrischer Speicherzustandsparameter, der mit einem Betrag des Stroms korreliert, der durch den Speisungspfad einschließlich Pfaden zwischen jeder der elektrischen Speichereinrichtungen in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand aufweist, fließt, beschafft, und ein Widerstandswert des widerstandsvariablen Teils, das in dem Speisungspfad in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand vorhanden ist, wird auf der Grundlage des elektrischen Speicherzustandsparameters justiert. In einem derartigen Fall kann der Strom, der durch den Speisungspfad in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand fließt, das heißt, ein Strom, der zwischen den elektrischen Speichereinrichtungen fließt, durch Justierung des Widerstandswerts des widerstandsvariablen Teils gesteuert werden, und selbst wenn eine SOC-Variation zwischen den elektrischen Speichereinrichtungen erzeugt wird, wird das Fließen eines Überstroms zwischen den elektrischen Speichereinrichtungen oder dergleichen unterdrückt. Als Ergebnis ist es möglich, eine geeignete Verwendung jeder elektrischen Speichereinrichtung zu verwirklichen, während ein Schutz der elektrischen Speichereinrichtung, des Schalters und dergleichen erzielt wird.
Es wird ebenfalls möglich, eine thermische Beschädigung jedes der Schalter 21 bis 25 auf dem Speisungspfad zu unterdrücken, indem ein Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des elektrischen Speicherzustandsparameters jeder von Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 justiert wird. Das heißt, dass ein Verlust von jedem der Schalter 21 bis 25 durch „Verlust = V·I = (V²)/R“ unter Verwendung einer Ausgangsspannungsdifferenz oder eines Speisungsstroms, die bzw. der aus der SOC-Differenz von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 erzeugt wird, und eines Einschaltwiderstands (Schalter-Ein-Widerstand) bestimmt. In diesem Fall kann der Wärmeverlust durch Justierung des Einschaltwiderstands reduziert werden.
Es sei bemerkt, dass eine Konfiguration, bei der ein Reihen-Parallel-Schalten einer Vielzahl von elektrischen Speichereinrichtungen (beispielsweise Lithiumionenspeicherbatterien) durchgeführt wird, eine Konfiguration sein kann, die zwei oder mehr elektrische Speichereinrichtungen aufweist, die zum Reihen-Parallel-Schalten in der Lage sind, und beispielsweise ist in einem Leistungszufuhrsystem, das drei oder mehr elektrische Speichereinrichtungen aufweist, eine Konfiguration, bei der ein Reihen-Parallel-Schalten für zumindest zwei elektrische Speichereinrichtungen durchgeführt wird, ebenfalls enthalten.
Figurenliste
Die vorstehend beschriebenen Aufgaben, andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher. In den Zeichnungen zeigen:

1 ein elektrisches Schaltbild, das ein Leistungszufuhrsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
2 eine Darstellung, die eine spezifische Konfiguration eines Schalters veranschaulicht,
3(a) eine Darstellung, die einen Zustand veranschaulicht, in dem jeweilige Lithiumionenspeicherbatterien parallel geschaltet sind, und 3(b) zeigt eine Darstellung, die einen Zustand veranschaulicht, in dem jeweilige Lithiumionenspeicherbatterien in Reihe geschaltet sind,
4(a) eine Darstellung, die einen Stromfluss während eines Parallelladens veranschaulicht, und 4(b) zeigt eine Darstellung, die einen Stromfluss während eines Parallelladens zeigt,
5 eine Darstellung, die einen Stromfluss während eines Reihenentladens veranschaulicht,
6 eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Gate-Spannung und einem Drain-Source-Widerstand veranschaulicht,
7 ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf zur Steuerung eines Verbindungszustands und eines Lade-/Entladestroms einer Lithiumionenspeicherbatterie veranschaulicht,
8 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer Differenz ΔV einer Anschlussspannung und einem Schalterwiderstandswert veranschaulicht,
9 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer Schaltertemperatur und einem Schalterwiderstandswert veranschaulicht,
10 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einer Differenz ΔV einer Anschlussspannung, einer Schaltertemperatur und einem Schalterwiderstandswert veranschaulicht,
11 ein Zeitverlaufsdiagramm zur genaueren Erläuterung einer Widerstandswertsteuerung, die ein Reihen-Parallel-Schalten von Lithiumionenspeicherbatterien begleitet,
12 ein Zeitverlaufsdiagramm, das eine Änderung eines Speisungsstroms veranschaulicht, wenn Lithiumionenspeicherbatterien von einem Reihenzustand auf einen Parallelzustand umgeschaltet werden,
13 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einem Speisungsstrom und einem Schalterwiderstandswert veranschaulicht, und
14 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einem Speisungsstrom, einer Schaltertemperatur und einem Schalterwiderstandswert veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Ein Ausführungsbeispiel, das die vorliegende Offenbarung verkörpert, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Offenbarung verkörpert eine fahrzeugeigene Leistungszufuhrvorrichtung zur Zufuhr von Leistung zu verschiedenen Vorrichtungen eines Fahrzeugs in dem Fahrzeug, das unter Verwendung einer Kraftmaschine (Brennkraftmaschine) als eine Antriebsquelle fährt. Das vorliegende Leistungszufuhrsystem ist ein sogenanntes Dual-Leistungszufuhrsystem, das als eine Leistungsspeichervorrichtung eine erste Leistungsspeichervorrichtung mit einer Bleispeicherbatterie und eine zweite Leistungsspeichervorrichtung mit einer Vielzahl von Lithiumionenspeicherbatterien aufweist.
Wie es in 1 gezeigt ist, weist das vorliegende Leistungszufuhrsystem eine Bleispeicherbatterie 11 und zwei Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 auf, und Leistung kann von jeder der Speicherbatterien 11 bis 13 verschiedenen elektrischen Lasten 14, 15 und einer rotierenden elektrischen Maschine 16 zugeführt werden. Weiterhin kann jede der Speicherbatterien 11 bis 13 durch die rotierende elektrische Maschine 16 geladen werden.
Die Bleispeicherbatterie 11 ist eine allgemein bekannte Allzweck-Speicherbatterie. Dem gegenüber ist die Lithiumionenspeicherbatterie 12, 13 eine hochdichte Speicherbatterie mit einem kleineren Leistungsverlust beim Laden und Entladen, einer höheren Ausgangsdichte und einer höheren Energiedichte im Vergleich zu der Bleispeicherbatterie 11. Die Lithiumionenspeicherbatterie 12, 13 ist im Vergleich zu der Bleispeicherbatterie 11 vorzugsweise eine Speicherbatterie mit einem höheren Energiewirkungsgrad beim Laden und Entladen. Zusätzlich ist die Lithiumionenspeicherbatterie 12, 13 als eine zusammengesetzte Batterie mit einer Vielzahl elektrischer Zellen konfiguriert. Die Nennspannung dieser Speicherbatterien 11 bis 13 ist jeweils die selbe und beispielsweise 12V.
Eine ausführliche Erläuterung durch Veranschaulichung ist weggelassen, jedoch sind die zwei Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in einem Gehäusekasten untergebracht und als eine integrierte Batterieeinheit U konfiguriert. Die Batterieeinheit U weist zwei Ausgangsanschlüsse P1, P2 auf, und der Ausgangsanschluss P1 ist mit der Bleispeicherbatterie 11 und der elektrischen Last 14 verbunden, und der Ausgangsanschluss P2 ist mit elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Maschine 16 verbunden.
Die mit dem Ausgangsanschluss P1 verbundene elektrische Last 14 ist eine 12V-Systemlast, die auf der Grundlage einer 12V-Versorgung aus der Bleispeicherbatterie 11 oder den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 angetrieben wird. Die elektrische Last 14 weist eine Konstantspannungsanforderungslast, bei der es erforderlich wird, dass sie stabil ist, so dass die Spannung der zugeführten Leistung konstant ist oder zumindest in einem vorbestimmten Bereich fluktuiert, und eine allgemeine elektrische Last außer der Konstantspannungsanforderungslast.
Die Konstantspannungsanforderungslast ist eine geschützte Last und eine Last, für die ein Leistungszufuhrfehler nicht zugelassen ist. Spezifische Beispiele für die Konstantspannungsanforderungslast weisen eine Navigationsvorrichtung, eine Audiovorrichtung, eine Messvorrichtung und verschiedene ECUs für eine Kraftmaschinen-ECU auf. In diesem Fall kann, da die Spannungsfluktuation der zugeführten Leistung unterdrückt wird, ein Auftreten eines unnötigen Zurücksetzens oder dergleichen in jeder der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen unterdrückt werden, und kann somit ein stabiler Betrieb verwirklicht werden. Zusätzlich weisen spezifische Beispiele für die allgemeine elektrische Last Lampen wie ein Frontlicht, eine Scheibenwischervorrichtung und eine elektrisch betriebene Pumpe auf.
Zusätzlich ist die elektrische Last 15 eine Hochspannungssystemlast, für die beispielsweise zeitweilig während der Fahrzeugfahrt eine hohe Antriebskraft angefordert werden kann, das heißt, dass eine hohe Leistung angefordert werden kann. Spezifische Beispiele weisen eine elektrische Servolenkvorrichtung auf. Es sei bemerkt, dass die mit dem Ausgangsanschluss P1 verbundene elektrische Last einer elektrischen Niedrigspannungslast entspricht und die elektrische Last 15 und die rotierende elektrische Maschine 16, die mit dem Ausgangsanschluss P2 verbunden sind, einer elektrischen Hochspannungslast entsprechen.
Eine Drehwelle der rotierenden elektrischen Maschine 16 ist antreibend mit einer (nicht gezeigten) Kraftmaschinenausgangswelle durch einen Riemen oder dergleichen verbunden, und während die Drehwelle der rotierenden elektrischen Maschine 16 sich durch Drehung der Kraftmaschinenausgangswelle dreht, dreht sich die Kraftmaschinenausgangswelle durch Drehung der Drehwelle der rotierenden elektrischen Maschine 16. Die rotierende elektrische Maschine 16 ist ein Motorgenerator (MG) und weist eine Leistungserzeugungsfunktion des Durchführens einer Leistungserzeugung (regenerativen Leistungserzeugung) durch Drehen der Kraftmaschinenausgangswelle oder einer Achse und eine Leistungsfahrtfunktion auf, bei der die Kraftmaschinenausgangswelle mit einer Drehkraft beaufschlagt wird. Für die rotierende elektrische Maschine 16 wird eine Justierung des Leistungserzeugungsstroms während der Leistungserzeugung und eine Drehmomentjustierung während des Leistungsfahrtantriebs durch einen Wechselrichter als eine Leistungsumwandlungsvorrichtung durchgeführt, der bzw. die integral oder separat vorgesehen ist. Ein Kraftmaschinenstart und eine Drehmomentunterstützung werden durch den Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine 16 durchgeführt. Die rotierende elektrische Maschine 16 ist eine elektrische Last im Hinblick auf ein Hinzufügen von Leistung zu der Kraftmaschinenausgangswelle und ist weiterhin eine Hochleistungs-/Hochstromlast in Hinblick auf einen Vergleich mit der elektrischen Last 14.
Ein Schalter 17 ist zwischen der elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Maschine 16 vorgesehen, und die Speicherbatterien 11 bis 13 und die rotierende elektrische Maschine 16 werden durch EIN/AUS des Schalters 17 elektrisch mit den elektrischen Lasten 15 verbunden oder davon getrennt.
Nachstehend ist eine elektrische Konfiguration der Batterieeinheit U beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können zwei Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 zwischen einem Parallelschaltungszustand und einem Reihenschaltungszustand umgeschaltet werden, und dieser Punkt ist ausführlich beschrieben.
In der Batterieeinheit U sind Schalter 21, 22 in Reihe in einem elektrischen Pfad L1 zwischen den Ausgangsanschlüssen P1, P2 vorgesehen. Es sei bemerkt, dass der elektrische Pfad L1 ebenfalls ein Teil des Speisungspfades ist, durch den die elektrischen Lasten 14, 15 und die rotierende elektrische Maschine 16 mit der Bleispeicherbatterie 11 in dem vorliegenden System verbunden sind. Ein Plus-Anschluss (positiver Elektrodenanschluss) der Lithiumionenspeicherbatterie 12 ist mit einem ersten Punkt N1 zwischen den Schaltern 21, 22 verbunden, und ein Plus-Anschluss der Lithiumionenspeicherbatterie 13 ist mit einem zweiten Punkt N2 zwischen dem Schalter 22 und dem Ausgangsanschluss P2 verbunden. Weiterhin sind Schalter 23, 24 jeweils zwischen einem Minus-Anschluss (negativen Elektrodenanschluss) der Lithiumionenspeicherbatterie 12 und Masse sowie zwischen einem Minus-Anschluss der Lithiumionenspeicherbatterie 13 und Masse vorgesehen. Weiterhin ist der erste Punkt N1 mit einem dritten Punkt N3 zwischen dem Minus-Anschluss der Lithiumionenspeicherbatterie 13 und dem Schalter 24 verbunden, und ist ein Schalter 25 in einem Verbindungspfad davon vorgesehen. Die Schalter 21 bis 25 entsprechen einer „Schalteinheit“.
Jeder der vorstehend beschriebenen Schalter 21 bis 25 ist aus einem Halbleiterschaltelement wie einem MOSFET, einem IGBT oder einem Bipolartransistor aufgebaut. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeder der Schalter 21 bis 25 aus dem MOSFET aufgebaut und EIN/AUS von jedem der Schalter 21 bis 25 wird in Reaktion auf das Anlegen einer vorbestimmten Gate-Spannung geschaltet.
Es sei bemerkt, dass, wie es in 2 gezeigt ist, jeder der Schalter 21 bis 25 konfiguriert ist, ein Paar von MOSFETs aufzuweisen, und parasitäre Dioden des Paars der MOSFETs vorzugsweise in Reihe derart geschaltet sind, dass die Dioden einander entgegengesetzt zugewandt sind. Dadurch, dass die Dioden einander entgegengesetzt zugewandt sind, wird, wenn jeder der Schalter 21 bis 25 in einem Aus-Zustand versetzt ist, ein Strom, der durch einen Pfad fließt, in dem jeder Schalter vorgesehen ist, vollständig abgeschaltet. Jedoch ist die Konfiguration, die ein Halbleiterschaltelement in jedem der Schalter 21 bis 25 anwendet, beliebig, beispielsweise kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der die parasitären Dioden der MOSFETs nicht derart angeordnet sind, dass sie einander zugewandt sind.
Durch geeignetes EIN/AUS-Schalten von jedem der Schalter 21 bis 25 kann ein Zustand, in dem die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 parallelgeschaltet sind, und ein Zustand, in dem die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in Reihe geschaltet sind, geschaltet werden.
3(a) zeigt einen Zustand, in dem die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 parallelgeschaltet sind, und 3(b) zeigt einen Zustand, in dem die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in Reihe geschaltet sind. In 3(a) und 3(b) sind zur Erleichterung des Verständnisses für die Schalter 21 bis 25 lediglich die Ein-Zustand-Schalter gezeigt und ist eine Veranschaulichung der Aus-Zustand-Schalter weggelassen. Der in 3(a) gezeigte Speisungspfad ist ein „Parallelspeisungspfad“, und der in 3(a) gezeigte Speisungspfad ist ein „Reihenspeisungspfad“. Es sei bemerkt, dass der Schalter 17 in dem Parallelzustand ausgeschaltet ist und in dem Reihenzustand wie erforderlich eingeschaltet wird.
In 3(a) sind von den Schaltern 21 bis 25 die Schalter 21 bis 24 eingeschaltet und ist der Schalter 25 ausgeschaltet, und in einem derartigen Zustand sind die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in einer Beziehung einer Parallelschaltung. In diesem Fall sind beide der Ausgangsspannungen der Ausgangsanschlüsse P1, P2 angenähert 12V. In dem Parallelschaltungszustand sind die Bleispeicherbatterie 11 und die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 parallel zu der elektrischen Last 14 auf der P1-Seite geschaltet, und sind die Bleispeicherbatterie 11 und die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 parallel zu der rotierenden elektrischen Maschine 16 auf der P2-Seite geschaltet. In dem Parallelschaltungszustand ist die elektrische Last 14 mit einer Zwischenposition (ersten Punkt N1) auf einem Pfad verbunden, der die positiven Elektroden der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 verbindet.
In 3(b) sind unter den Schaltern 21 bis 25 die Schalter 21, 23, 25 eingeschaltet und sind die Schalter 22, 24 ausgeschaltet, und in einem derartigen Zustand sind die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in einer Beziehung einer Reihenschaltung. In diesem Fall ist die Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses P1 angenähert 12V und ist Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses P2 angenähert 24V. In dem Reihenschaltungszustand sind die Bleispeicherbatterie 11 und die Lithiumionenspeicherbatterie 12 parallel zu der elektrischen Last 14 auf der P1-Seite geschaltet. Weiterhin sind die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 zu der rotierenden elektrischen Maschine 16 auf der P2-Seite in Reihe geschaltet. In dem Reihenschaltungszustand ist die rotierende elektrische Maschine 16 mit einer Position (dem zweiten Punkt N2) auf der positiven Elektrodenseite der hochspannungsseitigen Speicherbatterie 13 der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 verbunden.
Für die rotierende elektrische Maschine 16 sind ein 12-V-Leistungsfahrtantrieb mit der Leistungszufuhrspannung von 12V und ein 24-V-Leistungsfahrtantrieb mit der Leistungszufuhrspannung von 24V verfügbar, in einem Zustand, in dem die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 parallelgeschaltet sind, wird die rotierende elektrische Maschine 16 durch 12V angetrieben, und in einem Zustand, in dem die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in Reihe geschaltet sind, wird die rotierende elektrische Maschine 16 durch 24V angetrieben. Die mit dem Ausgangsanschluss P2 verbundene elektrische Last 15 wird in einem Zustand, in dem die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in Reihe geschaltet sind, durch 24V angetrieben.
Gemäß 1 weist die Batterieeinheit U eine Steuerungseinheit 30 auf, die eine Batteriesteuerungseinrichtung bildet. Die Steuerungseinheit 30 führt ein Schalten von EIN/AUS (Öffnen/Schließen) von jedem der Schalter 21 bis 25 in der Batterieeinheit U durch. In diesem Fall steuert die Steuerungseinheit 30 EIN/AUS von jedem der Schalter 21 bis 25 auf der Grundlage des Fahrzustands des Fahrzeugs und des Elektrizitätsspeicherzustands von jeder der Speicherbatterien 11 bis 13. Dadurch werden Laden und Entladen selektiv unter Verwendung der Bleispeicherbatterie 11 und der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 durchgeführt. Die Lade- und Entladesteuerung auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustands von jeder der Speicherbatterien 11, 12 ist kurz beschrieben. Es sei bemerkt, dass eine Veranschaulichung weggelassen ist, wobei jedoch in jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 ein Spannungssensor zur Erfassung einer Spannung für jede Speicherbatterie und ein Stromsensor zur Erfassung eines Speisungsstroms für jede Speicherbatterie vorgesehen sind, und dass das Erfassungsergebnis jedes Sensors zu der Steuerungseinheit 30 ausgegeben wird.
Die Steuerungseinheit 30 beschafft sequenziell Erfassungswerte der Anschlussspannungen der Bleispeicherbatterie 11 und der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13, und beschafft sequenziell Speisungsströme der Bleispeicherbatterie 11 und der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13. Dann berechnet die Steuerungseinheit 30 auf der Grundlage der beschafften Werte Leerlaufspannungen (OCV) und Ladezustände (SOC) der Bleispeicherbatterie 11 und der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und steuert Lademengen und Entlademengen zu und von den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 derart, dass die OCVs und SOCs innerhalb eines vorbestimmten Verwendungsbereichs gehalten werden.
In der Batterieeinheit U werden, nachdem die Hauptleistung dem Fahrzeug zugeführt wird, im Wesentlichen die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in den Parallelzustand versetzt, und in Reaktion auf eine Lastantriebsanforderung an der Seite des Ausgangsanschlusses P2 oder einer Anforderung für eine Hochspannungsleistungserzeugung für die rotierende elektrische Maschine 16 können die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 auf den Reihenzustand geschaltet werden. In diesem Fall führt die Steuerungseinheit 30 eine Steuerung zum zeitweiligen Schalten der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem parallelen Zustand auf den Reihenzustand beispielsweise auf der Grundlage der Antriebsanforderung der elektrischen Lenkvorrichtung (elektrischen Last 15) oder der Drehmomentunterstützungsanforderung durch die rotierende elektrische Maschine 16 durch.
Eine ECU 40 ist mit der Steuerungseinheit 30 verbunden. Die Steuerungseinheit 30 und die ECU 40 sind durch das Kommunikationsnetzwerk wie CAN verbunden, und können miteinander kommunizieren, und können verschiedene Arten von Daten, die in der Steuerungseinheit 30 und der ECU 40 gespeichert sind, gemeinsam nutzen. Die ECU 40 ist eine elektronische Steuerungsvorrichtung mit einer Funktion des Durchführens einer Leerlaufstoppsteuerung des Fahrzeugs. Die Leerlaufstoppsteuerung stoppt, wie es allgemein bekannt ist, eine Kraftmaschine automatisch, wenn eine vorbestimmte Automatikstoppbedingung erfüllt ist, und startet die Kraftmaschine erneut, wenn nach dem automatischen Stopp eine vorbestimmte Neustartbedingung erfüllt ist. In dem Fahrzeug wird die Kraftmaschine durch die rotierende elektrische Maschine 16 beim automatischen Neustart der Leerlaufstoppsteuerung gestartet.
Nachstehend sind ein Betrieb beim Parallelladen, wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in dem Parallelschaltungszustand von der rotierenden elektrischen Maschine 16 geladen werden, und ein Betrieb beim Parallelentladen beschrieben, wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in dem Parallelverbindungszustand zu der elektrischen Last 14 entladen werden. 4(a) zeigt ein Stromfluss beim Parallelladen, und 4(b) zeigt ein Stromfluss beim Parallelentladen.
Während des Parallelladens gemäß 4(a) wird ein Leistungserzeugungsstrom von der rotierenden elektrischen Maschine 16 ausgegeben, und der Leistungserzeugungsstrom lädt die Bleispeicherbatterie 11 und die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und führt der elektrischen Last 14 Leistung zu. Dabei sind in der Batterieeinheit U die Schalter 22, 23 in einem Ladepfad der Lithiumionenspeicherbatterie 12 angeordnet und fließt ein Ladestrom IiN1 entsprechend einem Pfadwiderstandswert einschließlich der Schalter 22, 23. Zusätzlich ist der Schalter 24 in einem Ladepfad zu der Lithiumionenspeicherbatterie 13 angeordnet und fließt ein Ladestrom IiN2 entsprechend einem Pfadwiderstandswert einschließlich des Schalters 24. Wenn die Ladeströme IiN und IiN2 verglichen werden, wird IiN1 ≠ IiN2 und insbesondere anhand der Differenz des Pfadwiderstandswerts „IiN1 < IiN2“ angenommen.
Zusätzlich wird während des Parallelentladens gemäß 4(b) der elektrischen Last 14 Leistung von den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 zugeführt. Dabei sind die Schalter 21, 23 in einem Entladepfad von der Lithiumionenspeicherbatterie 12 zu der elektrischen Last 14 angeordnet und fließt ein Entladestrom Iout1 entsprechend einem Pfadwiderstandswert einschließlich der Schalter 21, 23. Zusätzlich sind die Schalter 21, 22, 24 in einem Entladepfad von der Lithiumionenspeicherbatterie 13 zu der elektrischen Last 14 angeordnet und fließt ein Entladestrom Iout2 entsprechend einem Pfadwiderstandswert einschließlich der Schalter 21, 22, 24. Wenn die Entladeströme Iout1 und Iout2 verglichen werden, wird Iout1 ≠ Iout2 und insbesondere anhand der Differenz des Pfadwiderstandswerts „Iout1 > Iout2“ angenommen.
Wie es vorstehend beschrieben worden sind, unterscheiden sich die Beträge der Ströme, die durch die jeweiligen Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 fließen, in dem Parallelzustand der Speicherbatterien 12, 13. Daher bestehen Bedenken, dass eine Variation im SOC (elektrischer Kapazität) in jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 erzeugt wird. Eine zusätzliche Erläuterung ist weiterhin für diesen Punkt gegeben. In dem Parallelladezustand gemäß 4(a) gilt „Iin1 < Iin2“ aufgrund der Differenz des Pfadwiderstandswerts, während in dem Parallelentladezustand gemäß 4(b) „Iout1 > Iout2“ aufgrund der Differenz des Pfadwiderstandswerts gilt, und es wird angenommen, dass aufgrund einer derartigen Differenz des Stroms die Lithiumionenspeicherbatterie 13 einen höheren SOC als die Lithiumionenspeicherbatterie 12 aufweist. Jedoch wird bei Übergang des Zustands auf den Reihenverbindungszustand (siehe 3(b)) angenommen, dass die Differenz im SOC von jeder der Speicherbatterien 12, 13 größer ist.
Das heißt, dass in dem Reihenentladungszustand, wie es in 5 gezeigt ist, die Lithiumionenspeicherbatterie 13 zu der elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Last 16 entladen wird, wohingegen die Lithiumionenspeicherbatterie 12, zusätzlich zu der elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Maschine 16, zu der elektrischen Last 14 entladen wird. Dementsprechend ist der Entladestrom Iout1 der Lithiumionenspeicherbatterie 12 größer als der Entladestrom Iout2 der Lithiumionenspeicherbatterie 13, wodurch die SOC-Differenz der Speicherbatterien 12, 13 größer wird. Wenn eine Variation in jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 erzeugt wird, besteht eine Unannehmlichkeit, dass die verwendbare Kapazität der jeweiligen Speicherbatterien 12, 13 nicht voll genutzt werden kann.
In einem Zustand, in dem die SOC-Differenz zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 groß ist, fließt, wenn das Schalten von dem seriellen Zustand auf den parallelen Zustand durchgeführt wird, ein „Kapazitätsselbstjustierungsstrom“ aufgrund der SOC-Differenz (oder einer Spannungsdifferenz) zwischen den Speicherbatterien 12, 13. Der Kapazitätsselbstjustierungsstrom ist ein Strom, der entsprechend der SOC-Differenz zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und dem Pfadwiderstandswert fließt, und ist beispielsweise als „I = Ausgleichsspannungsdifferenz zwischen Speicherbatterien x Pfadwiderstandswert“ definiert. In diesem Fall fließt ein großer Strom zwischen den Speicherbatterien, und bestehen Bedenken, dass nachteilige Wirkungen auf die Schalter und Speicherbatterien auf den Speisungspfaden ausgeübt werden.
Somit wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Parameter beschafft, der mit einem Betrag von Strom korreliert ist, der durch jede der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 fließt, und wird eine Steuerung einer Stromunterdrückung in geeigneter Weise auf der Grundlage des Parameters durchgeführt. Dabei werden als der Parameter, der mit dem Strom zwischen jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 korreliert ist, ein Elektrizitätsspeicherzustandsparameter, der einen Zustand von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 angibt, und ein Schalterzustandsparameter, der einen Zustand von jedem der Schalter 21 bis 25 angibt, beschafft, und ein Schalterwiderstandswert von irgendwelchen der Schalter 21 bis 25 wird auf der Grundlage von jedem der Parameter justiert. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in dem Parallelzustand sind, ein Schalterwiderstandswert des Schalters 22 justiert. Zusätzlich wird, wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in dem Reihenzustand sind, ein Schalterwiderstandswert des Schalters 25 justiert. Es sei bemerkt, dass die Steuerungseinheit 30 der „Beschaffungseinheit“ und der „Widerstandswertsteuerungseinheit“ entspricht.
Als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter wird beispielsweise die Anschlussspannung, SOC und/oder Lade- und Entladestrom von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 beschafft. Zusätzlich dazu wird eine Temperatur von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 beschafft. Als der Schalterzustandsparameter wird beispielsweise eine Temperatur von jedem der Schalter 21 bis 25 beschafft.
Nachstehend ist die Widerstandswertsteuerung in dem Parallelzustand und die Widerstandswertsteuerung in dem Reihenzustand beschrieben, die durch die Steuerungseinheit 30 durchgeführt werden.
In dem Parallelzustand ist ein in 3(a) gezeigter Speisungspfad in der Batterieeinheit U gebildet, und in einer Situation, in der die SOC-Differenz in den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 aufgetreten ist, bestehen Bedenken, dass ein Überstrom zwischen den Speicherbatterien 12, 13 fließt. Somit justiert die Steuerungseinheit 30 zur Unterdrückung des Überstroms den Widerstandswert des Schalters 22, der in der Zwischenposition zwischen den Speicherbatterien 12, 13 vorhanden ist, auf eine Seite des Erhöhens des Widerstandswerts des Schalters 22 in dem Speisungspfad in dem Parallelzustand auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13. Dabei beschafft die Steuerungseinheit 30 eine Differenz ΔV der Anschlussspannung von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und führt eine Regelung auf der Grundlage von ΔV durch, wodurch der Widerstandswert des Schalters 22 auf einen gewünschten Wert gesteuert wird. Genauer steuert die Steuerungseinheit 30 den Widerstandswert des Schalters 22 durch Durchführung einer Gate-Spannungssteuerung des Schalters 22. Dadurch erhöht sich der Widerstandswert des Schalters 22 in einem Ein-Zustand, und verringert sich dementsprechend der Strom zwischen den Speicherbatterien. Durch diese Steuerung wird der Strom zwischen den Speicherbatterien auf einen gewünschten Wert geregelt.
Die Widerstandswertsteuerung des Schalters 22 ändert den Widerstandswert des Schalters 22 und letztendlich den Pfadwiderstandswert zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 beispielsweise durch Verwendung einer Beziehung zwischen einer Gate-Spannung Vg und einem Drain-Source-Widerstand, die in 6 gezeigt ist, um den Drain-Source-Widerstand durch Steuerung der Gate-Spannung Vg zu justieren. In 6 ist auf der Grundlage eines Widerstandswerts R_min in einem normalen Ein-Zustand eine Beziehung, in der die Gate-Spannung Vg verringert wird, um den Drain-Source-Widerstand zu erhöhen, definiert, und der Schalterwiderstandswert (Drain-Source-Widerstand) wird variabel auf eine Seite eingestellt, bei der der Schalterwiderstandswert größer als R_min gemacht wird.
Es sei bemerkt, dass es möglich ist, durch Verwendung des SOC oder des Lade-und Entladestroms von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 als den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter zu bestimmen, ob ein Überstrom in dieser Situation fließt, und ebenfalls den Widerstandswert des Schalters 22 auf der Grundlage des SOC oder des Lade- und Entladestroms von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in der Situation, in der der Überstrom fließt, zu steuern.
Zusätzlich wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zusätzlich zu dem Elektrizitätsspeicherzustandsparameter der Schalterzustandsparameter zur Durchführung einer Stromunterdrückungssteuerung verwendet. In diesem Fall beschafft die Steuerungseinheit 30 eine Temperatur des Schalters 22 als den Schalterzustandsparameter mit dem Schalter 22 als ein Justierungsziel in dem Parallelzustand. Dann justiert die Steuerungseinheit 30 auf der Grundlage der Schaltertemperatur zur Verringerung des Stroms zwischen den Speicherbatterien den Widerstandswert des Schalters 22 auf eine Seite des Erhöhens des Widerstandswerts des Schalters 22. Dabei steuert die Steuerungseinheit 30 den Widerstandswert des Schalters 22 auf einen gewünschten Wert durch Regelung der Temperatur des Schalters 22. Dies erhöht den Widerstandswert des Schalters 22 in dem Ein-Zustand und verringert dementsprechend den Strom zwischen den Speicherbatterien.
In dem Reihenzustand ist der in 3(b) gezeigte Speisungspfad in der Batterieeinheit U gebildet, und wenn die durch beide der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 gebildete Leistungszufuhrspannung groß ist, bestehen Bedenken, dass ein Überstrom durch den Speisungspfad zwischen den Speicherbatterien 12, 13 und der elektrischen Last 15 oder der rotierenden elektrischen Maschine 16 fließt. Tatsächlich gibt es Bedenken, dass ein Überstrom durch einen Glättungskondensator fließt, der in der elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Maschine 16 vorgesehen ist. Somit justiert die Steuerungseinheit 30 auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 zur Unterdrückung des Überstroms den Widerstandswert des Schalters 25, der an der Zwischenposition zwischen jeder der Speicherbatterien 12, 13 in dem Speisungspfad in dem Reihenzustand vorhanden ist, auf eine Seite des Erhöhens des Widerstandswerts des Schalters 25. Dabei beschafft die Steuerungseinheit 30 eine Reihenleistungszufuhrspannung (kombinierte Spannung Vhi) durch Erhalten der Summe der Anschlussspannungen von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und steuert den Widerstandswert des Schalters 25 auf einen gewünschten Wert durch Durchführen einer Regelung auf der Grundlage von Vhi. Genauer steuert die Steuerungseinheit 30 den Widerstandswert des Schalters 25 durch Durchführung einer Gate-Spannungssteuerung des Schalters 25. Dies erhöht den Widerstandswert des Schalters 25 in dem Ein-Zustand und verringert dementsprechend den Strom zwischen den Speicherbatterien. Durch diese Steuerung wird der Strom zwischen den Speicherbatterien auf einen gewünschten Wert geregelt.
Die Widerstandswertsteuerung des Schalters 25 in dem Reihenzustand ändert, wie während des Parallelzustands, den Widerstandswert des Schalters 25 und letztendlich den Pfadwiderstandswert des Speisungspfads zwischen den Speicherbatterien 12, 13 und der elektrischen Last 15 oder der rotierenden elektrischen Maschine 16, beispielsweise durch Verwendung der Beziehung gemäß 6, um den Drain-Source-Widerstand durch Steuerung der Gate-Spannung Vg zu justieren.
Zusätzlich beschafft die Steuerungseinheit 30 eine Temperatur des Schalters 25 als den Schalterzustandsparameter mit dem Schalter 25 als ein Justierungsziel in dem Reihenzustand. Dann justiert die Steuerungseinheit 30 zur Verringerung des Stroms zwischen den Speicherbatterien den Widerstandswert des Schalters 25 zu einer Seite des Erhöhens des Widerstandswerts des Schalters 25 auf der Grundlage der Schaltertemperatur. Dabei steuert die Steuerungseinheit 30 den Widerstandswert des Schalters 25 durch Regelung der Temperatur des Schalters 25 auf einen gewünschten Wert. Dies erhöht den Widerstandswert des Schalters 25 in dem Ein-Zustand und verringert dementsprechend den Strom zwischen den Speicherbatterien.
Zusätzlich gibt es bei einer Konfiguration, bei der der Reihen-Parallel-Zustand von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 wie erforderlich geschaltet wird, Bedenken, dass unmittelbar nach einem Reihen-Parallel-Schalten ein Überstrom durch den elektrischen Pfad zwischen den Speicherbatterien fließt, der die Änderung des Verbindungszustands begleitet und insbesondere gibt es ein Risiko, dass unmittelbar nach dem Schalten der Überstrom aufgrund einer Verzögerung der Regelung zeitweilig nicht unterdrückt werden kann.
Somit wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn eine Reihen-Parallel-Schaltanforderung erzeugt wird, in einer vorbestimmten Zeitdauer von dem Zeitpunkt der Anforderung bis zumindest zum Abschluss des Schaltens eine Vorsteuerung (feedforward control) durchgeführt, und wird dadurch die Erzeugung des Überstroms unmittelbar nach dem Reihen-Parallel-Schalten unterdrückt. Diese Vorsteuerung steuert unter Berücksichtigung eines Zustands nach dem Schalten des Reihenzustands und des Parallelzustands den Widerstandswert durch Verwendung eines Parameters in dem Zustand nach dem Schalten.
Zu der Zeit des Schaltens von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand beschafft die Steuerungseinheit 30 in der vorbestimmten Zeitdauer von dem Schaltanforderungszeitpunkt den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und den Schalterparameter des zu justierenden Schalters 22, der auf den Speisungspfad in dem Parallelzustand vorhanden ist, und führt die Vorsteuerung auf der Grundlage von jedem der Parameter durch.
Zu dem Zeitpunkt des Schaltens von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand beschafft die Steuerungseinheit 30 in der vorbestimmten Zeitdauer von den Schaltanforderungszeitpunkt den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und den Zustandsparameter des zu justierenden Schalters 25, der auf dem Speisungspfad in dem Reihenzustand vorhanden ist, und führt die Vorsteuerung auf der Grundlage von jedem der Parameter durch.
7 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Verarbeitungsablauf der Steuerung des Verbindungszustands und des Lade- und Entladestroms von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 veranschaulicht, und diese Verarbeitung wird wiederholt zu einem vorbestimmten Zyklus durch die Steuerungseinheit 30 durchgeführt. Es sei bemerkt, dass diese Verarbeitung sowohl während des Entladens als auch während des Ladens von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 durchgeführt wird. Jedoch kann diese Verarbeitung lediglich entweder während des Entladens oder während des Ladens durchgeführt werden.
Gemäß 7 wird in Schritt S11 der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter beschafft und in Schritt S12 wird der Schalterzustandsparameter beschafft. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter der Lade- und Entladestrom, die Anschlussspannung und/oder der SOC beschafft, die für jede der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 erfasst werden. Als der Schalterzustandsparameter werden Temperaturen der Schalter 22, 25 beschafft, die zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 vorgesehen sind.
Danach wird in Schritt S13 bestimmt, ob ein Zustands-Flag zur Angabe, auf welchen Zustand der Parallel- und Reihenzustände die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 versetzt sind, eins ist oder nicht. Der Zustands-Flag = 1 gibt an, dass sie in dem Parallelzustand versetzt sind, und das Zustands-Flag = 0 gibt an, dass diese in den Reihenzustand versetzt sind. Wenn das Zustands-Flag = 1 ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S14 über, und wenn das Zustands-Flag = 0 ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S19 über. Es sei bemerkt, dass in einem Fall des Zustands-Flags = 1 die Schaltanforderungszeit von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand und die Zeitdauer nach dem Schalten in dem Ablauf enthalten sind, und in einem Fall des Zustands-Flags = 0 die Schaltanforderungszeit von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand und die Periode nach dem Schalten in dem Ablauf enthalten sind.
In Schritt S14 wird bestimmt, ob es die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand zu schalten sind, das heißt, ob das Zustands-Flag von 0 auf 1 zu schalten ist. Beispielsweise wird in einem Fall, in dem der 24V-Antrieb der elektrischen Last 15 oder der rotierenden elektrischen Maschine 16 beendet wird, die Schaltanforderung von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand erzeugt.
Dann, wenn es der Schaltanforderungszeitpunkt ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S15 über, und wird die Ausführung des Schaltens der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand angewiesen. Insbesondere werden von den Schaltern 21 bis 25 der Batterieeinheit U die Schalter 22, 24 „AUS→EIN“ geschaltet und wird der Schalter 25 „EIN→AUS“ geschaltet. Es sei bemerkt, dass das AUS-Schalten des Schalters 25 vor dem EIN-Schalten der Schalter 22, 24 durchgeführt werden kann. Zusätzlich kann für das EIN-Schalten der Schalter 22, 24 einer der Schalter zuerst durchgeführt werden und kann der andere später durchgeführt werden. Durch das EIN/AUS-Schalten der Schalter 22, 24 und 25 gehen die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 auf den Parallelzustand über.
In einem Fall, in dem ein Schalten auf den Parallelzustand in Schritt S15 durchgeführt wird, oder in einem Fall, in dem in Schritt S14 eine negative Bestimmung gemacht wird, geht die Verarbeitung zu Schritt S16 über. In Schritt S16 wird bestimmt, ob seit der Schaltanforderung von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Die vorbestimmte Zeit ist eine Zeit, in der eine Zeit, die für das Zustandsschalten von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand erforderlich ist, und eine Regelungsverzögerungszeit addiert sind, beispielsweise eine Zeit von etwa einigen Millisekunden bis einigen zehn Millisekunden. Bei einem JA in Schritt S16 geht die Verarbeitung zu Schritt S17 über, und bei einem NEIN in Schritt S16 geht die Verarbeitung zu Schritt S18 über. Es sei bemerkt, dass in einem Fall, in dem nach Starten des Fahrzeugs ein anfänglicher Zustand auf dem Parallelzustand gesetzt ist, in Schritt S16 eine positive Bestimmung gemacht wird.
In Schritt S17 wird durch eine Regelung eine Justierungsverarbeitung des Schalterwiderstandswerts in den Speisungspfad von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 durchgeführt. Dabei wird die Regelung auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und des Zustandsparameters des zu justierenden Schalters 22 durchgeführt, der in dem Speisungspfad in dem Parallelzustand vorhanden ist. Dies steuert den zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 fließenden Strom auf einen gewünschten Wert. Es sei bemerkt, dass die Steuerungseinheit 30 den Schalterwiderstandswert durch eine Digital-Analog-Steuerung oder eine PWM-Steuerung justiert (das gleiche gilt für die später beschriebenen Schritte S18, S22 und S23).
Insbesondere verwendet die Steuerungseinheit 30 die Anschlussspannung von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 als den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter, um eine Anschlussspannungsdifferenz ΔV zu berechnen. Dann verwendet die Steuerungseinheit 30 die Beziehung von 8 zur Bestimmung eines Justierungswiderstandswerts des Schalters 22 auf der Grundlage der Anschlussspannungsdifferenz ΔV. In 8 ist eine Beziehung, dass, wenn die Anschlussspannungsdifferenz ΔV größer wird, der Justierungswiderstandswert des Schalters 22 größer wird, definiert. Ein großer Wert in Bezug auf den Widerstandswert (minimalen Wert R_min ) des Schalters 22 in einem vollständigen EIN-Zustand wird auf den Justierungswiderstandswert eingestellt (das gleiche gilt für 9 und 10, die nachstehend beschrieben sind).
Alternativ dazu verwendet die Steuerungseinheit 30 die Beziehung von 9 zur Bestimmung des Justierungswiderstandswerts des Schalters 22 auf der Grundlage einer Temperatur des Schalters 22 als den Schalterzustandsparameter. In 9 ist eine Beziehung, dass, wenn die Schaltertemperatur größer wird, der Justierungswiderstandswerts des Schalters 22 größer wird, definiert.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann in einem Fall, in dem der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters berechnet wird und der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Schalterzustandsparameters berechnet wird, der Größere der durch die jeweiligen Berechnungen berechnete Widerstandswerte des Schalters 22 als der Justierungswiderstandswert des Schalters 22, der zu dieser Zeit anzuwenden ist, bestimmt werden. Wenn beispielsweise der durch Verwendung der Beziehung von 8 berechnete Widerstandswert R1 ist und der durch Verwendung der Beziehung von 9 berechnete Widerstandswert R2 ist und R1 > R2 gilt, wird der Widerstandswert R1 als der Justierungswiderstandswert des Schalters 22, der zu dieser Zeit anzuwenden ist, bestimmt. Außer davon kann eine Konfiguration, bei der der kleinere des auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters berechneten Schalterwiderstandswerts und des auf der Grundlage des Schalterzustandsparameters berechneten Schalterwiderstandswerts als der Justierungswiderstandswert des Schalters 22, der zu dieser Zeit anzuwenden ist, bestimmt wird oder eine Konfiguration verwendet werden, bei der der Mittelwert der jeweiligen Schalterwiderstandswerte als der Justierungswiderstandswert des Schalters 22 der zu dieser Zeit anzuwenden ist, bestimmt wird.
Es sei bemerkt, dass der Justierungswiderstandswert des Schalters 22 durch Verwendung einer Beziehung von 10 bestimmt werden kann. In 10 ist die Beziehung zwischen der Anschlussspannungsdifferenz ΔV von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13, der Temperatur des Schalters 22 und des Justierungswiderstandswerts des Schalters 22 definiert. In diesem Fall wird der Justierungswiderstandswert des Schalters 22 auf der Grundlage von jedem der vorstehend beschriebenen Parameter eingestellt.
In Schritt S18 wird durch die Vorsteuerung der Schalterwiderstandswert in dem Parallelspeisungspfad von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 justiert. Dabei wird die Vorsteuerung auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und des Zustandsparameters des zu justierenden Schalters 22, der in dem Speisungspfad in dem Parallelzustand vorhanden ist, durchgeführt.
Dabei wird der Schritt S18 durchgeführt, nachdem die Schaltanforderung von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand erzeugt wird und bevor das Schalten auf den Parallelzustand abgeschlossen ist, da jedoch zu diesem Zeitpunkt das Schalten auf den Parallelzustand unvollständig ist, kann der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter nicht in dem Parallelzustand beschafft werden. Somit beschafft die Steuerungseinheit 30 in dem Reihenzustand die Anschlussspannung von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 als den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter und berechnet die Differenz ΔV der Anschlussspannung von jeder der Speicherbatterien 12, 13 auf der Grundlage von jeder der Anschlussspannungen. Dann wird der Justierungswiderstandswert des Schalters 22 auf der Grundlage der Anschlussspannungsdifferenz ΔV der Anschlussspannung bestimmt. Zu dieser Zeit kann der Justierungswiderstandswert des Schalters 22 durch Verwendung der Beziehung von 8 eingestellt werden. Es sei bemerkt, dass in Schritt S18 der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenzustand als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Parallelzustand beschafft wird.
Alternativ dazu beschafft die Steuerungseinheit 30 eine Temperatur des Schalters 22 auf dem Parallelspeisungspfad als den Schalterzustandsparameter und bestimmt den Justierungswiderstandswert des Schalters 22 auf der Grundlage der Schaltertemperatur. Dabei kann der Justierungswiderstandswert des Schalters 22 durch Verwendung der Beziehung von 9 eingestellt werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann in einem Fall, in dem der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameter berechnet wird und der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Schalterzustandsparameters berechnet wird, beispielsweise wie in Schritt S12 der Größere der Widerstandswerte des Schalters 22, die durch die jeweiligen Berechnungen berechnet werden, als der Widerstandswert des Schalters 22, der zu dieser Zeit anzuwenden ist, bestimmt werden. Alternativ dazu kann in Schritt S17 der Widerstandswert des Schalters 22 durch Verwendung der Beziehung von 10 bestimmt werden.
Zusätzlich wird in einem Zustand, in dem in Schritt S13 das Zustands-Flag als 0 bestimmt wird, das heißt in einem Fall, in dem bestimmt wird, in dem Reihenzustand zu sein, in Schritt S19 für die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 bestimmt, ob es der Schaltanforderungszeitpunkt von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand ist, das heißt, ob es der Schaltzeitpunkt „1⇒0“ des Zustands-Flags ist. Beispielsweise wird in einem Fall, in dem der 24V-Antrieb der elektrischen Last 15 oder der rotierenden elektrischen Maschine 16 gestartet wird, die Schaltanforderung von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand erzeugt.
Dann, wenn es der Schaltanforderungszeitpunkt ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S20 über, und wird die Ausführung des Schaltens der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand angewiesen. Insbesondere werden unter den Schaltern 21 bis 25 der Batterieeinheit U die Schalter 22, 24 „EIN→AUS“ geschaltet und wird der Schalter 25 „AUS→EIN“ geschaltet. Es sei bemerkt, dass zu dieser Zeit das AUS-Schalten der Schalter 22, 24 zuerst durchgeführt werden kann und das EIN-Schalten des Schalters 25 später durchgeführt werden kann. Zusätzlich kann für die Schalter 22, 24 das AUS-Schalten eines der Schalter zuerst durchgeführt werden und des anderen später durchgeführt werden. Durch das EIN/AUS-Schalten der Schalter 22, 24 und 25 gehen die Lithiumspeicherbatterien 12, 13 auf den Reihenzustand über.
In einem Fall, in dem das Schalten auf den Parallelzustand in Schritt S20 durchgeführt wird oder in einem Fall, in dem eine negative Bestimmung in Schritt S19 gemacht wird, geht die Verarbeitung zu Schritt S21 über. In Schritt S21 wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeit seit der Schaltanforderung von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand verstrichen ist. Die vorbestimmte Zeit ist eine Zeit, in der eine Zeit, die für das Zustandsschalten von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand erforderlich ist, und eine Regelungsverzögerungszeit addiert werden, beispielsweise eine Zeit von einigen Millisekunden bis zu einigen zehn Millisekunden. Bei einem JA in Schritt S21 geht die Verarbeitung zu Schritt S22 über, und bei einem NEIN in Schritt S21 geht die Verarbeitung zu Schritt S23 über.
In Schritt S22 wird durch die Regelung der Schalterwiderstandswert in dem Speisungspfad von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 justiert. Dabei wird die Regelung auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und des Zustandsparameters des zu justierenden Schalters 25, der auf den Speisungspfad in dem Reihenzustand vorhanden ist, durchgeführt. Dies steuert den Strom, der zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 fließt, auf einen gewünschten Wert.
Insbesondere verwendet die Steuerungseinheit 30 die Anschlussspannung von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 als den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter, um eine kombinierte Spannung Vhi (das heißt einen Spannungswert des Ausgangsanschlusses P2) der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in dem Reihenzustand zu berechnen. Dabei verwendet die Steuerungseinheit 30 die Beziehung von 8 (wobei jedoch die horizontale Achse Vhi ist), um einen Justierungswiderstandswert des Schalters 25 auf der Grundlage der Spannung Vhi zu bestimmen. In 8 ist eine Beziehung, dass, wenn die Spannung Vhi größer wird, der Justierungswiderstandswert des Schalters 25 größer wird, definiert. Alternativ dazu verwendet die Steuerungseinheit 30 die Beziehung von 9 zur Bestimmung eines Justierungswiderstandswerts des Schalters 25 auf der Grundlage der Temperatur des Schalters 25 als den Schalterzustandsparameter.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann in einem Fall, in dem der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters berechnet wird, und der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Schalterzustandsparameters berechnet wird, der Größere der durch die jeweiligen Berechnungen berechneten Widerstandswerte des Schalters 25 als der Justierungswiderstandswert des Schalters 25, der zu dieser Zeit anzuwenden ist, bestimmt werden.
Es sei bemerkt, dass der Justierungswiderstandswert des Schalters 25 durch Verwendung der Beziehung von 10 (wobei jedoch die horizontale Achse Vhi ist) bestimmt werden kann. In 10 ist eine Beziehung zwischen der kombinierten Spannung Vhi der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13, der Temperatur des Schalters 25 und dem Justierungswiderstandswert des Schalters 25 definiert. In diesem Fall wird der Justierungswiderstandswert des Schalters 25 auf der Grundlage von jedem der vorstehend beschriebenen Parameter berechnet.
In Schritt S23 wird durch die Vorsteuerung der Schalterwiderstandswert in dem Reihenspeisungspfad von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 justiert. Dabei wird die Vorsteuerung auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und des Zustandsparameters des zu justierenden Schalters 25 durchgeführt, der in dem Reihenzustand in dem Speisungspfad vorhanden ist.
Dabei wird der Schritt S23 durchgeführt, nachdem die Schaltanforderung von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand erzeugt worden ist und bevor das Schalten auf den Reihenzustand abgeschlossen ist, jedoch kann, da zu diesem Zeitpunkt das Schalten auf den Reihenzustand unvollständig ist, der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenzustand nicht beschafft werden. Dann beschafft die Steuerungseinheit 30 in dem Parallelzustand die Anschlussspannung von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 als den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter und berechnet die kombinierte Spannung Vhi von jeder der Speicherbatterien 12, 13 auf der Grundlage der Anschlussspannungen. Dann wird der Justierungswiderstandswert des Schalters 25 auf der Grundlage der kombinierten Spannung Vhi bestimmt. Zu dieser Zeit kann der Justierungswiderstandswert des Schalters 25 durch Verwendung der Beziehung von 8 eingestellt werden (wobei jedoch die horizontale Achse Vhi ist). Es sei bemerkt, dass in Schritt S23 der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Parallelzustand als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenzustand beschafft wird.
Alternativ dazu beschafft die Steuerungseinheit 30 eine Temperatur des Schalters 25 auf dem Reihenspeisungspfad als den Schalterzustandsparameter und bestimmt den Justierungswiderstandswert des Schalters 25 auf der Grundlage der Schaltertemperatur. Dabei kann der Justierungswiderstandswert des Schalters 25 durch Verwendung der Beziehung von 9 eingestellt werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist kann in einem Fall, in dem der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters berechnet wird und der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Schalterzustandsparameters berechnet wird, beispielsweise wie in Schritt S22, der Größere des durch die jeweiligen Berechnungen berechneten Widerstandswerte des Schalters 22 als der Widerstandswert des Schalters 25, der zu dieser Zeit anzuwenden ist, bestimmt werden. Alternativ dazu kann, wie in Schritt S22, der Widerstandswert des Schalters 25 durch Verwendung der Beziehung von 10 bestimmt werden (es sei bemerkt, dass die horizontale Achse Vhi ist).
11 zeigt ein Zeitverlaufsdiagramm zur genaueren Erläuterung der Widerstandswertsteuerung, der das Reihen-Parallel-Schalten der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 begleitet.
Gemäß 11 wird, wenn die Schaltanforderung von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand zu dem Zeitpunkt t1 erzeugt wird, während einer Zeitdauer von t1 bis t3 das Schalten von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand durch den Schaltbetrieb der Schalter 21 bis 25 durchgeführt. Insbesondere wird zu dem Zeitpunkt t2 von den Schaltern 21 bis 25 der Batterieeinheit U der Schalter 25 zuerst „EIN→AUS“ geschaltet, und werden zu dem darauffolgenden Zeitpunkt t3 die Schalter 22, 24 „AUS→EIN“ geschaltet. Das Schalten auf den Parallelzustand ist zu dem Zeitpunkt t3 abgeschlossen. Zu dieser Zeit wird, da der Schalter 25 zuerst auf AUS geschaltet wird, ein Massefehler in jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 unterdrückt.
Weiterhin wird zu den Zeitpunkten t1 bis t4 durch die Vorsteuerung der Schalterwiderstandswert in dem Speisungspfad jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 justiert. Zu dieser Zeit wird als Nächstes in Erwartung auf ein Übergehen auf den Parallelzustand der Schalterwiderstandswert des Schalters 22, der in einem Pfad zwischen den Batterien in dem Parallelzustand vorhanden ist, derart justiert, dass kein übermäßiger Strom über den Schalter 22 in dem Parallelzustand fließt. Das heißt, dass während einer vorbestimmten Zeitdauer „t1 bis t4“, die den Zeitpunkt t3 aufweist, der der Zeitpunkt des Abschlusses des Parallelschaltens ist, der Schalterwiderstandswert durch die Vorsteuerung durch Verwendung des Parameters in dem Reihenzustand, der als jeder Parameter in dem Parallelzustand beschafft wird, justiert.
Danach wird zu dem Zeitpunkt t4 und danach durch die Regelung der Schalterwiderstandswert in den Speisungspfad von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 justiert. Zu dieser Zeit wird, wie in der vorhergehenden Vorsteuerung der Schalterwiderstandswert des Schalters 22 derart justiert, dass kein übermäßiger Strom über den Schalter 22 fließt.
Weiterhin wird, wenn die Schaltanforderung von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand zu dem Zeitpunkt t5 erzeugt wird, während einer Zeitdauer von t5 bis t7 das Schalten von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand durch den Schaltbetrieb der Schalter 21 bis 25 durchgeführt. Insbesondere werden zu dem Zeitpunkt t6 von den Schaltern 21 bis 25 der Batterieeinheit U die Schalter 22, 24 zuerst „EIN→AUS“ geschaltet, und wird zu dem darauffolgenden Zeitpunkt t7 der Schalter 25 „AUS→EIN“ geschaltet. Das Schalten auf den Reihenzustand ist zu dem Zeitpunkt t7 abgeschlossen. Zu dieser Zeit wird, da der Schalter 25 später auf EIN geschaltet wird, ein Massefehler in jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 unterdrückt.
Weiterhin wird zu dem Zeitpunkten t5 bis t8 durch die Vorsteuerung der Schalterwiderstandswert in dem Speisungspfad jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 justiert. Zu dieser Zeit wird als Nächstes in Erwartung auf ein Übergehen auf den Reihenzustand der Schalterwiderstandswert des Schalters 25, der in einem Pfad zwischen den Batterien in dem Reihenzustand vorhanden ist, derart justiert, dass kein übermäßiger Strom über den Schalter 25 in den Reihenzustand fließt. Das heißt, dass während einer vorbestimmten Zeitdauer „t5 bis t8“, die den Zeitpunkt t7 aufweist, der ein Zeitpunkt des Abschließens des Reihenschaltens ist, der Schalterwiderstandswert durch die Vorsteuerung durch Verwendung des Parameters in dem parallelen Zustand justiert, der als jeder Parameter in dem Reihenzustand beschafft wird.
12 zeigt ein Zeitverlaufsdiagramm, das eine Änderung eines Speisungsstroms veranschaulicht, wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand geschaltet werden. Der in 12 gezeigte Speisungsstromwert ist ein Stromwert, der durch den Schalter 22 fließt, der in dem Speisungspfad zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in dem parallelen Zustand positioniert ist, eine durchgezogene Linie zeigt eine Stromänderung, die durch Steuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erhalten wird, und eine strichpunktierte Linie gibt eine Stromänderung an, wenn die Steuerung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht durchgeführt wird.
Gemäß 12 wird die Schaltanforderung von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand zu dem Zeitpunkt t11 erzeugt, und ist das Schalten von dem Reihenzustand auf den parallelen Zustand durch den Schaltbetrieb der Schalter 21 bis 25 zu dem Zeitpunkt t12 abgeschlossen. Dann wird während einer Zeitdauer tx (t11 bis t13), die diesen Zeitpunkt t12 aufweist, die Vorsteuerung durchgeführt. Zu dieser Zeit bestehen bei der existierenden herkömmlichen Technik unmittelbar nach dem Zeitpunkt t12 Bedenken, dass ein Überstrom aufgrund der SOC-Differenz der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13, wie es durch die strichpunktierte Linie zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 angegeben ist, in dem Parallelzustand, das heißt, in dem Schalter 22 erzeugt wird. Demgegenüber wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Reduktion in dem Stromwert durch die Justierung des Schalterwiderstandswerts durch die Vorsteuerung erzielt.
Weiterhin wird zu dem Zeitpunkt t13 und danach durch die Regelung der Schalterwiderstandswert in dem Speisungspfad von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 justiert. Dabei wird beispielsweise der Justierungswiderstandswert des Schalters 22 auf der Grundlage der Differenz ΔV der Anschlussspannung von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 bestimmt. Zu dieser Zeit wird der Speisungsstromwert mit einem Überstromschwellwert Th als die obere Grenze gesteuert. Zu dem Zeitpunkt t14, nimmt, wenn der Speisungsstromwert kleiner als der Überstromschwellwert Th ist, der Schalterwiderstandswert einen kleinen Wert (R_min ) an. Somit wird das Auftreten eines unnötigen Verlusts unterdrückt.
Obwohl eine Erläuterung durch Veranschaulichung weggelassen ist, wird in dem Schalten von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand durch Ausführung der Vorsteuerung eine Erzeugung eines Einschaltstroms zu der elektrischen Last 15 und der rotierenden elektrischen Maschine 16 unmittelbar nach dem Schalten unterdrückt. Das heißt, dass, wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand geschaltet werden, die Ausgangsspannung zu der rotierenden elektrischen Maschine 16 oder dergleichen von 12V auf 24V geschaltet wird, und es Bedenken gibt, dass ein Einschaltstrom beispielsweise zu einem Glättungskondensator in der rotierenden elektrischen Maschine 16 aufgrund der Spannungsdifferenz fließen kann. In dieser Hinsicht kann der Einschaltstrom durch Justierung des Schalterwiderstandswerts durch die Vorsteuerung reduziert werden.
Es sei bemerkt, dass, wenn weiterhin berücksichtigt wird, dass die elektrische Last 15 und die rotierende elektrische Maschine 16 jeweils einen Glättungskondensator aufweisen, es Bedenken gibt, dass ein Einschaltstrom aufgrund eines Entladens aus dem Glättungskondensator ebenfalls bei dem Schalten von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand erzeugt wird. Jedoch kann auch in dieser Hinsicht der Einschaltstrom durch Justierung des Schalterwiderstandswerts durch die Vorsteuerung reduziert werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das vorstehend ausführlich beschrieben worden ist, können die nachfolgenden hervorragenden Wirkungen erhalten werden.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird ein Elektrizitätsspeicherzustandsparameter, der den Zustand einer Vielzahl von Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 angibt, beschafft, und wird ein Widerstandswert eines Schalters, der in dem Speisungspfad in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand vorhanden ist, auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters justiert. In einem derartigen Fall kann ein Strom, der durch den Speisungspfad in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand fließt, das heißt ein Strom, der zwischen den Lithiumionenbatterien 12, 13 fließt, und dergleichen, durch Justierung des Schalterwiderstandswerts gesteuert werden, und selbst wenn eine SOC-Variation zwischen den Speicherbatterien erzeugt wird, ist es möglich, einen Fluss eines Überstroms zwischen den Speicherbatterien zu verhindern. Als Ergebnis kann jede der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in geeigneter Weise verwendet werden. Eine geeignete Verwendung von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 ermöglicht es, eine Verschlechterung oder eine Zerstörung von jeder der Speicherbatterien 12, 13, von Halbleiterschaltelementen, die die Schalter 21 bis 25 bilden, Kabelbaum und dergleichen zu unterdrücken.
Eine Justierung des Schalterwiderstandswerts auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 ermöglicht es ebenfalls, eine thermische Beschädigung an jedem der Schalter 21 bis 25 auf dem Speisungspfad zu unterdrücken. Das heißt, dass ein Verlust von jedem der Schalter 21 bis 25 durch „Verlust = V·I = (V²)/R“ unter Verwendung einer Ausgangsspannungsdifferenz oder eines Speisungsstroms, die beziehungsweise der aus der SOC-Differenz von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 erzeugt wird, und eines Einschaltwiderstands bestimmt wird. In diesem Fall kann der Wärmeverlust durch Justierung des Einschaltwiderstands reduziert werden.
Wenn ein Überstrom zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 unterdrückt werden kann, wird es möglich, Konstruktionsmaßnahmen zu reduzieren, die gegenüber den Überstrom erforderlich sind. In diesem Fall kann eine Konstruktion in Bezug auf eine Überstromunterdrückung entfallen, und können letztendlich Kosten reduziert werden. Schließlich wird es unnötig, einen Ausgang zur Unterdrückung einer SOC-Variation in jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 in Erwartung der Erzeugung des Überstroms zu begrenzen. Dies macht es unnötig, eine Fähigkeit einer Speicherbatterie zu begrenzen, und ermöglicht eine ausreichende Verwendung der Fähigkeit einer Speicherbatterie.
In einem Fall, in dem der Pfadwiderstandswert des Parallelspeisungspfads oder des Reihenspeisungspfads in der Batterieeinheit U geändert wird, kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der der Widerstandswert des Schalters 22 auf dem Parallelspeisungspfad oder der Widerstandswert des Schalters 25 auf dem Reihenspeisungspfad auf eine Seite des Erhöhens des Widerstandswerts des Schalters geändert wird. Das heißt, es kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der der Widerstandswert von jedem der Schalter 22, 23 in einem vollständigen EIN-Zustand (minimalen Widerstandswert R_min ) auf eine Seite des Erhöhens des Widerstandswert geändert wird. In diesem Fall ist es möglich, zu verhindern, dass der Lade-und Entladestrom übermäßig groß wird, und einen Schutz von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 zu erzielen. Zusätzlich ist es unter Berücksichtigung davon, dass die Schalter 22, 25 aus Halbleiterschaltelementen wie MOSFETs aufgebaut sind, möglich, leicht den Widerstandswert durch die Gate-Spannungssteuerung der Halbleiterschaltelemente zu justieren.
In einem Fall, in dem die SOC-Differenz zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 auftritt, kann ein Überstrom aufgrund der SOC-Differenz zwischen den Speicherbatterien 12, 13 in einem Zustand auftreten, in dem die Speicherbatterien 12, 13 parallel geschaltet sind. Wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand geschaltet werden, kann ein Überstrom auftreten, der das Schalten begleitet. In dieser Hinsicht kann, da der Widerstandswert des Schalters 22 auf dem Parallelspeisungspfad auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters in dem Parallelzustand justiert wird, ein Auftreten des Überstroms in geeigneter Weise unterdrückt werden.
Wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand geschaltet werden, fließt ein momentaner Strom, der die Änderung des Verbindungszustands begleitet, wenn jedoch der Schalterwiderstandswert nach Abschluss des Schaltens justiert wird, kann die Reaktion auf den momentanen Strom verzögert werden. In dieser Hinsicht kann, da der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters vor und nach Abschluss des Schaltens nach der Schaltanforderung auf den Parallelverbindungszustand justiert wird, eine Erzeugung des momentanen Stroms zu der Zeit des Abschlusses des Schaltens auf den Parallelzustand unterdrückt werden.
Wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand geschaltet werden, kann aus dem Grund, dass der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Parallelzustand zu der Zeit des Abschlusses des Schaltens oder dergleichen nicht beschafft wird, die Reaktion auf den momentanen Strom verzögert werden. In dieser Hinsicht kann, da der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenzustand als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Parallelzustand nach der Schaltanforderung auf den Parallelzustand und vor Abschluss des Parallelschaltens beschafft wird, und der Schalterwiderstandswert durch die Vorsteuerung durch Verwendung des als den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Parallelzustand beschafften Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenzustand während einer vorbestimmten Zeitdauer einschließlich eines Zeitpunkts des Abschlusses des Parallelschaltens justiert wird, die Reaktion auf den momentanen Strom momentan zu der Zeit des Schaltens auf den Parallelzustand durchgeführt werden.
In dem Parallelzustand wird von den Schaltern 22 bis 24, die auf dem Parallelspeisungspfad vorhanden sind, der Widerstandswert des Schalters 22, der zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 vorhanden ist, justiert. In diesem Fall kann eine geeignete Konfiguration verwirklicht werden, um den Schutz von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 zu erzielen.
Wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand geschaltet werden, bestehen Bedenken, dass ein momentaner Strom (Lasteinschaltstrom) zu der Zeit des Abschlusses des Schaltens auf den Reihenzustand erzeugt werden kann. In dieser Hinsicht kann, da der Widerstandswert des Schalters 25 auf dem Reihenspeisungspfad auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters in dem Reihenzustand justiert wird, ein Erzeugen des Überstroms in geeigneter Weise unterdrückt werden.
Wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand geschaltet werden, fließt ein momentaner Strom (Lasteinschaltstrom), der die Änderung des Verbindungszustands begleitet, wenn jedoch der Schalterwiderstandswert nach Abschluss des Schaltens justiert wird, kann die Reaktion auf den momentanen Strom verzögert werden. In dieser Hinsicht kann, da der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters vor und nach Abschluss des Schaltens nach der Schaltanforderung auf den Reihenverbindungszustand justiert wird, eine Erzeugung des momentanen Stroms zu der Zeit des Abschließens des Schaltens auf den Reihenzustand unterdrückt werden.
Wenn die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand geschaltet werden, kann aufgrund des Grunds, dass der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenzustand zu der Zeit des Abschließens des Schaltens oder dergleichen nicht beschafft wird, die Reaktion auf den momentanen Strom verzögert werden. In dieser Hinsicht kann, da der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Parallelzustand als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenzustand nach der Schaltanforderung auf den Reihenzustand und vor Abschluss des Reihenschaltens beschafft wird, und der Schalterwiderstandswert durch die Vorsteuerung durch Verwendung des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters in dem parallelen Zustand, der als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenzustand beschafft wird, während einer vorbestimmten Zeitdauer einschließlich eines Zeitpunkts des Abschließens des Reihenschaltens justiert wird, die Reaktion auf den momentanen Strom momentan zu der Zeit des Schaltens auf den Reihenzustand durchgeführt werden.
In dem Reihenzustand wird von den Schaltern 23, 25, die auf dem Reihenspeisungspfad vorhanden sind, der Widerstandswert des Schalters 25, der zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 vorhanden ist, justiert. In diesem Fall kann eine geeignete Konfiguration verwirklicht werden, um einen Schutz von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 zu erzielen.
Eine Konfiguration kann angewendet werden, bei der als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter der Lade- und Entladestrom, die Anschlussspannung und/oder der SOC von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 beschafft wird und der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Beschaffungsergebnisses justiert wird. In diesem Fall kann die Regelung und die Vorsteuerung in geeigneter Weise entsprechend dem tatsächlichen Elektrizitätsspeicherzustand von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 durchgeführt werden.
Eine Konfiguration kann angewendet werden, bei der der Schalterwiderstandswert zu irgendeiner der Zeit des Entladens und der Zeit des Ladens von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 justiert wird. Dies kann eine geeignete Verwendung der Batterieeinheit U verwirklichen, die die Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 als eine Sekundärbatterie aufweisen.
Da die Schalter 21 bis 25 aus Halbleiterschaltelementen konfiguriert sind, kann eine gewünschte Stromsteuerung einfach durch eine Gate-Spannungssteuerung von MOSFETs oder dergleichen durchgeführt werden.
Da die Halbleiterschaltelemente als die Schalter 21 bis 25 verwendet werden, kann ein System mit einer höheren Betriebszuverlässigkeit im Vergleich zu einem Fall konstruiert werden, bei dem ein Schalter der Kontaktschaltbauart (ein sogenannter mechanischer Schalter) verwendet wird. Weiterhin kann mit dem Halbleiterschaltelement ein Verlust in dem Speisungspfad reduziert werden, da der Widerstandswert im Vergleich zu dem mechanischen Schalter klein gemacht werden kann.
Eine Konfiguration kann angewendet werden, bei der ein Paar von MOSFETs als jeder der Schalter 21 bis 25 verwendet wird, und die MOSFETs derart in Reihe geschaltet sind, dass deren parasitäre Dioden entgegengesetzt zueinander gerichtet sind. Dies ermöglicht es, in geeigneter Weise den Strom abzuschalten, der durch den Speisungspfad fließt, wenn jeder Schalter 21 bis 25 ausgeschaltet wird.
Eine Konfiguration kann angewendet werden, bei der die Schalter 21 bis 25 zum Reihen-Parallel-Schalten als ein widerstandsvariabler Teil verwendet werden, und die Schalterwiderstandswerte zur Durchführung einer Stromsteuerung justiert werden. In diesem Fall wird die Stromsteuerung durch Nutzen der Tatsache durchgeführt, dass ein EIN-Widerstand in jedem der Schalter 21 bis 25 erzeugt wird, und dadurch ist es möglich, den durch jede der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und die Schalter fließenden Strom wie gewünscht ohne Verkomplizieren der Konfiguration zu steuern.
Eine Konfiguration kann angewendet werden, bei der die Gate-Spannungssteuerung durch eine Digital-Analog-Steuerung oder eine PWM-Steuerung für jeden der Schalter 21 bis 25 durchgeführt wird, die Ziele für die Widerstandswertjustierung sind. Dies ermöglicht es, leicht eine gewünschte Justierung des Widerstandswerts durchzuführen. In der PWM-Steuerung kann ein hocheffizientes System verwirklicht werden, da ein Verlust aufgrund des Stroms während des Aus-Teils des Tastgrads theoretisch 0 ist.
Zusätzlich wird der Pfadwiderstandswert gesteuert, indem ein Schalter zum Reihen-Parallel-Schalten verwendet wird, der als eine Basisfunktion der Batterieeinheit U vorgesehen ist, und die Steuerungseinheit 30 die Schaltsteuerung davon durchführt, und somit ist es möglich, eine gewünschte Justierungsverarbeitung eines Widerstandswerts ohne Hinzufügen irgendeines Elements oder dergleichen zu der Einheitsgrundkonfiguration zu verwirklichen.
Da der Lade- und Entladestrom, der durch jede der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 fließt, durch Verwendung einer Schaltertemperatur als den Schalterzustandsparameter gesteuert wird, ist es möglich, in geeigneter Weise eine Stromsteuerung zusätzlich eines thermischen Faktors zu verwirklichen. Dies ermöglicht es, eine thermische Zerstörung der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 und jedes Schalters zu verhindern.
Andere Ausführungsbeispiele
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können wie nachfolgend beispielsweise geändert werden.
In der Regelung oder der Vorsteuerung, die gemäß der vorstehend beschriebenen 7 durchgeführt werden, kann die Regelung oder die Vorsteuerung durch Verwendung des Speisungsstroms und/oder des SOC der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 als die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter anstelle oder zusätzlich zu der Anschlussspannung der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 durchgeführt werden. Dabei kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der zwei oder mehr des Lade-Entladestroms, der Anschlussspannung und des SOC als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter beschafft werden, und eine Justierung des Schalterwiderstandswert unter Verwendung von diesem durchgeführt wird. In diesem Fall kann eine Erhöhung der Anzahl der Beschaffungsparameter die Genauigkeit der Stromsteuerung verbessern und einen Sicherheitsspielraum für eine Beschädigung vergrößern.
Eine Konfiguration kann angewendet werden, bei der eine Temperatur von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter beschafft wird, und der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Beschaffungsergebnisses justiert wird. Insbesondere wird eine „Temperatur“ in 9 oder 10 als eine Batterietemperatur eingestellt, und kann dann der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage der Beziehung von 9 oder 10 eingestellt werden. In diesem Fall kann eine geeignete Konfiguration zur Erzielung eines Schutzes von jeder der Speicherbatterien 12, 13 verwirklicht werden, indem die Regelung oder die Vorsteuerung zusätzlich der Batterietemperatur durchgeführt wird. Die Batterietemperatur ist im Gegensatz zu elektrischen Parametern wie dem Lade-und Entladestrom, der Anschlussspannung und dem SOC ein Parameter, der zu einem beliebigen Zeitpunkt ungeachtet eines Reihen-Parallelzustands (d.h. eines Schalterzustands) beschafft werden kann, und kann in geeigneter Weise einen Zustand jeder der Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 überwachen.
Eine Konfiguration kann ebenfalls angewendet werden, bei der ein Speisungsstrom in zumindest einem beliebigen der Schalter, die in dem Parallelspeisungspfad oder dem Reihenspeisungspfad vorhanden ist, als der Schalterzustandsparameter beschafft wird, und der Schalterwiderstandsparameter auf der Grundlage des Beschaffungsergebnisses justiert wird. Insbesondere wird der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Schalterspeisungsstroms durch Verwendung einer Beziehung von 13 eingestellt. Alternativ dazu wird der Schalterwiderstandswert auf der Grundlage des Schalterspeisungsstroms und der Schaltertemperatur durch Verwendung einer Beziehung von 14 eingestellt. In diesem Fall kann ebenfalls die Regelung entsprechend dem tatsächlichen Schalterzustand verwirklicht werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Konfiguration angewendet werden, bei der der Schalterwiderstandswert durch Verwendung sowohl des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters als auch des Schalterzustandsparameters justiert wird, jedoch kann dies auf eine Konfiguration geändert werden, bei der der Schalterwiderstandswert durch Verwendung lediglich eines dieser Parameter justiert wird.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Konfiguration angewendet werden, bei der der Widerstandswert des Schalters 22 in dem Parallelzustand justiert wird, und der Widerstandswert des Schalters 25 in dem Reihenzustand justiert wird, jedoch kann dies geändert werden. Eine Konfiguration kann angewendet werden, bei der der Widerstandswert von zumindest einem der Schalter 22, 23 und 24, die in dem Parallelspeisungspfad in dem Parallelzustand vorhanden sind, justiert wird. Zusätzlich kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der der Widerstandswert von zumindest einem der Schalter 23, 25, die in dem Reihenspeisungspfad in dem Reihenzustand vorhanden sind, justiert wird.
Eine Konfiguration kann angewendet werden, bei der ein Schalter zum Beschaffen eines Schalterzustandsparameters und ein Schalter, der ein Ziel für die Widerstandsjustierung sein soll, unterschiedlich voneinander sind. Beispielsweise kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der von den Schaltern 22, 23 und 24, die in dem Parallelspeisungspfad in dem Parallelzustand vorhanden sind, der Schalterzustandsparameter für den Schalter 22 beschafft wird, und die Widerstandswertjustierung für irgendeinen der Schalter 23, 24 durchgeführt wird. Zusätzlich kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der die Schalter 23, 25, die in dem Reihenspeisungspfad in dem Reihenzustand vorhanden sind, der Schalterzustandsparameter für den Schalter 23 beschafft wird und die Widerstandswertjustierung für den Schalter 25 durchgeführt wird.
Eine Konfiguration kann angewendet werden, bei der ein Überstromschwellwert zur Bestimmung, dass ein Überstrom in dem Speisungspfad einschließlich des Pfads zwischen den Lithiumionenspeicherbatterien 12, 13 geflossen ist, vorab definiert ist, und die Steuerungseinheit 30 ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Überstroms auf der Grundlage des Überstromschwellwerts bestimmt. In einem derartigen Fall ist die Steuerungseinheit 30 konfiguriert, einen Überstromschwellwert auf der Grundlage des Lade-und Entladestroms, der Anschlussspannung des SOC und/oder der Batterietemperatur als die Elektrizitätsspeicherzustandsparameter einzustellen. Dabei kann in einem Zustand, in dem ein Überstrom leicht fließt, der Überstromschwellwert klein eingestellt werden. Zusätzlich kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der der Stromschwellwert auf der Grundlage des Schalterspeisungsstroms und/oder der Schaltertemperatur als die Schalterzustandsparameter eingestellt wird.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Konfiguration angewendet werden, bei der in einem Zustand, in dem eine Vielzahl von Lithiumionenspeicherbatterien parallel geschaltet sind, ein Lade- und Entladestrom von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien individuell gesteuert wird, indem ein Schalterwiderstandswert auf eine Seite des Erhöhens des Schalterwiderstandswerts gesteuert wird, jedoch kann dies auf eine Konfiguration geändert werden, bei der der Lade- und Entladestrom von jeder der Lithiumionenspeicherbatterien individuell gesteuert wird, indem ein Schalterwiderstandswert auf eine Seite des Verringerns des Schalterwiderstandswerts geändert wird. Beispielsweise wird in einem Fall, in dem ein Schalterwiderstandswert (anfänglicher Widerstandswert), wenn der Schalter normalerweise EIN ist, nicht der minimale Wert ist, der Schalterwiderstandswert auf eine Seite des Verringerns des Schalterwiderstandswerts geändert.
Eine Konfiguration kann angewendet werden, bei der für eine Vielzahl von elektrischen Speichereinrichtungen eine andere Einrichtung als die Lithiumionenspeicherbatterie verwendet wird. Beispielsweise kann für die Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen irgendeine einer Konfiguration, bei der eine andere Speicherbatterie als die Lithiumionenspeicherbatterie verwendet wird, einer Konfiguration, bei der eine Speicherbatterie und ein Kondensator verwendet werden, und eine Konfiguration angewendet werden, bei der eine Vielzahl von Kondensatoren verwendet werden.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Konfiguration angewendet werden, bei der für einen Schalter zum Reihen-Parallel-Schalten einer Vielzahl von Lithiumionenspeicherbatterien der Widerstandswert des Schalters beim Einschalten justiert wird, und dadurch der Lade- und Entladestrom für jede der Lithiumionenspeicherbatterien individuell gesteuert wird, jedoch kann dies geändert werden. Beispielsweise kann eine Konfiguration angewendet werden, bei der in dem Speisungspfad der Batterieeinheit U ein anderer Schalter, der aus Halbleiterschaltelementen aufgebaut ist, zusätzlich zu dem Schalter zum Reihen-Parallel-Schalten vorgesehen ist, ein EIN-Widerstandswert des anderen Schalters justiert wird und dadurch der Lade- und Entladestrom für jede der Lithiumionenspeicherbatterien individuell gesteuert wird.
Außer der Verwendung des Halbleiterschaltelements als das widerstandsvariable Teil kann ebenfalls ein variabler Widerstand (variabler Widerstandsbauteil) verwendet werden.
Die vorliegende Offenbarung ist entsprechend funktionierenden Beispielen beschrieben, jedoch sollte verstanden werden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die funktionierenden Beispiele und Strukturen begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung weist ebenfalls verschiedene Variationen und Modifikationen innerhalb eines äquivalenten Bereichs auf. Zusätzlich sind verschiedene Kombinationen und Formen und weiter andere Kombinationen und Formen, die lediglich ein Element, mehr als das oder weniger als das zusätzlich zu den verschiedenen Kombinationen und Formen ebenfalls in einer Kategorie und dem Konzept der vorliegenden Offenbarung enthalten.
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 2016136629 [0001]
JP 2003155968 A [0004]

Claims

Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung (30), die bei einem Leistungszufuhrsystem angewendet wird, das aufweist: eine Vielzahl von Elektrizitätsspeichereinrichtungen (12, 13) und eine Schalteinheit, die eine Vielzahl von Schalteinrichtungen (21 bis 25) aufweist, die in elektrischen Pfaden, die zu jeder der elektrischen Speichereinrichtungen führen, und zwischen einem Parallelzustand, in der die Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen zueinander parallelgeschaltet sind, und einem Reihenzustand schaltet, in der die Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen zueinander in Reihe geschaltet sind, wobei die Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung aufweist: eine Beschaffungseinheit, die als ein Parameter, der einen Zustand der Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen angibt, einen Elektrizitätsspeicherzustandsparameter beschafft, der mit einem Betrag eines Stroms korreliert ist, der durch einen Speisungspfad einschließlich Pfaden zwischen jeden der elektrischen Speichereinrichtungen in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand fließt, und eine Widerstandssteuerungseinheit, die einen Widerstandswert eines widerstandvariablen Teils, das in den Speisungspfad in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand vorhanden ist, auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters justiert.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandssteuerungseinheit in einem Fall, in dem angenommen wird, dass der Speisungspfad in einer Situation ist, in der ein Überstrom, der größer als ein vorbestimmter Wert ist, in dem Parallelzustand oder dem Reihenzustand fließt, einen Widerstandswert des widerstandsvariablen Teils auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters auf eine Seite des Erhöhens des Widerstandswerts ändert.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit die Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen zwischen dem Reihenzustand und dem Parallelzustand entsprechend einer Schaltanforderung schaltet, und die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts des widerstandsvariablen Teils, das in dem Speisungspfad in dem Parallelzustand vorhanden ist, auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters durchführt, nachdem die Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen von dem Reihenzustand auf den Parallelzustand durch die Schaltanforderung geschaltet worden ist.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinheit in einem Fall, in dem die Schaltanforderung auf den Parallelzustand erzeugt wird, den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter vor Abschluss des Schaltens und nach Abschluss des Schaltens durch die Schalteinheit jeweils beschafft, und die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts des widerstandsvariablen Teils, das in dem Speisungspfad in dem Parallelzustand vorhanden ist, auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters vor Abschluss des Schaltens und nach Abschluss des Schaltens nach der Schaltanforderung auf den Parallelzustand durchführt.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinheit den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenzustand als den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Parallelzustand nach der Schaltanforderung auf den Parallelzustand und vor Abschluss des Parallelschaltens beschafft, und die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts des widerstandsvariablen Teils durch eine Vorsteuerung unter Verwendung eines Elektrizitätsspeicherzustandsparameters in dem Reihenzustand, der als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Parallelzustand beschafft wird, während einer vorbestimmten Zeitdauer einschließlich eines Zeitpunkts des Abschlusses des Parallelschaltens nach der Schaltanforderung auf den Parallelzustand durchführt.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts des widerstandsvariablen Teils (22), das unter der Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen in dem Speisungspfad in dem Parallelzustand vorhanden ist, durchführt.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit die Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen zwischen dem Reihenzustand und dem Parallelzustand entsprechend einer Schaltanforderung schaltet, und die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts des widerstandsvariablen Teils, das in dem Speisungspfad in dem Reihenzustand vorhanden ist, auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters durchführt, nachdem die Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen von dem Parallelzustand auf den Reihenzustand durch die Schaltanforderung geschaltet worden sind.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinheit in einem Fall, in dem eine Schaltanforderung auf den Reihenzustand erzeugt wird, den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter jeweils vor Abschluss des Schaltens und nach Abschluss des Schaltens durch die Schalteinheit beschafft, und die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts des widerstandsvariablen Teils, das in dem Speisungspfad in dem Reihenzustand vorhanden ist, auf der Grundlage des Elektrizitätsspeicherzustandsparameters vor Abschluss des Schaltens und nach Abschluss des Schaltens nach der Schaltanforderung auf den Reihenzustand durchführt.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinheit den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Parallelzustand als den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenzustand nach der Schaltanforderung auf den Reihenzustand und vor Abschluss des Reihenschaltens beschafft, und die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts des widerstandsvariablen Teils durch eine Vorsteuerung unter Verwendung eines Elektrizitätsspeicherzustandsparameters in dem Parallelzustand, der als der Elektrizitätsspeicherzustandsparameter in dem Reihenzustand beschafft wird, während einer vorbestimmten Zeitdauer einschließlich eines Zeitpunkts des Abschlusses des Reihenschaltens nach der Schaltanforderung auf den Reihenzustand durchführt.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts des widerstandsvariablen Teils (25), das zwischen der Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen in dem Speisungspfad in dem Reihenzustand vorhanden ist, durchführt.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinheit als den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter einen Lade- und Entladestrom, eine Anschlussspannung und/oder einen Ladezustand in zumindest irgendeiner der Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen beschafft, und die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandwerts des widerstandsvariablen Teils auf der Grundlage des Beschaffungsergebnisses der Beschaffungseinheit durchführt.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinheit als den Elektrizitätsspeicherzustandsparameter eine Temperatur von zumindest irgendeiner der Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen beschafft, und die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts des widerstandsvariablen Teils auf der Grundlage des Beschaffungsergebnisses durch die Beschaffungseinheit durchführt.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts des widerstandsvariablen Teils während einer Entladezeit und/oder einer Ladezeit der Vielzahl der elektrischen Speichereinrichtungen durchführt.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das widerstandsvariable Teil ein Halbleiterschaltelement aufweist, und die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts in einem EIN-Zustand des Halbleiterschaltelements durchführt.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandssteuerungseinheit irgendeine der Vielzahl der Schalteinrichtungen als das widerstandsvariable Teil verwendet, um eine Justierung eines Widerstandswerts der Schalteinrichtung durchzuführen.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung ein Halbleiterschaltelement aufweist, und die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts in einem EIN-Zustand des Halbleiterschaltelements durchführt.
Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandssteuerungseinheit eine Justierung eines Widerstandswerts des Halbleiterschaltelements durch digital-analoge Steuerung oder PWM-Steuerung durchführt.
Leistungszufuhrsystem mit einer Leistungszufuhrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, einer Vielzahl von elektrischen Speichereinrichtungen, und einer Schalteinheit.