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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen eines Stroms und eines Ladezustands (SOC) einer Energiespeichereinrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Ein Verfahren zum Messen des Stroms einer Energiespeichereinrichtung verwendet einen Messwiderstand wie etwa einen Shunt-Widerstand. Der Messwiderstand erzeugt eine Spannung in Entsprechung zu dem Strom, sodass der Strom durch das Messen der Spannung gemessen werden kann.
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Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen beiden Enden des Messwiderstands vorhanden ist, wird eine Spannung an den beiden Enden des Messwiderstands durch den Seebeck-Effekt erzeugt. Weil eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Enden eines Wärme erzeugenden Widerstands vorhanden ist, werden wie in dem Patentdokument 1 beschrieben die Temperaturen an beiden Enden des Widerstands für das Korrigieren eines Stromwerts erfasst.
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DOKUMENT AUS DEM STAND DER TECHNIK
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PATENTDOKUMENT
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Patentdokument 1:
JP-A-2017-514115
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEMSTELLUNG
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Wenn der Messwiderstand zwischen der Energiespeichereinrichtung und einem externen Anschluss verbunden ist, wird eine mit der Energiespeichereinrichtung verbundene Seite durch die Temperatur der Energiespeichereinrichtung beeinflusst und wird die andere mit dem externen Anschluss verbundene Seite durch die Temperatur des externen Anschlusses beeinflusst. Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses vorhanden ist, wird eine Spannung an den beiden Enden des Messwiderstands aufgrund des Seebeck-Effekts erzeugt, sodass die Messgenauigkeit des Stroms und die SOC-Schätzgenauigkeit vermindert werden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Strommessfehler und einen SOC-Schätzfehler, die durch eine Temperaturdifferenz zwischen einer Temperatur einer Energiespeichereinrichtung und einer Temperatur eines externen Anschlusses verursacht werden, zu unterdrücken.
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PROBLEMLÖSUNG
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Es wird eine Verwaltungsvorrichtung für eine Energiespeichereinrichtung vorgesehen, die eine Strommessverarbeitung für das Messen eines Stroms der Energiespeichereinrichtung unter Verwendung eines Messwiderstands, dessen eine Seite mit der Energiespeichereinrichtung verbunden ist und dessen andere Seite mit einem externen Anschluss verbunden ist, eine Temperaturmessverarbeitung für das Messen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und/oder der Temperatur des externen Anschlusses und eine Korrekturverarbeitung für das Korrigieren, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses vorhanden ist, eines durch die Temperaturdifferenz verursachten Messfehlers für einen durch die Strommessverarbeitung gemessenen Stromwert oder eine Garantieverarbeitung für das Garantieren einer durchzuführenden Funktion in Entsprechung zu einem durch die Strommessverarbeitung gemessenen Stromwert durchführt.
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Die vorliegende Technik kann auf ein Verwaltungsverfahren für eine Energiespeichereinrichtung, eine Energiespeichervorrichtung, ein Verwaltungsprogramm, ein Aufzeichnungsmedium, in dem das Verwaltungsprogramm aufgezeichnet ist, und ein Fahrzeug angewendet werden.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Der Strommessfehler und der SOC-Schätzfehler, die durch eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses verursacht werden, können unterdrückt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs in einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Batterie.
- 3 ist eine Draufsicht auf eine Sekundärbatterie.
- 4 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A von 3.
- 5 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration des Fahrzeugs zeigt.
- 6 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration der Batterie zeigt.
- 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Messwiderstands.
- 8 zeigt einen gemessenen Stromwert und eine Temperaturkurve einer zusammengesetzten Batterie nach dem Parken.
- 9 ist ein Flussdiagramm einer Überwachungsverarbeitung.
- 10 ist ein Flussdiagramm einer Stromkorrekturverarbeitung.
- 11 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs gemäß der zweiten Ausführungsform.
- 12 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Batterie zeigt.
- 13 zeigt einen gemessenen Stromwert einer zusammengesetzten Batterie nach dem Parken und Temperaturkurven der zusammengesetzten Batterie und eines Motorraums.
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AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Im Verlauf von umfangreichen Untersuchungen zur Verbesserung der Strommessgenauigkeit und der SOC-Schätzgenauigkeit einer Energiespeichereinrichtung haben die Erfinder herausgefunden, dass ein Strommessfehler und ein SOC-Schätzfehler in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur eines externen Anschlusses auftreten können.
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Es wird eine Verwaltungsvorrichtung für eine Energiespeichereinrichtung vorgesehen, die eine Strommessverarbeitung für das Messen eines Stroms der Energiespeichereinrichtung unter Verwendung eines Messwiderstands, dessen eine Seite mit der Energiespeichereinrichtung verbunden ist und dessen andere Seite mit einem externen Anschluss verbunden ist, eine Temperaturmessverarbeitung für das Messen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und/oder der Temperatur des externen Anschlusses und eine Korrekturverarbeitung für das Korrigieren, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses vorhanden ist, eines durch die Temperaturdifferenz verursachten Messfehlers für einen durch die Strommessverarbeitung gemessenen Stromwert oder eine Garantieverarbeitung für das Garantieren einer durchzuführenden Funktion in Entsprechung zu einem durch die Strommessverarbeitung gemessenen Stromwert durchführt.
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Bisher wurde es nicht als ein Problem erkannt, dass ein Strommesswertfehler und ein SOC-Schätzfehler aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses auftreten. Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses vorhanden ist, führt die Verwaltungsvorrichtung eine Korrekturverarbeitung für das Korrigieren eines durch die Temperaturdifferenz verursachten Messfehlers auf dem gemessenen Stromwert durch. Es kann also ein durch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses verursachter Messfehler des gemessenen Stromwerts unterdrückt werden, was bisher nicht möglich war. Dadurch kann die Strommessgenauigkeit verbessert werden. Das gleiche gilt für die SOC-Schätzgenauigkeit. Weiterhin kann durch das Unterdrücken des Messfehlers des gemessenen Stromwerts ein durch den Messfehler verursachter fehlerhafter Betrieb unterdrückt werden und kann die in Entsprechung zu dem gemessenen Stromwert ausgeführte Funktion garantiert werden.
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Die Funktion kann eine Funktion zum Integrieren des gemessenen Stromwerts für das Berechnen eines Ladezustands (SOC) der Energiespeichereinrichtung sein, und die Änderungsverarbeitung kann eine Verarbeitung zum Korrigieren eines durch die Temperaturdifferenz in Bezug auf den SOC der Energiespeichereinrichtung verursachten Schätzwerts sein.
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Wenn ein durch eine Temperaturdifferenz verursachter Messfehler in Bezug auf den gemessenen Stromwert auftritt, tritt auch in der basierend auf dem integrierten Wert des Stroms in Bezug auf die Zeit berechneten SOC-Schätzgenauigkeit ein Fehler auf. Deshalb wird der Messfehler des gemessenen Stromwerts durch die Korrekturverarbeitung korrigiert, um die Messgenauigkeit zu verbessern, sodass die SOC-Schätzgenauigkeit verbessert werden kann.
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Die Strommessverarbeitung kann einen ersten Modus für das Messen des gemessenen Stromwerts in einem vorbestimmten Zyklus und einen zweiten Modus für das Messen des gemessenen Stromwerts in einem Zyklus, der länger als der vorbestimmte Zyklus ist, umfassen. Die Funktion kann eine Funktion für einen Moduswechsel von dem zweiten Modus zu dem ersten Modus sein, wenn die Strommessverarbeitung einen Stromwert gleich oder größer als ein vorbestimmter gemessener Stromwert misst. Die Änderungsverarbeitung kann eine Verarbeitung zum Korrigieren eines durch eine Temperaturdifferenz verursachten Messfehlers in Bezug auf den gemessenen Stromwert sein, um einen durch einen Messfehler veranlassten Moduswechsel zu vermeiden.
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Wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses groß ist, wird bestimmt, dass eine Spannung an beiden Enden des Messwiderstands durch den Seebeck-Effekt erzeugt wird, und wird in der Strommessverarbeitung bestimmt, dass ein Strom fließt. Wenn ein Stromwert gleich oder größer als ein vorbestimmter gemessener Stromwert aufgrund eines Messfehlers gemessen wird, wechselt der Modus von dem zweiten Modus zu dem ersten Modus und wird der gemessene Stromwert in einem vorbestimmten Zyklus gemessen. Deshalb wird der Messfehler des gemessenen Stromwerts durch die Garantieverarbeitung korrigiert, sodass eine falsche Bestimmung eines Stromflusses in der Strommessverarbeitung verhindert werden kann und der durch den Messfehler veranlasste Moduswechsel vermieden werden kann.
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Die Funktion kann eine Funktion zum Diagnostizieren eines Fahrzeugfehlers sein, wenn ein Stromwert gleich oder größer als der vorbestimmte Stromwert in der Strommessverarbeitung gemessen wird. Und die Änderungsverarbeitung ist eine Verarbeitung zum Korrigieren eines durch die Temperaturdifferenz verursachten Messfehlers in Bezug auf den gemessenen Stromwert, um eine durch den Messfehler verursachte Fehldiagnose des Fahrzeugfehlers zu vermeiden.
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Wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses groß ist, wird bestimmt, dass eine Spannung an beiden Enden des Messwiderstands durch den Seebeck-Effekt erzeugt wird, und wird in der Strommessverarbeitung bestimmt, dass ein Strom fließt. Wenn ein Stromwert gleich oder größer als der vorbestimmte gemessene Stromwert durch den Messfehler gemessen wird, wird eine Diagnose eines Fahrzeugfehlers ausgeführt. Deshalb wird der Messfehler des gemessenen Stromwerts durch die Garantieverarbeitung korrigiert, sodass eine falsche Bestimmung, dass der Strom fließt, in der Strommessverarbeitung verhindert werden kann und eine durch den Messfehler verursachte Fehldiagnose des Fahrzeugfehlers vermieden werden kann.
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Die Korrekturverarbeitung kann ausgeführt werden, wenn der gemessene Stromwert der Energiespeichereinrichtung kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
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Der durch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses verursachte Strommessfehler weist einen größeren Einfluss auf, weil der gemessene Stromwert kleiner ist, wenn die Temperaturdifferenz gleich ist. Das Verhältnis des Messfehlers zu dem gemessenen Stromwert wird größer, wodurch eine Verminderung der Strommessgenauigkeit verursacht wird. Weil die Verwaltungsvorrichtung die Korrekturverarbeitung durchführt, wenn der Stromwert der Energiespeichereinrichtung kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, kann die Strommessgenauigkeit verbessert werden. Das gleiche gilt für die SOC-Schätzgenauigkeit.
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Basierend auf einem durch die Temperaturmessverarbeitung gemessenen Temperaturwert kann eine Berechnungsverarbeitung für das Berechnen eines Korrekturwerts für das Korrigieren des durch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses verursachten Messfehlers des gemessenen Stromwerts oder eines Korrekturwerts für das Korrigieren des Schätzfehlers des SOC durchgeführt werden.
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In der Korrekturverarbeitung kann der gemessene Stromwert basierend auf dem Korrekturwert korrigiert werden oder wird der SOC basierend auf dem Korrekturwert korrigiert.
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Basierend auf einem durch die Temperaturmessverarbeitung gemessenen Temperaturwert kann eine Berechnungsverarbeitung für das Berechnen eines Korrekturwerts für das Korrigieren des durch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses verursachten Messfehlers oder eines Korrekturwerts für das Korrigieren des Schätzfehlers des SOC durchgeführt werden. In der Korrekturverarbeitung kann der gemessene Korrekturwert basierend auf dem Korrekturwert korrigiert werden oder wird der SOC basierend auf dem Korrekturwert korrigiert.
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Weil die Verwaltungsvorrichtung den Korrekturwert für das Korrigieren des durch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses verursachten Messfehlers des gemessenen Stromwerts basierend auf dem durch die Temperaturmessverarbeitung gemessenen Temperaturwert berechnet, kann der Korrekturwert mit einer höheren Genauigkeit korrigiert werden als wenn der gemessene Stromwert unter Verwendung eines fixen Korrekturwerts korrigiert wird. Das gleiche gilt für das Korrigieren des SOC.
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In der Temperaturmessverarbeitung kann die Temperatur der Energiespeichereinrichtung gemessen werden, und in der Berechnungsverarbeitung wird der Korrekturwert des gemessenen Stromwerts oder der Korrekturwert des SOC basierend auf einer Temperaturänderungsrate der Energiespeichereinrichtung berechnet.
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Die Temperatur der Energiespeichereinrichtung kann unter Verwendung der normalen Überwachungsfunktion der Verwaltungsvorrichtung gemessen werden. Weil die Temperaturänderungsrate der Energiespeichereinrichtung aus dem gemessenen Temperaturwert der Energiespeichereinrichtung erhalten werden kann, kann die Verwaltungsvorrichtung den Korrekturwert berechnen, ohne einen neuen Temperatursensor hinzuzufügen.
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<Erste Ausführungsform>
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Beschreibung der Batterie
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1 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs, und 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Batterie. Ein Fahrzeug 10 ist ein durch einen Verbrennungsmotor angetriebenes Fahrzeug und enthält eine Batterie 50. Die Batterie 50 ist in einem Kofferraum 11 des Fahrzeugs 10 angeordnet. In 1 sind nur das Fahrzeug 10 und die Batterie 50 gezeigt, während andere Teile des Fahrzeugs 10 nicht gezeigt sind.
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Die Batterie 50 umfasst eine zusammengesetzte Batterie 60, eine Leiterplatteneinheit 65 und ein Gehäuse 71. Eine Batterie ist ein Beispiel für eine „Energiespeichereinrichtung“.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst das Gehäuse 71 einen Körper 73 aus einem Kunstharzmaterial und einen Deckelkörper 74. Der Körper 73 weist eine unten geschlossene, zylindrische Form auf. Der Körper 73 umfasst einen Bodenflächenteil 75 und vier Seitenflächenteile 76. Eine obere Öffnung 77 wird an einem oberen Ende durch die vier Seitenflächenteile 76 gebildet.
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In dem Gehäuse 71 sind die zusammengesetzte Batterie 60 und eine Leiterplatteneinheit 65 aufgenommen. Die zusammengesetzte Batterie 60 umfasst zwölf Sekundärbatterien 62. Die zwölf Sekundärbatterien 62 sind derart miteinander verbunden, dass drei von ihnen parallel und vier von ihnen in Reihe angeordnet sind. Die Leiterplatteneinheit 65 ist in dem oberen Teil der zusammengesetzten Batterie 60 angeordnet. In dem Blockdiagramm von 6 werden jeweils drei parallel verbundene Sekundärbatterien 62 durch ein Batteriesymbol wiedergegeben. Die Sekundärbatterie 62 ist ein Beispiel für die „Energiespeichereinrichtung“.
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Der Deckelteil 74 schließt die obere Öffnung 77 des Körpers 73. Eine Außenumfangswand 78 ist um den Deckelkörper 74 herum vorgesehen. Der Deckelkörper 74 umfasst einen Vorsprung 79, der in einer Draufsicht im Wesentlichen eine T-Form aufweist. 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.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, ist in der Sekundärbatterie 62 eine Elektrodenanordnung 83 zusammen mit einem nicht-wässrigen Elektrolyten in einem Gehäuse 82 mit einer rechteckigen Parallelepipedform aufgenommen. Die Sekundärbatterie 62 ist zum Beispiel eine Lithiumionen-Sekundärbatterie. Das Gehäuse 82 umfasst einen Gehäusekörper 84 und einen Deckel 85 zum Schließen einer Öffnung an der oberen Seite des Gehäusekörpers 84.
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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 Substrat aus einer Kupferfolie ausgebildet ist, und einem positiven Elektrodenelement, das durch das Auftragen eines aktiven Materials auf ein Substrat aus einer Aluminiumfolie ausgebildet ist, angeordnet ist. Alle diese Teile sind bandförmig und zu einer flachen Form gewickelt, sodass sie in dem Gehäusekörper 84 in einem Zustand aufgenommen werden können, in dem das negative Elektrodenelement und das positive Elektrodenelement voneinander auf gegenüberliegenden Seiten in der Breitenrichtung in Bezug auf das Trennglied versetzt sind.
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Das positive Elektrodenelement ist mit einem Positivelektroden-Anschluss 87 über einen Positivelektroden-Stromabnehmer 86 verbunden, und das negative Elektrodenelement ist mit einem Negativelektroden-Anschluss 89 über einen Negativelektroden-Stromabnehmer 88 verbunden. Der Positivelektroden-Stromabnehmer 86 und der Negativelektroden-Stromabnehmer 88 umfassen jeweils eine plattenförmige Basis 90 und sich von der Basis 90 erstreckende Schenkel 91. Ein Durchgangsloch ist in der Basis 90 ausgebildet. Der Schenkel 91 ist mit dem positiven Elektrodenelement oder dem negativen Elektrodenelement verbunden. Der Positivelektroden-Anschluss 87 und der Negativelektroden-Anschluss 89 umfassen jeweils einen Anschlusskörperteil 92 und einen Schaft 93, der von dem mittleren Teil der unteren Fläche des Anschlusskörperteils 92 nach unten vorsteht. Der Anschlusskörperteil 92 und der Schaft 93 des Positivelektroden-Anschlusses 87 sind einstückig aus Aluminium (einem einzelnen Material) ausgebildet. In dem Negativelektroden-Anschluss 89 ist der Anschlusskörperteil 92 aus Aluminium ausgebildet, ist der Schaft 93 aus Kupfer ausgebildet und sind diese Teile aneinander montiert. Die Anschlusskörperteile 92 des Positivelektroden-Anschlusses 87 und des Negativelektroden-Anschlusses 89 sind an beiden Enden des Deckels 85 über Dichtungen 94, die aus einem isolierenden Material ausgebildet sind, angeordnet und liegen von den Dichtungen 94 nach außen hin frei.
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Der Deckel 85 weist ein Druckablassventil 95 auf. Wie in 3 gezeigt, ist das Druckablassventil 95 zwischen dem Positivelektroden-Anschluss 87 und dem Negativelektroden-Anschluss 89 angeordnet. Das Druckablassventil 95 wird geöffnet, wenn der Innendruck des Gehäuses 82 einen Grenzwert überschreitet, um den Innendruck des Gehäuses 82 zu vermindern.
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5 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration des Fahrzeugs 10 zeigt; und 6 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration der Batterie 50 zeigt.
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Wie in 5 gezeigt, umfasst das Gehäuse 10 einen Motor 20, der eine Antriebsvorrichtung ist, einen Motorsteuerteil 21, einen Motorstarter 23, eine Lichtmaschine 25, die ein Fahrzeuggenerator ist, eine allgemeine elektrische Last 27, eine elektronische Fahrzeug-Steuereinheit (Fahrzeug-ECU) 30, eine Batterie 50 usw.
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Die Batterie 50 ist mit einer Stromleitung 37 verbunden. Der Motorstarter 23, die Lichtmaschine 25 und die allgemeine elektrische Last 27 sind mit der Batterie 50 über die Stromleitung 37 verbunden.
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Der Motorstarter 23 ist ein Zellenmotor. Wenn ein Zündungsschalter 24 eingeschaltet wird, fließt ein Kurbelstrom von der Batterie 50, um den Motorstarter 23 zu betreiben. Durch das Betreiben des Motorstarters 23 wird eine Kurbelwelle für das Starten des Motors 20 gedreht.
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Die allgemeine elektrische Last 27 ist eine elektrische Last, die an dem Fahrzeug 10 montiert ist und nicht der Motorstarter 23 ist. Die allgemeine elektrische Last 27 weist eine Nennspannung von 12 V auf und kann zum Beispiel eine Klimaanlage, eine Audioausstattung, ein Navigationssystem, eine Zubehöreinrichtung usw. sein.
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Die Lichtmaschine 25 ist ein Fahrzeuggenerator, der Strom aus der Kraft des Motors 20 erzeugt. Wenn die durch die Lichtmaschine 25 erzeugte Strommenge die Größe der elektrischen Last des Fahrzeugs 10 überschreitet, lädt die Lichtmaschine 25 die Batterie 50. Wenn die durch die Lichtmaschine 25 erzeugte Strommenge kleiner als die Größe der elektrischen Last des Fahrzeugs 10 ist, wird die Batterie 50 entladen, um den Mangel der erzeugten Strommenge zu kompensieren.
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Die Fahrzeug-ECU 30 ist über eine Kommunikationsleitung L1 kommunikativ mit der Batterie 50 verbunden und ist über eine Kommunikationsleitung L2 kommunikativ mit der Lichtmaschine 25 verbunden. Die Fahrzeug-ECU 30 empfängt Informationen zu dem SOC von der Batterie 50 und steuert die durch die Lichtmaschine 25 erzeugte Strommenge durch das Steuern des SOC der Batterie 50.
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Die Fahrzeug-ECU 30 ist über eine Kommunikationsleitung L3 kommunikativ mit dem Motorsteuerteil 21 verbunden. Der Motorsteuerteil 21 ist an dem Fahrzeug 10 montiert und überwacht den Betriebszustand des Motors 20. Der Motorsteuerteil 21 überwacht den Fahrzustand des Fahrzeugs 10 aus gemessenen Werten von Instrumenten wie etwa einem Drehzahlmesser. Die Fahrzeug-ECU 30 kann von dem Motorsteuerteil 21 Informationen zu dem Ein- und Ausschalten des Zündungsschalters 24, Informationen zu dem Betriebszustand des Motors 20 und Informationen zu dem Fahrzustand (Fahren, Fahrstoppen, Leerlaufstoppen usw.) des Fahrzeugs 10 erhalten.
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Wie in 6 gezeigt umfasst die Batterie 50 einen Stromunterbrecher 53, eine zusammengesetzte Batterie 60, einen Messwiderstand 54, eine Verwaltungsvorrichtung 100 und einen Temperatursensor 115.
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Der Stromunterbrecher 53, die zusammengesetzte Batterie 60 und der Messwiderstand 54 sind in Reihe über Stromleitungen 59P, 59N verbunden. Die Stromleitung 59P ist eine Stromleitung für das Verbinden des externen Anschlusses 51 der positiven Elektrode mit der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie. Die Stromleitung 59N ist eine Stromleitung für das Verbinden des externen Anschlusses 52 der negativen Elektrode mit der negativen Elektrode der zusammengesetzten Batterie 60.
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Der Stromunterbrecher 53 ist auf der Positivelektrodenseite der zusammengesetzten Batterie 60 angeordnet und an der Stromleitung 59P der positiven Elektrode vorgesehen. Der Messwiderstand 54 ist auf der Negativelektrodenseite der zusammengesetzten Batterie 60 angeordnet und an der Stromleitung 59N der negativen Elektrode vorgesehen.
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Der Stromunterbrecher 53 kann ein Kontaktschalter (mechanischer Typ) wie etwa ein Relais oder ein Halbleiterschalter wie etwa ein Feldeffekttransistor (FET) sein. Durch das Öffnen des Stromunterbrechers 53 wird die Batterie 50 von der Stromleitung 37 des Fahrzeugs 10 getrennt, um den Strom zu unterbrechen. Durch das Schließen des Stromunterbrechers 53 wird die Batterie 50 mit der Stromleitung 37 verbunden und zu einem Zustand versetzt, in dem sie Strom zu dem Fahrzeug 10 zuführen kann. Der Stromunterbrecher 53 wird derart gesteuert, dass er geöffnet wird, wenn eine Anormalität in der Batterie 50 vorliegt, und während einer normalen Zeit geschlossen bleibt. Der Temperatursensor 115 misst eine Temperatur T [°] der zusammengesetzten Batterie 60 kontaktierend oder kontaktlos.
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Wie in 7 gezeigt, weist der Messwiderstand 54 insgesamt eine rechteckige Form auf, die länglich in einer A-Richtung ist. Der Messwiderstand 54 enthält ein Paar von Plattenteilen 55A, 55B und einen Widerstandskörper 57.
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Das Paar von Plattenteilen 55A, 55B sind aus Kupfer ausgebildet. Das Paar von Plattenteilen 55A, 55B sind auf beiden Seiten des Widerstandskörpers 57 in der A-Richtung angeordnet. Das Paar von Plattenteilen 55A, 55B sind Verbindungsteile für das Verbinden des Messwiderstands 54 mit Verbindungszielen wie etwa der zusammengesetzten Batterie 60 und dem externen Anschluss 52.
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Der Widerstandskörper 57 besteht aus einer Legierung (zum Beispiel aus einer Legierung aus Kupfer oder Mangan oder Nickelmangan) und weist eine kleine Temperaturänderungsrate des elektrischen Widerstands auf. Der Widerstandskörper 57 erzeugt eine Spannung Vr proportional zu dem in dem Messwiderstand 54 fließenden Stromwert.
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Das Paar von Plattenteilen 55A, 55B sind jeweils mit Messanschlüssen 56A, 56B versehen. Die zwei Messanschlüsse 56A, 56B sind in der Nähe des Widerstandskörpers 57 angeordnet. Die zwei Messanschlüsse 56A, 56B sind Anschlüsse für das Messen der an beiden Enden des Widerstandskörpers 57 erzeugten Spannung Vr.
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Die Verwaltungsvorrichtung 100 ist mit den Messanschlüssen 56A, 56B des Messwiderstands 54 über ein Paar von Messleitungen L4, L5 verbunden. Die an beiden Enden des Widerstandskörpers 57 erzeugte Spannung Vr wird in der Verwaltungsvorrichtung 100 erzeugt, sodass der Strom I der zusammengesetzten Batterie 60 gemessen werden kann.
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Die Verwaltungsvorrichtung 100 ist in der Leiterplatteneinheit 65 vorgesehen. Die Verwaltungsvorrichtung 100 enthält eine Spannungserfassungsschaltung 110 und einen Verarbeitungsteil 120. Die Spannungserfassungsschaltung 110 ist mit beiden Enden jeder Sekundärbatterie 62 über Signalleitungen verbunden und misst eine Batteriespannung V[V] jeder Sekundärbatterie 62 und die Gesamtspannung VB der zusammengesetzten Batterie 60. Die Gesamtspannung VB [V] der zusammengesetzten Batterie 60 ist die Gesamtspannung von vier in Reihe verbundenen Sekundärbatterien 62.
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Der Verarbeitungsteil 120 enthält eine CPU 121 mit einer arithmetischen Funktion, einen Speicher 123, der ein Speicherteil ist, und einen Kommunikationsteil 125.
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Der Verarbeitungsteil 120 überwacht den Strom I der zusammengesetzten Batterie 60, die Spannung V jeder Sekundärbatterie 62 und die Gesamtspannung VB und die Temperatur T der zusammengesetzten Batterie 60 aus den Ausgaben des Messwiderstands 54, der Spannungserfassungsschaltung 110 und des Temperatursensors 115. Der Verarbeitungsteil 120 schätzt den SOC der zusammengesetzten Batterie 60 durch eine weiter unten beschriebene Stromintegrationsmethode.
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Der Verarbeitungsteil 120 kann Informationen zu dem Zustand des Fahrzeugs 10 von der Fahrzeug-ECU 30 wie etwa dazu, ob das Fahrzeug 10 geparkt ist oder fährt, erhalten.
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Der Speicher 123 ist ein nicht-flüchtiges Speichermedium wie etwa ein Flash-Speicher oder ein elektrisch löschbarer und programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM). Der Speicher 123 speichert ein Verwaltungsprogramm der zusammengesetzten Batterie 60 und Daten, die für das Ausführen des Verwaltungsprogramms benötigt werden. Das Verwaltungsprogramm umfasst ein Überwachungsprogramm für das Überwachen des Stroms, der Spannung und der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und ein Korrekturprogramm für das Ausführen einer Korrekturverarbeitung für das Korrigieren eines gemessenen Stromwerts It der zusammengesetzten Batterie 60. Der Speicher 123 speichert die Programme und wird auch als ein Arbeitsspeicher des Verarbeitungsteils 120 verwendet.
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SOC-Schätzung mittels der Stromintegrationsmethode
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Der Ladezustand (State of Charge bzw. SOC) ist der Ladezustand der Batterie
50. Der SOC ist das Verhältnis der Restkapazität zu der vollen Ladekapazität (tatsächliche Kapazität) und kann durch die folgende Gleichung (1) definiert werden.
Co ist eine volle Ladekapazität einer Sekundärbatterie, und Cr ist eine Restkapazität der Sekundärbatterie.
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Die Verwaltungsvorrichtung
100 schätzt den SOC (den Ladezustand) der Batterie
50 basierend auf dem integrierten Wert des durch den Messwiderstand
54 gemessenen Stroms I in Bezug auf die Zeit wie durch die folgende Gleichung (2) angegeben. Das Vorzeichen des Stroms ist plus während des Ladens und minus während des Entladens.
SOCo ist der Anfangswert des SOC, und I ist der Strom.
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Strommessfehler aufgrund einer Temperaturdifferenz
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Der Messwiderstand 54 umfasst einen Plattenteil 55A, der ein Verbindungsteil ist und mit der zusammengesetzten Batterie 60 verbunden ist, und einen Plattenteil 55B, der der andere Verbindungsteil ist und mit dem externen Anschluss 52 verbunden ist. Die Temperatur des einen Plattenteils 55A, der mit der zusammengesetzten Batterie 60 verbunden ist, wird durch die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 beeinflusst, und die Temperatur des anderen Plattenteils 55B, der mit dem externen Anschluss 52 verbunden ist, wird durch die Temperatur des externen Anschlusses 52 beeinflusst.
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Wie in 2 gezeigt, steht der externe Anschluss 52 von der oberen Fläche des Deckelkörpers 74 vor und liegt nach außen hin frei. Die Temperatur des externen Anschlusses 52 ist im Wesentlichen gleich der Innentemperatur des Kofferraums 11, in dem die Batterie 50 angeordnet ist. Die Innentemperatur des Kofferraums 11, in dem die Batterie 50 angeordnet ist, wird wenig durch den Zustand des Fahrzeugs 10 wie etwa ein Parken oder Fahren beeinflusst und ist beinahe gleich der Außenlufttemperatur.
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Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 vorhanden ist, wird eine Temperaturdifferenz zwischen den zwei Plattenteilen 55A, 55B erzeugt, sodass eine Temperaturdifferenz an beiden Enden des Widerstandskörpers 57 erzeugt wird.
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Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen beiden Enden des Widerstandskörpers 57 vorhanden ist, wird eine Spannung an beiden Enden des Widerstandskörpers 57 durch den Seebeck-Effekt erzeugt und tritt ein Messfehler in einem gemessenen Stromwert It des Messwiderstands 54 auf.
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8 ist ein Kurvendiagramm eines gemessenen Stromwerts It der zusammengesetzten Batterie 60 und ein Kurvendiagramm der Temperaturkurve Yt, die eine Änderung in der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 nach dem Parken des Fahrzeugs 10 angibt. Die horizontale Achse gibt die Zeit [s] wieder, die rechte vertikale Achse gibt die Temperatur [°C] wieder und die linke vertikale Achse gibt den Strom [A] wieder. Die Zeit t1 ist die Parkzeit, und die Zeit t2 ist die Zeit, zu der die Fahrzeug-ECU 30 und die an dem Fahrzeug 10 montierte allgemeine elektrische Last 27 stoppen.
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Nach der Zeit t2 stoppt die Batterie 50 das Laden und Entladen des Fahrzeugs 10 im Wesentlichen und entlädt nur den Dunkelstrom zu dem Fahrzeug 10. Der Dunkelstrom ist ein durch das Fahrzeug 10 während des Parkens verbrauchter Strom (ein durch den Backupspeicher der Fahrzeug-ECU oder eine in dem Fahrzeug installierte Sicherheitseinrichtung verbrauchter Strom) und ist gewöhnlich ein kleiner Storm von 100 mA oder weniger.
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Die Temperatur des externen Anschlusses 52 ist annähernd gleich der Innentemperatur des Kofferraums 11 und liegt annähernd konstant bei der Außentemperatur von 25°C.
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Die Temperatur T (Temperaturkurve Yt) der zusammengesetzten Batterie 60 wird über die Zeit kleiner, weist einen Spitzenwert von 27,5°C zu der Parkzeit t1 auf, stabilisiert sich nach der Zeit t3 bei 25°C, was der Innentemperatur des Kofferraums 11 entspricht, und wird dann gleich der Temperatur des externen Anschlusses 52. Während der Periode von der Zeit t2 zu der Zeit t3 ist die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 höher als diejenige des externen Anschlusses 52 und tritt eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 auf. Der Grund, warum die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 höher als die Innentemperatur des Kofferraums 11 zu der Parkzeit t1 ist, ist darin gegeben, dass die zusammengesetzte Batterie 60 aufgrund des Ladens und Entladens während des Fahrens des Fahrzeugs Wärme erzeugt.
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Io gibt den wahren Wert des Stroms I der zusammengesetzten Batterie 60 für die Zeit t2 und danach wieder. lo ist gleich dem Dunkelstrom und liegt konstant bei ungefähr -35 mA. Das Minus-Vorzeichen bedeutet eine Entladung.
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Zu der Zeit t2 liegt der gemessene Stromwert It bei ungefähr -55 mA, was ungefähr -20 mA höher als der wahre Wert (lo = ungefähr -35 mA) des Stroms ist. Der gemessene Stromwert It vermindert sich mit der Zeit und stabilisiert sich nach der Zeit t3 bei ungefähr -35 mA, was der wahre Wert ist.
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In der Periode U von der Zeit t2, zu der die zusammengesetzte Batterie 60 das Laden und Entladen im Wesentlichen stoppt, zu der Zeit t3, zu der sich die Temperatur T der zusammengesetzten Batterie 60 bei der Temperatur von 25°C des externen Anschlusses 52 stabilisiert, tritt ein Fehler E in dem gemessenen Stromwert It in Bezug auf einen wahren Wert lo auf. Es kann also geschätzt werden, dass der Fehler E ein durch den Seebeck-Effekt verursachter Messfehler ist. Es kann also davon ausgegangen werden, dass eine thermische Spannung erzeugt wurde, die durch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 an beiden Enden des Widerstandskörpers 57 aufgrund des Seebeck-Effekts verursacht wird und dass der Messfehler E in dem durch den Messwiderstand 54 gemessenen Stromwert I aufgetreten ist.
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9 ist ein Flussdiagramm der Überwachungsverarbeitung der Batterie 50. Die Überwachungsverarbeitung der Batterie 50 wird immer mit einem vorbestimmten Messzyklus N während der Aktivierung der Verwaltungsvorrichtung 100 unabhängig von dem Zustand des Fahrzeugs 10 ausgeführt.
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Die Überwachungsverarbeitung der Batterie 50 umfasst die Schritte S10 bis S50. Wenn die Überwachungsverarbeitung startet, misst der Verarbeitungsteil 120 den Strom I der zusammengesetzten Batterie 60 unter Verwendung des Messwiderstands 54 (S10). Der Verarbeitungsteil 120 misst die Spannung V jeder Sekundärbatterie 62 unter Verwendung der Spannungserfassungsschaltung 110 und misst die Temperatur T der zusammengesetzten Batterie 60 unter Verwendung des Temperatursensors 115 (S20, S30).
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Danach speichert der Verarbeitungsteil 120 vorübergehend jeden gemessenen Wert in dem Speicher 123 und führt eine Verarbeitung für das Bestimmen, ob der gemessene Wert anormal ist, durch (S40).
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Wenn keine Anormalität in dem gemessenen Wert vorliegt (S40: JA), werden die Verarbeitungsschritte S10 bis S30 wiederholt mit dem vorbestimmten Messzyklus N durchgeführt. Wenn eine Anormalität in dem gemessenen Wert vorliegt (S40: NEIN), führt der Verarbeitungsteil 120 eine Verarbeitung für das Benachrichtigen der Anormalität an die Fahrzeug-ECU 30 durch.
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10 ist ein Flussdiagramm einer Stromkorrekturverarbeitung, die nach dem Parken des Fahrzeugs 10 durchgeführt wird. Die Stromkorrekturverarbeitung umfasst vier Schritte S100 bis S130.
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Wenn mittels einer Kommunikation Informationen von der Fahrzeug-ECU 30 dazu, dass das Fahrzeug 10 geparkt ist, empfangen werden, führt der Verarbeitungsteil 120 eine Verarbeitung für das Vergleichen des gemessenen Stromwerts It der zusammengesetzten Batterie 60 mit einem vorbestimmten Wert durch (S100). Der vorbestimmte Wert ist ein Wert zum Bestimmen, dass die zusammengesetzte Batterie 60 das Laden und Entladen gestoppt hat und beträgt zum Beispiel 100 mA.
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Wenn der gemessene Stromwert It der zusammengesetzten Batterie
60 kleiner als der vorbestimmte Wert ist (JA in S100), berechnet der Verarbeitungsteil
120 eine Temperaturänderungsrate X aus den durch die Überwachungsverarbeitung gemessenen Daten der Temperatur T der zusammengesetzten Batterie
60 (S110). Die Temperaturänderungsrate X ist eine Änderungsgröße ΔT der Temperatur T in Bezug auf eine Zeitänderung ΔT und ist die Steigung der Temperaturkurve Yt von
8.
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Wenn die Temperaturänderungsrate X berechnet wird, führt der Verarbeitungsteil 120 eine Verarbeitung zum Vergleichen des absoluten Werts der Temperaturänderungsrate X mit einem Bestimmungswert durch (S120). Der Bestimmungswert ist ein Wert für das Bestimmen, ob sich die Änderung in der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 angenähert hat oder nicht, und beträgt zum Beispiel 0,005°C/s.
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Wenn der absolute Wert der Temperaturänderungsrate X größer als der Bestimmungswert ist (S120: JA), berechnet der Verarbeitungsteil 120 einen Korrekturwert R des gemessenen Stromwerts It basierend auf der Temperaturänderungsrate X.
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Die Temperaturänderungsrate X ist die Steigung der Temperaturkurve Yt in 8 und ist höher, weil die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 höher ist und die Temperaturdifferenz von dem externen Anschluss 52 größer ist. Weil davon ausgegangen wird, dass die Temperaturänderungsrate X eine hohe Korrelation mit der Temperaturdifferenz zwischen der zusammengesetzten Batterie 60 und dem externen Anschluss 52 aufweist, kann der Korrekturwert R für das Korrigieren des durch die Temperaturdifferenz verursachten Messfehlers des gemessenen Stromwerts It unter Verwendung der Temperaturänderungsrate X berechnet werden.
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Der Verarbeitungsteil
120 berechnet den Korrekturwert R mit der folgenden Gleichung (4) basierend auf der Temperaturänderungsrate X und führt eine Korrekturverarbeitung für das Korrigieren des gemessenen Stromwerts It der zusammengesetzten Batterie
60 durch (S130).
Ir ist ein korrigierter Stromwert, It ist ein gemessener Stromwert, K ist ein Korrekturkoeffizient und R ist ein Korrekturwert.
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Wenn die Temperatur T der zusammengesetzten Batterie 60 wie in 8 gezeigt höher als die Temperatur des externen Anschlusses 52 ist, weist der gemessene Stromwert It einen größeren Stromwert (absoluter Wert des Stroms) auf als der wahre Wert lo. Deshalb kann in der Korrekturverarbeitung ein Wert nahe dem wahren Wert lo durch das Durchführen einer Korrektur erhalten werden, sodass der Stromwert klein wird. Wenn in diesem Fall der gemessene Stromwert It ein negativer Wert einer Entladung ist, wird eine Korrektur zum Addieren des Korrekturwerts R durchgeführt, um den Stromwert zu reduzieren, sodass der Messwert korrigiert werden kann.
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Wenn der absolute Wert der Temperaturänderungsrate X kleiner als der vorbestimmte Wert ist, werden die Verarbeitungsschritte S110 bis S130 mit dem vorbestimmten Messzyklus N durchgeführt und wird der gemessene Stromwert It zu jedem Zeitpunkt korrigiert.
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In dem Beispiel von 8 berechnet der Verarbeitungsteil 120 den Korrekturwert R basierend auf der Stromänderungsrate X zu jedem Zeitpunkt von der Zeit t2 zu der Zeit t3 und korrigiert den gemessenen Stromwert It. Der korrigierte Stromwert Ir überlappt den wahren Wert lo wesentlich, und der Messfehler ist kleiner als vor der Korrektur.
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Wenn der absolute Wert der Temperaturänderungsrate X kleiner als der Bestimmungswert ist (S120: NEIN), beendet der Verarbeitungsteil 120 die Korrekturverarbeitung des gemessenen Stromwerts IT. In dem Beispiel von 8 beendet der Verarbeitungsteil 120 die Korrekturverarbeitung des gemessenen Stromwerts It zu der Zeit t3, wenn der absolute Wert der Temperaturänderungsrate X kleiner als der Bestimmungswert wird.
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Effekt
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Im Verlauf von umfangreichen Untersuchungen zur Verbesserung der Strommessgenauigkeit und der SOC-Schätzgenauigkeit der zusammengesetzten Batterie 60 haben die Erfinder herausgefunden, dass ein Strommessfehler in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 auftreten kann.
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Die Verwaltungsvorrichtung 100 erhält den Korrekturwert R von der Temperaturänderungsrate X der zusammengesetzten Batterie 60 und korrigiert den durch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 verursachten Strommessfehler. Dadurch kann der durch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 verursachte Messfehler des gemessenen Stromwerts It unterdrückt werden, was bisher nicht möglich war. Die SOC-Schätzgenauigkeit kann verbessert werden, indem der korrigierte gemessene Stromwert für das Schätzen des SOC integriert wird.
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Der durch die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 verursachte Messfehler weist einen größeren Einfluss auf, weil der gemessene Stromwert It kleiner ist, wenn die Temperaturdifferenz gleich ist. Das heißt, dass das Verhältnis des Messfehlers zu dem gemessenen Stromwert It größer wird, wodurch eine Verminderung der Stromessgenauigkeit verursacht wird. Weil die Verwaltungsvorrichtung 100 die Korrekturverarbeitung ausführt, wenn der gemessene Stromwert It der zusammengesetzten Batterie 60 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, kann die Strommessgenauigkeit verbessert werden.
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Die Temperaturüberwachung der zusammengesetzten Batterie 60 ist eine der Überwachungsfunktionen der Batterie 50. Die Temperaturänderungsrate X der zusammengesetzten Batterie 60 kann aus dem gemessenen Temperaturwert der zusammengesetzten Batterie 60 erhalten werden. Weil die Verwaltungsvorrichtung 100 eine Korrektur basierend auf der Temperaturänderungsrate X der zusammengesetzten Batterie 60 durchführt, kann der gemessene Wert It unter Verwendung der normalen Überwachungsfunktion der Batterie 50 korrigiert werden, ohne einen neuen Sensor hinzuzufügen.
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<Zweite Ausführungsform>
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In der ersten Ausführungsform ist die Batterie 50 in dem Kofferraum 11 angeordnet. Für die zweite Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, in dem die Batterie 150 in einem Motorraum 12 wie in 11 gezeigt angeordnet ist.
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In der zweiten Ausführungsform enthält die Batterie 150 wie in 12 gezeigt den Temperatursensor 115 zum Erfassen der Temperatur T1 der zusammengesetzten Batterie 60 und einen Temperatursensor 116 zum Erfassen der Temperatur des externen Anschlusses 52.
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Der Temperatursensor 116 misst die Umgebungstemperatur des externen Anschlusses 52. Die Temperatur des externen Anschlusses 52 ist im Wesentlichen gleich der Umgebungstemperatur, sodass die Umgebungstemperatur des externen Anschlusses 52 als die Temperatur des externen Anschlusses 52 betrachtet werden kann. Der Temperatursensor 116 kann die Temperatur des externen Anschlusses 52 auch direkt messen.
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Nach dem Parken des Fahrzeugs
10 erfasst der Verarbeitungsteil
120 eine Temperaturdifferenz (T2 - T1) zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 150 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 aus den erfassten Werten der beiden Temperatursensoren 115, 116. Wenn die Temperaturdifferenz (T2 - T1) gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert nach dem Parken des Fahrzeugs
10 ist, erhält der Verarbeitungsteil
120 den Korrekturwert R aus der Temperaturdifferenz (T2 - T1) und korrigiert den durch den Messwiderstand
54 gemessenen Stromwert It.
K ist ein Korrekturkoeffizient, T1 ist die Temperatur der zusammengesetzten Batterie und T2 ist die Temperatur des externen Anschlusses.
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13 zeigt Wellenformen It, Ir, Yt1 und Yt2 nach dem Parken des Fahrzeugs. It ist der gemessene Stromwert der zusammengesetzten Batterie 60, und Ir ist ein korrigierter Stromwert. Yt1 ist eine Temperaturkurve, die eine Änderung in der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 angibt, und Tt2 ist eine Temperaturkurve des externen Anschlusses 52.
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Der Motorraum 12 enthält einen als Wärmequelle wirkenden Motor und wird also heiß, während das Fahrzeug fährt. Wenn die Batterie 150 in dem Motorraum 12 angeordnet ist, wird der externe Anschluss 52 unter dem Einfluss der Innentemperatur des Motorraums 12 heiß, während das Fahrzeug fährt. In dem Beispiel von 12 ist zu einer Parkzeit t1 des Fahrzeugs die Temperatur des externen Anschlusses 52 höher als die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60.
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Weil die Größenbeziehung zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 umgekehrt zu derjenigen in der ersten Ausführungsform ist, weist der Messfehler des gemessenen Stromwerts It eine umgekehrte Beziehung wie in der ersten Ausführungsform auf und weist der gemessene Stromwert It einen kleineren Stromwert (absoluter Stromwert) auf als der wahre Wert lo. Deshalb kann in der Korrekturverarbeitung ein Wert nahe dem wahren Wert lo durch das Durchführen einer Korrektur erhalten werden, sodass der Stromwert groß wird. Wenn in diesem Fall der gemessene Stromwert It bei einer Entladung ein negativer Wert ist, wird eine Korrektur zum Subtrahieren des Korrekturwerts R durchgeführt, um den Stromwert zu erhöhen, sodass der Messfehler korrigiert werden kann.
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Weil in der zweiten Ausführungsform die Temperaturdifferenz zwischen der zusammengesetzten Batterie 60 und dem externen Anschluss 52 genau erfasst werden kann, kann eine sehr genaue Korrektur durchgeführt werden.
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<Dritte Ausführungsform>
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In der ersten Ausführungsform hat der Verarbeitungsteil 120 den Korrekturwert R zu jedem Zeitpunkt unter Verwendung der Temperaturänderungsrate X der zusammengesetzten Batterie 60 erhalten und den durch den Messwiderstand 54 gemessenen Stromwert It für die Periode U von der Zeit t2 zu der Zeit t3 nach dem Parken des Fahrzeugs 10 korrigiert.
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In der dritten Ausführungsform korrigiert der Verarbeitungsteil 120 den durch den Messwiderstand 54 gemessenen Stromwert It unter Verwendung eines in dem Speicher oder ähnlichem gespeicherten Korrekturwerts W für die Periode U von der Zeit t2 zu der Zeit t3 nach dem Parken des Fahrzeugs 10. Als der Korrekturwert W wird der Messfehler des durch den Messwiderstand 54 gemessenen Stromwerts It experimentell für die Periode U von der Zeit t2 zu der Zeit t3 erhalten und kann ein durchschnittlicher Wert desselben verwendet werden.
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Auch wenn der Korrekturwert R nicht durch eine Berechnung erhalten wird und auf einen fixen Wert gesetzt ist, kann, wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 nicht wesentlich verschieden von derjenigen zum Zeitpunkt des Experiments nach dem Parken ist, eine sehr genaue Korrektur durchgeführt werden.
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<Vierte Ausführungsform>
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In der ersten Ausführungsform hat der Verarbeitungsteil 120 den Korrekturwert R zu jedem Zeitpunkt unter Verwendung der Temperaturänderungsrate X der zusammengesetzten Batterie 60 erhalten und den durch den Messwiderstand 54 gemessenen Stromwert It für die Periode U von der Zeit t2 zu der Zeit t3 nach dem Parken des Fahrzeugs 10 korrigiert.
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Weil der SOC durch das Integrieren des gemessenen Stromwerts It berechnet wird, wird, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 vorhanden ist, der durch die Temperaturdifferenz verursachte Messfehler integriert und wird ein Schätzfehler in dem SOC erzeugt.
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Deshalb erhält der Verarbeitungsteil
120 den Korrekturwert R des gemessenen Stromwerts It basierend auf der Temperaturänderungsrate X der zusammengesetzten Batterie
60 für jeden Zeitpunkt von der Zeit t2 zu der Zeit t3 nach dem Parken des Fahrzeugs
10 und erhält weiterhin einen integrierten Korrekturwert ∫Rdt. Dann wird nach der Zeit t3, zu der die Temperatur der zusammengesetzten Batterie
10 stabil wird, der SOC durch den berechneten, integrierten Korrekturwert ∫Rdt korrigiert. Auf diese Weise kann der Schätzfehler des SOC korrigiert werden.
SOCr ist der korrigierte SOC, und SOCt ist der aus dem nicht-korrigierten, gemessenen Stromwert berechnete SOC.
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In der ersten Ausführungsform berechnet der Verarbeitungsteil 120 den gemessenen Stromwert zu jedem Zeitpunkt von der Zeit t2 zu der Zeit t3. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, dass die Korrekturverarbeitung an dem SOC durchgeführt wird, nachdem die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 stabil geworden ist, ohne die Echtzeitkorrektur des gemessenen Stromwerts durchzuführen.
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<Andere Ausführungsformen>
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen und in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen beschränkt, wobei zum Beispiel die folgenden Ausführungsformen im Erfindungsumfang enthalten sind.
- (1) In den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen wird die Sekundärbatterie 62 als ein Beispiel für die Energiespeichereinrichtung beschrieben. Die Energiespeichereinrichtung ist jedoch nicht auf die Sekundärbatterie 62 beschränkt und kann auch ein Kondensator sein. Die Sekundärbatterie 62 ist nicht auf eine Lithiumionen-Sekundärbatterie beschränkt und kann auch eine Sekundärbatterie mit einem anderen nicht-wässrigen Elektrolyten sein. Es kann auch eine Bleibatterie oder ähnliches verwendet werden. Die Energiespeichereinrichtung ist nicht auf eine Reihenverbindung einer Vielzahl von Energiespeichereinrichtungen beschränkt und kann auch aus einer einzelnen Zelle bestehen.
- (2) In den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen ist die Verwaltungsvorrichtung 100 in der Batterie 50 vorgesehen. Die Batterie 50 kann wenigstens die zusammengesetzte Batterie 60 und Messinstrumente umfassen, wobei die Verwaltungsvorrichtung 100 auch außerhalb der Batterie 50 vorgesehen sein kann. In den ersten bis vierten Ausführungsformen ist der Messwiderstand 54 auf der Negativelektrodenseite der zusammengesetzten Batterie 60 angeordnet, wobei er aber auch auf der Positivelektrodenseite angeordnet sein kann.
- (3) In den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen wird die Korrekturverarbeitung auf dem gemessenen Stromwert durchgeführt, wenn der gemessene Stromwert kleiner als der vorbestimmte Wert nach dem Parken des Fahrzeugs ist. Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie und der Temperatur des externen Anschlusses vorhanden ist, kann die Korrekturverarbeitung für den gemessenen Stromwert durchgeführt werden, wenn die Strommessung größer als ein vorbestimmter Wert ist, während das Fahrzeug fährt. Wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie und der Temperatur des externen Anschlusses vorhanden ist, enthält der gemessene Stromwert immer einen Messfehler aufgrund des Seebeck-Effekts, sodass die Korrekturverarbeitung unabhängig von der Größe des gemessenen Stromwerts oder dem Zustand des Fahrzeugs durchgeführt werden kann.
- (4) In den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen wird die Batterie 50 für ein Fahrzeug verwendet. Die Verwendung der Batterie 50 ist jedoch nicht auf eine spezifische Verwendung beschränkt. Die Batterie 50 kann für verschiedene Verwendungen wie etwa eine Verwendung in einem Bewegtkörper (einem Fahrzeug, einem Schiff, einem fahrerlosen Transportsystem (FTS), usw.) und eine stationäre Verwendung (eine Energiespeichereinrichtung für ein unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem oder ein photovoltaisches Stromerzeugungssystem) verwendet werden.
- (5) In der ersten Ausführungsform wird der korrigierte, gemessene Stromwert in der Funktion zum Schätzen des SOC durch das Integrieren der gemessenen Stromwerte verwendet, um die SOC-Schätzgenauigkeit zu verbessern. Zusätzlich zu der SOC-Schätzfunktion kann jedoch auch ein falscher Betrieb unter Verwendung des korrigierten, gemessenen Stromwerts für die nachfolgenden Funktionen 1 und 2 vermieden werden.
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Funktion 1. Eine Funktion zum Wechseln des Modus von dem zweiten Modus zu dem ersten Modus, wenn ein Stromwert gleich oder größer als ein vorbestimmter gemessener Stromwert in der Strommessverarbeitung gemessen wird.
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Funktion 2. Eine Funktion zum Bestimmen eines Fahrzeugfehlers, wenn ein Stromwert gleich oder größer als ein vorbestimmter gemessener Stromwert in der Strommessverarbeitung gemessen wird.
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Wenn in den beiden Funktionen 1 und 2 die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses groß ist, wird bestimmt, dass eine Spannung an beiden Enden des Messwiderstands durch den Seebeck-Effekt erzeugt wird, und wird in der Strommessverarbeitung bestimmt, dass ein Strom fließt.
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Wenn in der Funktion 1 ein Stromwert gleich oder größer als der vorbestimmte, gemessene Stromwert gemessen wird, wechselt der Modus von dem zweiten Modus zu dem ersten Modus, sodass sich der Stromverbrauch erhöht. Wenn das Fahrzeug geparkt ist und der Motor gestoppt ist, wird die Batterie nicht geladen und kann sich die Batterie unter Umständen leeren. Deshalb kann durch das Verwenden des korrigierten, gemessenen Stromwerts vermieden werden, dass der Modus von dem zweiten Modus zu dem ersten Modus wechselt, und kann eine Leerung der Batterie verhindert werden.
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Weil in der Funktion 2 ein Fahrzeugfehler bestimmt wird, wenn ein Stromwert gleich oder größer als der vorbestimmte Stromwert gemessen wird, kann eine Fahrzeugfehlerdiagnose unerwartet durchgeführt werden. Indem der korrigierte gemessene Stromwert verwendet wird, kann eine unerwartete Ausführung der Fahrzeugfehlerdiagnose vermieden werden.
- (6) Weil sich in der zweiten Ausführungsform nicht nur die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60, sondern auch die Temperatur des externen Anschlusses 52 nach dem Parken ändert, werden die Temperaturen der zusammengesetzten Batterie 60 und des externen Anschlusses 52 gemessen, um eine Temperaturdifferenz zu erhalten, und wird der Korrekturwert des gemessenen Stromwerts It aus der erhaltenen Temperaturdifferenz erhalten. Und wenn die Änderung in der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 nach dem Parken des Fahrzeugs aus dem Verwendungsverlauf der zusammengesetzten Batterie 60 vorausgesagt werden kann, kann die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60 und der Temperatur des externen Anschlusses 52 vorausgesagt werden, indem nur die Temperatur des externen Anschlusses 52 gemessen wird, und kann der Korrekturwert des durch die Temperaturdifferenz verursachten gemessenen Stromwerts aus dem vorausgesagten Wert erhalten werden.
- (7) Weil sich in der zweiten Ausführungsform nicht nur die Temperatur der zusammengesetzten Batterie 60, sondern auch die Temperatur des externen Anschlusses 52 nach dem Parken ändert, werden die Temperaturen der zusammengesetzten Batterie 60 und des externen Anschlusses 52 gemessen, um eine Temperaturdifferenz zu erhalten, und wird der Korrekturwert des gemessenen Stromwerts It aus der erhaltenen Temperaturdifferenz erhalten. Auch wenn sich die Temperaturen der zusammengesetzten Batterie 60 und des externen Anschlusses 52 nach dem Parken des Fahrzeugs 10 ändern, wird weiterhin eine Temperaturdifferenz während einer Periode erzeugt, in der die Temperaturänderungsrate X der zusammengesetzten Batterie 60 gleich oder größer als der Bestimmungswert ist, sodass wie in der ersten Ausführungsform der Korrekturwert R aus der Temperaturänderungsrate X der zusammengesetzten Batterie 60 erhalten werden kann, um den gemessenen Temperaturwert It der zusammengesetzten Batterie 60 zu korrigieren.
- (8) Die vorliegende Technik kann auf ein Verwaltungsprogramm für eine Energiespeichereinrichtung angewendet werden. Ein Verwaltungsprogramm für eine Energiespeichereinrichtung ist ein Programm, das einen Computer veranlasst zum Ausführen: einer Strommessverarbeitung für das Messen eines Stroms der Energiespeichereinrichtung unter Verwendung eines Messwiderstands, dessen eine Seite mit der Energiespeichereinrichtung verbunden ist und dessen andere Seite mit einem externen Anschluss verbunden ist; einer Temperaturmessverarbeitung für das Messen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und/oder der Temperatur des externen Anschlusses; und einer Korrekturverarbeitung für das Korrigieren, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur der Energiespeichereinrichtung und der Temperatur des externen Anschlusses vorhanden ist, eines durch die Temperaturdifferenz verursachten Messfehlers für einen durch die Strommessverarbeitung gemessenen Stromwert, oder einer Korrekturverarbeitung für das Korrigieren eines durch die Temperaturdifferenz verursachten Schätzungsfehlers für einen SOC der Energiespeichereinrichtung. Die vorliegende Technik kann auf ein Aufzeichnungsmedium, in dem das Verwaltungsprogramm für die Energiespeichereinrichtung aufgezeichnet ist, angewendet werden. Der Computer ist zum Beispiel der Verarbeitungsteil 120 der Verwaltungsvorrichtung 100.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Automobil
- 50
- Batterie
- 53
- Stromunterbrecher
- 54
- Messwiderstand
- 57
- Widerstandskörper
- 60
- zusammengesetzte Batterie
- 62
- Sekundärbatterie (Energiespeichereinrichtung)
- 100
- Verwaltungsvorrichtung
- 120
- Verarbeitungsteil
- 123
- Speicher
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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