DE112018006191T5

DE112018006191T5 - Messvorrichtung, energiespeichervorrichtung, messsystem und versatzfehler-messverfahren

Info

Publication number: DE112018006191T5
Application number: DE112018006191.4T
Authority: DE
Inventors: Yuki Imanaka; Seiji Takai; Masayuki Imura
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2020-08-13
Also published as: CN111433613A; US10962597B2; WO2019111878A1; US20200379050A1; JP2019100878A; JP7004204B2

Abstract

Eine Messvorrichtung (50) für eine elektrochemische Einrichtung (30), die über einen ersten Schalter (40) mit einem Anschlussteil (22P) verbunden ist, mit dem wiederum eine Last verbunden ist, enthält eine Strombegrenzungseinheit (75), die in einem Bypasspfad (BP) des ersten Schalters (40) vorgesehen ist, einen Stromsensor (60), der zum Messen des Stroms der elektrochemischen Einrichtung (30) konfiguriert ist, und eine Verarbeitungseinheit (100). Die Strombegrenzungseinheit (75) erlaubt eine Stromversorgung zu der Last durch den Bypasspfad (BP), wenn eine Spannungsdifferenz (ΔV) zwischen einer Spannung der elektrochemischen Einrichtung (30) und einer Spannung des Anschlussteils (22P) nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und macht den Bypasspfad (BP) stromlos, wenn die Spannungsdifferenz (ΔV) kleiner als der vorbestimmte Wert ist. Die Verarbeitungseinheit (100) führt eine Messverarbeitung durch zum Messen eines Versatzfehlers (ε) des Stromsensors (60) während einer Periode bis die Spannungsdifferenz (ΔV) den vorbestimmten Wert aufgrund einer Änderung in der Spannung des Anschlussteils (22P), die durch das Entladen einer parallel mit der Last verbundenen Lade-/Entladeeinrichtung (170) nach dem Ausschalten des ersten Schalters (40) verursacht wird, erreicht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum Erfassen des Versatzfehlers eines Stromsensors.
STAND DER TECHNIK
Eine in einem Fahrzeug montierte Batterie schätzt den Ladezustand (SOC) durch das Integrieren des durch einen Stromsensor erfassten Stroms wie in dem Patentdokument 1 beschrieben.
DOKUMENT AUS DEM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: JP-A-2017-83256
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEMSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Stromsensor weist einen Versatzfehler auf, der einen anderen numerischen Wert als null angibt, obwohl der wahre Wert gleich null ist. Der Versatzfehler kann durch das Erfassen des Messwerts des Stromsensors, während der Strom unterbrochen ist, korrigiert werden. Um jedoch den Versatzfehler zu messen, während der Strom unterbrochen ist, wird die Stromversorgung zu der Last unterbrochen.
Die vorliegende Erfindung nimmt auf die vorstehend geschilderten Umstände Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, den Versatzfehler eines Stromsensors zu messen, während die Stromversorgung zu einer Last aufrechterhalten wird.
PROBLEMLÖSUNG
Eine Messvorrichtung misst einen Strom einer elektrochemischen Einrichtung, die über einen ersten Schalter mit einem Anschlussteil verbunden ist, mit dem wiederum eine Last verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst eine Strombegrenzungseinheit, die in einem Bypasspfad des ersten Schalters vorgesehen ist, einen Stromsensor, der für das Messen des Stroms der elektrochemischen Einrichtung konfiguriert ist, und eine Verarbeitungseinheit. Die Strombegrenzungseinheit erlaubt eine Stromversorgung zu der Last über den Bypasspfad, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen einer Spannung der elektrochemischen Einrichtung und einer Spannung des Anschlussteils nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und macht den Bypasspfad stromlos, wenn die Spannungsdifferenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist. Die Verarbeitungseinheit führt eine Messungsverarbeitung durch zum Messen eines Versatzfehlers des Stromsensors während einer Periode bis die Spannungsdifferenz den vorbestimmten Wert aufgrund eine Änderung in der Spannung des Anschlussteils, die durch das Entladen einer parallel mit der Last verbundenen Lade-/Entladeeinrichtung nach dem Ausschalten des ersten Schalters veranlasst wird, erreicht.
Die oben genannte Technik kann auf eine Energiespeichervorrichtung, ein Messsystem und ein Versatzfehler-Messverfahren angewendet werden. Die Techniken können in verschiedenen Formen wie etwa Versatzfehler-Messprogrammen und einem Aufzeichnungsmedium mit den darauf aufgezeichneten Programmen implementiert werden.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Versatzfehler gemessen werden, während eine Stromversorgung zu einer Last aufrechterhalten wird.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht eines Automobils gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterie.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Batterie.
4 ist ein Blockdiagram, das die elektrische Konfiguration der Batterie zeigt.
5 ist eine schematische Ansicht, die einen Strompfad einer Fahrzeug-ECU unmittelbar nach dem Ausschalten des ersten Schalters zeigt.
6 ist eine schematische Ansicht, die einen Strompfad zu der Fahrzeug-ECU, wenn die Diode leitend ist, zeigt.
7 ist eine schematische Ansicht eines Strompfads zu der Fahrzeug-ECU, wenn die Diode die Vorwärtsspannung erreicht.
8 ist ein Kurvendiagramm, das Strom- und Spannungswellenformen zeigt.
9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils von 8.
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Versatzfehler-Messprozedur zeigt.
11 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der Batterie zeigt.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der Batterie zeigt.
13 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der Batterie zeigt.
14 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform der Batterie zeigt.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Eine Messvorrichtung misst einen Strom einer elektrochemischen Einrichtung, die über einen ersten Schalter mit einem Anschlussteil verbunden ist, mit dem wiederum eine Last verbunden ist. Die Vorrichtung umfasst eine Strombegrenzungseinheit, die in einem Bypasspfad des ersten Schalters vorgesehen ist, einen Stromsensor, der für das Messen des Stroms der elektrochemischen Einrichtung konfiguriert ist, und eine Verarbeitungseinheit. Die Strombegrenzungseinheit gestattet eine Stromversorgung zu der Last über den Bypasspfad, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen einer Spannung der elektrochemischen Einrichtung und einer Spannung des Anschlussteils nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und macht den Bypasspfad stromlos, wenn die Spannungsdifferenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist. Die Verarbeitungseinheit führt eine Messverarbeitung durch zum Messen eines Versatzfehlers des Stromsensors während einer Periode bis die Spannungsdifferenz den vorbestimmten Wert aufgrund einer Änderung in der Spannung des Anschlussteils, die durch das Entladen einer parallel mit der Last verbundenen Lade-/Entladeeinrichtung nach dem Ausschalten des ersten Schalters veranlasst wird, erreicht.
Wenn in dieser Konfiguration der erste Schalter von ein zu aus geschaltet wird, wird der Hauptpfad nicht-leitend und wird der Strom von der elektrochemischen Einrichtung zu der Last unterbrochen. Wenn der Strom von der elektrochemischen Einrichtung unterbrochen wird, wird die parallel mit der last verbundene Lade-/Entladeeinrichtung entladen und fließt der Strom durch die Last. Wenn die Lade-/Entladeeinrichtung entlädt, ändert sich die Spannung des Anschlussteils. Während der Periode, bis die Spannungsdifferenz zwischen dem Anschlussteil und der elektrochemischen Einrichtung einen vorbestimmten Wert erreicht, hält die Strombegrenzungseinheit den Bypasspfad stromlos. Deshalb kann der Versatzfehler des Stromsensors während der Periode, in welcher der Bypasspfad stromlos ist, erfasst werden. Wenn die Spannungsdifferenz von der Energiespeichereinrichtung einen vorbestimmten Wert erreicht, erlaubt die Strombegrenzungseinheit eine Stromversorgung zu der Last durch den Bypasspfad. Deshalb kann Strom von der elektrochemischen Einrichtung zu der Last durch den Bypasspfad zugeführt werden.
Auch wenn in dieser Konfiguration der erste Schalter von ein zu aus geschaltet wird, um den Hauptpfad zu unterbrechen, wird der Stromversorgungspfad von der elektrochemischen Einrichtung zu der Last nicht unterbrochen, weil der Bypasspfad vorgesehen ist. Außerdem wird während einer Versatzfehler-Messperiode der Bypasspfad stromlos, aber entlädt die Lade-/Entladeeinrichtung zu der Last. Deshalb kann ein Versatzfehler gemessen werden, ohne einen Stromversorgungsausfall (Stromversorgungsunterbrechung zu der Last) zu verursachen.
Die elektrochemische Einrichtung ist eine Energiespeichereinrichtung, die Strom zu einer Fahrzeuglast zuführt, die keine Stromversorgungsunterbrechung toleriert, wobei die Verarbeitungseinheit den ersten Schalter während eines Parkens des Fahrzeugs von ein zu aus schaltet und die Messverarbeitung durchführt.
Für die Sicherheit des Fahrzeugs hochrelevante Fahrzeuglasten wie etwa der Motorstarter, die Starteinrichtung für das EV-Antriebssystem, eine elektronische Steuereinheit wie etwa die Fahrzeug-ECU und eine Hilfseinrichtung für das Betreiben der Antriebseinheit (des Motors oder Hauptantriebsmotors für das EV) dürfen keinen Stromversorgungsausfall verursachen, nicht nur während das Fahrzeug fährt oder hält, sondern auch während das Fahrzeug geparkt ist. Eine Unterbrechung der Stromversorgung ist also unabhängig von dem Zustand des Fahrzeugs unzulässig (eine Stromversorgung muss immer gewährleistet werden). Mit dieser Konfiguration kann ein Versatzfehler einer Fahrzeuglast, die keine Stromversorgungsunterbrechung toleriert, gemessen werden, ohne einen Stromversorgungsausfall zu verursachen, sodass also die Sicherheit gewährleistet wird.
Bei dieser Konfiguration wird ein Versatzfehler während des Parkens gemessen, wenn eine gefährliche Situation für das Fahrzeug weniger wahrscheinlich ist als während eines Fahrens oder Haltens des Fahrzeugs. Weil der Versatzfehler während des Parkens gemessen wird, muss der Versatzfehler nicht gemessen werden, während das Fahrzeug fährt oder hält, sodass eine hohe Sicherheit des Fahrzeugs gewährleistet wird. Außerdem ist der durch die Fahrzeuglast fließende Strom während des Parkens kleiner als während des Fahrens oder Haltens. Deshalb kann eine Strombegrenzungseinheit mit einer kleineren Nennkapazität verwendet werden.
Der Bypasspfad kann mit einem zweiten Schalter in Reihe mit der Strombegrenzungseinheit versehen sein. Bei dieser Konfiguration kann der Bypasspfad unterbrochen werden, indem der zweite Schalter ausgeschaltet wird, wenn kein Versatzfehler gemessen wird. Durch das Unterbrechen des Stroms während einer nicht-Messung kann ein Ausfall in der Strombegrenzungseinheit verhindert werden und kann dementsprechend die Versatzfehler-Messgenauigkeit verbessert werden.
Die Strombegrenzungseinheit ist vorzugsweise eine Diode. Eine Diode ist als ein Strombegrenzungselement geeignet, weil sie zwischen einer Stromversorgung und einer nicht-Stromversorgung in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz schaltet. Eine Leitung oder nicht-Leitung kann durch das Erfassen der Spannungsdifferenz über die Diode erfasst werden, und ein Versatzfehler kann genau durch das Durchführen einer Messverarbeitung während einer nicht-Leitungsperiode gemessen werden.
<Erste Ausführungsform>
Beschreibung der Batterie
1 ist eine Seitenansicht eines Automobils. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Batterie. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Batterie. 4 ist ein Blockdiagramm, das die elektrische Konfiguration der Batterie zeigt.
Das Automobil 1, das ein System einer höheren Ebene ist, ist ein motorbetriebenes Fahrzeug, das mit einem Motor versehen ist. Wie in 1 gezeigt, enthält das Automobil 1 eine Batterie 20, die eine Energiespeichervorrichtung ist. Wie in 2 gezeigt, weist die Batterie 20 ein blockförmiges Batteriegehäuse 21 auf. In dem Batteriegehäuse 21 ist eine zusammengesetzte Batterie 30 enthalten, die eine Vielzahl von Sekundärbatterien B1 bis B4 und eine Leiterplatte 28 umfasst. Das Batteriegehäuse 21 entspricht dem „Behälter“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 3 gezeigt, umfasst das Batteriegehäuse 21 einen kastenförmigen Gehäusehauptkörper 23, der sich nach oben öffnet, ein Positionierungsglied 24, das die Vielzahl von Sekundärbatterien B1 bis B4 positioniert, und einen inneren Deckel 25 und einen oberen Deckel 26, die an dem oberen Teil des Gehäusehauptkörpers 23 montiert sind. In dem Gehäusehauptkörper 23 sind wie in 3 gezeigt eine Vielzahl von Zellenkammern 23A jeweils für das Aufnehmen der entsprechenden Sekundärbatterien B1 bis B4 nebeneinander in der X-Richtung vorgesehen.
Wie in 3 gezeigt, weist das Positionierungsglied 24 an seiner oberen Fläche eine Vielzahl von Sammelschienen 27 auf. Das Positionierungsglied 24 ist oberhalb der im den Gehäusehauptkörper 23 angeordneten Vielzahl von Sekundärbatterien B1 bis B4 angeordnet, um die Vielzahl von Sekundärbatterien B1 bis B4 zu positionieren und in Reihe über die Vielzahl von Sammelschienen 27 zu verbinden.
Der innere Deckel 25 weist eine im Wesentlichen rechteckige Form in einer Draufsicht wie in 2 gezeigt auf. An den beiden Endteilen des inneren Deckels 25 in der X-Richtung sind ein Paar von Anschlussteilen 22P und 22N vorgesehen, mit denen ein Kabelbaumanschluss (nicht gezeigt) verbunden ist. Das Paar von Anschlussteilen 22P und 22N ist zum Beispiel aus einem Metall wie etwa einer Bleilegierung ausgebildet. Der Anschlussteil 22P ist ein Positivelektrodenanschlussteil, und der Anschlussteil 22N ist ein Negativelektrodenanschlussteil.
An der oberen Fläche des inneren Deckels 25 ist ein Aufnahmeteil 25A vorgesehen. Die Leiterplatte 28 ist in dem Aufnahmeteil 25A des inneren Deckels 25 aufgenommen. Wenn der innere Deckel 25 an dem Gehäusehauptkörper 23 angebracht wird, werden eine Sekundärbatterie B und die Leiterplatte 28 miteinander verbunden. Weiterhin wird der obere Deckel 26 an dem oberen Teil des inneren Deckels 25 montiert, um die obere Fläche des Aufnahmeteils 25A mit der darin aufgenommenen Leiterplatte 28 zu schließen.
Die elektrische Konfiguration der Batterie 20 wird im Folgenden mit Bezug auf 4 beschrieben. Die Batterie 20 ist ein 12V-System für ein Fahrzeug und umfasst eine zusammengesetzte Batterie 30, einen ersten Schalter 40 und eine Messvorrichtung 50.
Die zusammengesetzte Batterie 30 enthält vier in Reihe verbundene Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4. Die Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4 sind ein Beispiel für die „elektrochemische Einrichtung (Energiespeichereinrichtung)“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die positive Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 ist mit dem positivelektrodenseitigen Anschlussteil 22P über den ersten Schalter 40 verbunden. Die negative Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 ist mit dem negativelektrodenseitigen Anschlussteil 22N über einen Stromerfassungswiderstand 61 verbunden. Das Bezugszeichen 35P gibt einen positivelektrodenseitigen Stromversorgungspfad der zusammengesetzten Batterie 30 an, und das Bezugszeichen 35N gibt einen negativelektrodenseitigen Stromversorgungspfad der zusammengesetzten Batterie 30 an.
Der erste Schalter 40 ist ein Schalter, der einen Strom zu der zusammengesetzten Batterie 30 unterbricht, und kann als ein Relais, ein FET oder ähnliches ausgebildet sein. Der erste Schalter 40 ist an der Leiterplatte 28 angeordnet und in dem Batteriegehäuse 21 aufgenommen.
Die Messvorrichtung 50 stellt die gesamte Vorrichtung dar, die den Strom der zusammengesetzten Batterie 30 misst, und enthält einen Stromsensor 60, eine Parallelschaltung 70 und eine Verarbeitungseinheit 100. Die Messvorrichtung 50 ist an oder in der Nähe der Leiterplatte 28 angeordnet und in dem Batteriegehäuse 21 aufgenommen.
Der Stromsensor 60 umfasst den Stromerfassungswiderstand 61 und ein AFE (ein Analog-Front-End) 65. Der Stromerfassungswiderstand 61 ist in dem Stromversorgungspfad 35N auf der Negativelektrodenseite der zusammengesetzten Batterie 30 in dem Batteriegehäuse 21 angeordnet. Der Stromerfassungswiderstand 61 ist an oder in der Nähe der Leiterplatte 28 angeordnet.
Das AFE 65 erfasst die Spannung über den Stromerfassungswiderstand 61 und ändert den analogen Wert zu einem digitalen Wert. Das AFE 65 ist mit der Verarbeitungseinheit 100 über eine Signalleitung verbunden. Das AFE 60 ist an der Leiterplatte 28 angeordnet.
Die Parallelschaltung 70 ist an einem Bypasspfad BP des ersten Schalters 40 vorgesehen und parallel mit dem ersten Schalter 40 verbunden. Die Parallelschaltung 70 umfasst einen zweiten Schalter 71 und eine Diode 75. Der FET 71 und die Diode 75 sind in Reihe verbunden. Die Parallelschaltung 70 ist an der Leiterplatte 28 vorgesehen.
Der zweite Schalter 71 ist ein P-Kanal-Feldeffekttransistor, dessen Source mit der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 verbunden ist und dessen Drain mit der Anode der Diode 75 verbunden ist. Die Vorwärtsrichtung der Diode 75 fällt mit der Entladerichtung der zusammengesetzten Batterie 30 zusammen. Die Diode 75 weist eine Anode auf, die mit dem Drain des zweiten Schalters 71 verbunden ist, und eine Kathode, die mit dem positivelektrodenseitigen Anschlussteil 22P verbunden ist. Das Bezugszeichen 90 von 4 gibt eine Treiberschaltung an, die den zweiten Schalter 71 treibt.
Die Verarbeitungseinheit 100 umfasst eine CPU (eine zentrale Verarbeitungseinheit) 101 mit einer Rechenfunktion, einen Speicher 103, einen ROM 105 und eine Kommunikationseinheit 107 und ist an der Leiterplatte 28 angeordnet.
Die CPU 101 sendet Befehle zu dem ersten Schalter 40 und dem zweiten Schalter 71 für das EIN/AUS-Steuern des ersten Schalters 40 und des zweiten Schalters 71. „EIN“ bedeutet geschlossen (geschlossener Stromkreis), und „AUS“ bedeutet geöffnet (geöffneter Stromkreis).
Die CPU 101 führt den Prozess zum Erfassen des Stroms I jeder der Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4 basierend auf einer Ausgabe von dem AFE 65 und die Verarbeitung zum Schätzen des SOC jeder Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4 basierend auf dem erfassten Strom I durch.
Der SOC (Ladezustand) ist das Verhältnis der verbleibenden Kapazität zu der vollen Ladekapazität und wird durch die folgende Gleichung (1) wiedergegeben. Der SOC kann basierend auf dem integrierten Wert des Stroms I in Bezug auf die Zeit wie durch die Gleichung (2) angegeben geschätzt werden. Das Vorzeichen des Stroms ist während des Ladens positiv und während des Entladens negativ.
$SOC = Cr / Co \times 100$
wobei Co die volle Ladekapazität der Sekundärbatterie ist und Cr die verbleibende Kapazität der Sekundärbatterie ist.
$SOC = SOCo + 100 \times \int Idt / Co$
wobei SOCo der Anfangswert des SOC ist und I der Strom ist.
Der ROM 105 speichert ein Programm zum Schätzen eines SOC und ein Programm zum Ausführen einer Messprozedur für einen Versatzfehler ε (Schritte S10 bis S60 von 10) Das Programm kann in einem Aufzeichnungsmedium wie etwa einer CD-ROM gespeichert und verbreitet werden. Das Programm kann auch über eine Telekommunikationseinheit distribuiert werden.
Die Kommunikationseinheit 107 ist für eine Kommunikation mit einer Fahrzeug-ECU (Electronic Control Unit) 150 in dem Automobil 1 vorgesehen. Die Fahrzeug-ECU 150 ist eine Fahrzeuglast, die keine Stromversorgungsunterbrechung toleriert, und zwar unabhängig von dem Zustand des Fahrzeugs wie etwa einem Fahrzustand, einen Haltezustand und einem Parkzustand. Nach der Montage in dem Fahrzeug wird die Kommunikationseinheit 107 über eine Signalleitung mit dem Fahrzeug 150 verbunden und kann die Verarbeitungseinrichtung 100 Informationen des Fahrzeugs wie etwa den Betriebszustand des Motors (gestoppt oder betrieben) von der Fahrzeug-ECU 150 empfangen.
Wie in 4 gezeigt, ist die Fahrzeug-ECU 150 mit der Batterie 20 über Stromversorgungsleitungen 135P und 135N verbunden und wird Strom von der Batterie 20 zu der Fahrzeug-ECU 150 zugeführt. Die Fahrzeug-ECU 150 ist mit einem Kondensator 170 versehen. Der Kondensator 170 ist zwischen der Stromversorgungsleitung 135P auf der Positivelektrodenseite und der Stromversorgungsleitung 135N auf der Negativelektrodenseite vorgesehen und parallel zu der Fahrzeug-ECU 150 verbunden. Der Kondensator 170 ist vorgesehen, um die Stromversorgungsspannung der Fahrzeug-ECU 150 zu stabilisieren. Der Kondensator 170 spielt eine Rolle beim Entladen und Zuführen von Strom zu der Fahrzeug-ECU 150 während einer Periode, in welcher der Versatzfehler ε des Stromsensors 60 gemessen wird. Der Kondensator 170 entspricht der „Lade-/Entladeeinrichtung“ gemäß der Erfindung.
Die Batterie 20 umfasst die Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4, das Batteriegehäuse 21, in dem die Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4 aufgenommen sind, den ersten Schalter 40 und die Messvorrichtung 50 und entspricht der „Energiespeichervorrichtung“ gemäß der vorliegenden Erfindung. Die zusammengesetzte Batterie 30 und die Messvorrichtung 50 der Batterie 20 entsprechen dem „Messsystem“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
Versatzfehler ε des Stromsensors und Korrektur
Der Stromsensor 60 weist den Versatzfehler ε auf und gibt einen anderen numerischen Wert als 0 an, obwohl der wahre Wert gleich null ist. Der Versatzfehler ε kann durch das Erfassen des Messwerts des Stromsensors 60 (des Ausgangswerts von dem AFE 65) gemessen werden, während ein Strom I der zusammengesetzten Batterie 30 unterbrochen ist. Um jedoch den Versatzfehler ε zu messen, wenn der Strom I unterbrochen ist, wird die Stromversorgung zu der Fahrzeug-ECU 150 unterbrochen.
In dieser Konfiguration entlädt der Kondensator 170, nachdem der erste Schalter 40 ausgeschaltet wurde. Weil das Entladen die Spannung des Kondensators 170 vermindert, fällt die Spannung V2 des Anschlussteils 22P ab. Während einer Periode T₂₃, bis eine Spannungsdifferenz ΔV zwischen der Spannung V2 des Anschlussteils 22P und einer Spannung V1 der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 einen vorbestimmten Wert Vx erreicht, ist eine Diode 75 nicht-leitend. Der Versatzfehler ε des Stromsensors 60 wird gemessen, indem die Tatsache berücksichtigt wird, dass der Strom I der zusammengesetzten Batterie 30 während der Periode T₂₃, in der die Diode 75 nicht-leitend ist, unterbrochen ist.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Messen des Versatzfehlers ε mit Bezug auf 4 bis 9 beschrieben. Zuerst steuert die Verarbeitungseinheit 100 den ersten Schalter 40 zu dem EIN-Zustand und den zweiten Schalter 71 zu dem AUS-Zustand in normalen Zeiten (wenn der Versatzfehler ε nicht gemessen wird). Daraus resultiert, dass wie in 4 gezeigt ein Strom von der zusammengesetzten Batterie 30 zu der Fahrzeug-ECU 150 durch einen Hauptpfad L1 über den ersten Schalter 40 fließt.
Der parallel mit der Fahrzeug-ECU 150 verbundene Kondensator 170 wird geladen, und die Spannung V2 des positivelektrodenseitigen Anschlussteils 22P der Batterie 20 wird gleich der positivelektrodenseitigen Spannung V1 der zusammengesetzten Batterie 30 (V2 = V1).
Wenn der Versatzfehler ε gemessen wird, schaltet die Verarbeitungseinheit 100 den ersten Schalter 71 von aus zu ein (zu der Zeit t1 in 8) und schaltet dann den ersten Schalter 40 von ein zu aus (zu der Zeit t2 von 8). Der zweite Schalter 71 kann wenigstens eingeschaltet werden, wenn der Versatzfehler ε gemessen wird, und kann auch immer eingeschaltet sein.
„I₁“ von 8 gibt einen durch den Hauptpfad L1 fließenden Strom an, „IZ“ gibt einen durch den Kondensator 170 ausgegebenen Strom an und „b“ gibt einen durch den Strompfad L3 fließenden Strom an. „I₁₃“ gibt die Summe der Ströme „I₁“ und „I₃“ an und ist der von der zusammengesetzte Batterie 30 zu der Fahrzeug-ECU 150 ausgegebene Strom.
Wenn der erste Schalter 40 zu der Zeit t2 von ein zu aus schaltet, wird der Hauptpfad L1 unterbrochen und beginnt der Kondensator 170 mit dem Entladen. Deshalb fließt ein Strom von dem Kondensator 170 zu der Fahrzeug-ECU 150 durch den Strompfad L2 von 5. Weil die Spannung des Kondensators 170 aufgrund des Entladens abfällt, fällt wie in 8 und 9 gezeigt die Spannung V2 des positivelektrodenseitigen Anschlussteils 22P der Batterie 20 ab und tritt eine Spannungsdifferenz Δ zwischen der Spannung V2 und der positivelektrodenseitigen Spannung V1 der zusammengesetzten Batterie 30 nach dem Schalten des ersten Schalters 40 auf.
$Δ V = V1 - V2$
Wenn zu der Zeit t3 von 8 und 9 die Spannungsdifferenz Δ den vorbestimmten Wert Vx (zum Beispiel 0,55 V) erreicht, wird die Diode 75 eingeschaltet. Wenn die Diode 75 eingeschaltet ist, kann Strom zu der Fahrzeug-ECU 150 durch den Bypasspfad BP zugeführt werden Wie in 6 gezeigt, fließt ein Strom zu der Fahrzeug-ECU 150 durch den Strompfad L2, der den Kondensator 170 als eine Stromquelle aufweist, und den Strompfad L3, der von der zusammengesetzten Batterie 30 zu der Parallelschaltung 70 führt (Bypasspfad BP).
Nachdem die Diode 75 eingeschaltet wurde, wird der durch den Strompfad L3 fließende Strom größer und wird der durch den Strompfad L2 fließende Strom kleiner, wenn die Spannungsdifferenz ΔV größer wird. In dem in 8 gezeigten Fall wird zu der Zeit t4, wenn die Spannungsdifferenz ΔV die Vorwärtsspannung Vf der Diode 75 (zum Beispiel 0,6 V) erreicht, der Strom in dem Strompfad L2 gleich null. Danach wird der Strom zu der Fahrzeug-ECU 150 über den Strompfad L3, der durch die Diode 75 geht, zugeführt.
Während der Periode T₂₃ von der Zeit t2, zu der der erste Schalter 40 eingeschaltet wird, bis zu der Zeit t3, wenn die Diode 75 leitend wird, ist die Diode 75 nicht-leitend und wird kein Strom von der zusammengesetzten Batterie 30 ausgegeben. Durch das Erfassen des Messwerts des Stromsensors 60 (Ausgabe aus dem AFE 65) während der Periode T₂₃ kann der Versatzfehler ε des Stromsensors 60 gemessen werden.
Die Diode 75 leitet, damit Strom zu der Fahrzeug-ECU 150 durch den Bypasspfad BP zugeführt werden kann, wenn die Spannungsdifferenz ΔV gleich oder größer als der vorbestimmte Wert V_x ist, und wird nicht-leitend, um den Bypasspfad BP stromlos zu machen, wenn die Spannungsdifferenz ΔV kleiner als der vorbestimmte Wert Vx ist. Deshalb entspricht die Diode 75 der „Strombegrenzungseinheit“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Versatzfehler ε-Messprozedur zeigt. Die Messprozedur umfasst sechs Schritte S10 bis S60. Vor dem Ausführen der Messprozedur wird angenommen, dass die CPU 101 eine Steuerung zum Einschalten des ersten Schalters 40 und zum Ausschalten des zweiten Schalters 71 durchführt.
Die CPU 101 bestimmt zuerst, ob das mit der Batterie 20 ausgestattete Fahrzeug 1 geparkt ist (S10). Die Bestimmung, ob das Fahrzeug geparkt ist, kann basierend auf dem Kommunikationszustand mit der Fahrzeug-ECU 150 vorgenommen werden. Wenn nämlich das Fahrzeug 1 fährt oder hält, wird eine Kommunikation oft in einem vorbestimmten Zyklus zwischen der Fahrzeug-ECU 150 und der Verarbeitungseinheit 100 durchgeführt.
Wenn das Fahrzeug dagegen geparkt ist, stoppt die Fahrzeug-ECU 150 die Kommunikation. Wenn also die Kommunikation mit der Fahrzeug-ECU 100 für eine vorbestimmte Zeitdauer unterbrochen ist, kann bestimmt werden, dass das Fahrzeug 1 geparkt ist.
Wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 geparkt ist (S10: JA), schaltet die CPU 101 den zweiten Schalter 71 von aus zu ein und führt dann die Verarbeitung zum Schalten des ersten Schalters 40 von ein zu aus durch (S20, S30).
Die CPU 101 führt dann die Messverarbeitung zum Messen des Versatzfehlers ε des Stromsensors 60 während der Periode T₂₃ von der Zeit, wenn der erste Schalter 40 ausgeschaltet wird, bis zu der Zeit, wenn die Diode 75 leitend wird, durch und speichert den gemessenen Versatzfehler ε in dem Speicher 103 (S40). Die Länge der Periode T₂₃ kann aus der Kapazität des Kondensators 170, dem Entladestrom des Kondensators 170, der Spannungsdifferenz Vx, mit der die Diode 75 leitet, und ähnlichem erhalten werden. Es können auch experimentelle Werte verwendet werden.
Anschließend führt die CPU 101 die Verarbeitung zum Schalten des ersten Schalters 40 von aus zu ein und dann die Verarbeitung zum Schalten des zweiten Schalters 71 von ein zu aus durch (S50, S60). Damit wird die Versatzfehler ε-Messprozedur abgeschlossen.
Die CPU 101 führt die Korrekturverarbeitung zum Korrigieren des Messwerts des Stromsensors 60 durch den Versatzfehler ε, wenn der Strom jeder der Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4 gemessen wird, wie unten in der Gleichung (4) angegeben durch.
Durch das Durchführen dieser Verarbeitung kann die Messgenauigkeit des Stroms I verbessert werden und können die SOCs der Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4 genau geschätzt werden.
$It = Io - ε$
wobei It der Stromwert nach der Korrektur ist, Io der Stromwert vor der Korrektur ist und ε der Versatzfehler ist. In der Gleichung (4) sind die Vorzeichen des Stroms und des Versatzfehlers positiv in der Laderichtung und negativ in der Entladerichtung.
Wie in 10 gezeigt, wird der Versatzfehler ε vorzugsweise zu dem letzten Wert aktualisiert, indem die Versatzfehler ε-Messprozedur jeweils einmal innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer, zum Beispiel einmal pro Woche, ausgeführt wird. Durch diese Prozedur kann auch dann, wenn sich der Versatzfehler ε aufgrund einer Temperaturänderung oder von ähnlichem ändert, der Einfluss der Änderung reduziert werden und können die Messgenauigkeit des Stroms I und die Schätzungsgenauigkeit des SOC weiter verbessert werden.
Die Parallelschaltung 70 kann als eine Diagnoseschaltung für den Schließfehler des ersten Schalters 40 verwendet werden. Wenn also der erste Schalter 40 von ein zu aus geschaltet wird und der zweite Schalter 71 der Parallelschaltung 70 eingeschaltet wird, ist, während der erste Schalter 40 normal betrieben wird, die Spannung über den ersten Schalter 40, d.h. ΔV (= V1 - V2), die Vorwärtsspannung V_F der Diode 75. Wenn dagegen der erste Schalter 40 in dem geschlossenen Zustand hängen bleibt, wird die Spannung ΔV über die beiden Enden gleich null. Deshalb kann durch das Erfassen der Spannung ΔV über den ersten Schalter 40 diagnostiziert werden, ob der erste Schalter 40 einen Schließfehler aufweist.
Effekte
Auch wenn in dieser Konfiguration der erste Schalter 40 von ein zu aus geschaltet wird, um den Hauptpfad L1 zu unterbrechen, wird der Stromversorgungspfad von der zusammengesetzten Batterie 30 zu der Fahrzeug-ECU 150 nicht unterbrochen, weil der Bypasspfad BP vorgesehen ist. Weiterhin wird während der Messperiode für den Versatzfehler ε die Diode 75 in dem Bypasspfad BP nicht-leitend und wird der Strom I der zusammengesetzten Batterie 30 vorübergehend unterbrochen. Wenn jedoch während der Periode T₂₃, in welcher der Strom I unterbrochen ist, der Kondensator 170 zu der Fahrzeug-ECU 150 entlädt und die Diode 75 leitend wird, dann kann der Strom I von der zusammengesetzten Batterie 30 über den Bypasspfad BP zugeführt werden. Deshalb kann der Versatzfehler ε gemessen werden, während die Stromversorgung zu der Fahrzeug-ECU 150, die keine Stromversorgungsunterbrechung toleriert, aufrechterhalten wird. Mit dieser Konfiguration kann der Versatzfehler ε einer Fahrzeuglast, die keine Stromversorgungsunterbrechung toleriert, gemessen werden, ohne einen Stromversorgungsfehler zu verursachen, sodass also die Sicherheit gewährleistet ist.
Die Verarbeitungseinheit 100 schaltet den ersten Schalter 40 von ein zu aus und misst den Versatzfehler ε des Stromsensors 60 während des Parkens, während dem es weniger wahrscheinlich ist, dass das Fahrzeug 1 in eine gefährliche Situation gerät, als während eines Fahrens oder Haltens des Fahrzeug 1. Weil der Versatzfehler ε während des Parkens gemessen wird, muss der Versatzfehler ε nicht gemessen werden, während das Fahrzeug fährt oder hält, sodass eine hohe Sicherheit des Fahrzeugs gewährleistet werden kann. Weiterhin ist der Stromverbrauch der Fahrzeug-ECU 150 kleiner als wenn das Fahrzeug fährt oder hält, und ist der durch die leitende Diode 75 fließende Strom klein. Deshalb kann eine Diode 75 mit einer kleinen Nennkapazität verwendet werden.
Wenn in dieser Konfiguration der Versatzfehler ε nicht gemessen wird (andere Perioden als T₂₃), führt die CPU 101 eine Steuerung zum Ausschalten des zweiten Schalters 71 durch. Durch das Ausschalten des zweiten Schalters 71 kann der Bypasspfad BP unterbrochen werden. Durch das Unterbrechen des Stroms während des nicht-Messens kann ein Ausfall in der Diode 75 als der Strombegrenzungseinheit verhindert werden, wodurch die Messgenauigkeit des Versatzfehlers ε verbessert werden kann. Und wenn die zusammengesetzte Batterie 30 eine Anormalität wie etwa eine Überladung aufweist, kann der durch den Bypasspfad BP fließende Strom durch das Ausschalten des zweiten Schalters 71 unterbrochen werden.
<Andere Ausführungsformen>
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen und in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel sind auch die folgenden Ausführungsformen im Erfindungsumfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
(1) In der ersten Ausführungsform misst die Messvorrichtung 50 Ströme in den Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4. Diese Technik kann auch auf viele andere elektrochemische Einrichtungen als die Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4 angewendet werden, solange es sich um eine Messvorrichtung zum Messen von Strömen handelt. Die elektrochemische Einrichtung umfasst eine Sekundärbatterie, eine Energiespeichereinrichtung wie etwa einen elektrischen Doppelschichtkondensator, eine Primärbatterie, die nur entlädt, eine Brennstoffzelle und eine Solarzelle. In der ersten Ausführungsform wird eine Konfiguration verwendet, in der die Vielzahl von Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4 in Reihe verbunden sind, wobei aber auch eine Einzelzellenkonfiguration verwendet werden kann.
(2) In der ersten Ausführungsform ist die Batterie 20, die eine Energiespeichervorrichtung ist, an einem motorbetriebenen Fahrzeug montiert. Die Verwendung der Batterie 20 ist aber nicht auf ein motorbetriebenes Fahrzeug beschränkt. Die Batterie kann auch an einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug montiert sein. Die Technik kann auch auf verschiedene Speichervorrichtungen für Flugzeuge, Schiffe und Schienenfahrzeuge angewendet werden. Insbesondere wird die Technik vorzugsweise auf eine Last angewendet, die keine Stromversorgungsunterbrechung toleriert, wobei sie aber natürlich auch auf eine Last, die eine teilweise Stromversorgungsunterbrechung toleriert, angewendet werden kann.
(3) In der ersten Ausführungsform wird eine Konfiguration verwendet, in der die zusammengesetzte Batterie 30 Strom zu der Fahrzeug-ECU 150 zuführt, wobei das Stromversorgungsziel (die Fahrzeuglast) jedoch nicht auf die Fahrzeug-ECU 150 beschränkt ist. Die Technik kann auch auf andere Fahrzeuglasten, die keine Stromversorgungsunterbrechung tolerieren, wie etwa einen Startermotor für das Antreiben des Motors und einen Hilfsaufbau des Motors angewendet werden.
(4) Für die erste Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem der erste Schalter 40 und die Parallelschaltung 70 auf der Positivelektrodenseite der zusammengesetzten Batterie 30 vorgesehen sind und der Stromsensor 60 auf der Negativelektrodenseite der zusammengesetzten Batterie 30 vorgesehen ist. Die Konfiguration kann aber auch umgekehrt sein, sodass der erste Schalter 40 und die Parallelschaltung 70 auf der Negativelektrodenseite der zusammengesetzten Batterie 30 vorgesehen sind und der Stromsensor 60 auf der Positivelektrodenseite der zusammengesetzten Batterie 30 vorgesehen ist. Es soll hier angenommen werden, dass der erste Schalter 40 und die Parallelschaltung 70 an der negativen Elektrode vorgesehen sind. In diesem Fall ändert sich, wenn der erste Schalter 40 ausgeschaltet ist, die Spannung des Anschlussteils 22N aufgrund des Entladens des Kondensators 170 und tritt die Spannungsdifferenz ΔV zwischen dem negativelektrodenseitigen Anschlussteil 22N und der negativen Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 auf. Bis die erzeugte Spannungsdifferenz ΔV den vorbestimmten Wert Vx erreicht, ist die Diode 75 nicht-leitend. Dementsprechend kann der Versatzfehler ε des Stromsensors 60 während dieser Periode gemessen werden. Wenn der erste Schalter 40 und die Parallelschaltung 70 auf der Negativelektrodenseite vorgesehen sind, wird die Spannung des Anschlussteils 22N höher als diejenige der negativen Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 aufgrund des Entladens des Kondensators 170. Deshalb sind die Anode und die Kathode der Diode 75 jeweils mit dem Anschlussteil 22N und der negativen Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 verbunden, damit die Entladerichtung mit der Vorwärtsrichtung zusammenfällt.
(5) In der ersten Ausführungsform ist der Kondensator 170 außerhalb der Batterie vorgesehen. Der Kondensator 170 kann aber auch in der Batterie angeordnet sein. Die in 11 gezeigte Batterie 200 enthält den Kondensator 270 in dem Batteriegehäuse 21. Ein Ende des Kondensators 270 ist mit dem positivelektrodenseitigen Anschlussteil 22P verbunden, und das andere Ende ist mit dem negativelektrodenseitigen Anschlussteil 22N verbunden. Der Kondensator 270 wird durch die zusammengesetzte Batterie 30 geladen. Wenn der erste Schalter 40 ausgeschaltet wird, um den Hauptpfad L1 zu unterbrechen, wird der Kondensator 270 entladen, um Strom zu der Fahrzeug-ECU 150 zuzuführen. Während der Periode T₂₃, bis die Spannungsdifferenz ΔV zwischen der Spannung V1 der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 und dem Anschlussteil V2 auf der Positivelektrodenseite den vorbestimmten Wert Vx während des Entladens von dem Kondensator 270 erreicht, wird die Diode 75 nicht mit Strom versorgt und wird der Bypasspfad BP stromlos. Deshalb kann die Verarbeitungseinheit 100 während der Periode T₂₃ den Versatzfehler ε des Stromsensors 60 messen. Weil in dieser Konfiguration der Kondensator 270 in der Batterie 20 integriert ist, kann auch dann, wenn der Kondensator 170 nicht auf der Seite des Fahrzeugs 1 vorgesehen ist, der Versatzfehler ε des Stromsensors 60 gemessen werden, während die Stromversorgung zu der Fahrzeuglast 150 fortgesetzt wird. Der in der Batterie 20 integrierte Kondensator 270 entlädt zu der Fahrzeuglast 150 während der Periode T₂₃, in der die Verarbeitungseinheit 100 den Versatzfehler ε misst.
(6) Die Kondensatoren 170 und 270 können auch beliebige andere Einrichtungen sein, die sich entladen, wenn der erste Schalter 40 ausgeschaltet ist, und können durch eine Lade-/Entladeeinrichtung wie etwa eine Sekundärbatterie ersetzt werden.
(7) In der ersten Ausführungsform wird die Diode 75 als eine Strombegrenzungseinheit verwendet. Die Strombegrenzungseinheit kann auch eine andere Einrichtung als eine Diode sein, sofern die Einrichtung Strom zu einer Last über den Bypasspfad BP zuführt, wenn die Spannungsdifferenz ΔV zwischen der Spannung V1 der zusammengesetzten Batterie 30 und der Spannung V2 des Anschlussteils 22P gleich oder größer als der vorbestimmte Wert Vx ist, und den Bypasspfad BP stromlos macht, wenn die Spannungsdifferenz ΔV kleiner als der vorbestimmte Wert ist. In der in 12 gezeigten Batterie 300 wird die Strombegrenzungseinheit durch den Dioden-verbundenen FET 310 gebildet. Die Diodenverbindung sieht einen Kurzschluss zwischen dem Gate und dem Source vor. Wie die Diode 75 ist auch der Dioden-verbundene FET 310 leitend, wenn die Spannungsdifferenz gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, und ansonsten nicht-leitend. Damit kann der FET 310 anstelle der Diode 75 verwendet werden. Die Batterie 300 in 12 enthält den zweiten Schalter 71 nicht.
(8) In der Batterie 400 von 13 enthält die Strombegrenzungseinheit 410 einen dritten Schalter 420 und einen Vergleicher 430. Der Vergleicher 430 erfasst die Spannungsdifferenz ΔV zwischen der Spannung V1 der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 und der Spannung V2 des Positivanschlussteils 22P. Der Vergleicher 430 gibt ein Signal zum Einschalten des dritten Schalters 420 aus, wenn die Spannungsdifferenz ΔV gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, und gibt ein Signal zum Ausschalten des dritten Schalter 420 aus, wenn die Spannungsdifferenz ΔV kleiner als der vorbestimmte Wert ist. Auch wenn die Strombegrenzungseinheit 410 durch den dritten Schalter 420 und den Vergleicher 430 gebildet wird, wird der dritte Schalter 420 ausgeschaltet, bis die Spannungsdifferenz ΔV einen vorbestimmten Wert nach dem Ausschalten des erste Schalters 40 für das Stromlosmachen des Bypasspfads BP erreicht. Dementsprechend kann der Versatzfehler ε des Stromsensors 60 während dieser Periode gemessen werden. Die unter Verwendung des dritten Schalters 420 und des Vergleichers 430 gebildete Strombegrenzungseinheit 410 bietet den Vorteil, dass ein beliebiger Schwellwert (Spannungsdifferenz) gesetzt werden kann, bei dem der Bypasspfad BP von dem nicht-Stromversorgungszustand (dritter Schalter: aus) zu dem Stromversorgungszustand (dritter Schalter: ein) schaltet.
(9) Eine in 14 gezeigte Batterie 500 verwendet einen Abwärtsregler 510 als eine Strombegrenzungseinheit. Der Abwärtsregler 510 vermindert die Eingangsspannung (die Spannung V1 der zusammengesetzten Batterie) und gibt die resultierende Spannung aus. Der Bypasspfad BP wird stromlos, wenn die Spannung V2 des positivelektrodenseitigen Anschlussteils 22P höher ist als eine Ausgangsspannung V3 des Abwärtsreglers 510. Nachdem also der erste Schalter 40 ausgeschaltet wurde, kann der Versatzfehler ε des Stromsensors 60 während einer Periode, bis sich die Spannung V2 des positivelektrodenseitigen Anschlussteils von der Spannung V1 der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 zu der Ausgangsspannung V3 des Abwärtsreglers 510 aufgrund des Entladens des Kondensators 170 vermindert, gemessen werden. Wenn die Spannung V2 des Anschlussteils 22P zu der Ausgangsspannung V3 abfällt, wird danach die Spannung V2 des Anschlussteils 22P bei der Ausgangsspannung V3 des Abwärtsreglers 510 gehalten und kann Strom zu der Fahrzeuglast 150 über den Bypasspfad BP zugeführt werden.
(10) In der ersten Ausführungsform wird die Periode T₂₃ von der Zeit, zu welcher der erste Schalter 40 ausgeschaltet wird, zu der Zeit, zu welcher die Diode 75 leitend wird, aus der Kapazität des Kondensators 170, dem Entladestrom des Kondensators 170, der Spannungsdifferenz Vx, bei welcher die Diode 75 leitet, usw. erhalten. Die Diode 75 ist nicht-leitend, wenn die Spannungsdifferenz ΔV zwischen der Spannung V2 des Anschlussteils 22P und der Spannung V1 der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 kleiner als der vorbestimmte Wert Vx ist, und ist leitend, wenn die Spannungsdifferenz den vorbestimmten Wert Vx erreicht. Nachdem also der erste Schalter 40 ausgeschaltet wurde, werden die Spannung V2 des Anschlussteils 22P und die Spannung V1 der positiven Elektrode der zusammengesetzten Batterie 30 erfasst, um die Spannungsdifferenz ΔV zu erhalten. Der Versatzfehler ε kann während einer Periode, bis die erhaltene Spannungsdifferenz ΔV den vorbestimmten Wert Vx erreicht, gemessen werden. Auf diese Weise kann eine Messung während der Periode, in welcher die Diode 75 nicht mit Strom versorgt wird, durchgeführt werden, wodurch die Messgenauigkeit des Versatzfehlers ε verbessert wird. Auch wenn der Abwärtsregler 510 für den Strombegrenzungsabschnitt verwendet wird, kann die stromlose Periode des Bypasspfads BP durch das Erfassen der Spannung V2 des Anschlussteils 22P und das Vergleichen derselben mit der Ausgangsspannung V3 von dem Abwärtsregler verglichen werden.
(11) In der ersten Ausführungsform wird basierend auf dem Kommunikationszustand mit der Fahrzeug-ECU 150 bestimmt, ob das Fahrzeug 1 geparkt ist, wobei dies aber auch basierend auf der Größe des Stroms I der zusammengesetzten Batterie 30 bestimmt werden kann. Es kann also bestimmt werden, dass das Fahrzeug geparkt ist, wenn der Strom I für eine bestimmte Zeitdauer gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist. Alternativ dazu kann dies aus dem Vorhandensein oder der Abwesenheit einer Vibration für eine vorbestimmte Zeit oder länger bestimmt werden. Vibrationen werden vorzugsweise mittels eines Sensors erfasst,
(12) In der ersten Ausführungsform wird die Korrekturverarbeitung zum Korrigieren des Stroms I der Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4 basierend auf dem Versatzfehler ε ausgeführt. Alternativ dazu kann der SOC auch ohne das Korrigieren des Stroms I korrigiert werden. Insbesondere kann der SOC-Fehler (der durch den Versatzfehler ε des Stromsensors 60 verursachte SOC-Fehler) basierend auf der Integrationszeit des Stroms I für das Berechnen des SOC und des Versatzfehlers ε korrigiert werden.
(13) Solange die Messvorrichtung 70 durch den Stromsensor 60, die Parallelschaltung 70 und die Verarbeitungseinheit 100 gebildet wird, müssen die Glieder 60, 70 und 80 nicht notwendigerweise in der Batterie vorgesehen sein. In der ersten Ausführungsform wird eine Konfiguration verwendet, in welcher der erste Schalter 40 und die Parallelschaltung 70 in der Batterie 20 vorgesehen sind. Der erste Schalter 40 und die Parallelschaltung 70 können auch außerhalb der Batterie 20 vorgesehen sein, solange sie an dem Fahrzeug montiert sind. Entsprechend können der Stromsensor 60 und die Verarbeitungseinheit 100 auch außerhalb der Batterie 20 vorgesehen sein, solange sie an dem Fahrzeug montiert sind. Die Batterie 20 kann nur durch Lithiumionen-Sekundärbatterien B1 bis B4 gebildet werden, wobei die außerhalb der Batterie vorgesehene Verarbeitungseinheit 100 den Versatzfehler ε durch das Erhalten der Daten des in der Periode T₂₃ gemessenen Messwerts von dem Stromsensor 60 messen kann.
(14) Das Messsystem kann ein beliebiges System sein, das eine elektrochemische Einrichtung wie etwa die zusammengesetzte Batterie 30 und die Messvorrichtung 50 umfasst und einen Strom in der elektrochemischen Einrichtung 30 mit der Messvorrichtung 50 misst. Die physikalische Konfiguration kann eine beliebige Konfiguration sein, in der die elektrochemische Einrichtung 30 und die Messvorrichtung 50 angeordnet sind.
(15) Die Technik der ersten Ausführungsform kann in verschiedenen Formen wie etwa als Versatzfehler-Messprogramme für einen Stromsensor und ein Aufzeichnungsmedium mit den darauf aufgezeichneten Programmen implementiert werden.
Ein Messprogramm für den Versatzfehler ε des Stromsensors 60 veranlasst, dass der Computer 40 eine Messverarbeitung (S40) zum Messen des Versatzfehlers ε des Stromsensors 60 während der Periode T₂₃, in welcher die Strombegrenzungseinrichtung 75 den Bypasspfad BP nach dem Ausschalten des den Anschlussteil 22P mit der elektrochemischen Einrichtung 30 verbindenden ersten Schalters 40 stromlos macht, durchführt.
Bezugszeichenliste

1:: Fahrzeug
20:: Batterie (entspricht der „Energiespeichervorrichtung“ gemäß der vorliegenden Erfindung)
30:: zusammengesetzte Batterie
40:: erster Schalter
60:: Stromsensor
61:: Stromerfassungswiderstand
65:: AFE
70:: Parallelschaltung
71:: zweiter Schalter
75:: Diode (entspricht der „Strombegrenzungseinheit“ gemäß der vorliegenden Erfindung)
100:: Verarbeitungseinheit
101:: CPU
150:: Fahrzeug-ECU (entspricht der „Fahrzeuglast“ gemäß der vorliegenden Erfindung)
170:: Kondensator (entspricht der „Lade-/Entladeeinrichtung“ gemäß der vorliegenden Erfindung)
B1 bis B4:: Lithiumionen-Sekundärbatterie (entspricht der „elektrochemischen Einrichtung (Energiespeichereinrichtung)“ gemäß der vorliegenden Erfindung)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017083256 A [0003]

Claims

Messvorrichtung für das Messen eines Stroms einer elektrochemischen Einrichtung, die über einen ersten Schalter mit einem Anschlussteil verbunden ist, mit dem wiederum eine Last verbunden ist, wobei die Messvorrichtung umfasst: eine Strombegrenzungseinheit, die in einem Bypasspfad des ersten Schalters vorgesehen ist, einen Stromsensor, der für das Messen des Stroms der elektrochemischen Einrichtung konfiguriert ist, und eine Verarbeitungseinheit, wobei: die Strombegrenzungseinheit eine Stromversorgung zu der Last über den Bypasspfad erlaubt, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen einer Spannung der elektrochemischen Einrichtung und einer Spannung des Anschlussteils nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und den Bypasspfad stromlos macht, wenn die Spannungsdifferenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und die Verarbeitungseinheit eine Messungsverarbeitung durchführt zum Messen eines Versatzfehlers des Stromsensors während einer Periode bis die Spannungsdifferenz den vorbestimmten Wert aufgrund einer Änderung in der Spannung des Anschlussteils, die durch das Entladen einer parallel mit der Last verbundenen Lade-/Entladeeinrichtung nach dem Ausschalten des ersten Schalters veranlasst wird, erreicht.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die elektrochemische Einrichtung eine Energiespeichereinrichtung ist, die konfiguriert ist zum Zuführen von Strom zu einer Fahrzeuglast, die keine Stromversorgungsunterbrechung toleriert, und die Verarbeitungseinheit während des Parkens des Fahrzeugs den ersten Schalter von ein zu aus schaltet und die Messverarbeitung durchführt.
Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die weiterhin einen zweiten Schalter aufweist, der in dem Bypasspfad vorgesehen und in Reihe mit der Strombegrenzungseinheit verbunden ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Strombegrenzungseinheit eine Diode ist.
Energiespeichervorrichtung, umfassend: eine Energiespeichereinrichtung als eine elektrochemische Einrichtung, einen Behälter, der konfiguriert ist zum Aufnehmen der Energiespeichereinrichtung, einen Anschlussteil, der in dem Behälter vorgesehen ist und mit dem eine Last verbunden ist, einen ersten Schalter, der in dem Behälter aufgenommen ist und zwischen der Energiespeichereinrichtung und dem Anschlussteil vorgesehen ist, und die Messvorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, die in dem Behälter aufgenommen ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 5, die weiterhin eine Lade-/Entladeeinrichtung aufweist, die in dem Behälter aufgenommen und mit dem Anschlussteil verbunden ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 6, wobei: die Energiespeichervorrichtung für ein Fahrzeug bestimmt ist, und die Lade-/Entladeeinrichtung während einer Periode, in der die Verarbeitungseinheit die Messverarbeitung durchführt, zu einer Fahrzeuglast, die keine Stromversorgungsunterbrechung toleriert, entlädt.
Messsystem, umfassend: eine elektrochemische Einrichtung, und die Messvorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4.
Verfahren zum Messen eines Versatzfehlers eines Stromsensors, wobei das Verfahren umfasst: Ausschalten eines ersten Schalters, der einen Anschlussteil und eine elektrochemische Einrichtung verbindet, und dann Entladen von einer Lade-/Entladeeinrichtung, die parallel mit einer Last verbunden ist, die wiederum mit dem Anschlussteil verbunden ist, und Veranlassen, dass eine in dem Bypasspfad vorgesehene Strombegrenzungseinheit den Bypasspfad stromlos macht und einen Versatzfehler des Stromsensors misst, während einer Periode bis eine Spannungsdifferenz zwischen einer Spannung der Energiespeichereinrichtung und einer Spannung des Anschlussteils einen vorbestimmten Wert erreicht.