DE10321720A1

DE10321720A1 - Verfahren zum Abschätzen des Ladezustandes und der Leerlaufspannung einer Batterie, sowie Verfahren und Vorrichtung zum Berechnen des Degradationsgrades einer Batterie

Info

Publication number: DE10321720A1
Application number: DE10321720A
Authority: DE
Inventors: Youichi Arai; Shuji Satake; Yoshiya Miyazaki
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2003-12-04
Also published as: US20040008031A1; US6850038B2

Abstract

Es werden ein Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie, ein Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung der Batterie und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Berechnen eines Degradationsgrades der Batterie angegeben. Als Degradationsgrad wird ein Verhältnis einer aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu der Anfangs-Elektrizitätsmenge, welche einer aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation entspricht, berechnet, und mittels dieses Degradationsgrades wird ein Ladezustand oder eine Leerlaufspannung der Batterie genau abgeschätzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Fahrzeug-Batterie, welche elektrische Energie Fahrzeug-Verbraucher liefert, ein Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung der Batterie und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Berechnen eines Degradationsgrades der Batterie.

Im allgemeinen werden, was eine an einem Fahrzeug befindliche Batterie anbetrifft, eine Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand, eine Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorgangs und eine Anfangs-Elektrizitätsmenge, welche von der Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand bis zu der Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges entladbar ist, im Voraus in Bezug auf eine nicht degradierte Batterie bestimmt. Dann kann ein Ladezustand, welcher einer beliebigen Leerlaufspannung entspricht, oder eine einem Ladezustand entsprechende Leerlaufspannung auf Basis der Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand, der Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges und der Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt werden.

Was eine Batterie anbetrifft, so wird deren Ersatzschaltbild als Reihenschaltung einer elektromotorischen Kraft E0 und einer Innenimpedanz R0 angegeben. Einer der Parameter zum Angeben eines Zustandes der Batterie ist der Ladezustand (SOC = "state of charge") als eine Anfangs-Elektrizitätsmenge, die von der Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand bis zu der Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges entladbar ist. Der Ladezustand SOC wird in Form eines prozentualen Werts (%) als relative Kapazität oder in Ampere × Stunde (Ah) als absolute Kapazität angegeben, wenn ein Ah- Wert im voll aufgeladenen Zustand auf den Wert von 100% gesetzt ist. Der Ladezustand SOC kann auf Basis einer Leerlaufspannung (OCV = "open circuit voltage") abgeschätzt werden, die gleich der elektromotorischen Kraft E0 ist und eine Klemmenspannung in einem Leerlaufzustand einer Batterie in deren Gleichgewichtszustand darstellt, wobei in diesem Zustand eine in der Batterie aufgrund eines Lade- oder Entladevorganges entstandene Polarisation aufgehoben wird. Hier wurde die Leerlaufspannung OCV gemessen oder abgeschätzt.

Wenn der SOC als ein Prozentwert angegeben wird, wie aus Fig. 35 ersichtlich ist, die eine Relation zwischen SOC und OCV angibt, ist der SOC (Ah) bei Schaltungsentwurf immer gleich einem Ah-umgerechneten Wert des SOC (%), d. h. einem Verhältnis zwischen der Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand zu der Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges.

Was eine Batterie anbetrifft, so wird ein (elektrischer) Referenz-Innenwiderstandswert, der abhängig von dem Ladezustand variiert, als Innen-Impedanz gesetzt. Der Referenz-Innenwiderstandswert wird verwendet, um zu ermitteln, ob eine Klemmenspannung der Batterie gleich oder kleiner als ein Wert der Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges wird oder nicht, wenn ein bestimmter Entladevorgang durchgeführt wird. Beispielsweise wird der Referenz-Innenwiderstandswert verwendet, um eine Steuerung des Schaltvorganges von einem Entlade- zu einem Ladevorgang durchzuführen, wenn die Leerlaufspannung auf einen spezifischen Wert oder darunter abfällt.

Wenn allerdings die Batterie degradiert, neigt die Innenimpedanz dazu, den Referenz-Innenwiderstandswert zu übersteigen. In diesem Falle fällt die Klemmenspannung der Batterie während eines Entladevorganges um einen Faktor des Anstiegs in dem Spannungsabfall in der Batterie ab, und daher kann eine erforderliche Klemmenspannung der Batterie nicht erreicht werden, wenn ein bestimmtes Ausmaß an Entladung durchgeführt wird. Wenn beispielsweise ein Fahrer den Motor eines Fahrzeugs starten möchte, nachdem der Motor einmal angehalten worden ist, kann der Fahrer den Motor selbst dann nicht wieder starten, wenn der Fahrer meint, dass die Batterie noch eine ausreichende Kapazität zum Starten des Motors aufweist.

Dies bedeutet, dass eine zulässige Entladekapazität (ADC = "allowable discharge capacity") der Batterie aufgrund des degradationsbedingten Anstiegs in der Innenimpedanz abfällt. Dementsprechend wurde die Auffassung vertreten, dass die zulässige Entladekapazität in Kenntnis der degradationsbedingten Zunahme der Innenimpedanz überprüft werden sollte.

Allerdings kann wie oben erwähnt selbst dann, wenn die zulässige Entladekapazität in Kenntnis des degradationsbedingten Anstiegs der Innenimpedanz überprüft wird, eine erforderliche Klemmenspannung der Batterie nicht erreicht werden, wenn ein bestimmtes Ausmaß an Entladung durchgeführt wird, was dazu führt, dass der Motor nicht gestartet werden kann.

Was das oben beschriebene Problem betrifft, so hat man dieses Problem bislang so interpretiert, dass man den degradationsbedingten Anstieg der Innenimpedanz nicht genau kennen kann, und man hat dieses Problem dadurch gelöst, dass ein großer Messbereich aufgenommen wurde, um die Ungenauigkeit abzudecken. Wenn allerdings der große Messbereich aufgenommen wird, führt dies zu einer Störung, wenn die Kapazität der Batterie vollständig entnommen werden soll. Beispielsweise erfordert in einem Hybridfahrzeug eine derartige Messung (bei Aufnahme eines großen Messbereichs) ein frühzeitiges Schalten einer Laderichtung, was im Ergebnis zu einem verschlechterten Kraftstoff-Wirkungsgrad im Fahrzeug führt.

Was eine Degradation einer Batterie betrifft, so ist es bekannt, dass eine Inaktivierungsdegradation, d. h. eine Inaktivierung aktiver Materialien, wie beispielsweise eine Elektrolyt-Abnahme und eine Reduzierung in elektrodenbildenden Materialien (aus Blei hergestellte dünne Platte im Falle einer Bleibatterie), mit dem Anstieg der Innenimpedanz, wie er oben beschrieben wurde, einhergeht.

Wie in Fig. 35 gezeigt ist, unterscheidet sich im Falle der oben erwähnten Inaktivierungsdegradation die Relation zwischen SOC und OCV von derjenigen im Falle einer Nicht- Degradation, bei der die Inaktivierungsdegradation nicht stattfindet, und die Elektrizitätsmenge, welche der Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand entspricht, wird gering. Im Gegensatz hierzu unterscheidet sich in einem Fall der Degradation, in dem die Innenimpedanz einer Batterie anwächst, die Relation zwischen SOC und OCV nicht von derjenigen im Fall ohne Degradation. Wenn bei einer Batterie, bei der die Inaktivierungsdegradation stattfindet, die OCV in einen Ah-Wert umgewandelt wird, wird in ähnlicher Weise zu dem Falle einer Batterie ohne Inaktivierungsdegradation ein größerer als der tatsächliche Ah-Wert erhalten.

Wenn ein solcher Ah-Wert erhalten wird, der größer als der tatsächlich Ah-Wert ist, und wenn daher der genaue Ah-Wert nicht ermittelt werden kann, kann die OCV nicht auf Basis des SOC genau abgeschätzt werden, welcher im Betrieb der Batterie von einem Zeitpunkt zum anderen variiert, so dass der Fahrer beispielsweise dann, wenn er den Motor eines Fahrzeugs starten möchte, nachdem der Motor einmal angehalten worden ist, den Motor nicht wieder starten kann, selbst wenn er meint, dass die Batterie noch eine ausreichende Kapazität zum Starten des Motors aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das obige Problem gelöst und ein Verfahren zum genauen Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie geschaffen, wobei die oben genannte Inaktivierungsdegradation berücksichtigt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum genauen Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Batterie unter Berücksichtigung der Inaktivierungsdegradation geschaffen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Berechnen eines Degradationszustandes einer Batterie geschaffen, welche zum genauen Ermitteln des Zustandes einer Batterie verwendet werden können.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie geschaffen, wobei eine einer beliebigen Leerlaufspannung der Batterie entsprechende Elektrizitätsmenge auf Basis einer Anfangs- Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine Gesamt- Elektrizitätsmenge ist, die bei Nicht-Degradation in die Batterie ladbar bzw. aus dieser entladbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses von der aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu der Anfangs- Elektrizitätsmenge; und
Multiplizieren einer abgeschätzten Elektrizitätsmenge, welche der beliebigen Leerlaufspannung entspricht, mit dem Degradationsgrad, wodurch ein Ladezustand der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

Bei dem obigen Aufbau kann selbst dann, wenn eine Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie stattfindet, infolge Abschätzung oder Messung einer Leerlaufspannung der Batterie ein Ladezustand der Batterie auf Basis einer der Leerlaufspannung entsprechenden Elektrizitätsmenge abgeschätzt werden, wobei der Degradationsgrad aufgrund der Inaktivierungsdegradation berücksichtigt wird.

Durch die vorliegende Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie geschaffen, wobei eine einer beliebigen Leerlaufspannung der Batterie entsprechende Elektrizitätsmenge auf Basis einer Anfangs- Elektrizitätsmenge, welche eine zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung im Zustand der Entladung aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge ist, und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges abgeschätzt wird, welche für die Batterie bei Nicht- Degradation vorbestimmt sind, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Gesamt-Elektrizitätsmenge, welche zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie aufladbar und entladbar ist, zu einem beliebigen Zeitpunkt zu der Anfangs-Elektrizitätsmenge; und
Multiplizieren der Elektrizitätsmenge, welche der beliebigen Leerlaufspannung entspricht, mit dem Degradationsgrad, wodurch der Ladezustand der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst dann, wenn eine Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie stattfindet, durch Abschätzung oder Messung einer Leerlaufspannung der Batterie ein Ladezustand der Batterie auf Basis einer Elektrizitätsmenge, welche der Leerlaufspannung entspricht, abgeschätzt werden, wobei der Degradationsgrad aufgrund der Inaktivierungsdegradation berücksichtigt wird.

Vorzugsweise werden die Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und die Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie bei Nicht-Degradation auf Basis einer Relation zwischen der Leerlaufspannung und dem Ladezustand bestimmt, wobei die Relation als Näherungsgerade berechnet wird, indem Daten des Ladezustandes in einem Bereich, in dem der Wert des Ladezustandes einen vorbestimmten Wert des Ladezustandes überschreitet, und Daten der Leerlaufspannung entsprechend diesem Ladezustand in dem Bereich verwendet werden, und
wenn eine beliebige Leerlaufspannung eine Leerlaufspannung entsprechend dem vorbestimmten Ladezustand in der Näherungsgerade überschreitet, die Elektrizitätsmenge, welche der beliebigen Leerlaufspannung entspricht, als Ladezustand entsprechend einer Leerlaufspannung abgeschätzt wird, welche erhalten wird, indem die Leerlaufspannung in der Näherungsgerade eingesetzt wird, und
wenn die beliebige Leerlaufspannung eine Leerlaufspannung entsprechend dem vorbestimmten Ladezustand in der Näherungsgerade nicht überschreitet, die der beliebigen Leerlaufspannung entsprechende Elektrizitätsmenge als ein Ladezustand abgeschätzt wird, welcher berechnet wird, indem ein integrierter Wert eines Lade- oder Entladestromes zu einem Ladezustand vor dem Beginn des Lade- oder Entladevorganges addiert oder von diesem subtrahiert wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst dann, wenn der Ladezustand (SOC) auf einem niedrigen Wert ist, ein solcher SOC genau abgeschätzt werden. Ferner kann, da eine Leerlaufspannung (OCV) bei Abschluss eines Entladevorganges mittels der Näherungsgerade bestimmt wird, eine Abschätzung einer Entladekapazität für den gesamten Bereich des SOC genau durchgeführt werden.

Vorzugsweise wird die vorbestimmte Relation zwischen der Leerlaufspannung und dem Ladezustand der Batterie mittels einer Näherungsgerade angegeben, welche mittels der Methode der kleinsten Quadrate berechnet wird, wobei Ladezustandsdaten in einem Bereich, in dem der Ladezustand einen vorbestimmten Ladezustand überschreitet und Daten der Leerlaufspannung, welche dem Ladezustand in dem Bereich entsprechen, verwendet werden.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann eine genaue Beziehung zwischen OCV und SOC erhalten werden, ohne dass OCV- und SOC- Daten in einem Bereich verwendet werden, in dem die Beziehung zwischen diesen Größen nicht-linear ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie geschaffen, wobei eine Elektrizitätsmenge, welche einer beliebigen Leerlaufspannung der Batterie entspricht, auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Änderung der Leerlaufspannung entsprechend einer beliebigen Änderung der Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht- Degradation zu einer Änderung der Leerlaufspannung, welche tatsächlich in der Batterie entstanden ist, zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf die beliebige Änderung der Elektrizitätsmenge; und
Multiplizieren einer entsprechend der beliebigen Leerlaufspannung abgeschätzten Elektrizitätsmenge mit dem Degradationsgrad, wodurch ein Ladezustand der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst dann, wenn eine Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie stattfindet, mittels Abschätzung oder Messung einer Änderung in der Leerlaufspannung der Batterie ein Ladezustand der Batterie abgeschätzt oder gemessen werden, indem der Degradationsgrad aufgrund der Inaktivierungsdegradation auf Basis einer Elektrizitätsmenge, welche der Leerlaufspannung entspricht, berücksichtigt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie geschaffen, wobei eine einer beliebigen Leerlaufspannung der Batterie entsprechende Elektrizitätsmenge auf Basis einer Anfangs- Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Änderung der in der Batterie tatsächlich angewachsenen Elektrizitätsmenge zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf eine Änderung der beliebigen Leerlaufspannung zu einer Änderung der Elektrizitätsmenge in Antwort auf eine Änderung der beliebigen Leerlaufspannung der Batterie bei Nicht- Degradation; und
Multiplizieren einer entsprechend der beliebigen Leerlaufspannung abgeschätzten Elektrizitätsmenge mit dem Degradationsgrad, wodurch ein Ladezustand der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst dann, wenn eine Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie stattfindet, mittels Abschätzung oder Messung einer Änderung der Elektrizitätsmenge der Batterie der Ladezustand der Batterie auf Basis einer der Leerlaufspannung entsprechenden Elektrizitätsmenge abgeschätzt werden, wobei der Degradationsgrad aufgrund der Inaktivierungsdegradation berücksichtigt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie geschaffen, wobei eine einer beliebigen Leerlaufspannung der Batterie entsprechende Elektrizitätsmenge auf Basis einer Anfangs- Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des durch Multiplikation eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses erhaltenen Wertes, wobei das erste Verhältnis ein Verhältnis einer Differenz zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu einer Differenz zwischen den Werten der Batterie bei Nicht-Degradation ist, und das zweite Verhältnis ein Verhältnis einer Änderung in der Leerlaufspannung in Antwort auf eine beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation zu einer Änderung in einer Leerlaufspannung ist, die in der Batterie tatsächlich zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf die beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge angestiegen ist; und
Multiplizieren der entsprechend der beliebigen Leerlaufspannung abgeschätzten Elektrizitätsmenge mit dem Degradationsgrad, wodurch ein Ladezustand der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst dann, wenn eine Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie stattfindet, mittels Abschätzung oder Messung einer Änderung in einer Leerlaufspannung im vollaufgeladenen Zustand der Batterie und einer Änderung der Leerlaufspannung der Ladezustand der Batterie auf Basis einer der Leerlaufspannung entsprechenden Elektrizitätsmenge abgeschätzt werden, wobei der Degradationsgrad aufgrund der Inaktivierungsdegradation berücksichtigt wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Batterie geschaffen, wobei eine einer beliebigen Elektrizitätsmenge der Batterie entsprechende Leerlaufspannung auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zur Anfangs- Elektrizitätsmenge; und
Überprüfen einer Leerlaufspannung, welche entsprechend der beliebigen Elektrizitätsmenge abgeschätzt wurde, mittels des Degradationsgrades, wodurch eine Leerlaufspannung der Batterie zu diesem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst dann, wenn eine Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie stattfindet, mittels Messung einer Elektrizitätsmenge der Batterie eine Leerlaufspannung der Batterie auf Basis einer der Elektrizitätsmenge entsprechenden Leerlaufspannung abgeschätzt werden, nachdem eine Überprüfung mittels des Degradationsgrades aufgrund der Inaktivierungsdegradation durchgeführt wurde.

Durch die vorliegende Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Batterie geschaffen, wobei eine einer beliebigen Elektrizitätsmenge der Batterie entsprechende Leerlaufspannung auf Basis einer Anfangs- Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge ist, welche für die Batterie bei Nicht-Degradation vorbestimmt sind, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Gesamt-Elektrizitätsmenge, welche zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt aufladbar oder entladbar ist, zu der Anfangs-Elektrizitätsmenge; und
Überprüfen einer entsprechend der Elektrizitätsmenge abgeschätzten Leerlaufspannung mittels des Degradationsgrades, wodurch eine Leerlaufspannung der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst dann, wenn eine Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie stattfindet, mittels Messung einer Elektrizitätsmenge der Batterie eine Leerlaufspannung der Batterie auf Basis einer der Elektrizitätsmenge entsprechenden Leerlaufspannung abgeschätzt werden, nachdem die Überprüfung mittels des Degradationsgrades aufgrund der Inaktivierungsdegradation durchgeführt wurde.

Vorzugsweise werden die Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und die Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie bei Nicht-Degradation auf Basis einer Relation zwischen der Leerlaufspannung und dem Ladezustand bestimmt, wobei die Relation als Näherungsausdruck vorbestimmt wird, welcher unter Verwendung von Daten des Ladezustandes in einem Bereich, in dem der Wert des Ladezustandes einen vorbestimmten Ladezustand überschreitet und von Daten einer dem Ladezustand in dem Bereich entsprechenden Leerlaufspannung berechnet wird; und
wenn die der beliebigen Elektrizitätsmenge entsprechende Leerlaufspannung eine dem vorbestimmten Ladezustand in dem Näherungsausdruck entsprechende Leerlaufspannung überschreitet, die der Elektrizitätsmenge entsprechende Leerlaufspannung als Leerlaufspannung abgeschätzt wird, welche nach einem Lade- oder Entladevorgang gemessen wird; und
wenn die der beliebigen Elektrizitätsmenge entsprechende Leerlaufspannung eine dem vorbestimmten Ladezustand in dem Näherungsausdruck entsprechende Leerlaufspannung nicht überschreitet, die der beliebigen Elektrizitätsmenge entsprechende Leerlaufspannung als Leerlaufspannung abgeschätzt wird, welche einem Ladezustand entspricht, der mittels Einsetzen eines Ladezustandes, der durch Addition oder Subtraktion eines integrierten Wertes eines Lade- oder Entladestromes zu bzw. von einem Ladezustand vor einem Beginn des Lade- oder Entladezustandes berechnet wurde, in den Näherungsausdruck erhalten wurde.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst dann, wenn der Ladezustand (SOC) einen niedrigen Wert besitzt, ein solcher SOC genau abgeschätzt werden. Ferner kann, da eine Leerlaufspannung (OCV) bei Abschluss eines Entladevorganges mittels des Näherungsausdruckes bestimmt wird, eine Abschätzung einer Entladekapazität für einen gesamten Bereich des SOC genau durchgeführt werden.

Vorzugsweise wird die vorbestimmte Relation zwischen einer Leerlaufspannung und einem Ladezustand der Batterie als ein eine Näherungsgerade beschreibender Näherungsausdruck angegeben, welcher mittels der Methode der kleinsten Quadrate unter Verwendung von Daten eines Ladezustandes in einem Bereich, in dem der Ladezustand einen vorbestimmten Ladezustand überschreitet und von Daten einer Leerlaufspannung entsprechend dem Ladezustand in dem Bereich berechnet wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann eine genaue Beziehung zwischen OCV und SOC erhalten werden, ohne dass OCV- und SOC- Daten in einem Bereich verwendet werden, indem die Beziehung zwischen diesen Größen nicht-linear ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Batterie geschaffen, wobei eine Leerlaufspannung, welche einer beliebigen Elektrizitätsmenge der Batterie entspricht, auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Änderung in einer Leerlaufspannung entsprechend einer beliebigen Änderung in der Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation zu einer Änderung der Leerlaufspannung, welche in der Batterie tatsächlich zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf eine Änderung in der Elektrizitätsmenge entstanden ist; und
Überprüfen einer Leerlaufspannung, die entsprechend der beliebigen Elektrizitätsmenge abgeschätzt wurde, mittels des Degradationsgrades, wodurch die Leerlaufspannung der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst dann, wenn eine Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie stattfindet, mittels Abschätzung oder Messung einer Änderung der Leerlaufspannung der Batterie eine Leerlaufspannung der Batterie auf Basis einer der Elektrizitätsmenge entsprechenden Leerlaufspannung abgeschätzt werden, nachdem die Überprüfung mittels des Degradationsgrades aufgrund der Inaktivierungsdegradation durchgeführt wurde.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Batterie geschaffen, wobei eine einer beliebigen Elektrizitätsmenge der Batterie entsprechende Leerlaufspannung auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Änderung einer Elektrizitätsmenge, welche in der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf eine Änderung in der Leerlaufspannung tatsächlich entstanden ist, zu einer Änderung einer Elektrizitätsmenge in Antwort auf eine Änderung der Leerlaufspannung der Batterie bei Nicht- Degradation; und
Überprüfen einer entsprechend der beliebigen Elektrizitätsmenge abgeschätzten Leerlaufspannung mittels des Degradationsgrades, wodurch eine Leerlaufspannung der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst dann, wenn eine Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie stattfindet, mittels Abschätzung oder Messung eine Änderung in der Leerlaufspannung der Batterie eine Leerlaufspannung der Batterie auf Basis einer der Elektrizitätsmenge entsprechenden Leerlaufspannung abgeschätzt werden, nachdem die Überprüfung mittels des Degradationsgrades aufgrund der Inaktivierungsdegradation durchgeführt wurde.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Batterie geschaffen, wobei eine Leerlaufspannung entsprechend einer Elektrizitätsmenge der Batterie auf Basis einer Anfangs- Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Wertes, der mittels Multiplikation eines ersten Verhältnisses und zweiten Verhältnisses erhalten wird, wobei das erste Verhältnis ein Verhältnis einer Differenz zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu einer Differenz zwischen den Werten der Batterie bei Nicht-Degradation ist, und wobei das zweite Verhältnis ein Verhältnis der Änderung der Leerlaufspannung in Antwort auf eine beliebige Änderung der Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation zu einer Änderung in einer Leerlaufspannung ist, die in der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt tatsächlich in Antwort auf die beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge entstanden ist; und
Überprüfen der entsprechend der Elektrizitätsmenge abgeschätzten Leerlaufspannung mittels des Degradationsgrades, wodurch die Leerlaufspannung der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann selbst dann, wenn eine Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie stattfindet, mittels Abschätzung oder Messung einer Änderung der Leerlaufspannung im vollaufgeladenen Zustand der Batterie und einer Änderung der Leerlaufspannung einer Leerlaufspannung der Batterie auf Basis einer der Elektrizitätsmenge entsprechenden Leerlaufspannung abgeschätzt werden, nachdem die Überprüfung mittels des Degradationsgrades aufgrund der Inaktivierungsdegradation durchgeführt wurde.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie geschaffen, wobei das Verfahren einen Schritt des Berechnens, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu einer Anfangs- Elektrizitätsmenge, welches eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, aufweist.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau gibt der berechnete Degradationsgrad eine Änderung in einer Relation zwischen einer für die Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge und einer für die Batterie bei Nicht-Degradation aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge wieder, d. h. sie gibt die Inaktivierungs-Degradation der aktiven Materialien in der Batterie wieder. Daher können unter Verwendung des berechneten Degradationsgrades ein Ladezustand, d. h. eine Elektrizitätsmenge zu einem beliebigen Zeitpunkt, und eine Leerlaufspannung genauer bestimmt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie geschaffen, wobei das Verfahren einen Schritt des Berechnens, als Degradationsgrad, eines Verhältnisses einer aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Ladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu einer Anfangs- Elektrizitätsmenge aufweist, welches eine zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge ist, welche für die Batterie bei Nicht-Degradation vorbestimmt sind.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau gibt der berechnete Degradationsgrad eine Änderung in einer Relation zwischen einer Gesamt-Elektrizitätsmenge, welche zwischen einer Leerlaufspannung im vollaufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt aufladbar oder entladbar ist, und einer Anfangs-Elektrizitätsmenge, die eine Gesamt-Elektrizitätsmenge ist, welche zwischen einer Leerlaufspannung im vollaufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges aufladbar oder entladbar ist, welche für die Batterie bei Nicht-Degradation vorbestimmt sind, d. h. er gibt die Inaktivierungsdegradation der aktiven Materialien in der Batterie wieder. Daher können unter Verwendung des berechneten Degradationsgrades ein Ladezustand, d. h. eine Elektrizitätsmenge zu einem beliebigen Zeitpunkt, und eine Leerlaufspannung genauer abgeschätzt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie geschaffen, wobei das Verfahren einen Schritt des Berechnens, als Degradationsgrad, eines Verhältnisses einer Änderung der Leerlaufspannung entsprechend einer beliebigen Änderung der Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation zu einer Änderung der Leerlaufspannung, welche in der Batterie tatsächlich in Reaktion auf die beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge entstanden ist, aufweist.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau gibt der berechnete Degradationsgrad eine Änderung in einer Beziehung zwischen einer Gesamt-Elektrizitätsmenge, die zwischen einer Leerlaufspannung im vollaufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt aufladbar oder entladbar ist, und einer Anfangs-Elektrizitätsmenge, welche zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges, die für die Batterie bei Nicht-Degradation vorbestimmt sind, aufladbar oder entladbar ist, d. h. er gibt die Inaktivierungsdegradation der aktiven Materialien in der Batterie wieder. Daher können unter Verwendung des berechneten Degradationsgrades ein Ladezustand, d. h. eine Elektrizitätsmenge zu einem beliebigen Zeitpunkt und eine Leerlaufspannung genauer bestimmt werden.

Vorzugsweise wird ein während eines Entladevorganges fließender Entladestrom intermittierend gemessen und der gemessene Entladestrom über die Zeit integriert wird, indem ein Echtzeit-Ladewirkungsgrad multipliziert wird, wodurch ein beliebiger Abfall in der Elektrizitätsmenge berechnet wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird eine Elektrizitätsmenge, welche während eines Entladevorganges abnimmt, mittels Messung eines Entladestromes ermittelt, und ein Verhältnis der Abnahme in einer Leerlaufspannung, die mit einer Abnahme in einer Elektrizitätsmenge der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt einhergeht, wird relativ zu derjenigen der Batterie bei Nicht-Degradation berechnet, wodurch der Degradationsgrad berechnet wird.

Vorzugsweise wird ein während eines Ladevorganges fließender Ladestrom intermittierend gemessen und der gemessene Ladestrom über die Zeit integriert, indem ein Echtzeit- Ladewirkungsgrad multipliziert wird, wodurch ein beliebiger Anstieg in der Elektrizitätsmenge berechnet wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird eine Elektrizitätsmenge, welche während eines Ladevorganges zunimmt, mittels Messung dadurch ermittelt, dass der Echtzeit-Ladungswirkungsgrad berücksichtigt wird, und ein Verhältnis des Anstiegs in der Leerlaufspannung, der mit einem beliebigen Anstieg in der Elektrizitätsmenge der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt relativ zu derjenigen der Batterie bei Nicht-Degradation einhergeht, wird genauer berechnet, wodurch der Degradationsgrad berechnet wird.

Vorzugsweise wird eine Änderung in der Leerlaufspannung in Antwort auf eine beliebige Änderung der Elektrizitätsmenge als eine Differenz zwischen einer Leerlaufspannung vor einem Beginn des Ladevorganges oder Entladevorganges berechnet, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird, und eine Leerlaufspannung nach Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges, welche auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge berechnet wird, welches eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, und
wobei die Änderung in der Leerlaufspannung, welche in der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf die beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge tatsächlich entstanden ist, als Differenz zwischen der Leerlaufspannung vor einem Beginn des Lade- oder Entladevorganges, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird, und der Leerlaufspannung nach einem Anhalten des Lade- oder Entladevorganges, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird, berechnet wird.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau wird eine Leerlaufspannung vor oder nach einem Lade- oder Entladevorgang aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen, und auf Basis einer Elektrizitätsmenge nach einem Lade- oder Entladevorgang berechnet, wodurch der Degradationsgrad leicht berechnet werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie geschaffen, wobei das Verfahren einen Schritt des Berechnens, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Änderung der Elektrizitätsmenge, die in der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf eine beliebige Änderung der Leerlaufspannung tatsächlich entstanden ist, zu einer Änderung der Elektrizitätsmenge in Antwort auf eine beliebige Änderung der Leerlaufspannung der Batterie bei Nicht- Degradation, aufweist.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau gibt der Degradationsgrad eine Änderung in einer Relation zwischen einer Änderung einer Elektrizitätsmenge der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt und einer Änderung der Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation wieder, d. h. er gibt die Inaktivierungs- Degradation der aktiven Materialien in der Batterie wieder. Eine Leerlaufspannung vor oder nach einem Lade- oder Entladevorgang wird aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen, und jede Änderung in einer Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation zu jedem beliebigen Zeitpunkt entsprechend der Änderung in der Leerlaufspannung wird berechnet und gemessen, wodurch der Degradationsgrad aus der Beziehung zwischen diesen Größen leicht berechnet werden kann. Unter Verwendung dieses Degradationsgrades können ein Ladezustand, d. h. eine Elektrizitätsmenge zu einem beliebigen Zeitpunkt und eine Leerlaufspannung abgeschätzt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie geschaffen, wobei das Verfahren einen Schritt des Berechnens, als Degradationsgrad, eines Wertes aufweist, der durch Multiplikation eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses erhalten wird, wobei das erste Verhältnis ein Verhältnis einer Differenz zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu einer Differenz zwischen den Werten der Batterie bei Nicht-Degradation ist, und wobei das zweite Verhältnis ein Verhältnis einer Änderung in einer Leerlaufspannung in Antwort auf eine beliebige Änderung in einer Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation zu einer Änderung in einer Leerlaufspannung, die tatsächlich in der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf eine beliebige Änderung in einer Elektrizitätsmenge entstanden ist, angibt.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau gibt der berechnete Degradationsgrad eine Änderung in einer Leerlaufspannung im vollaufgeladenen Zustand und eine Änderung in einer Änderung der Leerlaufspannung der Batterie bei Nicht-Degradation und zu einem beliebigen Zeitpunkt wieder, d. h. er gibt die Inaktivierungsdegradation der aktiven Materialien in der Batterie wieder. Eine Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand wird abgeschätzt oder gemessen, und jede Änderung in einer Leerlaufspannung der Batterie bei Nicht-Degradation und zu einem beliebigen Zeitpunkt entsprechend einer beliebigen Änderung in der Elektrizitätsmenge wird berechnet oder gemessen, wodurch der Degradationsgrad aus der Beziehung zwischen diesen Größen leicht berechnet werden kann. Unter Verwendung dieses Degradationsgrades können ein Ladezustand, d. h. eine Elektrizitätsmenge zu einem beliebigen Zeitpunkt und eine Leerlaufspannung abgeschätzt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie geschaffen, wobei die Vorrichtung aufweist:
erste Mittel zum Berechnen einer Änderung einer Elektrizitätsmenge während eines Lade- oder Entladevorganges einer Batterie;
zweite Mittel zum Berechnen einer Änderung einer Leerlaufspannung in Antwort auf eine beliebige Änderung einer Elektrizitätsmenge, die mittels der ersten Mittel auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge berechnet werden, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist;
dritte Mittel zum Abschätzen oder Messen einer Änderung einer Leerlaufspannung, die in der Batterie in Antwort auf die beliebige Änderung in einer Elektrizitätsmenge tatsächlich entstanden ist; und
vierte Mittel zum Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses der Änderung der mittels der zweiten Mittel berechneten Leerlaufspannung zur Änderung der mittels der dritten Mittel abgeschätzten oder berechneten Leerlaufspannung.

Bei dem obigen Aufbau gibt der berechnete Degradationsgrad eine Änderung in einer Beziehung zwischen einer Änderung in einer Leerlaufspannung der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt und einer Änderung in einer Leerlaufspannung der Batterie bei Nicht-Degradation wieder, d. h. er gibt die Inaktivierungsdegradation der aktiven Materialien in der Batterie wieder. Unter Verwendung dieses Degradationsgrades können ein Ladezustand, d. h. eine Elektrizitätsmenge der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt, und eine Leerlaufspannung genauer abgeschätzt werden.

In den Abbildungen zeigen:
Fig. 1 einen grundlegenden Aufbau einer Vorrichtung zum Berechnen des Degradationsgrades einer Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 einen primären Aufbau einer am Fahrzeug befindlichen Batteriesteuerungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche: eine Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Fahrzeug-Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Fahrzeug-Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung, und eine Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Fahrzeug-Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung zur genauen Abschätzung eines Ladezustandes und einer Leerlaufspannung aufweist, welche zum Teil unter Verwendung von Blockdiagrammen dargestellt sind;
Fig. 3A einen Degradationsmodus 1 von aktiven Materialien und insbesondere einen Nutzbereich der aktiven Materialien beim Entwurf und bei Degradation;
Fig. 3B einen Degradationsmodus 1 aktiver Materialien und insbesondere eine Abhängigkeit der OCV vom SOC;
Fig. 4 eine Auftragung der OCV in Abhängigkeit vom SOC in einem Degradationsmodus 2 aktiver Materialien;
Fig. 5 eine Auftragung der OCV in Abhängigkeit vom SOC in einem Degradationsmodus 3 aktiver Materialien;
Fig. 6 eine Auftragung der OCV in Abhängigkeit vom SOC in einem Degradationsmodus 4 aktiver Materialien;
Fig. 7 ein Beispiel einer Auftragung der OCV in Abhängigkeit vom SOC in einem Fall, in dem sämtliche Degradationsmodi 1 bis 4 aktiver Materialien stattfinden;
Fig. 8 einen Graph zur Darstellung eines Verfahrens zum Berechnen eines Gradientenverhältnisses (K1/K2) im Degradationsgrad (SOH2) während eines Entladevorganges;
Fig. 9 einen Graph zur Darstellung eines Verfahrens zum Berechnen eines Gradientenverhältnisses (K1/K2) in einem Degradationsgrad während eines Ladevorgangs.
Fig. 10 einen Graph, welcher ein weiteres Verfahren zum Berechnen eines Gradientenverhältnisses (K1/K2) in einem Degradationsgrad (SOH₂) während eines Entladevorganges darstellt;
Fig. 11 einen Graph, welcher ein weiteres Verfahren zum Berechnen eines Gradientenverhältnisses (K1/K2) in einem Degradationsgrad (SOH2) während eines Ladevorganges zeigt;
Fig. 12 ein Flussdiagramm, welches Prozesse darstellt, die von einer CPU entsprechend einem in einem in Fig. 2 gezeigten ROM eines Mikrocomputers gespeicherten Steuerprogramm ausführt werden;
Fig. 13 einen Graph, welcher eine Spannungsänderung in einem Ruhezustand einer Batterie nach Abschluss eines Ladevorganges darstellt;
Fig. 14 einen Graph zur Erläuterung eines Verfahrens zum Abschätzen einer Leerlaufspannung;
Fig. 15 einen weiteren Graph zur Erläuterung eines Verfahrens zum Abschätzen einer Leerlaufspannung;
Fig. 16 einen Graph zur Darstellung der Umsetzung eines Verfahrens;
Fig. 17 einen Graph zur Erläuterung eines weiteren Verfahrens zum Abschätzen einer Leerlaufspannung;
Fig. 18 einen Graph zur Darstellung einer Relation zwischen einer Ladezeit und einem Ladestrom;
Fig. 19 einen Ersatzschaltkreis einer Batterie zu einem Startzeitpunkt eines Ladevorganges;
Fig. 20 einen Ersatzschaltkreis einer Batterie nach dem Starten eines Ladevorganges;
Fig. 21 einen Graph zur Darstellung einer zeitlichen Variation in dem in einer Batterie entstandenen Lade- /Entladestrom, in der die elektrische Ladungsmenge unter Verwendung einer Vorrichtung zum Erfassen einer elektrischen Ladungsmenge einer am Fahrzeug befindlichen Batterie, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, ermittelt wird;
Fig. 22 einen Graph zur Darstellung eines Beispiels einer Strom-Spannungs-Charakteristik einer Batterie, welche als linearer Näherungsausdruck angegeben ist;
Fig. 23 einen Graph zur Darstellung eines Beispiels einer Strom-Spannungs-Charakteristik einer Batterie, welche als quadratischer Näherungsausdruck angegeben ist;
Fig. 24 einen Graph eines Beispiels einer Änderung der Polarisation in Abhängigkeit von dem Strom;
Fig. 25 einen Graph zur Darstellung eines Beispiels einer charakteristischen Näherungskurve, die mittels zweier quadratischer Näherungskurven angegeben wird, welche in einem Entladeprozess erhalten wurden;
Fig. 26 einen Graph zur Darstellung, wie zwei optionale Punkte auf zwei charakteristischen Näherungskurven bestimmt werden;
Fig. 27 einen Graph zur Darstellung, wie ein geschätzter Wert für einen auf einer anderen charakteristischen Näherungskurve bestimmten Wert bestimmt wird, und wie ein Gradient zwischen den beiden Punkten kompensiert wird;
Fig. 28 einen Graph zur Darstellung, wie ein geschätzter Wert für einen auf einer anderen charakteristischen Näherungskurve bestimmten Wert bestimmt wird, und wie ein Gradient zwischen den beiden Punkten kompensiert wird;
Fig. 29 einen Graph zur Darstellung eines Messbeispiels der Relation zwischen der OCV und dem SOC;
Fig. 30 einen Graph zur Darstellung des Auftretens eines Fehlers bei der herkömmlichen Bestimmung eines Ladezustands;
Fig. 31 ein Flussdiagramm zum Berechnen einer Näherungsgerade als Relation zwischen einer Leerlaufspannung (OCV) und eines Ladezustands (SOC) einer Batterie, welche im Voraus festgesetzt wurden;
Fig. 32 ein Flussdiagramm, in welchem ein Prozess zur Abschätzung eines Ladezustandes SOC einer Batterie mittels einer Näherungsgerade durchgeführt wird, die unter Verwendung des in Fig. 31 gezeigten Flussdiagramms berechnet wurde;
Fig. 33 ein Flussdiagramm, in welchem ein Verfahren zum Berechnen einer Leerlaufspannung einer Batterie unter Verwendung einer Näherungsgerade durchgeführt wird, die mittels des in Fig. 31 gezeigten Flussdiagramms berechnet wurde;
Fig. 34 einen Graph zur Darstellung einer Näherungsgerade, die als Relation zwischen einer Leerlaufspannung (OCV) und einem Ladezustand (SOC) einer Batterie berechnet wurde, die im Voraus festgesetzt wurden; und
Fig. 35 einen Graph zur Darstellung einer Änderung in der SOC vs. OCV-Charakteristik infolge der Degradation.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen erläutert. Fig. 2 zeigt einen primären Aufbau einer am Fahrzeug befindlichen Batteriesteuerungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Fahrzeug- Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Fahrzeug-Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung und eine Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Fahrzeug-Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung zur genauen Abschätzung eines Ladezustandes und einer Leerlaufspannung aufweist, welche teilweise unter Verwendung von Blockdiagrammen dargestellt sind.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine am Fahrzeug befindliche Batteriesteuervorrichtung 1 an einem Hybridfahrzeug montiert, welches einen Verbrennungsmotor 3 und einen Motorgenerator 5 aufweist.
Was das Hybridfahrzeug betrifft, wird in dessen Normalbetrieb nur die Ausgangsleistung des Motors 3 über eine Antriebswelle 7 und ein Differentialgehäuse 9 an ein Rad 11 übertragen, wodurch das Fahrzeug sich fortbewegt, wohingegen in dessen Hochlastbetrieb der Motorgenerator 5 als Motor dient, der eine elektrische Leistung von einer Batterie 13 wie beispielsweise einer Bleibatterie erhält, wobei die Ausgangsleistung von dem Motorgenerator 5 zusätzlich zur Ausgangsleistung des Motors 3 über die Antriebswelle 7 an das Rad 11 übertragen wird, wodurch das Fahrzeug eine Fortbewegungsunterstützung erfährt.
Ferner dient hinsichtlich des Hybridfahrzeuges der Motorgenerator 5 als Generator bei Verlangsamung oder beim Bremsen, so dass die kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, wodurch die Batterie 13 aufgeladen wird.
Ferner wird der Motorgenerator 5 als Startermotor zum erzwungenen Rotieren eines Schwungrads des Motors 3 beim Starten des Motors 3 verwendet, wenn ein (nicht gezeigter) Anlassschalter betätigt wird. In einem solchen Falle nimmt der Motorgenerator 5 in einer kurzen Zeitperiode einen großen Strom auf. Wenn der Motor 3 den Motorgenerator 5 startet, bei einem Einschalten des Anlassschalters und einer Außerbetriebnahme des (nicht gezeigten) Zündschlüssels, wird der Anlassschalter ausgeschaltet und der Zündschalter oder ein Hilfsschalter wird eingeschaltet, wodurch der Entladestrom von der Batterie 13 ein stationärer Strom wird.
Eine Vorrichtung 1 zum Steuern einer am Fahrzeug befindlichen Batterie gemäß der bevorzugten Ausführungsform weist einen Stromsensor 15, welcher den Entladestrom I der Batterie 13 zu der elektrischen Ausrüstung, wie beispielsweise einem Motor zur Fahrunterstützung und einem Motorgenerator 5, und den Lade-/Entladestrom von dem Motorgenerator 5 erfasst, und einen Spannungssensor 17 auf, welcher eine Klemmenspannung V der Batterie 13 erfasst und mit einem Widerstand von etwa einem MOhm parallel zur Batterie 13 angeschlossen ist.
Die Vorrichtung 1 weist auch einen Mikrocomputer 23 auf, in den die Ausgangssignale von dem Stromsensor 15 und dem Spannungssensor 17 nach einer A/D-Umwandlung in einem Schnittstellenschaltkreis (nachfolgend I/F) 21 eingegeben werden.
Der Mikrocomputer 23 weist eine CPU 23a, ein RAM 23b und ein ROM 23c auf, wobei die CPU 23a an den I/F 21, an das RAM 23b und das ROM 23c, sowie ferner an den Anlassschalter, den Zündschalter, den Hilfsschalter und an Schalter der elektrischen Ausrüstung mit Ausnahme des Motorgenerators 5 angeschlossen ist.
Das RAM 23b weist einen Datenbereich zum Speichern diverser Daten und einen Arbeitsbereich zur Verwendung in diversen Prozessen auf. Ein Steuerprogramm, welches die CPU 23a diverse Prozesse durchführen lässt, ist in dem ROM 23c installiert.
Das ROM 23c zeichnet diverse Daten schreibbar und lesbar auf und besitzt einen nicht-flüchtigen Speicher (nicht in der Abbildung gezeigt) zum Speichern der aufgezeichneten Daten ohne eine elektrische Spannungsquelle, in welchem diverse Basisdaten und aktualisierte Daten für eine Batterie gespeichert sind. Beispielsweise werden in dem nichtflüchtigen Speicher Basisdaten im Voraus gespeichert, wie eine Leerlaufspannung bei voll geladenem Zustand (OCVf; angegeben in der Einheit Volt) einer Batterie 13 bei Nicht- Degradation (beispielsweise einer brandneuen Batterie oder einer Batterie nach dem Entwurf), eine Leerlaufspannung nach Abschluss einer Entladung (OCVe; angegeben in der Einheit Volt), und eine Anfangs-Elektrizitätsmenge (SOCf; angegeben in Ampere × Stunde (Ah)), welches eine Gesamt- Elektrizitätsmenge ist, die zwischen OCVf und OCVe geladen oder entladen werden kann.
In dem ROM 23c wird ein aufsummierter Wert des reinen Widerstandes Rf und Komponenten (d. h. Aktivierungspolarisation und Konzentrationspolarisation) des Polarisationswiderstandes Rpolf einer Batterie, wenn die Batterie erstmals an einem Hybridfahrzeug montiert wird, d. h. wenn die Batterie brandneu ist (d. h. eine Batterie im Zustand der Nicht-Degradation), d. h. (Rf + Rpolf) im Voraus als charakteristischer Widerstandswert RF im voll aufgeladenen Zustand der Batterie 13 gespeichert.
Ein Stromwert und ein Spannungswert, die jeweils ein Ausgangssignal von dem Stromsensor 15 bzw. dem Spannungssensor 17 darstellen, werden in die CPU 23a in dem Mikrocomputer 23 über die I/F 21 eingegeben.
In der Vorrichtung 1 mit dem oben beschriebenen Aufbau werden zunächst ein Verfahren zum Abschätzen des Ladezustandes und einer Leerlaufspannung sowie ein Verfahren zum Berechnen des Degradationsgrades der Batterie 13 nachfolgend erläutert.
Im allgemeinen können bei einer Batterie 13 nach der Konstruktion, d. h. bei einer Batterie 13 im Zustand der Nicht-Degradation, eine in der Einheit Volt angegebene Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand OCVf, eine in der Einheit Volt angegebene Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges OCVe und ein in Ampere * Stunde (Ah) angegebener Ladezustand SOCf (Ah), welcher eine Anfangs- Elektrizitätsmenge ist, d. h. eine Gesamt-Elektrizitätsmenge, die zwischen OCVf und OCVe geladen oder entladen werden kann, vorherbestimmt werden. Wenn eine Leerlaufspannung zu einem beliebigen Zeitpunkt aus deren Relation ermittelt wird, kann ein Ladezustand, welcher eine der Leerlaufspannung entsprechende Elektrizitätsmenge ist, ermittelt werden, und umgekehrt kann, wenn ein Ladezustand zu einem beliebigen Zeitpunkt ermittelt wurde, eine Leerlaufspannung entsprechend dem Ladezustand ermittelt werden.
Wenn jedoch eine Aktivierungsdegradation der aktiven Materialien in der Batterie 13 stattfindet, wird der Wert des Ladezustandes SOCf kleiner als die Anfangs-Elektrizitätsmenge der Batterie 13 bei Nicht-Degradation, und daher kann selbst dann, wenn eine Leerlaufspannung zu einem beliebigen Zeitpunkt bekannt ist, ein Ladezustand, welcher eine Elektrizitätsmenge ist, die der Leerlaufspannung entspricht, nicht ermittelt werden und es kann selbst dann, wenn ein Ladezustand zu einem beliebigen Zeitpunkt bekannt ist, eine dem Ladezustand entsprechende Leerlaufspannung nicht ermittelt werden.
Dementsprechend kann, wenn ein Änderungsverhältnis der Gesamt-Elektrizitätsmenge, die für die Batterie 13 zu einem beliebigen Zeitpunkt geladen oder entladen werden kann (d. h. der Gesamt-Elektrizitätsmenge, die zwischen der Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und der Leerlaufspannung nach Abschluss eines Ladevorganges geladen oder entladen werden kann) zu der Anfangs-Elektrizitätsmenge, die eine Gesamt-Elektrizitätsmenge ist, die für die Batterie 13 bei Nicht-Degradation geladen oder entladen werden kann, als Degradationsgrad berechnet wird, ein Ladezustand der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt werden, indem eine Elektrizitätsmenge, welche einer beliebigen Leerlaufspannung entspricht, mit dem Degradationsgrad multipliziert wird. Umgekehrt kann auch eine Leerlaufspannung der Batterie 13 zu einem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt werden, indem eine Leerlaufspannung, die einer beliebigen Elektrizitätsmenge entspricht, mit dem Degradationsgrad überprüft (revidiert) wird.
Was Degradationsarten einer Batterie anbetrifft, so gibt es Degradation aufgrund eines Innenwiderstandes oder dergleichen und Degradation aufgrund einer Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien. Der für die erstgenannte Degradation zu berechnende Degradationsgrad wird hier als Gesundheitszustand 1 (SOH1) bezeichnet (SOH = "state of health"), wohingegen der für die zuletzt genannte Degradation zu berechnende Degradationsgrad als Gesundheitszustand 2 (SOH2) bezeichnet wird. Der Degradationsgrad, den die vorliegende Erfindung zum Gegenstand hat, ist der SOH2.
Da die Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie 13 das Phänomen verursacht, dass dann, wenn die Batterie 13 in Betrieb ist, ihr SOCf-Wert kleiner als die Anfangs-Elektrizitätsmenge wird, unterscheidet sich dann, wenn die Batterie 13 geladen oder entladen wird, eine Änderung (d. h. ein Anstieg oder Abfall) in der Leerlaufspannung entsprechend einer Elektrizitätsmenge aufgrund der Ladung oder Entladung von einer Änderung in der Leerlaufspannung der Batterie 13 im Zustand der Nicht- Degradation, so dass dementsprechend der Degradationsgrad SOH2 über Bestimmung einer Differenz zwischen den beiden oben beschriebenen Änderungen berechnet werden kann.
Dies bedeutet, dass eine Leerlaufspannung beim Starten eines Lade- oder Entladevorganges der Batterie 13 im Voraus abgeschätzt oder gemessen wird, und auch eine Leerlaufspannung beim Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird. Daher kann als Degradationsgrad SOH2 ein Verhältnis einer Änderung der Leerlaufspannung, welche einer beliebigen Änderung in der Elektrizitätsmenge entspricht, die mit einem Lade- oder Entladevorgang einhergeht, und die auf Basis der Anfangs-Elektrizitätsmenge (d. h. einer Gesamt- Elektrizitätsmenge, die zwischen OCVf und OCVe, die für die Batterie 13 im Zustand der Nicht-Degradation vorbestimmt sind, geladen oder entladen werden kann) berechnet wird, zu einer Änderung der Leerlaufspannung, die tatsächlich in der Batterie 13 zu einem beliebigen Zeitpunkt entsprechend einer beliebigen Änderung der Elektrizitätsmenge berechnet wird, berechnet werden.
Ferner wird eine Leerlaufspannung vor oder nach einem Lade- oder Entladevorgang aus einer Klemmenspannung einer Batterie abgeschätzt oder gemessen, und dann eine Änderung in der Elektrizitätsmenge, die einer Änderung in der Leerlaufspannung entspricht, auf Basis der OCV im voll aufgeladenen Zustand, der OVC bei Abschluss eines Entladevorganges und der Anfangs-Elektrizitätsmenge berechnet und tatsächlich gemessen. Hierdurch kann, als Degradationsgrad SOH2, ein Verhältnis einer Änderung in einer Elektrizitätsmenge, die in der Batterie 13 tatsächlich zu einem beliebigen Zeitpunkt entstanden ist und einer Änderung in einer beliebigen Leerlaufspannung entspricht, zu einer Änderung in einer Elektrizitätsmenge, die einer beliebigen Änderung in einer Leerlaufspannung entspricht, welche auf Basis der Anfangs-Elektrizitätsmenge berechnet wurde, die eine Gesamt-Elektrizitätsmenge ist, welche zwischen der OVC im voll aufgeladenen Zustand und der OCV bei Abschluss eines Ladevorganges geladen und entladen werden kann, welche für die Batterie 13 bei Nicht-Degradation vorbestimmt sind, berechnet werden.
Der Degradationsgrad SOH2, der mittels eines dieser Verfahren berechnet wurde, gibt eine Änderung in der Relation zwischen der Anfangs-Elektrizitätsmenge (d. h. einer Gesamt- Elektrizitätsmenge, die zwischen der OCV im voll aufgeladenen Zustand und der OCV bei Abschluss eines Ladevorganges geladen oder entladen werden kann, welche für die Batterie 13 bei Nicht-Degradation vorbestimmt sind) und einer Gesamt- Elektrizitätsmenge, die von der Batterie 13 zu einem beliebigen Zeitpunkt geladen oder entladen werden kann (d. h. einer Gesamt-Elektrizitätsmenge, die zwischen der OCV im vollgeladenen Zustand und der OCV bei Abschluss eines Ladevorganges geladen oder entladen werden kann) wieder, d. h. er gibt die Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie 13 wieder. Daher kann unter Verwendung des Degradationsgrades ein Ladezustand, welcher eine Elektrizitätsmenge darstellt, die einer Leerlaufspannung zu einem beliebigen Zeitpunkt entspricht, oder eine Leerlaufspannung, die einem Ladezustand entspricht, welcher eine Elektrizitätsmenge zu einem beliebigen Zeitpunkt ist, abgeschätzt werden.
Nachfolgend wird die Inaktivierungsdegradation aktiver Materialien in der Batterie 13 detailliert beschrieben.
Hinsichtlich der Inaktivierungsdegradation der aktiven Materialien gibt es vier Muster, Degradationsmodi 1-4.
[Degradationsmodus 1; ein Fall, in welchem die Menge aktiven Materials PbO₂ einer positiven Elektrode und die Menge aktiven Materials Pb einer negativen Elektrode abnehmen]
Fig. 3A und 3B zeigen Beispiele eines Falles, in welchem die Menge von aktivem Material PbO₂ einer positiven Elektrode und die Menge von aktivem Material Pb einer negativen Elektrode abnehmen. Hier ist ein Fall gezeigt, in welchem es keine Abnahme der Menge von H₂SO₄ in dem Elektrolyt gibt. Gemäß Fig. 3B ist in dem Degradationsmodus 1, da die Menge von H₂SO₄ konstant bei dem Wert zum Zeitpunkt des Entwurfs bleibt, ein Gradient einer OCV-Charakteristik (durchgezogene Linie) des Entwurfswertes für SOC gleich einem Gradient einer OCV-Charakteristik (gestrichelte Linie) bei Degradation in dem Degradationsmodus 1.
Allerdings sollte sich, wie in Fig. 3A gezeigt ist, der Nutzbereich des aktiven Materials von dem Entwurfswert unterscheiden. Gewöhnlicherweise wird die Menge an aktivem Material um einen Faktor 1,5 (d. h. 150%) im Überschuss im Vergleich zu dem Nutzbereich gewählt. Daher sollten die SOC- Werte (Ah) und SOC-Werte (%), welche die Ladungsmenge angeben, durch die Abnahme an aktiven Materialien in der positiven und negativen Elektrode nicht beeinflusst werden.
Da allerdings der Innenwiderstand offenbar aufgrund der Abnahme der Menge an aktiven Materialien ansteigt, wird erwartet, dass die Entladekapazität ADC (Ah) abnimmt. Daher kann die ADC (Ah) abgeschätzt werden, indem der Anstieg des Innenwiderstandes überwacht wird.
[Degradationsmodus 2; ein Fall, in dem die Menge an H₂SO₄ in dem Elektrolyt abnimmt]
Fig. 4 zeigt eine Auftragung der OCV in Abhängigkeit des SOC in einem Fall, in dem die Menge an H₂SO₄ in dem Elektrolyt abnimmt. Wenn die Menge an H₂SO₄ abnimmt, nimmt die OCV im voll aufgeladenen Zustand ab. Dies bedeutet, dass die OCV- Charakteristik (durchgezogene Linie) bei Degradation in dem Degradationsmodus 2 den gleichen Gradienten zeigt, wie die OCV-Charakteristik (gestrichelte Linie) des Entwurfswertes, jedoch die OCV im voll aufgeladenen Zustand bei Degradation niedriger als bei Nicht-Degradation ist.
[Degradationsmodus 3; ein Fall, in dem Sulfatierung (PbSO₄- Ausfällung) stattfindet (d. h. ein Fall, in dem die Menge an aktivem Material PbO₂ einer positiven Elektrode, die Menge an aktivem Material Pb einer negativen Elektrode und die Menge von H₂SO₄ im Elektrolyt abnimmt)]
Fig. 5 zeigt eine Auftragung der OCV in Abhängigkeit des SOC in einem Fall, in dem PbSO₄ auf der Oberfläche der Elektrode infolge des Sulfatierungsphänomens ausfällt. Die Sulfatierung verursacht eine Abnahme in der OVC im voll aufgeladenen Zustand und die Abnahme in der ADC (Ah) aufgrund des Anstiegs des Innenwiderstandes. Dies bedeutet, dass bei Auftreten des Sulfatierungsphänomens, bei dem das aktive Material PbO₂ einer positiven Elektrode und das aktive Material Pb einer negativen Elektrode aufgrund einer Selbstentladung zu PbSO₄ sulfatiert werden, welche durch Stillstehen einer Batterie für eine längere Zeitdauer hervorgerufen wird, die Menge an aktivem Material PbO₂ einer positiven Elektrode, die Menge von aktivem Material Pb einer negativen Elektrode und die Menge von H₂SO₄ im Elektrolyt abnimmt, wodurch die OCV im voll aufgeladenen Zustand geringer als die OCV im voll aufgeladenen Zustand bei Nicht-Degradation wird (d. h. im brandneuen Zustand), d. h., die Degradation der Batterie findet statt. Der Gradient der OVC-Charakteristik (gestrichelte Linie) bei Degradation im Degradationsmodus 3 ist der gleiche wie der der OCV-Charakteristik (durchgezogene Linie), allerdings wird die OCV im voll aufgeladenen Zustand bei Degradation geringer als die OCV im voll aufgeladenen Zustand bei Nicht-Degradation. Die überwiegende Degradation einer auf dem Markt erhältlichen Batterie auf dem Markt entspricht der Degradation im Degradationsmodus 3.
[Degradationsmodus 4; ein Fall, in welchem die Menge an H₂SO₄ und die Menge an H₂O abnehmen]
Fig. 6 zeigt eine Auftragung der OCV in Abhängigkeit des SOC in einem Fall, in dem die Abnahme der Menge an H₂SO₄ und der Menge an H₂O im Elektrolyt gleichzeitig stattfinden. Es zeigt sich, dass der Gradient der OCV-Charakteristik sich in Bezug auf den SOC ändert, d. h. eine Änderung in der Dichte des Elektrolyten wird größer als die eines Entwurfswertes. Der Gradient der OCV-Charakteristik (gestrichelte Linie) bei Degradation im Degradationsmodus 4 unterscheidet sich von dem (durchgezogene Linie) bei Entwurf (d. h. bei Nicht- Degradation). Der Gradient bei Degradation wird größer als der bei Nicht-Degradation. Ferner ist in der OCV- Charakteristik (gestrichelte Linie) bei Degradation im Degradationsmodus 4 die OCV im voll aufgeladenen Zustand größer als diejenige bei Nicht-Degradation.
Wie oben beschrieben wurde, gibt es hinsichtlich der Degradation in den aktiven Materialien vier Muster, die Degradationsmodi 1-4. Fig. 7 zeigt ein Beispiel der Auftragung der OCV in Abhängigkeit des SOC, bei dem sämtliche Degradationsmoden stattfinden. Dies bedeutet für die OCV- Charakteristik (gestrichelte Linie) bei der Degradation in den aktiven Materialien in den Degradationsmodi 1-4, dass deren Gradient bezüglich der SOC sich von dem (durchgezogene Linie) bei Entwurf unterscheidet, und ferner, dass deren OCV im voll aufgeladenen Zustand kleiner (oder größer) als bei Fertigstellung wird.
Wenn die Degradation in den aktiven Materialien stattfindet, finden möglicherweise sämtliche vier Muster, d. h. die Degradationsmodi 1-4, statt, so dass es zur Berechnung des Degradationsgrades SOH₂ notwendig ist, (1) eine Änderung des Gradienten der OCV-Charakteristik bezüglich der SOC bei Degradation und (2) eine Änderung der OCV im voll aufgeladenen Zustand bei Degradation (nachfolgend OCVd) zu berücksichtigen, indem diese Änderungen erfasst werden.
Als erstes wird ein Verfahren zur Erfassung der OCVd erläutert. Im allgemeinen wird in dem Hybridfahrzeug eine Batterie 13 in einem Zwischenladungszustand, der keinen vollgeladenen Zustand darstellt, verwendet. Um die Degradation zu verbessern, die während wiederholter Lade- und Entladeprozesse in einem solchen Zwischenladungszustand der Batterie 13 entstanden ist, wird die Batterie 13 periodisch in ihren voll aufgeladenen Zustand mittels eines Ausgangssignals von dem Motorgenerator 5 aufgeladen, wodurch die Batterie wieder aufgefrischt wird. Die OCVd kann mittels Überwachung der Verschlechterung in einem Echtzeit- Ladungswirkungsgrad (RCE = "real-time charge efficiency") bei der oben beschriebenen Wiederauffrischung der Ladung erfasst werden. Ein Verfahren zum Berechnen des RCE wird nachfolgend erläutert.
Wenn sich der Ladezustand der Batterie 13 bei Auffrischung der Ladung dem voll aufgeladenen Zustand nähert, verschlechtert sich der RCE (beispielsweise verschlechtert er sich bis zu einem Wert nahe bei Null) infolge eines Anstiegs in der Gasbildungs-Widerstandskomponente bei der Gasbildung. Daher wird der RCE während der Ladungsauffrischung periodisch berechnet, und die Verschlechterung in dem berechneten RCE wird überwacht, wodurch ein Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem die Batterie 13 ihren voll aufgeladenen Zustand erreicht, und wodurch eine Leerlaufspannung zu dem gegebenen Zeitpunkt als OCVd erfasst wird.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wird die OCVd bei Abnahme im Elektrolyten im Degradationsmodus 4 größer als die OCV (nachfolgend OCVf) im voll aufgeladenen Zustand bei Nicht- Degradation (d. h. OCVd > OCVf), und andererseits wird, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, die OCVd bei Degradation in den aktiven Materialien im Degradationsmodus 2 oder 3 kleiner als die OCVf (d. h. OCVd < OCVf).
Wie oben beschrieben wurde, neigt dann, wenn die Abnahme im Elektrolyten im Degradationsmodus 4 und die Degradation in den aktiven Materialien im Degradationsmodus 2 oder 3 gleichzeitig stattfinden, die OCVd (d. h. die OCV im voll aufgeladenen Zustand bei Degradation), welche durch die Ladungsauffrischung erfasst wird, dazu, dass ihr Spannungswert mit demjenigen im nichtdegradierten Zustand übereinstimmt, abhängig von einem Verhältnis zwischen einem Spannungsanstieg bei Abnahme der Menge an Elektrolyt und einem Spannungsabfall bei Verschlechterung in den aktiven Materialien.
Daher kann für den Fall, dass sämtliche Degradationsmodi 1-4 stattfinden, der SOH₂, welcher die OCVd berücksichtigt, die sich während der Degradation der Batterie ändert, mittels der folgenden Gleichung (1) berechnet werden:

SOH₂ = (OCVd - OCVe)/(OCVf - OCVe) (1)
Daraufhin kann für den Fall, dass sämtliche Degradationsmodi 1-4 stattfinden, der SOH₂, welcher die Änderungen im Gradienten der OCV-Charakteristik und die OCVd, welche sich während der Degradation der Batterie ändert, berücksichtigt, mittels der folgenden Gleichung (2) berechnet werden:

SOH₂ = (OCVd - OCVe)/(OCVf - OCVe) × (K1/K2) (2)

wobei K1 einen Gradienten der OCV vs. SOC-Charakteristik für die Batterie 13 bei Nicht-Degradation angibt, und wobei K2 einen Gradienten der OCV vs. SOC-Charakteristik für die Batterie 13 bei Degradation in den aktiven Materialien angibt. Das Verhältnis K1/K2 gibt ein Verhältnis zwischen diesen Gradientenwerten an. Hierbei bedeutet der Gradient ein Verhältnis der Änderungen in OCV in einem Gleichgewichtszustand zu einer Änderung in SOC (d. h. der Elektrizitätsmenge). In einem Fall von Degradation in den aktiven Materialien im Degradationsmodus 2 oder 3, welcher keinen Abfall in der Menge an Elektrolyt während des Degradationsmodus 4 aufweist, besitzt das Verhältnis K1/K2 in der Gleichung (2) den Wert Eins.
Dies bedeutet, dass sich für den Fall, dass der Elektrolyt im Degradationsmodus 4 abnimmt, die Änderung in OCV in einem Gleichgewichtszustand vs. der Änderung in SOC (d. h. der Gradient) ändert. Ferner wächst für den Fall einer Abnahme im Elektrolyten die OCV im voll aufgeladenen Zustand an. Andererseits nimmt für den Fall der Degradation in den aktiven Materialien im Degradationsmodus 2 oder 3 die OCV im voll aufgeladenen Zustand ab, und der Gradient ändert sich nicht. In einem Fall, in welchem die Degradationsmodi 2, 3 und 4 gleichzeitig stattfinden, wird der Degradationsgrad SOH₂ letztlich durch Gleichung (2) angegeben.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Berechnen des Gradientenverhältnisses (K1/K2) erläutert. Fig. 8 zeigt einen Graphen, welcher ein Verfahren zum Berechnen eines Verhältnisses (K1/K2) des Gradienten in einem Degradationsgrad (SOH₂) während eines Entladevorganges darstellt. Fig. 9 zeigt einen Graphen, welcher ein Verfahren zum Berechnen eines Gradientenverhältnisses (K1/K2) in einem Degradationsgrad (SOH₂) während eines Ladevorganges darstellt.
In einem in Fig. 8 gezeigten Entladevorgang nimmt dann, wenn eine Entladung für die Batterie 13 von einer willkürlichen Leerlaufspannung (OCVo) zu einem Zeitpunkt, zu dem die Entladung beginnt, durchgeführt wird, bezüglich der Batterie 13 bei Nicht-Degradation die Leerlaufspannung entlang einer Geraden N bei fortschreitender Entladung ab, wobei zu einem Zeitpunkt, zu dem die Entladung angehalten und folglich eine willkürliche Elektrizitätsmenge entladen wird, die Leerlaufspannung auf einem Wert OCVn abnimmt. Hierzu ist die Gerade N ein Teil einer durchgezogenen Linie, welche mittels Verbindung zweier Punkte entsprechend der OCVf (Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand) bei Nicht- Degradation und der OCVe (Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges) bei Nicht-Degradation der Batterie 13 gebildet wird. Anderseits nimmt hinsichtlich der Batterie 13 bei Nicht-Degradation, wobei die Abnahme im Elektrolyten aufgrund des Degradationsmodus 4 stattfindet, eine Leerlaufspannung während des Entladevorganges entlang einer durchgezogenen Linie M ab, wobei deren Gradient größer als der Gradient der durchgezogenen Linie N ist, und wobei zu einem gegebenen Zeitpunkt, zu dem die willkürliche Elektrizitätsmenge entladen wird, die Leerlaufspannung auf einen Wert OCVm abnimmt, welcher geringer als OCVn ist.
Der Gradient K1 der durchgezogenen Linie N wird mittels der folgenden Gleichung (3) angegeben:

K1 = ΔOCVn/ΔSOC
= (OCVo - OCVn)/ΔSOC (3)

wobei ΔSOC eine Änderung in einer Elektrizitätsmenge angibt, wenn eine willkürliche Elektrizitätsmenge für die Batterie 13 bei Nicht-Degradation entladen wird, und wobei ΔOCVn = (OCVo - OCVn) eine schrittweise Verringerung in der Leerlaufspannung bezüglich SOC ist.
In ähnlicher Weise wird der Gradient K2 der durchgezogenen Linie M mittels der nachfolgenden Gleichung (4) angegeben:

K2 = ΔOCVm/ ΔSOC
= (OCVo - OCVm)/ΔSOC (4)

wobei ΔSOC eine Änderung in einer Elektrizitätsmenge angibt, wenn eine willkürliche Elektrizitätsmenge für die Batterie 13bei Degradation entladen wird, und wobei ΔOCVm = (OCVo - OCVm) eine schrittweise Verringerung in einer Leerlaufspannung bezüglich ΔSOC angibt.
Daher kann ein Verhältnis (K1/K2), welches gleich oder kleiner als 1 ist, mittels der nachfolgenden Gleichung (5) angegeben werden:

K1/K2 = (ΔOCVn/ΔSOC)/(ΔOCVm/ΔSOC)
= ΔOCVn/ΔOCVm
= (OCVo - OCVn)/(OCVo - OCVm) (5)
In einem in Fig. 9 gezeigten Ladevorgang wächst dann, wenn ein Ladevorgang für die Batterie 13 von einer willkürlichen Leerlaufspannung (OCVo) zu einem Zeitpunkt, zu dem der Ladevorgang beginnt, durchgeführt wird, bezüglich der Batterie 13 bei Nicht-Degradation die Leerlaufspannung entlang einer geraden Linie N mit fortschreitender Aufladung an, und zu einem gegebenen Zeitpunkt, zu dem die Aufladung angehalten und folglich eine willkürliche Elektrizitätsmenge geladen ist, die Leerlaufspannung auf OCVn an. Anderseits wächst bezüglich der Batterie 13 bei Degradation, wobei die Abnahme im Elektrolyten aufgrund des Degradationsmodus 4 abfällt, eine Leerlaufspannung während des Aufladens entlang einer geraden Linie M an, deren Gradient größer als der der geraden Linie N ist, und zu einem Zeitpunkt, zu dem die gleiche willkürliche Elektrizitätsmenge geladen ist, wächst die Leerlaufspannung auf OCVm an, welche größer als OCVn ist.
Der Gradient K1 der durchgezogenen Linie N wird auch mittels der obigen Gleichung (3) beschrieben.
Der Gradient K2 der durchgezogenen Linie M wird auch mittels der oben beschriebenen Gleichung (4) angegeben.
Daher kann ein Verhältnis (K1/K2), welches gleich oder kleiner als Eins ist, auch mittels der Gleichung (5) angegeben werden, wie oben beschrieben wurde.
Wie oben beschrieben wurde kann dann, wenn jeder Wert von OCVo, OCVm und OCVn bei einem Lade- oder Entladevorgang bekannt ist, das Verhältnis (K1/K2) des Gradienten mittels der Gleichung (5) berechnet werden, und dementsprechend kann der Degradationsgrad SOH2 mittels der Gleichung (2) auf Basis des berechneten Verhältnisses (K1/K2) des Gradienten berechnet werden.
Der so berechnete SOH2 wird gleich dem Verhältnis (K1/K2), vorausgesetzt, dass (OCVd - OCVe)/(OCVf - OCVe) = 1 gemäß Gleichung (2) in einem Fall ist, in dem es keinen Unterschied zwischen den Werten der Leerlaufspannung bei Nicht- Degradation (OCVf) und bei Degradation (OCVd) gibt.
Im Falle einer Ladung oder Entladung kann eine Leerlaufspannung OCVo zu einem Zeitpunkt des Beginns eines Lade- oder Entladevorganges ermittelt werden, indem eine Klemmenspannung der Batterie, welche sich in einem Gleichgewichtszustand befindet, gemessen wird, wobei der Einfluss der in der Batterie 13 angestiegenen Polarisation aufgrund der vorherigen Ladung oder Entladung komplett beseitigt wird und es daher keine schrittweise Abnahme oder Zunahme in der Klemmenspannung der Batterie aufgrund der Polarisation gibt, oder indem eine Klemmenspannung der Batterie, die aus einem Ergebnis der Überwachung einer kurzen Zeitperiode der Änderung in der Klemmenspannung der Batterie nach dem Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges abgeschätzt wurde, verwendet wird. Dieses Verfahren der Abschätzung einer Leerlaufspannung wird später erläutert.
In ähnlicher Weise kann, sowohl im Falle eines Lade- als auch eines Entladevorganges, eine Leerlaufspannung OCVm der Batterie bei Degradation zu einem Zeitpunkt des Anhaltens einer Ladung oder Entladung ermittelt werden, indem eine Klemmenspannung der Batterie, welche sich in einem Gleichgewichtszustand befindet, gemessen wird, wobei der Einfluss der in der Batterie 13 entstandenen Polarisation aufgrund eines Lade- oder Entladevorganges vollständig beseitigt wird und es daher keine schrittweise Abnahme oder Zunahme in der Klemmenspannung der Batterie aufgrund der Polarisation gibt, oder indem eine Klemmenspannung der Batterie verwendet wird, die mittels eines Spannungsnäherungsausdruckes abgeschätzt wird, und zwar aus einem Ergebnis der Überwachung einer Änderung in der Klemmenspannung der Batterie unmittelbar nach dem Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges für eine kurze Zeitperiode.
Im Falle eines Ladevorganges kann, da der Ladestrom in der Batterie 13 nicht vollständig als Elektrizitätsmenge gespeichert ist, d. h. ein Teil des Ladestromes zur Gaserzeugung verbraucht wird, eine Zeitintegration des Ladestromes als solches nicht vollständig als geladene Elektrizitätsmenge verwendet werden. In diesem Falle wird ein Echtzeitladungswirkungsgrad (RCE), der mittels eines später beschriebenen Verfahrens berechnet wird, als Ladezustand berechnet, indem die geladene Elektrizitätsmenge überprüft wird, und eine Leerlaufspannung, welche dem Ladezustand entspricht, muss berechnet werden.
In Fig. 8 und 9 wird das Verhältnis (K1/K2) auf Basis einer Differenz der Werte der Leerlaufspannung für die Batterie bei Nicht-Degradation und derjenigen bei Degradation in den aktiven Materialien berechnet, welche entstanden ist, wenn eine beliebige Elektrizitätsmenge geladen oder entladen wurde. Stattdessen kann das Verhältnis K1/K2 auch mittels eines Verfahrens berechnet werden, wie es in Fig. 10 und 11 dargestellt ist.
Dies bedeutet, dass das Verhältnis K1/K2 auf Basis einer Differenz in den Werten der Elektrizitätsmenge für die Batterie bei Nicht-Degradation und bei Degradation in den aktiven Materialien berechnet werden kann, welche entstanden ist, wenn eine beliebige Abnahme in der Leerlaufspannung aufgrund eines Lade- oder Entladevorganges stattfindet. In Fig. 10 und 11 ist SOCo eine Elektrizitätsmenge vor dem Beginn eines Lade- oder Entladevorganges, SOCn eine Elektrizitätsmenge der Batterie 13 bei Nicht-Degradation nach dem Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges, SOCm eine Elektrizitätsmenge der Batterie 13 bei Degradation nach dem Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges, ΔSOCn eine Änderung in der Elektrizitätsmenge der Batterie 13 bei Nicht- Degradation aufgrund eines Lade- oder Entladevorganges, und ΔSOCm eine Änderung in der Elektrizitätsmenge der Batterie 13 bei Degradation aufgrund eines Lade- oder Entladevorganges. Der Degradationsgrad SOH2 kann mittels Berechnung eines Verhältnisses von ΔSOCm zu ΔSOCn berechnet werden.
Im Falle entweder eines Lade- oder Entladevorganges kann eine Leerlaufspannung OCVn bei Nicht-Degradation zu einem Zeitpunkt des Anhaltens eines Lade- oder Entladevorganges als Leerlaufspannung abgeschätzt werden, die einer Elektrizitätsmenge (SOCn) entspricht, welche erhalten wird, indem die Zeitintegration des Lade- oder Entladestromes zur Elektrizitätsmenge (SOCo) zu einem Zeitpunkt des Beginns eines Lade- oder Entladevorganges auf der geraden Linie N hinzuaddiert wird, wie nachfolgend beschrieben wird.
Herkömmlicherweise wurden dann, wenn ein Lade- und Entladevorgang in einer Batterie wiederholt durchgeführt wird, ein Lade- und Entladestrom zu Intervallen mit einer konstanten Zeitdauer gemessen und dann der gemessene Lade- und Entladestrom mit einer konstanten Zeitdauer multipliziert, wodurch die Elektrizitätsmenge (SOCn) bei einem Lade- oder Entladevorgang abgeschätzt wurde. Folglich ist dann, wenn ein Lade- und Entladevorgang in einer Batterie wiederholt durchgeführt wird, insbesondere in einer Bleibatterie, die Ladefähigkeit nicht gut, da dann, wenn eine Geschwindigkeit der Ionenzufuhr zwischen der Elektrodenoberfläche und dem Elektrolyten gering in Bezug auf die geladene Elektrizitätsmenge ist, ein Teil des Ladestroms direkt zu fließen beginnt, ohne dass eine Ionenreaktion in dem Elektrolyten stattfindet, und daher verschlechtert sich der Ladewirkungsgrad infolge Gasabgabe (d. h. Gaserzeugung aufgrund der Elektrolyse des Wassers in dem Elektrolyten).
Herkömmlicherweise wurde dann, wenn der SOC mittels Integration des Lade- oder Entladestromes erfasst wurde (d. h. mittels Integration des Lade- oder Entladestromes bei Multiplikation mit der Zeit) der Ladewirkungsgrad im allgemeinen überprüft, indem eine Datentabelle verwendet wurde, welche die Umgebung der Batterie, den SOC-Pegel und den Degradationsgrad berücksichtigt, und dieser Ladewirkungsgrad wurde auf den stromintegrierten Wert angewandt. Allerdings kann dieses Datentabellen-Verfahren nicht für sämtliche Batterien herangezogen werden, d. h. der SOC kann nicht genau abgeschätzt werden.
In der vorliegenden Erfindung wird, während eines Entladevorganges der Batterie 13, nur die Zeitintegration des Entladestromes addiert, wodurch der SOC nach dem Entladevorgang abgeschätzt und dieser SOC nach dem Entladevorgang als SOCn erfasst wird. Ferner wird, während eines Ladevorganges der Batterie 13, anstelle eines Ladungswirkungsgrades vom Typ der herkömmlichen Datentabelle ein Echtzeitladungswirkungsgrad(RCE) auf einen Wert der Zeitintegration des Ladestromes und der so berechneten Elektrizitätsmenge (SOC) angewandt, nachdem eine Ladung als SOCn bestimmt wurde. Dies bedeutet, dass die Elektrizitätsmenge (SOC) nach einem Ladevorgang (d. h. SOCn) mittels der nachfolgenden Gleichung (6) und (7) berechnet werden kann:

Elektrizitätsmenge (SOC) nach Entladevorgang = SOCo - Σ (Entladestrom × Zeit) (6)

und

Elektrizitätsmenge (SOC) nach Ladevorgang = SOCo + Σ (Ladestrom × Zeit × Echtzeit-Ladungs-Wirkungsgrad (RCE)) (7)
Die CPU 23a in der Vorrichtung 1 zum Steuern einer am Fahrzeug befindlichen Batterie führt die Berechnung der Gleichungen (6) und (7) aus, wodurch immer der SOC der Batterie 13 genauer abgeschätzt wird, selbst wenn sich die Batterie 13 im Betrieb befindet (d. h. im Lade- oder Entladevorgang). Der Echtzeitladungswirkungsgrad (RCE) im Ausdruck (7) kann mittels Messen eines Ladewiderstandes der Batterie 13 abgeschätzt werden und wird später erläutert.
Wie oben beschrieben wurde, wird der abgeschätzte SOC immer während eines Lade- oder Entladevorganges berechnet, und wenn ein Lade- oder Entladevorgang angehalten wird, wird der letzte SOC-Wert (d. h. SOCn) beim Anhalten mittels der Gleichung (6) oder (7) abgeschätzt und folglich SOCn in einen entsprechenden abgeschätzten Wert (OCVn) umgewandelt. Die Umwandlung aus SOCn zu OCVn wird auf einer geraden Linie N auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge durchgeführt, die eine Gesamt-Elektrizitätsmenge ist, welche zwischen der Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand (OCVf) und der Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges (OCVe) geladen oder entladen werden kann, welche für die Batterie 13 bei Nicht-Degradation vorbestimmt wurden.
Nachdem der Lade- oder Entladevorgang angehalten wurde, wird eine Leerlaufspannung OCVm, welches eine Klemmenspannung der Batterie in einem Gleichgewichtszustand ist, berechnet, indem eine Klemmenspannung der Batterie gemessen wird, wenn die Konzentrationspolarisation beseitigt ist, oder indem sie mittels einer Spannungsnäherungsgleichung abgeschätzt wird. Mittels Vergleichs der OCVn mit OCVm für den SOCn kann eine Abnahme der Kapazität aufgrund der Inaktivierung der aktiven Materialien oder der Abnahme in der Menge an Elektrolyt abgeschätzt werden. Fig. 8 und 9 zeigen die SOC-OCV- Charakteristiken für einen Entlade- bzw. einen Ladevorgang.
Wie in Fig. 8 und 9 gezeigt ist, zeigen dann, wenn die Degradation aufgrund der oben beschriebenen Ursache nicht stattfindet, die OCVn und OCVm die gleiche Änderung bezüglich einer Änderung in SOC. Andererseits weist dann, wenn eine solche Degradation fortschreitet, die OCVm einen kleineren Wert als die OCVn bezüglich der gleichen Änderung in SOC in einem Entladeprozess auf, während die OCVm einen größeren Wert als die OCVn bezüglich der gleichen Änderung in der SOC in einem Ladeprozess aufweist. Fig. 10 und 11 zeigen ein Verfahren, mit dem nicht die Änderung in OCV, sondern das Ausmaß an SOC-Reduzierung berechnet wird.
Dementsprechend schreibt, in der Vorrichtung 1 zum Steuern einer am Fahrzeug befindlichen Batterie, die CPU 23a einen Wert der bei Ladungsauffrischung erfassten OCVd, welcher sich bei Degradation ändert, in einen nicht-flüchtigen Speicher in dem ROM 23c, aktualisiert den Wert der OCVd, wann immer eine Ladungsauffrischung durchgeführt wird, und schreibt diesen Wert und den mittels der Gleichung (5) berechneten Wert von SOH2 in den nicht-flüchtigen Speicher im ROM 23c, wenn ein Lade- oder Entladevorgang durchgeführt wird, aktualisiert den Wert von SOH2, der berechnet wird, wann immer ein Lade- oder Entladevorgang durchgeführt wird, und schreibt den Wert.
Nachfolgend wird ein Prozess, den die CPU 23a entsprechend einem vorbestimmten Programm zur Berechnung des Degradationsgrades SOH2 der Batterie 13 durchführt, unter Bezugnahme auf das in Fig. 12 gezeigte Flussdiagramm beschrieben.
Die CPU 23a startet einen Betrieb mittels Einschaltens eines Zündschalters und berechnet zunächst in Schritt S1 OCVo und SOCo vor einem Lade- oder Entladevorgang. Es gibt unterschiedliche Arten, diese Werte je nach Situation zu berechnen, welche jedoch hier nicht erläutert werden. Anschließend misst ein Stromsensor 15 einen Strom während des Lade- oder Entladevorganges (Schritt S2). Mittels Kenntnis der Richtung des gemessenen Stromflusses wird entschieden (Schritt S3), ob der Strom auf einen Lade- oder Entladevorgang zurückzuführen ist. Wenn er auf einen Entladevorgang zurückzuführen ist, geht der Prozess zu Schritt S4 über und führt eine Berechnung der Gleichung (6) wie oben beschrieben wurde durch, um SOC zu berechnen, welcher aufgrund der Ladung abnimmt. Anderseits geht dann, wenn der Strom auf einen Ladevorgang zurückzuführen ist, der Prozess zu Schritt S5 über und führt eine Berechnung der Gleichung (7) wie oben beschrieben wurde durch, um SOC zu berechnen, welcher aufgrund des Ladevorganges zunimmt. Die Berechnung in den Schritten 4 und 5 wird durchgeführt, wann immer der Strom in einem vorbestimmten Abtastzyklus gemessen wird, und der Prozess geht dann zu Schritt S6 über, in welchem entschieden wird, ob der Lade- oder Entladevorgang abgeschlossen ist oder nicht, und die Schritte S2-S6 werden solange wiederholt, bis der Lade- oder Entladevorgang abgeschlossen ist.
Wenn ein Lade- oder Entladevorgang abgeschlossen ist, geht der Prozess zu Schritt S7 über, in welchem OCVn und SOCn nach dem Lade- oder Entladevorgang unter Verwendung des in Schritt S4 oder S5 berechneten SOC berechnet werden. Da die OCVn- und SOCn-Werte solche für eine nicht-degradierte Batterie sind, können sie aus dem SOCn entsprechend dem berechneten SOC und aus der OCVn entsprechend dem SOCn berechnet werden, und zwar auf Basis der Anfangs-Elektrizitätsmenge (d. h. einer Gesamt- Elektrizitätsmenge, die zwischen einer OCV im voll aufgeladenen Zustand und einer OCV bei Abschluss eines Entladevorganges geladen oder entladen werden kann, welche für eine Batterie im Nicht-Degradationszustand vorbestimmt sind). Die vorbestimmte OCV im voll aufgeladenen Zustand und die OCV bei Abschluss eines Entladevorganges und die Anfangs- Elektrizitätsmenge, wie sie oben beschrieben wurde, werden in einen nicht-flüchtigen Speicher in dem ROM 23c gemeinsam mit den umgewandelten Werten, die mittels dieser Werte im Voraus berechnet wurden, gespeichert.
Wenn die OCVn und SOCn in Schritt S7 berechnet werden, geht der Prozess zu Schritt S8 über, in welchem eine OCVm mittels einer Abschätzung unter Verwendung einer Spannungsnäherungsgleichung oder mittels einer Messung berechnet wird, und geht weiter zu Schritt S9 über, um den Degradationsgrad zu berechnen. In der Berechnung im Schritt S9 wird ein Verhältnis von ΔOCVn zu ΔOCVm als Degradationsgrad SOH2 berechnet. Der berechnete SOH2-Wert wird in dem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert und gehalten, bis ein neuer SOH2 als nächstes berechnet wird, und verwendet, wenn eine Elektrizitätsmenge und eine Leerlaufspannung der Batterie abgeschätzt werden.
Wie aus dem Arbeitsablauf der CPU 23a klar ersichtlich ist, welche unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm erläutert wird, dient die CPU 23a als Mittel zum Berechnen des Degradationsgrades, welches ein Verhältnis einer Gesamt- Elektrizitätsmenge zu irgendeinem (d. h. einem beliebigen) Zeitpunkt zur Anfangs-Elektrizitätsmenge als Degradationsgrad berechnet. Darüber hinaus kann die CPU 23a auch als Mittel zum Abschätzen einer Elektrizitätsmenge dienen, welches eine Elektrizitätsmenge entsprechend irgendeiner (d. h. einer beliebigen) Leerlaufspannung der Batterie 13 auf Basis der Anfangs-Elektrizitätsmenge abschätzt. Im Ergebnis kann ein Ladezustand für die Batterie 13 zu irgendeinem Zeitpunkt abgeschätzt werden, indem die entsprechend einer beliebigen Leerlaufspannung abgeschätzte Elektrizitätsmenge mit dem Degradationsgrad SOH2 multipliziert wird.
Ferner kann die CPU 23a, neben der Funktion als Mittel zum Berechnen des Degradationsgrades, welches ein Verhältnis einer Gesamt-Elektrizitätsmenge zu irgendeinem (d. h. zu einem beliebigen) Zeitpunkt zur Anfangs-Elektrizitätsmenge als Degradationsgrad berechnet, auch als Mittel zum Abschätzen einer Leerlaufspannung dienen, welches eine Leerlaufspannung entsprechend irgendeiner (d. h. einer beliebigen) Elektrizitätsmenge für die Batterie 13 auf Basis der Anfangs- Elektrizitätsmenge abschätzt. Im Ergebnis kann eine Leerlaufspannung der Batterie 13 zu einem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt werden, indem die abgeschätzte Leerlaufspannung entsprechend einer beliebigen Elektrizitätsmenge mit dem Degradationsgrad SOH2 überprüft wird.
Darüber hinaus dient die CPU 23a als:
Erste Mittel 23a-21 zum Berechnen einer Änderung in einer Elektrizitätsmenge aufgrund eines Lade- und Entladevorganges einer Batterie 13;
Zweite Mittel 23a-22 zum Berechnen einer Änderung in einer Leerlaufspannung in Reaktion auf eine beliebige Änderung in einer Elektrizitätsmenge, die mittels der ersten Mittel 23a- 21 berechnet wurde, auf Basis einer Anfangs- Elektrizitätsmenge der Batterie 13, die bei Nicht-Degradation geladen oder entladen werden kann;
Dritte Mittel 23a-23 zum Abschätzen oder Messen einer Änderung in einer Leerlaufspannung, welche tatsächlich in der Batterie 23 entstanden ist, zu einem beliebigen Zeitpunkt in Reaktion auf eine beliebige Änderung in einer Elektrizitätsmenge; und
Vierte Mittel 23a-24 zum Berechnen, als Degradationsgrad SOH₂, eines Verhältnisses der Änderung in einer mittels der zweiten Mittel 23a-22 berechneten Leerlaufspannung zu der Änderung in einer mittels der dritten Mittel 23a-23 abgeschätzten oder gemessenen Leerlaufspannung.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung in einer derart kurzen Zeitperiode erläutert, dass die Polarisation infolge eines Lade- oder Entladevorganges selbst dann nicht beseitigt wird, wenn der Lade- oder Entladevorgang angehalten wird.
Im allgemeinen nimmt dann, wenn ein Ladevorgang einer am Fahrzeug befindlichen Batterie abgeschlossen ist, wie etwa für eine Klemmenspannung der Batterie gegen deren Ruhezustand, die Komponente, welche aufgrund der Konzentrationspolarisation angewachsen ist, schrittweise mit zunehmender Zeit ab und ändert sich, wie in Fig. 13 gezeigt ist, asymptotisch bei Annäherung an eine Leerlaufspannung E0, welche eine Klemmenspannung der Batterie in deren Gleichgewichtszustand ist, beispielsweise nach 24 Stunden. Eine solche asymptotische Kurve wird im allgemeinen mittels einer Potentialfunktion angegeben.
Daher wird, wenn E0 unbekannt ist, wie in Fig. 14 gezeigt ist, eine angenommene Leerlaufspannung E berechnet und dann, wenn E von der Klemmenspannung V(t) subtrahiert wird, wie in Fig. 15 gezeigt ist, mittels einer Näherungs- Exponentialfunktion α.t^D angegeben, welche sich asymptotisch an die horizontale Achse annähert, wobei t die Zeit, α einen unbekannten Koeffizienten und D einen unbekannten negativen Exponenten angibt. Im allgemeinen wird ein Diffusionsphänomen mittels einer Näherungs-Exponentialfunktion α.t^D angegeben, wobei der Exponent D etwa -0,5 beträgt.
Dann wird, wie in Fig. 15 gezeigt ist, nachdem ein Ladevorgang abgeschlossen ist, eine Klemmenspannung der Batterie in deren Leerlaufzustand von einem Zeitpunkt, zu dem eine vorbestimmte Zeitspanne Ta, beispielsweise 5 Minuten, verstrichen ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem eine vorbestimmte Zeit Tb, z. B. 15 Minuten verstrichen ist, gemessen. Eine angenommene Leerlaufspannung E wird von der so gemessenen Klemmenspannung der Batterie in deren Ruhezustand subtrahiert, wodurch die Näherungs-Exponentialfunktion α.t^D berechnet wird.
Da eine Änderung in der Leerlaufspannung nach Abschluss eines Ladevorganges als Änderung in einer Spannung angesehen werden kann, die aufgrund der Diffusion des Elektrolyten entstanden ist, kann eine angenommene Leerlaufspannung E, die erhalten wird, wenn die Näherungs-Exponentialfunktion α.t^D erhalten wird, deren Exponent -0,5 beträgt, als Leerlaufspannung der Batterie angesehen werden.
Im Gegensatz dazu nimmt dann, wenn ein Entladevorgang der Batterie abgeschlossen ist, für eine Klemmenspannung der Batterie in deren Ruhezustand, die Komponente, die aufgrund der Konzentrationspolarisation abgefallen ist, mit fortschreitender Zeit schrittweise zu und nähert sich asymptotisch einer Leerlaufspannung E0, welche die Klemmenspannung der Batterie in deren Gleichgewichtszustand ist, beispielsweise nach 24 Stunden. Im Falle eines Entladevorganges wird, da die angenommene Leerlaufspannung E immer größer als die Näherungs-Exponentialfunktion α.t^D ist, ein mittels Subtraktion der angenommenen Leerlaufspannung E von der gemessenen Klemmenspannung der Batterie in deren Leerlaufzustand erhaltener Wert negativ, so dass der absolute Wert eines solchen, oben beschriebenen subtrahierten Wertes verwendet wird, wodurch die Näherungs-Exponentialfunktion α.t^D berechnet wird.
Daher wird, bei Abschluss eines Lade- oder Entladevorganges, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, eine Klemmenspannung der Batterie in einem Leerlaufzustand mehrere Male für eine spezifische Zeitperiode gemessen. Daher wird, von einem Wert, der mittels Subtraktion einer angenommenen Leerlaufspannung von der gemessenen Klemmenspannung erhalten wurde, eine vorbestimmte Näherungs-Exponentialfunktion mit einem negativen Exponenten bestimmt. Dann wird eine solche Bestimmung wiederholt unter Aktualisierung der angenommen Leerlaufspannung durchgeführt, bis der Exponent der bestimmten Näherungs-Exponentialfunktion -0,5 wird, und die angenommene Leerlaufspannung wird, wenn der Exponent -0,5 wird, als Leerlaufspannung abgeschätzt.
In einem Fall, in welchem der Exponent nicht -0,5 wird, selbst wenn die Bestimmung durchgeführt wird, indem die angenommene Leerlaufspannung für eine vorbestimmte Anzahl von Malen aktualisiert wird, wird bestimmt, dass der Exponent mit der wiederholten Bestimmung nicht -0,5 wird, und die angenommene Leerlaufspannung zu dieser Zeit wird als Leerlaufspannung abgeschätzt, wodurch unnötige Prozesse zum Bestimmen der Näherungs-Exponentialfunktion vermieden werden.
Der Grund dafür, dass das Abtasten der Klemmenspannung nach einer vorbestimmten Zeit Ta, beispielsweise 5 Minuten nach dem Anhalten des Lade- oder Entladevorganges, begonnen wird, besteht darin, dass eine Änderung der Spannung unmittelbar nach dem Lade- oder Entladevorgang eine Komponente enthält, die zur Diffusion des Elektrolyten in keiner festen Relation steht, wie etwa Innenwiderstand, Aktivierungspolarisation und die Gaserzeugung begleitende Überspannung, und dass dann, wenn eine solche Komponente aufgenommen wird, sie eine Fehlerquelle bei der Berechnung der Näherungs- Exponentialfunktion darstellen kann.
Der Grund dafür, dass das Abtasten der Klemmenspannung bis zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, wenn eine vorbestimmte Zeit Tb, beispielsweise 15 Minuten, seit dem Anhalten des Lade- oder Entladevorganges verstrichen ist, besteht darin, dass Zeitdauer für die Messung eingespart wird, eine Abnahme in der Spannungsänderung mit fortschreitender Zeit eine Verschlechterung in der Abschätzgenauigkeit einer Leerlaufspannung in Abhängigkeit von der Messauflösung bewirken kann und ein Einfluss eines Spannungsabfalls aufgrund eines Dunkelstroms eines Fahrzeugs mit fortschreitender Zeit ansteigt.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 erläutert, dass dann, wenn ein Diffusionsphänomen mittels einer Näherungs- Exponentialfunktion α.t^D angenähert wird, der Exponent etwa -0,5 wird.
In einer Batterie mit einer Leerlaufspannung von 12,34 V wird die angenommene Leerlaufspannung auf 12,34 V gesetzt, und in einer Näherungs-Exponentialfunktion, die mittels eines über Subtraktion der angenommenen Leerlaufspannung von der Klemmenspannung der Batterie in einem Leerlaufzustand nach Anhalten des Ladevorganges gemessen wird, wird der Exponent -0,500, wohingegen die abgeschätzte OCV auf 12,29 V gesetzt wird, was kleiner als 12,34 V ist, wird der Exponent -0,452 V, was kleiner als -0,500 ist, während dann, wenn der abgeschätzte Wert OCV auf 12,39 V gesetzt wird, was größer als 12,34 V ist, der Exponent -0,5559 wird, was kleiner als -0,500 ist. Folglich ist ersichtlich, dass dann, wenn der Exponent der Näherungs-Exponentialfunktion -0,5 wird, die angenommene OCV gleich der (tatsächlichen) OCV ist.
Fasst man die oben beschriebenen Verfahren zusammen, so wird, im Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung, bei Abschätzen einer OCV der am Fahrzeug montierten Batterie zum Liefern einer elektrischen Leistung an die Verbraucher am Fahrzeug, bei Abschluss eines Lade- oder Entladevorganges, eine Klemmenspannung der Batterie in deren Leerlaufzustand mehrmalig in einer spezifischen Zeitperiode nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer gemessen, dann von einer Differenz zwischen der gemessenen Klemmenspannung und der angenommenen OCV eine vorbestimmte Näherungs- Exponentialgleichung mit einem negativen Exponenten bestimmt und dann die Bestimmung der Exponentialfunktion wiederholt durchgeführt bei Aktualisierung der angenommenen OCV, bis der Exponent der bestimmten Exponentialfunktion -0,5 oder etwa -0,5 wird, und schließlich wird die OCV dann, wenn der Exponent -0,5 oder etwa -0,5 wird, als eine OCV abgeschätzt.
Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren kann, infolge der Messung einer Klemmenspannung der Batterie in einem Leerlaufzustand für eine relativ kurze Zeitperiode nach Abschluss eines Lade- oder Entladevorganges der Batterie, eine Asymptote der Näherungs-Exponentialfunktion, welche sich infolge Temperatureinfluss nicht ändert, als OCV abgeschätzt werden.
In dem oben beschriebenen Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung ist, für den Fall, in dem die Klemmenspannung nach Abschluss eines Entladevorganges gemessen wird, der Wert zur Bestimmung der Näherungs- Exponentialfunktion ein absoluter Wert des durch Subtraktion der angenommenen OCV von der gemessenen Klemmenspannung der Batterie in einem Leerlaufzustand erhaltenen Werts.
Nachfolgend wird ein weiteres Verfahren zum Abschätzen einer OCV erläutert.
Im allgemeinen nimmt dann, wenn ein Ladevorgang der an einem Fahrzeug montierten Batterie abgeschlossen ist, wie etwa für eine Klemmenspannung der Batterie in einem Leerlaufzustand, die aufgrund der Konzentrationspolarisation angestiegene Komponente schrittweise mit zunehmender Zeit ab und ändert sich asymptotisch unter Annäherung an eine Leerlaufspannung OCV, welche eine Klemmenspannung der Batterie in deren Gleichgewichtszustand ist, beispielsweise nach 24 Stunden. Eine derartige asymptotische Kurve wird im allgemeinen mittels einer Exponentialfunktion angegeben.
Im Falle eines Abschlusses eines Ladevorganges ist beispielsweise dann, wenn die Temperatur hoch ist, die Geschwindigkeit für die asymptotische Annäherung der OCV größer, als wenn die Temperatur niedrig ist. Wenn jedoch eine gewisse Zeitperiode nach Abschluss des Ladevorganges verstrichen ist, wird eine Abnahmebeschleunigung der Klemmenspannung mit fortschreitender Zeit unabhängig von der Temperatur gering, und die asymptotische Kurve kann in guter Näherung als Gerade angesehen werden.
Daher wird, wenn ein geeigneter Teil der Klemmenspannungs- Zeit-Charakteristik nach einer bestimmten Zeitperiode nach Abschluss des Ladevorganges durch eine Gerade angenähert wird, der Teil mittels einer Näherungsgerade V(t) = c.t + E angegeben, welche einen sehr kleinen Gradienten bezüglich der horizontalen Achse aufweist. In dieser Gleichung ist c ein unbekannter Koeffizient, t eine seit Abschluss eines Lade- oder Entladevorganges verstrichene Zeit und E ist ein unbekannter Achsenabschnitt.
Wie in Fig. 17 gezeigt ist, wird nach Abschluss eines Ladevorganges eine Klemmenspannung der Batterie in einem Leerlaufzustand von einem Zeitpunkt an gemessen, zu dem die vorbestimmte Zeit T1 verstrichen ist, bis zu einem Zeitpunkt zu dem die vorbestimmte Zeit T2 verstrichen ist, und dann wird von der gemessenen Klemmenspannung eine Näherungsgerade V(t) = c.t + E, welche eine Relation zwischen der Klemmenspannung der Batterie in einem Leerlaufzustand und der verstrichenen Zeitperiode nach Abschluss des Ladevorganges zeigt, berechnet.
Im allgemeinen kann eine Änderung in der OVC nach Abschluss eines Lade- oder Entladevorganges als Änderung in der Spannung aufgrund der Diffusion des Elektrolyten angesehen werden. Da die Diffusion des Elektrolyten mit zunehmender Temperatur ansteigt, wird der absolute Wert eines Koeffizienten c, welcher der Gradient für die horizontale Achse (d. h. die Zeitachse) der berechneten Näherungsgeraden V(t) = c.t + E ist, groß, wenn die Temperatur niedrig ist, während er klein wird, wenn die Temperatur groß ist. Andererseits wird, nach einem Ladevorgang, der Achsenabschnitt E, welcher der Gradient für die longitudinale Achse (d. h. die Spannungsachse) der berechneten Näherungsgeraden V(t) = c.t + E ist, groß, wenn die Temperatur klein ist, während er klein wird, wenn die Temperatur groß ist. Anderseits wird er, nach einem Entladevorgang, klein wenn die Temperatur klein ist, während er groß wird, wenn die Temperatur groß ist.
Dementsprechend existiert, welche Werte auch immer für c und E abhängig von der Temperatur berechnet werden, eine identische Zeit t = T3, zu der eine OCV in der Näherungsgeraden V(t) = c.t + E berechnet wird. Daher kann ein Wert der Näherungsgeraden V(t) = c.t + E zu diesem Zeitpunkt t = T3 als OCV der Batterie in einem Gleichgewichtszustand angesehen werden.
In der bevorzugten Ausführungsform wird der Zeitpunkt T1, zu dem das Abtasten der Klemmenspannung in einem Leerlaufzustand begonnen wird, auf einen Zeitpunkt gesetzt, zu dem 20 Minuten nach einem Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges verstrichen sind, während der Zeitpunkt T2, zu dem das Abtasten der Klemmenspannung in einem Leerlaufzustand beendet wird, auf einen Zeitpunkt gesetzt wird, zu dem 30 Minuten nach dem Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges verstrichen sind. Ferner wird der Zeitpunkt T3, welcher in der Näherungsgeraden V(t) = c.t + E für t eingesetzt wird, welche für die Klemmenspannung in einem abgetasteten (d. h. gemessenen) Ruhezustand für 10 Minuten hier zwischen eingesetzt wird, auf einen Zeitpunkt gesetzt, zu dem 83-84 Minuten nach dem Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges verstrichen sind. Diese Zeitpunkte können mittels Ausrechnens experimentell in Abhängigkeit von der Spezifikation jeder Batterie vorbestimmt werden.
Der Grund dafür, dass das Abtasten der Klemmenspannung bis zu einem Zeitpunkt durchgeführt wird, zu dem die vorbestimmte Zeit T2 nach dem Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges verstrichen ist, besteht außer in der Zeitersparnis für die Messung darin, dass eine Abnahme in der Änderung der Spannung mit fortschreitender Zeit zu einer Verschlechterung der Abschätzgenauigkeit einer Leerlaufspannung in Abhängigkeit von der Messauflösung führen kann und dass ein Einfluss eines Spannungsabfalls aufgrund eines Dunkelstroms des Fahrzeugs mit fortschreitender Zeit zunimmt.
Fasst man die oben beschriebenen Verfahren zusammen, so wird bei dem Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung, bei Abschätzung einer OCV der an einem Fahrzeug montierten Batterie zum Liefern elektrischer Leistung an Verbraucher am Fahrzeug, eine Klemmenspannung der Batterie in deren Leerlaufzustand mehrmalig gemessen, während eine nach Abschluss eines Lade- oder Entladevorganges verstrichene Zeit von einem ersten Zeitpunkt einen vorbestimmten zweiten Zeitpunkt erreicht, dann eine vorbestimmte Näherungsgeraden bestimmt (hier zeigt die Gleichung eine Relation zwischen der gemessenen Klemmenspannung und der oben beschriebenen verstrichenen Zeit), und dann eine Lösung der erhaltenen Näherungsgeraden als OCV der Batterie im Gleichgewichtszustand abgeschätzt, wobei eine vorbestimmte dritte Zeit (größer als die zweite Zeit) für t als verstrichene Zeit eingesetzt wird.
Im folgenden werden eine grundlegende Idee des Echtzeit- Ladungswirkungsgrades (RCE) und ein Verfahren zum Berechnen der RCE der Batterie 13 während eines Ladevorganges erläutert.
Bei einem Konstantspannungs-Ladevorgang mit einem vorbestimmten Ladespannungswert V_T für die Batterie 13 wird, wenn ein elektrisch isolierender Passivierungsfilm auf einer Oberfläche der Elektrode der Batterie 13 ausgebildet wird, während zuvor kein Lade- oder Entladevorgang durchgeführt worden ist, und zu einer Zeit zu dem ein Ladevorgang gerade begonnen wird, der vorbestimmte Ladespannungswert V_T an die Batterie 13 geliefert, wodurch der Passivierungsfilm schrittweise gebrochen und beseitigt wird.
In diesem Falle fließt, wenn ein Ladevorgang der Batterie 13 begonnen wird, ein Ladestrom I_CHG entsprechend dem vorbestimmten Ladespannungswert V_T nicht sofort, sondern, wie in Fig. 18 gezeigt ist, begleitet von der Erholung der elektrischen Leitfähigkeit der Elektrode aufgrund des Bruchs des Passivierungsfilms, der Ladestrom I_CHG steigt der Batterie 13 graduell bei Annäherung an einen Wert entsprechend dem vorbestimmten Ladespannungswert V_T an.
Für den Zeitpunkt, zu dem der Ladestrom I_CHG der Batterie 13 schrittweise unter Annäherung an den vorbestimmten Ladespannungswert V_T ansteigt, kann, da der Ladestrom I_CHG niedrige Werte annimmt, angenommen werden, dass es eine Verschlechterung in RCE aufgrund des Phänomens der Gasbildung gibt. Daher kann in einer Zeitperiode, bis ein Wert des Ladestroms I_CHG einen Wert entsprechend dem vorbestimmten Ladespannungswert V_T erreicht, davon ausgegangen werden, dass die Batterie 13 mit RCE = 100% unabhängig von der verstrichenen Ladezeit aufgeladen ist.
Wenn der Wert des Ladestrom I_CHG einen Wert entsprechend dem vorbestimmten Ladespannungswert V_T zu dieser Zeit erreicht, bestimmt nur eine Widerstandskomponente (d. h. steuert), da es keine Widerstandskomponente aufgrund des Passivierungsfilms gibt (da der Film gebrochen ist), bestehend aus: einer Änderung R_E0 des Widerstandes entsprechend der angestiegenen Komponente ΔE0 der inneren elektromotorischen Kraft E0 der Batterie 13 und einem Innenwiderstand der Batterie (d. h. ein reiner Widerstand R + Polarisationswiderstand Rpol) den Ladestrom I_CHG der Batterie 13, welcher mit dem vorbestimmten Ladungsspannungswert V_T unter einer konstanten Ladespannung steht.
Die innere elektromotorische Kraft E0 der Batterie 13 steigt in einer Zeitperiode an, bis der Wert des Ladestroms I_CHG den maximalen Wert entsprechend den vorbestimmten Ladespannungswert V_T erreicht, allerdings ist die Änderung ΔE0 sehr klein verglichen zu E0, so dass die Widerstandskomponente der Batterie 13 zu einem Zeitpunkt, zu dem der Ladestrom I_CHG den maximalen Wert erreicht, im wesentlichen gleich dem Innenwiderstand (R + Rpol) der Batterie 13 gesetzt werden kann.
Wenn ein isolierender Passivierungsfilm nicht auf einer Oberfläche der Elektrode der Batterie 13 ausgebildet wird, wenn die Batterie 13 mit einer konstanten Spannung mit dem vorbestimmten Ladespannungswert V_T aufgeladen wird, wird, da der dem vorbestimmten Ladespannungswert V_T entsprechende Ladestrom I_CHG sofort zu fließen beginnt, die Widerstandskomponente der Batterie 13 nur als Innenwiderstand R + Rpol von Beginn des Ladevorganges an angesehen.
Dementsprechend ist, wenn ein Startzeitpunkt eines Ladevorganges entweder (1) ein Zeitpunkt ist, zu dem eine konstante Spannung V_T an die Batterie 13 angelegt wird, in der ein isolierender Passivierungsfilm nicht auf einer Oberfläche der Elektrode gebildet wird oder (2) ein Zeitpunkt ist, zu dem der Wert von I_CHG der Batterie 13 den maximalen Wert entsprechend V_T erreicht, ein Ersatzschaltkreis der Batterie 13 zu dieser Zeit ein Schaltkreis gemäß Fig. 19, in welchem der reine Widerstand R₀, die Polarisationswiderstandskomponente Rpol₀ und die elektromotorische Kraft E₀ in Reihe geschaltet sind. Dies bedeutet, dass der Innenwiderstand Rs der Batterie 13 zu einem Zeitpunkt, zu dem der Ladevorgang begonnen hat, durch die folgende Gleichung angegeben wird:

Rs = R₀ + Rpol₀
Während des Ladevorganges mit dem vorbestimmten Ladespannungswert V_T erfährt die Batterie 13 eine Zustandsänderung, wie etwa eine Zunahme der elektromotorischen Kraft (E₀ → E₀ + ΔE₀), und einen Abfall im reinen Widerstand und in der Polarisationswiderstandskomponente (R_o → R'(R' < R₀), Rpol₀ → Rpol' (Rpol' < Rpol₀)) in Antwort auf den Anstieg ΔE₀ in der elektromotorischen Kraft.
Wenn hierbei der Anstieg ΔE₀ in der inneren elektromotorischen Kraft E₀ der Batterie 13 als Änderung R_E0 im Widerstand für den Anstieg ΔE₀ angesehen wird, bedeutet dies, dass ferner R_E0 in Reihe zu der Reihenschaltung geschaltet ist, welche aus dem reinen Widerstand R', der Polarisationswiderstandskomponente Rpol' und der elektromotorischen Kraft E₀ besteht, wobei sich das Ersatzschaltbild der Ersatzschaltgehalt zu dem in Fig. 20 gezeigten Schaltkreis ändert. Dies bedeutet, dass der Innenwiderstand Rs' der Batterie 13, während der Ladevorgang begonnen wird, durch die folgende Gleichung angegeben wird:

Rs' = R_E0 + R' + Rpol'.
Wenn eine in die Batterie 13 während des Ladevorgangs fließende Gesamt-Elektrizitätsmenge gleich einer Elektrizitätsmenge ist, die in die Batterie 13 als elektromotorische Kraft geladen wird, dass heißt dass RCE idealerweise 100% beträgt, ist ein Anstieg in der Spannung in der Restwiderstandskomponente, die durch Subtraktion jeder elektromotorischen Kraft E₀ von dem Ersatzschaltbild aus Fig. 19 und Fig. 20 erhalten wird, jeweils gleichgroß, so dass der Widerstand nur so weit abfällt, wie sich R_E0 im Widerstand aufgrund des Anstiegs in der elektromotorischen Kraft ändert.
Daher werden vor und während des Ladevorgangs hinsichtlich des Innenwiderstandes der Batterie 13 die folgenden Gleichungen gebildet:

Rs = Rs'

R_E0 + R' + Rpol' = R₀ + Rpol₀

(R_E0 + R' + Rpol') × I_CHG = (R₀ + Rpol₀) × I_CHG0
Dann ist, unter der Voraussetzung, dass RCE idealerweise 100% beträgt, da der Wert Rs ( = R₀ + Rpol₀) des Innenwiderstandes der Batterie 13 zu dem Zeitpunkt des Beginns des Ladevorgangs konstant ist, der Wert Rs'( = R_E0 + R' + Rpol') des Innenwiderstandes der Batterie während des Ladevorganges konstant.
Allerdings ist RCE in der Praxis nicht 100%, da Sauerstoff und Wasserstoffgas in der Nähe der Elektrode der Batterie 13 in Begleitung zur Ladungsreaktion, welche H₂O erzeugt, ausgebildet werden, und ein Teil der in die Batterie 13 fließenden Elektrizitätsmenge wird nicht in der Batterie 13 als elektromotorische Kraft gespeichert.
Berücksichtigt man die Gasbildung bezüglich einer Änderung im Innenwiderstand der Batterie 13, so ist der Wert des Innenwiderstandes Rs' der Batterie 13 während des Ladevorgangs nicht gleich dem Wert des Innenwiderstandes Rs( = R₀ + Rpol₀) der Batterie 13 zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ladevorgang beginnt, und wächst um einen Faktor vom Wert der Gasbildungswiderstandskomponente R_GAS an, welcher dem Ausmaß der zu vergasenden Elektrizitätsmenge entspricht. Dies bedeutet, dass der Innenwiderstand Rs' der Batterie 13 während des Ladevorganges durch die folgende Gleichung gegeben ist:

Rs' = R_E0 + R' + Rpol' + R_GAS.
Ferner ändert sich, da die während eines Ladevorganges erzeugte Gasmenge signifikant ansteigt, wenn der Ladezustand der Batterie 13 sich dem voll aufgeladenen Zustand nähert, die Gasbildungswiderstandskomponente R_GAS ebenfalls entsprechend dem Ladezustand der Batterie 13. Wie in Fig. 21 gezeigt ist, in welcher eine Änderung des Innenwiderstandes der Batterie 13 bezüglich der Ladezeit für einen Fall konstanter Ladespannung dargestellt ist, wächst der Innenwiderstand der Batterie 13 während eines Ladevorganges von dem Wert des Innenwiderstandes Rs = (R₀ + Rpol₀) zu einem Zeitpunkt, zu dem der Ladevorgang beginnt, um einen Faktor eines Anstiegs in der Gasbildungswiderstandskomponente R_GAS an, wenn die Zeit in Annäherung an den voll aufgeladenen Zustand fortschreitet.
Da die Ladung der Batterie 13 mittels der konstanten Ladespannung mit dem vorbestimmten Ladespannungswert V_T durchgeführt wird, wächst der Innenwiderstandswert der Batterie 13 während eines Ladevorganges, dass heißt der Wert Rs' = (R_E0 + R' + Rpol') nach dem Beginn des Ladevorganges, an, wobei er den Innenwiderstand der Batterie 13 zu Beginn des Ladevorganges, dass heißt Rs ( = R₀ + Rpol₀), übersteigt. Dementsprechend ist ein Wert eines Effektivstromes (nachfolgend I_CHG (effektiv)) für einen Ladevorgang, welcher einem Wert der Elektrizitätsmenge entspricht, die tatsächlich als elektromotorische Kraft in der Batterie 13 gespeichert ist, kleiner als ein Wert des Ladestromes (nachfolgend I_CHG (gemessen)), welcher einer Gesamt-Elektrizitätsmenge entspricht, die tatsächlich in die Batterie 13 fließt. Die Differenz zwischen den beiden oben beschriebenen Werten ist ein Wert des Gasbildungsstromes (nachfolgend I_GAS), der einer Elektrizitätsmenge entspricht, die nicht als elektromotorische Kraft in der Batterie 13 gespeichert ist. Dieser wird durch die folgende Gleichung angegeben:

I_CHG (gemessen) = I_CHG (effektiv) + I_GAS.
Dann kann der RCE der Batterie 13 mittels der folgenden Gleichung berechnet werden:

RCE = [I_CHG (effektiv)/I_CHG(gemessen)] × 100%.
Da I_CHG (gemessen) ein Wert des Stromes ist, der tatsächlich in die Batterie 13 fließt, kann dessen A/D-umgewandelter Wert eines Ausgangssignals von dem Stromsensor 15 mittels des I/F 21 aufgenommen werden, dass heißt gemessen werden.
Andererseits kann I_CHG (effektiv) nicht tatsächlich wie I_CHG (gemessen) gemessen werden, und natürlich kann der Gasbildungsstrom I_GAS nicht gemessen werden, dass heißt er kann nicht berechnet werden. Daher muss die oben beschriebene Gleichung für RCE in einen anderen Faktor umgewandelt werden, welcher gemessen oder berechnet werden kann.
Wenn daher I_CHG (effektiv) bei großem R_Gas klein wird, wie für den voll aufgeladenen Zustand der Batterie 13, bei dem R_GAS maximal wird, wird der Grossteil der in die Batterie 13 fließenden Gesamt-Elektrizitätsmenge, der I_CHG (effektiv) entspricht, tatsächlich bei der Gasbildung verbraucht und nicht als elektromotorische Kraft in der Batterie 13 gespeichert.
Daher bedeutet dies, dass obwohl eine Elektrizitätsmenge entsprechend dem Wert von R_GAS in die Batterie 13 im voll aufgeladenen Zustand der Batterie 13 fließt, diese zur Gasbildung verbraucht wird und nicht als elektromotorische Kraft in der Batterie 13 gespeichert wird, und ein solcher Zustand kann als Zustand angesehen werden, in dem RCE = 0 ist.
Da ferner die Komponente R_GAS aus dem Innenwiderstand Rs' = (R_E0 + R' + Rpol' + R_GAS) der Batterie 13 während eines Ladevorganges als Wert angesehen werden kann, der einer Elektrizitätsmenge entspricht, die nicht als elektromotorische Kraft in der Batterie 13 aus der in die Batterie 13 zu diesem Zeitpunkt fließenden Elektrizitätsmenge gespeichert ist, kann mittels Division eines Wertes von R_GAS zu einem beliebigen Zeitpunkt während des Ladevorganges durch einen Wert R_GASf von R_GAS im voll aufgeladenen Zustand der Batterie 13 in einem Zustand mit RCE = 0 ein Wert, welcher eine Verschlechterungsrate des Echtzeitladungswirkungsgrades RCE der Batterie 13 anzeigt, berechnet werden.
Daher kann R_GAS zu einem beliebigen Zeitpunkt während eines Ladevorganges mittels der folgenden Gleichung berechnet werden:

R_GAS = Rs' - Rs = (R' + Rpol') - (R₀ + Rpol₀)
Andererseits gilt folgende Gleichung gemäß Fig. 21 zwischen dem Innenwiderstand R_F in dem voll aufgeladenen Zustand der Batterie 13 und R_GAS im voll aufgeladenen Zustand:

R_F = R_GASf + RS
Daher kann R_GASf im voll aufgeladenen Zustand der Batterie 13 mittels der folgenden Gleichung berechnet werden:

R_GASf = R_F - Rs.
Daher kann ein Wert, bei dem die Gasbildungswiderstandskomponente R_GAS zu einem beliebigen Zeitpunkt während eines Ladevorganges durch die Gasbildungswiderstandskomponente R_GASf in einem Zustand mit RCE = 0 dividiert wird, dass heißt im voll aufgeladenen Zustand, mittels der folgenden Gleichung berechnet werden:

(Rs' - Rs)/(R_F - Rs)
Daher kann ein Wert, welcher eine Verschlechterungsrate des Ladungswirkungsgrades der Batterie 13 zu einem beliebigen Zeitpunkt während eines Ladevorganges anzeigt, mittels des Ausdruckes (Rs' - Rs)/(R_F - Rs) berechnet werden und dann, mittels Subtraktion des Ausdruckes von 1:

[1 - (Rs' - Rs)/(R_F - Rs)] × 100%,

der RCE der Batterie 13 zu einem beliebigen Zeitpunkt berechnet werden.
Dies bedeutet, dass der RCE durch die folgende Gleichung gegeben ist:

RCE = [1 - (Rs' - Rs)/(R_F - Rs)] × 100%.
Was den Wert R_Gasf in einem Zustand mit RCE = 0 betrifft, so ist der Zustand mit RCE = 0 ein voll aufgeladener Zustand der Batterie, in welchem ein Wert von R_GAS maximal wird, und zu diesem Zeitpunkt ist die folgende Relation:

RGAS >> RE₀ + R' + Rpol'

erfüllt, was bedeutet, dass ein Wert des Innenwiderstandes (R_E0 + R' + Rpol') der Batterie 13 während eines Ladevorganges im Falle RCE = 100% vernachlässigbar klein im Vergleich zu einem Wert der Gasbildungswiderstandskomponente R_GAS ist.
Da ein Wert des Widerstandes R_F( = Rf + Rpolf) im voll aufgeladenen Zustand, dass heißt ein Wert des Innenwiderstandes in dem charakteristischen voll aufgeladenen Zustand der Batterie 13 einen Wert des Innenwiderstandes Rs' ( = R_E0 + R' + Rpol' + R_GAS) der Batterie 13 während eines Ladevorganges insbesondere in deren voll aufgeladenem Zustand anzeigt, ist im voll aufgeladenen Zustand eine Relation R_F = Rs', dass heißt eine Relation:

Rf + Rpolf = R_E0 + R' + Rpol' + R_GAS

erfüllt.
Dann ist im voll aufgeladenen Zustand der Batterie 13 bei RCE = 0, eine Relation:

R_GAS >> R_E0 + R' + Rpol'

erfüllt, und eine Relation

Rf + Rpolf = R_E0 + R' + Rpol' + R_GAS

ist erfüllt. Daher ist eine Relation:

Rf + Rpolf ≍ R_GAS

erfüllt, und dementsprechend ist, da (Rf + Rpolf) gleich R_F ist und R_GAS im voll aufgeladenen Zustand = R_GASf ist, eine Relation:

R_F ≍ R_GASf

erfüllt.
Daher wird ein Wert von R_GASf im voll aufgeladenen Zustand der Batterie 13 in einen Wert des Widerstandes R_F im charakteristischen voll aufgeladenen Zustand der Batterie 13 umgewandelt, wodurch anstelle des oben beschriebenen Ausdrucks der Echtzeitladungswirkungsgrad RCE mittels der folgenden Gleichung berechnet werden kann:

RCE = [1-(Rs' - Rs)/R_F] × 100%.
Die oben genannte Gleichung zeigt eine Grundidee des Echtzeitladungswirkungsgrades (RCE) und eines Verfahrens zum Berechnen der RCE der Batterie 13 während eines Ladevorganges.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Berechnen des Innenwiderstandes R + Rpol (ein resultierender Widerstand bestehend aus dem reinen Widerstand R und der Polarisationswiderstandskomponente Rpol) der Batterie 13 während eines Ladevorganges, welcher zum Berechnen des RCE (Echtzeitladungswirkungsgrad) der Batterie 13 notwendig ist, erläutert.
Wenn der Passivierungsfilm nicht auf der Oberfläche der Elektrode in der Batterie 13 gebildet wird, wird der Zustand der Batterie 13 durch die folgende Gleichung:

V_T - E = (R + Rpol) × I_CHG

angegeben. Dies bedeutet, dass ein Wert, welcher mittels Subtraktion der inneren elektromotorischen Kraft E von V_T erhalten wird, welches eine Klemmenspannung der Batterie 13 ist, gleich einem Wert sein sollte, der durch Multiplikation des Widerstandes der inneren Elektrode (R + Rpol) mit I_CHG, welches ein Wert des Ladestromes zu diesem Zeitpunkt ist, erhalten wird.
Daher kann der Widerstand der inneren Elektrode (R + Rpol) der Batterie 13 mittels der folgenden Gleichung berechnet werden:

(R + Rpol) = (V_T - E)/I_CHG.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Berechnen der inneren elektromotorischen Kraft E der Batterie 13 vor dem Beginn eines Ladevorganges, welches zum Berechnen des Innenwiderstandes der inneren Elektrode (R + Rpol) der Batterie 13 vor dem Beginn eines Ladevorganges notwendig ist, erläutert.
Da die innere elektromotorische Kraft E der Batterie 13 vor dem Beginn eines Ladevorganges gleich einer Leerlaufspannung der Batterie 13 zu diesem Zeitpunkt ist, sollte ein Wert von OCV berechnet werden.
Während eines Endladevorganges der Batterie 13 wird ein Paar von A/D-umgewandelten Werten, die von dem Stromsensor 15 und dem Spannungssensor 17 durch die I/F 21 ausgegeben werden, periodisch aufgenommen, wodurch die Klemmenspannung V und der Endladestrom I der Batterie 13 periodisch gemessen werden, und dann wird der reine Widerstand R hiervon gemessen und eine Spannungs-Strom-Charakteristik berechnet, welche nicht den Einfluss der Polarisation beinhaltet und nur von dem reinen Widerstand R abhängt.
Eine Spannungs-Strom-Charakteristik, welche den Einfluss der Polarisation beinhaltet, wird ebenfalls aus den gemessenen Werten von V und I während des Entladevorganges berechnet, insbesondere während der Abnahme des Entladestroms I.
Unter Verwendung dieser beiden oben beschriebenen Spannungs- Strom-Charakteristika wird eine abgeschätzte Spannung Vn welche eine OCV ist, als berechneter Wert abgeschätzt. Nachfolgend wird eine Charakteristik einer normalen Batterie selbst erläutert.
In einem normalen Fahrzeug mit einem Motor als Antriebsquelle und einem Hybridfahrzeug, in welchem ein Motor bei einem Mangel der von dem Verbrennungsmotor erzeugten Energie den Verbrennungsmotor unterstützt, wird eine Last, wie beispielsweise ein Startermotor und ein Motorgenerator, welcher einen großen Strom erfordert, montiert. Ein Beispiel einer Spannungs-Strom (V-I) Charakteristik einer Batterie, welcher eine elektrische Energie an die Last liefert, ist in Fig. 22 und 23 aufgetragen.
Herkömmlicherweise wird gemäß Fig. 22 die V-I Charakteristik durch einen linearen Ausdruck V = aI + b angenähert.
Allerdings hat es sich infolge eines Einflusses einer nichtlinearen Charakteristik in der Polarisationswiderstandskomponente gemäß Fig. 24 erwiesen, dass eine quadratische Funktion eine bessere Korrelation zwischen V und I als eine lineare Funktion liefert. Daher wird in der bevorzugten Ausführungsform dann, wenn eine genäherte V-I Charakteristik aufgrund des reinen Widerstands der Batterie 13 berechnet werden soll, gemäß Fig. 23 eine quadratische Näherungsfunktion V = aI² + bI + c mittels der Methode der kleinsten Quadrate berechnet, um eine Näherungsfunktion zu erhalten, welche eine gute Korrelation zwischen V-I ergibt.
Wenn die einen großen Strom erfordernde Last wie oben beschrieben angetrieben wird, wird eine konstante Last- Entladung mit einem spezifischen großen Stromwert, welcher dem maximalen an die Last gelieferten Stromwert entspricht, durchgeführt. Eine Klemmenspannung und ein Entladestrom werden periodisch gemessen, und auf Basis der eine Korrelation zwischen der Klemmenspannung und dem Entladestrom liefernden Echtdaten werden gemäß einem Graph in Fig. 25 zwei Funktionen erhalten, dass heißt eine erste Näherungsfunktion M1 für eine V-I Charakteristik während des Anstiegs in dem Entladestrom, und eine zweite Näherungsfunktion M2 für eine V-I Charakteristik während der Abnahme des Entladestroms. Die in Fig. 25 beschriebenen Funktionen bilden ein Beispiel der aus den Echtdaten erhaltenen Näherungsfunktionen. Eine Differenz zwischen M1 und M2 wird nachfolgend erläutert.
In der Näherungsfunktion M1 nimmt dann, wenn die Polarisationswiderstandskomponente zu einem Zeitpunkt zu Beginn der Entladung als Referenzwert genommen wird, wenn der Entladevorgang beginnt und der Strom ansteigt, die Polarisationswiderstandskomponente schrittweise zu. Daher erreicht zu einem Zeitpunkt, zu dem der Strom den maximalen Wert erreicht, die Polarisationswiderstandskomponente ebenfalls ihren maximalen Wert, und die Polarisation sollte dann mit der Abnahme des Stroms beseitigt werden. Allerdings wird in der Praxis die Polarisation nicht mit der Abnahme des Stroms beseitigt, und da die stattfindende Reaktion verzögert wird, ist in der Näherungsfunktion M2 deren V-I Charakteristik verschieden von der von M1, und ein Spannungsabfall findet statt, der größer als der von M1 ist, wodurch zwei Näherungsfunktionen M1 und M2 erhalten werden, die den Fällen des Anstiegs bzw. Abfalls im Strom entsprechen.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Messen des reinen Widerstands R der Batterie unter Verwendung der oben beschriebenen Funktionen M1 und M2 unter Bezugnahme auf Fig. 26 bis 28 beschrieben.
Wie in Fig. 26 gezeigt ist, wird zunächst ein beliebiger Punkt A in einem Bereich der Echtdaten der durch M1 angegebenen Näherungsfunktion ausgewählt, und dann wird ΔV1, welches einen Spannungsabfall von einem Achsenabschnitt C1 auf den Punkt A der Näherungsfunktion ist, berechnet. Ein mittels Division dieses Wertes ΔV1 durch einen Strom I1 am Punkt A erhaltener Wert ist ein resultierender Widerstand, welcher aus dem reinen Widerstand R und Rpol1 zu diesem Zeitpunkt zusammengesetzt ist. Dies bedeutet, dass die Relation

R + Rpol1 = ΔV1/I1

gilt.
In ähnlicher Weise wird gemäß Fig. 26 ein beliebiger Punkt B in einem Bereich der Echtdaten auf der durch M2 angegebenen Näherungsfunktion ausgewählt, und dann wird ΔV2, welcher ein Spannungsabfall von einem Achsenabschnitt C2 auf einem Punkt B auf der Näherungskurve ist, berechnet. Ein Wert A, der mittels Division dieses Wertes ΔV2 durch einen Strom I2 am Punkt B erhalten wird, ist ein resultierender Widerstand, der aus dem reinen Widerstand R und Rpol2 zu diesem Zeitpunkt zusammengesetzt ist. Dies bedeutet, dass die Relation

R + Rpol2 = ΔV2/I2

gilt.
Eine Differenz ΔR zwischen den Werten des resultierenden Widerstandes an den Punkten A und B wird angegeben durch

ΔR = R + Rpol1 - (R + Rpol2) = Rpol1 - Rpol2

und ist eine Differenz zwischen den Werten der Polarisationswiderstandskomponente an den Punkten A und B. Dies folgt aus der Tatsache, dass sich der reine Widerstand R während eines Entladevorganges nicht ändert.
Wie in Fig. 27 gezeigt ist, gibt es auf der durch M1 gegebenen Näherungskurve einen Punkt A' mit einem Wert (R + Rpol1'), der gleich dem resultierenden Widerstand (R + Rpol2) an dem beliebigen Punkt B ist, welcher auf der durch M2 gegebenen Näherungskurve ausgewählt wird. Ferner gibt es, wie in Fig. 28 gezeigt ist, auf der durch M2 gegebenen Näherungskurve einen Punkt B' mit einem Wert von (R + Rpol2'), der gleich dem resultierenden Widerstand (R + Rpol1) an dem beliebigen Punkt A ist, welcher auf der durch M1 gegebenen Näherungskurve ausgewählt wird.
Dies bedeutet, dass dann, wenn Strom und Spannung am Punkt A' als I1' bzw. VI' gesetzt werden, und wenn der Strom und die Spannung am Punkt B' als I2' bzw. V2' gesetzt werden, ein Wert der Polarisationswiderstandskomponente an der Koordinate (I1', V1') des Punktes A' gleich dem an der Koordinate (I2, V2) am Punkt B ist, und ein Wert der Polarisationswiderstandskomponente an der Koordinate (I1, V1) am Punkt A gleich dem bei der Koordinate (I2', V2') am Punkt B' ist.
Nachfolgend wird, unter Annahme des Punktes B als Referenz, ein Verfahren zum Berechnen des Stromes I1' und der Spannung V1' am Punkt A' mit dem gleichen Wert wie ein Wert des resultierenden Widerstandes (R + Rpol2) am Punkt B erläutert.
Wenn ein Spannungsabfall von einem Achsenabschnitt C1 (d. h. einem Achsenabschnitt der durch M1 gegebenen Näherungskurve mit der longitudinalen Achsen) bis auf den Punkt A' als ΔV1' gesetzt wird, ist dieser Wert gegeben durch:

ΔV1' = C1 - (a1I1'² + b1I1' + C1) = (R + Rpol2)I1'

und dann gilt

- (a1I1' + b1) = R + Rpol2.
Dann gilt

I¹' = -(b1 + R + Rpol2)/a1.
Da R + Rpol2( = R + Rpol1') = ΔV2/I2( = ΔV1'/I1'),
I1' = - [b1+ (ΔV2/I2)]/a1
= - [b1 + (ΔV1'/I1')]/a1.
Ferner ist die Spannung V1' am Punkt A' gegeben durch:

V1' = a1I1'² + b1I1' + C1,

daher wird die Koordinate (I1', V1') des Punktes A' aus den bekannten Werten bestimmt.
In ähnlicher Weise können, unter Annahme des Punktes A als Referenz, der Strom I2' und die Spannung V2' am Punkt B' mit demselben Wert wie einem Wert des resultierenden Widerstandes (R + Rpol1) am Punkt A aus den bekannten Werten wie folgt bestimmt werden:

I2' = - [b2 + (ΔV1/I1)]/a2
= - [b2 + (ΔV2'/I2')]/a2, und
V2' = a2I2'²2 + b2I2' + C2,

wobei ΔV2' einen Spannungsabfall von einem Achsenabschnitt C2 bis zum Punkt B' ist.
Wenn die Koordinate (I1'; V1') des Punktes A' bestimmt wird, wie in Fig. 27 gezeigt ist, wird eine Gradient der Gerade L1, welche durch Verbindung des Punktes A' und des Punktes B erhalten wird, berechnet, wodurch ein Wert des resultierenden Widerstandes R1 berechnet wird, welcher durch Division einer Differenz (V1' - V2) in dem Spannungsabfall welcher aufgrund des resultierenden Widerstandes, der aus dem reinen Widerstand und der Polarisationswiderstandskomponente Rpol2 besteht, angestiegen ist, durch eine Differenz (I1' - I2) in dem Strom, welcher am Punkt A' und B fließt, erhalten wird. Dies bedeutet:

R1 = (V1' - V2)/(I1' - I2)
In ähnlicher Weise wird, wenn die Koordinate (I2', V2') des Punktes B' bestimmt wird, wie in Fig. 28 gezeigt ist, ein Gradient der Gerade L2, welche durch Verbindung des Punktes B' und des Punktes A gebildet wird, berechnet, wodurch ein Wert des resultierenden Widerstandes R2 berechnet wird, der durch Division einer Differenz (V1 - V2') im Spannungsabfall, welcher aufgrund des resultierenden Widerstandes, der aus dem reinen Widerstand und der Polarisationswiderstandskomponente Rpol1 besteht, angestiegen ist, durch eine Differenz (I1 - I2') in dem Strom, welcher an den Punkten B' und A fließt, berechnet wird. Dies bedeutet:

R2 = (V1 - V2')/(I1 - I2')
Allerdings stimmen die Werte R1 und R2 des resultierenden Widerstandes, die wie oben beschrieben berechnet wurden, nicht mit dem reinen Widerstand überein. Um den Gradienten zwischen den beiden Punkten mit dem reinen Widerstand in Übereinstimmung zu bringen, wird eine Differenz in dem Spannungsabfall, die durch Eliminierung der Spannungsabfallkomponente erhalten wird, die aufgrund der Polarisationswiderstandskomponente entstanden ist, durch die Differenz in den Stromwerten dividiert, was nachfolgend erläutert wird.
Zunächst wird für den Fall, dass der Punkt B als Referenz angenommen wird, unter der Annahme, dass der Wert des resultierenden Widerstandes R1 gegeben ist durch:

R1 = R1' + Rpol2 = R1' + Rpol1',

ein Spannungsabfall, der entstanden ist, wenn der Strom, welcher eine Differenz zwischen dem Strom I1' am Punkt A' und dem Strom 12 am Punkt B in den Widerstand R1' fließt, dadurch kontrolliert, dass die Spannung am Punkt A' um einen Faktor des Spannungsabfalls angehoben wird, welcher entstanden ist, wenn der Strom entsprechend einer Differenz zwischen dem Strom I1' am Punkt A' und dem Strom 12 am Punkt B in die Polarisationswiderstandskomponente Rpol1' (oder Rpol2) fließt, wodurch die nachfolgende Gleichung gebildet wird:

R1' (I1' - I2) = [V1' + Rpol1'(I1' - I2)] - V2.
Daher gilt

R1' (I1' - I2) = (V1' - V2) + Rpol1'(I1' - I2).
Da Rpol1' = ΔVl'/I1' - R1', gilt

R1'(I1' - I2) - (V1' - V2) + (ΔV1'/I1' - R1') × (I1' - I2),

und

2R1'(I1' - I2) = (V1' - V2) + ΔV1'/I1'(I1' - I2),

und im Ergebnis

R1' = [(V1' - V2) + (ΔV1'/I1') × (I1 - I2)]/2(I1' - I2).
Hierbei kann (ΔV1'/I1') ersetzt werden durch (ΔV2/I2).
In ähnlicher Weise wird für den Fall, dass der Punkt A als Referenz genommen wird, unter der Annahme, dass der Wert des resultierenden Widerstandes R1 gegeben ist durch:

R2 = R2' + Rpol1 = R2' + Rpol2',

ein Spannungsabfall, der entstanden ist, wenn der Strom entsprechend einer Differenz zwischen dem Strom I1 am Punkt A und dem Strom I2' am Punkt B' in den Widerstand R2' fließt, dadurch kontrolliert, dass die Spannung am Punkt B' um einen Faktor eines Spannungsabfalls angehoben wird, der angestiegen ist, wenn der Strom entsprechend einer Differenz zwischen dem Strom 11 am Punkt A und dem Strom I2' am Punkt B' in die Polarisationswiderstandskomponente Rpol2' (oder Rpol1) fließt, wodurch die folgende Gleichung gebildet wird:

R2'(I1 - I2') = V1 - [V2' - Rpol2'(I1 - I2')].
Daher gilt,

R2' (I1 - I2') = (V1 - V2') + Rpol2' (I1 - I2').
Da Rpol2' = ΔV2'/I2' - R2', gilt
R2 (I1 - I2') = (V1 - V2') + (ΔV2'/I2' - R2') × (I1 - I2'), und
2R2'(I1 - I2') = (V1 - V2') + ΔV2'/I2'(I1' - I2'),

und im Ergebnis

R2' = [(V1 - V2') + (ΔV2'/I2') × (I1 - I2')]/2(I1 - I2').
Hierbei kann (ΔV2'/I2') ersetzt werden durch (ΔV1/I1).
Allerdings können die beiden Werte R1' und R2', welche wie oben beschrieben berechnet wurden, nicht der reale reine Widerstand R sein. Durch Mitteln der beiden Werte als:

R = (R1' + R2')/2,

kann der reale reine Widerstand R erhalten werden.
Wenn der reine Widerstand R der Batterie 13 berechnet wird, in dem ein aktualisiertes Paar von A/D-umgewandelten Werten verwendet wird, die von dem Stromsensor 15 und dem Spannungssensor 17 ausgegeben und über dem I/F 21 gesammelt werden, werden mittels des Verfahrens der kleinsten Quadrate eine Spannungs-Strom-Charakteristik, welche eine Korrelation zwischen der Klemmenspannung V und dem Entladestrom I der Batterie während eines Anstiegs des Entladestroms I zeigt, beispielsweise eine erste Näherungskurve M1, die durch eine quadratische Gleichung V1 (I) a1I² + b1I + c1 gegeben ist und eine Strom-Spannungs-Charakteristik, welche eine Korrelation zwischen der Klemmenspannung V und dem Entladestrom I der Batterie während des Abfalls im Entladestrom I zeigt, beispielsweise eine erste Näherungskurve M2, die durch eine quadratische Gleichung V2 (I) = a2I² + b2I + c2 gegeben ist, berechnet.
Dann wird ein erster Punkt A auf einer Spannungs-Strom- Charakteristikkurve, die durch M1 gegeben ist, und ein zweiter Punkt B auf einer Spannungs-Strom- Charakteristikkurve, die durch M2 gegeben ist, bestimmt. Hierbei werden diese Punkte A und B vorzugsweise in einem Bereich bestimmt, wo die Realdaten der Klemmenspannung und des Entladestroms, die zum Berechnen der jeweiligen Näherungskurvenfunktionen verwendet werden, vorliegen, wodurch verhindert wird, dass ein angenommener Punkt auf eine ungeeignete Position gesetzt wird, wenn der angenommene Punkt, der jedem Punkt A oder B entspricht, später festgesetzt wird. Vorzugsweise werden die Punkte A und B auf beiden Seiten eines Punktes gesetzt, wo die Polarisationswiderstandskomponente maximal wird, wodurch gewährleistet wird, dass die angenommenen Punkte auf beiden Seiten des Punktes des maximalen Wertes bestimmt werden können und die Genauigkeit beim Berechnen des reinen Widerstandes der Batterie verbessert werden kann.
Dann wird ein erster angenommener Punkt A' mit dem gleichen Widerstandswert wie der zweite resultierenden Widerstand R2, welcher aus dem reinen Widerstand und der zweiten Polarisationswiderstandskomponente Rpol2 zusammengesetzt ist, welche den zweiten Spannungsabfall ΔV2 verursacht, der entstanden ist, wenn der zweite Entladestrom entsprechend dem zweiten Punkt B fließt, in die erste Näherungsfunktion M1 eingesetzt. In ähnlicher Weise wird ein zweiter angenommener Punkt B' mit dem gleichen Widerstandswert wie der erste resultierende Widerstand R1, der aus dem reinen Widerstand und der ersten Polarisationswiderstandskomponente Rpol1 zusammengesetzt ist, welche den ersten Spannungsabfall ΔV1 hervorruft, der entstanden ist, wenn der erste Entladestrom 11 entsprechend dem ersten Punkt A fließt, in die zweite Näherungsfunktion M2 eingesetzt.
Dann wird der erste Gradient R1 der Gerade L1, die durch Verbinden des zweiten Punktes B und des ersten angenommenen Punktes A' gebildet wird, durch eine Differenz Rpol1 (I1' - I2) im Spannungsabfall aufgrund der zweiten Polarisationswiderstandskomponente Rpol2 überprüft, wodurch ein erster überprüfter Gradient R1' berechnet wird, in welchem der Spannungsabfall aufgrund der zweiten Polarisationswiderstandskomponente Rpol2 eliminiert ist. In ähnlicher Weise wird der zweite Gradient R2 der Gerade L2, die durch Verbinden des ersten Punktes und des zweiten angenommenen Punktes B1' gebildet wird, durch eine Differenz Rpol1(I1 - I2') im Spannungsabfall aufgrund der zweiten Polarisationswiderstandskomponente Rpol1 überprüft, wodurch ein zweiter überprüfter Gradient R2' berechnet wird, in welchem der Spannungsabfall aufgrund der ersten Polarisationswiderstandskomponente Rpol1 eliminiert ist.
Anschließend wird, mittels Multiplikation des Wertes des so berechneten reinen Widerstandes R mit dem Entladestrom I in den Echtdaten, welche für die jüngste Zeitperiode gesammelt wurden, eine Klemmenspannung V aufgrund des reinen Widerstandes während der Entladung der Batterie 12 berechnet und dann, mittels Anwendung des Verfahrens der kleinsten Quadrate auf ein Paar von Werten der so berechneten Klemmenspannung und des zuvor aufgenommenen Entladestroms I, eine Spannungs-Strom-Charakteristik V_R = a_RI + b_R berechnet, welche den Einfluss der Polarisation nicht enthält und nur von dem reinen Widerstand der Batterie 13 abhängig ist.
Anschließend wird, was die Echtdaten des Entladestromes I betrifft, welcher von einem Spitzenwert der zuvor aufgenommenen Echtdaten abnimmt, die Korrelation der Daten bestätigt und das Verfahren der kleinsten quadratischen Fehler auf ein Paar von Werten des Entladestrom I und der dem Entladestrom I entsprechenden Klemmenspannung angewandt, wodurch eine lineare Spannungs-Strom-Charakteristik V = aI + b berechnet wird, welche den Einfluss der Polarisation der Batterie 13 enthält.
Anschließend wird die Spannungs-Strom-Charakteristik V = aI + b zur Spannungsachse so verschoben, dass die Gleichung von einer Koordinate (V1, I1) erfüllt wird, für welche die Gleichung V_R = a_RI + b_R gilt, wobei der Strom I1 ein Strom ist, welcher kleiner als der Spitzenstrom ist und üblicherweise fließt, wenn ein Startermotor oder ein Motorgenerator angetrieben wird, wodurch eine verschobene Spannungs-Strom-Charakteristik V' = aI + b' berechnet wird.
Anschließend wird ein geschätzter Stromwert Is = -10 A (Ampere), mittels dem die geschätzte Spannung Vn bei einer konstanten Stromentladung eine lineare Charakteristik bezüglich der Kapazität der Batterie 13 aufweist, in die verschobene Spannungs-Strom-Charakteristik V' = aI + b' eingesetzt, um die geschätzte Spannung Vn abzuschätzen, und anschließend wird ein vorbestimmter Restspannungswert e₀ zu der abgeschätzten Spannung Vn addiert, um so eine überprüfte abgeschätzte Spannung Vn' zu berechnen.
Der vorbestimmte Restspannungsabfall e₀ bedeutet einen Restspannungsabfallwert aufgrund des Einflusses der Restpolarisation bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie 13, welche dadurch erhalten wird, dass die abgeschätzte Spannung Vn von der OCV der Batterie 13, welche im Voraus auf Basis der Korrelation zwischen der Klemmenspannung V und dem Entladestrom I der Batterie 13 berechnet wurde, subtrahiert wird.
Die obige Beschreibung betrifft ein Verfahren zum Berechnen einer OCV (d. h. einer überprüften abgeschätzten Spannung Vn') der Batterie 13 vor Beginn eines Ladevorganges.
Das Verfahren zum Berechnen einer OCV (d. h. einer überprüften abgeschätzten Spannung Vn') der Batterie 13 vor Beginn eines Ladevorganges, wie es oben beschrieben wurde, stellt nur eine bevorzugte Ausführungsform dar, und daher kann beispielsweise eine in der Batterie 13 gespeicherte Elektrizitätsmenge dadurch berechnet werden, dass die Entlademenge pro Einheitszeit integriert wird, welche dadurch berechnet wird, dass ein Wert des Entladestromes, der periodisch gemessen wird, mit der Messzykluszeit multipliziert wird, und eine der berechneten Größe entsprechende OCV der Batterie kann aus einer entsprechenden Tabelle abgeleitet werden kann, welche im Voraus in ROM 23c gespeichert wurde, u. s. w.
In Zusammenfassung des oben beschriebenen Verfahrens wird bei dem Verfahren zur Erfassung des Ladungswirkungsgrades, bezüglich einer beliebigen Zeitperiode von Beginn des Entladevorganges der Batterie bis zum Ende des Ladevorganges, ein Echtzeit-Ladungswirkungsgrad (RCE) erfasst, welcher ein Verhältnis einer in die Batterie als elektromotorische Kraft zu ladenden Elektrizitätsmenge zu einer in die Batterie geflossenen Gesamt-Elektrizitätsmenge darstellt.
Entsprechend dem Verfahren zur Bestimmung des Ladungswirkungsgrades kann ein Echtzeit-Ladungswirkungsgrad (RCE) der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt genau nachgewiesen werden, wobei das Auftreten des Gasbildungsphänomens in Begleitung einer Änderung des Ladungszustandes der Batterie berücksichtigt wird.
Bei dem Verfahren zur Bestimmung des Ladungswirkungsgrades wird für einen willkürlich gewählten Zeitpunkt (d. h. einen beliebigen Zeitpunkt) vom Beginn eines Ladevorganges bis zum Ende des Ladevorganges der RCE (Echtzeit-Ladungswirkungsgrad) der als Verhältnis einer in die Batterie als elektromotorische Kraft zu ladenden Größe zu einer in die Batterie fließenden Gesamt-Elektrizitätsmenge definiert ist, erfasst. Bei diesem Verfahren werden, unter Verwendung einer Klemmenspannung und eines Ladestromes, die zu jedem Zeitpunkt gemessen wurden, ein Widerstand bei Beginn des Ladevorganges, welcher ein Innenwiderstandswert bei Beginn des Ladezustands der Batterie ist, und ein Widerstand nach Beginn des Ladevorganges, welcher ein Innenwiderstandswert zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Beginn des Ladevorganges bis zum Ende des Ladevorganges ist, berechnet, und dann wird eine Differenz zwischen dem Widerstand nach dem Beginn des Ladevorganges und dem Widerstand bei Beginn des Ladevorganges berechnet, und anschließend wird ein Verhältnis der oben beschriebenen Differenz zu dem Widerstandswert im voll aufgeladenen Zustand berechnet, der ein charakteristischer Innenwiderstandswert der Batterie in deren voll aufgeladenem Zustand ist, wodurch der RCE der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt auf Basis dieses Verhältnisses erfasst wird.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren kann der RCE genau erfasst werden, wobei das Auftreten des Gasbildungsphänomens, welches eine Änderung im Ladungszustand der Batterie begleitet, berücksichtigt wird.
Ferner wird das Verhältnis der oben definierten Differenz zu dem Widerstandswert im voll aufgeladenen Zustand als ein Wert berechnet, welches einen Abfall von einem idealen Wert des RCE zu einem beliebigen Zeitpunkt anzeigt, und ein mittels Subtraktion des Verhältnisses von 1 erhaltener Wert wird als Wert berechnet, welcher den RCE zu einem beliebigen Zeitpunkt anzeigt, wodurch der RCE zu einem beliebigen Zeitpunkt erfasst wird.
Ferner wird bei dem Verfahren zur Erfassung des Ladungswirkungsgrades ein Verhältnis der oben beschriebenen Differenz (d. h. der Differenz zwischen dem Widerstand nach Beginn des Ladevorganges und dem Widerstand bei Beginn des Ladevorganges) zu einer Differenz zwischen dem Widerstandswert im voll aufgeladenen Zustand und dem Widerstandswert nach Beginn des Ladevorganges als ein Wert berechnet, welcher einen Abfall von einem idealen Wert des RCE der Batterie anzeigt, und dann wird ein Wert berechnet, in dem der den Abfall anzeigende Wert von 1 subtrahiert wird, wodurch der RCE der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt erfasst wird.
Ferner wird bei dem Verfahren zur Erfassung des Ladungswirkungsgrades auf Basis des RCE der Batterie eine in der Batterie eine in der Batterie gespeicherte Elektrizitätsmenge infolge der Aufladung zu Beginn des Ladevorganges bis zum Abschluss des Ladevorganges erfasst.
Ferner wird bei dem Verfahren zur Erfassung des Ladungswirkungsgrades auf Basis des RCE der Batterie, welcher kontinuierlich und wiederholt von dem Zeitpunkt des Beginns des Ladevorganges bis zum Abschluss des Ladevorganges erfasst wird, eine in der Batterie gespeicherte Elektrizitätsmenge, welche die tatsächlich gespeicherte elektromotorische Kraft ist, pro Einheitszeit berechnet, und dann wird, mittels Integration dieser Werte der Elektrizitätsmenge, eine gegenwärtig in der Batterie gespeicherte Elektrizitätsmenge vom Zeitpunkt des Beginns des Ladevorganges zum Zeitpunkt des Abschlusses des Ladevorganges genau erfasst.
Bei dem Verfahren zum Erfassen einer geladenen Elektrizitätsmenge ist der Zeitpunkt des Beginns des Ladevorganges der Zeitpunkt, zu dem der Ladevorgang von einem aktiven Zustand der Elektrode beginnt, zu dem auf der Elektrode der Batterie kein Passivierungsfilm gebildet wird, und auf Basis eines Musters der zeitlichen Änderung des Ladestromes der Batterie wird entschieden, ob sich die Elektrode in einem aktiven Zustand befindet oder nicht, und wenn sie sich in einem aktiven Zustand befindet, wird eine in der Batterie über die Ladung gespeicherte Elektrizitätsmenge auf Basis des RCE der Batterie erfasst, und anderseits wird, wenn sie sich in einem Zustand befindet, bei der ein Passivierungsfilm auf der Elektrode der Batterie gebildet ist (d. h. ein Zustand, in dem ein Passivierungsfilm infolge des Ladeprozesses gebrochen wird), wird eine geladene Elektrizitätsmenge, die mittels Multiplikation des Ladestroms mit der Ladezeit erhalten wird, integriert, wodurch eine in der Batterie über die Ladung gespeicherte Elektrizitätsmenge nachgewiesen wird.
Wenn auf der Elektrode der Batterie ein isolierender Passivierungsfilm gebildet wird, bevor ein Ladevorgang beginnt, nimmt ein Wert des Entladestroms bis zu einem inhärenten Wert zu, welcher einer Spannung entspricht, die an die Batterie zur Aufladung angelegt wird, und zwar infolge der Zerstörung der Passivierungsschicht, welche mit der elektrischen Leitung zur Elektrode einhergeht, und es kann davon ausgegangen werden, dass in einer solchen Zeitperiode, zu der die Elektrode sich nicht im aktiven Zustand befindet, kein Abfall des RCE aufgrund des Auftretens des Gasbildungsphänomens stattfindet, da der Ladestrom gering ist. Daher wird in der Zeitperiode, zu der die Elektrode sich nicht im aktiven Zustand befindet, eine in der Batterie gespeicherte Elektrizitätsmenge periodisch als geladene Elektrizitätsmenge pro Zeiteinheit berechnet, indem der Ladestrom mit der Ladezeit multipliziert wird, und andererseits wird in einem Zustand, in dem die Elektrode sich im aktiven Zustand befindet, auf Basis des RCE der Batterie, der mittels des oben beschriebenen Verfahrens zur Erfassung des Ladewirkungsgrades erfasst wurde, eine in der Batterie zu speichernde Elektrizitätsmenge erfasst.
Obwohl die vorliegende Erfindung bislang in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, und es sind diverse Modifikationen und Anwendungen möglich.
In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird, als Relation zwischen der vorbestimmten OCV und dem SOC für die Batterie 13 bei Nicht-Degradation, eine Gerade N auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge, welche eine Gesamt- Elektrizitätsmenge ist, die zwischen OCVf und OCVe geladen oder entladen werden kann, verwendet, so dass eine Elektrizitätsmenge (d. h. SOC), die einer beliebigen OCV entspricht, abgeschätzt wird und dann mittels Multiplikation der abgeschätzten SOC mit dem Degradationsgrad SOH2 ein SOC der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt. Allerdings kann stattdessen als Relation zwischen der vorbestimmten OCV und dem SOC für die Batterie 13 bei Nicht- Degradation ein Näherungsausdruck verwendet werden, welcher unter Verwendung von SOC-Daten in einem Bereich, in dem ein Wert der SOC einen spezifischen Wert übersteigt, und der dem SOC in dem Bereich entsprechenden OCV Daten, berechnet wird.
Nachfolgend wird ein solches Beispiel erläutert. Wie in Fig. 29 für ein Messbeispiel einer Relation zwischen OCV und SOC gezeigt ist, ist die Relation zwischen OCV und SOC in dem SOC-Bereich, in dem SOC 20 bis 30% übersteigt, linear, aber in einem SOC-Bereich, in dem SOC gleich oder kleiner als 20 bis 30% ist, verschlechtert sich die gemessene OCV, und die oben beschriebene lineare Abhängigkeit ist nicht zu sehen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird, wenn ein Lade- oder Entladevorgang durchgeführt wird, der Wert SOCo aus dem Wert OCVo auf Basis der Geraden N berechnet und dann bezüglich des berechneten SOCo der Lade- oder Entladestrom durch Multiplikation mit der Zeit integriert, wodurch ein Wert SOCn nach dem Lade- oder Entladevorgang berechnet wird. Allerdings tritt gemäß Fig. 30 in einem Fall, indem SOC nach dem Ladevorgang berechnet wird, in dem der Ladestrom beginnend von dem Zustand niedriger SOC zeitintegriert wird, wenn der Ladevorgang fortschreitet und SOC in einen Bereich übergeht, zu dem der SOC nach dem Ladevorgang 20-30% überschreitet, das Problem auf, dass sich eine OCV, die der berechneten SOC und OCV vs. SOC Charakteristik (gestrichelte Linie in Fig. 30), die auf Basis der Zeitintegration des Ladestromes erhalten wurde, von einer OCV und OCV vs. SOC Charakteristik, die durch eine tatsächliche Messung erhalten wird, unterscheidet.
Um das obige Problem zu lösen, führt die CPU 23a einen Prozess zum Berechnen einer Näherungsgerade als Verhältnis zwischen OCV und SOC der Batterie durch, welche vorbestimmt ist, wie in dem Flussdiagramm in Fig. 31 gezeigt ist.
Als erstes werden nur SOC-Daten in einem Bereich, in dem der SOC einen spezifischen Wert (z. B. 30%) der SOC der Batterie 13 übersteigt, und diesem SOC entsprechende OCV Daten in dem Bereich aufgenommen (Schritt S11), und dann wird unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate auf Basis der gesammelten SOC- und OCV-Daten ein Näherungsausdruck des SOC für OCV berechnet (Schritt S12). Der oben genannte spezifische Wert wird auf einen Punkt gesetzt, zu dem die Relation zwischen der gemessenen OCV und dem SOC, welcher der gemessenen OCV entspricht, in Fig. 29 nichtlinear wird. Ein Zeitpunkt zum Berechnen der Näherungsgerade ist ein Zeitpunkt, zu dem eine Vorrichtung zum Abschätzen des SOC der Batterie und eine Vorrichtung zum Abschätzen der OCV der Batterie entworfen werden. Der berechnete Näherungsausdruck wird in einem nicht-flüchtigen Speicher in dem ROM 23c als Relation zwischen OCV und SOC der Batterie 13 geschrieben und gespeichert, welche vorbestimmt sind (Schritt S13). In Fig. 34 ist eine solche Näherungsgerade, welche wie oben beschrieben berechnet wurde, gezeigt.
In dem nicht-flüchtigen Speicher in dem ROM 23c wird auch ein Wert von OCV (nachfolgend OCV_th) entsprechend dem obigen spezifischen Wert (30%) der SOC gespeichert.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Abschätzen einer Elektrizitätsmenge (d. h. SOC) der Batterie 13 als einer Vorrichtung 1 zum Steuern einer am Fahrzeug befindlichen Batterie unter Bezugnahme auf das in Fig. 23 gezeigte Flussdiagramm erläutert. Die CPU 23a führt einen Prozess zum Abschätzen der SOC der Batterie unter Verwendung der Näherungsgerade, welche gemäß dem in Fig. 31 gezeigten Flussdiagramm berechnet wurde, gemäß dem in Fig. 32 gezeigten Flussdiagramm aus.
Die CPU 23a beginnt den Betrieb durch Einschalten eines Zündschalters und berechnet als erstes OCVo (OCV vor einem Lade- oder Entladevorgang) und SOCo (Elektrizitätsmenge) im Schritt S21.
Dann berechnet die CPU 23a die Zeitintegration des Stromes während des Lade- oder Entladevorganges auf Basis eines Ausgangssignals von dem Stromsensor 15 (Schritt S22). Diese Berechnung wird durchgeführt, wann immer der Stromsensor 15 den Lade- oder Entladevorgang in einem spezifischen Abtastzyklus misst, und dann wird entschieden, ob der Lade- oder Entladevorgang abgeschlossen ist oder nicht (Schritt S23). Dieser Prozess wird wiederholt durchgeführt, bis der Lade- oder Entladevorgang abgeschlossen ist.
Wenn der Lade- oder Entladevorgang abgeschlossen ist (Y im Schritt S23), berechnet die CPU 23a den SOC nach dem Lade- oder Entladevorgang, indem die Zeitintegration des Stromes zu dem SOC addiert oder von diesem subtrahiert wird, und zwar von dem Lade- oder Entladevorgang (Schritt S24). Diese Berechnung kann unter Verwendung der Gleichungen (6) und (7) wie oben beschrieben durchgeführt werden.
Dann misst die CPU 23a eine OCVm (OCV nach Abschluss des Lade- oder Entladevorganges) (Schritt S25). Dann entscheidet die CPU 23a, ob der gemessene Wert OCVm den Wert OCV_th, welcher dem spezifischen Wert (30%) der SOC auf der Näherungsgeraden entspricht, überschreitet oder nicht (d. h. ob OCVm > OCV_th ist) (Schritt S26).
Wenn der gemessene Wert OCVm den Wert OCV_th überschreitet (Y im Schritt S26) setzt die CPU 23a den gemessenen Wert OCVm in eine aus dem ROM 23c gelesene Formel für den Näherungsausdruck ein und schätzt einen SOC entsprechend dem eingesetzten OCVm als SOC der Batterie 13 nach dem Lade- oder Entladevorgang ab (Schritt S27), wodurch der Prozess beendet wird.
Andererseits setzt die CPU 23a dann, wenn der gemessene Wert OCVm den Wert OCV_th nicht überschreitet (N im Schritt S26), den im Schritt S24 nach dem Lade- oder Entladevorgang berechneten SOC in die aus dem ROM 23c gelesene Formel der Näherungsgeraden ein und schätzt den eingesetzten SOC als SOC der Batterie 13 nach dem Lade- oder Entladevorgang ab (Schritt S28), wodurch der Prozess beendet wird.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung der Batterie 13 für eine Vorrichtung 1 zum Steuern einer am Fahrzeug befindlichen Batterie unter Bezugnahme auf das in Fig. 33 gezeigte Flussdiagramm erläutert, welches ein Flussdiagramm ist, in dem ein Prozess zum Abschätzen einer Leerlaufspannung der Batterie 13 unter Verwendung der in dem Flussdiagramm gemäß Fig. 31 berechneten Näherungsgeraden durchgeführt wird. Die CPU 23a führt den in Fig. 33 gezeigten Prozess durch.
Die CPU 23a startet den Betrieb durch Einschalten eines Zündschalters und berechnet als erstes OCVo (OCV vor einem Lade- oder Entladevorgang) und SOCo (Elektrizitätsmenge) (Schritt 31).
Dann berechnet die CPU 23a die Zeitintegration des Stromes während des Lade- oder Entladevorganges auf Basis eines Ausgangssignals von dem Stromsensor 15 (Schritt S32). Diese Berechnung wird durchgeführt, wann immer der Stromsensor 15 den Lade- oder Entladestrom in einem spezifischen Abtastzyklus misst, und dann wird entschieden, ob der Lade- oder Entladevorgang abgeschlossen ist oder nicht (Schritt S33). Dieser Prozess wird wiederholt durchgeführt, bis der Lade- oder Entladevorgang abgeschlossen ist.
Wenn der Lade- oder Entladevorgang abgeschlossen ist (Y im Schritt S33) berechnet die CPU 23a den SOC nach dem Lade- oder Entladevorgang, indem die Zeitintegration des Stromes zu dem SOC hinzuaddiert oder davon subtrahiert wird, und zwar vor dem Lade- oder Entladevorgang (Schritt S34). Diese Berechnung kann unter Verwendung der Gleichungen (6) und (7) wie oben beschrieben durchgeführt werden.
Dann misst die CPU 23a einen Wert OCVm (OCV nach Abschluss des Lade- oder Entladevorganges) (Schritt S35).
Dann entscheidet die CPU 23a, ob der gemessene Wert OCVm den Wert OCV_th, welcher dem spezifischen Wert (30%) von SOC auf der Näherungsgerade übersteigt oder nicht (d. h. ob OCVm > OCV_th ist) (Schritt S36).
Wenn der gemessene Wert OCVm den Wert OCV_th überschreitet (Y im Schritt S36) setzt die CPU 23a den gemessenen Wert OCVm in eine aus dem ROM 23c gelesene Gleichung der Näherungsgerade ein und schätzt den eingesetzten Wert OCVm als Leerlaufspannung der Batterie 13 nach dem Lade- oder Entladevorgang ab (Schritt S37), wodurch der Schritt beendet wird.
Andererseits setzt, wenn der gemessene Wert OCVm den Wert OCV_th nicht überschreitet (N im Schritt S36) die CPU 23a den nach dem Lade- oder Entladevorgang im Schritt S24 berechneten Wert von SOC in die aus dem ROM 23c gelesene Gleichung der Näherungsgerade ein und schätzt eine OCV entsprechend dem eingesetzten Wert von SOC als Leerlaufspannung der Batterie nach dem Lade- oder Entladevorgang (Schritt S38) ab, wodurch der Prozess beendet wird.
Folglich, wenn ein Lade- oder Entladevorgang durchgeführt wird, als Relation zwischen OCV und SOC der Batterie 13, welche vorherbestimmt sind, unter Verwendung von SOC Daten in einem Bereich in dem SOC einen spezifischen Wert (30%) von SOC überschreitet, sowie den SOC-Werten in dem Bereich entsprechenden OCV-Daten ein Näherungsausdruck mittels des Verfahrens der kleinsten Quadrate berechnet, und dann unter Verwendung der berechneten geraden Linie ein Wert von SOC nach dem Lade- oder Entladevorgang und ein Wert von OCV abgeschätzt. D. h. dass dann, wenn eine OCV gemessen wird, wenn die OCV den Wert OCV_th überschreitet, die gemessene OCV in eine Gleichung der Näherungsgerade eingesetzt wird und eine SOC entsprechend dem gemessenen Wert OCV als SOC der Batterie 13 nach dem Lade- oder Entladevorgang abgeschätzt wird, und auf der anderen Seite, wenn die OCV den Wert OCV_th nicht überschreitet (d. h. wenn eine Relation zwischen den gemessenen Werten OCV und SOC keine lineare Relation gemäß einer gepunkteten Linie in Fig. 34 ist), wird die gemessene OCV vernachlässigt und für die Umwandlung der SOC nicht verwendet. Anschließend wird der SOC nach dem Lade- oder Entladevorgang, welche über die Zeitintegration des Stromes berechnet wurde, in die Gleichung der Näherungsgerade eingesetzt und die eingesetzte SOC wird in dem RAM 23b als SOC der Batterie nach dem Lade- oder Entladevorgang gespeichert, und eine der eingesetzten SOC entsprechende OCV wird in dem RAM 23b als eine abgeschätzte OCV gespeichert.
Daher kann bei einem Verfahren und der Vorrichtung zur Abschätzen eines Ladezustandes selbst in einem Bereich, in dem die Relation zwischen OCV und SOC nicht linear wird, SOC genau abgeschätzt werden.
Wenn der Degradationszustand der Batterie 13 auf Basis einer Relation zwischen SOC und OCV ermittelt werden soll, kann unter Verwendung einer abgeschätzten OCV, welche mittels des Verfahrens und der Vorrichtung zum Abschätzen einer Leerlaufspannung gemäß der obigen Beschreibung erhalten wurde, der Degradationsgrad genau berechnet werden.
Ferner kann ein gesetzter Wert einer OCV bei Abschluss eines Entladevorganges, wenn die theoretische Ladungsnähe (d. h. volle Kapazität bei Nicht-Degradation) abgeschätzt wird, eine abgeschätzte OCV für SOC (%) welche mittels der oben beschriebenen Näherungsgerade ermittelt wurde, verwendet werden. Bei der Berechnung einer theoretischen Ladungsmenge, die zum Abschätzen der ADV verwendet wird, kann die Abschätzung der ADC über den gesamten Bereich der SOC unter Verwendung des oben beschriebenen gesetzten Wertes der OCV bei Abschluss eines Ladevorganges genau durchgeführt werden.
In der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform wird der spezifische Wert von SOC auf 30% gesetzt. Allerdings kann stattdessen der spezifische Wert auch auf einen abweichenden Wert von 20% und so weiter gesetzt werden.
Bei der obigen Beschreibung werden nur die SOC-Daten in einem Bereich, in welchem der SOC den vorbestimmten Wert (z. B. 30 %) übersteigt, und die dem SOC in diesem Bereich entsprechenden OCV-Daten aufgenommen. Dann wird ein eine Näherungsgerade beschreibender Näherungsausdruck verwendet, der aus den aufgenommenen SOC- und OCV-Daten berechnet wird. Allerdings kann stattdessen auch ein eine Näherungskurve beschreibender Näherungsausdruck verwendet werden, welcher aus den aufgenommenen SOC- und OCV-Daten berechnet wird, d. h. eine Näherungskurve mit einer geringen Krümmung, welche nahe bei der oben beschriebenen Näherungsgerade liegt.

Claims

1. Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie, wobei eine einer beliebigen Leerlaufspannung der Batterie entsprechende Elektrizitätsmenge auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht- Degradation ist, abgeschätzt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses von der aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu der Anfangs- Elektrizitätsmenge; und
Multiplizieren einer abgeschätzten Elektrizitätsmenge, welche der beliebigen Leerlaufspannung entspricht, mit dem Degradationsgrad, wodurch ein Ladezustand der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

2. Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie, wobei eine einer beliebigen Leerlaufspannung der Batterie entsprechende Elektrizitätsmenge auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge, welche eine zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung im Zustand der Entladung aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge ist, und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges abgeschätzt wird, welche für die Batterie bei Nicht- Degradation vorbestimmt sind, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Gesamt-Elektrizitätsmenge, welche zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie aufladbar und entladbar ist, zu einem beliebigen Zeitpunkt zu der Anfangs-Elektrizitätsmenge; und
Multiplizieren der Elektrizitätsmenge, welche der beliebigen Leerlaufspannung entspricht, mit dem Degradationsgrad, wodurch der Ladezustand der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

3. Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie, nach Anspruch 2, wobei die Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und die Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie bei Nicht-Degradation auf Basis einer Relation zwischen der Leerlaufspannung und dem Ladezustand bestimmt werden, wobei die Relation als Näherungsausdruck berechnet wird, indem Daten des Ladezustandes in einem Bereich, in dem der Wert des Ladezustandes einen vorbestimmten Wert des Ladezustandes überschreitet, und Daten der Leerlaufspannung entsprechend diesem Ladezustand in dem Bereich verwendet werden, und
wenn eine beliebige Leerlaufspannung eine Leerlaufspannung entsprechend dem vorbestimmten Ladezustand in dem Näherungsausdruck überschreitet, die Elektrizitätsmenge, welche der beliebigen Leerlaufspannung entspricht, als Ladezustand entsprechend einer Leerlaufspannung abgeschätzt wird, welche erhalten wird, indem die Leerlaufspannung in den Näherungsausdruck eingesetzt wird, und
wenn die beliebige Leerlaufspannung eine Leerlaufspannung entsprechend dem vorbestimmten Ladezustand in dem Näherungsausdruck nicht überschreitet, die der beliebigen Leerlaufspannung entsprechende Elektrizitätsmenge als ein Ladezustand abgeschätzt wird, welcher berechnet wird, indem ein integrierter Wert eines Lade- oder Entladestromes zu einem Ladezustand vor dem Beginn des Lade- oder Entladevorganges addiert oder von diesem subtrahiert wird.

4. Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie, nach Anspruch 3, wobei die vorbestimmte Relation zwischen der Leerlaufspannung und dem Ladezustand der Batterie über einen eine Näherungsgerade beschreibenden Näherungsausdruck angegeben wird, welcher mittels der Methode der kleinsten Quadrate berechnet wird, wobei
Ladezustandsdaten in einem Bereich, in dem der Ladezustand einen vorbestimmten Ladezustand überschreitet, und Daten der Leerlaufspannung, welche dem Ladezustand in dem Bereich entsprechen, verwendet werden.

5. Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie, wobei eine Elektrizitätsmenge, welche einer beliebigen Leerlaufspannung der Batterie entspricht, auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt- Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Änderung der Leerlaufspannung entsprechend einer beliebigen Änderung der Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht- Degradation zu einer Änderung der Leerlaufspannung, welche tatsächlich in der Batterie in Antwort auf die beliebige Änderung der Elektrizitätsmenge entstanden ist, zu einem beliebigen Zeitpunkt; und
Multiplizieren einer entsprechend der beliebigen Leerlaufspannung abgeschätzten Elektrizitätsmenge mit dem Degradationsgrad, wodurch ein Ladezustand der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

6. Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie, wobei eine einer beliebigen Leerlaufspannung der Batterie entsprechende Elektrizitätsmenge auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Änderung einer in der Batterie tatsächlich in Antwort auf eine Änderung der beliebigen Leerlaufspannung entstandenen Elektrizitätsmenge zu einem beliebigen Zeitpunkt zu einer Änderung einer Elektrizitätsmenge in Antwort auf eine Änderung der beliebigen Leerlaufspannung der Batterie bei Nicht-Degradation; und
Multiplizieren einer entsprechend der beliebigen Leerlaufspannung abgeschätzten Elektrizitätsmenge mit dem Degradationsgrad, wodurch ein Ladezustand der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

7. Verfahren zum Abschätzen eines Ladezustandes einer Batterie, wobei eine einer beliebigen Leerlaufspannung der Batterie entsprechende Elektrizitätsmenge auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des durch Multiplikation eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses erhaltenen Wertes, wobei das erste Verhältnis ein Verhältnis einer Differenz zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt ist, zu einer Differenz zwischen den Werten der Batterie bei Nicht-Degradation ist, und das zweite Verhältnis ein Verhältnis einer Änderung in der Leerlaufspannung in Antwort auf eine beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation zu einer Änderung in einer Leerlaufspannung ist, die in der Batterie tatsächlich zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf die beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge entstanden ist; und
Multiplizieren der entsprechend der beliebigen Leerlaufspannung abgeschätzten Elektrizitätsmenge mit dem Degradationsgrad, wodurch ein Ladezustand der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

8. Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Batterie, wobei eine einer beliebigen Elektrizitätsmenge der Batterie entsprechende Leerlaufspannung auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zur Anfangs- Elektrizitätsmenge; und
Überprüfen einer Leerlaufspannung, welche entsprechend der beliebigen Elektrizitätsmenge abgeschätzt wurde, mittels des Degradationsgrades, wodurch eine Leerlaufspannung der Batterie zu diesem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

9. Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Batterie, wobei eine einer beliebigen Elektrizitätsmenge der Batterie entsprechende Leerlaufspannung auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges aufladbare oder entladbare Elektrizitätsmenge ist, welche für die Batterie bei Nicht- Degradation vorbestimmt sind, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Gesamt-Elektrizitätsmenge, welche zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt aufladbar oder entladbar ist, zu der Anfangs-Elektrizitätsmenge; und
Überprüfen einer entsprechend der Elektrizitätsmenge abgeschätzten Leerlaufspannung mittels des Degradationsgrades, wodurch eine Leerlaufspannung der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

10. Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Batterie, nach Anspruch 9, wobei die Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und die Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie bei Nicht-Degradation auf Basis einer Relation zwischen der Leerlaufspannung und dem Ladezustand bestimmt werden, wobei die Relation als Näherungsausdruck vorbestimmt wird, welcher unter Verwendung von Daten des Ladezustandes in einem Bereich, in dem der Wert des Ladezustandes einen vorbestimmten Ladezustand überschreitet und von Daten einer dem Ladezustand in dem Bereich entsprechenden Leerlaufspannung berechnet wird; und
wenn die der beliebigen Elektrizitätsmenge entsprechende Leerlaufspannung eine dem vorbestimmten Ladezustand in dem Näherungsausdruck entsprechende Leerlaufspannung überschreitet, die der Elektrizitätsmenge entsprechende Leerlaufspannung als Leerlaufspannung abgeschätzt wird, welche nach einem Lade- oder Entladevorgang gemessen wird; und
wenn die der beliebigen Elektrizitätsmenge entsprechende Leerlaufspannung eine dem vorbestimmten Ladezustand in dem Näherungsausdruck entsprechende Leerlaufspannung nicht überschreitet, die der beliebigen Elektrizitätsmenge entsprechende Leerlaufspannung als Leerlaufspannung abgeschätzt wird, welche einem Ladezustand entspricht, der mittels Einsetzen eines Ladezustandes, der durch Addition oder Subtraktion eines integrierten Wertes eines Lade- oder Entladestromes zu bzw. von einem Ladezustand vor einem Beginn des Lade- oder Entladezustandes berechnet wurde, in den Näherungsausdruck erhalten wurde.

11. Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Batterie, nach Anspruch 10, wobei die vorbestimmte Relation zwischen einer Leerlaufspannung und einem Ladezustand der Batterie als ein eine Näherungsgerade beschreibender Näherungsausdruck angegeben wird, welcher mittels der Methode der kleinsten Quadrate unter Verwendung von Daten eines Ladezustandes in einem Bereich, in dem der Ladezustand einen vorbestimmten Ladezustand überschreitet und von Daten einer Leerlaufspannung entsprechend dem Ladezustand in dem Bereich berechnet wird.

12. Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung einer Batterie, wobei eine Leerlaufspannung, welche einer beliebigen Elektrizitätsmenge der Batterie entspricht, auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt- Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Änderung in einer Leerlaufspannung entsprechend einer beliebigen Änderung in der Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation zu einer Änderung der Leerlaufspannung, welche in der Batterie tatsächlich zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf eine Änderung in der Elektrizitätsmenge entstanden ist; und
Überprüfen einer Leerlaufspannung, die entsprechend der beliebigen Elektrizitätsmenge abgeschätzt wurde, mittels des Degradationsgrades, wodurch die Leerlaufspannung der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

13. Verfahren zum Berechnen einer Leerlaufspannung einer Batterie, wobei eine einer beliebigen Elektrizitätsmenge der Batterie entsprechende Leerlaufspannung auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Änderung einer Elektrizitätsmenge, welche in der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf eine Änderung in der Leerlaufspannung tatsächlich entstanden ist, zu einer Änderung einer Elektrizitätsmenge in Antwort auf eine Änderung der Leerlaufspannung der Batterie bei Nicht- Degradation; und
Überprüfen einer entsprechend der beliebigen Elektrizitätsmenge abgeschätzten Leerlaufspannung mittels des Degradationsgrades, wodurch eine Leerlaufspannung der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

14. Verfahren zum Abschätzen einer Leerlaufspannung der Batterie, wobei eine Leerlaufspannung entsprechend einer Elektrizitätsmenge der Batterie auf Basis einer Anfangs- Elektrizitätsmenge abgeschätzt wird, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Berechnen, als Degradationsgrad, des Wertes, der mittels Multiplikation eines ersten Verhältnisses und zweiten Verhältnisses erhalten wird, wobei das erste Verhältnis ein Verhältnis einer Differenz zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu einer Differenz zwischen den Werten der Batterie bei Nicht-Degradation ist, und wobei das zweite Verhältnis ein Verhältnis der Änderung der Leerlaufspannung in Antwort auf eine beliebige Änderung der Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation zu einer Änderung in einer Leerlaufspannung ist, die in der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt tatsächlich in Antwort auf die beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge entstanden ist; und
Überprüfen der entsprechend der Elektrizitätsmenge abgeschätzten Leerlaufspannung mittels des Degradationsgrades, wodurch die Leerlaufspannung der Batterie zu dem beliebigen Zeitpunkt abgeschätzt wird.

15. Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie, wobei das Verfahren einen Schritt des Berechnens, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu einer Anfangs- Elektrizitätsmenge, welches eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, aufweist.

16. Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie, wobei das Verfahren einen Schritt des Berechnens, als Degradationsgrad, eines Verhältnisses einer aufladbaren oder entladbaren Gesamt-Elektrizitätsmenge zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Ladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu einer Anfangs- Elektrizitätsmenge aufweist, welches eine zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge ist, welche für die Batterie bei Nicht-Degradation vorbestimmt sind.

17. Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie, wobei das Verfahren einen Schritt des Berechnens, als Degradationsgrad, eines Verhältnisses einer Änderung der Leerlaufspannung entsprechend einer beliebigen Änderung der Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht- Degradation zu einer Änderung der Leerlaufspannung, welche in der Batterie tatsächlich in Reaktion auf die beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge entstanden ist, aufweist.

18. Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie, nach Anspruch 17, wobei ein während eines Entladevorganges fließender Entladestrom intermittierend gemessen und der gemessene Entladestrom über die Zeit integriert wird, indem ein Echtzeit-Ladewirkungsgrad multipliziert wird, wodurch ein beliebiger Abfall in der Elektrizitätsmenge berechnet wird.

19. Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie, nach Anspruch 17, wobei ein während eines Ladevorganges fließender Ladestrom intermittierend gemessen und der gemessene Ladestrom über die Zeit integriert wird, indem ein Echtzeit-Ladewirkungsgrad multipliziert wird, wodurch ein beliebiger Anstieg in der Elektrizitätsmenge berechnet wird.

20. Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie, nach Anspruch 17, wobei eine Änderung in der Leerlaufspannung in Antwort auf eine beliebige Änderung der Elektrizitätsmenge als eine Differenz zwischen einer Leerlaufspannung vor einem Beginn des Ladevorganges oder Entladevorganges berechnet wird, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird, und eine Leerlaufspannung nach Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges, welche auf Basis einer Anfangs- Elektrizitätsmenge berechnet wird, welches eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist, und
wobei die Änderung in der Leerlaufspannung, welche in der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf die beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge tatsächlich entstanden ist, als Differenz zwischen der Leerlaufspannung vor einem Beginn des Lade- oder Entladevorganges, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird, und der Leerlaufspannung nach einem Anhalten des Lade- oder Entladevorganges, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird, berechnet wird.

21. Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie, nach Anspruch 18, wobei eine Änderung in der Leerlaufspannung in Antwort auf die beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge als Differenz zwischen der Leerlaufspannung vor einem Beginn des Lade- oder Entladevorganges, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird, und der Leerlaufspannung nach einem Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges berechnet wird, welche auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge, die eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht- Degradation ist, berechnet wird, und
wobei die Änderung in der Leerlaufspannung, die tatsächlich in der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf eine beliebige Änderung in der Anfangs- Elektrizitätsmenge angestiegen ist, als Differenz zwischen der Leerlaufspannung vor einem Beginn des Lade- oder Entladevorganges, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird, und der Leerlaufspannung nach Anhalten eines Lade- oder Entladevorganges berechnet wird, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird.

22. Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie, nach Anspruch 19, wobei eine Änderung der Leerlaufspannung in Antwort auf die beliebige Änderung der Elektrizitätsmenge als Differenz zwischen der Leerlaufspannung vor einem Beginn des Lade- oder Entladevorganges, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie gemessen oder abgeschätzt wird, und der Leerlaufspannung nach einem Anhalten des Lade- oder Entladevorganges, welche auf Basis einer Anfangs- Elektrizitätsmenge berechnet wird, die eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht- Degradation ist, berechnet wird, und
wobei die Änderung in einer Leerlaufspannung, die in der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf eine beliebige Änderung in der Elektrizitätsmenge tatsächlich entstanden ist, als Differenz zwischen einer Leerlaufspannung vor einem Beginn des Lade- oder Entladevorganges, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird, und einer Leerlaufspannung nach einem Anhalten des Lade- oder Entladevorganges, welche aus einer Klemmenspannung der Batterie abgeschätzt oder gemessen wird, berechnet wird.

23. Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie, wobei das Verfahren einen Schritt des Berechnens, als Degradationsgrad, des Verhältnisses einer Änderung der Elektrizitätsmenge, die in der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf eine beliebige Änderung der Leerlaufspannung tatsächlich entstanden ist, zu einer Änderung der Elektrizitätsmenge in Antwort auf eine beliebige Änderung der Leerlaufspannung der Batterie bei Nicht- Degradation, aufweist.

24. Verfahren zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie, wobei das Verfahren einen Schritt des Berechnens, als Degradationsgrad, eines Wertes aufweist, der durch Multiplikation eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses erhalten wird, wobei das erste Verhältnis ein Verhältnis einer Differenz zwischen einer Leerlaufspannung im voll aufgeladenen Zustand und einer Leerlaufspannung bei Abschluss eines Entladevorganges der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt zu einer Differenz zwischen den Werten der Batterie bei Nicht-Degradation ist, und wobei das zweite Verhältnis ein Verhältnis einer Änderung in einer Leerlaufspannung in Antwort auf eine beliebige Änderung in einer Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht- Degradation zu einer Änderung in einer Leerlaufspannung, die tatsächlich in der Batterie zu einem beliebigen Zeitpunkt in Antwort auf eine beliebige Änderung in einer Elektrizitätsmenge entstanden ist, angibt.

25. Vorrichtung zum Berechnen eines Degradationsgrades einer Batterie, mit:
ersten Mitteln zum Berechnen einer Änderung einer Elektrizitätsmenge während eines Lade- oder Entladevorganges einer Batterie;
zweiten Mitteln zum Berechnen einer Änderung einer Leerlaufspannung in Antwort auf eine beliebige Änderung einer Elektrizitätsmenge, die mittels der ersten Mittel auf Basis einer Anfangs-Elektrizitätsmenge berechnet werden, welche eine aufladbare oder entladbare Gesamt-Elektrizitätsmenge der Batterie bei Nicht-Degradation ist;
dritten Mitteln zum Abschätzen oder Messen einer Änderung einer Leerlaufspannung, die in der Batterie in Antwort auf die beliebige Änderung in einer Elektrizitätsmenge tatsächlich entstanden ist; und
vierten Mitteln zum Berechnen, als Degradationsgrad, des Verhältnisses der Änderung der mittels der zweiten Mittel berechneten Leerlaufspannung zur Änderung der mittels der dritten Mittel abgeschätzten oder berechneten Leerlaufspannung.