DE60034643T2

DE60034643T2 - Batterieeinsatzsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60034643T2
Application number: DE60034643T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Toyohashi-shi NAKANISHI; Masahiro Toyohashi-shi Takada; Hirotaka Ibaraki-shi Ishihara; Kiwamu Toyohashi-shi Inui; Kunio Okazaki-shi Kanamaru; Yoshiaki Toyota-shi KIKUCHI
Original assignee: Toyota Motor Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: CN1222073C; US6486637B1; JP4009416B2; EP1096636A3; CN1305240A; JP2001196102A; DE60034643D1; EP1096636A2; EP1096636B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batteriegruppen-Steuervorrichtung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Batteriegruppen-Steuervorrichtung zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung von mindestens einer von einer Anzahl von Zellen oder Batteriemodulen, die eine Batteriegruppe bilden.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK:
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-270094 offenbart eine Vorrichtung zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung einer Batterie. Gemäß der offenbarten Vorrichtung zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung einer Batterie ist ein Temperatursensor, dessen elektrischer Widerstand mit einer Temperaturzunahme schnell ansteigt, extern an jeder einer Anzahl von Zellen angebracht und die Widerstandswerte aller solchen Temperatursensoren in einer Reihenschaltung werden gemessen, wodurch die ungewöhnliche Erwärmung der Zellen detektiert werden kann. Die Detektion einer ungewöhnlichen Erwärmung der Zellen ist aus Sicherheitsbelangen erforderlich.
Die vorstehend erwähnte Vorrichtung zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung einer Batterie, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-270094 offenbart ist, erfordert jedoch, dass ein Temperatursensor an jeder einer Anzahl von Zellen nur für die Detektion einer ungewöhnlichen Erwärmung der Zellen angebracht ist, und ist daher nicht kosteneffizient.
Überdies erwähnt diese Offenlegungsschrift nicht die Steuerung des Eingangs und/oder Ausgangs der Batteriegruppe bei der Detektion einer ungewöhnlichen Erwärmung einer Zelle.
Da so viele Temperatursensoren in Reihenschaltung wie Zellen vorhanden sind, ist der Widerstandswert aller Temperatursensoren für die ganze Batteriegruppe gleich einem Vielfachen des Widerstandswerts jedes Temperatursensors mal einem Faktor der Anzahl der Zellen.
Um die Detektion einer ungewöhnlichen Erwärmung irgendeiner Zelle in einer solchen Weise zu ermöglichen, dass die ungewöhnliche Erwärmung nicht durch den sich ändernden Widerstand der ganzen Batteriegruppe in Reaktion auf Temperaturänderungen undeutlich gemacht wird, ist es daher erforderlich, Temperatursensoren zu verwenden, deren Widerstandswerte eine steile Änderung an einem Wendepunkt aufweisen.
Wenn jede Zelle eine relativ kleine Temperaturerhöhung erfährt, dann erreicht der Widerstandswert des zugehörigen Temperatursensors nicht einen Wendepunkt, so dass die Temperaturerhöhung durch den sich ändernden Widerstand der Temperatursensoren der ganzen Batteriegruppe undeutlich gemacht wird. Daher ist es unmöglich, eine schrittweise Steuerung des Eingangs und/oder Ausgangs jeder Zelle auf der Basis der Detektion von winzigen Änderungen des Widerstandes der Zellen zu erreichen.
Es kann auf US-A-5773962 (die die Oberbegriffe der vorliegenden Erfindung offenbart) und auf US-A-5281919 Bezug genommen werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in den Ansprüchen definiert.
Die bevorzugte Ausführungsform offenbart eine Batteriegruppen-Steuervorrichtung zum Steuern des Eingangs in eine oder Ausgangs aus einer Batteriegruppe, wobei: die Batteriegruppe mehrere Blöcke in Reihenschaltung umfasst; und jeder der mehreren Blöcke mehrere Batterien in Reihenschaltung umfasst, wobei die Batteriegruppen-Steuervorrichtung umfasst: einen Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt zum Steuern des Eingangs und Ausgangs von Batterieleistung in die und aus der Batteriegruppe; einen Blockspannungs-Detektionsabschnitt zum Detektieren einer Blockspannung von jedem der mehreren Blöcke; einen Batteriestrom-Detektionsabschnitt zum Detektieren eines Batteriestroms der Batteriegruppe; einen Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen (anomalen) Erwärmung zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung von mindestens einer der mehreren Batterien auf der Basis der Blockspannung und des Batteriestroms; und einen Fahrzeugsteuerabschnitt zum Steuern des Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitts auf der Basis von Ergebnissen der De tektion der ungewöhnlichen Erwärmung durch den Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung, wobei der Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung einen Abschnitt zum Berechnen eines internen Widerstandes zum Berechnen eines internen Widerstandes von jedem der mehreren Blöcke auf der Basis der Blockspannung und des Batteriestroms umfasst und wobei der Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung eine ungewöhnliche Erwärmung der mindestens einen der mehreren Batterien auf der Basis des internen Widerstandes von jedem der mehreren Blöcke und eines vorbestimmten Schwellenwerts detektiert.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Batteriegruppen-Steuervorrichtung ferner einen Batterietemperatur-Detektionsabschnitt zum Detektieren einer Batterietemperatur der Batteriegruppe; der Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung umfasst ferner einen Schwellenwert-Einstellabschnitt zum Einstellen des vorbestimmten Schwellenwerts auf der Basis der Batterietemperatur der Batteriegruppe; und der Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung detektiert eine ungewöhnliche Erwärmung der mindestens einen der mehreren Batterien auf der Basis des internen Widerstandes von jedem der mehreren Blöcke und des vorbestimmten Schwellenwerts, wie vom Schwellenwert-Einstellabschnitt eingestellt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung steuert der Fahrzeugsteuerabschnitt den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt in einer schrittweise variablen Weise auf der Basis von Ergebnissen der Detektion der ungewöhnlichen Erwärmung durch den Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung ferner: einen Varianzberechnungsabschnitt zum Berechnen eines Mittelwerts und einer Varianz σ² der Blockspannungen der mehreren Blöcke; und einen Abschnitt zum Detektieren der Varianz der ungewöhnlichen Erwärmung zum Detektieren eines ungewöhnlichen Anstiegs des internen Widerstandes der mindestens einen der mehreren Batterien auf der Basis der Blockspannung von jedem der mehreren Blöcke, des Mittelwerts und der Varianz σ², und wobei der Fahrzeugsteuerabschnitt den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt auf der Basis von Ergebnissen der Detektion des un gewöhnlichen Anstiegs durch den Abschnitt zum Detektieren der Varianz der ungewöhnlichen Erwärmung steuert.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bestimmt der Abschnitt zum Detektieren der Varianz der ungewöhnlichen Erwärmung den ungewöhnlichen Anstieg des internen Widerstandes der mindestens einen der mehreren Batterien, wenn mindestens eine der Blockspannungen zum Zeitpunkt des Aufladens gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist oder wenn mindestens eine der Blockspannungen zu einem Zeitpunkt der Entladung gleich einem oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung berechnet der Varianzberechnungsabschnitt einen mittleren Spannungsdifferenzwert, der einen Mittelwert von Spannungsdifferenzen zwischen der Blockspannung zu einer ersten Zeit und der Blockspannung zu einer zweiten Zeit darstellt, sowie eine Spannungsdifferenzvarianz, die eine Varianz der Spannungsdifferenzen darstellt, und der Abschnitt zum Detektieren der Varianz der ungewöhnlichen Erwärmung detektiert den ungewöhnlichen Anstieg des internen Widerstandes der mindestens einen der mehreren Batterien auf der Basis der Spannungsdifferenzen, des mittleren Spannungsdifferenzwerts und der Spannungsdifferenzvarianz.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Zeit einen Zeitpunkt, zu dem der vom Batteriestrom-Detektionsabschnitt detektierte Batteriestrom im Wesentlichen Null ist.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung einen Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung mit verfügbarer Kapazität zum Detektieren eines ungewöhnlichen Anstiegs des internen Widerstandes der mindestens einen der mehreren Batterien auf der Basis einer Diagnose mit hoher verfügbarer Kapazität und einer Diagnose mit niedriger verfügbarer Kapazität für jeweilige der mehreren Blöcke und der Fahrzeugsteuerabschnitt steuert den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt auf der Basis von Ergebnissen der Detektion des ungewöhnlichen Anstiegs durch den Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung mit verfügbarer Kapazität.
Folglich macht die hierin beschriebene Erfindung die Vorteile (1) des Schaffens einer wirtschaftlichen Batteriegruppen-Steuervorrichtung, die den Bedarf für das Anbringen eines Temperatursensors an jeder einer Anzahl von Zellen vermeidet; (2) des Schaffens einer Batteriegruppen-Steuervorrichtung, die in der Lage ist, den Eingang und Ausgang einer Batteriegruppe in Reaktion auf eine Zunahme der Temperatur einer Zelle zu steuern, um zu verhindern, dass die Zelle in einem anomalen Zustand bleibt; und (3) des Schaffens einer Batteriegruppen-Steuervorrichtung, die in der Lage ist, die Zunahme der Temperatur von Zellen zu steuern, so dass die ganze Batteriegruppe eine längere Verwendungsperiode durchhalten kann, möglich.
Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute beim Lesen und Verstehen der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Fig. ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Struktur einer Batteriegruppen-Steuervorrichtung 100 gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur zum Steuern einer Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur zum Erhalten der Spannung, des Stroms und der Temperatur jedes Blocks während der Steuerung der Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Temperaturkorrekturprozesses für den internen Widerstand während der Steuerung der Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal-Berechnungsprozesses während der Steuerung der Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem internen Widerstand und der Oberflächentemperatur einer Batterie gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt.
7 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der Batterieblockspannungen einer normalen Batteriegruppe gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der internen Widerstände einer normalen Batteriegruppe gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der Batterieblockspannungen einer Batteriegruppe, die eine Zelle mit einem anomalen Widerstand enthält, gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der internen Widerstände einer Batteriegruppe, die eine Zelle mit einem anomalen Widerstand enthält, gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Graph, der ein weiteres beispielhaftes Ablaufprotokoll der Batterieblockspannungen einer Batteriegruppe, die eine Zelle mit einem anomalen Widerstand enthält, gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal-Berechnungsprozesses während einer Steuerung einer Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung darstellt.
13 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Prozesses zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung während der Steuerung einer Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
14 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Variableninitialisierungsprozesses während der Steuerung der Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
15 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Zellenanomalie-Feststellungsprozesses während der Steuerung der Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung darstellt.
16 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der Batterieblockspannungen einer normalen Batteriegruppe gemäß dem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der Batterieblockspannungen einer Batteriegruppe, die eine Zelle mit einem anomalen Widerstand enthält, gemäß dem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist ein Graph, der ein Verfahren zum Detektieren eines ungewöhnlichen Anstiegs des internen Widerstandes gemäß dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung darstellt.
19 ist ein Graph, der darstellt, wie eine falsche Detektion eines ungewöhnlichen Anstiegs des internen Widerstandes passieren kann.
20 ist ein Graph, der einen Detektionsfehler (oder "Übersehen") eines ungewöhnlichen Anstiegs des internen Widerstandes darstellt.
21 ist ein Graph, der ein Verfahren zum Detektieren eines ungewöhnlichen Anstiegs des internen Widerstandes auf der Basis von Spannungsdifferenzen gemäß dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung darstellt.
22 ist ein Graph, der ein Verfahren zum Detektieren eines ungewöhnlichen Anstiegs des internen Widerstandes auf der Basis von Spannungsdifferenzen gemäß dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung darstellt.
23 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Prozesses zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung während der Steuerung einer Bat teriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung darstellt.
24 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Variableninitialisierungsprozesses während der Steuerung der Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung darstellt.
25 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Zellenanomalie-Feststellungsprozesses während der Steuerung der Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung darstellt.
26 ist ein Graph, der eine Verteilung der verfügbaren Kapazität von Zellen in einer normalen Batteriegruppe gemäß dem Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung darstellt.
27 ist ein Graph, der eine Verteilung der verfügbaren Kapazität von Zellen in einer Batteriegruppe, die eine Zelle mit einem anomalen Widerstand enthält, gemäß dem Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung darstellt.
28 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer verfügbaren Kapazität (SOC) und einer Blockspannung (VB) darstellt.
29 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Batteriestrom (IB) und einer Blockspannung (VB) darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Beispiel 1)
1 stellt eine beispielhafte Struktur einer Batteriegruppen-Steuervorrichtung 100 gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung dar, wobei die Batteriegruppen-Steuervorrichtung 100 in einem Hybridfahrzeug montiert ist. Die Batteriegruppen-Steuervorrichtung 100 steuert den Eingang und Ausgang einer Batteriegruppe 10. Die Batteriegruppe 10 umfasst mehrere Blöcke 10A, die sich in Reihenschaltung befinden. Jeder Block 10A umfasst mehrere Zellen 10B, die sich in Reihenschaltung befinden.
Die Batteriegruppen-Steuervorrichtung 100 umfasst: einen Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt 1 zum Steuern des Eingangs und Ausgangs der Batterieleistung in die und aus der Batteriegruppe 10; Blockspannungs-Detektionsabschnitte 2, von denen jeder die Blockspannung eines zugehörigen Blocks 10A detektiert; einen Batteriestrom-Detektionsabschnitt 3 zum Detektieren eines Batteriestroms der Batteriegruppe 10; einen Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung der Zellen 10B auf der Basis der Blockspannungen und des Batteriestroms; einen Fahrzeugsteuerabschnitt 5 zum Steuern des Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitts 1 auf der Basis von Ergebnissen der Detektion der ungewöhnlichen Erwärmung durch den Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung; und einen Batterietemperatur-Detektionsabschnitt 6 zum Detektieren der Temperatur der Batteriegruppe 10.
Der Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung umfasst: einen Abschnitt 4A zum Berechnen des internen Widerstandes zum Berechnen des internen Widerstandes von jedem der mehreren Blöcke 10A auf der Basis der Blockspannung und des Batteriestroms; einen Schwellenwert-Einstellabschnitt 4B zum Einstellen eines Schwellenwerts auf der Basis der Temperatur der Batteriegruppe 10; einen Varianzberechnungsabschnitt 4C zum Berechnen eines Mittelwerts und einer Varianz σ² der Blockspannungen der mehreren Blöcke 10A; einen Abschnitt 4D zum Detektieren der Varianz der ungewöhnlichen Erwärmung zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis der Blockspannung von jedem Block 10A sowie des Mittelwerts und der Varianz σ² der Blockspannungen; und einen Abschnitt 4E zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung mit verfügbarer Kapazität zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis der verfügbaren Kapazität jedes Blocks 10A.
Der Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt 1 umfasst einen Inverter 1A und einen Motor/Generator 1B des Hybridfahrzeugs. Der Motor/Generator 1B treibt eine Brennkraftmaschine 12 über ein Getriebe 11 an. Ein Brennkraftmaschinen-Steuerabschnitt 13 steuert die Brennkraftmaschine 12 auf der Basis der Ausgabe des Fahrzeugsteuerabschnitts 5. Der Fahrzeugsteuerabschnitt 5 ist mit einem Gaspedal 7, einem Bremspedal 8, einem Schalthebel 9 und einem Abschnitt 14 zum Detektieren der verfügbaren Batteriekapazität gekoppelt.
Der Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung detektiert eine ungewöhnliche Erwärmung von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis des internen Widerstandes jedes Blocks 10A und des Schwellenwerts, der durch den Schwellenwert-Einstellabschnitt 4B eingestellt wird.
Der Fahrzeugsteuerabschnitt 5 steuert den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt 1 auf der Basis der Ergebnisse der Detektion der ungewöhnlichen Erwärmung durch den Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung. Der Fahrzeugsteuerabschnitt 5 steuert die Menge an Strom, der zum Inverter 1A geliefert wird, auf der Basis einer Ausgabe vom Gaspedal 7, einer Ausgabe vom Bremspedal 8, einer Ausgabe vom Schalthebel 9 und einer Ausgabe vom Abschnitt 14 zum Detektieren der verfügbaren Batteriekapazität. Durch Steuern der Menge an zum Inverter 1A geliefertem Strom und Steuern des Motors/Generators 1B als Motor oder als Generator steuert der Fahrzeugsteuerabschnitt 5 das Aufladen und Entladen der Batteriegruppe 10.
Jeder Blockspannungs-Detektionsabschnitt 2 unterzieht die Blockspannung jedes Blocks 10A einer A/D-Umsetzung (Analog-Digital-Umsetzung). Der Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung detektiert eine ungewöhnliche Erwärmung von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis des internen Widerstandes jedes Blocks 10A und des vorbestimmten Schwellenwerts. Der Batterietemperatur-Detektionsabschnitt 6 misst die Temperatur der Batteriegruppe 10 mittels eines Thermistors, unterzieht die gemessene Batterietemperatur einer A/D-Umsetzung und gibt den Wert der umgesetzten Batterietemperatur an den Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung aus.
Der Schwellenwert, der vom Schwellenwert-Einstellabschnitt 4B eingestellt wird, kann in Abhängigkeit davon bestimmt werden, ob das Material, das die Zellen 10B bildet, oder irgendein Material, mit dem die Zellen 10B in Kontakt stehen, für eine gegebene Temperatur der Batteriegruppe 10 geeignet ist. Insbesondere kann der Schwellenwert so eingestellt werden, dass irgendein gegebenes Komponentenelement jeder Zelle 10B auf oder unter einem Wendepunkt auf seiner charakteristischen Kurve gehalten wird, wodurch verhindert wird, dass sich die Zelle 10B mit einem erhöhten IR-Wert (Wert des internen Widerstandes) beschleunigend verschlechtert. Folglich kann die Langlebigkeit der Batteriegruppe 10 verbessert werden.
Alternativ kann der Schwellenwert, der vom Schwellenwert-Einstellabschnitt 4B eingestellt werden soll, auf der Basis einer Summe der Wärmeemission (die eine Summe der Reaktionswärme und der Joule-Wärme ist) von einer einzelnen Zelle (d. h. einer Zelle 10B) mit einem erhöhten IR-Wert, einer Wärmekapazität der Zelle 10B und der Menge an Wärme, die in die Außenumgebung gestreut wird, berechnet werden. Der Schwellenwert, der vom Schwellenwert-Einstellabschnitt 4B eingestellt werden soll, kann auf der Basis einer beliebigen Zelle, die so ausgelegt ist, dass sie einen relativ großen IR-Wert vorsieht, empirisch erhalten werden. Sobald der Schwellenwert bestimmt ist, wird der bestimmte Schwellenwert in einer IR-Bestimmungs-Schwellenwertkarte oder einer Ausgangseinschränkungskarte widergespiegelt.
Der Abschnitt 4D zum Detektieren der Varianz der ungewöhnlichen Erwärmung detektiert eine ungewöhnliche Erwärmung von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis dessen, ob mindestens eine der Blockspannungen zurzeit des Aufladens gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht, oder auf der Basis dessen, ob mindestens eine der Blockspannungen zurzeit des Entladens gleich einem oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Der Fahrzeugsteuerabschnitt 5 steuert den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt 1 auf der Basis der Ergebnisse der Detektion der ungewöhnlichen Erwärmung durch den Abschnitt 4D zum Detektieren der Varianz der ungewöhnlichen Erwärmung.
Das Folgende ist eine Liste von möglichen Ursachen für die ungewöhnliche Erwärmung einer kleinen Anzahl (einschließlich einer) von Zellen 10B im Gegensatz zur ungewöhnlichen Erwärmung der ganzen Batteriegruppe 10;

1) Interner Kurzschluss der Zelle 10B: Ein interner Kurzschluss einer Zelle 10B tritt auf, wenn die Elektroden innerhalb der Zelle 10B miteinander kurzgeschlossen werden. Selbst wenn der interne Kurzschluss einer Zelle 10B extern detektiert wird und der Eingang/Ausgang abgeschaltet wird, kann daher die Verschlimmerung des internen Kurzschlusses nicht verhindert werden.
2) Überladen der Zelle 10B: Das Überladen einer Zelle 10B tritt auf, wenn eine sehr große Änderung im Grad der Selbstentladung einer Anzahl von Zellen 10B besteht. Im Allgemeinen ist es jedoch sehr selten der Fall, dass nur eine der Zellen einer Batteriegruppe eine gute Aufladeeffizienz hat. Gewöhnlich ist das Überladen eines Blocks 10A auf der Basis der I-V-Charakteristiken (Strom-Spannungs-Charakteristiken) der ganzen Batteriegruppe 10 zurzeit des Aufladens detektierbar.
3) Joule-Erwärmung einer Zelle, der es an Elektrolyt fehlt, was sich aus einem Überentladen oder Überladen einer Zelle 10B oder einem Bruch des Zellenkörpers ergeben kann.
4) Joule-Erwärmung einer Zelle, die sich auf Grund von verringerter Aktivität von Elektrodenplatten durch lange Verwendungszeiträume oder Nicht-Verwendung und eine Verringerung der Menge an Elektrolyt innerhalb eines Scheiders zwischen positiven und negativen Elektroden einer Batterie verschlechtert hat.

Unter den Obigen können die Bedingungen 3) und 4) durch einen herkömmlichen Abschnitt zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung detektiert werden, der erfordert, dass ein Temperatursensor an jeder von mehreren Zellen montiert wird, und kann an einer Verschlimmerung gehindert werden, indem der Eingang in die oder der Ausgang aus der Batterie abgeschaltet wird.
Hinsichtlich der Bedingungen 3) und 4) können alternative Funktionen durch Detektieren einer Zunahme des IR-Werts einer Zelle 10B verwirklicht werden.
Der Abschnitt 4A zum Berechnen des internen Widerstandes berechnet den IR (Gradient) jedes Blocks 10A durch ein Verfahren der kleinsten Quadrate auf der Basis der I-V-Charakteristiken des Batteriestroms und der Blockspannung jedes Blocks 10A während der Fahrt des Fahrzeugs. Der Schwellenwert-Einstellabschnitt 4B stellt einen Schwellenwert auf der Basis der Temperatur der Batteriegruppe 10, wie vom Temperaturdetektionsabschnitt 6 detektiert, ein.
Wenn der IR jedes Blocks 10A, wie durch den Abschnitt 4A zum Berechnen des internen Widerstandes berechnet, gleich dem oder größer als der Schwellenwert wird, der vom Schwellenwert-Einstellabschnitt 4B eingestellt wird, dann gibt der Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung ein Signal zum Einschränken des Eingangs in die oder Ausgangs aus der Batteriegruppe 10 an den Fahrzeugsteuerabschnitt 5 aus.
Eine Prozedur zum Steuern der Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 2 bis 6 beschrieben. 2 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur zum Steuern der Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei eine Anzahl von Schritten, die jede Sekunde durchgeführt werden, gezeigt sind. 3 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur zum Erhalten der Spannung, des Stroms und der Temperatur jedes Blocks während der Steuerung der Batteriegruppe 10 darstellt. 4 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Temperaturkorrekturprozesses für den internen Widerstand darstellt. 5 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal-Berechnungsprozesses darstellt. 6 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem internen Widerstand und der Oberflächentemperatur einer Batterie darstellt.
Eine Variable TB_BUF stellt einen TB-Wert-Eingangs/Ausgangs-Puffer dar. Eine Variable ISUM[n] stellt eine Summe der Ströme von n Blöcken während eines Zeitraums von 60 Sekunden dar. Eine Variable I²SUM[n] stellt eine Summe von Quadraten der Ströme an den n Blöcken während des Zeitraums von 60 Sekunden dar. Eine Variable TB[i] stellt eine repräsentative Temperatur der Batteriegruppe 10 in i Sekunden, wie vom Start der Prozedur gezählt (wobei i eine ganze Zahl von 1 bis 60 ist), dar. Die repräsentative Temperatur der Batteriegruppe 10 wird vom Batterietemperatur-Detektionsabschnitt 6 erfasst, wie in 1 und 3 gezeigt. Eine Variable VSUM[n] stellt eine Summe von Blockspannungen während des Zeitraums von 60 Sekunden dar. Eine Variable V[n,i] stellt eine Blockspannung der n Blöcke in i Sekunden, wie vom Start der Prozedur gezählt (wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist und i eine ganze Zahl von 1 bis 60 ist), dar. Eine Variable IVSUM[n] stellt eine Summe von Multiplikationsprodukten zwischen den Strömen und Spannungen der n Blöcke während des Zeitraums von 60 Sekunden dar.
Nachdem eine Zeitgebervariable i aktualisiert ist (S201), detektiert der Blockspannungs-Detektionsabschnitt 2, der jedem Block 10A zugeordnet ist, die Spannung dieses Blocks 10A; der Batteriestrom-Detektionsabschnitt 3 detektiert den in der Batteriegruppe 10 fließenden Strom; und der Batterietemperatur-Detektionsabschnitt 6 detektiert die Temperatur der Batteriegruppe 10 (S202).
Wenn die Zeitgebervariable i unter 60 liegt, wird die Prozedur beendet (nach dem JA-Pfad von S203). Wenn die Zeitgebervariable i gleich oder größer als 60 ist (nach dem NEIN-Pfad von S203), dann wird die Zeitgebervariable i, ein Blocknummerzähler n und die Variable TB_BUF gegen "0" ausgetauscht (S204).
Dann wird der Blocknummerzähler n aktualisiert (S205). Wenn der aktualisierte Wert des Blocknummerzählers n gleich oder kleiner als 10 ist (nach dem JA-Pfad von S206), dann werden die Variable ISUM[n], die Variable I²SUM[n], die Variable VSUM[n], die Variable IVSUM[n] und der interne Widerstand IR[n] gegen "0" ausgetauscht (S207).
Nachdem der Blocknummerzähler n auf Null gelöscht ist (S208), wird der Blocknummerzähler n aktualisiert (S209). Wenn der aktualisierte Blocknummerzähler n gleich oder kleiner als 10 ist (nach dem JA-Pfad von S210), dann wird die Variable TB[i] zur Variable TB_BUF addiert; die Variable I[i] wird zur Variable ISUM[n] addiert; und die Variable I[i] wird zur Variable I²SUM[n] addiert (S211).
Die Zeitgebervariable i wird aktualisiert (S212) und es wird festgestellt, ob die Zeitgebervariable i gleich oder kleiner als 60 ist oder nicht (S213). Wenn die Zeitgebervariable i nicht gleich oder kleiner als 60 ist, kehrt die Steuerung zu S209 zurück.
Wenn die Zeitgebervariable i gleich oder kleiner als 60 ist, dann wird die Variable V[n,i] zur Variable VSUM[n] addiert; (Variable I[i]·Variable V[n,i]) wird zur Variable IVSUM[n] addiert (S214); und die Steuerung kehrt zu S212 zurück.
Wenn der aktualisierte Blocknummerzähler n nicht gleich oder kleiner als 10 ist (nach dem NEIN-Pfad von S210), dann wird der Blocknummerzähler n gegen "0" ausgetauscht und die Variable TB wird gegen (Variable TB_BUF)/10 ausgetauscht (S215).
Dann wird der Blocknummerzähler n aktualisiert (S216). Wenn der aktualisierte Blocknummerzähler n gleich oder kleiner als 10 ist (nach dem JA-Pfad von S217), dann wird der interne Widerstand IR[n] auf der Basis der Variable ISUM, der Variable VSUM, der Variable IVSUM und der Variable I²SUM berechnet (S218). Danach kehrt die Steuerung zu S216 zurück.
Wenn der aktualisierte Blocknummerzähler n nicht gleich oder kleiner als 10 ist (nach dem NEIN-Pfad von S217), wird die Zeitgebervariable i auf Null gelöscht (S219) und ein Temperaturkorrekturprozess für den internen Widerstand (später beschrieben) wird durchgeführt (S220).
Wenn die verfügbare Batteriekapazität nicht größer als 30 % und nicht kleiner als 80 % ist (nach dem NEIN-Pfad von S221), wird die Prozedur beendet. Wenn die verfügbare Batteriekapazität größer als 30 % ist und kleiner als 80 % ist (nach dem JA-Pfad von S221), wird ein Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal-Berechnungsprozess durchgeführt (S222). Der Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung gibt einen Batterie-Eingangs/Ausgangs-Wert IMAX an den Fahrzeugsteuerabschnitt 5 aus (S223) und die Prozedur wird beendet.
Mit Bezug auf 3 wird der Spannungs/Strom/Temperatur-Erfassungsprozess, der für jeden Block durchgeführt wird (S202), genauer beschrieben. Zuerst wird der Blocknummerzähler n auf Null gelöscht (S301). Die Variable V[n,i] wird gegen eine durch einen der Blockspannungs-Detektionsabschnitte 2 detektierte Blockspannung ausgetauscht und der Blocknummerzähler n wird aktualisiert (S302). Wenn der Blocknummerzähler n gleich oder kleiner als 10 ist (nach dem JA-Pfad von S303), dann wird S302 wiederholt.
Wenn der Blocknummerzähler n nicht gleich oder kleiner als 10 ist (nach dem NEIN-Pfad von S303), dann wird die Variable I[i] gegen einen Stromwert der Batteriegruppe 10, der vom Batteriestrom-Detektionsabschnitt 3 detektiert wird, ausgetauscht; die Variable TB[i] wird gegen die repräsentative Temperatur der Batteriegruppe 10, die vom Batterietemperatur-Detektionsabschnitt 6 erfasst wird, ausgetauscht (S304); und der Spannungs/Strom/Temperatur-Erfassungsprozess für die jeweiligen Blöcke wird beendet.
Mit Bezug auf 4 und 6 wird der Temperaturkorrekturprozess für den internen Widerstand (S220) genauer beschrieben. Zuerst wird der Blocknummerzähler n auf Null gelöscht (S401). Nach dem Aktualisieren des Blocknummerzählers n (S402) wird der interne Widerstand IR[n] auf der Basis einer Näherungsfunktion der Charakteristiken des internen Widerstandes – der Temperatur f (TB) und f(20) korrigiert (S403).
Der interne Widerstand wird unter Verwendung der Näherungsfunktion f(TB) der Charakteristiken des internen Widerstandes – der Temperatur korrigiert, da, wie in
6 gezeigt, der interne Widerstand in Abhängigkeit von der Batterietemperatur variiert. Wenn der Blocknummerzähler n gleich oder kleiner als 10 ist (nach dem JA-Pfad von S404), dann kehrt die Steuerung zu S402 zurück. Wenn der Blocknummerzähler n nicht gleich oder kleiner als 10 ist (nach dem NEIN-Pfad von S404), dann wird der Temperaturkorrekturprozess für den internen Widerstand beendet.
Mit Bezug auf 5 wird der Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal-Berechnungsprozess (S217) genauer beschrieben. Der Blocknummerzähler n wird auf Null gelöscht (S501). Nachdem der Blocknummerzähler n aktualisiert ist (S502) und wenn der interne Widerstand IR[n] nicht größer als 120 ist (nach dem NEIN-Pfad von S503), wird festgestellt, ob der Blocknummerzähler n gleich oder kleiner als 10 ist oder nicht (S504).
Wenn der Blocknummerzähler n gleich oder kleiner als 10 ist (nach dem JA-Pfad von S504), kehrt die Steuerung zu S502 zurück. Wenn der Blocknummerzähler n nicht gleich oder kleiner als 10 ist (nach dem NEIN-Pfad von S504), werden eine Variable FLAG_CHG und eine Variable FLAG_DCHG gegen "1" ausgetauscht, um anzugeben, dass kein Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal ausgegeben wird (S505), und der Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal-Berechnungsprozess wird beendet.
Wenn der interne Widerstand IR[n] größer ist als 120 (nach dem JA-Pfad von S503), werden die Variable FLAG_CHG und die Variable FLAG_DCHG gegen "0" ausgetauscht, um anzugeben, dass ein Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal ausgegeben wird (S506), und der Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal-Berechnungsprozess wird beendet.
7 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der Batterieblockspannungen einer normalen (d. h. normal arbeitenden) Batteriegruppe gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. 8 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der internen Widerstände einer normalen Batteriegruppe zeigt. 9 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der Batterieblockspannungen einer Batteriegruppe, die eine Zelle mit einem anomalen Widerstand enthält, gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. 10 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der internen Widerstände einer Batteriegruppe, die eine Batterie mit anomalem Widerstand enthält, zeigt.
Mit Bezug auf 7 und 9 sind im Fall einer normalen Batteriegruppe die Blockspannungen VB1 bis VB8, die den acht jeweiligen Blöcken 10A zugeordnet sind, im Wesentlichen gleich, wie in 7 gezeigt. Andererseits hat im Fall einer normalen Batteriegruppe, die eine Batterie mit anomalem Widerstand enthält, wie in 9 gezeigt, die Blockspannung VB7, die einem Block mit der Zelle mit anomalem Widerstand zugeordnet ist (d. h. Block 7 in dem in 9 dargestellten Beispiel) einen anderen Wert als jene der Blockspannungen VB1 bis VB6 und VB8 bis VB10, die den Blöcken zugeordnet sind, die keine Batterien mit anomalem Widerstand enthalten (z. B. Blöcke 1 bis 6 und Blöcke 8 bis 10 in dem in 9 dargestellten Beispiel).
Mit Bezug auf 8 und 10 werden die internen Widerstände der jeweiligen Blöcke einer normalen Batteriegruppe und jene einer Batteriegruppe mit einer Batterie mit anomalem Widerstand nun beschrieben. Im Fall einer normalen Batteriegruppe 10 sind die internen Widerstände IR1 bis IR10, die den jeweiligen Blöcken 10A zugeordnet sind, im Wesentlichen gleich, wie in 8 gezeigt. Andererseits hat im Fall einer normalen Batteriegruppe mit einer Batterie mit anomalem Widerstand, wie in 10 gezeigt, der interne Widerstand IR7, der einem Block mit einer Batterie mit anomalem Widerstand zugeordnet ist (z. B. Block 7 in dem in 10 dargestellten Beispiel), einen anderen Wert als jene der internen Widerstände (IR1 bis IR6 und IR8 bis IR10, die Blöcken zugeordnet sind, die keine Batterien mit anomalem Widerstand enthalten (z. B. Blöcke 1 bis 6 und Blöcke 8 bis 10 in dem in 10 dargestellten Beispiel).
11 ist ein Graph, der ein weiteres beispielhaftes Ablaufprotokoll der Batterieblockspannungen einer Batteriegruppe mit einer Batterie mit anomalem Widerstand zeigt. Wie im Fall des in 9 gezeigten Ablaufprotokolls besitzt die Blockspannung VB7, die einem Block mit einer Batterie mit anomalem Widerstand zugeordnet ist (z. B. Block 7 in dem in 11 dargestellten Beispiel), einen anderen Wert als jene der Blockspannungen VB1 bis VB6 und VB8 bis VB10, die Blöcken zugeordnet sind, die keine Batterien mit anomalem Widerstand enthalten (z. B. Blöcke 1 bis 6 und Blöcke 8 bis 10 in dem in 11 dargestellten Beispiel).
Folglich detektiert gemäß dem Beispiel 1 der Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung eine ungewöhnliche Erwärmung von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis der jeweiligen internen Widerstände von mehreren Blöcken 10A und eines Schwellenwerts und der Fahrzeugsteuerabschnitt 5 steuert den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt 1 auf der Basis der Ergebnisse der Detektion der ungewöhnlichen Erwärmung durch den Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung. Daher besteht kein Bedarf, einen Temperatursensor an jeder von mehreren Zellen 10B anzubringen, so dass es möglich ist, die Batteriegruppe 10 in einer wirtschaftlichen Weise zu steuern.
(Beispiel 2)
Das Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich vom Beispiel 1 darin, dass der Eingang in die oder Ausgang aus der Batteriegruppe 10 schrittweise gesteuert oder eingeschränkt wird. Der Fahrzeugsteuerabschnitt 5 steuert den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs Abschnitt 1 schrittweise auf der Basis der Ergebnisse der Detektion der ungewöhnlichen Erwärmung durch den Abschnitt 4 zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung.
12 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal-Berechnungsprozesses während der Steuerung einer Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Prozedur zum Steuern der Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 2 ist zu dem in Beispiel 1 mit Bezug auf 2 bis 5 beschriebenen abgesehen vom Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal-Berechnungsprozess identisch. Die anderen Prozesse als der Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal-Berechnungsprozess, die zu ihren Gegenstücken in Beispiel 1 identisch sind, werden hierin nicht beschrieben.
Mit Bezug auf 12 werden maximale Stromwerte gemäß dem internen Widerstand (IR) durch die Prozesse von Schritten S1203 bis S1212 berechnet. Ein Minimalwert MIN unter maximalen Stromwerten ICHGMAX[1] bis ICHGMAX[n] und ein Minimalwert MIN unter maximalen Stromwerten IDCHGMAX[1] bis IDCHGMAX[n] werden durch die Prozesse von Schritten S1203 bis S1212 ausgewählt.
Es wird festgestellt, ob eine Zelle vorher als falsch funktionierend festgestellt wurde oder nicht (S1201). Wenn festgestellt wird, dass die Zelle nicht vorher als falsch funktionierend festgestellt wurde (nach dem NEIN-Pfad von S1201), dann werden eine Variable ICHGMAX und eine Variable IDCHGMAX gegen "255" ausgetauscht (S1202).
Wenn festgestellt wird, dass die Zelle vorher als falsch funktionierend festgestellt wurde (nach dem JA-Pfad von S1201) oder wenn die Variable ICHGMAX und die Variable IDCHGMAX gegen "255" ausgetauscht wurden (S1202), dann wird der Blocknummerzähler n auf Null gelöscht (S1203).
Nachdem der Blocknummerzähler n aktualisiert ist, werden die Variable ICHGMAX und die Variable IDCHGMAX gegen "255" ausgetauscht (S1204). Es wird festgestellt, ob der interne Widerstand IR[n] größer ist als 140 oder nicht (S1205). Wenn der interne Widerstand IR[n] größer ist als 140, dann werden die Variable ICHGMAX[n] und die Variable IDCHGMAX[n] auf Null gelöscht (S1208).
Wenn der interne Widerstand IR[n] gleich oder kleiner als 140 ist, dann wird festgestellt, ob der interne Widerstand IR[n] größer ist als 120 oder nicht (S1206). Wenn der interne Widerstand IR[n] größer ist als 120, dann wird die Variable ICHGMAX[n] gegen "5" ausgetauscht und die Variable IDCHGMAX[n] wird gegen "–5" ausgetauscht (S1209).
Wenn der interne Widerstand IR[n] gleich oder kleiner als 120 ist, dann wird festgestellt, ob der interne Widerstand IR[n] größer ist als 110 oder nicht (S1207). Wenn der interne Widerstand IR[n] größer ist als 110, dann wird die Variable ICHGMAX[n] gegen "10" ausgetauscht und die Variable IDCHGMAX[n] wird gegen "–10" ausgetauscht (S1210).
Wenn die Variable ICHGMAX[n] und die Variable IDCHGMAX[n] auf Null gelöscht wurden (S1208) oder wenn die Variable ICHGMAX[n] gegen "5" ausgetauscht wurde und die Variable IDCHGMAX[n] gegen "–5" ausgetauscht wurde (S1209), oder wenn die Variable ICHGMAX[n] gegen "10" ausgetauscht wurde und die Variable IDCHGMAX[n] gegen "–10" ausgetauscht wurde (S1210), dann wird die Zelle als falsch funktionierend festgestellt (S1211).
Wenn die Zelle als falsch funktionierend festgestellt wird (S1211) oder wenn der interne Widerstand IR[n] gleich oder kleiner als 110 ist (nach dem NEIN-Pfad von S1207), dann wird festgestellt, ob der Blocknummerzähler n gleich oder kleiner als 10 ist oder nicht (S1212).
Wenn der Blocknummerzähler n gleich oder kleiner als 10 ist, kehrt die Steuerung zu S1203 zurück. Wenn der Blocknummerzähler n nicht gleich oder kleiner als 10 ist, dann wird der Blocknummerzähler n auf Null gelöscht (S1213).
Nachdem der Blocknummerzähler n aktualisiert ist (S1214), wird festgestellt, ob die Variable ICHGMAX größer ist als die Variable ICHGMAX[n] oder nicht (S1215). Wenn die Variable ICHGMAX größer ist als die Variable ICHGMAX[n], dann wird die Variable ICHGMAX gegen die Variable ICHGMAX[n] ausgetauscht (S1216).
Wenn die Variable ICHGMAX nicht größer ist als die Variable ICHGMAX[n] oder wenn die Variable ICHGMAX gegen die Variable ICHGMAX[n] ausgetauscht wurde, dann wird festgestellt, ob die Variable IDCHGMAX kleiner ist als die Variable IDCHGMAX[n] oder nicht (S1217). Wenn die Variable IDCHGMAX kleiner ist als die Variable IDCHGMAX[n], dann wird die Variable IDCHGMAX gegen die Variable IDCHGMAX[n] ausgetauscht (S1218).
Wenn die Variable IDCHGMAX nicht kleiner ist als die Variable IDCHGMAX[n] oder wenn die Variable IDCHGMAX gegen die Variable IDCHGMAX[n] ausgetauscht wurde, dann wird festgestellt, ob der Blocknummerzähler n gleich oder kleiner als 10 ist oder nicht (S1219).
Wenn der Blocknummerzähler n gleich oder kleiner als 10 ist, dann kehrt die Steuerung zu S1214 zurück. Wenn der Blocknummerzähler n nicht gleich oder kleiner als 10 ist, dann wird auf der Basis der Variablen ICHGMAX und IDCHGMAX ein Signal ausgegeben (S1220) und der Batterie-Eingangs/Ausgangs-Einschränkungssignal-Berechnungsprozess wird beendet.
Gemäß Beispiel 2 ist es möglich, einen Auflade- oder Entladestrom gemäß der Zunahme von IR schrittweise einzuschränken. Daher können die folgenden Effekte zusätzlich zum bloßen Verhindern der ungewöhnlichen Erwärmung der Zellen 10B erhalten werden:

1) Selbst wenn der IR einer Zelle 10B auf einen ungewöhnlichen Pegel ansteigt, kann die Zelle 10B so gesteuert werden, dass die Temperatur der Zelle 10B auf oder unter eine Temperatur begrenzt wird, die für die Elemente innerhalb der Zelle 10B geeignet ist. Durch Detektieren des ungewöhnlichen Anstiegs des IR der Zellen 10B, um den Eingang in die oder Ausgang aus den Zellen 10B einzuschränken, ist es möglich, die Batteriegruppe 10 auf oder unter einer Temperatur zu verwenden, über der die Leistung der Zelle 10B sich auf Grund der Denaturierung des aktiven Materials in der Zelle 10B beschleunigend verschlechtern würde, wodurch die Langlebigkeit der Batteriegruppe 10 verbessert werden kann. Durch Sicherstellen, dass die Batteriegruppe 10 bei oder unter einer Erweichungstemperatur des Scheiders zwischen den positiven und negativen Elektroden in jeder Zelle 10B verwendet wird, können die Möglichkeiten für einen internen Kurzschluss zwischen den positiven und negativen Elektroden der Zellen 10B verringert werden.
2) Durch Detektieren des ungewöhnlichen Anstiegs des IR der Zellen 10B, um den Eingang in die oder Ausgang aus den Zellen 10B einzuschränken, ist es möglich, die Batteriegruppe 10 kontinuierlich zu verwenden, während verhindert wird, dass die Zelle 10B eine anomale Temperatur erreicht.

Eine herkömmliche Vorrichtung zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung kann nur eine Anomalität detektieren, wenn (eine) Zelle(n) 10B einen vorbestimmten Pegel einer hohen Temperatur erreicht (erreichen). Daher kann es in Anwendungen wie z. B. Batterien für ein Hybridfahrzeug beispielsweise erforderlich sein, die Batteriegruppe 10 bei der Detektion einer Anomalität sofort abzuschalten, da die Batteriegruppe 10 eine korrekte Antriebskraft für das Fahrzeug bereitstellen sollte.
Gemäß dem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung kann, obwohl es nicht möglich ist, eine Zunahme der Temperatur einer Zelle 10B direkt zu messen, eine solche Zunahme der Temperatur einer Zelle 10B auf der Basis des IR-Werts dieser Zelle 10B gefolgert werden und der Eingang in die oder Ausgang aus der Batteriegruppe 10 kann folglich schrittweise eingeschränkt werden. Dies ermöglicht, dass die Batteriegruppe 10 über verlängerte Zeiträume kontinuierlich verwendet wird.
Wie in 6 gezeigt, wird der IR einer Nickel-Metall-Hybridbatterie oder dergleichen gewöhnlich verringert, wenn die Batterietemperatur ansteigt, und diese Tendenz ist auch für Batterien mit einem erhöhten IR-Wert auf Grund einer Funktionsstörung üblich. Dies macht die Bestimmung hinsichtlich der Fehlerfreiheit der Batterie kompliziert, da, selbst wenn der IR-Wert einer solchen Zelle abnimmt, nachdem das Fahrzeug für eine gewisse Zeit gefahren ist, eine solche Abnahme an einer erhöhten Temperatur der Zelle liegen kann. Gemäß dem vorliegenden Beispiel wird nach dem Start der in 12 gezeigten Prozedur sichergestellt, dass die Eingangs/Ausgangs-Bedingungen irgendeiner Zelle, die vorher als falsch funktionierend festgestellt wurde, nicht wiederhergestellt werden, wodurch falsche Detektionen ausgeschlossen werden.
(Beispiel 3)
Das Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich vom Beispiel 1 darin, dass der Varianzberechnungsabschnitt 4C einen Mittelwert und eine Varianz σ² der Blockspannungen von mehreren Blöcken 10A berechnet und dass der Abschnitt 4D zum Detektieren der Varianz einer ungewöhnlichen Erwärmung eine ungewöhnliche Erwärmung von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis des Mittelwerts und der Varianz σ² der Blockspannungen der mehreren Blöcke 10A detektiert.
Gemäß dem Beispiel 3 wird die Änderung der Blockspannungen der Blöcke 10A einer statistischen Verarbeitung unterzogen und irgendein Block 10A, der beträchtlich außerhalb den Bereich der anderen fällt, wird als falsch funktionierend festgestellt, woraufhin der Eingang in die oder Ausgang aus der Batteriegruppe 10 eingeschränkt wird.
Der Abschnitt 4D zum Detektieren der Varianz einer ungewöhnlichen Erwärmung gibt ein Signal zum Einschränken des Eingangs in die oder Ausgangs aus der Batteriegruppe 10 an den Fahrzeugsteuerabschnitt 5 aus, wenn mindestens eine der Blockspannungen der Blöcke 10A zurzeit der Aufladung gleich oder größer als +2,5 σ² ist oder zurzeit der Entladung gleich oder kleiner als –2,5 σ² ist.
Gemäß dem Beispiel 3 werden falsch funktionierende Batterien auf der Basis der Tatsache bestimmt, dass die Zellen 10B in der Theorie gleiche Charakteristiken aufweisen müssen. Dieses Verfahren hat einen Vorteil gegenüber dem Verfahren zum Anwenden eines standardisierten Schwellenwerts, insbesondere wenn ein solcher Schwellenwert durch Betrachten von komplexen Faktoren, wie z. B. der Batterietemperatur, der verfügbaren Batteriekapazität, der Batterieverschlechterung und der Schwankung der IR-Werte bei niedrigen Temperaturen bestimmt werden muss, was eine sehr große Menge an Daten erfordern würde. Der Versuch, sich solchen verschiedenen Faktoren zuzuwenden, würde die Kosten der Experimentierung, die zum Erhalten von Batteriecharakteristikdaten erforderlich ist, und die Belastung an einer CPU, die die Daten berechnet, erhöhen.
13 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Prozesses zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung während der Steuerung einer Batteriegruppe 10 gemäß dem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung darstellt. 14 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Variableninitialisierungsprozesses während der Steuerung der Batteriegruppe 10 darstellt. 15 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Zellenanomalie-Feststellungsprozesses darstellt.
Mit Bezug auf 13 werden die internen Variablen sum_v und sum_v2 und eine Zeitgebervariable i initialisiert (S1301). Eine Variable V_i wird zur internen Variable sum_v addiert; (Vi × Vi) wird zur internen Variable sum_v2 addiert; und die Zeitgebervariable i wird aktualisiert (S1302). Wenn die Zeitgebervariable i nicht gleich 10 ist (nach dem NEIN-Pfad von S1303), wird der Prozess von S1302 wiederholt.
Wenn die Zeitgebervariable i gleich 10 ist (nach dem JA-Pfad von S1303), wird eine Variable ave_v gegen einen Wert ausgetauscht, der durch Dividieren der internen Variable sum_v durch zehn erhalten wird; eine Variable s1 wird gegen einen Wert ausgetauscht, der als Funktion der internen Variable sum_v und der internen Variable sum_v2 berechnet wird; und eine Variable s_v wird gegen einen Wert ausgetauscht, der als Funktion der Variable s1 berechnet wird (S1304). Eine Variable max_v wird gegen einen Maximalwert einer Variable Vn ausgetauscht; und eine Variable min_v wird gegen einen Minimalwert der Variable Vn ausgetauscht (S1305).
Es wird festgestellt, ob eine Variable IB gleich oder größer als Null ist oder nicht (S1306). Wenn die Variable IB gleich oder größer als Null ist, dann wird festgestellt, ob ein Wert, der durch Dividieren von (ave_v – min_v) durch die Variable s_v erhalten wird, größer ist als 2,5 oder nicht (S1307). Wenn die Variable IB kleiner ist als Null, dann wird festgestellt, ob ein Wert, der durch Dividieren von (max_v – ave_v) durch die Variable s_v erhalten wird, größer ist als 2,5 oder nicht (S1308).
Wenn der Wert, der durch Dividieren von (ave_v – min_v) durch die Variable s_v erhalten wird, größer ist als 2,5 oder wenn der Wert, der durch Dividieren von (max_v – ave_v) durch die Variable s_v erhalten wird, größer ist als 2,5, dann wird eine Variable flag_v aktualisiert (S1309).
Wenn der Wert, der durch Dividieren von (ave_v – min_v) durch die Variable s_v erhalten wird, nicht größer ist als 2,5 oder wenn der Wert, der durch Dividieren von (max_v – ave_v) durch die Variable s_v erhalten wird, nicht größer ist als 2,5 oder wenn die Variable flag_v aktualisiert wurde, dann wird eine Variable "count" aktualisiert (S1310). Wenn die Variable "count" 60 ist (nach dem JA-Pfad von S1311), dann wird die Zelle als anomal festgestellt (S1312). Wenn die Variable "count" nicht 60 ist (nach dem NEIN-Pfad von S1311) oder wenn die Zelle als anomal festgestellt wurde, dann wird der Prozess zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung beendet.
Mit Bezug auf 14 wird ein Variableninitialisierungsprozess beschrieben. Die Variablen flag_v und count werden initialisiert (S1401) und der Variableninitialisierungsprozess wird beendet.
Mit Bezug auf 15 wird ein Zellenanomalie-Feststellungsprozess beschrieben. Es wird festgestellt, ob die Variable flag_v gleich oder größer als 48 ist oder nicht (S1501). Wenn die Variable flag_v gleich oder größer als 48 ist, dann wird ein Fehlerprozess durchgeführt (S1502). Wenn die Variable flag_v nicht gleich oder größer als 48 ist oder wenn ein Fehlerprozess durchgeführt wurde, dann werden die Variablen flag_v und count initialisiert (S1503) und der Zellenanomalie-Feststellungsprozess wird beendet.
16 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der Batterieblockspannungen einer normalen Batteriegruppe gemäß dem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. 17 ist ein Graph, der ein beispielhaftes Ablaufprotokoll der Batterieblockspannungen einer Batteriegruppe, die eine Batterie mit anomalem Widerstand enthält, gemäß dem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf 16 und 17 kann die ungewöhnliche Erwärmung einer Zelle 10B auf der Basis eines Auswertungswerts HC detektiert werden, der wiederum auf dem Mittelwert und der Varianz σ² der Blockspannungen der mehreren Blöcke 10A basiert. Hierbei entspricht der Auswertungswert HC (ave_v – min_v)/s_v oder (max_v – ave_v)/s_v, der in Schritt S1307 des vorstehend mit Bezug auf 13 beschriebenen Prozesses zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung verwendet wird. Der Mittelwert der Blockspannungen der Blöcke 10A entspricht der Variable ave_v. Die Varianz σ der Blockspannungen der Blöcke 10A entspricht der Variable s_v.
Es sollte beachtet werden, dass, wenn eine falsch funktionierende Batterie gegen eine neue Batterie ausgetauscht wird, die neue Batterie einen solchen kleinen IR-Wert aufweist, dass ihre Blockspannung zurzeit der Aufladung nicht größer als –2,5 σ² sein kann. Gemäß dem vorliegenden Beispiel sind jedoch die einzigen falsch funktionierenden Batterien, die zurzeit der Aufladung bestimmt werden können, diejenigen, bei denen mindestens eine der Blockspannungen der Blöcke 10A gleich oder größer als +2,5 σ² ist. Folglich werden Möglichkeiten für eine falsche Detektion beseitigt.
Gemäß dem Beispiel 3 berechnet der Varianzberechnungsabschnitt 4C folglich einen Mittelwert und eine Varianz σ² der Blockspannungen von mehreren Blöcken 10A und der Abschnitt 4D zum Detektieren der Varianz der ungewöhnlichen Erwärmung detektiert eine ungewöhnliche Erwärmung von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis des Mittelwerts und der Varianz σ² der Blockspannungen der mehreren Blöcke 10A. Folglich können die mit der Temperaturkompensation verbundenen Fehler minimiert werden und die Detektionsgenauigkeit von Batterien mit anomalem Widerstand kann verbessert werden.
In dem Fall, in dem es unmöglich ist, unter einer Bedingung niedriger Temperatur Leistung in die Batteriegruppe 10 einzugeben oder Leistung aus dieser auszugeben, oder wenn der Batteriestrom nur kleine Änderungen erfährt (wie im Fall einer kleinen Last oder einer Aufladung/Entladung mit konstantem Strom), kann das Verfahren gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zufrieden stellende Detektionsergebnisse bereitstellen, wohingegen ein Verfahren kleinster Quadrate nicht ein gleich hohes Niveau an Genauigkeit der Detektion einer anomalen Batterie erreichen könnte.
(Beispiel 4)
Das Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich vom Beispiel 3 darin, dass der Varianzberechnungsabschnitt 4C einen mittleren Spannungsdifferenz wert, der einen Mittelwert von Spannungsdifferenzen darstellt, die jeweils zwischen einem Blockspannungswert von einem von mehreren Blöcken 10A zu einer ersten Zeit und einem Blockspannungswert dieses Blocks 10A zu einer zweiten Zeit gemessen werden, sowie eine Spannungsdifferenzvarianz, die eine Varianz der Spannungsdifferenzen darstellt, berechnet; und dass der Abschnitt 4D zum Detektieren der Varianz einer ungewöhnlichen Erwärmung einen ungewöhnlichen Anstieg des internen Widerstandes von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis der Spannungsdifferenzen, des mittleren Spannungsdifferenzwerts und der Spannungsdifferenzvarianz detektiert.
Gemäß dem Beispiel 4 werden die Spannungsdifferenzen der jeweiligen Blockspannungen zwischen der ersten Zeit und der zweiten Zeit einer statistischen Verarbeitung unterzogen und irgendein Block 10A, der im Wesentlichen außerhalb den Bereich der anderen fällt, wird als falsch funktionierend festgestellt, woraufhin der Eingang in die oder Ausgang aus der Batteriegruppe 10 eingeschränkt wird.
18 ist ein Graph, der ein Verfahren zum Detektieren eines ungewöhnlichen Anstiegs des internen Widerstandes gemäß dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung darstellt. 19 ist ein Graph, der darstellt, wie eine falsche Detektion eines ungewöhnlichen Anstiegs des internen Widerstandes vorkommen kann. 20 ist ein Graph, der einen Detektionsfehler (oder "Übersehen") eines ungewöhnlichen Anstiegs des internen Widerstandes darstellt.
Gemäß dem Beispiel 4, wie in 18 gezeigt, werden Blockspannungen einer statistischen Verarbeitung unterzogen, so dass der interne Widerstand irgendeiner Zelle 10B, der einer Kurve 1801 entspricht, die z. B. eine Blockspannung 1803 auf der vertikalen Achse nimmt, wenn ein Strom I1 zum Zeitpunkt t1 fließt, als ungewöhnlicher Pegel festgestellt wird, da die Blockspannung 1803 beträchtlich außerhalb des Verteilungsmusters 1802 des Rests der Blockspannungen liegt.
Die Verarbeitung von momentanen Werten von Blockspannungen, wenn ein Strom I1 zum Zeitpunkt t1 fließt, unterliegt jedoch Schwankungen in der verfügbaren Kapazität der Zelle 10B. Folglich kann die OCV (Leerlaufspannung: ein Schnittpunkt auf der vertikalen Achse (V), an dem ein Strom von Null (I = 0) fließt) von Blockspannung zu Blockspannung schwanken, wie in 19 gezeigt. In diesem Fall kann eine oder mehrere Zellen 10B in einem Block, der einer Kurve 1901 entspricht, irrtümlich als einen ungewöhnlich hohen internen Widerstand aufweisend festgestellt werden, was nicht der Fall ist (eine "falsche Detektion").
Das Detektieren von momentanen Werten von Blockspannungen unterliegt einem Fehler, eine Zelle 10B zu detektieren, die tatsächlich einen ungewöhnlich hohen internen Widerstand aufweist, z. B. eine Zelle 10B, die einer Kurve 2001 entspricht, die in 20 gezeigt ist (ein "Detektionsfehler" oder "Übersehen").
21 und 22 sind Graphen, die ein Verfahren zum Detektieren eines ungewöhnlichen Anstiegs eines internen Widerstandes auf der Basis von Spannungsdifferenzen gemäß dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung darstellen. Gemäß dem Beispiel 4, wie in 21 und 22 gezeigt, wird ein ungewöhnlicher Anstieg des internen Widerstandes von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis eines Mittelwerts von Spannungsdifferenzen zwischen den jeweiligen Blockspannungen von mehreren Blöcken 10A zum Zeitpunkt t1, wenn ein Strom I1 fließt, und der jeweiligen Blockspannungen der Blöcke 10A zum Zeitpunkt t2, wenn ein Strom I2 fließt, sowie einer Varianz der Spannungsdifferenzen detektiert.
Gemäß dem Beispiel 4 wird ein ungewöhnlicher Anstieg des internen Widerstandes von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis von Spannungsdifferenzen zwischen den jeweiligen Blockspannungen von mehreren Blöcken 10A zum Zeitpunkt t1, wenn ein Strom I1 fließt, und den jeweiligen Blockspannungen der Blöcke 10A zum Zeitpunkt t2, wenn ein Strom I2 fließt, detektiert, wie in 21 gezeigt. Folglich wird eine Kurve 1901 im Gegensatz zu dem in 19 dargestellten Beispiel als normal festgestellt, wodurch falsche Detektionen verhindert werden.
Gemäß dem Beispiel 4 wird ein ungewöhnlicher Anstieg des internen Widerstandes von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis von Spannungsdifferenzen zwischen den jeweiligen Blockspannungen von mehreren Blöcken 10A zum Zeitpunkt t1, wenn ein Strom I1 fließt, und der jeweiligen Blockspannungen der Blöcke 10A zum Zeitpunkt t2, wenn ein Strom I2 fließt, detektiert, wie in 22 gezeigt. Folglich wird eine Kurve 2001 im Gegensatz zu dem in 20 dargestellten Beispiel als anomal festgestellt, wodurch ein Detektionsfehler verhindert wird.
23 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Prozesses zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung während der Steuerung einer Batteriegruppe 10 ge mäß dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung darstellt. 24 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Variableninitialisierungsprozesses während der Steuerung der Batteriegruppe 10 darstellt. 25 ist ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Zellenanomalie-Feststellungsprozesses darstellt.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß dem Beispiel 4 eine statistische Verarbeitung vielmehr von Differenzen zwischen Blockspannungen, die über einen vorbestimmten Zeitraum (z. B. 1 Sekunde) vorkommen, als momentane Blockspannungswerte verwendet. Gemäß diesem Verfahren können die Einflüsse der OCV-Schwankung entfernt werden, wie aus Gl. 1, Gl. 2 und Gl. 3 nachstehend zu sehen ist: Vn(t) = OCVn + I(t)·IRn Gl. 1 Vn(t + Δt) = OCVn + I(t + Δt)·IRn Gl. 2 Vn(t + Δt) – Vn(t) = IRn·[I(t + Δt) – I(t)] Gl. 3
Wie zu sehen ist, wurden in Gl. 3 die Einflüsse der OCV-Schwankung entfernt.
Die Blockspannungen zu einer Zeit, wenn Strom I1 = 0 erfüllt ist, können gemessen werden, z. B. am Beginn der ganzen Steuerung.
Mit Bezug auf 23 wird eine Spannungsdifferenz Vdi zwischen Blockspannungen Vi(t) und Vi(t–1), die eine Sekunde auseinander liegen, berechnet (S2101). Interne Variablen sum_v und sum_v2 und eine Zeitgebervariable i werden initialisiert (S2102). Eine Variable Vd_i wird zur internen Variable sum_v addiert; (Vdi × Vdi) wird zur internen Variable sum_v2 addiert; und die Zeitgebervariable i wird aktualisiert (S2103). Wenn die Zeitgebervariable nicht gleich 19 ist (nach dem NEIN-Pfad von S2104), wird der Prozess von S2103 wiederholt.
Wenn die Zeitgebervariable gleich 19 ist (nach dem JA-Pfad von S2104), wird eine Variable ave_v gegen einen Wert, der durch Dividieren der internen Variable sum_v durch zwanzig erhalten wird, ausgetauscht; eine Variable s1 wird gegen einen Wert, der als Funktion der internen Variable sum_v und der internen Variable sum_v2 berechnet wird, ausgetauscht; und eine Variable s_v wird gegen einen Wert, der als Funktion der Variable s1 berechnet wird, ausgetauscht (S2105). Eine Variable max_v wird gegen einen Maximalwert einer Variable Vdn ausgetauscht; und eine Variable min_v wird gegen einen Minimalwert der Variable Vdn ausgetauscht (S2106).
Es wird festgestellt, ob eine Variable IB gleich oder größer als Null ist oder nicht (S2107). Wenn die Variable IB gleich oder größer als Null ist, dann wird eine Variable HENSA2 gegen einen Wert, der durch Dividieren eines Quadrats von (ave_v – min_v) durch eine Variable VAR_V erhalten wird, ausgetauscht (S2108).
Es wird festgestellt, ob das Quadrat von (ave_v – min_v) größer als 16 mal die Variable VAR_V ist oder nicht (S2109).
Wenn die Variable IB kleiner als Null ist, dann wird die Variable HENSA2 gegen einen Wert, der durch Dividieren des Quadrats von (max_v – ave_v) durch die Variable VAR_V erhalten wird, ausgetauscht (S2110).
Es wird festgestellt, ob das Quadrat von (max_v – ave_v) größer als 16 mal die Variable VAR_V ist oder nicht (S2111).
Wenn das Quadrat von (ave_v – min_v) größer als 16 mal die Variable VAR_V ist oder wenn das Quadrat von (max_v – ave_v) größer als 16 mal die Variable VAR_V ist, dann wird eine Variable flag_v aktualisiert (S2112).
Wenn das Quadrat von (ave_v – min_v) nicht größer als 16 mal die Variable VAR_V ist oder wenn das Quadrat von (max_v – ave_v) nicht größer als 16 mal die Variable VAR_V ist oder wenn die Variable flag_v aktualisiert wurde, dann wird eine Variable "count" aktualisiert (S2113). Wenn die Variable "count" 60 ist (nach dem JA-Pfad von S2114), dann wird die Zelle als anomal festgestellt (S2115). Wenn die Variable "count" nicht 60 ist (nach dem NEIN-Pfad von S2114) oder wenn die Zelle als anomal festgestellt wurde, dann wird der Prozess zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung beendet.
Mit Bezug auf 24 wird ein Variableninitialisierungsprozess beschrieben. Die Variablen flag_v und count werden initialisiert (S2201) und der Variableninitialisierungsprozess wird beendet.
Mit Bezug auf 25 wird ein Zellenanomalie-Feststellungsprozess beschrieben. Es wird festgestellt, ob die Variable flag_v gleich oder größer als 48 ist oder nicht (S2301). Wenn die Variable flag_v gleich oder größer als 48 ist, dann wird ein Fehlerprozess durchgeführt (S2302). Wenn die Variable flag_v nicht gleich oder größer als 48 ist, oder wenn ein Fehlerprozess durchgeführt wurde, dann werden die Variablen flag_v und count initialisiert (S2303) und der Zellenanomalie-Feststellungsprozess wird beendet.
Dann berechnet gemäß dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung der Varianzberechnungsabschnitt 4C folglich den mittleren Spannungsdifferenzwert, der einen Mittelwert von Spannungsdifferenzen darstellt, die jeweils zwischen einem Blockspannungswert von einem von mehreren Blöcken 10A zu einer ersten Zeit und einem Blockspannungswert dieses Blocks 10A zu einer zweiten Zeit gemessen werden, sowie eine Spannungsdifferenzvarianz, die eine Varianz der Spannungsdifferenzen darstellt; und der Abschnitt 4D zum Detektieren der Varianz einer ungewöhnlichen Erwärmung detektiert einen ungewöhnlichen Anstieg des internen Widerstandes von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis der Spannungsdifferenzen, des mittleren Spannungsdifferenzwerts und der Spannungsdifferenzvarianz. Folglich werden falsche Detektionen und Detektionsfehler verhindert, selbst wenn die verfügbare Kapazität und die OCVs der Zellen 10B zufällig variieren.
(Beispiel 5)
Gemäß dem Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung wird eine Batteriegruppen-Steuervorrichtung zum eindeutigen Bestimmen der verfügbaren Kapazität jedes Blocks auf der Basis des Verhaltens eines Batteriestroms und von Batteriespannungen in einer solchen Weise verwendet, dass, wenn sowohl eine Diagnose mit hoher verfügbarer Kapazität als auch eine Diagnose mit niedriger verfügbarer Kapazität für einen gegebenen Block gegeben werden, dieser Block als anomal festgestellt wird und der Eingang in die oder Ausgang aus der Batteriegruppe 10 eingeschränkt wird.
Der Abschnitt 4E zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung mit verfügbarer Kapazität detektiert eine ungewöhnliche Erwärmung von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis der verfügbaren Kapazität jedes Blocks 10A. Der Fahrzeugsteuerabschnitt 5 steuert den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt 1 auf der Basis der Ergebnisse der Detektion der ungewöhnlichen Erwärmung durch den Abschnitt 4E zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung mit verfügbarer Kapazität.
26 ist ein Graph, der eine Verteilung der verfügbaren Kapazität von Zellen in einer normalen Batteriegruppe gemäß dem Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung darstellt. 27 ist ein Graph, der eine Verteilung der verfügbaren Kapazität von Zellen in einer Batteriegruppe, die eine Batterie mit einem anomalen Widerstand enthält, darstellt. Insbesondere stellen 26 und 27 jeweils ein Verteilungsmuster der verfügbaren Kapazität von Blöcken mit normalen (26) oder anomalen (27) Zellen 10B in dem Fall dar, in dem eine Batteriegruppe 10 in einem Bereich verwendet wird, so dass eine minimale verfügbare Kapazität von jedem Block 10A gleich oder größer als 10 % ist und eine maximale verfügbare Kapazität von jedem Block 10A gleich oder kleiner als 90 % ist.
Wenn die verfügbare Kapazität von Batterien auf der Basis der Beziehung zwischen einem Batteriestrom und Batteriespannungen zum Zeitpunkt der Entladung eindeutig bestimmt wird, werden eine Diagnose mit hoher verfügbarer Kapazität und eine Diagnose mit niedriger verfügbarer Kapazität für jeweils verschiedene Blöcke einer normalen Batteriegruppe gegeben, wie in 26 gezeigt. Andererseits werden im Fall einer Batteriegruppe mit anomalen Batterien sowohl eine Diagnose mit hoher verfügbarer Kapazität als auch eine Diagnose mit niedriger verfügbarer Kapazität für denselben Block gegeben, wie in 27 gezeigt.
28 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einer verfügbaren Kapazität (SOC) und einer Blockspannung (VB) darstellt. 29 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Batteriestrom (IB) und einer Blockspannung (VB) darstellt. Wie aus 28 zu sehen ist, nimmt die Blockspannung einer Batterie ab, wenn ihre verfügbare Kapazität (SOC) abnimmt.
Mit Bezug auf 28 und 29 ändern sich innerhalb eines Zwischenbereichs der verfügbaren Kapazität der Batteriestrom und die Blockspannungen, wie durch eine Linie LM in 29 angegeben. In einem hohen SOC-Bereich nehmen sowohl die Blockspannung (VB) als auch der interne Widerstand im Vergleich zu jenen im Zwischenbereich zu; daher ändern sich der Batteriestrom und die Blockspannungen, wie durch eine Linie LH in 29 angegeben. In einem niedrigen SOC-Bereich nimmt im Vergleich zu jenen im Zwischenbereich die Blockspannung (VB) ab und der interne Widerstand nimmt zu; daher ändern sich der Batteriestrom und die Blockspannungen, wie durch eine Linie LL in 29 angegeben.
In einem Block mit irgendwelchen anomalen Zellen mit einem ungewöhnlich hohen internen Widerstand ändern sich der Batteriestrom und die Blockspannungen, wie durch eine Linie LX in 29 angegeben, die die Linie LH an einem Punkt P2 und die Linie LL an einem Punkt P1 schneidet.
Folglich ist zu sehen, dass ein Block mit irgendwelchen anomalen Zellen mit einem ungewöhnlich hohen internen Widerstand sich für eine Batterie im hohen SOC-Bereich und für eine Batterie im niedrigen SOC-Bereich qualifizieren würde. Daher könnte die Identifikation der verfügbaren Kapazität eines Blocks mit irgendwelchen anomalen Zellen mit einem ungewöhnlich hohen internen Widerstand auf der Basis des Batteriestroms (IB) und der Blockspannungen (VB) Möglichkeiten für eine falsche Detektion einführen.
Der Abschnitt 4E zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung mit verfügbarer Kapazität stellt fest, dass die Batteriegruppe normal ist, wenn eine Diagnose mit hoher verfügbarer Kapazität und eine Diagnose mit niedriger verfügbarer Kapazität für jeweils verschiedene Blöcke darin gegeben werden.
Wenn andererseits festgestellt wird, dass sowohl eine Diagnose mit hoher verfügbarer Kapazität als auch eine Diagnose mit niedriger verfügbarer Kapazität für denselben Block gegeben werden, stellt der Abschnitt 4E zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung mit verfügbarer Kapazität eine ungewöhnliche Erwärmung der Zellen 10B, die in diesem Block enthalten sind, fest.
Folglich detektiert gemäß dem Beispiel 5 der Abschnitt 4E zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung mit verfügbarer Kapazität eine ungewöhnliche Erwärmung von einer oder mehreren Zellen 10B auf der Basis von Diagnosen mit hoher verfügbarer Kapazität und Diagnosen mit niedriger verfügbarer Kapazität für mehrere Blöcke 10A und der Fahrzeugsteuerabschnitt 5 steuert den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt 1 auf der Basis der Ergebnisse der Detektion einer ungewöhnlichen Erwärmung durch den Abschnitt 4E zum Detektieren einer ungewöhnlichen Erwärmung mit verfügbarer Kapazität. Daher besteht kein Bedarf, einen Temperatursensor an jeder von mehreren Zellen 10B anzubringen, so dass es möglich ist, die Batteriegruppe 10 in wirtschaftlicher Weise zu steuern.
Obwohl in den vorstehend beschriebenen Beispielen als mehrere Zellen 10B enthaltend dargestellt, kann jeder der mehreren Blöcke 10A statt dessen aus mehreren Batteriemodulen bestehen.
Folglich wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine wirtschaftliche Batteriegruppen-Steuervorrichtung geschaffen, die den Bedarf für das Anbringen eines Temperatursensors an jeder einer Anzahl von Zellen vermeidet.
Überdies wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Batteriegruppen-Steuervorrichtung geschaffen, die in der Lage ist, den Eingang und Ausgang einer Batteriegruppe in Reaktion auf eine Zunahme der Temperatur einer Zelle zu steuern, um zu verhindern, dass die Zelle in einem anomalen Zustand bleibt.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Batteriegruppen-Steuervorrichtung geschaffen, die in der Lage ist, die Zunahme der Temperatur von Zellen zu steuern, so dass die ganze Batteriegruppe eine längere Verwendungsperiode durchhalten kann.
Verschiedene weitere Modifikationen sind für Fachleute ersichtlich und können von diesen leicht durchgeführt werden, ohne vom Schutzbereich dieser Erfindung abzuweichen.

Claims

Batteriegruppen-Steuervorrichtung zum Steuern des Eingangs in eine oder des Ausgangs von einer Batteriegruppe, wobei: die Batteriegruppe (10) eine Mehrzahl von Blöcken (10A) in einer Reihenschaltung aufweist; und jeder der Mehrzahl von Blöcken (10A) eine Mehrzahl von Batterien (10B) in einer Reihenschaltung aufweist, wobei die Batteriegruppen-Steuervorrichtung umfasst: einen Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt (1) zum Steuern des Eingangs und des Ausgangs von Batterieleistung in die bzw. von der Batteriegruppe; einen Batteriespannungs-Detektionsabschnitt (2) zum Detektieren einer Blockspannung jedes der Mehrzahl von Blöcken; einen Batteriestrom-Detektionsabschnitt (3) zum Detektieren eines Batteriestroms der Batteriegruppe; einen Abschnitt (4) zum Detektieren einer anomalen Erwärmung, um eine anomale Erwärmung wenigstens einer der Mehrzahl von Batterien zu detektieren; und einen Fahrzeugsteuerabschnitt (5) zum Steuern des Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitts anhand von Ergebnissen der Detektion einer anomalen Erwärmung durch den Abschnitt zum Detektieren einer anomalen Erwärmung, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Abschnitt (4) zum Detektieren einer anomalen Erwärmung eine anomale Erwärmung wenigstens einer der Mehrzahl von Batterien anhand der Blockspannung und des Batteriestroms detektiert, und der Abschnitt (4) zum Detektieren einer anomalen Erwärmung einen Abschnitt (4A) zum Berechnen eines internen Widerstandes umfasst, um einen internen Widerstand jedes der Mehrzahl von Blöcken anhand der Blockspannung und des Batteriestroms zu berechnen, wobei der Abschnitt (4) zum Detektieren einer anomalen Erwärmung eine anomale Erwärmung der wenigstens einen der Mehrzahl von Batterien anhand des internen Widerstandes jeder der Mehrzahl von Blöcken und eines vorgegebenen Schwellenwertes detektiert; und wobei der Abschnitt (4) zum Detektieren einer anomalen Erwärmung eine anomale Erwärmung wenigstens einer der Mehrzahl von Batterien anhand der Blockspannung und des Batteriestroms detektiert.
Batteriegruppen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Batteriegruppen-Steuervorrichtung ferner einen Batterietemperatur-Detektionsabschnitt (6) zum Detektieren einer Batterietemperatur der Batteriegruppe umfasst; der Abschnitt zum Detektieren einer anomalen Erwärmung ferner einen Schwellenwert-Einstellabschnitt (4B) umfasst, um den vorgegebenen Schwellenwert anhand der Batterietemperatur der Batteriegruppe einzustellen; und der Abschnitt zum Detektieren einer anomalen Erwärmung eine anomale Erwärmung der wenigstens einen der Mehrzahl von Batterien anhand des internen Widerstandes jedes der Mehrzahl von Blöcken und des vorgegebenen Schwellenwertes, der durch den Schwellenwert-Einstellabschnitt eingestellt worden ist, detektiert.
Batteriegruppen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Fahrzeugsteuerabschnitt (5) den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt anhand von Ergebnissen der Detektion einer anomalen Erwärmung durch den Abschnitt (4) zum Detektieren einer anomalen Erwärmung auf variable Weise steuert.
Batteriegruppen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abschnitt zum Detektieren einer anomalen Erwärmung ferner umfasst: einen Varianzberechnungsabschnitt (4C), um einen Durchschnittswert und eine Varianz Sigma der Blockspannungen der Mehrzahl von Blöcken zu berechnen; und einen Abschnitt (4D) zum Detektieren der Varianz der anomalen Erwärmung, um einen anomalen Anstieg des internen Widerstandes der wenigstens einen der Mehrzahl von Batterien anhand der Blockspannung jedes der Mehrzahl von Blöcken, des Durchschnittswerts und der Varianz Sigma zu detektieren, und wobei der Fahrzeugsteuerabschnitt (5) den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt anhand von Ergebnissen der Detektion eines anomalen Anstiegs durch den Abschnitt zum Detektieren der Varianz einer anomalen Erwärmung steuert.
Batteriegruppen-Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Abschnitt (4D) zum Detektieren der Varianz einer anomalen Erwärmung einen anomalen Anstieg des internen Widerstandes der wenigstens einen der Mehrzahl von Batterien feststellt, wenn wenigstens eine der Blockspannungen zu einer Ladezeit gleich oder größer als ein vorgegebener Wert ist oder wenn zu einer Entladezeit wenigstens eine der Blockspannungen gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Batteriegruppen-Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Varianzberechnungsabschnitt (4C) einen Spannungsdifferenzwert-Durchschnitt berechnet, der einen Durchschnitt von Spannungsdifferenzen zwischen der Blockspannung zu einer ersten Zeit und der Blockspannung zu einer zweiten Zeit repräsentiert, und eine Spannungsdifferenz-Varianz berechnet, die eine Varianz der Spannungsdifferenzen repräsentiert, und wobei der Abschnitt (4D) zum Detektieren der Varianz einer anomalen Erwärmung einen anomalen Anstieg des internen Widerstandes der wenigstens einen der Mehrzahl von Batterien anhand der Spannungsdifferenzen, des Durchschnittsspannungsdifferenz-Wertes und der Spannungsdifferenz-Varianz detektiert.
Batteriegruppen-Steuervorrichtung nach Anspruch 6, bei der die erste Zeit einen Zeitpunkt umfasst, zu dem der durch den Batteriestrom-Detektionsabschnitt detektierte Batteriestrom im Wesentlichen null ist.
Batteriegruppen-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Abschnitt (4) zum Detektieren einer anomalen Erwärmung einen Abschnitt (4E) zum Detektieren einer anomalen Erwärmung mit verfügbarer Kapazität, um einen anomalen Anstieg des internen Widerstandes der wenigstens einen der Mehrzahl von Batterien anhand einer Diagnose mit hoher verfügbarer Kapazität und einer Diagnose mit niedriger verfügbarer Kapazität für entsprechende der Mehrzahl von Blöcken zu detektieren, und wobei der Fahrzeugsteuerabschnitt (5) den Batterieleistungs-Eingangs/Ausgangs-Abschnitt anhand von Ergebnissen der Detektion eines anomalen Anstiegs durch den Abschnitt zum Detektieren einer anomalen Erwärmung mit verfügbarer Kapazität steuert.