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DE102021109216A1 - Gerät und verfahren zur bestimmung eines zustandes eines batteriepacks - Google Patents

Gerät und verfahren zur bestimmung eines zustandes eines batteriepacks Download PDF

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DE102021109216A1
DE102021109216A1 DE102021109216.7A DE102021109216A DE102021109216A1 DE 102021109216 A1 DE102021109216 A1 DE 102021109216A1 DE 102021109216 A DE102021109216 A DE 102021109216A DE 102021109216 A1 DE102021109216 A1 DE 102021109216A1
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Germany
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parallel cell
cell block
determined
parameter
parallel
Prior art date
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Application number
DE102021109216.7A
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English (en)
Inventor
Yuki Imade
Tsubasa Migita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

Die Erfindung sieht vor, ein Parameterverhältnis (Pr), das ein Verhältnis eines Parameters (P) eines zu bestimmenden Parallelzellenblocks zu einem Mittelwert (Pave) von Parametern (P) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken ist, zu berechnen, einen gleitenden Mittelwert (Prma) des Parameterverhältnisses (Pr) zu erfassen und einen Zustand des zu bestimmenden Parallelzellenblocks basierend auf einem Indexwert (Pi) zu bestimmen, der eine Differenz zwischen dem Parameter (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks und dem gleitenden Mittelwert (Prma) ist.

Description

  • Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2020-075256 , die am 21. April 2020 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND
  • Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks.
  • Stand der Technik
  • Ein Gerät, das mit in einer Batterie gespeicherter elektrischer Energie betrieben wird, kann die gewünschte Leistung nur schwer erreichen, wenn die Batterie geschwächt, verschlechtert bzw. degradiert ist. Daher ist es notwendig, den Degradationszustand der Batterie zu erkennen und die Batterie rechtzeitig zu ersetzen. Als eine Technik zur Erkennung des Degradationszustands einer Batterie offenbart beispielsweise das japanische Offenlegungsschrift Nr. 2012-037337 , dass eine Schwankungsbreite einer Stromeingabe/-ausgabe zu/von einer Batterie und eine Schwankungsbreite der Spannung der Batterie verwendet werden, um den aktuellen Innenwiderstandswert zu berechnen, der wiederum durch einen anfänglichen Innenwiderstandswert geteilt wird, der der aktuellen Temperatur der Batterie entspricht, um die Degradationsrate bzw. den Degradationsgrad der Batterie zu berechnen.
  • KURZE ERLÄUTERUNG
  • Um die Energiespeicherkapazität einer Batterie zu erhöhen, kann ein Batteriepack eingesetzt werden, bei dem eine Mehrzahl von Zellen parallelgeschaltet sind, um einen Parallelzellenblock zu bilden, und eine Mehrzahl solcher Parallelzellenblöcke in Reihe geschaltet sind. Wenn bei einem solchen Batteriepack ein Degradationszustand anhand des Innenwiderstandswerts (oder Gesamtwiderstandwerts) des Parallelzellenblocks erkannt wird, kann der Degradationszustand nur schlecht erkannt werden, wenn die im Parallelzellenblock enthaltenen Zellen deutlich unterschiedliche Innenwiderstandswerte aufweisen.
  • Der Innenwiderstandswert (oder der Gesamtwiderstandwert) des Parallelzellenblocks ist das harmonische Mittel aus den Innenwiderstandswerten der im Parallelzellenblock enthaltenen Zellen. Daher hat der Parallelzellenblock selbst dann, wenn eine Zelle einen erhöhten Innenwiderstandswert aufweist und sich somit in einem Degradationszustand befindet, keinen Innenwiderstandswert (oder Gesamtwiderstandswert), der in einem den Degradationszustand anzeigenden Ausmaß erhöht ist, so dass der Degradationszustand anhand des Innenwiderstandswertes (oder Gesamtwiderstandswertes) des Parallelzellenblocks nur ungenau erkannt werden kann.
  • Daher ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät und ein Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks bereitzustellen, der eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Parallelzellenblöcken umfasst, die einen Zustand der Parallelzellenblöcke genau bestimmen können.
  • Hierin offenbarte ist ein Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks, der drei oder mehr in Reihe geschaltete Parallelzellenblöcke umfasst, von denen jeder eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Zellen enthält. Das Zustand-Bestimmungsgerät umfasst Folgendes: eine Parameter-Erfassungseinheit, die einen Parameter (P) erhält bzw. erfasst, der einen Zustand eines Parallelzellenblocks anzeigt; eine Parameterverhältnis-Berechnungseinheit, die ein Parameterverhältnis (Pr) berechnet, das ein Verhältnis des Parameters (P) eines zu bestimmenden Parallelzellenblocks zu einem Mittelwert (Pave) der Parameter (P) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken ist; eine Gleitender-Mittelwert-Berechnungseinheit die einen gleitenden Mittelwert (Prma) des Parameterverhältnisses (Pr) berechnet; eine Indexwert-Berechnungseinheit, die einen Indexwert (Pi) erfasst, der eine Differenz zwischen dem Parameterverhältnis (Pr) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks und dem gleitenden Mittelwert (Prma) ist; und eine Zustand-Bestimmungseinheit, die einen zu bestimmenden Zustand des Parallelzellenblocks basierend auf dem Indexwert (Pi) bestimmt.
  • Gemäß dieser Konfiguration umfasst der Batteriepack drei oder mehr in Reihe geschaltete Parallelzellenblöcke, die jeweils eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Zellen enthalten. Die Parameterverhältnis-Berechnungseinheit berechnet ein Parameterverhältnis (Pr), das ein Verhältnis des zu bestimmenden Parameters (P) des Parallelzellenblocks zum Mittelwert (Pave) der Parameter (P) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken ist. Da das Parameterverhältnis (Pr) ein Verhältnis des zu bestimmenden Parameters (P) des Parallelzellenblocks zum Mittelwert (Pave) der Parameter (P) mehrerer Parallelzellenblöcke ist, ist es unempfindlich gegenüber Störungen, die den Parameter (P) beeinflussen.
  • Die Zustand-Bestimmungseinheit bestimmt basierend auf einem Indexwert (Pi) einen Zustand des zu bestimmenden Parallelzellenblocks. Der Indexwert (Pi) ist eine Differenz zwischen dem Parameterverhältnis (Pr) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks und einem gleitenden Mittelwert (Prma). Der gleitende Mittelwert (Prma) ist ein Mittelwert von Zeitreihendaten des Parameterverhältnisses (Pr). Auch wenn sich der Parameter (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks und sich dementsprechend das Parameterverhältnis (Pr) ändert, hat die Änderung nur geringe Auswirkungen auf den gleitenden Mittelwert (Prma). Daher ist der Indexwert (Pi) ausschlaggebend bzw. signifikant, der eine Differenz zwischen dem Parameterverhältnis (Pr) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks und dem gleitenden Mittelwert (Prma) ist, auch wenn der Parameter (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks einen kleinen Wert annimmt. Daher kann der Indexwert (Pi) verwendet werden, um einen Zustand des Parallelzellenblocks genau zu bestimmen.
  • Die Parameterverhältnis-Berechnungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie ein Parameterverhältnis (Pr) berechnet, das ein Verhältnis des Parameters (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks zu einem Mittelwert (Pave) von Parametern (P) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken mit Ausnahme des zu bestimmenden Parallelzellenblocks ist.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird der zu bestimmende Parallelzellenblock nicht zur Berechnung des Mittelwerts (Pave) herangezogen, wodurch ein Änderungsbetrag des Parameterverhältnisses (Pr) relativ zu einem Änderungsbetrag des Parameters (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks erhöht werden kann, und kann der Indexwert (Pi) verwendet werden, um einen Zustand des Parallelzellenblocks genauer zu bestimmen.
  • Die Parameter-Erfassungseinheit ist so konfiguriert, dass sie den Parameter (P) immer dann erfasst, wenn eine vorbestimmte Zeit eintrifft, und die Indexwert-Berechnungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie einen Indexwert (Pi) auf der Basis eines gleitenden Mittelwerts (Prma) berechnet, der unter Verwendung eines Parameters (P), der erfassen wurde, als die vorbestimmte Zeit unmittelbar vorher eingetroffen ist, und eines Parameters (P) berechnet wird, der erfassen wird, wenn die aktuelle vorbestimmte Zeit eintrifft.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird ein Indexwert (Pi) auf der Basis eines gleitenden Mittelwerts (Prma) berechnet, der unter Verwendung eines Parameters (P), der zur unmittelbar vorhergehenden vorbestimmten Zeit erfassen wurde, und eines Parameters (P), der zur aktuellen vorbestimmten Zeit erfassen wird, berechnet wird. Daher umfasst der gleitende Mittelwert (Prma) nicht den Parameter (P), der erfassen wird, wenn die vorbestimmte Zeit aktuell eintrifft, und selbst wenn der Parameter (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks einen kleinen Wert annimmt, wird der Indexwert (Pi), der die Differenz zwischen dem Parameterverhältnis (Pr) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks und dem gleitenden Mittelwert (Prma) ist, der signifikante Wert sein.
  • Als Mehrzahl von Parallelzellenblöcken, die zu Berechnung des Mittelwertes (Pave) herangezogen werden, können Parallelzellenblöcke ausgewählt werden, die eine ähnliche Temperatur wie die des zu bestimmenden Parallelzellenblocks aufweisen. In diesem Fall ist die Parameter-Erfassungseinheit so konfiguriert, dass sie den Parameter (P) immer dann erfasst, wenn eine vorbestimmte Zeit eintrifft.
  • Gemäß dieser Konfiguration werden auch dann, wenn der Parameter (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks durch die Temperatur beeinflusst und geändert wird, die Parameter (p) anderer Parallelzellenblöcke, die eine ähnliche Temperatur wie die des zu bestimmenden Parallelzellenblocks aufweisen, ebenfalls in ähnlicher Weise geändert, so dass ein Temperatureinfluss auf den Parameter (P) eliminiert werden kann.
  • Der Batteriepack ist ein in einem Fahrzeug eingebauter Batteriepack, und die vorbestimmte Zeit kann einer der folgenden entsprechen: wenn der Batteriepack extern geladen wird; wenn eine im Batteriepack gespeicherte Energiemenge einen vorbestimmten Wert erreicht, während das Fahrzeug fährt; wenn das Fahrzeug anfährt; und wenn das Fahrzeug anhält.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann ein Zustand des im Fahrzeug eingebauten Batteriepacks bestimmt werden, wobei ein Temperatureinfluss auf den Batteriepack eliminiert wird.
  • Der Parameter (P) kann ein Innenwiderstand des Parallelzellenblocks und/oder ein Selbstentladungsbetrag des Parallelzellenblocks und/oder eine Zellenkapazität des Parallelzellenblocks sein.
  • Gemäß dieser Konfiguration kann der Innenwiderstand eines Parallelzellenblocks, der Selbstentladungsbetrag oder die Zellkapazität verwendet werden, um einen Degradationszustand des Batteriepacks erfolgreich zu bestimmen.
  • Die Zustand-Bestimmungseinheit kann konfiguriert sein, einen Degradationszustand des zu bestimmenden Parallelzellenblocks basierend auf dem Indexwert (Pi) und basierend auf dem Parameter (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks zu bestimmen.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird ein Degradationszustand des Parallelzellenblocks neben dem Indexwert (Pi) auch durch den Parameter (P) bestimmt, so dass z. B. auch dann, wenn sich der Parallelzellenblock in einem Degradationszustand befindet und sich das Parameterverhältnis (Pr) kaum ändert, ein Degradationszustand bestimmt werden kann, der nicht durch den Indexwert (Pi) bestimmt werden kann.
  • Die Zustand-Bestimmungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie eine Warninformation und/oder eine Identifikationsinformation des zu bestimmenden Parallelzellenblocks ausgibt, wenn bestimmt wird, dass der Indexwert (Pi) von einem vorbestimmten Bereich abweicht.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird, wenn bestimmt wird, dass der Indexwert (Pi) von einem vorbestimmten Bereich abweicht, eine Warninformation oder eine Identifikationsinformation des zu bestimmenden Parallelzellenblocks ausgegeben, und kann z. B. ein Benutzer gewarnt und ein degradierter Parallelzellenblock identifiziert werden.
  • Das vorliegend offenbarte Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks, der drei oder mehr in Reihe geschaltete Parallelzellenblöcke umfasst, von denen jeder eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Zellen enthält, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erfassen eines Parameters (P), der einen Zustand eines Parallelzellenblocks anzeigt; Berechnen eines Parameterverhältnisses (Pr), das ein Verhältnis eines Parameters (P) eines zu bestimmenden Parallelzellenblocks zu einem Mittelwert (Pave) von Parametern (P) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken ist; Berechnen eines gleitenden Mittelwerts (Prma) des Parameterverhältnisses (Pr); Ermitteln eines Indexwertes (Pi), der eine Differenz zwischen dem zu bestimmenden Parameter (P) des Parallelzellenblocks und dem gleitenden Mittelwert (Prma) ist; und Bestimmen eines Zustands des zu bestimmenden Parallelzellenblocks auf der Basis des Indexwerts (Pi).
  • Entsprechend dieser Konfiguration wird ein Parameterverhältnis (Pr) berechnet, das ein Verhältnis des zu bestimmenden Parameters (P) des Parallelzellenblocks zum Mittelwert (Pave) der Parameter (P) mehrerer Parallelzellenblöcke ist. Da das Parameterverhältnis (Pr) ein Verhältnis des zu bestimmenden Parameters (P) des Parallelzellenblocks zum Mittelwert (Pave) der Parameter (P) der Mehrzahl von Parallelzellenblöcke ist, ist es unempfindlich gegenüber Störungen, die den Parameter (P) beeinflussen. Es wird ein Indexwert (Pi) berechnet, der eine Differenz zwischen dem zu bestimmenden Parameterverhältnis (Pr) des Parallelzellenblocks und einem gleitenden Mittelwert (Prma) ist. Der gleitende Mittelwert (Prma) ist ein Mittelwert von Zeitreihendaten des Parameters Verhältnis (Pr). Auch wenn sich der Parameter (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks und dementsprechend das Parameterverhältnis (Pr) ändert, hat die Änderung nur einen geringen Effekt auf den gleitenden Mittelwert (Prma). Daher wird der Indexwert (Pi), der eine Differenz zwischen dem Parameterverhältnis (Pr) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks und dem gleitenden Mittelwert (Prma) ist, der signifikante Wert sein, selbst wenn der Parameter (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks einen kleinen Wert annimmt. Somit kann der Indexwert (Pi) verwendet werden, um einen Zustand des Parallelzellenblocks genau zu bestimmen.
  • Der Schritt des Berechnens eines Parameterverhältnisses (Pr) kann der Schritt des Berechnens eines Parameterverhältnisses (Pr) sein, das ein Verhältnis des Parameters (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks zu einem Mittelwert (Pave) von Parametern (P) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken mit Ausnahme des zu bestimmenden Parallelzellenblocks ist.
  • Gemäß dieser Konfiguration wird der zu bestimmende Parallelzellenblock nicht zur Berechnung des Mittelwerts (Pave) herangezogen, wodurch ein Änderungsbetrag des Parameterverhältnisses (Pr) relativ zu einem Änderungsbetrag des Parameters (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks erhöht werden kann, und kann der Indexwert (Pi) verwendet werden, um einen Zustand des Parallelzellenblocks genauer zu bestimmen.
  • Die vorstehend genannten Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung und weitere von diesen werden durch die Kombination aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung und den zugehörigen Zeichnungen verdeutlicht.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm, das allgemein eine Konfiguration eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 1 mit einem Gerät zeigt, das einen Zustand eines Batteriepacks gemäß einer Ausführungsform bestimmt.
    • 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine detaillierte Konfiguration einer Batterie 100 zeigt.
    • 3A und 3B sind Diagramme, die zeigen, wie sich der Innenwiderstandswert eines Parallelzellenblocks ändert.
    • 4 ist ein funktionales Blockdiagramm gemäß dem Zustand-Bestimmungsgerät am Steuergerät 300.
    • 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses, der von der ECU 300 in einer ersten Ausführungsform durchgeführt wird.
    • 6 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration der Batterie 100 in der ersten Ausführungsform zeigt.
    • 7 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses, der von der ECU 300 in einer zweiten Ausführungsform durchgeführt wird.
    • 8 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses, der von der ECU 300 in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird.
    • 9 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses, der von der ECU 300 in einer dritten Ausführungsform durchgeführt wird.
    • 10 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses, der von der ECU 300 in einer vierten Ausführungsform durchgeführt wird.
  • ERLÄUTERUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Offenbarung wird nun im Folgenden in Ausführungsformen anhand der Zeichnungen detailliert beschrieben. In den Figuren sind gleiche oder entsprechende Elemente identisch gekennzeichnet und werden nicht wiederholt beschrieben.
  • 1 ist ein Diagramm, das allgemein eine Konfiguration eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 1 zeigt, das ein Gerät umfasst, das einen Zustand eines Batteriepacks gemäß einer Ausführungsform bestimmt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das elektrisch angetriebene Fahrzeug 1 zum Beispiel ein Elektrofahrzeug. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 1 weist einen Motorgenerator (MG) 10, der eine rotierende elektrische Maschine ist, ein Kraftübertragungsgetriebe 20, ein Antriebsrad 30, eine Leistungssteuereinheit (PCU) 40, ein System-Hauptrelais (SMR) 50, eine Batterie 100, eine Überwachungseinheit 200 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 300 auf, die ein Beispiel für das Zustand-Bestimmungsgerät ist.
  • Der MG 10 ist z. B. ein Synchronmotor mit innenliegendem Permanentmagnet (IPM-Motor) und fungiert als Elektromotor (Motor) und als Stromerzeuger (Generator). Der MG 10 gibt ein Drehmoment aus, das wiederum über ein Kraftübertragungsgetriebe 20, das ein Untersetzungsgetriebe, ein Differentialgetriebe und dergleichen umfasst, auf das Antriebsrad 30 übertragen wird.
  • Wenn das elektrisch angetriebene Fahrzeug 1 gebremst wird, treibt das Antriebsrad 30 den MG 10 an, und der MG 10 arbeitet als Generator. Somit fungiert der MG 10 auch als eine Bremsvorrichtung, die regeneratives Bremsen durchführt, um die Bewegungsenergie des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 1 in elektrische Energie umzuwandeln. Die im MG 10 durch die regenerative Bremskraft zurückgewonnene elektrische Energie wird in der Batterie 100 gespeichert.
  • Die PCU 40 ist ein Leistungsumwandlungsgerät zum bidirektionalen Umwandeln von elektrischem Strom zwischen MG 10 und Batterie 100. Die PCU 40 weist z. B. einen Inverter bzw. Wechselrichter und einen Konverter bzw. Wandler auf, die in Reaktion auf ein von der ECU 300 ausgegebenes Steuersignal arbeiten.
  • Wenn die Batterie 100 entladen wird, erhöht der Wandler die von der Batterie 100 empfangene Spannung und liefert die erhöhte Spannung an den Wechselrichter. Der Wechselrichter erhält Gleichstrom vom Wandler und wandelt diesen in Wechselstrom zum Antrieb des MG 10 um.
  • Im Gegensatz dazu empfängt der Wechselrichter beim Laden der Batterie 100 den vom MG 10 erzeugten Wechselstrom, wandelt den Wechselstrom in Gleichstrom um und liefert den Gleichstrom an den Wandler. Der Wandler empfängt Spannung vom Wechselrichter, verringert die empfangene Spannung auf eine zum Laden der Batterie 100 geeignete Spannung und liefert die verringerte Spannung an die Batterie 100.
  • Die PCU 40 arbeitet als Reaktion auf ein von der ECU 300 empfangenes Steuersignal, um den Betrieb des Wechselrichters und des Wandlers zu stoppen und somit das Laden/Entladen zu beenden. Die PCU 40 kann eine Konfiguration aufweisen, in der kein Wandler vorgesehen ist.
  • Das SMR 50 ist elektrisch mit einer die Batterie 100 und die PCU 40 miteinander verbindenden Stromleitung verbunden. Wenn das SMR 50 als Reaktion auf ein von der ECU 300 empfangenes Steuersignal geschlossen (oder eingeschaltet) wird (d. h., wenn der SMR 50 leitet), kann elektrischer Strom zwischen der Batterie 100 und der PCU 40 fließen. Demgegenüber sind die Batterie 100 und die PCU 40 elektrisch voneinander getrennt, wenn das SMR 50 als Reaktion auf ein von der ECU 300 empfangenes Steuersignal geöffnet (oder ausgeschaltet) wird (d. h., wenn das SMR 50 getrennt ist).
  • Die Batterie 100 speichert elektrische Energie zum Antreiben des MG 10. Die Batterie 100 ist eine wiederaufladbare Gleichstromquelle und ist z. B. durch mehrere in Reihe geschaltete Parallelzellenblöcke mit jeweils mehreren parallelgeschalteten Zellen gebildet. Die Batterie 100 entspricht dem hierin offenbarten Batteriepack. Die Zelle umfasst z. B. eine Sekundärzelle wie eine Lithium-Ionen-Sekundärzelle. Die Konfiguration der Batterie 100 wird im Folgenden genauer beschrieben.
  • Das elektrisch betriebene Fahrzeug 1 verfügt über einen Eingang 60, und die Batterie 100 kann von einer externen Stromquelle geladen werden. Der Eingang 60 ist so konfiguriert, dass er mit einem Verbinder bzw. Stecker 420 verbunden werden kann, der an einem Ende eines Ladekabels 410 einer externen Stromquelle (oder Ladeeinrichtung) 400 vorgesehen ist. Ein Laderelais 70 ist elektrisch mit einer Stromleitung verbunden, die den Eingang 60 mit der Batterie 100 verbindet. Das Laderelais 70 schaltet als Reaktion auf ein von der ECU 300 empfangenes Steuersignal zwischen Zuführen und Unterbrechen der elektrischen Energie zwischen dem Eingang 60 und der Batterie 100 um. Wenn das Laderelais 70 geschlossen ist, wird die Batterie 100 extern geladen.
  • Die Überwachungseinheit 200 umfasst eine Spannungs-Erfassungseinheit 210, einen Stromsensor 220 und eine Temperatur-Erfassungseinheit 230. Die Spannungs-Erfassungseinheit 210 erfasst eine Spannung VB zwischen den Anschlüssen jedes der Mehrzahl von Parallelzellenblöcke. Der Stromsensor 220 erfasst einen Strom IB, der in die und aus der Batterie 100 fließt. Die Temperatur-Erfassungseinheit 230 erfasst eine Temperatur TB jeder der Mehrzahl von Zellen. Jede Erfassungseinheit gibt ihr Erfassungsergebnis an die ECU 300 aus.
  • Das Steuergerät 300 umfasst eine CPU (Central Processing Unit) 301 und einen Speicher (z. B. einen ROM (Read Only Memory), einen RAM (Random Access Memory) und dergleichen) 302. Das Steuergerät 300 steuert jedes Gerät so, dass sich das elektrisch angetriebene Fahrzeug 1 in einem gewünschten Zustand befindet, basierend auf einem von der Überwachungseinheit 200 empfangenen Signal, Signalen, die von einer Mehrzahl von (nicht dargestellten) Sensoren empfangen werden (z. B. ein Gaspedalstellungssignal, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und Ähnliches), einer Karte, einem Programm und Ähnlichem, das im Speicher 302 gespeichert ist, sowie anderen Informationen. Weiterhin arbeitet die ECU 300 als Zustand-Bestimmungsgerät, um einen Zustand der Batterie 100 zu bestimmen.
  • <Detaillierte Konfiguration der Batterie 100>
  • 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine detaillierte Konfiguration der in 1 dargestellten Batterie 100 zeigt. Im Hinblick auf 2 ist die Batterie 100 so konfiguriert, dass eine Mehrzahl von Zellen (z. B. N Zellen) parallelgeschaltet sind, um einen Parallelzellenblock zu bilden, und eine Mehrzahl solcher Parallelzellenblöcke (z. B. M Blöcke) in Reihe geschaltet sind.
  • Insbesondere umfasst die Batterie 100 Parallelzellenblöcke 100-1 bis 100-M, die in Reihe geschaltet sind, und umfasst jeder der Parallelzellenblöcke 100-m (m ist eine ganze Zahl von 1 bis M) N parallelgeschaltete Zellen. Dabei ist M vorzugsweise 3 oder mehr.
  • Die Spannungs-Erfassungseinheit 210 umfasst die Spannungssensoren 210-1 bis 210-M. Der Spannungssensor 210-m erfasst eine Zwischenanschluss- bzw. Zwischenkreisspannung VB(m) (m ist eine ganze Zahl von 1 bis M) von jedem der Parallelzellenblöcke 100-1 bis 100-M. Das heißt z. B., dass der Spannungssensor 210-1 eine Zwischenkreisspannung VB(1) des Parallelzellenblocks 100-1 erfasst. In ähnlicher Weise erfassen die Spannungssensoren 210-2 bis 210-M die Zwischenkreisspannungen VB(2) bis VB(M) der Parallelzellenblöcke 100-2 bis 100-M. Die Spannungs-Erfassungseinheit 210 überträgt die erfassten Zwischenkreisspannungen VB(1) bis VB(M) an die ECU 300. Der Stromsensor 220 erfasst den Strom IB, der durch jeden der Parallelzellenblöcke 100-1 bis 100-M fließt.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Im Folgenden wird eine Batterie 100 betrachtet, in der Parallelzellenblöcke mit jeweils zwei Zellen (eine Zelle A und eine Zelle B) in Reihe geschaltet sind. Wenn Zelle A einen Innenwiderstandswert r1 und Zelle B einen Innenwiderstandswert r2 hat, hat der Parallelzellenblock einen Innenwiderstandswert (oder einen Gesamtwiderstandswert) R von (r1 * r2)/(r1 + r2). Wird zum Beispiel ein Fall angenommen, in dem die Zellen A und B einen anfänglichen Innenwiderstandswert von 1,75 mΩ haben (oder den Wert aufweisen, wenn die Zellen unbenutzt sind) und, wenn der Innenwiderstandswert 5,6 mΩ übersteigt, eine Degradation einen zu zu hohen Widerstand verursacht, muss dementsprechend der Parallelzellenblock ausgetauscht werden.
  • 3A und 3B sind Diagramme, die zeigen, wie sich der Innenwiderstandswert eines Parallelzellenblocks ändert. Die Ordinate stellt den Innenwiderstandswert in einer Größenordnung dar, die Abszisse die Quadratwurzel der verstrichenen Zeit. 3A zeigt eine Änderung des Innenwiderstands der Zellen A und B, die im Parallelzellenblock 100-1 enthalten sind, wobei ein leeres Dreieck den Innenwiderstandswert r1 der Zelle A und ein leeres Quadrat den Innenwiderstandswert R2 der Zelle B darstellt. 3B stellt eine Änderung des Innenwiderstandswertes (oder Gesamtwiderstandswertes) R des Parallelzellenblocks dar. Wie in 3A gezeigt werden die Zellen A und B allmählich von ihrem Ausgangszustand aus allmählich degradiert, und ihre Innenwiderstandswerte r1 und r2 steigen allmählich an. 3A zeigt ein Beispiel, in dem vor Ablauf einer Zeit (a) die Zellen A und B normal degradieren und nach Ablauf der Zeit (a) die Zelle A abnormal degradiert und der Innenwiderstandswert r1 schnell ansteigt.
  • Wenn die Zellen A und B wie in 3A gezeigt degradieren, hat der Parallelzellenblock einen Innenwiderstandswert (oder Gesamtwiderstandswert) R, der vor Ablauf der Zeit (a) allmählich ansteigt, wie es in 3B durch das leere Quadrat angedeutet ist, und nach Ablauf der Zeit (a) ansteigt, wie es in 3B durch einen gefüllten Kreis angedeutet ist. In 3B kennzeichnet eine Strichzweipunktlinie einen Schwellenwert von 2,8 mΩ, der festgelegt wurde, um zu erkennen, dass die beiden Innenwiderstände r1 und r2 der Zellen A und B auf normale Weise degradieren und 5,6 mΩ überschreiten, was einen Austausch erfordert. Wenn der Parallelzellenblock einen Innenwiderstand R hat, der den Schwellenwert von 2,8 mΩ überschreitet, also zu einer Zeit (b), hat Zelle A einen Innenwiderstandswert r1 von 7,0 mΩ, wie es in 3A gezeigt ist. (Zelle B hat einen Innenwiderstandswert r2 von 4,7 mΩ.) Daher kann in 3B, wenn der Schwellenwert auf 2,8 mΩ festgelegt ist, die Degradation nicht erkannt werden, bis die abnormal degradiert Zelle A einen Innenwiderstand r1 hat, der 5,6 mΩ deutlich überschreitet und einen Austausch erfordert, so dass eine abnormale Degradation des Parallelzellenblocks nicht erfolgreich erkannt werden kann.
  • Um die anormale Degradation des Parallelzellenblocks zu erkennen, wird z. B. angenommen, dass ein Schwellenwert von 2,4 mΩ für den Innenwiderstandswert R des Parallelzellenblocks festgelegt wird, um einen Zustand zu erkennen, in dem Zelle A anormal degradiert und 5,6 mΩ erreicht und Zelle B normal degradiert und 4,0 mΩ erreicht. Wenn beide Zellen A und B normal degradieren und die Innenwiderstände r1 und r2 der Zellen A und B jeweils 4,8 mΩ betragen, nimmt in diesem Fall der Innenwiderstand R des Parallelzellenblocks 100-1 den Wert 2,4 mΩ an. Bevor die Innenwiderstände r1 und r2 der Zellen A und B auf 5,8 mΩ ansteigen, wird daher bestimmt, dass ein Austausch erforderlich ist und die Zelle in ihrer Leistung nicht voll ausgenutzt werden kann.
  • Um ein solches Problem zu lösen und eine anormale Degradation des Parallelzellenblocks 100-m erfolgreich zu erkennen, wird in der ersten Ausführungsform ein Verhältnis eines Innenwiderstands R(m) des Parallelzellenblocks 100-m zu einem Mittelwert der Innenwiderstände R(m) anderer Parallelzellenblöcke herangezogen, um einen Degradationszustand des Parallelzellenblocks 100-m zu bestimmen. 4 ist ein funktionales Blockdiagramm gemäß dem Zustand-Bestimmungsgerät am Steuergerät 300. Diese Konfigurationen können durch Softwareverarbeitung oder Hardware (oder elektrische Schaltungen) implementiert werden. 5 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses, der von der ECU 300 durchgeführt wird. Nachfolgend wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Degradationszustands der Batterie 100 gemäß der ersten Ausführungsform anhand der 4 und 5 beschrieben.
  • Das in 5 gezeigte Ablaufdiagramm wird z. B. immer dann ausgeführt, wenn die Batterie 100 extern geladen wird. Zunächst werden in Schritt (im Folgenden mit „S“ abgekürzt) 1 die Zwischenkreisspannung VB(m) und der Strom IB des Parallelzellenblocks 100-m erfasst. In S10 berechnet die Parameter-Erfassungseinheit 310 anschließend den Innenwiderstandswert (oder den Gesamtwiderstandswert) R(m) des Parallelzellenblocks 100-m basierend auf der erfassten Spannung VB(m) und dem Strom IB, um den Innenwiderstandswert R(m) zu erfassen. Zum Beispiel wird in bekannter Weise der Innenwiderstandswert R(m) des Parallelzellenblocks 100-m aus der Steigung einer I-U-Kennlinie des Parallelzellenblocks 100-m berechnet. Der Innenwiderstandswert R(m) kann erfassen werden, indem eine Leerlaufspannung (OCV) des Parallelzellenblocks 100-m erfasst und anschließend der Innenwiderstandswert R(m) aus der Leerlaufspannung (OCV) sowie der Spannung VB(m) und dem Strom IB bestimmt wird.
  • In S20 wird der Innenwiderstandswert R(m) des Parallelzellenblocks 100-m verwendet, um einen Mittelwert Rave(m) der Innenwiderstandswerte R(m) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken 100-m zu berechnen. Der Mittelwert Rave(m) ist ein Mittelwert der Innenwiderstandswerte R(m) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken 100-m, die eine ähnliche Temperatur wie die des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m aufweisen, der einer Bestimmung eines Degradationszustands unterzogen wurde. 6 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration der Batterie 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Wie in 6 gezeigt, sind in der vorliegenden Ausführungsform 16 Parallelzellenblöcke 100-m (mit m = 16) in Reihe geschaltet und zwischen einem Paar von Endplatten 103 gestapelt. Das Paar aus Endplatten 103 ist mit einem (nicht dargestellten) Rückhalte- bzw. Spannelement versehen, und der Parallelzellenblock 100-m nimmt eine Rückhalte- bzw. Spannkraft auf, die von den Endplatten 103 ausgeübt wird.
  • Wenn die Batterie 100 extern geladen wird, erzeugt sie Wärme, die über das Paar aus Endplatten 103 abgestrahlt wird, so dass der Parallelzellenblock 100-m, der sich näher am Endplattenpaar 103 befindet, eine niedrigere Temperatur und der Parallelzellenblock 100-m, der sich näher an der Mitte befindet, eine höhere Temperatur hat, wie es in 6 gezeigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Parallelzellenblöcke 100-m in vier Gruppen A bis D unterteilt, die jeweils Parallelzellenblöcke 100-m mit ähnlicher Temperatur umfassen, um den Mittelwert Rave(m) zu berechnen. Insbesondere sind die Parallelzellenblöcke 100-m in eine Gruppe A unterteilt, die die Parallelzellenblöcke 100-1 (Parallelzellen 1), 100-2 (Parallelzellen 2), 100-15 (Parallelzellen 15) und 100-16 (Parallelzellen 16) umfasst, eine Gruppe B, die die Parallelzellenblöcke 100-3 (Parallelzellen 3), 100-4 (Parallelzellen 4), 100-13 (Parallelzellen 13) und 100-14 (Parallelzellen 14) umfasst, eine Gruppe C, die die Parallelzellenblöcke 100-5 (Parallelzellen 5), 100-6 (Parallelzellen 6), 100-11 (Parallelzellen 11) und 100-12 (Parallelzellen 12) umfasst, und eine Gruppe D, die die Parallelzellenblöcke 100-7 (Parallelzellen 7), 100-8 (Parallelzellen 8), 100-9 (Parallelzellen 9) und 100-10 (Parallelzellen 10) umfasst.
  • In S20 berechnet die Mittelwert-Berechnungseinheit 320 einen Mittelwert Rave(m) in Gruppe A. Der Mittelwert Rave(m) wird für die Berechnung eines Widerstandsverhältnisses Rr(m) des Parallelzellenblocks 100-m verwendet, das in der nachfolgend beschriebenen Parameterverhältnis-Berechnungseinheit 330 berechnet wird. Ein Mittelwert Rave(1), der bei der Berechnung eines Widerstandsverhältnisses Rr(1) des Parallelzellenblocks 100-1 verwendet wird, wird als Mittelwert der Innenwiderstandswerte R(m) anderer Parallelzellenblöcke 100-m in Gruppe A berechnet. Das heißt, der durchschnittliche Widerstand Rave(1) wird wie folgt berechnet: „Mittelwert Rave(1) = (R(2) + R(15) + R(16))/3“. In ähnlicher Weise berechnet die Mittelwert-Berechnungseinheit 320 den „Mittelwert Rave(2) = (R(1) + R(15) + R(16))/3“, den „Mittelwert Rave(15) = (R(1) + R(2) + R(16))/3“ und den „Mittelwert Rave(16) = (R(1) + R(2) + R(15))/3“. Die Mittelwert-Berechnungseinheit 320 berechnet auf ähnliche Weise den Mittelwert Rave(m) für jede der Gruppen B bis D, und die Steuerung fährt mit S30 fort.
  • In S30 berechnet die Parameterverhältnis-Berechnungseinheit 330 das Widerstandsverhältnis Rr(m) des Parallelzellenblocks 100-m unter Verwendung des Innenwiderstandswertes R(m), der in der Parameter-Erfassungseinheit 310 bestimmt wurde, und des Mittelwertes Rave(m), der in der Mittelwert-Berechnungseinheit 320 berechnet wurde. Das Widerstandsverhältnis Rr(m) ist ein Verhältnis des Innenwiderstandswertes R(m) zum Mittelwert Rave(m) und wird als „Widerstandsverhältnis Rr(m) = R(m)/Rave(m)“ berechnet, wobei der Parallelzellenblock 100-1 beispielsweise ein Widerstandsverhältnis Rr(1) von R(1)/Rave(1) aufweist. Sobald die Parameterverhältnis-Berechnungseinheit 330 alle Widerstandsverhältnisse Rr(1) bis Rr(16) der Parallelzellenblöcke 100-1 bis 100-16 berechnet hat, fährt die Steuerung mit S40 fort. Das berechnete Widerstandsverhältnis Rr(m) wird im Speicher 302 gespeichert.
  • In S40 berechnet die Gleitender-Mittelwert-Berechnungseinheit 340 einen gleitenden Mittelwert Rrma(m) des Widerstandsverhältnisses Rr(m). In der vorliegenden Ausführungsform wird ein vorhergehender Wert des Widerstandsverhältnisses Rr(m)p, also das Widerstandsverhältnis Rr(m), das bei der letzten Ausführung der Routine berechnet wurde, aus dem Speicher 302 gelesen und der gleitende Mittelwert Rrma(m) nach der folgenden Gleichung (1) berechnet. Rrma ( m ) = Rrma ( m ) p + ( Rr ( m ) p/n ) − ( Rr ( m ) o/n )
    Figure DE102021109216A1_0001
    wobei Rrma(m)p den unmittelbar vorhergehenden Wert des gleitenden Mittelwerts Rrma(m) darstellt, n die Anzahl (z. B. 10) der Daten des Widerstandsverhältnisses Rr(m) darstellt, die vorhergehend berechnet und bei der Berechnung des gleitenden Mittelwerts Rrma(m) verwendet wurden, und Rr(m)o einen Wert des Widerstandsverhältnisses Rr(m) darstellt, der (n + 1)-mal früher berechnet wurde (wenn n = 10, dann ist der Wert ein Wert des Widerstandsverhältnisses Rr(m), der 11 mal früher berechnet wurde). Sobald der gleitende Mittelwert Rrma(m) jedes Parallelzellenblocks 100-m berechnet wurde, wird Rrma(m) im Speicher 302 gespeichert, und die Steuerung fährt mit S50 fort.
  • In S50 berechnet die Indexwert-Berechnungseinheit 350 einen Indexwert Ri(m). Der Indexwert Ri(m) ist die Differenz zwischen dem Widerstandsverhältnis Rr(m) des Parallelzellenblocks 100-m und dem gleitenden Mittelwert Rrma(m) und wird als „Indexwert Ri(m) = Rr(m) - Rrma(m)“ berechnet. So hat der Parallelzellenblock 100-1 beispielsweise einen Indexwert Ri(1) von Rr(1) - Rrma(1).
  • Sobald die Indexwert-Berechnungseinheit 350 den Indexwert Ri(m) berechnet hat und die Steuerung zu S60 übergeht, bestimmt die Zustand-Bestimmungseinheit 360, ob der Indexwert Ri(m) einen Schwellenwert α überschreitet. Wenn der Indexwert Ri(m) den Schwellenwert α überschreitet, wird eine positive Bestimmung vorgenommen und die Steuerung fährt mit S70 fort, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m abnormal degradiert ist. Wenn eine der Zellen, die in dem zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m enthalten sind, abnormal degradiert und der Innenwiderstandswert der Zelle erhöht ist, steigt auch das Widerstandsverhältnis Rr(m). Das erhöhte Widerstandsverhältnis Rr(m) hat jedoch einen äußerst geringen Effekt auf den gleitenden Mittelwert Rrma(m). Wenn also das Widerstandsverhältnis Rr(m) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m abzüglich des gleitenden Mittelwerts Rrma(m) bzw. des Indexwerts Ri(m) den Schwellenwert α überschreitet, kann bestimmt werden, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m abnormal degradiert ist. Ferner werden in S70 Identifikationsinformationen des Parallelzellenblocks 100-m, der als abnormal degradiert bestimmt wurde, z. B. eine ID-Nummer des Parallelzellenblocks 100-m, in den Speicher 302 geschrieben und überdies eine Warninformation ausgegeben, die anzeigt, dass eine abnormale Degradation verursacht wurde, und danach wird die aktuelle Routine beendet.
  • Wenn der Indexwert Ri(m) gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert α ist und in S60 eine negative Bestimmung vorgenommen wird, fährt die Steuerung mit S80 fort. In S80 bestimmt die Zustand-Bestimmungseinheit 360, ob der zu bestimmende Innenwiderstandswert R(m) des Parallelzellenblocks 100-m einen Schwellenwert β überschreitet. Wenn der Innenwiderstandswert R(m) gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert β ist und eine negative Bestimmung vorgenommen wurde, wird die laufende Routine beendet. Wenn der Innenwiderstandswert R(m) den Schwellenwert β überschreitet, wird eine positive Bestimmung vorgenommen und die Steuerung fährt mit S90 fort, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m normal degradiert ist. Des Weiteren werden in S90 Identifikationsinformationen des Parallelzellenblocks 100-m, der als normal degradiert bestimmt wurde, z. B. eine ID-Nummer des Parallelzellenblocks 100-m, in den Speicher 302 geschrieben und überdies eine Warninformation ausgibt, die anzeigt, dass eine normale Degradation verursacht wurde, und danach endet die aktuelle Routine.
  • Ob der Parallelzellenblock 100-m abnormal degradiert ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform wird anhand dessen bestimmt, ob der Indexwert Ri(m) den Schwellenwert α überschreitet. Der Indexwert Ri(m) wird berechnet als „Indexwert Ri(m) = Rr(m) - Rrma(m)“ und ist die Differenz zwischen dem Widerstandsverhältnis Rr(m) und dem gleitenden Mittelwert Rrma(m). Das Widerstandsverhältnis Rr(m) ist das Verhältnis des Innenwiderstandswerts R(m) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m zum Mittelwert Rave(m) der Innenwiderstandswerte einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken mit Ausnahme des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m. Wenn also eine der Zellen, die in dem zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m enthalten sind, abnormal degradiert und der Innenwiderstandswert der Zelle erhöht ist, steigt auch das Widerstandsverhältnis Rr(m). Der gleitende Mittelwert Rrma(m) ist ein Mittelwert von Zeitreihendaten des Widerstandsverhältnisses Rr(m) und von Werten des Widerstandsverhältnisses Rr(m), die vorhergehend für n Zeiten berechnet wurden. Daher nimmt der gleitende Mittelwert Rrma(m) in einem Anfangsstadium einer anormalen Degradation keinen großen Wert an, selbst wenn eine der Zellen, die in dem zu bestimmenden Parallelzellenblock 100-m enthalten sind, abnormal degradiert und der Innenwiderstandswert der Zelle erhöht ist. Wenn also der Indexwert Ri(m) den Schwellenwert α überschreitet, kann bestimmt werden, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m abnormal degradiert ist. Der Schwellenwert α kann ein beliebiger Wert sein, solange damit bestimmt werden kann, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m abnormal degradiert ist, und der Wert kann im Voraus durch ein Experiment oder ähnliches bestimmt werden und kann z. B. 0,2 betragen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist das Widerstandsverhältnis Rr(m) ein Verhältnis des Innenwiderstandswertes R(m) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m zum Mittelwert Rave(m) der Innenwiderstandswerte anderer Parallelzellenblöcke 100-m, die eine ähnliche Temperatur wie die des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m aufweisen. Es kann davon ausgegangen werden, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m und die anderen Parallelzellenblöcke 100-m, die eine ähnliche Temperatur wie die des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m aufweisen, sich im Wesentlichen in der gleichen Weise in ihrer Temperatur verändern. Wenn also der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m einen von der Temperatur beeinflussten und damit veränderten Innenwiderstandswert R(m) hat, haben auch die anderen Parallelzellenblöcke 100-m, die eine ähnliche Temperatur wie die des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m aufweisen, einen ähnlich veränderten Innenwiderstandswert, und der Mittelwert Rave(m) ist ebenfalls ähnlich verändert. Daher wird das Widerstandsverhältnis Rr(m) nur wenig von der Temperatur beeinflusst und ist es nicht notwendig, den Innenwiderstandswert R(m) des Parallelzellenblocks 100-m durch Temperaturkorrektur zu berechnen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird das Widerstandsverhältnis Rr(m) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m unter Verwendung des Mittelwerts Rave(m) der Innenwiderstandswerte „einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken mit Ausnahme des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m“ bestimmt. Der Mittelwert Rave(m) umfasst dabei nicht den Innenwiderstandswert R(m) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m. Daher wird der Mittelwert Rave(m) niemals erhöht, wenn der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m abnormal degradiert ist. Wenn also der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m abnormal degradiert ist, nimmt das Widerstandsverhältnis Rr(m) frühzeitig einen großen Wert an, und die abnormale Degradation des Parallelzellenblocks 100-m kann frühzeitig bestimmt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform übersteigt der Indexwert Ri(m) nicht den Schwellenwert α, wenn der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m normal degradiert ist. (Widerstandsverhältnis Rr(m) und gleitender Mittelwert Rrma(m) haben nie eine große Differenz zwischen sich, und der Indexwert Ri(m) zeigt einen Wert um „0“ an.) In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn nicht bestimmt wird, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m abnormal degradiert ist (d. h., wenn in S60 eine negative Bestimmung vorgenommen wurde), der Innenwiderstandswert R(m) mit dem Schwellenwert β verglichen, um das Vorhandensein/Fehlen einer normalen Degradation zu bestimmen (S80). So kann auch bestimmt werden, ob der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m normal degradiert ist. Der Schwellenwert β kann ein beliebiger Wert sein, solange damit bestimmt werden kann, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m normal degradiert ist, und kann auf der Basis eines Innenwiderstandswerts bestimmt werden, für den bestimmt wird, dass eine im Parallelzellenblock 100-m enthaltene Zelle ihr Lebenszeitende erreicht hat.
  • (Beispielhafte Änderungen der ersten Ausführungsform)
  • Während in der vorliegenden Ausführungsform zum Berechnen des Mittelwerts Rave(m) die Parallelzellenblöcke 100-m in Gruppen mit ähnlichen Temperaturen unterteilt sind, zu berechnen, um den Indexwert Ri(m) zu erfassen, können alle Parallelzellenblöcke, die die Batterie 100 bilden, zur Berechnung des Mittelwerts Rave(m) herangezogen werden, um den Indexwert Ri(m) zu erfassen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird das Widerstandsverhältnis Rr(m) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m unter Verwendung des Mittelwerts Rave(m) der Innenwiderstandswerte „einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken mit Ausnahme des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m“ bestimmt. Der Mittelwert Rave(m) kann jedoch aus den Innenwiderstandswerten einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken einschließlich des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m bestimmt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird der gleitende Mittelwert Rrma(m) des Widerstandsverhältnisses Rr(m) unter Verwendung des vorherigen Widerstandsverhältniswertes Rr(m)p berechnet, der in der unmittelbar vorhergehenden Routine berechnet wurde. Das heißt, der gleitende Mittelwert Rrma(m) ist ein gleitender Mittelwert des Widerstandsverhältnisses Rr(m), der in der unmittelbar vorhergehenden Routine und davor berechnet wurde. Der gleitende Mittelwert Rrma(m) kann jedoch auch mit dem in der aktuellen Routine berechneten Widerstandsverhältnis Rr(m) berechnet werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird der Indexwert Ri(m) als „Indexwert Ri(m) = Rr(m) - Rrma(m)“ berechnet. Der Indexwert Ri(m) kann jedoch auch als „Indexwert Ri(m) = Rrma(m) - Rr(m)“ berechnet werden. Wenn in diesem Fall der Indexwert Ri(m) unter den Schwellenwert α fällt, wird bestimmt, dass eine abnormale Degradation vorliegt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird der in 5 dargestellte Prozess (oder das Ablaufdiagramm) immer dann durchgeführt, wenn die Batterie 100 extern geladen wird. Der in 5 gezeigte Prozess kann jedoch auch immer dann durchgeführt werden, wenn der Ladezustand (SOC) der Batterie 100 während des Fahrens des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 1 einen vorbestimmten Wert erreicht. Des Weiteren kann der in 5 gezeigte Prozess immer dann durchgeführt werden, wenn das elektrisch angetriebene Fahrzeug 1 anfährt oder anhält.
  • Wenn in S70 und S90 eine Warninformation ausgegeben wird, kann eine (nicht dargestellte) Alarmvorrichtung einen Alarm ausgeben. Die Alarmvorrichtung kann eine Störungsanzeigelampe (MIL) einschalten, einen Summer auslösen oder eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI), wie z. B. ein Multifunktionsdisplay, verwenden, um einen Benutzer zum Austausch des Parallelzellenblocks 100-m aufzufordern.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • In der ersten Ausführungsform wird der Innenwiderstand R(m) des Parallelzellenblocks 100-m als Parameter verwendet, um einen Degradationszustand des Parallelzellenblocks 100-m zu bestimmen. In einer zweiten Ausführungsform werden ein 1-Sekunden-Widerstandswert und ein 10-Sekunden-Widerstandswert des Parallelzellenblocks 100-m verwendet, um einen Zustand im Anschlusswiderstand des Parallelzellenblocks 100-m zu bestimmen.
  • 7 und 8 sind Ablaufdiagramme eines Prozesses, der von der ECU 300 in der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird. Zu beachten ist, dass jeder funktionelle Block im Steuergerät 300 gemäß dem Zustand-Bestimmungsgerät identisch mit dem der ersten Ausführungsform ist und dementsprechend anhand 4 beschrieben wird.
  • Die in den 7 und 8 gezeigten Ablaufdiagramme werden z. B. immer dann ausgeführt, wenn die Batterie 100 extern geladen wird. Zunächst werden in S100 die Zwischenkreisspannung VB(m) und der Strom IB des Parallelzellenblocks 100-m erfasst. Anschließend berechnet die Parameter-Erfassungseinheit 310 in S102 den Innenwiderstandswert (oder Gesamtwiderstandswert) R(m) des Parallelzellenblocks 100-m basierend auf der erfassten Spannung VB(m) und dem Strom IB. Der Innenwiderstandswert R(m) kann z. B. bestimmt werden, indem die Leerlaufspannung (OCV) des Parallelzellenblocks 100-m bestimmt und der Innenwiderstandswert R(m) aus der Leerlaufspannung (OCV) sowie der Spannung VB(m) und dem Strom IB berechnet wird. Die Parameter-Erfassungseinheit 310 erfasst als 1-Sekunden-Widerstand R1s(m) den Innenwiderstandswert R(m) des Parallelzellenblocks 100-m, der eine Sekunde nach Beginn des externen Ladens der Batterie 100 erfassen wurde. Weiterhin erfasst die Parameter-Erfassungseinheit 310 als 10-Sekunden-Widerstand R10s(m) den Innenwiderstandswert R(m) des Parallelzellenblocks 100-m, der 10 Sekunden nach dem Start des externen Ladens der Batterie 100 erfassen wurde, und die Steuerung fährt mit S104 fort.
  • In S104 subtrahiert die Parameter-Erfassungseinheit 310 den 1-Sekunden-Widerstand R1s(m) vom 10-Sekunden-Widerstand R10s(m), um einen Differenzwiderstand Rs(m) des Parallelzellenblocks 100-m zu erfassen (Differenzwiderstand Rs(m) = R10s(m) - R1s(m)). Anschließend geht die Steuerung zu S106 über.
  • In S106 berechnet die Mittelwert-Berechnungseinheit 320 einen Mittelwert R1 save(m) von 1-Sekunden-Widerständen R1s(m) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken 100-m und einen Mittelwert Rsave(m) von Differenzwiderständen Rs(m) der Mehrzahl von Parallelzellenblöcken 100-m. Der Mittelwert R1s(m) ist ein Mittelwert von 1-Sekunden-Widerständen R1s(m) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken 100-m, die eine ähnliche Temperatur wie die des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m aufweisen. Der Mittelwert Rsave(m) ist ein Mittelwert der differentiellen Widerstände Rs(m) der Mehrzahl von Parallelzellenblöcke 100-m, die eine ähnliche Temperatur wie die des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m aufweisen. Auch in der vorliegenden Ausführungsform werden die Parallelzellenblöcke 100-m wie in der ersten Ausführungsform in eine Mehrzahl von Gruppen aus Parallelzellenblöcken 100-m mit jeweils ähnlichen Temperaturen unterteilt und der Mittelwert R1save(m) und der Mittelwert Rsave(m) berechnet. Hier wird nicht beschrieben, wie der Mittelwert R1 save(m) und der Mittelwert Rsave(m) berechnet werden, da diese ähnlich wie der Mittelwert Rave(m) in der ersten Ausführungsform berechnet werden.
  • In S108 berechnet die Parameterverhältnis-Berechnungseinheit 330 ein 1-Sekunden-Widerstandsverhältnis R1 sr(m) des Parallelzellenblocks 100-m unter Verwendung des in der Parameter-Erfassungseinheit 310 erfassten 1-Sekunden-Widerstands R1s(m) und des in der Mittelwert-Berechnungseinheit 320 berechneten Mittelwertes R1 save(m). Weiterhin wird ein Differenzwiderstandsverhältnis Rsr(m) des Parallelzellenblocks 100-m unter Verwendung des in der Parameter-Erfassungseinheit 310 bestimmten Differenzwiderstands Rs(m) und des in der Mittelwert-Berechnungseinheit 320 bestimmten Mittelwerts Rsave(m) berechnet. Das 1-Sekunden-Widerstandsverhältnis R1sr(m) ist ein Verhältnis des 1-Sekunden-Widerstands R1s(m) zum Mittelwert R1 save(m) und wird als „1-Sekunden-Widerstandsverhältnis R1 sr(m) = R1 s(m)/R1 save(m)“ berechnet. Das Differenzwiderstandsverhältnis Rsr(m) ist ein Verhältnis des Differenzwiderstands Rs(m) zum Mittelwert Rsave(m) und wird als „Differenzwiderstandsverhältnis Rsr(m) = Rs(m)/Rsave(m)“ berechnet. Das so berechnete 1-Sekunden-Widerstandsverhältnis R1sr(m) und das Differenzwiderstandsverhältnis Rsr(m) werden im Speicher 302 gespeichert, und die Steuerung geht zum nächsten Schritt, d. h. S110, über.
  • In S110 berechnet die Gleitender-Mittelwert-Berechnungseinheit 340 einen gleitenden Mittelwert R1srma(m) des 1-Sekunden-Widerstandsverhältnisses R1sr(m) und einen gleitenden Mittelwert Rsrma(m) des Differenzwiderstandsverhältnisses Rsr(m). Wie der gleitende Mittelwert R1 srma(m) und der gleitende Mittelwert Rsrma(m) berechnet werden, wird nicht beschrieben, da diese ähnlich wie der gleitende Mittelwert Rrma(m) in der ersten Ausführungsform berechnet werden. Sobald der gleitende Mittelwert R1 srma(m) und der gleitende Mittelwert Rsrma(m) jedes Parallelzellenblocks 100-m berechnet worden sind, werden der gleitende Mittelwert R1 srma(m) und der gleitende Mittelwert Rsrma(m) im Speicher 302 gespeichert, und die Steuerung fährt mit S112 fort.
  • In S112 berechnet die Indexwert-Berechnungseinheit 350 einen Indexwert R1 si(m). Der Indexwert R1 si(m) ist die Differenz zwischen dem 1-Sekunden-Widerstandsverhältnis R1sr(m) des Parallelzellenblocks 100-m und dem gleitenden Mittelwert R1 srma(m) und wird als „Indexwert R1 si(m) = R1 sr(m) - R1 srma(m)“ berechnet. Weiterhin berechnet die Indexwert-Berechnungseinheit 350 einen Indexwert Rsi(m). Der Indexwert Rsi(m) ist die Differenz zwischen dem Differenzwiderstandsverhältnis Rsr(m) des Parallelzellenblocks 100-m und dem gleitenden Mittelwert Rsrma(m) und wird als „Indexwert Rsi(m) = Rsr(m) - Rsrma(m)“ berechnet.
  • Im Anschluss an S112 bestimmt die Zustand-Bestimmungseinheit 360 in S114, ob der Indexwert Rsi(m) kleiner als ein Schwellenwert b ist. Wenn der Indexwert Rsi(m) kleiner als der Schwellenwert b ist, wird eine positive Bestimmung vorgenommen, und die Steuerung fährt mit S116 fort, um zu bestimmen, ob der Indexwert R1 si(m) größer als oder gleich einem Schwellenwert a ist. Wenn der Indexwert R1 si(m) gleich dem oder größer als der Schwellenwert a ist und eine positive Bestimmung vorgenommen wurde, fährt die Steuerung mit S118 fort, um zu bestimmen, dass der Parallelzellenblock 100-m einen zu hohen Anschlusswiderstand aufweist. Der Anschlusswiderstand des Parallelzellenblocks 100-m ist unabhängig von einer Leitungszeit und der Innenwiderstand des Parallelzellenblocks 100-m abhängig von der Leitungszeit. Dementsprechend ist der 10-Sekunden-Widerstand R10s(m) minus dem 1-Sekunden-Widerstand R1s(m) oder der Differenzwiderstand Rs(m) ein Wert, bei dem eine Leitungszeitkomponente des Innenwiderstands des Parallelzellenblocks 100-m allein entfernt wurde. Wenn also der Indexwert Rsi(m), der auf dem Differenzwiderstand Rs(m) basiert, kleiner als der Schwellenwert b und der Indexwert R1 si(m), der auf dem 1-Sekunden-Widerstand R1s(m) basiert, größer oder gleich dem Schwellenwert a ist, kann bestimmt werden, dass der Parallelzellenblock 100-m einen zu hohen Anschlusswiderstand aufweist. Weiterhin werden in S118 Identifikationsinformationen des Parallelzellenblocks 100-m, der als zu großer Anschlusswiderstand bestimmt wurde, z. B. eine ID-Nummer des Parallelzellenblocks 100-m, in den Speicher 302 geschrieben und überdies eine Warninformation ausgibt, die einen zu hohen Anschlusswiderstand anzeigt, und danach wird die aktuelle Routine beendet. Der Anschlusswiderstand des Parallelzellenblocks 100-m ist der Metallwiderstand einer Metallkomponente (eines leitenden Elements) und der Kontaktwiderstand durch einen verbundenen Abschnitt.
  • In S116 geht die Steuerung zu S120 über, wenn der Indexwert R1 si(m) kleiner als der Schwellenwert a ist und eine negative Bestimmung vorgenommen wurde. Dabei wird bestimmt, ob der Differenzwiderstand Rs(m) kleiner als ein Schwellenwert d ist. Wenn der Differenzwiderstand Rs(m) gleich dem oder größer als der Schwellenwert d ist und eine positive Bestimmung vorgenommen wurde, fährt die Steuerung mit S122 fort, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m normal degradiert ist. Des Weiteren werden in S122 Identifikationsinformationen des Parallelzellenblocks 100-m, der als normal degradiert bestimmt wurde, z. B. eine ID-Nummer des Parallelzellenblocks 100-m, in den Speicher 302 geschrieben und überdies eine Warninformation ausgibt, die eine normale Degradation anzeigt, und danach endet die aktuelle Routine.
  • Wenn der Differenzwiderstand Rs(m) in S120 kleiner als der Schwellenwert d ist und eine positive Bestimmung vorgenommen wurde, fährt die Steuerung mit S124 fort, um zu bestimmen, ob der 1-Sekunden-Widerstand R1s(m) gleich einem oder größer als ein Schwellenwert c ist. Wenn der 1-Sekunden-Widerstand R1s(m) gleich dem oder größer als der Schwellenwert c ist und eine positive Bestimmung vorgenommen wurde, fährt die Steuerung mit S118 fort, um zu bestimmen, dass der Parallelzellenblock 100-m einen zu hohen Anschlusswiderstand hat. Wenn der 1-Sekunden-Widerstand R1s(m) kleiner als der Schwellenwert c in S124 ist und eine negative Bestimmung vorgenommen wurde, endet die laufende Routine.
  • Wenn der Indexwert Rsi(m) gleich dem oder größer als der Schwellenwert b in S114 ist, erfolgt eine negative Bestimmung, und die Steuerung fährt mit S126 fort. In S126 wird bestimmt, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m abnormal degradiert ist. Des Weiteren werden in S126 Identifikationsinformationen des Parallelzellenblocks 100-m, der als abnormal degradiert bestimmt wurde, z. B. eine ID-Nummer des Parallelzellenblocks 100-m, in den Speicher 302 geschrieben und überdies eine Warninformation ausgibt, die anzeigt, dass eine abnormale Degradation verursacht wurde, und danach endet die aktuelle Routine.
  • Somit werden in der zweiten Ausführungsform der 1-Sekunden-Widerstand Rs(m) und der Differenzwiderstand Rs(m) des Parallelzellenblocks 100-m verwendet, um den Zustand des Anschlusswiderstands und den Degradationszustand des Parallelzellenblocks 100-m zu bestimmen. Da der 1-Sekunden-Widerstand Rs(m) und der Differentialwiderstand Rs(m) auf der Basis des Innenwiderstandswertes R(m) des Parallelzellenblocks 100-m bestimmt werden, werden sie ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform durch eine abnormale Degradation der im Parallelzellenblock 100-m enthaltenen Zellen beeinflusst und haben somit das gleiche Problem wie bei der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform wird auch in dem Fall, in dem der Parallelzellenblock 100-m eine abnormal degradiert Zelle hat, ein Zustand des Anschlusswiderstandes basierend auf dem „Indexwert Rsi(m), der eine Differenz zwischen dem differentiellen Widerstandsverhältnis Rsr(m) und dem beweglichen Mittelwert Rsrma(m) ist“ und dem „Indexwert R1si(m), der eine Differenz zwischen dem 1-Sekunden-Widerstandsverhältnis R1sr(m) und dem beweglichen Mittelwert R1 srma(m) ist“, durch ein Verfahren bestimmt, das dem in der ersten Ausführungsform ähnlich ist, so dass der Zustand des Anschlusswiderstandes geeignet bestimmt werden kann. Auf diese Weise kann wie auch in der ersten Ausführungsform auch in dem Fall, in dem eine Zelle des Parallelzellenblocks 100-m abnormal degradiert ist, ein Zustand des Anschlusswiderstands erfolgreich bestimmt werden.
  • Zu beachten ist, dass eine beispielhafte Modifikation ähnlich der der ersten Ausführungsform auch in der zweiten Ausführungsform übernommen werden kann.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • In einer dritten Ausführungsform wird ein Degradationszustand des Parallelzellenblocks 100-m bestimmt, der dadurch verursacht wird, dass Metall oder ähnliches, das in einer Elektrode, einem Elektrodenverbundmaterial und Ähnlichem enthalten ist, wiederholt aufgelöst wird und sich anlagert und ein Leiter einen Separator durchdringt und einen internen Kurzschluss (Mikrokurzschlusses) verursacht.
  • 9 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses, der von der ECU 300 in der dritten Ausführungsform durchgeführt wird. Zu beachten ist, dass jeder funktionelle Block im Steuergerät 300 gemäß dem Zustand-Bestimmungsgerät identisch mit dem der ersten Ausführungsform ist und dementsprechend anhand 4 beschrieben wird.
  • Das in 9 gezeigte Ablaufdiagramm wird in vorbestimmten Intervallen wiederholt ausgeführt. Zunächst wird in S200 bestimmt, ob das SMR 50 von einem geschlossenen (EIN) Zustand in einen offenen (AUS) Zustand geschaltet wurde. Wenn das SMR 50 von EIN auf AUS geschaltet wurde, wird in S200 eine positive Bestimmung vorgenommen, und die Steuerung fährt mit S202 fort. In S202 wird eine Zwischenkreisspannung VB(m) des Parallelzellenblocks 100-m beim Schalten des SMR 50 von EIN nach AUS im Speicher 302 als Ausschaltspannung VBf(m) gespeichert, und die laufende Routine endet.
  • Wenn das SMR 50 nicht von EIN auf AUS geschaltet ist, wird in S200 eine negative Bestimmung vorgenommen, und die Steuerung fährt mit S204 fort, um zu bestimmen, ob SMR 50 von AUS auf EIN geschaltet wurde. Wenn der SMR 50 nicht von AUS auf EIN geschaltet wurde, wird eine negative Bestimmung vorgenommen und die aktuelle Routine beendet. Wenn der SMR 50 von AUS auf EIN geschaltet wurde, wird in S204 eine positive Bestimmung vorgenommen und die Steuerung fährt mit S206 fort.
  • In S206 erfasst die Parameter-Erfassungseinheit 310 eine Differenzspannung VBh(m), indem sie von der aus dem Speicher 302 gelesenen Ausschaltspannung VBf(m) die Zwischenkreisspannung VB(m) des Parallelzellenblocks 100-m subtrahiert, die erfassen wird, wenn das SMR 50 von AUS auf EIN geschaltet wurde. Die „Differenzspannung VBh(m) = VBf(m) - VB(m)“ ist ein Betrag, um den sich die Zwischenkreisspannung VB(m) des Parallelzellenblocks 100-m ändert, wenn der Parallelzellenblock 100-m (die Batterie 100) nicht verwendet wird, da das elektrisch angetriebene Fahrzeug 1 geparkt ist oder dergleichen. Dementsprechend weist der Parallelzellenblock 100-m mit zunehmender Differenzspannung VBh(m) einen größeren Selbstentladungsbetrag auf. Die Differenzspannung VBh(m) stellt einen Selbstentladungsbetrag des Parallelzellenblocks 100-m in einer Größenordnung dar.
  • In S208 berechnet die Mittelwert-Berechnungseinheit 320 anschließend einen Mittelwert VBhave(m) der Differenzspannungen VBh(m) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken 100-m. Der Mittelwert VBhave(m) ist ein Mittelwert der Differenzspannungen VBh(m) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken 100-m, die eine ähnliche Temperatur wie die des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m aufweisen. Auch in der vorliegenden Ausführungsform werden die Parallelzellenblöcke 100-m wie in der ersten Ausführungsform in mehrere Gruppen von Parallelzellenblöcken 100-m mit jeweils ähnlicher Temperatur unterteilt und der Mittelwert VBhave(m) berechnet. Wie der Mittelwert VBhave(m) berechnet wird, wird nicht beschrieben, da dieser ähnlich wie der Mittelwert Rave(m) in der ersten Ausführungsform berechnet wird.
  • In S210 berechnet die Parameterverhältnis-Berechnungseinheit 330 ein Differenzspannungsverhältnis VBhr(m) des Parallelzellenblocks 100-m unter Verwendung der in der Parameter-Erfassungseinheit 310 erfassten Differenzspannung VBh(m) und des in der Mittelwert-Berechnungseinheit 320 berechneten Mittelwertes VBhave(m). Das Differenzspannungsverhältnis VBhr(m) ist ein Verhältnis der Differenzspannung VBh(m) zum Mittelwert VBhave(m) und wird als „Differenzspannungsverhältnis VBhr(m) = Bh(m)/VBhave(m)“ berechnet. Das berechnete Differenzspannungsverhältnis VBhr(m) wird im Speicher 302 gespeichert, und die Steuerung fährt mit dem nächsten Schritt, oder S212, fort.
  • In S212 berechnet die Gleitender-Mittelwert-Berechnungseinheit 340 einen gleitenden Mittelwert VBhrma(m) des Differenzspannungsverhältnisses VBhr(m). Wie der gleitende Mittelwert VBhrma(m) berechnet wird, wird nicht beschrieben, da dieser ähnlich wie der gleitende Mittelwert Rrma(m) in der ersten Ausführungsform berechnet wird. Sobald der gleitende Mittelwert VBhrma(m) jedes Parallelzellenblocks 100-m berechnet wurde, wird der gleitende Mittelwert VBhrma(m) im Speicher 302 gespeichert, und die Steuerung fährt mit S214 fort.
  • In S214 errechnet die Indexwert-Berechnungseinheit 350 einen Indexwert VBhi(m). Der Indexwert VBhi(m) ist eine Differenz zwischen dem Differenzspannungsverhältnis VBhr(m) des Parallelzellenblocks 100-m und dem gleitenden Mittelwert VBhrma(m) und wird als „Indexwert VBhi(m) = VBhr(m) - VBhrma(m)“ berechnet.
  • Sobald die Indexwert-Berechnungseinheit 350 den Indexwert VBhi(m) berechnet hat und die Steuerung zu S216 übergeht, bestimmt die Zustand-Bestimmungseinheit 360, ob der Indexwert VBhi(m) einen Schwellenwert γ überschreitet. Wenn der Indexwert VBhi(m) den Schwellenwert γ übersteigt, wird eine positive Bestimmung vorgenommen, und die Steuerung fährt mit S218 fort, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m durch eine anormale Degradation intern kurzgeschlossen ist. Wenn z. B. eine der Zellen, die in dem zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m enthalten sind, abnormal degradiert ist und schnell einen internen Kurzschluss erzeugt, steigt auch das Differenzspannungsverhältnis VBhr(m). Jedoch steigt der gleitende Mittelwert VBhrma(m) nie schnell an. Wenn also eine Differenz zwischen dem Differenzspannungsverhältnis VBhr(m) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m und dem gleitenden Mittelwert VBhrma(m), d. h. dem Indexwert VBhi(m), den Schwellenwert γ überschreitet, kann bestimmt werden, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m durch eine anormale Degradation intern kurzgeschlossen ist. Ferner werden in S218 Identifikationsinformationen des Parallelzellenblocks 100-m, der als abnormal degradiert bestimmt wurde, z. B. eine ID-Nummer des Parallelzellenblocks 100-m, in den Speicher 302 geschrieben und überdies eine Warninformation ausgegeben, die anzeigt, dass ein interner Kurzschluss durch abnormale Degradation verursacht wurde, und danach endet die aktuelle Routine.
  • Wenn der Indexwert VBhi(m) gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert γ ist und in S216 eine negative Bestimmung vorgenommen wurde, fährt die Steuerung mit S220 fort. In S220 bestimmt die Zustand-Bestimmungseinheit 360, ob die zu bestimmende Differenzspannung VBh(m) des Parallelzellenblocks 100-m einen Schwellenwert θ überschreitet. Wenn die Differenzspannung VBh(m) gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert θ ist und eine negative Bestimmung vorgenommen wurde, endet die laufende Routine. Wenn die Differenzspannung VBh(m) den Schwellenwert θ überschreitet, wird eine positive Bestimmung vorgenommen, und die Steuerung fährt mit S222 fort, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m durch normale Degradation intern kurzgeschlossen ist. Weiterhin wird in S222 die Identifikationsinformation des Parallelzellenblocks 100-m, der als normal degradiert bestimmt wurde, z. B. eine ID-Nummer des Parallelzellenblocks 100-m, in den Speicher 302 geschrieben und überdies eine Warninformation ausgegeben, die anzeigt, dass ein interner Kurzschluss durch normale Degradation verursacht wird, und danach endet die aktuelle Routine.
  • Wenn der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m durch normale Degradation intern kurzgeschlossen ist, überschreitet der Indexwert VBhi(m) nicht den Schwellenwert γ. (Das Differenzspannungsverhältnis VBhr(m) und der gleitende Mittelwert VBhrma(m) haben keine große Differenz zueinander und weisen stattdessen im Wesentlichen den gleichen Wert auf, und der Indexwert VBhi(m) zeigt einen Wert um „0“ an). In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn nicht bestimmt wurde, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m durch anormale Degradation intern kurzgeschlossen ist (NEIN in S216), das Vorhandensein/Fehlen einer normalen Degradation in S220 bestimmt. So kann auch bestimmt werden, ob der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m normal degradiert ist. Der Schwellenwert θ kann ein beliebiger Wert sein, solange damit bestimmt werden kann, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m normal degradiert ist, und kann auf der Basis eines Zustands eines internen Kurzschlusses bestimmt werden, für den bestimmt wird, dass eine im Parallelzellenblock 100-m enthaltene Zelle ihr Lebenszeitende erreicht hat.
  • In der dritten Ausführungsform kann ähnlich wie in der ersten Ausführungsform ein Zustand, in dem ein interner Kurzschluss auftritt, bei abnormaler Degradation des Parallelzellenblocks 100-m sowie auch bei normaler Degradation des Parallelzellenblocks 100-m erfolgreich bestimmt werden. Zu beachten ist, dass eine beispielhafte Modifikation ähnlich der der ersten Ausführungsform auch in der dritten Ausführungsform übernommen werden kann.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • In der ersten Ausführungsform wird der Innenwiderstand R(m) des Parallelzellenblocks 100-m als Parameter verwendet, um einen Degradationszustand des Parallelzellenblocks 100-m zu bestimmen. In einer vierten Ausführungsform wird die Zellenkapazität des Parallelzellenblocks 100-m verwendet, um einen Degradationszustand des Parallelzellenblocks 100-m zu bestimmen.
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses, der von der ECU 300 in der vierten Ausführungsform durchgeführt wird. Zu beachten ist, dass jeder funktionelle Block im Steuergerät 300 gemäß dem Zustand-Bestimmungsgerät identisch mit dem der ersten Ausführungsform ist und dementsprechend anhand 4 beschrieben wird.
  • Das in 10 gezeigte Ablaufdiagramm wird z. B. immer dann ausgeführt, wenn die Batterie 100 extern geladen wird. Zunächst werden in S300 die Zwischenkreisspannung VB(m) und der Strom IB des Parallelzellenblocks 100-m erfasst. In S302 berechnet und erfasst die Parameter-Erfassungseinheit 310 anschließend eine Kapazität BC(m) des Parallelzellenblocks 100-m auf der Basis der erfassten Spannung VB(m) und des Stroms IB. Die Kapazität BC(m) kann z. B. so beschaffen sein, dass ein vorhergesagter Spannungswert der Zellen aus der Leerlaufspannung (OCV) und dem Innenwiderstand (oder kombinierten Widerstand) des Parallelzellenblocks 100-m und dem Strom IB berechnet wird und ein Model eines äquivalentem Stromkreises der Zellen verwendet wird, um die Kapazität der Zellen so abzuschätzen, dass der vorhergesagte Spannungswert der Zellen und die Spannung VB(m) eine kleine Differenz aufweisen (d. h. ein Vorhersagefehlerverfahren), um so die Kapazität der Zellen zu bestimmen. Sobald die Parameter-Erfassungseinheit 310 die Kapazität BC(m) des Parallelzellenblocks 100-m erfassen hat, fährt die Steuerung mit S304 fort.
  • In S304 berechnet die Mittelwert-Berechnungseinheit 320 einen Mittelwert BCave(m) der Kapazitäten BC(m) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken 100-m. Der Mittelwert BCave(m) ist ein Mittelwert der Kapazitäten BC(m) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken 100-m, die eine ähnliche Temperatur wie die des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m aufweisen. Auch in der vorliegenden Ausführungsform werden die Parallelzellenblöcke 100-m wie in der ersten Ausführungsform in eine Mehrzahl von Gruppen aus Parallelzellenblöcken 100-m mit jeweils ähnlichen Temperaturen unterteilt, und der Mittelwert BCave(m) wird berechnet. Wie der Mittelwert BCave(m) berechnet wird, wird nicht beschrieben, da dieser ähnlich wie der Mittelwert Rave(m) in der ersten Ausführungsform berechnet wird.
  • In S306 berechnet die Parameterverhältnis-Berechnungseinheit 330 ein Kapazitätsverhältnis BCr(m) des Parallelzellenblocks 100-m unter Verwendung der in der Parameter-Erfassungseinheit 310 erfassten Kapazität BC(m) und des in der Mittelwert-Berechnungseinheit 320 berechneten Mittelwertes BCave(m). Das Kapazitätsverhältnis BCr(m) ist ein Verhältnis der Kapazität BC(m) zum Mittelwert BCave(m) und wird als „Kapazitätsverhältnis BCr(m) = BC(m)/BCave(m)“ berechnet. Das berechnete Kapazitätsverhältnis BCr(m) wird im Speicher 302 gespeichert, und die Steuerung fährt mit dem nächsten Schritt fort, d. h. S308.
  • In S308 berechnet die Gleitender-Mittelwert-Berechnungseinheit 340 einen gleitenden Mittelwert BCrma(m) des Kapazitätsverhältnisses BCr(m). Wie der gleitende Mittelwert BCrma(m) berechnet wird, wird nicht beschrieben, da dieser ähnlich wie der gleitende Mittelwert Rrma(m) in der ersten Ausführungsform berechnet wird. Sobald der gleitende Mittelwert BCrma(m) jedes Parallelzellenblocks 100-m berechnet wurde, wird der gleitende Mittelwert BCrma(m) im Speicher 302 gespeichert, und die Steuerung fährt mit S310 fort.
  • In S310 errechnet die Indexwert-Berechnungseinheit 350 einen Indexwert BCi(m). Der Indexwert BCi(m) ist eine Differenz zwischen dem gleitenden Mittelwert BCrma(m) und dem Kapazitätsverhältnis BCr(m) und wird als „Indexwert BCi(m) = BCrma(m) - BCr(m)“ berechnet.
  • Wenn die Indexwert-Berechnungseinheit 350 den Indexwert BCi(m) berechnet hat und die Steuerung zu S312 übergeht, bestimmt die Zustand-Bestimmungseinheit 360, ob der Indexwert BCi(m) einen Schwellenwert A überschreitet. Wenn der Indexwert BCi(m) den Schwellenwert A überschreitet, wird eine positive Bestimmung vorgenommen, und die Steuerung fährt mit S314 fort, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m abnormal degradiert ist. Die zu bestimmende Kapazität BC(m) des Parallelzellenblocks 100-m wird anhand des Innenwiderstands (oder des kombinierten Widerstands) abgeschätzt. Der Innenwiderstand (oder Gesamtwiderstand) des Parallelzellenblocks 100-m ist ein harmonischer Mittelwert der Innenwiderstände der einzelnen Zellen. Daher wird der Innenwiderstand (oder der Gesamtwiderstand) des Parallelzellenblocks 100-m niemals schnell abnehmen, selbst wenn eine der Zellen, die in dem zu bestimmenden Parallelzellenblock 100-m enthalten sind, abnormal degradiert ist und die Kapazität dieser Zelle schnell abnimmt, und kommt es zu keiner signifikanten Verringerung der Kapazität BC(m) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-am, wodurch es auch nicht zu einer signifikanten Verringerung des Kapazitätsverhältnisses BCr(m) kommt. Jedoch hat die die Verringerung des Kapazitätsverhältnisses BCr(m) nur einen äußerst geringen Effekt auf den gleitenden Mittelwert BCrma(m). Wenn also eine Differenz zwischen dem Kapazitätsverhältnis BCr(m) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks 100-m und dem gleitenden Mittelwert BCrma(m), d. h. dem Indexwert BCi(m), den Schwellenwert A überschreitet, kann bestimmt werden, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m durch anormale Degradation in seiner Kapazität verringert ist. Ferner werden in S314 Identifikationsinformationen des Parallelzellenblocks 100-m, der als abnormal degradiert bestimmt wurde, z. B. eine ID-Nummer des Parallelzellenblocks 100-m, in den Speicher 302 geschrieben und überdies eine Warninformation ausgegeben, die anzeigt, dass eine abnormale Degradation verursacht wurde, und danach wird die aktuelle Routine beendet.
  • Wenn der Indexwert BCi(m) gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert A ist und in S312 eine negative Bestimmung vorgenommen wurde, fährt die Steuerung mit S316 fort. In S316 bestimmt die Zustand-Bestimmungseinheit 360, ob der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m eine Kapazität BC(m) hat, die kleiner als ein Schwellenwert ω ist. Wenn die Kapazität BC(m) gleich dem oder größer als der Schwellenwert ω ist und eine negative Bestimmung vorgenommen wurde, endet die aktuelle Routine. Wenn die Kapazität BC(m) kleiner als der Schwellenwert ω ist, wird eine positive Bestimmung vorgenommen, und die Steuerung fährt mit S318 fort, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock 100-m durch normale Degradation in seiner Kapazität verringert ist. Weiterhin wird in S318 die Identifikationsinformation des Parallelzellenblocks 100-m, der als normal degradiert bestimmt wurde, z. B. eine ID-Nummer des Parallelzellenblocks 100-m, in den Speicher 302 geschrieben und überdies eine Warninformation ausgegeben, die anzeigt, dass eine normale Degradation verursacht wird, und danach endet die aktuelle Routine.
  • In der vierten Ausführungsform kann ähnlich wie in der ersten Ausführungsform ein Degradationszustand erfolgreich bestimmt werden, wenn der Parallelzellenblock 100-m sowohl abnormal degradiert als auch normal degradiert ist. Zu beachten ist, dass eine beispielhafte Modifikation ähnlich der der ersten Ausführungsform auch in der vierten Ausführungsform übernommen werden kann.
  • Die Ausführungsformen in der vorliegenden Offenbarung können wie folgt beispielhaft dargestellt werden:
    • 1) Gerät zur Bestimmung eines Zustand eines Batteriepacks (100), der drei oder mehr in Reihe geschaltete Parallelzellenblöcke (100-m) umfasst, die jeweils eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Zellen enthalten, mit: einer Parameter-Erfassungseinheit (310), die einen Innenwiderstandswert (R(m)) eines Parallelzellenblocks (100-m) erfasst; einer Parameterverhältnis-Berechnungseinheit (330), die ein Widerstandsverhältnis (Rr(m)) berechnet, das ein Verhältnis eines Innenwiderstandswertes (R(m)) eines zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) zu einem Mittelwert (Rave) von Innenwiderstandswerten (R(m)) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken (100-m) ist; einer Berechnungseinheit für den gleitenden Mittelwert (340), die einen gleitenden Mittelwert (Rrma(m)) des Widerstandsverhältnisses (Rr(m)) berechnet; einer Indexwert-Berechnungseinheit (350), die einen Indexwert (Ri(m)) erfasst, der eine Differenz zwischen dem Widerstandsverhältnis (Rr(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) und dem gleitenden Mittelwert (Rrma(m)) ist; und einer Zustand-Bestimmungseinheit (360), die einen zu bestimmenden Zustand des Parallelzellenblocks (100-m) basierend auf dem Indexwert (Ri(m)) bestimmt.
    • 2) Wenn in 1) bestimmt wurde, dass der Indexwert (Ri(m)) von einem vorbestimmten Bereich abweicht, z. B. wenn der Indexwert (Ri(m)) einen Schwellenwert (α) überschreitet, bestimmt die Zustand-Bestimmungseinheit (360), dass der zu bestimmende Parallelzellenblock (100-m) abnormal degradiert ist.
    • 3) In 1) oder 2) ist die Zustand-Bestimmungseinheit (360) weiterhin konfiguriert, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock (100-m) normal degradiert ist, wenn der Innenwiderstandswert (R(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) einen Schwellenwert (β) überschreitet.
    • 4) Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks (100), der drei oder mehr in Reihe geschaltete Parallelzellenblöcke (100-m) umfasst, die jeweils eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Zellen enthalten, mit: einer Parameter-Erfassungseinheit (310), die einen Differenzwiderstand (Rs(m)) auf der Basis eines 1-Sekunden-Widerstands (R1s(m)) eines Parallelzellenblocks (100-m) und eines 10-Sekunden-Widerstands (R10s(m)) des Parallelzellenblocks (100-m) erfasst; einer Parameterverhältnis-Berechnungseinheit (330), die ein 1-Sekunden-Widerstandsverhältnis (R1sr(m)) berechnet, das ein Verhältnis eines zu bestimmenden 1-Sekunden-Widerstands (R1 s(m)) eines Parallelzellenblocks (100-m) zu einem Mittelwert (R1save) von 1-Sekunden-Widerständen (R1s(m)) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken (100-m) ist, und die auch ein Differenzwiderstandsverhältnis (Rsr(m)) berechnet, das ein Verhältnis eines Differenzwiderstands (Rs(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) zu einem Mittelwert (Rsave) von Differenzwiderständen (Rs(m)) der Mehrzahl von Parallelzellenblöcken (100-m) ist; einer Berechnungseinheit für den gleitenden Mittelwert (340), die einen gleitenden Mittelwert (R1 srma(m)) des 1-Sekunden-Widerstandsverhältnisses (R1 sr(m)) sowie einen gleitenden Mittelwert (Rsrma(m)) des Differenzwiderstandsverhältnisses (Rsr(m)) berechnet; einer Indexwert-Berechnungseinheit (350), die einen Indexwert (R1 si(m)) berechnet, der eine Differenz zwischen dem 1-Sekunden-Widerstandsverhältnis (R1sr(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) und dem gleitenden Mittelwert (R1 srma(m)) ist, und die auch einen Indexwert (Rsi(m)) berechnet, der eine Differenz zwischen dem Differenzwiderstandsverhältnis (Rsr(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) und dem gleitenden Mittelwert (Rsrma(m)) ist; und einer Zustand-Bestimmungseinheit (360), die basierend auf dem Indexwert (R1 si(m)) und dem Indexwert (Rsi(m)) einen zu hohen Zustand des Anschlusswiderstands des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) bestimmt.
    • 5) Wenn in 4) bestimmt wurde, dass der Indexwert (Rsi(m)) kleiner als ein Schwellenwert (b) und der Indexwert (R1 si(m)) gleich einem oder größer als ein Schwellenwert (a) ist, bestimmt die Zustand-Bestimmungseinheit (360), dass der zu bestimmende Parallelzellenblock (100-m) einen zu hohen Anschlusswiderstand aufweist.
    • 6) In 4) oder 5) ist die Zustand-Bestimmungseinheit (360) weiter konfiguriert, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock (100-m) abnormal degradiert ist, wenn der Indexwert (Rsi(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) gleich dem oder größer als der Schwellenwert (b) ist.
    • 7) In 4), 5) oder 6) ist die Zustand-Bestimmungseinheit (360) konfiguriert, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock (100-m) normal degradiert ist, wenn der Differenzwiderstand (Rs(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) gleich einem oder größer als ein Schwellenwert (d) ist.
    • 8) In 4), 5), 6) oder 7) ist die Zustand-Bestimmungseinheit (360) konfiguriert, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock (100-m) einen zu hohen Anschlusswiderstand aufweist, wenn der 1-Sekunden-Widerstand (R1s(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) gleich einem oder größer als ein Schwellenwert (c) ist.
    • 9) Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks (100), der drei oder mehr in Reihe geschaltete Parallelzellenblöcke (100-m) umfasst, die jeweils eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Zellen enthalten, mit: einer Parameter-Erfassungseinheit (310), die eine Differenzspannung (VBh(m)) erfasst, die eine Differenz zwischen einer Spannung (VBf(m)) eines Parallelzellenblocks (100-m), wenn ein SMR (50), das das Batteriepack (100) und eine PCU (40) verbindet (EIN)/trennt (AUS), getrennt ist, und einer Spannung (VBh(m)) des Parallelzellenblocks (100-m) ist, wenn der SMR (50) verbunden ist; einer Parameterverhältnis-Berechnungseinheit (330), die ein Differenzspannungsverhältnis (VBhr(m)) berechnet, das ein Verhältnis einer Differenzspannung (VBh(m)) eines zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) zu einem Mittelwert (VBhave) von Differenzspannungen (VBh(m)) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken (100-m) ist; einer Gleitender-Mittelwert-Berechnungseinheit 340, die einen gleitenden Mittelwert (VBhrma(m)) des Differenzspannungsverhältnisses (VBhr(m)) berechnet; einer Indexwert-Berechnungseinheit (350), die einen Indexwert (VBhi(m)) erfasst, der eine Differenz zwischen dem Differenzspannungsverhältnis (VBhr(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) und dem gleitenden Mittelwert (VBhrma(m)) ist; und einer Zustand-Bestimmungseinheit (360), die einen internen Kurzschlusszustand des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) basierend auf dem Indexwert (VBhi(m)) bestimmt.
    • 10) Wenn in (9) bestimmt wurde, dass der Indexwert (VBhi(m)) von einem vorbestimmten Bereich abweicht, z. B. wenn der Indexwert (VBhi(m)) einen Schwellenwert (γ) überschreitet, bestimmt die Zustand-Bestimmungseinheit (360), dass der zu bestimmende Parallelzellenblock (100-m) durch anormale Degradation intern kurzgeschlossen ist.
    • 11) In Punkt 9) oder 10) ist die Zustand-Bestimmungseinheit (360) ferner konfiguriert, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock (100-m) durch normale Degradation intern kurzgeschlossen ist, wenn die Differenzspannung (VBh(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) einen Schwellenwert (θ) überschreitet.
    • 12) Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks (100), der drei oder mehr in Reihe geschaltete Parallelzellenblöcke (100-m) umfasst, die jeweils eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Zellen enthalten, mit: einer Parameter-Erfassungseinheit (310), die eine Kapazität (BC(m)) eines Parallelzellenblocks (100-m) erfasst; einer Parameterverhältnis-Berechnungseinheit (330), die ein Kapazitätsverhältnis (BCr(m)) berechnet, das ein Verhältnis einer Kapazität (BC(m)) eines zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) zu einem Mittelwert (BCave) von Kapazitäten (BCr(m)) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken (100-m) ist; einer Berechnungseinheit für den gleitenden Mittelwert (340), die einen gleitenden Mittelwert (BCrma(m)) des Kapazitätsverhältnisses (BCr(m)) berechnet; einer Indexwert-Berechnungseinheit (350), die einen Indexwert (BCi(m)) erfasst, der eine Differenz zwischen dem Kapazitätsverhältnis (BCr(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) und dem gleitenden Mittelwert (BCrma(m)) ist;) und einer Zustand-Bestimmungseinheit (360), die einen zu bestimmenden Zustand des Parallelzellenblocks (100-m) basierend auf dem Indexwert (BCi(m)) bestimmt.
    • 13) Wenn in (12) bestimmt wurde, dass der Indexwert (BCi(m)) von einem vorbestimmten Bereich abweicht, z. B. wenn der Indexwert (BCi(m)) einen Schwellenwert (λ) überschreitet, bestimmt die Zustand-Bestimmungseinheit (360), dass der zu bestimmende Parallelzellenblock (100-m) abnormal degradiert ist.
    • 14) In 12) oder 13) ist die Zustand-Bestimmungseinheit (360) weiterhin konfiguriert, um zu bestimmen, dass der zu bestimmende Parallelzellenblock (100-m) normal degradiert ist, wenn die Kapazität (BC(m)) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks (100-m) kleiner als ein Schwellenwert (ω) ist.
  • Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich vorstehend beschrieben wurden, dienen die hier offenbarten Ausführungsformen lediglich zur Veranschaulichung und nicht dazu, die Erfindung einzuschränken. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und soll alle Modifikationen innerhalb des Umfangs und der Bedeutung umfassen, die den Begriffen der Ansprüche entsprechen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • JP 2020075256 [0001]
    • JP 2012037337 [0003]

Claims (11)

  1. Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks, der drei oder mehr in Reihe geschaltete Parallelzellenblöcke umfasst, von denen jeder eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Zellen enthält, mit: einer Parameter-Erfassungseinheit, die einen Parameter (P) erfasst, der einen Zustand des Parallelzellenblocks anzeigt; einer Parameterverhältnis-Berechnungseinheit, die ein Parameterverhältnis (Pr) berechnet, das ein Verhältnis eines Parameters (P) eines zu bestimmenden Parallelzellenblocks zu einem Mittelwert (Pave) von Parametern (P) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken ist; einer Gleitender-Mittelwert-Berechnungseinheit die einen gleitenden Mittelwert (Prma) des Parameterverhältnisses (Pr) berechnet; einer Indexwert-Berechnungseinheit, die einen Indexwert (Pi) erfasst, der eine Differenz zwischen dem Parameterverhältnis (Pr) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks und dem gleitenden Mittelwert (Prma) ist; und einer Zustand-Bestimmungseinheit, die einen Zustand des zu bestimmenden Parallelzellenblocks basierend auf dem Indexwert (Pi) bestimmt.
  2. Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks nach Anspruch 1, wobei die Parameterverhältnis-Berechnungseinheit ein Parameterverhältnis (Pr) berechnet, das ein Verhältnis des Parameters (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks zu einem Mittelwert (Pave) von Parametern (P) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken mit Ausnahme des zu bestimmenden Parallelzellenblocks ist.
  3. Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Parameter-Erfassungseinheit den Parameter (P) immer dann erfasst, wenn eine vorbestimmte Zeit eintrifft, und die Indexwert-Berechnungseinheit den Indexwert (Pi) basierend auf einem gleitenden Mittelwert (Prma) berechnet, der unter Verwendung eines zur unmittelbar vorhergehenden vorbestimmten Zeit erfassten Parameters (P) und eines zur aktuellen vorbestimmten Zeit erfassten Parameters (P) berechnet wird.
  4. Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Parallelzellenblöcke mit ähnlicher Temperatur wie die des zu bestimmenden Parallelzellenblocks als die der Berechnung des Mittelwerts (Pave) unterliegende Mehrzahl von Parallelzellenblöcken ausgewählt sind.
  5. Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks nach Anspruch 4, wobei die Parameter-Erfassungseinheit den Parameter (P) immer dann erfasst, wenn eine vorbestimmte Zeit eingetroffen ist, und die Temperatur des Parallelzellenblocks die des Parallelzellenblocks zur vorbestimmten Zeit ist.
  6. Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks nach Anspruch 5, wobei der Batteriepack ein in einem Fahrzeug eingebautes Batteriepack ist, und die vorbestimmte Zeit eine der folgenden entspricht: wenn der Batteriepack extern geladen wird; wenn eine im Batteriepack gespeicherte Energiemenge einen vorbestimmten Wert erreicht, während das Fahrzeug fährt; wenn das Fahrzeug anfährt; und wann das Fahrzeug anhält.
  7. Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Parameter (P) ein Innenwiderstand des Parallelzellenblocks und/oder ein Selbstentladungsbetrag durch den Parallelzellenblock und/oder einer Zellenkapazität des Parallelzellenblocks ist.
  8. Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Zustand-Bestimmungseinheit einen Degradationszustand des zu bestimmenden Parallelzellenblocks anhand des Indexwerts (Pi) und des Parameters (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks bestimmt.
  9. Gerät zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Zustand-Bestimmungseinheit eine Warninformation und/oder Identifikationsinformation des zu bestimmenden Parallelzellenblocks ausgibt, wenn bestimmt wurde, dass der Indexwert (Pi) von einem vorbestimmten Bereich abweicht.
  10. Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks, der drei oder mehr in Reihe geschaltete Parallelzellenblöcke umfasst, von denen jeder eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Zellen umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erfassen eines Parameters (P), der einen Zustand des Parallelzellenblocks anzeigt; Berechnen eines Parameterverhältnisses (Pr), das ein Verhältnis eines Parameters (P) eines zu bestimmenden Parallelzellenblocks zu einem Mittelwert (Pave) von Parametern (P) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken ist; Berechnen eines gleitenden Mittelwerts (Prma) des Parameterverhältnisses (Pr); Erfassen eines Indexwertes (Pi), der eine Differenz zwischen dem Parameterverhältnis (Pr) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks und dem gleitenden Mittelwert (Prma) ist; und Bestimmen eines Zustands des zu bestimmenden Parallelzellenblocks auf der Basis des Indexwerts (Pi).
  11. Verfahren zur Bestimmung eines Zustands eines Batteriepacks nach Anspruch 10, wobei die Berechnung eines Parameterverhältnisses (Pr) eine Berechnung eines Parameterverhältnisses (Pr) umfasst, das ein Verhältnis des Parameters (P) des zu bestimmenden Parallelzellenblocks zu einem Mittelwert (Pave) von Parametern (P) einer Mehrzahl von Parallelzellenblöcken mit Ausnahme des zu bestimmenden Parallelzellenblocks ist.
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