DE112019004646T5 - Steuerverfahren für ein mobiles Stromversorgungssystem und Stromversorgungssystem für einen beweglichen Körper - Google Patents

Steuerverfahren für ein mobiles Stromversorgungssystem und Stromversorgungssystem für einen beweglichen Körper Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper vorgesehen, wobei das System eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen, die mit einer Beweglicher-Körper-Last und parallel miteinander verbunden sind, und einen Stromunterbrecher, der für jede der Energiespeichervorrichtungen vorgesehen ist und den Strom jeder Energiespeichervorrichtung unterbricht, umfasst. Das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Erfassen einer Anormalität in jeder der Energiespeichervorrichtungen; und einen Schritt zum Versetzen des Stromunterbrechers wenigstens einer der Energiespeichervorrichtungen zu einem energetisierten Zustand, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem für einen beweglichen Körper.
  • STAND DER TECHNIK
  • Fahrzeughersteller treiben die Entwicklung von automatischen Bremssystemen und automatischen Fahrtechnologien voran. Aufgrund der zunehmenden Elektrifizierung von Fahrzeugen (bewegten Körpern) wächst die Bedeutung der Stromversorgungsvorrichtung in einem Fahrzeug. Weiterhin werden für die Stromversorgung in einem Fahrzeug eine einzelne Bleisäure-Energiespeichervorrichtung und eine Lichtmaschine für die Stromversorgung verwendet. Die Stromversorgung in einem Fahrzeug kann unterbrochen werden, wenn die Energiespeichervorrichtung plötzlich ausfällt oder ein mit einem externen Anschluss verbundener Kabelbaum unterbrochen wird. Deshalb ist es üblich, zwei Energiespeichervorrichtungen parallel zu verbinden, um eine Redundanz vorzusehen. Das nachfolgend genannte Patentdokument 1 gibt an, dass eine Stromversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug eine Steuereinrichtung, eine elektrische Last, ein Hauptrelais, einen Starter, eine Lichtmaschine, eine Bleisäurebatterie, eine wiederaufladbare Nickelwasserstoffbatterie und ähnliches enthält.
  • REFERENZLISTE
  • PATENTDOKUMENT
  • Patentdokument 1: JP-A-2015-67042
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • PROBLEMSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Um die Sicherheit zu gewährleisten, kann eine Energiespeichervorrichtung mit einem Stromunterbrecher versehen sein, der einen Strom unterbricht, wenn eine Anormalität wie etwa eine Überladung auftritt. In einem Stromversorgungssystem, in dem zwei Energiespeichervorrichtungen parallel verbunden sind, kann auch dann, wenn eine der zwei Energiespeichervorrichtungen anormal wird und der Strom der einen Energiespeichervorrichtung unterbrochen wird, die Stromversorgung zu dem Fahrzeug durch die andere Energiespeichervorrichtung fortgesetzt werden.
  • Wenn jedoch der Strom beim Auftreten einer Anormalität in der anderen Energiespeichervorrichtung unterbrochen wird, befinden sich beide Energiespeichervorrichtungen in einen unterbrochenen Zustand und wird die Stromversorgung zu dem Fahrzeug unterbrochen.
  • Es wurden bisher keine ausreichenden Untersuchungen zu der Steuerung für den Fall, dass alle Energiespeichervorrichtungen (die zwei Energiespeichervorrichtungen in dem oben genannten Beispiel) anormal werden, durchgeführt.
  • Die vorliegende Erfindung nimmt auf die oben geschilderten Umstände Bezug, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Stromversorgung bei einer plötzlichen Lastfluktuation eines beweglichen Körpers auch dann, wenn alle aus einer Vielzahl von parallel verbundenen Energiespeichervorrichtungen anormal werden, vorzubereiten.
  • PROBLEMLÖSUNG
  • In einem Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper umfasst das System eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen, die mit einer Beweglicher-Körper-Last und parallel miteinander verbunden sind, und einen Stromunterbrecher, der für jede der Energiespeichervorrichtungen vorgesehen ist und den Strom jeder Energiespeichervorrichtung unterbricht. Das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Erfassen einer Anormalität in jeder der Energiespeichervorrichtungen; und einen Schritt zum Versetzen des Stromunterbrechers wenigstens einer der Energiespeichervorrichtungen zu einem energetisierten Zustand, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind.
  • Ein Stromversorgungssystem für einen beweglichen Körper umfasst: eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen, die mit einer Beweglicher-Körper-Last und parallel miteinander verbunden sind; einen Stromunterbrecher, der für jede der Energiespeichervorrichtungen vorgesehen ist und den Strom jeder Energiespeichervorrichtung unterbricht; und einen Steuerteil, wobei der Steuerteil den Stromunterbrecher wenigstens einer der Energiespeichervorrichtungen zu einem energetisierten Zustand versetzt, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind.
  • VORTEILE DER ERFINDUNG
  • Auch wenn alle aus der Vielzahl von parallel verbundenen Energiespeichervorrichtungen anormal werden, ist eine Vorbereitung für eine Stromversorgung bei einer plötzlichen Lastfluktuation des beweglichen Körpers möglich.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • 2 ist ein Blockdiagramm eines Stromversorgungssystems.
    • 3 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Energiespeichervorrichtung zeigt.
    • 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Energiespeichervorrichtung.
    • 5A ist eine Draufsicht auf eine Sekundärbatterie.
    • 5B ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A von 5A.
    • 6 ist eine schematische Ansicht, die eine Ladekurve der Sekundärbatterie zeigt.
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das eine Ladesteuerung für das Stromversorgungssystem zeigt.
    • 8 ist ein Flussdiagramm, das eine Ladesteuerung für ein Stromversorgungssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
    • 9 ist ein Blockdiagramm eines Stromversorgungsystems gemäß einer dritten Ausführungsform.
    • 10 ist ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitung zum Begrenzen einer Ladegröße Q gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
    • 11 ist ein Blockdiagramm eines Stromversorgungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • (1) In einem Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper umfasst das System eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen, die mit einer Beweglicher-Körper-Last und parallel miteinander verbunden sind, und einen Stromunterbrecher, der für jede der Energiespeichervorrichtungen vorgesehen ist und den Strom jeder Energiespeichervorrichtung unterbricht. Das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Erfassen einer Anormalität in jeder der Energiespeichervorrichtungen; und einen Schritt zum Versetzen des Stromunterbrechers wenigstens einer der Energiespeichervorrichtungen zu einem energetisierten Zustand, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind.
  • Wenn eine Energiespeichervorrichtung anormal ist, wird die Sicherheit der Energiespeichervorrichtung sichergestellt, indem der Stromunterbrecher zu dem unterbrochenen Zustand versetzt wird, um den Strom zu unterbrechen.
  • In dem oben genannten Verfahren wird das herkömmliche Konzept der Sicherstellung der Sicherheit der Energiespeichervorrichtung durch eine Stromunterbrechung umgekehrt, wobei, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind, wenigstens ein Stromunterbrecher zu einem energetisierten Zustand versetzt wird. Indem der wenigstens eine Stromunterbrecher zu dem energetisierten Zustand versetzt wird, ist wenigstens eine Energiespeichervorrichtung auch nach dem Auftreten der Anormalität mit dem beweglichen Körper verbunden, sodass eine Vorbereitung für eine Stromversorgung bei der plötzlichen Lastfluktuation des beweglichen Körpers möglich ist im Vergleich zu einem Fall, in dem keine der Energiespeichervorrichtungen mit dem beweglichen Körper verbunden ist.
  • (2) Das Verfahren zum Steuern des Stromversorgungssystems für den beweglichen Körper kann einen Schritt umfassen zum Versetzen, wenn einige der Energiespeichervorrichtungen anormal sind, des Stromunterbrechers jeder der anormalen Energiespeichervorrichtungen zu einem unterbrochenen Zustand und zum Halten des Stromunterbrechers jeder der nicht-anormalen Energiespeichervorrichtungen in dem energetisierten Zustand.
  • In diesem Verfahren kann auch dann, wenn einige der Energiespeichervorrichtungen unterbrochen sind, die andere Energiespeichervorrichtung die Verbindung mit dem beweglichen Körper aufrechterhalten. Wenn die Anormalität eine Überladung ist, kann durch das Erhalten der Verbindung mit dem beweglichen Körper, das Laden durch eine andere Energiespeichervorrichtung, die nicht überladen wurde, fortgesetzt werden.
  • (3) Wenn in dem Verfahren zum Steuern des Stromversorgungssystems für den beweglichen Körper alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind, kann basierend auf dem Typ der Anormalitätjeder der Energiespeichervorrichtungen bestimmt werden, welcher der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtungen zu dem energetisierten Zustand versetzt werden soll.
  • Wenn im Fall einer Anormalität der Energiespeichervorrichtung der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtung in dem energetisierten Zustand gehalten wird, kann die Energiespeichervorrichtung vollständig unbrauchbar werden. Die Möglichkeit eines vollständigen Unbrauchbarwerdens der Energiespeichervorrichtung hängt jedoch von dem Typ der Anormalität ab. In diesem Verfahren wird basierend auf dem Typ der Anormalität bestimmt, welcher der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtungen zu dem energetisierten Zustand versetzt werden soll, wobei die Möglichkeit eines vollständigen Unbrauchbarwerdens der Energiespeichervorrichtung im Vergleich zu einem Fall, in dem die Bestimmung unabhängig von dem Typ der Anormalität vorgenommen wird, reduziert werden kann.
  • (4) Jede der Energiespeichervorrichtungen enthält eine Energiespeichereinrichtung und einen Verwaltungsteil, der die Energiespeichereinrichtung verwaltet, wobei der Typ der Anormalität eine Anormalität in der Energiespeichereinrichtung und eine Anormalität in dem Verwaltungsteil umfasst, wobei, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind, der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtung mit einer Anormalität in der Energiespeichereinrichtung zu einem unterbrochenen Zustand versetzt wird, und der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtung mit einer Anormalität in dem Verwaltungsteil zu dem energetisierten Zustand versetzt werden kann.
  • Eine Anormalität des Verwaltungsteils führt weniger wahrscheinlich zu einem vollständigen Unbrauchbarwerden der Energiespeichervorrichtung, wenn der Stromunterbrecher zu dem energetisierten Zustand versetzt wird, als eine Anormalität der Energiespeichereinrichtung. Weil in diesem Verfahren der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtung mit einer Anormalität in dem Verwaltungsteil zu dem energetisierten Zustand versetzt wird, kann die Möglichkeit eines vollständigen Unbrauchbarwerdens der Energiespeichervorrichtung im Vergleich zu einem Fall, in dem der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtung mit einer Anormalität in der Energiespeichereinrichtung zu dem energetisierten Zustand versetzt wird, reduziert werden.
  • (5) Die Anormalität kann eine Überladung sein, wobei in dem Verfahren zum Steuern des Stromversorgungssystems für den beweglichen Körper, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind, der Stromunterbrecher der überladenen Energiespeichervorrichtung zu einem unterbrochenen Zustand versetzt wird, und der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtung, die eine andere Anormalität als eine Überladung aufweist, zu dem energetisierten Zustand versetzt werden kann.
  • Wenn das Laden fortgesetzt wird, weist die überladene Energiespeichervorrichtung eine kürzere Zeitdauer bis zum Erreichen der Spannung, bei der die Batterieperformanz verloren geht, als die anderen Energiespeichervorrichtungen mit anderen Anormalitäten auf. Wenn die Zeitdauer kurz ist, kann die Batterieperformanz unter Umständen verloren gehen, bevor der bewegliche Körper stoppt. Wenn die Batterieperformanz verloren geht, kann zum Beispiel kein Strom zu dem Steuerteil des Stromversorgungssystems, einem Bremssystem, einer Servolenkung oder ähnlichem zugeführt werden und kann der bewegliche Körper unter Umständen nicht sicher stoppen. Eine Warnleuchte kann unter Umständen nicht leuchten, weil die Batterieperformanz verloren gegangen ist. Wenn also alle Energiespeichervorrichtungen anormal werden, ist es hinsichtlich eines sicheren Stoppens des beweglichen Körpers wünschenswert, den Stromunterbrecher der überladenen Energiespeichervorrichtung zu dem energetisierten Zustand zu versetzen und die Stromunterbrecher der anderen Energiespeichervorrichtungen, die andere Anormalitäten aufweisen, zu dem unterbrochenen Zustand zu versetzen.
  • Wenn in dem oben genannten Verfahren das Laden fortgesetzt wird, kann der Strom durch eine nicht überladene Energiespeichervorrichtung empfangen werden. Weil der Strom durch die nicht überladene Energiespeichervorrichtung empfangen wird, ist die Zeitdauer, bis die Energiespeichervorrichtung die Spannung, bei der die Batterieperformanz verloren geht, erreicht, länger als wenn der Ladestrom durch die überladene Energiespeichervorrichtung empfangen wird, sodass die Zeitdauer für ein sicheres Stoppen des beweglichen Körpers sichergestellt werden kann.
  • (6) Die Anormalität kann eine Überladung sein, wobei in dem Verfahren zum Steuern des Stromversorgungssystems für den beweglichen Körper, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind und wenn die Anormalität der letzten anormalen Energiespeichervorrichtung eine Überladung ist, die Stromunterbrecher von wenigstens zwei der Energiespeichervorrichtungen einschließlich der letzten anormalen Energiespeichervorrichtung zu dem energetisierten Zustand versetzt werden können.
  • Auch wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal werden, ist es wünschenswert, eine Zeitdauer bis zu einem sicheren Stoppen des beweglichen Körpers sicherzustellen, wofür entsprechende Maßnahmen erforderlich sind.
  • Wenn in dem oben genannten Verfahren eine Anormalität der letzten anormalen Energiespeichervorrichtung eine Überladung ist, werden die Stromunterbrecher von wenigstens zwei Energiespeichervorrichtungen einschließlich der letzten anormalen Energiespeichervorrichtung zu dem energetisierten Zustand versetzt, sodass der Ladestrom durch wenigstens zwei Energiespeichervorrichtungen gemeinsam empfangen werden kann, wenn das Laden nach der Überladung fortgesetzt wird. Wenn der Ladestrom gemeinsam durch wenigstens zwei Energiespeichervorrichtungen gemeinsam empfangen wird, wird der Spannungsanstieg jeder Energiespeichervorrichtung langsamer als in einem Fall, in dem der Ladestrom nur durch wenigstens eine letzte anormale (überladene) Energiespeichervorrichtung empfangen wird. Dadurch wird die Zeitdauer, bis die letzte anormale (überladene) Energiespeichervorrichtung die Spannung, bei der die Batterieperformanz verloren geht, erreicht, verlängert, sodass die Zeitdauer für ein sicheres Stoppen des beweglichen Körpers sichergestellt werden kann.
  • (7) Die Anormalität kann eine Überladung sein, wobei in dem Verfahren zum Steuern des Stromversorgungssystems, wenn alle Energiespeichervorrichtungen überladen sind, die Stromunterbrecher von wenigstens zwei der Energiespeichervorrichtungen zu dem energetisierten Zustand versetzt werden können.
  • Auch wenn alle Energiespeichervorrichtungen überladen werden, ist es wünschenswert, eine Zeitdauer bis zu einem sicheren Stoppen des beweglichen Körpers sicherzustellen, wofür entsprechende Maßnahmen erforderlich sind.
  • In diesem Verfahren werden wenigstens zwei Stromunterbrecher zu dem energetisierten Zustand versetzt, sodass, wenn das Laden nach der Überladung fortgesetzt wird, der Ladestrom gemeinsam durch wenigstens zwei Energiespeichervorrichtungen empfangen werden kann. Wenn der Ladestrom gemeinsam durch wenigstens zwei Energiespeichervorrichtungen empfangen wird, wird der Spannungsanstieg jeder Energiespeichervorrichtung langsamer als in einem Fall, indem der Ladestrom nur durch eine Energiespeichervorrichtung empfangen wird. Dadurch wird die Zeitdauer, bis jede Energiespeichervorrichtung die Spannung, bei welcher die Batterieperformanz verloren geht, erreicht, verlängert, sodass die Zeitdauer für ein sicheres Stoppen des beweglichen Körpers sichergestellt werden kann.
  • (8) Das Verfahren zum Steuern des Stromversorgungssystems kann einen Schritt zum Schalten, wenn alle Energiespeichervorrichtungen überladen sind, des Stromunterbrechers jeder der Energiespeichervorrichtungen mit Ausnahme der letzten überladenen Energiespeichervorrichtung von dem unterbrochenen Zustand zu dem energetisierten Zustand und zum Halten des Stromunterbrechers der letzten überladenen Energiespeichervorrichtung in dem energetisierten Zustand umfassen.
  • Weil in diesem Verfahren die Energiespeichervorrichtung die Verbindung mit dem beweglichen Körper auch dann hält, wenn alle Energiespeichervorrichtungen überladen wurden, ist eine Vorbereitung für eine Stromversorgung bei der plötzlichen Lastfluktuation des beweglichen Körpers möglich. Der Ladestrom wird durch alle Energiespeichervorrichtungen gemeinsam empfangen, nachdem alle Energiespeichervorrichtungen überladen wurden, sodass der Spannungsanstieg der Energiespeichervorrichtungen reduziert werden kann und die Zeitdauer für ein sicheres Stoppen des beweglichen Körpers sichergestellt werden kann.
  • (9) Das Steuerverfahren des Stromversorgungssystems kann weiterhin einen Warnschritt zum Anfragen eines Stoppens des beweglichen Körpers, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind, umfassen.
  • In diesem Verfahren kann verhindert werden, dass ein Fahrer die Fahrt fortsetzt, wenn die Anormalität, nachdem alle Energiespeichervorrichtungen anormal wurden, erfasst wird, und kann der Fahrer zu einem Stoppen des beweglichen Körpers aufgefordert werden.
  • (10) Das Steuerverfahren des Stromversorgungssystems kann weiterhin einen Schritt zum Versetzen des Stromunterbrechers der Energiespeichervorrichtung zu einem unterbrochenen Zustand, um die Verwendung aller Energiespeichervorrichtungen zu unterbinden, wenn der bewegliche Körper stoppt und dann der Motor stoppt, umfassen.
  • In diesem Verfahren kann, auch wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal werden, die Verbindung zwischen den Energiespeichervorrichtungen und dem beweglichen Körper erhalten werden, um eine Zeitdauer für ein sicheres Stoppen des beweglichen Körpers sicherzustellen und kann die Verwendung der anormal gewordenen Energiespeichervorrichtung unterbunden werden, nachdem der bewegliche Körper stoppt und dann der Motor stoppt.
  • (11) Das Verfahren zum Steuern des Stromversorgungssystems kann einen Schritt zum Unterbrechen des Stroms der Energiespeichervorrichtung, die eine Grenzelektrizitätsgröße überschreitet, durch das Versetzen des entsprechenden Stromunterbrechers zu dem unterbrochenen Zustand, wenn die Ladegröße einer der Energiespeichervorrichtungen, in denen der Stromunterbrecher in einen energetisierten Zustand versetzt wird, eine Grenzelektrizitätsgröße überschreitet, nachdem alle Energiespeichervorrichtungen anormal geworden sind und der Stromunterbrecher wenigstens einer der Energiespeichereinrichtungen zu dem energetisierten Zustand versetzt wurde, umfassen.
  • In diesem Verfahren wird, nachdem alle Energiespeichervorrichtungen anormal geworden sind und der Stromunterbrecher wenigstens einer Energiespeichervorrichtung zu dem energetisierten Zustand versetzt wurde, wenn die Ladegröße einer der Energiespeichervorrichtungen die Grenzelektrizitätsgröße überschreitet, der Strom unterbrochen, wodurch verhindert wird, dass die Energiespeichervorrichtung über die Grenzelektrizitätsgröße hinaus geladen wird. Durch das Setzen der Grenzelektrizitätsgröße innerhalb eines Bereichs, in dem die Batterieperformanz der Energiespeichervorrichtung erhalten werden kann, kann ein Verlust der Batterieperformanz der Energiespeichervorrichtung aufgrund des Ladens verhindert werden.
  • <Erste Ausführungsform>
  • Beschreibung des Stromversorgungssystems 30 eines Fahrzeugs
  • Wie in 1 gezeigt, ist ein Fahrzeug 10 ein durch einen Verbrennungsmotor betriebenes Fahrzeug, das einen Motorstarter 21 wie etwa einen Startermotor und das Stromversorgungssystem enthält. Das Fahrzeug 10 ist ein Beispiel für einen beweglichen Körper. Obwohl nicht in 1 gezeigt, sind in dem Fahrzeug 10 zusätzlich zu dem Motorstarter 21 eine Lichtmaschine 23, die ein Fahrzeuggenerator ist, und eine elektrische Last 25 montiert. Die elektrische Last 25 weist einen Nennwert von 12 V auf und kann zum Beispiel eine Klimaanlage, eine Audioeinrichtung, ein Navigationsgerät oder ähnliches sein.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration des Fahrzeugstromversorgungssystems 30 zeigt.
  • Das Stromversorgungssystem 30 umfasst eine erste Energiespeichervorrichtung 50A, eine zweite Energiespeichervorrichtung 50B, eine elektronische Fahrzeugsteuereinheit (ECU) 31 und einen DC-zu-DC-Wandler 35. Die Fahrzeug-ECU 31 ist ein Beispiel für einen Steuerteil. Die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B sind Beispiele für eine Energiespeichervorrichtung.
  • Die erste Energiespeichervorrichtung 50A enthält einen ersten Stromunterbrecher 53A, eine erste zusammengesetzte Batterie 60A und eine erste Verwaltungsvorrichtung 100A, und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B enthält einen zweiten Stromunterbrecher 53B, eine zweite zusammengesetzte Batterie 60B und eine zweite Verwaltungsvorrichtung 100B. Die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B weisen einen Nennwert von 12 V auf. Die erste zusammengesetzte Batterie 60A ist ein Beispiel für einen ersten Energiespeicherteil, und die zweite zusammengesetzte Batterie 60B ist ein Beispiel für einen zweiten Energiespeicherteil.
  • Die erste Energiespeichervorrichtung 50A ist mit einer Stromleitung 37 verbunden. Der Motorstarter 21, die Lichtmaschine 23 und die elektrische Last 25 sind mit der ersten Energiespeichervorrichtung 50A über die Stromleitung 37 verbunden. Der Motorstarter 21 und die elektrische Last 25 sind Beispiele für eine Fahrzeuglast.
  • Die zweite Energiespeichervorrichtung 50B ist mit der ersten Energiespeichervorrichtung 50A über den DC-zu-DC-Wandler 35 verbunden. Der DC-zu-DC-Wandler 35 ist ein bidirektionaler DC-zu-DC-Wandler, der das Laden und Entladen für die zweite Energiespeichervorrichtung 50B steuern kann. Der DC-zu-DC-Wandler35 ist eine Einstelleinrichtung für das Steuern des Ladens und Entladens der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B. Die Einstelleinrichtung kann auch eine andere Einrichtung als der DC-zu-DC-Wandler sein.
  • Die Fahrzeug-ECU 31 ist kommunikativ mit der ersten Energiespeichervorrichtung 50A, der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B und dem DC-zu-DC-Wandler 35 verbunden. Die Fahrzeug-ECU 31 ist ein Steuerteil des Stromversorgungssystems 30 und enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 32 und einen Speicher 33. Die Fahrzeug-ECU 31 empfängt Überwachungsdaten von den entsprechenden Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B mit einem fixen Zyklus. Die CPU 32 steuert den DC-zu-DC-Wandler 35 in Entsprechung zu den Zuständen der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B, um eine Laden-Entladen-Steuerung für die Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B durchzuführen. Der Speicher 33 speichert ein Programm zum Ausführen einer Laden-Entladen-Steuerung.
  • Die Fahrzeug-ECU 31 kann Informationen zu dem Betriebszustand eines Motors (Antriebsvorrichtung) und dem Fahrzustand des Fahrzeugs 10 von anderen Fahrzeug-ECUs, die den Motor des Fahrzeugs 10 steuern, erhalten.
  • Durch das Steuern einer Spannung an einem Punkt A in der Nähe der Last kann der DC-zu-DC-Wandler 35 die Stromversorgung von der Energiespeichervorrichtung 50B zu der elektrischen Last 25 steuern. Indem die Spannung an dem Punkt A höher als die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 23 vorgesehen wird, kann Strom zu der elektrischen Last 25 zugeführt werden, und indem die Spannung an dem Punkt A niedriger als die Ausgangsspannung der Lichtmaschine 23 vorgesehen wird, kann die Stromversorgung zu der elektrischen Last 25 gestoppt werden (Entladesteuerung).
  • Durch das Steuern einer Spannung an einem Punkt B in der Nähe der Energiespeichervorrichtung kann der DC-zu-DC-Wandler 35 die Stromversorgung zu der Energiespeichervorrichtung 50B steuern. Indem die Spannung an dem Punkt B höher als die Ausgangsspannung der Energiespeichervorrichtung 50B vorgesehen wird, kann Strom von der Lichtmaschine 23 zu der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B über die Stromleitung 37 zugeführt werden, und indem die Spannung an dem Punkt B niedriger als die Ausgangsspannung der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B vorgesehen wird, kann die Stromversorgung zu der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B gestoppt werden (Ladesteuerung).
  • Weil die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B parallel verbunden sind, kann auch dann, wenn eine Anormalität in einer Energiespeichervorrichtung (z.B. der ersten Energiespeichervorrichtung 50A, d.h. der Hauptenergiespeichervorrichtung) auftritt, die Stromversorgung zu dem Fahrzeug 10 durch die andere Energiespeichervorrichtung (z.B. die zweite Energiespeichervorrichtung 50B, d.h. die Nebenenergiespeichervorrichtung) fortgesetzt werden und kann die Stromversorgung des Fahrzeugs 10 mit einer Redundanz vorgesehen werden.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration der ersten Energiespeichervorrichtung 50A zeigt. Die erste Energiespeichervorrichtung 50A umfasst den ersten Stromunterbrecher 53A, die erste zusammengesetzte Batterie 60A, einen Stromsensor 54, eine erste Verwaltungsvorrichtung 100A, einen Temperatursensor 115 und einen Steckverbinder 57. Der Stromsensor 54, die erste Verwaltungsvorrichtung 100A und der Temperatursensor 115 sind Beispiele für einen Verwaltungsteil.
  • Der erste Stromunterbrecher 53A, die erste zusammengesetzte Batterie 60A und der Stromsensor 54 sind in Reihe über Stromleitungen 55P, 55N verbunden. Die Stromleitung 55P ist eine Stromleitung, die einen externen Anschluss 51 der positiven Elektrode mit der positiven Elektrode der ersten zusammengesetzten Batterie 60A verbindet. Die Stromleitung 55N ist eine Stromleitung, die einen externen Anschluss 52 der negativen Elektrode mit der negativen Elektrode der ersten zusammengesetzten Batterie 60A verbindet. Der erste Stromunterbrecher 53A ist auf der Positivelektrodenseite der ersten zusammengesetzten Batterie 60A angeordnet und an der Stromleitung 55P auf der Positivelektrodenseite vorgesehen. Der Stromsensor 54 ist auf der Negativelektrodenseite der ersten zusammengesetzten Batterie 60A angeordnet und an der Stromleitung 55N der negativen Elektrode vorgesehen.
  • Der erste Stromunterbrecher 53A kann ein Kontaktschalter (vom mechanischen Typ) wie etwa ein Relais oder ein Halbleiterschalter wie etwa ein Feldeffekttransistor (FET) oder ein Transistor sein. Durch das Unterbrechen des ersten Stromunterbrechers 53A wird die erste Energiespeichervorrichtung 50A von der Stromleitung 37 des Fahrzeugs 10 getrennt, um den Strom zu unterbrechen. Durch die Energetisierung des ersten Stromunterbrechers 53A wird die erste Energiespeichervorrichtung 50B mit der Stromleitung 37 verbunden und kann Strom zu dem Fahrzeug 10 zuführen.
  • Der Stromsensor 54 misst einen Strom I [A] der ersten zusammengesetzten Batterie 60A. Ein Temperatursensor 115 misst die Temperatur [°C] der ersten zusammengesetzten Batterie 60A kontaktierend oder kontaktlos.
  • Die erste Verwaltungsvorrichtung 100A ist in einer Leiterplatteneinheit 65 vorgesehen. Die erste Verwaltungsvorrichtung 100A enthält eine Spannungserfassungseinheit 110 und einen Verarbeitungsteil 120. Die Spannungserfassungsschaltung 110 ist mit beiden Enden jeder Sekundärbatterie 62 (einem Beispiel einer Energiespeichereinrichtung) über eine Signalleitung verbunden und misst die Batteriespannung V [V] jeder Sekundärbatterie 62 und die Gesamtspannung VB der ersten zusammengesetzten Batterie 60A. Die Gesamtspannung VB [V] der ersten zusammengesetzten Batterie 60A ist die Summe der Spannungen von vier in Reihe verbundenen Sekundärbatterien 62.
  • Der Verarbeitungsteil 120 enthält eine CPU 121 mit einer arithmetischen Funktion, einen Speicher 123, der ein Speicherteil ist, und einen Kommunikationsteil 125. Der Verarbeitungsteil 120 überwacht den Strom I der ersten zusammengesetzten Batterie 60A, die Spannung V jeder Sekundärbatterie 62 und die Gesamtspannung VB und die Temperatur der ersten zusammengesetzten Batterie 60A anhand der Ausgaben des Stromsensors 54, der Spannungserfassungsschaltung 110 und des Temperatursensors 115.
  • Der Speicher 123 ist ein nicht-flüchtiges Speichermedium wie etwa ein Flash-Speicher oder ein elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM). Der Speicher 123 speichert ein Überwachungsprogramm für das Überwachen des Zustands der ersten zusammengesetzten Batterie 60A sowie Daten, die für das Ausführen des Überwachungsprogramms erforderlich sind. Der Steckverbinder 57 ist vorgesehen, um die erste Energiespeichervorrichtung 50A mit der Fahrzeug-ECU 31 zu verbinden.
  • Wie in 4 gezeigt, umfasst die erste Energiespeichervorrichtung 50A ein Gehäuse 71. Das Gehäuse 71 umfasst einen Körper 73 aus einem Kunstharzmaterial und einen Deckelkörper 74. Der Körper 73 weist eine zylindrische Form mit einem geschlossenen Boden auf. Der Körper 73 umfasst einen Bodenflächenteil 75 und vier Seitenflächenteile 76. Eine obere Öffnung 77 wird in einem oberen Endteil durch die vier Seitenflächenteile 76 gebildet.
  • In dem Gehäuse 71 sind die erste zusammengesetzte Batterie 60A und die Leiterplatteneinheit 65 aufgenommen. Die erste zusammengesetzte Batterie 60A umfasst zwölf Sekundärbatterien 62. Die zwölf Sekundärbatterien 62 sind derart verbunden, dass jeweils drei von ihnen parallel und vier von ihnen in Reihe verbunden sind. Die Leiterplatteneinheit 65 ist an dem oberen Teil der ersten zusammengesetzten Batterie 60A vorgesehen. In dem Blockdiagramm von 3 werden jeweils drei parallel verbundene Sekundärbatterien 62 durch ein Batteriesymbol wiedergegeben.
  • Der Deckelkörper 74 schließt die obere Öffnung 77 des Körpers 73. Eine Außenumfangswand 78 ist um den Deckelkörper 74 herum vorgesehen. Der Deckelkörper 74 weist einen Vorsprung 79 mit im Wesentlichen einer T-Form in einer Draufsicht auf. Der externe Anschluss 51 der positiven Elektrode ist an einer Ecke des vorderen Teils des Deckelkörpers 74 fixiert, und der externe Anschluss 52 der negativen Elektrode ist an dem anderen Eckteil fixiert.
  • Wie in 5A und 5B gezeigt, ist in der Sekundärbatterie 62 eine Elektrodenanordnung 83 in einem rechteckig-parallelepipedförmigen Gehäuse 82 zusammen mit einem nicht-wässrigen Elektrolyten aufgenommen. Die Sekundärbatterie 62 ist zum Beispiel eine Lithiumionen-Sekundärbatterie. Das Gehäuse 82 weist einen Gehäusekörper 84 und einen Deckel 85 zum Schließen einer Öffnung an der oberen Seite des Gehäusekörpers 84 auf.
  • Obwohl nicht im Detail gezeigt, weist die Elektrodenanordnung 83 ein Trennglied auf, das aus einem porösen Kunstharzfilm ausgebildet ist und zwischen einem negativen Elektrodenelement, das durch das Auftragen eines aktiven Materials auf ein aus einer Kupferfolie ausgebildetes Substrat ausgebildet ist, und einem positiven Elektrodenelement, das durch das Auftragen eines aktiven Materials auf ein aus einer Aluminiumfolie ausgebildetes Substrat ausgebildet ist, angeordnet ist. Alle diese Komponenten sind bandförmig und zu einer flachen Form gewickelt, sodass sie in dem Gehäusekörper 84 in einem Zustand aufgenommen werden können, in dem sie voneinander auf gegenüberliegenden Seiten in der Breitenrichtung in Bezug auf das Trennglied versetzt sind.
  • Das positive Elektrodenelement ist mit einem positiven Elektrodenanschluss 87 über einen Positivelektroden-Stromkollektor 86 verbunden, und das negative Elektrodenelement ist mit einem negativen Elektrodenanschluss 89 über einen Negativelektroden-Stromkollektor 88 verbunden. Der Positivelektroden-Stromkollektor 86 und der Negativelektroden-Stromkollektor 88 bestehen aus einer plattenförmigen Basis 90 und Schenkeln 91, die sich von der Basis 90 erstrecken. Ein Durchgangsloch ist in der Basis 90 ausgebildet. Der Schenkel 91 ist mit dem positiven Elektrodenelement oder dem negativen Elektrodenelement verbunden. Der positive Elektrodenanschluss 87 und der negative Elektrodenanschluss 89 bestehen aus einem Anschlusskörperteil 92 und einem Stift 93, der von dem mittleren Teil zu der unteren Fläche des Anschlusskörperteils 92 nach unten vorsteht. Der Anschlusskörperteil 92 und der Stift 93 des positiven Elektrodenanschlusses 87 sind einstückig aus Aluminium (einem einzelnen Material) ausgebildet. In dem negativen Elektrodenanschluss 89 ist der Anschlusskörperteil 92 aus Aluminium ausgebildet, ist der Stift 93 aus Kupfer ausgebildet und sind die beiden Teile aneinander montiert. Die Anschlusskörperteile 92 des positiven Elektrodenanschlusses 87 und der negative Elektrodenanschluss 89 sind an beiden Enden des Deckels 85 über Dichtungen 94 angeordnet, die aus einem isolierenden Material ausgebildet sind und zu außerhalb der Dichtungen 94 hin freiliegen.
  • Der Deckel 85 weist ein Druckentlastungsventil 95 auf. Wie in 5A gezeigt, ist das Druckentlastungsventil 95 zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 87 und dem negativen Elektrodenanschluss 89 angeordnet. Das Druckentlastungsventil 94 öffnet sich, wenn der Innendruck des Gehäuses 82 einen Grenzwert überschreitet, um den Innendruck des Gehäuses 82 zu vermindern.
  • Die zweite Energiespeichervorrichtung 50B umfasst die zweite zusammengesetzte Batterie 60B, den zweiten Stromunterbrecher 53B, den Stromsensor 54, die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B und den Temperatursensor 115 und weist den gleichen Aufbau auf wie die erste Energiespeichervorrichtung 50A. Der Stromsensor 54, die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B und der Temperatursensor 115 sind Beispiele für den Verwaltungsteil.
  • 6 ist eine Ladekurve, wenn die Sekundärbatterie 62 mit einer vorbestimmten Rate geladen wird, wobei die horizontale Achse die Zeit wiedergibt und die vertikale Achse die Spannung wiedergibt. Va ist eine Schwellwertspannung (die obere Grenzspannung für eine sichere Verwendung der Sekundärbatterie) für den ersten Stromunterbrecher 53A und den zweiten Stromunterbrecher 53B und beträgt zum Beispiel 4 V. Vb ist eine Grenzspannung, bei der die Sekundärbatterie 62 ihre Batterieperformanz verliert, und beträgt zum Beispiel 5,8 V. Vc ist eine Spannung, bei der das Druckentlastungsventil 95 betätigt wird, und beträgt zum Beispiel 7 V. Ein Verlust der Batterieperformanz bedeutet, dass weder ein Laden noch ein Entladen durchgeführt werden können. Die Gleichung (1) zeigt die Größenbeziehung zwischen Va, Vb und Vc. Va < Vb < Vc
    Figure DE112019004646T5_0001
  • Ladesteuerung
  • Die erste Verwaltungsvorrichtung 100A überwacht den Zustand der ersten Energiespeichervorrichtung 50A. Wenn eine Anormalität wie etwa eine Überladung oder eine Überentladung in der ersten Energiespeichervorrichtung 50A auftritt, versetzt die erste Verwaltungsvorrichtung 100A den ersten Stromunterbrecher 53A zu einem unterbrochenen Zustand, um den Strom zu unterbrechen. Durch das Unterbrechen des Stroms kann die Sicherheit der ersten Energiespeichervorrichtung 50A sichergestellt werden.
  • Die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B überwacht auch den Zustand der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B. Wenn die zweite Energiespeichervorrichtung 50B eine Anormalität wie etwa eine Überladung oder eine Überentladung aufweist, versetzt die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B den zweiten Stromunterbrecher 53B zu dem unterbrochenen Zustand, um den Strom zu unterbrechen.
  • Weil die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B parallel verbunden sind, kann sich auch dann, wenn die Energiespeichervorrichtung 50A oder 50B überladen wird und der Strom unterbrochen wird, die andere der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B für die Stromversorgung bei einer plötzlichen Lastfluktuation des Fahrzeugs 10 vorbereiten.
  • Wenn jedoch das Laden aufgrund eines Ausfalls einer Lichtmaschine oder aufgrund von ähnlichem fortgesetzt wird, nachdem eine der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B überladen wurde und der Strom unterbrochen wurde, müssen, wenn die andere Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B überladen wird, die Stromunterbrecher 53A, 53B der anderen Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B zu dem unterbrochenen Zustand versetzt werden. Dabei wird der Strom in beiden Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B unterbrochen und werden die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B von dem Fahrzeug 10 getrennt. Für die Sicherheit des Fahrzeugs 10 ist es auch dann, wenn die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B überladen werden, wünschenswert, die Verbindung mit dem Fahrzeug 10 aufrechtzuerhalten und eine Zeitdauer für ein sicheres Stoppen des Fahrzeugs 10 sicherzustellen. Zum Beispiel wird vorzugsweise eine Zeitdauer von ungefähr 2 Minuten sichergestellt.
  • Wenn die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B beide überladen sind, steuert das Stromversorgungssystem 30 den ersten Stromunterbrecher 53A und den zweiten Stromunterbrecher 53B zu einem energetisierten Zustand. Also auch nach der Überladung kommen die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B zu einem verbundenen Zustand mit dem Fahrzeug 10 und können sich somit auf die Stromversorgung bei einer plötzlichen Lastfluktuation des Fahrzeugs 10 vorbereiten.
  • Indem der erste Stromunterbrecher 53A und der zweite Stromunterbrecher 53B zu dem energetisierten Zustand versetzt werden, kann, wenn das Laden nach der Überladung fortgesetzt wird, der Ladestrom gemeinsam durch die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B empfangen werden. Durch das gemeinsame Empfangen des Ladestroms durch die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B werden die Spannungsanstiege der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B langsamer als in einem Fall, in dem nur eine der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B den Ladestrom empfängt. Wenn also zum Beispiel die Verwendung der Batterie bis zu einer Grenzspannung Vb fortgesetzt wird, wird eine Zeitdauer Tab, bis die Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B die Grenzspannung Vb von der Schwellwertspannung Va erreichen, länger.
  • Nachdem die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B überladen wurden, kann die Zeitdauer für die Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B zum Halten der Verbindung mit dem Fahrzeug 10 sichergestellt werden, sodass eine Zeitdauer bis zu einem Notstopp des Fahrzeugs 10 sichergestellt werden kann.
  • 7 ist ein Flussdiagramm der Ladesteuerung für das Stromversorgungssystem 30. In 7 geben die Bezugszeichen A1 bis A8 die in der ersten Energiespeichervorrichtung 50A auszuführende Verarbeitung an. Die Bezugszeichen B1 bis B7 geben die durch die zweite Energiespeichervorrichtung 50B auszuführende Verarbeitung an, und die Bezugszeichen C1 bis C4 geben die durch die Fahrzeug-ECU 31 auszuführende Verarbeitung an.
  • Der erste Stromunterbrecher 53A und der zweite Stromunterbrecher 53B werden jeweils durch die erste Verwaltungsvorrichtung 100A und die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B zu dem energetisierten Zustand gesteuert, außer wenn eine Anormalität wie etwa eine Überladung oder eine Überentladung vorliegt.
  • „Ta“ gibt eine Periode an, während welcher der erste Stromunterbrecher 53A und der zweite Stromunterbrecher 53B energetisiert werden. „Tb“ gibt eine Periode an, während welcher der erste Stromunterbrecher 53A in dem unterbrochenen Zustand ist und der zweite Stromunterbrecher 53B in dem energetisierten Zustand ist. „Tc“ gibt eine Periode an, in welcher der erste Stromunterbrecher 53A und der zweite Stromunterbrecher 53B in dem energetisierten Zustand sind.
  • Das Stromversorgungssystem 30 wird zum Beispiel aktiviert, wenn ein Zündungsschalter eingeschaltet wird oder eine Starttaste gedrückt wird. Nach der Aktivierung des Stromversorgungssystems 30 starten die erste Verwaltungsvorrichtung 100A und die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B die Verarbeitung zum Überwachen der Zustände der entsprechenden Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B basierend auf den Ausgaben der Spanungserfassungsschaltung 110, des Stromsensors 54 und des Temperatursensors 115 (A1, B1). Insbesondere werden die Spannung V jeder Sekundärbatterie 62, die Gesamtspannung VB der zusammengesetzten Batterien 60A, 60B, der Strom I und die Temperatur jeder der zusammengesetzten Batterien 60A, 60B überwacht. Die erste Verwaltungsvorrichtung 100A und die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B vergleichen jeweils die Spannung V jeder Sekundärbatterie 62 mit der Schwellwertspannung Va, um das Auftreten oder nicht-Auftreten einer Überladung zu bestimmen. A1 und B1 entsprechen den Schritten zum Erfassen der Spannungen der ersten Energiespeichervorrichtung 50A und der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B.
  • Die erste Verwaltungsvorrichtung 100A und die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B führen eine Verarbeitung zum Überwachen der Zustände der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B mit einem fixen Zyklus aus und senden die Ergebnisse zu der Fahrzeug-ECU 31 (A2, B2).
  • Wenn der Motor des Fahrzeugs 10 betrieben wird, beginnt die Lichtmaschine 23 mit einer Stromerzeugung. Wenn die durch die Lichtmaschine 23 erzeugte Strommenge unter der elektrischen Last 25 liegt, fließt der Ladestrom zu den zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B und werden die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B geladen (A3, B3).
  • Wenn die Spannung einer der Sekundärbatterien 62 die Schwellwertspannung Va in der ersten Energiespeichervorrichtung 50A aufgrund des Ladens überschreitet, erfasst die erste Verwaltungsvorrichtung 100A eine Überladung (A4). Die Schwellwertspannung Va beträgt zum Beispiel 4 V. Die Überladung kann anhand der Gesamtspannung VB der zusammengesetzten Batterie 60A bestimmt werden.
  • Wenn eine Überladung erfasst wird, benachrichtigt die erste Verwaltungsvorrichtung 100A die Fahrzeug-ECU 31 über die Überladung (A5). Wenn die Benachrichtigung der Überladung von der ersten Energiespeichervorrichtung 50A empfangen wird, benachrichtigt die Fahrzeug-ECU 31 die erste Energiespeichervorrichtung 50A mit dem Unterbrechungsbefehl für den ersten Stromunterbrecher 53A (C1).
  • Wenn ein Unterbrechungsbefehl von der Fahrzeug-ECU 31 empfangen wird, versetzt die erste Verwaltungsvorrichtung 100A den ersten Stromunterbrecher 53A zu dem unterbrochenen Zustand (A6). Durch das Unterbrechen des ersten Stromunterbrechers 53A wird der Strom der ersten Energiespeichervorrichtung 50A unterbrochen. Danach fließt der Ladestrom nur zu der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B, die eine leere Kapazität aufweist und nicht überladen wurde, und wird die zweite Energiespeichervorrichtung 50B weiter geladen.
  • Die Spannung der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B steigt aufgrund der Ladung an. Und wenn die Spannung einer der Sekundärbatterien 62 die Schwellwertspannung Va übersteigt, erfasst die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B eine Überladung (B4). Wenn eine Überladung erfasst wird, benachrichtigt die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B die Fahrzeug-ECU 31 über die Überladung (B5). Ein Ausfall der Lichtmaschine 23 ist ein Beispiel für eine Ursache für das Auftreten der Überladung in der ersten Energiespeichervorrichtung 50A und der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B.
  • Wenn die Benachrichtigung der Überladung von der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B zusätzlich zu der ersten Energiespeichervorrichtung 50A empfangen wird, sendet die Fahrzeug-ECU 31 einen Energetisierungsbefehl zu der ersten Energiespeichervorrichtung 50A, um den ersten Stromunterbrecher 53A zu energetisieren, und sendet einen Energetisierungsbefehl zu der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B, um den zweiten Stromunterbrecher 53B in dem energetisierten Zustand zu halten (C2).
  • Wenn der Energetisierungsbefehl von der Fahrzeug-ECU 31 empfangen wird, schaltet die erste Verwaltungsvorrichtung 100A den ersten Stromunterbrecher 53A von dem unterbrochenen Zustand zu dem energetisierten Zustand (A7). Wenn der Energetisierungsbefehl von der Fahrzeug-ECU 31 empfangen wird, hält die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B den zweiten Stromunterbrecher 53B in dem energetisierten Zustand (B6).
  • Nachdem also die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B überladen wurden, sind die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B mit der Stromleitung 37 des Fahrzeugs 10 verbunden und können sich somit für die Stromversorgung bei einer plötzlichen Lastfluktuation des Fahrzeugs 10 vorbereiten. Wenn das Laden nach der Überladung fortgesetzt wird, wird der Ladestrom gemeinsam durch die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B empfangen.
  • Wenn die Benachrichtigung der Überladung von der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B zusätzlich zu der ersten Energiespeichervorrichtung 50A empfangen wird, führt die Fahrzeug-ECU 31 eine Warnverarbeitung gleichzeitig zu den Energetisierungsbefehlen an die entsprechenden Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B durch (C3).
  • Die Warnverarbeitung ist eine Verarbeitung zum Warnen des Fahrers über einen Notstopp des Fahrzeugs 10. Zum Beispiel veranlasst die Fahrzeug-ECU 31, dass eine an dem Fahrzeug 10 montierte Anormalitätsbenachrichtigungsleuchte (nicht gezeigt) leuchtet. Durch das Leuchten der Anormalitätsbenachrichtigungsleuchte kann der Fahrer über eine Anormalität des Fahrzeugs 10 benachrichtigt und zu einem Notstopp aufgefordert werden. Es kann auch ein Warnklang ausgegeben werden. Wenn eine Überladung wie etwa ein Ausfall der Lichtmaschine 23 auftritt, ist davon auszugehen, dass das Verhalten des Fahrzeugs 10 anormal ist. In diesem Fall nimmt der Fahrer unter Umständen die Anormalitätsbenachrichtigungsleuchte nicht wahr, wobei der Fahrer einfacher auf die Anormalität aufmerksam gemacht werden kann, indem die Aufforderung zu einem Notstopp auch mittels eines Klangs ausgegeben wird.
  • Wenn der Notstopp des Fahrzeugs 10 abgeschlossen ist und danach der Motor (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 10 gestoppt wird, benachrichtigt die Fahrzeug-ECU für das Steuern des Motors die Fahrzeug-ECU 31 darüber, dass das Fahrzeug einen Notstopp vorgenommen hat und der Motor gestoppt wurde. Wenn die Benachrichtigung empfangen wird, sendet die Fahrzeug-ECU 31 Unterbrechungsbefehle an die Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B, um den ersten Stromunterbrecher 53A und den zweiten Stromunterbrecher 53B zu dem unterbrochenen Zustand zu versetzen (C4).
  • Wenn die Unterbrechungsbefehle von der Fahrzeug-ECU 31 empfangen werden, versetzen die erste Verwaltungsvorrichtung 100A und die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B jeweils den ersten Stromunterbrecher 53A und den zweiten Stromunterbrecher 53B zu den unterbrochenen Zuständen, um den Strom zu unterbrechen (A8, B7). Auf diese Weise kann eine Verwendung der ersten Energiespeichervorrichtung 50A und der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B nach dem Notstopp des Fahrzeugs unterbunden werden.
  • Vorstehend wurde ein Beispiel beschrieben, in dem die erste Energiespeichervorrichtung 50A früher überladen wird. Welche der zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B früher durch das Laden überladen wird, hängt von der Nutzung der zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B ab. Wenn zum Beispiel der Ladezustand (SOC) der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B mit einer Redundanz höher gesetzt ist als derjenige der ersten Energiespeichervorrichtung 50A, neigt die zweite Energiespeichervorrichtung 50B dazu, früher überladen zu werden als die erste Energiespeichervorrichtung 50A. Und wenn der SOC der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B niedriger gesetzt ist als derjenige der ersten Energiespeichervorrichtung 50A, neigt die zweite Energiespeichervorrichtung 50B dazu, später überladen zu werden als die erste Energiespeichervorrichtung 50A. Der Ladezustand (SOC) ist das Verhältnis der Restkapazität zu der verfügbaren Kapazität der Energiespeichervorrichtung.
  • Wenn die zweite Energiespeichervorrichtung 50B früher überladen wird, kann durch das Versetzen der zwei Stromunterbrecher 53A, 53B zu dem energetisierten Zustand zu einem Zeitpunkt, zu dem die erste Energiespeichervorrichtung 50A überladen wird, die Verbindung mit dem Fahrzeug 10 erhalten werden. Dies gilt auch für einen Fall, in dem die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B gleichzeitig überladen werden.
  • Effekt
  • Wenn in diesem Verfahren die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B überladen sind, werden der erste Stromunterbrecher 53A und der zweite Stromunterbrecher 53B zu dem energetisierten Zustand versetzt. Also auch nach der Überladung werden die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B in dem verbundenen Zustand mit dem Fahrzeug 10 gehalten und können sich somit für die Stromversorgung bei der plötzlichen Lastfluktuation des Fahrzeugs 10 vorbereiten.
  • Indem der erste Stromunterbrecher 53A und der zweite Stromunterbrecher 53B zu dem energetisierten Zustand versetzt werden, kann, wenn das Laden nach der Überladung fortgesetzt wird, der Ladestrom gemeinsam durch die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B empfangen werden. Durch das gemeinsame Empfangen des Ladestroms durch die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B werden die Spannungsanstiege der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B langsamer als in einem Fall, in dem nur eine der Energiespeichervorrichtungen 50A oder 50B den Ladestrom empfängt. Es kann also eine Zeitdauer, bis die Sekundärbatterie 62 die Grenzspannung Vb, bei der die Batterieperformanz verloren geht, erreicht, sichergestellt werden, sodass das Fahrzeug 10 rechtzeitig einen Notstopp vollziehen kann.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • In der ersten Ausführungsform senden die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B Informationen zu den Zuständen der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B an die Fahrzeug-ECU 31. Die Fahrzeug-ECU 31 erfasst die Zustände der zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B und bestimmt, ob der erste Stromunterbrecher 53A und der zweite Stromunterbrecher 53B zu dem unterbrochenen Zustand oder dem energetisierten Zustand versetzt werden sollen.
  • In einer zweiten Ausführungsform übermittelt die Fahrzeug-ECU 31 an jede der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B Informationen zu der jeweils anderen der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B. Jede der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B empfängt Informationen zu dem Zustand der jeweils anderen der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B von der Fahrzeug-ECU 31 und bestimmt, ob der erste Stromunterbrecher 53A und der zweite Stromunterbrecher 53B zu dem unterbrochenen Zustand oder dem energetisierten Zustand versetzt werden sollen.
  • 8 ist ein Flussdiagramm zu der Ladesteuerung für das Stromversorgungssystem 30. In 8 geben die Bezugszeichen A1 bis A8 die in der ersten Energiespeichervorrichtung 50A auszuführende Verarbeitung an. Die Bezugszeichen B1 bis B7 geben die durch die zweite Energiespeichervorrichtung 50B auszuführende Verarbeitung an, und die Bezugszeichen C5 bis C8 geben die durch die Fahrzeug-ECU 31 auszuführende Verarbeitung an. Die Abfolge der Ladesteuerung von 8 unterscheidet sich von der Abfolge der in 7 in den Schritten C5 bis C8 gezeigten Ladesteuerung.
  • Nach der Aktivierung des Stromversorgungssystems 30 starten die erste Verwaltungsvorrichtung 100A und die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B die Verarbeitung zum Überwachen der Zustände der entsprechenden Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B (A1, B1).
  • Die erste Verwaltungsvorrichtung 100A und die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B führen die Verarbeitung zum Überwachen der Zustände der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B mit einem fixen Zyklus aus und senden die Ergebnisse an die Fahrzeug-ECU 31 (A2, B2).
  • Wenn die Spannung der Sekundärbatterie 62 die Schwellwertspannung Va in der ersten Energiespeichervorrichtung 50A aufgrund des Ladens überschreitet, erfasst die erste Verwaltungsvorrichtung 100A eine Überladung (A4).
  • Wenn eine Überladung erfasst wird, benachrichtigt die erste Verwaltungsvorrichtung 100A die Fahrzeug-ECU 31 bezüglich der Überladung (A5). Wenn die Benachrichtigung der Überladung von der ersten Energiespeichervorrichtung 50A empfangen wird, benachrichtigt die Fahrzeug-ECU 31 die erste Energiespeichervorrichtung 50A darüber, dass die zweite Energiespeichervorrichtung 50B nicht überladen ist.
  • Wenn die erste Energiespeichervorrichtung 50A von der Fahrzeug-ECU 31 empfängt, dass die zweite Energiespeichervorrichtung 50B nicht überladen ist, versetzt die erste Energiespeichervorrichtung 50A den ersten Stromunterbrecher 53A zu dem unterbrochenen Zustand (A6). Durch das Unterbrechen des ersten Stromunterbrechers 53A wird der Strom der ersten Energiespeichervorrichtung 50A unterbrochen. Wenn danach das Laden fortgesetzt wird, fließt der Ladestrom nur in die zweite Energiespeichervorrichtung 50B und wird die zweite Energiespeichervorrichtung 50B weiter geladen.
  • Wenn die Spannung der Sekundärbatterie 62 die Schwellwertspannung Va in der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B überschreitet, erfasst die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B eine Überladung (B4). Wenn eine Überladung erfasst wird, benachrichtigt die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B die Fahrzeug-ECU 31 bezüglich der Überladung (B5).
  • Wenn die Benachrichtigung der Überladung von der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B zusätzlich zu derjenigen der ersten Energiespeichervorrichtung 50A empfangen wird, benachrichtigt die Fahrzeug-ECU 31 jede der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B über den Zustand der jeweils anderen der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B (C6). In diesem Fall benachrichtigt die Fahrzeug-ECU 31 die erste Energiespeichervorrichtung 50A darüber, dass die zweite Energiespeichervorrichtung 50B überladen ist, und benachrichtigt die zweite Energiespeichervorrichtung 50B darüber, dass die erste Energiespeichervorrichtung 50A überladen ist.
  • Wenn Informationen von der Fahrzeug-ECU 31 dazu, dass die zweite Energiespeichervorrichtung 50B überladen ist, empfangen werden, schaltet die erste Verwaltungsvorrichtung 100A den ersten Stromunterbrecher 53A von dem unterbrochenen Zustand zu dem energetisierten Zustand (A7). Wenn Informationen von der Fahrzeug-ECU 31 dazu, dass die erste Energiespeichervorrichtung 50A überladen ist, empfangen werden, hält die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B den zweiten Stromunterbrecher 53B in dem energetisierten Zustand (B6).
  • Nachdem also die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B überladen wurden, sind die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B beide mit der Stromleitung 37 des Fahrzeugs 10 verbunden und können sich also für die Stromversorgung bei einer plötzlichen Lastfluktuation des Fahrzeugs 10 vorbereiten. Wenn das Laden fortgesetzt wird, wird der Ladestrom gemeinsam durch die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B empfangen.
  • Wenn die Benachrichtigung der Überladung von der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B zusätzlich zu derjenigen der ersten Energiespeichervorrichtung 50A empfangen wird, führt die Fahrzeug-ECU 31 die Warnverarbeitung gleichzeitig zu der Benachrichtigung jeder der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B über den Zustand der jeweils anderen der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B durch (C7). Die Warnverarbeitung ist eine Verarbeitung zum Warnen des Fahrers über einen Notstopp des Fahrzeugs 10.
  • Wenn der Notstopp des Fahrzeugs 10 abgeschlossen ist und danach der Motor gestoppt wird, benachrichtigt die Fahrzeug-ECU 31 die Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B über den Abschluss des Notstopps (C8).
  • Wenn die Benachrichtigung des Abschlusses des Notstopps von der Fahrzeug-ECU 31 empfangen wird, versetzen die erste Verwaltungsvorrichtung 100A und die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B jeweils den ersten Stromunterbrecher 53A und den zweiten Stromunterbrecher 53B zu den unterbrochenen Zuständen, um den Strom zu unterbrechen (A8, B7). Auf diese Weise kann eine Verwendung der ersten Energiespeichervorrichtung 50A und der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B nach dem Notstopp des Fahrzeugs unterdrückt werden.
  • Wie weiter oben beschrieben, können durch das Verfahren zum Empfangen des Zustands der jeweils anderen der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B von der Fahrzeug-ECU 31 die Zustände der zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B durch die entsprechenden Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B erfasst werden.
  • Wenn also die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B überladen werden, werden die entsprechenden Stromunterbrecher 53A, 53B zu dem energetisierten Zustand versetzt, sodass eine ähnliche Ladesteuerung wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt werden kann. Also auch nach der Überladung sind die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B mit dem Fahrzeug 10 verbunden, sodass sie sich für die Stromversorgung bei einer plötzlichen Lastfluktuation zu dem Fahrzeug 10 vorbereiten können. Weiterhin wird der Ladestrom nach der Überladung gemeinsam durch die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B empfangen, wodurch die Spannungsanstiege der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B reduziert werden kann und die Zeitdauer, bis die Sekundärbatterie 62 die Grenzspannung Vb, bei der die Batterieperformanz verloren geht, erreicht wird, sichergestellt werden kann.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • Wie in 9 gezeigt, umfasst ein Stromversorgungssystem 200 einer dritten Ausführungsform eine erste Energiespeichervorrichtung 50A, eine zweite Energiespeichervorrichtung 50B, eine Fahrzeug-ECU 31 und einen DC-zu-DC-Wandler 35. Die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B unterscheiden sich von denjenigen der ersten und zweiten Ausführungsformen dadurch, dass sie keine Kommunikationsfunktion mit der Fahrzeug-ECU 31 aufweisen.
  • Die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B sind mit einer Signalleitung 210 verbunden, wobei Informationen zu den Zuständen der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B wie etwa das Auftreten oder nicht-Auftreten einer Überladung zwischen den Energiespeichervorrichtungen kommuniziert und geteilt werden. Das heißt, dass die erste Energiespeichervorrichtung 50A das Auftreten oder nicht-Auftreten der Überladung der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B erfasst und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B das Auftreten oder nicht-Auftreten der Überladung der ersten Energiespeichervorrichtung 50A erfasst.
  • Wenn die zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B überladen werden, werden die entsprechenden Stromunterbrecher 53A, 53B zu dem energetisierten Zustand versetzt, sodass eine ähnliche Ladesteuerung wie in den ersten und zweiten Ausführungsformen durchgeführt werden kann.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • In einer vierten Ausführungsform wird nach der Überladung eine Grenze für eine Ladegröße Q [C] für die Ladung jeder der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B gesetzt. Die Ladegröße Q [C] kann aus einem Ladestrom I [A] und einer Ladezeit t [S] erhalten werden.
  • 10 ist ein Flussdiagramm der Verarbeitung zum Begrenzen der Ladegröße Q. Die Verarbeitung zum Begrenzen der Ladegröße Q wird individuell in jeder der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B nach der Überladung durchgeführt. Im Folgenden wird beispielhaft die Energiespeichervorrichtung 50A beschrieben.
  • Nach der Überladung der Energiespeichervorrichtung 50A, empfängt die Verwaltungsvorrichtung 100A einen Befehl von der Fahrzeug-ECU 31 für das Schalten des ersten Stromunterbrechers 53A zu dem energetisierten Zustand. Und während einer folgenden Periode (z.B. der Periode Tc von 7) berechnet die Verwaltungsvorrichtung 100A eine Ladegröße Q für das Laden jeder Sekundärbatterie aus dem durch den Stromsensor 54 gemessenen Ladestrom I und der Ladezeit t (S11).
  • Die Verwaltungsvorrichtung 100A vergleicht die berechnete Ladegröße Q1 mit einer Grenzelektrizitätsgröße Qab (S13). Die Grenzelektrizitätsgröße Qab ist eine Elektrizitätsgröße (siehe 6) in Entsprechung zu einer Spannungsdifferenz ΔVab zwischen der Schwellwertspannung Va und der Grenzspannung Vb.
  • Wenn die Ladegröße Q1 gleich oder größer als die Grenzelektrizitätsgröße Qab ist, hält die Verwaltungsvorrichtung 100A den ersten Stromunterbrecher 53A in dem energetisierten Zustand (S13: NEIN) (S15).
  • Wenn die Ladegröße Q1 die Grenzelektrizitätsgröße Qab überschreitet (S13: JA), versetzt die Verwaltungsvorrichtung 100A den ersten Stromunterbrecher 53A zu dem unterbrochenen Zustand, um den Strom der Energiespeichervorrichtung 50A zu unterbrechen (S17).
  • Nach der Überladung wird die Ladegröße Q1 pro Sekundärbatterie auf gleich oder kleiner als die Grenzelektrizitätsgröße Qab beschränkt, sodass die Sekundärbatterie 62 innerhalb eines Bereichs geladen werden kann, in dem die Batterieperformanz aufrechterhalten werden kann.
  • <Andere Ausführungsformen>
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen und in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen beschränkt, wobei auch die folgenden Ausführungsformen im Erfindungsumfang enthalten sind.
  • (1) In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird der Energiespeicherteil beispielhaft durch zusammengesetzte Batterien 60A, 60B gebildet. Der Energiespeicherteil kann eine einzelne Zelle (eine Sekundärbatterie 62) sein. Der Energiespeicherteil ist nicht auf die Sekundärbatterie 62 beschränkt und kann auch eine Energiespeichereinrichtung wie etwa ein Kondensator sein. Das Stromversorgungssystem 30 umfasst den DC-zu-DC-Wandler 35, wobei aber auch auf den DC-zu-DC-Wandler 35 verzichtet werden kann. Wenn zum Beispiel kein Unterschied in der Nutzung der ersten Energiespeichervorrichtung 50A und der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B gegeben ist, müssen das Laden und Entladen der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B nicht unabhängig eingestellt werden und kann auf den DC-zu-DC-Wandler 35 verzichtet werden. Wenn eine Einstelleinrichtung wie etwa der DC-zu-DC-Wandler 35 vorhanden ist, können die Nennspannungen der zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B gleich oder verschieden sein. Außerdem kann die Schwellwertspannung Va für das Versetzen des ersten Stromunterbrechers 53A der ersten Energiespeichervorrichtung 50A zu dem unterbrochenen Zustand verschieden von der Schwellwertspannung Va für das Versetzen des zweiten Stromunterbrechers 53B der zweiten Energiespeichereinrichtung 50B zu dem unterbrochenen Zustand sein.
  • (2) In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind der erste Stromunterbrecher 53A und die erste Verwaltungsvorrichtung 100A in der ersten Energiespeichervorrichtung 50A vorgesehen und sind der zweite Stromunterbrecher 53B und die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B in der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B vorgesehen. Die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B müssen jedoch lediglich die zusammengesetzten Batterien 60A, 60B und Messeinrichtungen aufweisen, wobei der erste Stromunterbrecher 53A und die erste Verwaltungsvorrichtung 100A auch außerhalb der ersten Energiespeichervorrichtung 50A vorgesehen sein können. Entsprechend können der zweite Stromunterbrecher 53B und die zweite Verwaltungsvorrichtung 100B auch außerhalb der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B vorgesehen sein.
  • (3) Wenn in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Notstopp des Fahrzeugs 10 abgeschlossen ist und der Motor gestoppt wird, werden der erste Stromunterbrecher 53A und der zweite Stromunterbrecher 53B zu dem unterbrochenen Zustand versetzt und wird die Nutzung der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B unterbunden. Der Zeitpunkt für das Unterbinden der Nutzung der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B kann aber auch nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Motorstopp liegen. Durch das Setzen des Zeitpunkts zum Unterbinden der Nutzung der Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B zu einem Zeitpunkt nach den Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Motorstopp kann die Zeitdauer für das Informieren nach außen, dass sich das Fahrzeug 10 in einem Notstoppzustand befindet, durch das Leuchten der Warnleuchte oder ähnliches sichergestellt werden.
  • (4) Der erste Stromunterbrecher 53A und der zweite Stromunterbrecher 53B können wie in 11 gezeigt ein Feldeffekttransistor (FET) sein, der eine parasitäre Diode D mit einer Entladungsrichtung (C-Richtung) als einer Vorwärtsrichtung enthält. Unter Verwendung des FET kann eine Entladung erlaubt werden, während das Laden unterbunden wird.
  • (5) Die vorliegende Technik kann auf das Steuerprogramm für das Stromversorgungssystem für das Fahrzeug angewendet werden. Das Steuerprogramm des Stromversorgungssystems für das Fahrzeug ist ein Programm, das einen Computer dazu veranlasst, die Verarbeitung zum Versetzen des ersten Stromunterbrechers 100A, der den Strom der ersten Energiespeichervorrichtung 50B unterbricht, und des zweiten Stromunterbrechers 100B, der den Strom der zweiten Energiespeichervorrichtung 50B unterbricht, zu dem energetisierten Zustand auszuführen, wenn die erste Energiespeichervorrichtung 50A und die zweite Energiespeichervorrichtung 50B überladen sind. Die vorliegende Technik kann auf ein Aufzeichnungsmedium angewendet werden, in dem das Steuerprogramm des Stromversorgungssystem für das Fahrzeug aufgezeichnet ist. Der Computer ist zum Beispiel die Fahrzeug-ECU 31.
  • (6) In der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Überladung als eine beispielhafte Anormalität beschrieben, wobei die Anormalität jedoch nicht auf eine Überladung beschränkt ist. Zum Beispiel kann die Anormalität eine Überentladung der Sekundärbatterie 62, ein Überstrom (z.B. ein Überstrom aufgrund eines Ausfalls der Lichtmaschine 23 oder ein Überstrom aufgrund eines externen Kurzschlusses der Energiespeichervorrichtung 50), eine Temperaturanormalität oder eine Anormalität einer Verwaltungsvorrichtung 100 (der ersten Verwaltungsvorrichtung 100A, der zweiten Verwaltungsvorrichtung 100B) sein. Insbesondere umfasst die Anormalität der Verwaltungsvorrichtung 100 eine Anormalität der Spannungserfassungsschaltung 110, eine Anormalität des Stromsensors 54, eine Anormalität des Temperatursensors 115 und eine Anormalität des Kommunikationsteils 125.
  • (7) In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde beispielhaft ein Fall erläutert, in dem die beiden Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B überladen sind und die beiden Stromunterbrecher 53A, 53B zu dem energetisierten Zustand versetzt werden. Im Gegensatz dazu kann auch nur einer der zwei Stromunterbrecher 53A, 53B zu dem energetisierten Zustand versetzt werden. Weil wenigstens eine der Energiespeichervorrichtungen 50 (die Energiespeichervorrichtung 50A oder 50B) auch nach der Überladung in einem verbundenen Zustand mit dem Fahrzeug 10 kommt, ist eine Vorbereitung auf eine Stromversorgung bei der plötzlichen Lastfluktuation des Fahrzeugs 10 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Energiespeichervorrichtung 50 mit dem Fahrzeug 10 verbunden ist, möglich.
  • (8) Wenn bei einer Anormalität der Energiespeichervorrichtung 50 der Stromunterbrecher 53 der Energiespeichervorrichtung 50 in dem energetisierten Zustand gehalten wird, kann die Energiespeichervorrichtung 50 vollständig unbrauchbar werden. Die Möglichkeit eines vollständigen Unbrauchbarwerdens der Energiespeichervorrichtung 50 hängt jedoch von dem Typ der Anormalität ab. Wenn also wie oben unter (7) beschrieben der Stromunterbrecher 53 einer der Energiespeichervorrichtungen 50 (der Energiespeichervorrichtung 50A oder 50B) zu dem energetisierten Zustand versetzt wird, kann basierend auf dem Typ der Anormalität bestimmt werden, welcher Stromunterbrecher 53 zu dem unterbrochenen Zustand versetzt werden soll. Wenn also der Stromunterbrecher 53 zu dem energetisierten Zustand versetzt wird, kann die Möglichkeit eines vollständigen Unbrauchbarwerdens der Energiespeichervorrichtung 50 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Bestimmung unabhängig von dem Typ der Anormalität vorgenommen wird, reduziert werden.
  • Insbesondere kann der Typ der Anormalität der Energiespeichervorrichtung 50 grob in eine Anormalität der Sekundärbatterie 62 und eine Anormalität der Verwaltungsvorrichtung 100 unterteilt werden. Zum Beispiel sind eine Überladung, eine Überentladung und eine Temperaturanormalität der Sekundärbatterie 62 Anormalitäten der Sekundärbatterie 62. Obwohl ein Überstrom keine Anormalität der Sekundärbatterie 62 ist, kann der Überstrom als eine Anormalität der Sekundärbatterie 62 betrachtet werden, weil das Auftreten des Überstroms eine Anormalität der Sekundärbatterie 62 zur Folge hat.
  • Wenn im Fall einer Anormalität in der Sekundärbatterie 62 die Energiespeichervorrichtung 50 weiterhin genutzt wird, kann die Energiespeichervorrichtung 50 unter Umständen vollständig unbrauchbar werden. Weil im Gegensatz dazu bei einer Anormalität der Verwaltungsvorrichtung 100 die Sekundärbatterie 62 normal ist, ist die Möglichkeit eines vollständigen Unbrauchbarwerdens der Energiespeichervorrichtung 50 auch dann relativ gering, wenn die Energiespeichervorrichtung 50 kontinuierlich genutzt wird.
  • Wenn also eine Energiespeichervorrichtung 50 eine Anormalität in der Sekundärbatterie 62 aufweist und die andere Energiespeichervorrichtung 50 eine Anormalität in der Verwaltungsvorrichtung 100 aufweist, kann der Stromunterbrecher 53 der Energiespeichervorrichtung 50 mit einer Anormalität in der Sekundärbatterie 62 zu dem unterbrochenen Zustand versetzt werden und kann der Stromunterbrecher 53 der Energiespeichervorrichtung 50 mit einer Anormalität in der Verwaltungsvorrichtung 100 zu dem energetisierten Zustand versetzt werden. Im Vergleich zu einem Fall, in dem der Stromunterbrecher 53 der Energiespeichervorrichtung 50 mit einer Anormalität in der Sekundärbatterie 62 zu dem energetisierten Zustand versetzt wird, kann also die Möglichkeit eines vollständigen Unbrauchbarwerdens der Energiespeichervorrichtung 50 reduziert werden.
  • Alternativ dazu kann der Typ der Anormalität der Energiespeichervorrichtung 50 grob in eine Überladung und in andere Anormalitäten unterteilt werden. Die anderen Anormalitäten sind zum Beispiel eine Überentladung der Sekundärbatterie 62, eine Temperaturanormalität und eine Anormalität der Verwaltungsvorrichtung 100.
  • Wenn das Laden nach der Überladung fortgesetzt wird, ist die Zeitdauer, bis die überladene Energiespeichervorrichtung 50 die Spannung, bei die Batterieperformanz verloren geht, erreicht, kürzer als bei den anderen Energiespeichervorrichtungen 50 mit anderen Anormalitäten. Wenn also eine Energiespeichervorrichtung 50 überladen wird und die andere Energiespeichervorrichtung 50 eine andere Anormalität als eine Überladung (eine Überentladung, eine Temperaturanormalität, eine Anormalität der Verwaltungsvorrichtung 100 usw.) aufweist, kann der Stromunterbrecher 53 der überladenen Energiespeichervorrichtung 50 zu dem unterbrochenen Zustand versetzt werden und kann der Stromunterbrecher 53 der Energiespeichervorrichtung 50 mit einer anderen Anormalität als einer Überladung zu dem energetisierten Zustand versetzt werden. Wenn also das Laden fortgesetzt wird, kann der Strom durch die nicht überladene Energiespeichervorrichtung 50 empfangen werden. Durch das Empfangen des Stroms durch die nicht überladene Energiespeichervorrichtung 50 ist die Zeitdauer der Energiespeichervorrichtung 50 bis zum Erreichen der Spannung, bei der die Batterieperformanz verloren geht, länger als wenn der Ladestrom durch die überladene Energiespeichervorrichtung 50 empfangen wird, sodass die Zeitdauer bis zu einem sicheren Stoppen des Fahrzeugs 10 sichergestellt werden kann
  • (9) Wie weiter oben beschrieben umfasst die Anormalität der Energiespeichervorrichtung 50 eine andere Anormalität als eine Überladung. Wenn alle Energiespeichervorrichtungen 50 anormal sind und wenn die Anormalität der letzten anormalen Energiespeichervorrichtung 50 eine Überladung ist, können die Stromunterbrecher 53 von wenigstens zwei Energiespeichervorrichtungen 50 einschließlich der letzten anormalen (überladenen) Energiespeichervorrichtung 50 zu dem energetisierten Zustand versetzt werden.
  • Wenn also das Laden nach der Überladung fortgesetzt wird, kann der Ladestrom gemeinsam durch wenigstens zwei Energiespeichervorrichtungen 50 empfangen werden. Wenn der Ladestrom gemeinsam durch wenigstens zwei Energiespeichervorrichtungen 50 empfangen wird, wird der Spannungsanstieg jeder Energiespeichervorrichtung 50 langsamer als in einem Fall, in dem der Ladestrom nur durch die letzte anormale (überladene) Energiespeichervorrichtung 50 empfangen wird. Dadurch wird die Zeitdauer, bis die letzte anormale (überladene) Energiespeichervorrichtung 50 die Spannung, bei der die Batterieperformanz verloren geht, erreicht, verlängert, sodass die Zeitdauer bis zu einem sicheren Stoppen des Fahrzeugs 10 sichergestellt werden kann.
  • Wenn die Anormalität der letzten anormalen Energiespeichervorrichtung 50 eine andere als eine Überladung ist, kann zum Beispiel nur der Stromunterbrecher 53 der letzten anormalen (überladenen) Energiespeichervorrichtung 50 zu dem energetisierten Zustand versetzt werden. Deshalb ist eine Vorbereitung auf eine Stromversorgung bei einer plötzlichen Lastfluktuation des Fahrzeugs 10 möglich. Wenn die Anormalität der letzten anormalen Energiespeichervorrichtung 50 eine andere als eine Überladung ist, können auch zwei oder mehr Stromunterbrecher 53 einschließlich der letzten anormalen Energiespeichervorrichtung 50 zu dem energetisierten Zustand versetzt werden.
  • (10) Für die oben beschriebene Ausführungsform wurde beispielhaft ein Fall beschrieben, in dem zwei Energiespeichervorrichtungen 50A, 50B parallel verbunden sind, wobei aber auch drei oder mehr Energiespeichervorrichtungen 50 parallel verbunden sein können.
  • Auch wenn alle drei oder mehr Energiespeichervorrichtungen 50 anormal werden, können die Stromunterbrecher 53 aller Energiespeichervorrichtungen 50 zu dem energetisierten Zustand versetzt werden oder können die Stromunterbrecher 53 wenigstens einer Energiespeichervorrichtung 50 zu dem energetisierten Zustand versetzt werden. Wenn der Stromunterbrecher 53 wenigstens einer Energiespeichervorrichtung 50 zu dem energetisierten Zustand versetzt wird, kann die zu dem energetisierten Zustand zu versetzende Energiespeichervorrichtung 50 basierend auf dem Typ der Anormalität bestimmt werden.
  • (11) Für die oben beschriebene Ausführungsform wurde beispielhaft ein (durch einen Verbrennungsmotor betriebenes) Fahrzeug 10 erläutert, wobei der bewegliche Körper aber nicht auf ein motorbetriebenes Fahrzeug beschränkt ist. Zum Beispiel kann der bewegliche Körper auch ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug, ein Gabelstapler mit einem Elektromotor, ein unbemannter Träger (ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF)) oder ähnliches sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 10:
    Fahrzeug (beweglicher Körper)
    21:
    Motorstarter (Beweglicher-Körper-Last)
    23:
    Lichtmaschine
    25:
    elektrische Last (Beweglicher-Körper-Last)
    30:
    Stromversorgungssystem
    31:
    Fahrzeug-ECU (Steuerteil)
    35:
    DC-zu-DC-Wandler
    50A, 50B:
    erste Energiespeichervorrichtung (Energiespeichervorrichtung), zweite Energiespeichervorrichtung (Energiespeichervorrichtung)
    53A, 53B:
    erster Stromunterbrecher (Stromunterbrecher), zweiter Stromunterbrecher (Stromunterbrecher)
    54:
    Stromsensor (Verwaltungsteil)
    62:
    Sekundärbatterie (Energiespeichervorrichtung)
    60A, 60B:
    erste zusammengesetzte Batterie, zweite zusammengesetzte Batterie
    100A, 100B:
    erste Verwaltungsvorrichtung (Verwaltungsteil), zweite Verwaltungsvorrichtung (Verwaltungsteil)
    115:
    Temperatursensor (Verwaltungsteil)
  • 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 2015067042 A [0003]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper, wobei das System umfasst: eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen, die mit einer Beweglicher-Körper-Last und parallel miteinander verbunden sind, und einen Stromunterbrecher, der für jede der Energiespeichervorrichtungen vorgesehen ist und den Strom jeder Energiespeichervorrichtung unterbricht, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Erfassen einer Anormalität in jeder der Energiespeichervorrichtungen, und einen Schritt zum Versetzen des Stromunterbrechers wenigstens einer der Energiespeichervorrichtungen zu einem energetisierten Zustand, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind.
  2. Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper nach Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Versetzen, wenn einige der Energiespeichervorrichtungen anormal sind, des Stromunterbrechers jeder der anormalen Energiespeichervorrichtungen zu einem unterbrochenen Zustand und zum Halten des Stromunterbrechers jeder der nicht-anormalen Energiespeichervorrichtungen in dem energetisierten Zustand.
  3. Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind, basierend auf dem Typ der Anormalität jeder der Energiespeichervorrichtungen bestimmt wird, welcher der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtungen zu dem energetisierten Zustand versetzt werden soll.
  4. Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für den beweglichen Körper nach Anspruch 3, wobei: jede der Energiespeichervorrichtungen eine Energiespeichereinrichtung und einen Verwaltungsteil, der die Energiespeichereinrichtung verwaltet, enthält, der Typ der Anormalität eine Anormalität in der Energiespeichereinrichtung und eine Anormalität in dem Verwaltungsteil umfasst, und wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind, der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtung mit einer Anormalität in der Energiespeichereinrichtung zu einem unterbrochenen Zustand versetzt wird und der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtung mit einer Anormalität in dem Verwaltungsteil zu dem energetisierten Zustand versetzt wird.
  5. Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper nach Anspruch 3, wobei: die Anormalität eine Überladung umfasst, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind, der Stromunterbrecher der überladenen Energiespeichervorrichtung zu einem unterbrochenen Zustand versetzt wird, und der Stromunterbrecher der Energiespeichervorrichtung mit einer anderen Anormalität als einer Überladung zu dem energetisierten Zustand versetzt wird.
  6. Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper nach Anspruch 3, wobei: die Anormalität eine Überladung umfasst, und wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind und die Anormalität der letzten anormalen Energiespeichervorrichtung eine Überladung ist, die Stromunterbrecher von wenigstens zwei der Energiespeichervorrichtungen einschließlich der letzten anormalen Energiespeichervorrichtung zu dem energetisierten Zustand versetzt werden.
  7. Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper nach Anspruch 1 oder 2, wobei: die Anormalität eine Überladung umfasst, und wenn alle Energiespeichervorrichtungen überladen sind, die Stromunterbrecher von wenigstens zwei der Energiespeichervorrichtungen zu dem energetisierten Zustand versetzt werden.
  8. Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper nach Anspruch 7, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Schalten, wenn alle Energiespeichervorrichtungen überladen sind, des Stromunterbrechers jeder der Energiespeichervorrichtungen mit Ausnahme der letzten überladenen Energiespeichervorrichtung von dem unterbrochenen Zustand zu dem energetisierten Zustand und zum Halten des Stromunterbrechers der letzten überladenen Energiespeichervorrichtung in dem energetisierten Zustand.
  9. Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren umfasst: einen Warnschritt zum Anfragen eines Stoppens des beweglichen Körpers, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind.
  10. Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Versetzen des Stromunterbrechers der Energiespeichervorrichtung zu dem unterbrochenen Zustand, um eine Nutzung aller Energiespeichervorrichtungen zu unterbinden, wenn der Motor nach dem Stoppen des beweglichen Körpers gestoppt wird.
  11. Verfahren zum Steuern eines Stromversorgungssystems für einen beweglichen Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt zum Unterbrechen des Stroms der Energiespeichervorrichtung, der eine Grenzelektrizitätsgröße überschreitet, indem der entsprechende Stromunterbrecher zu dem unterbrochenen Zustand versetzt wird, wenn die Ladegröße einer der Energiespeichervorrichtungen, in welcher der Stromunterbrecher zu dem energetisierten Zustand versetzt ist, eine Grenzelektrizitätsgröße überschreitet, nachdem alle Energiespeichervorrichtungen anormal geworden sind und der Stromunterbrecher wenigstens einer der Energiespeichervorrichtungen zu dem energetisierten Zustand versetzt wurde.
  12. Stromversorgungssystem für einen beweglichen Körper, wobei das System umfasst: eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen, die mit einem beweglichen Körper und parallel miteinander verbunden sind, einen Stromunterbrecher, der für jede der Energiespeichervorrichtungen vorgesehen ist und den Strom jeder Energiespeichervorrichtung unterbricht, und einen Steuerteil, wobei der Steuerteil den Stromunterbrecher wenigstens einer der Energiespeichervorrichtungen zu einem energetisierten Zustand versetzt, wenn alle Energiespeichervorrichtungen anormal sind.
DE112019004646.2T 2018-09-18 2019-09-18 Steuerverfahren für ein mobiles Stromversorgungssystem und Stromversorgungssystem für einen beweglichen Körper Pending DE112019004646T5 (de)

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