JP2007537433A - バッテリ状態識別装置 - Google Patents
バッテリ状態識別装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007537433A JP2007537433A JP2007512220A JP2007512220A JP2007537433A JP 2007537433 A JP2007537433 A JP 2007537433A JP 2007512220 A JP2007512220 A JP 2007512220A JP 2007512220 A JP2007512220 A JP 2007512220A JP 2007537433 A JP2007537433 A JP 2007537433A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- identification device
- charge
- status
- state identification
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/396—Acquisition or processing of data for testing or for monitoring individual cells or groups of cells within a battery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Abstract
直列接続された複数のバッテリセルと接続して使用されるバッテリ状態識別装置であって、特に従来の車内電源よりも高められた電圧を有する、1つの車内電源において直列接続された少なくとも2つの鉛蓄電池のもとで使用されるバッテリ状態識別装置が提供される。この場合、このバッテリ状態識別装置は、バッテリにおける欠陥および全システムにおける欠陥を検出し、相応の信号を上位のエネルギマネージメント部に出力し、場合によって表示部をトリガさせる。付加的な手段により、バッテリにおける充電調整が、異なる充電状態のバッテリにおいて所期のように後充電する、または所期のように放電することによって行われる。
Description
本発明は、バッテリ状態識別装置、特に、請求項1の上位概念に記載の、直列に接続された複数のバッテリ、バッテリセル、またはその他の電荷アキュムレータまたはエネルギアキュムレータを備えたバッテリ状態識別装置に関する。
従来技術
通常、バッテリ、例えば自動車で使用されるバッテリは、直列接続された複数のバッテリセルから成っている。バッテリの定格電圧は、この場合、バッテリセルの個々の電圧の合計である。バッテリ自体は、それぞれ1つのプラス端子およびマイナス端子の2つの端子を有しており、これらの端子間に定格電圧が生じる。所望の電圧を得るためには、ただ1つのバッテリでは部分的に十分ではないので、少なくとも2つのバッテリを互いに直列接続することが公知であり、これにより、バッテリの定格電圧の合計に相当する電圧が得られる。このような2つの12ボルトバッテリの直列接続は、例えば、総電圧24ボルトを可能にするために商用車では通常のものである。12ボルトの供給電圧を必要とする負荷は、一方のまたは他方のバッテリに接続することができ、より高い電圧を必要とする負荷は、直列接続された両バッテリの端子に接続される。
通常、バッテリ、例えば自動車で使用されるバッテリは、直列接続された複数のバッテリセルから成っている。バッテリの定格電圧は、この場合、バッテリセルの個々の電圧の合計である。バッテリ自体は、それぞれ1つのプラス端子およびマイナス端子の2つの端子を有しており、これらの端子間に定格電圧が生じる。所望の電圧を得るためには、ただ1つのバッテリでは部分的に十分ではないので、少なくとも2つのバッテリを互いに直列接続することが公知であり、これにより、バッテリの定格電圧の合計に相当する電圧が得られる。このような2つの12ボルトバッテリの直列接続は、例えば、総電圧24ボルトを可能にするために商用車では通常のものである。12ボルトの供給電圧を必要とする負荷は、一方のまたは他方のバッテリに接続することができ、より高い電圧を必要とする負荷は、直列接続された両バッテリの端子に接続される。
互いに直列接続されたバッテリセルもしくは直列接続されたバッテリは異なるように放電され得るので、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第10150376号明細書では、バッテリの充電及び放電の際に機能する、両バッテリ間の充電調整を行う回路手段を設けることが提案されている。これによりバッテリが均一に充電されることが保証される。充電調整を可能にする回路手段は比較的面倒であり、少なくとも1つのコンデンサと複数のトランジスタと所属の論理回路とを有している。しかしながらバッテリ状態識別装置は、公知の手段では設けられていない。
電圧供給装置、例えばただ1つのバッテリを備えた車内電源においては、バッテリ状態識別を行うことが公知である。従って例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第10106505号明細書では、測定されたバッテリの動作パラメータと状態推定ルーティンとによって、その都度実際のバッテリ状態を識別し、これにより特にバッテリの完全な放電を防止することが提案されている。
発明の利点
電荷アキュムレータにおける本発明による状態識別装置、特に請求項1の特徴を備えたバッテリ状態識別装置は、直列接続された複数のバッテリセル、特に直列接続された複数の電荷アキュムレータ、複数のバッテリ、複数のバッテリセルにおいて、確実な状態識別を可能にするという利点を有している。この場合、状態識別装置、特に12Vのバッテリのために使用される基本的に公知のバッテリ状態識別装置に基づくバッテリ状態識別装置を、特に直列接続された2つの12ボルトのバッテリを備えた24V電圧供給のために使用することができると有利である。
電荷アキュムレータにおける本発明による状態識別装置、特に請求項1の特徴を備えたバッテリ状態識別装置は、直列接続された複数のバッテリセル、特に直列接続された複数の電荷アキュムレータ、複数のバッテリ、複数のバッテリセルにおいて、確実な状態識別を可能にするという利点を有している。この場合、状態識別装置、特に12Vのバッテリのために使用される基本的に公知のバッテリ状態識別装置に基づくバッテリ状態識別装置を、特に直列接続された2つの12ボルトのバッテリを備えた24V電圧供給のために使用することができると有利である。
本発明のさらなる利点は、請求項2以下に記載された手段により得られる。このような手段では、電圧が比較的に高いシステムの場合と同じように、バッテリ状態識別が各クラスタに対しても、システム全体に対しても行われる。このシステムでは、監視すべき複数の個別セルをクラスタと称し、複数のクラスタの直列接続により、個別セル電圧の整数倍を成す電圧に達する。バッテリ状態識別装置はこの場合、コンピュータ支援されて動作し、設定可能なアルゴリズムを考慮している。比較的大きなクラスタを評価する際に計算負荷を軽減するために、簡略化を許容し、同じ物理的特性を有する個別セルを備えたクラスタでは、その物理的特性がそれぞれ同様に変化することを前提とすると有利である。
バッテリ状態識別のために評価装置、例えば制御装置では、バッテリ電圧と、各バッテリごとに別個に検出されたバッテリ温度と、直列接続されたバッテリを流れる測定された電流とが評価される。システム全体とは無関係に、両バッテリのそれぞれのバッテリ状態を識別することができるバッテリ状態アルゴリズムが各バッテリごとに計算される。このような情報から、個々のバッテリもしくはエネルギアキュムレータ及び/又はシステム全体に関する情報が得られる。
請求項2以下に記載された手段により、一方のバッテリセル、一方のバッテリ、または両方のバッテリまたは1つのクラスタの所望の後充電が可能である。ただしこの場合、1つのバッテリのためのバッテリ状態識別装置が、充電状態の相違を表示しなければならない。
特に有利には不均一な放電により生じる結果と、個々のバッテリセル、特に個々のバッテリの劣化作用が種々異なることが識別される。これによりシステム全体の出力能力が低下することが確実に防止される。不均一な放電ならびに劣化作用の相違の識別は、各バッテリセル、特に各バッテリに、固有のバッテリ状態識別装置が設けられており、上位のバッテリ状態識別装置によって、個々のバッテリのために行われるバッテリ状態識別の結果が互いに関連付けされることにより行われる。
バッテリの不均一な状態が識別されると、有利には所期の措置をトリガすることができる。この措置は、充電状態の悪いバッテリを所期のように後充電し、ひいてはシステム全体の効果的な利用を可能にするものである。この場合、有利な構成では、充電状態の悪いバッテリのために充電電圧を所定の方法で高め、ひいては良好な充電を可能にする直流電圧変換器(DC/DC変換器)が使用される。これにより全てのバッテリセルもしくは両バッテリは同じ充電レベルに維持され、従って最適に充電され得る。
しかしながら、電荷アキュムレータもしくはバッテリの不均一な状態が識別されると、有利には、充電状態の良い電荷アキュムレータもしくはバッテリを所期のように放電するといった所期の措置をとることもできる。これにより全てのバッテリセルもしくは両バッテリは同じ充電レベルに維持され、従って最適に充電され得る。従って同様にシステム全体を効率的に利用することができる。なぜなら、充電状態の良いバッテリが充電の際に電流と対抗電圧を規定し、そのため充電状態の悪いバッテリの充電がさらに不十分になるようなことが回避されるからである。特に有利な構成では、充電調整のために行われる、充電状態の良いバッテリの所期の放電が、切換スイッチによって充電状態の良いバッテリに接続することのできる付加的な抵抗により実行される。
別の有利な構成では、制御装置自体が、充電状態の良好なバッテリの放電のために利用される。
各バッテリに個別の制御装置が設けられているならば、有利には、従来のシステム、即ち12ボルトシステムのハードウェアを僅かなコストで転用することができ、ひいては極めて安価な解決手段が得られる。
本発明によるバッテリ状態識別装置は、有利には、車両における通常のコンピュータ支援されて動作するエレクトロリックエネルギマネージメント(EEM)と協動する。この場合、このEEMは、バッテリ状態識別装置にアクセスし、必要な制御を行わせる。表示手段を介して、目下のバッテリ状態が表示される。
本発明によるバッテリ状態識別装置は相応に適合させることにより、バッテリのためだけでなく、全ての電荷アキュムレータのために一般的に使用することができ、種々様々なタイプの電荷アキュムレータの組み合わせに対して使用することも有利である。
図面
本発明の実施例が図1〜図4に示されており、以下で詳細に説明する。この場合、図1には、直列接続されたエネルギアキュムレータ、例えば、車両における24Vの車内電源において直列接続された2つの鉛蓄電池の例でバッテリ状態識別装置が示されている。図2には、直列接続されたエネルギアキュムレータのクラスタにおけるバッテリ状態識別装置が示されている。図3には、例えば24Vの車内電源における2つの鉛蓄電池のために所期の後充電を行う、バッテリ状態識別装置が示されていて、図4には、例えば同様に24Vの車内電源における2つの鉛蓄電池のために所期の放電を行うバッテリ状態識別装置が示されている。図5には、制御装置を使用して、充電状態の良いバッテリを所期のように放電するための別の実施例が示されていて、図6には、任意の電圧及びシステムのためのバッテリマネージメントシステムのための実施例が示されている。
本発明の実施例が図1〜図4に示されており、以下で詳細に説明する。この場合、図1には、直列接続されたエネルギアキュムレータ、例えば、車両における24Vの車内電源において直列接続された2つの鉛蓄電池の例でバッテリ状態識別装置が示されている。図2には、直列接続されたエネルギアキュムレータのクラスタにおけるバッテリ状態識別装置が示されている。図3には、例えば24Vの車内電源における2つの鉛蓄電池のために所期の後充電を行う、バッテリ状態識別装置が示されていて、図4には、例えば同様に24Vの車内電源における2つの鉛蓄電池のために所期の放電を行うバッテリ状態識別装置が示されている。図5には、制御装置を使用して、充電状態の良いバッテリを所期のように放電するための別の実施例が示されていて、図6には、任意の電圧及びシステムのためのバッテリマネージメントシステムのための実施例が示されている。
実施例の説明
12Vのバッテリのためのバッテリ状態識別を行う従来の装置は例えば、測定された種々様々のバッテリパラメータからバッテリ状態を識別するように動作する。このようなパラメータは、バッテリ電流、バッテリ電圧、バッテリ温度とすることができる。これらのパラメータから、評価装置、例えば制御装置においてバッテリ状態が検出される。
12Vのバッテリのためのバッテリ状態識別を行う従来の装置は例えば、測定された種々様々のバッテリパラメータからバッテリ状態を識別するように動作する。このようなパラメータは、バッテリ電流、バッテリ電圧、バッテリ温度とすることができる。これらのパラメータから、評価装置、例えば制御装置においてバッテリ状態が検出される。
図1には、バッテリ状態識別装置が示されていて、このバッテリ状態識別装置によって、直列接続された2つのバッテリを有するシステムにおけるバッテリ状態が識別される。2つのエネルギアキュムレータもしくはバッテリ10,11が直列接続されている場合には、電流センサ12によって全電流Iを検出すれば十分であるが、温度Tおよび電圧Uといったパラメータならびにその変化は、各エネルギアキュムレータもしくは各バッテリごとに個別に検出しなければならない。そのために例えば、電圧U1もしくはU2を検出する電圧センサ13,14と、温度T1もしくはT2を検出する温度センサ15,16が使用される。所属の測定値は、バッテリ状態識別装置17に供給され、これによって評価される。
バッテリ状態識別装置17は例えば、図示されていないプロセッサまたはマイクロコンピュータを有した制御装置であり、エネルギアキュムレータ1もしくはバッテリ10のデータならびにエネルギアキュムレータ2もしくはバッテリ11のデータを記憶するために付加的に少なくとも2つのメモリ18,19を有している。さらに、バッテリ状態アルゴリズムを処理する評価手段20が設けられていて、この処理はシステム全体には依存せずに各エネルギアキュムレータもしくは各バッテリ10,11に対して別個に行われる。
このような評価の結果はブロック21に供給され、このブロックから、個々のエネルギアキュムレータの状態に関する情報がブロック22に出力される。ブロック22では、ブロック21で得られた、個々のエネルギアキュムレータもしくはバッテリ10,11に関する情報を考慮しながら全システム情報のための評価が行われる。ブロック22での全システム情報に関する評価結果に応じて相応の通知が電気的なエネルギマネージメント部(EMM)23に出力され、場合によっては表示部24で表示される。この場合、個々のエネルギアキュムレータに関する情報を表示する必要がある場合にのみ表示部24をトリガすることもできる。
図1に示された、24Vの車内電源でエネルギアキュムレータ、例えば2つの鉛蓄電池が直列接続された場合におけるバッテリ状態識別システムによって、各バッテリに関する個々の情報からシステムの全評価が導き出される。全システムの評価は表示部およびエネルギマネージメントシステムで使用することができる。12Vバッテリのために既に公知のバッテリ状態識別装置を直列接続されたエネルギアキュムレータに転用することにより既存のノウハウを利用することができる。個々のバッテリを監視することもでき、場合によっては、SOC(State of Charge充電状態)に差が生じた場合、所期の調整充電を一方のバッテリだけで、もしくは一方のエネルギアキュムレータだけで行うことができる。バッテリ状態識別装置17もしくは当該制御装置のマイクロコンピュータには、クロック周波数の高いただ1つのプロセッサを設けることができ、このプロセッサは個々のバッテリに関する評価を順次実行する。12Vの負荷をバッテリに後から接続する場合、システム故障を早期に回避することができる。なぜなら前述のバッテリ状態識別装置がこのような接続を検知し、該当するバッテリを所期のように再充電し、もしくは別の適当な措置を講じることができるからである。
図2には、エネルギアキュムレータの複数のクラスタが直列接続された場合におけるバッテリ状態識別装置が示されている。この場合、監視すべき複数の個々のセルをクラスタと称する。複数のこのようなクラスタを直列接続することにより、個々のセル電圧もしくは個々のクラスタの整数倍となる電圧が得られる。この場合も、直列接続されたクラスタの全電流を表す電流を測定するだけで、有効かつ効率的なバッテリ状態識別を実行するのに十分である。しかしながら、パラメータ電圧U並びに温度Tを個々のクラスタに関して検出することが望ましい。これにより信頼度の高い評価が可能になる。個々のセルもしくはクラスタは、鉛蓄電池セルとは別の電気化学的なシステムから成っていても良い。評価のためのアルゴリズムは相応に適合される。
評価アルゴリズムは場合によっては計算のみで行うことができる。従って、所定の大きさクラスタを1つの計算ユニットによって監視すべきである。同じ物理的特性を有した個々のセルから成るクラスタでは、その物理量がほぼ同様に変化することを前提とできる。このことは特に、劣化、内部抵抗、充電状態SOC(State of Charge)等に当てはまる。従って、1つのセルの部分量を監視することにより、その他のセルの状態を推量することができる。この部分量が規則的に変化するならば、これに応じてクラスタ全体の監視を、短い計算時間で行うことができる。
図2に示した、直列接続されたエネルギアキュムレータもしくはバッテリのクラスタにおけるバッテリ状態識別装置は以下のように構成されている。
クラスタ1、クラスタ2、クラスタNと記載される個々のバッテリセルは符号25,26,27で示されており、互いに直列に接続されている。この場合、通常、それぞれ一方のクラスタの+極が他方のクラスタの−極に接続されている。電流測定装置28は全電流Iを送出する。付加的に、各クラスタもしくは複数のセルのそれぞれに対して電圧U並びに温度Tが図示されていないセンサ若しくは電圧測定装置によって検出される。電圧U、電流I、温度Tのパラメータは、個々のクラスタ1、クラスタ2・・・・クラスタNのための別個のバッテリ状態識別ユニットに供給される。所属のバッテリ状態識別ユニットは符号29,30・・・・31で示されている。クラスタ1、クラスタ2・・・・クラスタNのための個々のバッテリ状態識別装置の結果は、全システム情報に関する評価のためのブロック32に供給される。全システム情報のための評価は例えばマスタ33の構成部分であり、このマスタは電気的なエネルギマネージメント部EEMに出力信号を出力し、及び/又は表示器34をトリガする。
図3には、エネルギアキュムレータの1つもしくはバッテリの1つを所期のように後充電することができるバッテリ状態識別装置が示されている。この場合、本来のバッテリ状態識別装置は、図1から公知のバッテリ状態識別装置と同じである。付加的に、回路手段が設けられていて、これにより充電状態の悪いバッテリを所期のように後充電することができる。
このような手段は、24Vジェネレータとして構成されているジェネレータ35を有しており、電圧変換器36と切換スイッチ37とを介して、バッテリの1つを所期のように後充電するために使用することができる。別のスイッチエレメント38,39を介して、両エネルギアキュムレータ10,11の直列回路がシステムの+ターミナルに接続されている。両バッテリのうちの1つを所期のように後充電することは、電気的なエネルギマネージメント部EEMが管理する。このEEMは相応の接続部を介して切換スイッチ37、並びにスイッチ38,39とに接続されていて、これらを開閉する。ジェネレータ35から送出された24Vの電圧は直流電圧変換器36を介して12Vに変換され、切換スイッチ37を介して充電すべきバッテリ10または11へ供給される。ジェネレータおよび後充電すべきバッテを電気的に絶縁するために、バッテリ10または11を他の車内電源から分離することができる。この場合、ジェネレータ35は後充電の間中、車内電源全体の供給を担わなければならない。しかしながら絶縁は、DC/DC変換器を相応に構成することによっても既に得られる。
後充電電流ILは、別の電流センサ40によって検出され、メモリ18,19に供給され、これによりバッテリ状態識別装置17が状態識別のために使用される。システム全体の出力能力を減じる恐れのある個々のバッテリの不均一な放電もしくは劣化作用の相違がこのようにして検出され、回避される。個々の12Vバッテリのバッテリ状態の識別は、個々のバッテリの所望の追加充電の必要性を識別するための、ひいては全システムを効率的に使用するための基礎である。
図4にはバッテリ状態識別装置の別の実施例が示されていて、これは2つのエネルギアキュムレータもしくはバッテリ10,11、例えば1つの24V車内電源における2つの鉛蓄電池を備えたシステムを有している。このような実施例では、バッテリ状態の識別は図1の実施例のものと同様に行われ、付加的に放電することにより、両エネルギアキュムレータもしくはバッテリの均一な充電が保証される。このために、バッテリ状態の識別において比較的高い充電状態を示すバッテリは、その充電状態が別のバッテリの充電状態に相応するまで放電される。
詳細には図1のバッテリ状態識別装置はここでは、12Vの切換スイッチ41と、電流IEを測定する電流測定装置42と、所属の回路を含む抵抗43だけ拡張される。これらの構成部分により、個々のバッテリの放電が可能である。放電の管理は、電気的なエネルギマネージメント部(EEM)23により行われる。この場合、良好な充電状態もしくは比較的高い充電状態を有するバッテリは抵抗43を介して所定のように放電される。抵抗への接続は、EMM23によって制御される切換スイッチ41を介して行われる。所望の放電の放電電流は別の電流センサ42によって検出され、所属のバッテリ状態識別装置へと提供される。このような方法は、充電状態の小さな相違でも補償されるのが望ましい場合に特に適している。
付加的な電流検出を行わない別の構成では、切換スイッチを備えた付加的な抵抗を各バッテリに設けることができる。切換スイッチは、不均一な充電状態に関する情報を受け、付加的な抵抗を接続する。付加的な抵抗を接続すべき期間は電気的なエネルギマネージメント部23によって、例えば充電状態での既知の差分および付加的な抵抗の既知の値を介して計算される。このやり方によって充電状態は、もはや充電状態の差が存在しないように調整することができる。
バッテリの放電のための別の実施例では、制御装置自体も利用することができる。このために、制御装置の電流供給部は、相応の切換スイッチを介して、放電すべきバッテリに接続されなければならない。
この場合、制御装置は休止状態でも、その他のバッテリを負荷することなしに、放電電流を永続的に測定することができる。さらに制御装置の計算ユニットのクロック周波数を変更することにより、放電電流を所定の範囲で各バッテリのために個別に調節することができる。
図5には、上記の手段を拡張したものとして、本発明の別の実施例が示されている。この実施例ではバッテリの放電のために制御装置自体が利用される。この場合、各バッテリのために別個の制御装置が使用される。従って、前述したように、制御装置自体が切替機能を受け持ち、制御装置の電流負荷が、例えば制御装置のプロセッサの相応のクロッキングにより高められることにより、制御装置自体がバッテリを放電させる。このような手段により、電気的な分離のために必要でありコストのかかる切換スイッチを省くことができる。
制御装置に電流センサが設けられているならばさらに正確に放電電流を測定することができる。この変化実施例では、複数のバッテリも同時に、互いに依存しないで放電することができ、各制御装置が1つのバッテリのために放電電流および放電時間を規定する。
詳しく説明すると図5には、所属の端子を介してそれぞれ1つの制御装置44,45に接続されている2つのエネルギアキュムレータもしくはバッテリ10,11が示されており、この場合、正確な回路は示されていないが、例えば図1の解決手段に相応するものであって良い。各制御装置は、バッテリパラメータ、例えば当該バッテリの電圧U、電流I、温度Tを測定するための手段46,47を有している。さらに、バッテリ状態識別装置のための手段(BZE)48,49と、(オプションの)表示装置50,51とが設けられている。通信接続部52を介して制御装置は互いに接続されており、別の接続部53を介して、車両の(表示装置を備えた)電気的なエネルギマネージメント部を取り付けることができる。
中央的アプローチまたは分散的アプローチによる2つの異なる構成がある。中央的アプローチでは、各制御装置がバッテリの状態を検出し、情報を上位のエネルギマネージメント部に送出する。こエネルギマネージメント部は、どのバッテリを放電すべきかを決定し、相応の表示手段を介して使用者に詳しい情報を表示する。
分散的アプローチでは、各制御装置が他のバッテリの状態に関する情報も、各制御装置を電気的に分離する通信接続部、または電位適合を行う通信接続部を介して受け取る。各制御装置は、その他のバッテリの状態に関する情報を考慮しながら自立的に、または相互に問い合わせて、バッテリの放電を行うべきかどうかを決定する。各制御装置にはさらに、表示装置を設けることができる。この表示装置は例えばLEDであり、バッテリの充電状態を表示し、例えばバッテリ交換の必要性を表示する。このような分散的アプローチは、後付けユニットとして取り付けることができる。なぜなら、その他の車両との通信を必要とせず、このシステムは完全に独立して動作するからである。
図6に示された本発明の実施例は、任意の電圧およびシステムのための構成であり、スケーラブルでかつ標準化可能な制御装置群を使用するのに適する。このような実施例は、n個のバッテリモジュール54〜56を有する商用車と関連した電気的なエネルギマネージメント部もしくはバッテリマネージャとして特に適している。バッテリモジュールの温度T1〜(オプションとして)Tnは適当なセンサにより測定され、バッテリ状態表示装置57もしくは複数のこのようなバッテリ状態表示装置に供給される。このバッテリ状態表示装置57は、それぞれ1つのスイッチ59a,59bを備えた入力回路58a,58bと、アナログ増幅器または高電圧ASIC60と、A/D変換器62a,62b,62cを介してASICと接続されているCPU61とを有している。
電気的なエネルギマネージメント部(バッテリコントロールユニットBCU)の制御装置63は、インターフェース、例えばSPIインターフェースを介してASIC65と接続されている少なくとも1つのCPU64を有している。CPUは任意に選択可能であって、特に、スケーラブルでかつ標準化された制御装置群を得るために使用可能である。従ってシステム全体を相応に適合させて、任意の電圧のために使用可能であるように設計することができる。
ASIC65にはA/D変換器を介して電圧Upと電流Ipとが供給される。そのバッテリパックを特徴付けるこのようなパラメータは、全電流もしくは全電圧であり、固有のCPU67によって処理される。評価の結果はSPIインターフェースを介してBMUに提供され、BMUは、バッテリ状態の検出の際にこのような結果を考慮する。検出されたバッテリ状態は、BMUから制御装置63へとさらに出力される。
バッテリコントロールユニットBCU63のCPU64は、適当なインターフェース、例えばCANインターフェース68と、リレー、絶縁回路、パルス幅モジュレーション回路を有するブロック69〜72とを介して、場合によってはさらに選択可能である装置を介して所属の回路または相応の装置に接続されている。
上記実施例は先ず第一に、従来の12Vバッテリのためのバッテリ状態識別装置を、少なくとも2つの12Vのバッテリが互いに直列に接続されていて、これにより全体で24Vの電圧が得られる電圧供給システムに拡張するのに適している。これにより本発明によるバッテリ状態識別装置は、通常24ボルトの車内電源を備えた商用車の車内電源でも使用することができる。しかしながら原則的には本発明は、それぞれ1つのクラスタを形成する複数のバッテリセルの直列接続のためにも使用可能であり、この場合、クラスタの充電状態はそれぞれ個々に、ならびに全体として検出すべきである。「バッテリ」という表現は、任意の電荷アキュムレータまたはエネルギアキュムレータを代表しているものであって、従って例えば鉛蓄電池、バッテリセル、電荷アキュムレータのクラスタ、ニッケルカドミウム電池、コンデンサ等も含む。
Claims (23)
- エネルギアキュムレータまたは電荷アキュムレータ、特にバッテリの状態を識別するための装置であって、
エネルギアキュムレータまたは電荷アキュムレータ、特にバッテリの所定のパラメータを検出するための手段と、
評価手段とを有し、
該評価手段は、これに供給されるパラメータから電荷アキュムレータもしくはバッテリの状態を検出する形式のものにおいて、
電荷アキュムレータは少なくとも相互に直列に接続された2つのセルまたはバッテリを有し、
パラメータとして、すべての電荷アキュムレータの少なくとも電圧および/または温度が検出され、
セルまたはバッテリの直列回路の全電流が測定されることを特徴とするバッテリ状態識別装置。 - 請求項1記載の装置において、
エネルギアキュムレータまたは電荷アキュムレータは車内電源の構成部分であり、直列に接続された少なくとも2つのバッテリセル、有利には6つのバッテリセルを有するバッテリ状態識別装置。 - 請求項1または2記載の装置において、
エネルギアキュムレータまたは電荷アキュムレータは相互に直列に接続された2つの鉛蓄電池から成り、24Vの全電圧を形成するバッテリ状態識別装置。 - 請求項1から3までのいずれか1項記載の装置において、
エネルギアキュムレータは、複数のエネルギ蓄積器からなるクラスタの直列接続体であり、
該クラスタは所定数の個別セルを有しており、該個別セル電圧の整数倍の全電圧を達成するバッテリ状態識別装置。 - 請求項4記載の装置において、
各バッテリまたは各クラスタから電圧および/または温度が検出され、
各バッテリまたはクラスタには固有のバッテリ状態識別装置が設けられているバッテリ状態識別装置。 - 請求項1から5までのいずれか1項記載の装置において、
システム全体に対する評価装置が設けられており、
該評価装置は個々のバッテリ状態識別装置と接続されており、該バッテリ状態識別装置から得られた情報に依存して、信号を上位のエネルギマネージメント部および/または表示部に出力するバッテリ状態識別装置。 - 請求項1から6までのいずれか1項記載の装置において、
評価装置は少なくとも1つの計算器またはプロセッサを有しており、
該計算器またはプロセッサは、供給されたパラメータから所定のアルゴリズムを用いてバッテリ状態を検出し、
前記計算器またはプロセッサは、個々のバッテリの状態と、全体の状態を検出し、状態の検出をとりわけ順次連続して実行するバッテリ状態識別装置。 - 請求項1から7までのいずれか1項記載の装置において、
バッテリ状態の識別を行う際には、同じ物理的特性を有する個別セルからなるクラスタがまとめられ、
前記クラスタの物理的パラメータは時間に依存して実質的に同じように変化することを考慮する評価アルゴリズムが作成されるバッテリ状態識別装置。 - 請求項1から8までのいずれか1項記載の装置において、
バッテリまたはクラスタでの充電調整または充電整合を可能にする付加的手段が設けられているバッテリ状態識別装置。 - 請求項9記載の装置において、
充電調整または充電整合を可能にする付加的手段は、充電状態の悪いバッテリを選択的に充電するように構成されているバッテリ状態識別装置。 - 請求項10記載の装置において、
付加的手段は少なくとも1つのジェネレータ、電圧変換器、切換スイッチを有しており、
これらの手段は、選択的に充電すべきバッテリが一時的に電圧変換器に接続され、その他のバッテリが同時に分離されるように制御されるバッテリ状態識別装置。 - 請求項11記載の装置において、
付加的手段は、充電電流を測定する電流計を有しており、測定された充電電流ILはバッテリ状態識別の際に考慮されるバッテリ状態識別装置。 - 請求項9記載の装置において、
充電調整または充電整合を可能にする付加的手段は、充電状態の良いバッテリを選択的に放電するように構成されているバッテリ状態識別装置。 - 請求項13記載の装置において、
付加的手段は少なくとも1つの放電抵抗並びに切換スイッチを有しており、
これらの手段は、選択的に放電すべきバッテリが一時的に放電抵抗に接続され、その他のバッテリが同時に分離されるように制御されるバッテリ状態識別装置。 - 請求項13記載の装置において、
放電は制御装置自体を介して行われ、
該制御装置は切換スイッチを介して放電すべきバッテリと接続されるバッテリ状態識別装置。 - 請求項13記載の装置において、
各バッテリには制御装置が設けられており、
放電は、放電すべきバッテリに設けられた制御装置を介して行われ、
該制御装置は、プロセッサの適切なクロッキングによって自分の電流消費を高めるバッテリ状態識別装置。 - 請求項16記載の装置において、
複数のバッテリが、配属された制御装置の相応の制御によって同時に放電されるバッテリ状態識別装置。 - 請求項1から17までのいずれか1項記載の装置において、
放電電流(IE)を測定する電流計が設けられており、
測定された放電電流(IE)はバッテリ状態識別の際に考慮されるバッテリ状態識別装置。 - 請求項18記載の装置において、
バッテリ状態識別は中央で各制御装置によって行われ、
情報が上位のエネルギマネージメント部に供給され、
該エネルギマネージメント部はどのバッテリを放電すべきか決定するバッテリ状態識別装置。 - 請求項18記載の装置において、
バッテリ状態識別は上位のエネルギマネージメント部によって行われ、
該エネルギマネージメント部は個々の制御装置に通信接続を介して、所要の状態情報を供給し、
各制御装置は、供給された情報を考慮して分散的にどのバッテリを放電するか決定するバッテリ状態識別装置。 - 請求項1から20までのいずれか1項記載の装置において、
バッテリの充電調整を実行するための手段は、所定の状態調整が識別されたら前記充電調整を終了するバッテリ状態識別装置。 - 請求項1から21までのいずれか1項記載の装置において、
バッテリ制御装置は、とりわけスケーラブルでかつ標準化可能な制御装置群を得るために、および/またはシステム全体を任意の電圧に対して使用可能とするために、選択可能なCPUを使用することができるように構成されているバッテリ状態識別装置。 - 請求項1から22までの少なくともいずれか1項記載の装置で行うことを特徴とする、バッテリ状態を識別するための方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004023543 | 2004-05-13 | ||
DE102005020835A DE102005020835A1 (de) | 2004-05-13 | 2005-05-04 | Batteriezustandserkennung |
PCT/EP2005/052202 WO2005111643A1 (de) | 2004-05-13 | 2005-05-13 | Batteriezustandserkennung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007537433A true JP2007537433A (ja) | 2007-12-20 |
Family
ID=34968986
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007512220A Pending JP2007537433A (ja) | 2004-05-13 | 2005-05-13 | バッテリ状態識別装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20080233471A1 (ja) |
EP (1) | EP1747476A1 (ja) |
JP (1) | JP2007537433A (ja) |
DE (1) | DE102005020835A1 (ja) |
WO (1) | WO2005111643A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011101573A (ja) * | 2009-10-05 | 2011-05-19 | Primearth Ev Energy Co Ltd | 組電池の管理装置 |
JP2016109639A (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 株式会社デンソー | 鉛バッテリの劣化診断装置 |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007010988B3 (de) * | 2007-03-05 | 2008-10-16 | Varta Automotive Systems Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Ausgleichsladung eines Akkumulators |
DE102009046564A1 (de) * | 2009-11-10 | 2011-05-12 | SB LiMotive Company Ltd., Suwon | Batterie-Steuergerät-Architektur |
DE102010011740A1 (de) * | 2010-03-17 | 2011-09-22 | Borgwarner Beru Systems Gmbh | Batterie für Elektrofahrzeug |
DE102010003425A1 (de) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Energiespeichers |
CN102237701B (zh) * | 2010-04-30 | 2015-09-02 | 欣旺达电子股份有限公司 | 调整电池组单体电池差异的方法和系统 |
DE102010030491A1 (de) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | Sb Limotive Company Ltd. | Verfahren zur Feststellung wenigstens eines Zustandes einer Mehrzahl von Batteriezellen, Computerprogramm, Batterie und Kraftfahrzeug |
DE102010040721A1 (de) * | 2010-09-14 | 2012-03-15 | Sb Limotive Company Ltd. | Batteriesystem mit Zellspannungserfassungseinheiten |
US9200553B2 (en) * | 2011-04-29 | 2015-12-01 | GM Global Technology Operations LLC | Power system and method for energizing an electrically heated catalyst |
FR2975501B1 (fr) * | 2011-05-20 | 2013-05-31 | Renault Sas | Procede d'estimation de l'etat de charge d'une batterie electrique |
US8872479B2 (en) | 2011-09-28 | 2014-10-28 | International Rectifier Corporation | System for actively managing energy banks during energy transfer and related method |
ITBO20110698A1 (it) * | 2011-12-07 | 2013-06-08 | Magneti Marelli Spa | Metodo di stima dello stato di carica e dello stato di salute di un sistema di accumulo in un veicolo a trazione ibrida o elettrica |
DE102013225243A1 (de) | 2013-12-09 | 2015-06-11 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Übertragen eines minimalen und/oder eines maximalen Wertes eines Batteriesystemparameters und Batteriesystem zur Ausführung eines solchen Verfahrens |
CN104135041A (zh) * | 2014-04-21 | 2014-11-05 | 东莞钜威新能源有限公司 | 电池电芯诊断方法及设备 |
DE102014208146A1 (de) * | 2014-04-30 | 2015-11-05 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Ermittlung schleichender Ruhestromfehler |
GB201407805D0 (en) * | 2014-05-02 | 2014-06-18 | Dukosi Ltd | Battery condition determination |
DE102014008656B4 (de) | 2014-06-13 | 2017-05-11 | e.solutions GmbH | Mobiles Endgerät mit Akkumulator, Kraftfahrzeug umfassend das mobile Endgerät, Verfahren zum Entladen des Akkumulators und Computerprogrammprodukt zum Ausführen des Verfahrens |
DE102014223278A1 (de) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung von Batteriezellen sowie Batteriemodul, Batterie, Batteriesystem, Fahrzeug, Computerprogramm und Computerprogrammprodukt |
DE102015202937A1 (de) * | 2015-02-18 | 2016-08-18 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Messen der Spannung einer Batterie sowie Batteriesystem und Fahrzeug |
CN105216642B (zh) * | 2015-08-26 | 2018-01-30 | 哈尔滨工业大学 | 基于大数据的电动汽车动力电池管理系统及方法 |
GB201608491D0 (en) * | 2016-05-13 | 2016-06-29 | Dukosi Ltd | Electric batteries |
CN106427614A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-22 | 天津市捷威动力工业有限公司 | 电动汽车电池系统总电压采样及继电器诊断系统及方法 |
FR3057674B1 (fr) | 2016-10-17 | 2021-02-12 | Faiveley Transp Tours | Dispositif d'interface entre un systeme de gestion de batteries et des groupes de cellules |
DE102019200812A1 (de) | 2019-01-23 | 2020-07-23 | Audi Ag | Verfahren zum Schützen einer Hauptfunktion eines Steuergeräts vor einer Behinderung ihres Betriebs durch einen Laufzeitfehler einer Nebenfunktion des Steuergeräts sowie Steuergerät, Kraftfahrzeug und Fahrzeugbatterie |
CN114726065B (zh) * | 2022-06-09 | 2022-08-09 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种电池容量均衡的控制方法及系统 |
CN116404186B (zh) * | 2023-06-08 | 2023-09-19 | 西安黄河电子技术有限公司 | 一种功率型锂锰电池生产系统 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5504415A (en) * | 1993-12-03 | 1996-04-02 | Electronic Power Technology, Inc. | Method and apparatus for automatic equalization of series-connected batteries |
DE19705192A1 (de) * | 1996-02-29 | 1997-10-30 | Mikron Ges Fuer Integrierte Mi | Batterie-Überwachungssystem |
US5900716A (en) * | 1997-03-03 | 1999-05-04 | Northrop Grumman Corporation | Balanced battery charger |
JPH11174135A (ja) * | 1997-12-09 | 1999-07-02 | Yazaki Corp | 電池残存容量測定装置 |
JP3545585B2 (ja) * | 1998-01-19 | 2004-07-21 | 矢崎総業株式会社 | 温度電圧検出ユニット |
JP3870577B2 (ja) * | 1998-09-14 | 2007-01-17 | 株式会社デンソー | 組電池のばらつき判定方法及びバッテリ装置 |
JP2001095160A (ja) * | 1999-09-17 | 2001-04-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 異常電池セル検出方法 |
US6816797B2 (en) * | 2000-09-29 | 2004-11-09 | Hydrogenics Corporation | System and method for measuring fuel cell voltage and high frequency resistance |
JP3936179B2 (ja) * | 2001-11-30 | 2007-06-27 | パナソニック・イーブイ・エナジー株式会社 | 電池電源装置とその電流検出方法 |
CN100386941C (zh) * | 2001-03-30 | 2008-05-07 | 运输设计有限公司 | 蓄电池管理单元、系统和方法 |
JP4605952B2 (ja) * | 2001-08-29 | 2011-01-05 | 株式会社日立製作所 | 蓄電装置及びその制御方法 |
US6983212B2 (en) * | 2001-11-27 | 2006-01-03 | American Power Conversion Corporation | Battery management system and method |
JP3879598B2 (ja) * | 2002-06-24 | 2007-02-14 | 日産自動車株式会社 | 組電池の容量調整装置および方法 |
-
2005
- 2005-05-04 DE DE102005020835A patent/DE102005020835A1/de not_active Withdrawn
- 2005-05-13 EP EP05749969A patent/EP1747476A1/de not_active Withdrawn
- 2005-05-13 US US11/579,893 patent/US20080233471A1/en not_active Abandoned
- 2005-05-13 WO PCT/EP2005/052202 patent/WO2005111643A1/de active Application Filing
- 2005-05-13 JP JP2007512220A patent/JP2007537433A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011101573A (ja) * | 2009-10-05 | 2011-05-19 | Primearth Ev Energy Co Ltd | 組電池の管理装置 |
JP2016109639A (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 株式会社デンソー | 鉛バッテリの劣化診断装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20080233471A1 (en) | 2008-09-25 |
EP1747476A1 (de) | 2007-01-31 |
DE102005020835A1 (de) | 2006-03-09 |
WO2005111643A1 (de) | 2005-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2007537433A (ja) | バッテリ状態識別装置 | |
TWI581542B (zh) | 電池管理系統及應用其之電池系統 | |
KR101648893B1 (ko) | 배터리 팩 및 이의 제어방법 | |
US8330420B2 (en) | Dynamically reconfigurable framework for a large-scale battery system | |
US8648570B2 (en) | Method for balancing of high voltage battery pack | |
JP4510753B2 (ja) | 電源装置、及びその制御方法 | |
US8207740B2 (en) | Method for use with a vehicle battery pack having a number of individual battery cells | |
JP5798887B2 (ja) | 蓄電システム | |
JP5469909B2 (ja) | 車両用電池制御システム | |
EP2417666A2 (en) | Dynamically reconfigurable framework for a large-scale battery system | |
CN102231546A (zh) | 具有均衡充放电功能的电池管理系统及其控制方法 | |
US11329484B2 (en) | Electric energy supply device comprising a plurality of usage units which are connected in order to form strands, and method for operating such an energy supply device | |
CN103138017A (zh) | 电池组的控制装置 | |
US11230205B2 (en) | Vehicular power supply system, and management device | |
US20220097566A1 (en) | Cell Balancing Device | |
WO2010010662A1 (ja) | 不均衡判定回路、電源装置、及び不均衡判定方法 | |
Baronti et al. | Design of the battery management system of LiFePO 4 batteries for electric off-road vehicles | |
CN114188618A (zh) | 用于求取电池系统的充电状态的方法、电池系统 | |
WO2021261360A1 (ja) | 管理装置、及び電源システム | |
Schoch et al. | Monitoring techniques for 12-v lead–acid batteries in automobiles | |
US20220390520A1 (en) | Abnormal Cell Diagnosing Method and Battery System Applying the Same | |
KR20180126168A (ko) | 에너지 저장 시스템의 안정화 및 효율적 관리를 위하여 배터리의 상태를 주기적으로 모니터링 및 제어하는 시스템 | |
JP2022500676A (ja) | センサ装置および貯蔵システムを監視する方法 | |
US20200259219A1 (en) | Combined power storage system, and management system therefor | |
US20240110982A1 (en) | Relay diagnosis device and relay diagnosis method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090722 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20091019 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20091026 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100205 |