DE602004010733T2 - Gerät und Verfahren zur Schätzung von der möglichen Eingangs- und Ausgangsleistung einer Sekundärbatterie - Google Patents

Gerät und Verfahren zur Schätzung von der möglichen Eingangs- und Ausgangsleistung einer Sekundärbatterie Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum Schätzen von Leistungen, die dazu aktiviert werden, in eine Sekundärzelle eingegeben zu werden und dazu aktiviert sind, von der gleichen Sekundärzelle ausgegeben zu werden.
  • Eine Erstveröffentlichung der japanischen Patentanmeldung mit der Nr. Heisei 9-171063 , die am 30. Juni 1997 veröffentlicht wurde, veranschaulicht eine vorher vorgeschlagene Vorrichtung zum Berechnen der Leistung einer Batterie. In der in der oben angegebenen Erstveröffentlichung der japanischen Patentanmeldung beschriebenen, vorher vorgeschlagenen Vorrichtung zum Berechnen einer Batterieleistung wird eine Gleichung (V = R × I + V0), die eine lineare I-V-Kennlinie ausdrückt, die eine Entladecharakteristik der Zelle wiedergibt, auf Basis eines Stroms I und einer Klemmenspannung V, die von einer Zelle zugeführt wird, berechnet, ein innerer Widerstand R der Zelle wird aus seinem Gradienten berechnet und eine elektromotorische Kraft V0 (die einer Klemmenspannung während eines Stromausfalls entspricht und auch als offene Spannung oder Leerlaufspannung bezeichnet wird) der Zelle wird aus einem Abschnitt berechnet. Der Wert für eine minimale garantierte Spannung Vmin zum Garantieren der Lebensdauer der Zelle auf Basis des Stroms I und der Zellentemperatur T wird berechnet und in die Gleichung für die lineare I-V-Kennlinie eingesetzt, um den Wert für einen maximalen Strom Imax zu bestimmen. Der Wert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung P wird aus einer Gleichung für P = Vmin × Imax berechnet.
  • Sowohl der innere Widerstand R als auch die Leerlaufspannung V besitzen die Eigenschaft (Charakteristik), dass sich sowohl R als auch V unverzüglich (oder in Bezug auf die Zeit kontinuierlich) während der Lade- und Entladevorgänge entsprechend dem Strom I ändern. In der in der oben angegebenen Erstveröffentlichung der japanischen Patentanmeldung offenbarten, vorher beschriebenen Vorrichtung zum Berechnen einer Batterieleistung werden der Strom I und die Klemmenspannung V zwischen zwei Punkten während des Ladevorgangs entsprechend dem Strom I gemessen, um die I-V-Gerade zu berechnen. Dabei wird angenommen, dass der innere Widerstand R und die Leerlaufspannung V0, die aus de I-V-Gerade bestimmt werden, sich zwischen den beiden Punkten nicht ändern. Da sich jedoch der innere Widerstand R und die Leerlaufspannung V0 tatsächlich unverzüglich (oder kontinuierlich) mit der Zeit ändern, wird in dem Fall des in der oben beschriebenen Erstveröffentlichung der japanischen Patentanmeldung offenbarten Rechenverfahrens eine Schätzgenauigkeit für einen Wert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung P verringert.
  • Die JP 2000 030748 offenbart ein Rechenwerk für die Eingabe-Ausgabe von Leistung einer Batterie, in dem vorher eine Beziehung zwischen der Leerlaufspannung und der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistung gemessen und in Form eines Abbilds abgespeichert wird. Die Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen werden in einem Fall, bei dem weder der Ladestrom noch der Entladestrom in die Zelle oder aus der Zelle geleitet werden, auf Basis der Leerlaufspannung und des abgespeicherten Abbilds bestimmt. In dem Fall, in dem die Entlade- und Ladeströme in die Zelle und aus der Zelle heraus geleitet werden, wird die Leerlaufspannung auf Basis des Integrationswerts des Stroms korrigiert und die Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen auf Basis der korrigierten Leerlaufspannung und des abgespeicherten Abbilds bestimmt.
  • Die JP 2002 006010 offenbart eine Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen, in der der Strom und die Spannung während der Ladung und Entladung einer vorgegebenen Probenkapazität, eine Kennlinie zwischen dem gemessenen Strom und der Spannung, bestimmt wird, die Leerlaufspannung aus dieser Kennlinie bestimmt wird und die Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen der Zelle unter Verwenden der Leelaufspannung geschätzt werden.
  • Die SU 853 715 beschreibt verschiedene Parameter für ein dynamisches Batteriemodell.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schätzvorrichtung und ein Verfahren für eine Sekundärzelle bereitzustellen, die die Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen für die Sekundärzelle mit einer hohen Genauigkeit abschätzen können und ausreichend einer tatsächlichen Charakteristik der Sekundärzelle entsprechen. Es wird angemerkt, dass die Ausgabe-Aktivierungleistung als eine Leistung definiert ist, die von der Sekundärzelle ausgegeben werden kann und die Eingabe-Aktivierungsleistung ist als die Leistung definiert, die in die Sekundärzelle eingegeben werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung für eine Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung, die eine Kombination aus den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist, gelöst.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung für ein Verfahren wird die oben genannte Aufgabe durch ein Schätzverfahren, das eine Kombination aus den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 19 aufweist, gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Hilfe von Ausführungsformen derselben in Verbindung mit den beigefügten Figuren ausführlicher erläutert, in denen:
  • 1 ein funktionelles Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen für eine Sekundärzelle zeigt, die sowohl in der ersten als auch der zweiten bevorzugten Ausführungsform angewendet werden kann;
  • 2 ist ein Blockdiagramm für einen speziellen Schaltkreis einer Batterie-Steuereinheit und eines Systems zum Steuern der Belastung einer Sekundärzelle, für das die Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen anwendbar ist;
  • 3 ist ein Abbild, das eine Beziehung zwischen einer Leerlaufspannung und einem Ladestrom (SOC) darstellt;
  • 4 ist eine Modellansicht, die ein Ersatzschaltungsmodell für die Sekundärzelle in der Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen der ersten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
  • 5 ist eine Modellansicht, die ein Ersatzschaltungsmodell für die Sekundärzelle in der Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen der zweiten bevorzugten Ausführungsform darstellt;
  • 6 ist ein Ablaufplan einer Verarbeitung, die einen Rechenprozess in dem Fall der ersten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen darstellt;
  • 7 ist ein Ablaufplan einer Verarbeitung, die einen Rechenprozess in dem Fall der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen darstellt;
  • 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 8F, 8G, 8H, 8I integral ein Zeitbild zeigen, das ein Ergebnis einer Simulation auf Basis der ersten Ausführungsform der Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen darstellt;
  • 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 9G, 9H, 9I, 9J integral ein Zeitbild zeigen, das ein Ergebnis einer Simulation auf Basis der ersten Ausführungsform der Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen darstellt;
  • Im Folgenden wird auf die Figuren Bezug genommen, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen.
  • 1 zeigt ein funktionelles Blockdiagramm für eine Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen, um ein allgemeines Konzept für sowohl die erste als auch die zweite bevorzugte Ausführungsform, die nachfolgend beschrieben werden, zu erläutern. In 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 1 einen Parameter θ(k), das einen Abschnitt abschätzt, der integral jeden Parameter (die ausführliche Beschreibung davon wird hierin weggelassen werden) in einem Zellenmodell abschätzt, indem eine Leerlaufspannung Vo(k) eine Abstandsgröße ist, die die gemessene Spannung V und den Strom I, die von einem Abschnitt 5 zum Erfassen des Stroms I(k) und einem Abschnitt 6 zum Erfassen der Klemmenspannung V(k) erfasst werden, verwendet. Ein Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Leerlaufspannungs-Berechnungsabschnitt Vo(k). Die Leerlaufspannung Vo(k) wird auf der Basis der gemessenen Spannung V und des Stroms I und jedem Schätz-Parameter gemessen. Ein Bezugszeichen 3 bezeichnet einen Abschnitt zum Schätzen der Eingabe-Aktivierungsleistung, der eine Leistung abschätzt, die auf Basis des Parameters θ(k) und der Leerlaufspannung Vo(k) in die Sekundärzelle eingegeben werden kann. Ein Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Abschnitt zum Abschätzen der Ausgabe-Aktivierungsleistung, der die Leistung abschätzt, die auf Basis des Parameters θ(k) und der Leerlaufspannung Vo(k) aus der Sekundärzelle ausgegeben werden kann. Ein Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Abschnitt zum Erfassen des Stroms I(k), der den in eine Sekundärzelle geladenen oder aus einer Sekundärzelle entladenen Strom erfasst. Ein Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Abschnitt zum Erfassen der Klemmenspannung V(k), die eine Klemmenspannung der Zelle erfasst.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm, das einen speziellen Aufbau einer Batterie-Steuereinheit und eines Systems zum Steuern der Belastung der Sekundärzelle darstellt, bei dem die Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistung anwendbar ist. In diesem System ist die Vorrichtung zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen in einem System angebracht, in dem eine Belastung, wie beispielsweise ein Motor, angesteuert wird und eine regenerierbare Leistung des Motors zum Laden der Sekundärzelle verwendet wird. In 2 bezeichnet ein Bezugszeichen 10 eine Sekundärzelle (oder nur eine Zelle), ein Bezugszeichen 20 eine Belastung des Motors oder Ähnliches und ein Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Batterie-Steuereinheit (eine elektronische Steuereinheit), die so funktioniert, dass sie die Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen einer Zelle 10 abschätzt. Die Batterie-Steuereinheit 30 schließt einen Mikrocomputer, der eine CPU (Zentraleinheit) einschließt, die ein Programm berechnet, einen ROM (Festwertspeicher, Read Only Memory), der ein Programm speichert, einen RAM (Random Access Memory), der ein Ergebnis aus Berechnungen speichert, und elektronische Schaltkreise ein. Ein Bezugszeichen 40 bezeichnet einen Strommesser, der einen Strom misst (erfasst), der in eine Sekundärzelle 10 geladen wird oder aus dieser entladen wird. Ein Bezugszeichen 50 bezeichnet einen Spannungsmesser, um eine Klemmenspannung über die Sekundärzelle 10 zu erfassen. Diese Messgeräte sind mit einer Batterie-Steuereinheit 30 verbunden. Die oben beschriebene Batterie-Steuereinheit 30 entspricht Abschnitt 1 zum Abschätzen des Parameters θ(k) der 1, dem Leerlaufspannungs Vo(k)-Berechnungsabschnitt 2, dem Abschnitt 3 zum Abschätzen der Eingabe-Aktivierungsleistung und dem Abschnitt 4 zum Abschätzen der Ausgabe-Aktivierungsleistung. Daneben entspricht der Strommesser 40 dem Abschnitt 5 zum Erfassen des Stroms I(k) und der Spannungsmesser 50 entspricht entsprechend dem Abschnitt 6 zum Erfassen einer Klemmenspannung V(k). Es wird angemerkt, dass ein Bezugszeichen 60, das in 2 gezeigt ist, einen Temperatursensor zum Erfassen einer Zellentemperatur bezeichnet und ein Bezugszeichen 70, das in 2 gezeigt ist, eine Relaisschaltung (oder einfach ein Relais) bezeichnet.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Als nächstes wird im Folgenden ein in der ersten Ausführungsform verwendetes, so genanntes Zellenmodell beschrieben werden. 4 zeigt ein Ersatzschaltungsmodell für die Sekundärzelle in der ersten Ausführungsform. Dieses Ersatzschaltungsmodell entspricht einem Fall, in dem die Nenner des ersten Ausdrucks auf der rechten Seite und des zweiten Ausdrucks auf der rechten Seite so, wie sie in der Gleichung (2) gezeigt sind, gleich sind. Dieses Ersatzschaltungsmodell ist ein Reduktionsmodell (erster Ordnung oder eines ersten Grads), in dem der positive Pol und der negative Pol nicht besonders voneinander getrennt sind, dem es jedoch möglich ist, eine relativ genaue Lade- und Entladecharakteristik der aktuellen Zelle dazustellen. In 4 ist eine Eingabe in das Modell der Strom I [A] (Ampere) (die Ladung ist ein positiver Wert und die Entladung ist ein negativer Wert) und eine Ausgabe des Modells ist eine Klemmenspannung V [V]. Vo [V] bezeichnet eine Leelaufspannung (oder auch eine elektromotorische Kraft oder offene Spannung genannt). K bezeichnet einen inneren Widerstand, T1 und T2 bezeichnen Zeitkonstanten. Das Zellenmodell kann mit der folgenden Gleichung (3) ausgedrückt werden. Es wird angemerkt, dass s einen Laplace-Transformationsoperator bezeichnet.
    Figure 00060001
  • Es wird angemerkt, dass A(s) und B(s) Polynome von s bezeichnen, n einen Grad (Ordnungszahl) bezeichnet und a1 ≠ 0 und b1 ≠ 0.
    Figure 00060002
  • Es wird angemerkt, dass die Gleichung (3) eine Variation der Gleichung (2) ist, in der T1·s + 1 für A(s) eingesetzt wird (A(s) = T1·s + 1)) und K·(T2·s + 1) für B(s) eingesetzt wird (B(s) = K·(T2·s + 1)). In dem Fall einer solchen Lithiumionen-Batterie können, wenn eine Annäherung der Leerlaufspannung relativ schnell erfolgt, die Nenner der ersten Größe auf der rechten Seite und der zweiten Größe der rechten Seite, mit der gleichen Zeitkonstanten T1 dargestellt werden, wie aus der Gleichung (3) zu sehen ist.
  • Im Folgenden wird zunächst eine Vorgehensweise für die Herleitung des Zellenmodells in der Gleichung (3) zu einem adaptiven digitalen Filter erklärt werden. Unter der Annahme, dass ein Wert für den Strom I multipliziert mit einer variablen Effizienz h als ein Integrationswert von einem bestimmten Anfangszustand ist, kann die Leerlaufspannung Vo in der folgenden Gleichung (4) geschrieben werden. Vo = hs ·I (4).
  • Wenn die Gleichung (4) in die Gleichung (3) eingesetzt wird, wird die folgende Gleichung (5) angegeben. Wenn die Gleichung (5) neu geordnet wird, wird die folgende Gleichung (6) angegeben. Wenn ein stabiles Tiefbandfilter Glp(s) mit beiden Seiten der Gleichung (6) multipliziert und neu geordnet wird, wird die folgende Gleichung (7) angegeben.
    Figure 00070001
    Glp(s)·(T1·s2 + s)·V = Glp(s)·(K·T2·s2 + K·s + h)·I (7).
  • Ein Wert für einen gerade messbaren Strom I und eine Klemmenspannung V, für die Tiefbandfilter und ein Bandpassfilter verarbeitet werden, ist so, wie in der Gleichung (8) definiert. Eine Zeitkonstante p aus der Gleichung (8) ist eine Konstante, die eine Antwortcharakteristik von Glp(s) definiert.
    Figure 00080001
  • Wenn die Gleichung (7) unter Verwendung der Gleichung (8) umgeschrieben wird, wird dann die folgende Gleichung (9) angegeben. Zudem wird, wenn die Gleichung (9) umgeformt wird, eine Gleichung (10) angegeben. T1·V3 + V2 = K·T2·I3 + K·I2 + h·I1 (9).
    Figure 00080002
  • Die Gleichung (10) gibt eine aus Produkten und Summen bestehende Gleichung zwischen einem messbaren Wert und unbekannten Parametern an. Die Gleichung (10) stimmt daher mit einer Standardform (Gleichung (11)) eines allgemeinen adaptiven digitalen Filters überein. Es wird angemerkt, dass in der Gleichung (11) y = V2, ωT = [V3 I3 I2 I1], θT = [–T1 K·T2 K h]. y = ωT·θ (11).
  • Wenn der Strom I und die Klemmenspannung V, für die beide ein Filter verarbeitet wird, für die Berechnung des adaptiven digitalen Filters verwendet werden, kann der unbekannte Vektor des Parameters θ geschätzt werden. In dieser Ausführungsform wird ein so genanntes Zwei-Augen-Fehlerprotokollierungs-Gewinnverfahren ("both eyes trace gain method"), das einen Logikfehler des adaptiven Filters (und zwar, dass nach Annähern an einen Schätzwert keine genaue Abschätzung mehr gemacht werden kann, selbst wenn der Parameter geändert wird) verwendet.
  • Unter der Annahme von Gleichung (11) wird ein Algorithmus zum Abschätzen des Parameters, um einen Vektor des Parameters θ abzuschätzen, in einer Gleichung (12) beschrieben. Es wird angemerkt, dass die Parameter-Schätzwerte an einem Zeitpunkt k zu θ(k) angenommen werden.
    Figure 00090001
    • [trace: Fehlerprotokollierung]
  • In der Gleichung (12) bezeichnen λ1, λ3, γU, γL eine anfängliche Gruppe von Werten 0 < λ1 < 1, 0 < λ3, < ∞. Daneben ist P(0) ein ausreichend großer Anfangswert und trace{P} bezeichnet die Fehlerprotokollierung einer Matrix P. Auf diese Weise wird die Herleitung des adaptiven digitalen Filters aus dem Zellenmodell erläutert.
  • 6 zeigt einen funktionsfähigen Ablaufplan, der von einem Mikrocomputer einer Batterie-Steuereinheit 30 ausgeführt wird. Der in 6 gezeigte Ablaufplan wird in jedem konstanten Zeitraum T0 wiederholt. Zum Beispiel ist I(k) der momentane Wert und I(k – 1) ist der Wert zu dem Zeitpunkt vor dem momentanen Wert k.
  • In Schritt S10A misst die Batterie-Steuereinheit 30 den Strom I(k) und die Klemmenspannung V(k). In Schritt S20A bestimmt die Batterie-Steuereinheit 30, ob ein Unterbrechungsrelais der Sekundärzelle 10 in einem belegten Zustand (geschlossen) oder in einem unterbrochenen Zustand (offen) ist. Es wird angemerkt, dass die Batterie-Steuereinheit 30 auch das Unterbrechungsrelais steuert. Wenn das Relais unterbrochen ist (Strom I = 0), geht der Ablaufplan mit einem Schritt S30A weiter. Wenn das Relais belegt ist, geht der Ablaufplan mit einem Schritt S40A weiter. In Schritt S30A bestimmt die Batterie-Steuereinheit 30, dass die Klemmenspannung V(k) als Anfangswert der Klemmenspannung V_ini abgespeichert wird. In Schritt S40A bestimmt die Batterie-Steuereinheit 30 einen Differenzwert der Klemmenspannung ΔV(k): ΔV(k) = V(k) – V_ini. Da der Anfangswert des Schätz-Parameters aufgrund dessen innerhalb des adaptiven digitalen Filters auf ungefähr null eingestellt wird, werden die Eingaben alle auf Null gesetzt, um dem vorzubeugen, dass jeder Schätz-Parameter während einem Start einer Schätzrechnung divergiert. Immer wenn das Relais unterbrochen ist, geht der Ablaufplan mit Schritt S30A weiter. Da I = 0 und ΔV(k) = 0, bleiben die Schätz-Parameter daher noch in dem Anfangszustand. In Schritt S50A führt die Batterie-Steuereinheit 30 einen Tiefbandfilter (low pass filter, LPF) und einen Bandpassfilter (BPF), die auf Basis der Gleichung (13) verarbeitet werden, für den Strom I(k) und den Differenzwert der Klemmenspannung ΔV(k) durch, um I1 aus I3 und V1 aus V3 zu berechnen. Zu dieser Zeit wird, um eine Schätzgenauigkeit des Algorithmus zum Schätzen der Parameter der Gleichung (12) zu verbessern, eine Antwortcharakteristik des Tiefbandfilters Glp(s) langsam eingestellt, so dass das beobachtete Rauschen verringert wird.
  • Es wird angemerkt, dass diese Antwortcharakteristik schneller als die Antwortcharakteristik der Zelle eingestellt wird. Die Zeitkonstante p in der Gleichung (13) ist eine Konstante zum Bestimmen der Antwortcharakteristik von Glp(s) während der Gleichung (13).
    Figure 00110001
  • In Schritt S60A setzt die Steuereinheit 30 den in Schritt S50A berechneten I3 für I1 und V3 für V1 in die Gleichung (12) ein, um den Parameter-Schätzwert θ(k) zu berechnen. Es wird angemerkt, dass y = V2, ωT = [V3 I3 I2 I1] und θT = [–T1 K·T2 K h].
  • In Schritt 70A setzt der Bereitschaftsregler 30 für T1, K·T2 und K aus unter dem in Schritt S60A berechneten Parameter-Schätzwert θ(k) in die folgende Gleichung (14) aus unter dem in Schritt S60A berechneten Parameter-Schätzwerten θ(k) in die Gleichung (14) I1 und I2 und V1 und V2, die in der Gleichung (13) berechnet wurden, ein. V0 = (T1·s + 1)·V – K·(T2·s + 1)·I ΔV0 = Glp(s) = Glp(s)·{(T1·s + 1)·V – K·(T2·s + 1)·I} = V1 + T1·V2 – K·T2·I2 – K·I1 (14).
  • Die Gleichung (14) ist eine Umformung des Zellenmodells (Gleichung (3)) und das Tiefbandfilter Glp(s) wird mit beiden Seiten multipliziert. Dann wird die Spannungskomponente ΔVo durch die Leerlaufspannung Vo ersetzt (Vo wird für ΔVo eingesetzt). Da die Leerlaufspannung nur mäßig schwankt, kann Vo wie folgt eingesetzt werden: ΔVo = Glp(s)·Vo.
  • Aufgrund der Höhe der Schwankungen ΔVo(k) der Leerlaufspannung ist der Schätzwert an einem Zeitpunkt, an dem der Start der Schätzberechnungen durchgeführt wird, der Anfangswert in der späteren Phase eines Schritts S80A.
  • In Schritt S80A wird der Anfangswert der Leerlaufspannung, und zwar ein Anfangswert der Klemmenspannung V_ini zu ΔVo(k), der in Schritt S70A berechnet wurde, addiert um unter Verwenden der folgenden Gleichung (15) einen Schätzwert für die Leerlaufspannung Vo(k) zu berechnen. V0(k) = ΔV0(k) + V_ini (15).
  • In Schritt S90A berechnet die Batterie-Steuereinheit 30 einen Ladestrom SOC (k) aus Vo(k), die im Schritt S80A berechnet wurde, unter Verwenden eines entsprechenden Abbilds der Leerlaufspannung, das in 3 gezeigt ist, und des Ladestroms. Es wird angemerkt, dass die in 3 gezeigte VL eine Leerlaufspannung ist, die einem SOC = 100% entspricht und die in 3 gezeigte VH eine Leerlaufspannung ist, die einem SOC = 100% entspricht.
  • In Schritt S100A berechnet die Batterie-Steuereinheit 30 einen Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin und einen Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung Pout. Nachstehend wird unten die ausführliche Beschreibung des Verfahrens für die Berechnung des Schätzwerts für die Eingabe-Aktivierungsleistung beschrieben werden.
  • In dem Zellenmodell (Gleichung (3)) wird in einem Fall, in dem eine Transiente ignoriert wird, die Gleichung (16) erhalten. Das heißt, dass dies ein quantitatives Zellenmodell bedeutet. V = K·I + Vo (16).
  • Es sei anzunehmen, dass die Klemmenspannung der Zelle, die unmittelbar vor einer vorgegebenen zu hohen Ladung (oder Überladung) erhalten wird, eine maximale Aktivierungsspannung Vmax ist und die Klemmenspannung der Zelle, die unmittelbar vor der vorgegebenen zu hohen Entladung (oder Überentladung) erhalten wird, eine minimale Aktivierungsspannung Vmin ist. Um den Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin zu berechnen, ist es dann erforderlich, den Wert des Stroms, bei dem die Klemmenspannung die maximale Aktivierungsspannung Vmax erreicht hat, zu erfassen. Um den maximalen Eingabestrom Iin_max unter Verwenden der Gleichung (16) zu berechnen wird daher die Gleichung (16), in der die Transiente ignoriert wird, verwendet.
  • In der Gleichung (16) wird entsprechend die maximale Aktivierungsspannung Vmax für V eingesetzt, der Schätzwert K aus unter den in Schritt S60A berechneten Parameter-Schätzwerten θ(k) wird für K eingesetzt und der Schätzwert für die Spannung des Schaltkreises Vo(k), die in Schritt S80A berechnet wurde, wird für Vo eingesetzt, um einen maximalen Eingabestrom Iin_max zu berechnen.
  • Auf die gleiche Weise wie in dem Fall des Schätzwerts für die Ausgabe-Aktivierungsleistung Pout wird entsprechend die minimale Aktivierungsspannung Vmin für V in die Gleichung (16) eingesetzt, der Schätzwert K von unter den in Schritt S60A berechneten Parameter-Schätzwerten θ(k) für K eingesetzt und der Schätzwert für die Spannung des Schaltkreises Vo(k), die in Schritt S80A berechnet wurde, für Vo eingesetzt, um den maximalen Ausgabestrom Iout_max zu berechnen. Dann werden der Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung und ein Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung aus der Gleichung (17) berechnet.
    Figure 00130001
  • Die maximale Aktivierungsspannung Vmax ist eine Klemmenspannung in einem Fall, in dem die Zelle auf eine Spannung unmittelbar vor dem zu hohen Laden der Zelle aufgeladen wird. Die minimale Aktivierungsspannung Vmin ist eine Klemmenspannung in einem Fall, in dem die Zelle auf einen Wert unmittelbar vor dem zu hohen Laden der Zelle entladen wird. Die maximale Aktivierungsspannung Vmax und die minimale Aktivierungsspannung Vmin sind Variablen, die durch die Art der Zellen und die Zellentemperatur bestimmt werden. Zum Beispiel können eine Beziehung zwischen der Zellentemperatur und Vmax, die zum Beispiel aus Versuchen bestimmt wurde, und eine Beziehung zwischen der Zellentemperatur und Vmin als Abbilder gespeichert werden und die Bezugnahme auf ein solches Abbild kann zum Berechnen von Vmax und Vmin verwendet werden. In einem Schritt S110A werden Zahlenwerte, die für die nachfolgende Berechnung erforderlich sind, gespeichert und die vorliegende Berechnung wird beendet. Vorstehend wurde ein Arbeitsablauf der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Im Folgenden werden unten ein Ablauf und Vorteile der Schätzvorrichtung für die Sekundärzelle in der ersten Ausführungsform beschrieben werden.
  • Aufgrund der Beziehung zwischen dem Strom I der Sekundärzelle, der Klemmenspannung V und der Leerlaufspannung Vo wird die Übertragungsfunktion, wie beispielsweise in Gleichung (2) in dieser Ausführungsform angenähert. Insbesondere in der Gleichung (3) wird es möglich, das adaptive digitale Filter (allgemein bekannter Schätzalgorithmus), wie beispielsweise die Methode der kleinsten Quadrate, anzuwenden. Infolgedessen wird es möglich, die Parameter in den Gleichungen (Koeffizienten der Polynome (A(s) und B(s)) integral zu schätzen. Wenn die Schätzparameter in die Gleichung (2) eingesetzt werden, kann der Schätzwert für die Leerlaufspannung Vo leicht berechnet werden.
  • Diese unbekannten Parameter werden von dem Ladestrom (SOC), der Zellentemperatur und einem Grad der Beschädigung beeinflusst. Obwohl bekannt ist, dass sich diese Parameter unverzüglich mit der Zeit ändern, kann das adaptive digitale Filter folgerichtig mit einer hohen Genauigkeit geschätzt werden. Da die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin und die Ausgabe-Aktivierungsleistung Pout unter Verwenden von Schätzparametern für die Koeffizienten und der Leerlaufspannungen Vo abgeschätzt werden, können Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen Pin und Pout abgeschätzt werden, selbst wenn sich die Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen während des Lade- oder Entladevorgangs ändern, wobei deren Änderungen zum Abschätzen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen genau nachverfolgt werden können.
  • Im Vergleich zu der zweiten bevorzugten Ausführungsform, die später beschrieben werden wird, wird, da ein leichteres Zellenmodell (die Gleichungen (2) und (3)) verwendet wird, eine Formalisierung (oder eine Entzerrung) des adaptiven digitalen Filters einfach, und die Anzahl der Zeitpunkte, an denen die Berechnungen durchgeführt werden, kann verringert werden.
  • Die 8A bis einschließlich 8I zeigen integral die Ergebnisse von Simulationen der Abschätzungen der Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen auf Basis der ersten Ausführungsform.
  • In den 8A bis einschließlich 8I werden die Parameter der Zelle, unter Verwenden einer Zeitdauer von 400 Sekunden als Grenze, schrittweise von einem Wert, der einer hohen Temperatur entspricht, zu einem Wert, der einer niedrigen Temperatur entspricht, geändert. Es wird angemerkt, dass in diesem Beispiel der 8A bis einschließlich 8I, wie beispielsweise einer Lithium-Ionen-Batterie, eine Zelle angenommen wird, in der die Leerlaufspannung schnell angenähert wird. Wie aus den 8A bis einschließlich 8I erkannt wird, stimmen die Zeitkonstanten T1, T2 und der innere Widerstand im Wesentlichen mit realen Werten überein, selbst wenn die Parameter der Zelle, die angegeben sind, wenn die Simulationen durchgeführt werden, schrittweise geändert werden. Die Schätzwerte für die Leerlaufspannung stimmen in ähnlicher Weise mit den wahren Werten überein. In der ersten Ausführungsform wird die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin unter Verwenden der Schätzparameter für die Koeffizienten, der offenen Spannung Vo und der maximalen Aktivierungsspannung Vmax geschätzt. Selbst wenn sich die Parameter der Zelle und die Leerlaufspannung Vo während des Lade- oder Entladevorgangs unverzüglich mit der Zeit ändern, stimmt der Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung daher genau mit dem wahren Wert (realen Wert) überein.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Als nächstes wird ein Arbeitsablauf der zweiten bevorzugten Ausführungsform beschrieben werden. Zunächst wird im Folgenden das in der zweiten Ausführungsform verwendete Zellenmodell beschrieben werden. 5 zeigt ein Ersatzschaltungsmodell für die Sekundärzelle in der zweiten Ausführungsform.
  • Bevor das in 1 gezeigte Ersatzschaltungsmodell erläutert wird, wird hierin die Gleichung (1) beschrieben.
    Figure 00150001
    worin A(s), B(s) und C(s) ein Polynom von s bezeichnen (n bezeichnet eine Ordnungszahl) und a1 ≠ 0, b1 ≠ 0 und c1 ≠ 0.
  • Das Ersatzschaltungsmodell entspricht einem Fall, in dem die Nenner der ersten Größe und der zweiten Größe verschieden sind, wie in der Gleichung (1) beschrieben ist. Dieses Ersatzschaltungsmodell ist ein Reduktionsmodell (ersten Grades oder erster Ordnung), in dem ein positiver Pol und ein negativer Pol nicht besonders voneinander getrennt sind, jedoch relative genau die Lade- und Entladecharakteristik der momentanen Zelle angegeben können. In 5 ist eine Eingabe des Modells der Strom I [A] (ein positiver Wert gibt die Ladung an und ein negativer Wert gibt die Entladung an) und eine Ausgabe des Modells gibt die Klemmenspannung V [V] an und Vo [V] gibt die Leerlaufspannung an (die auch als eine elektromotorische Kraft oder offene (Leerlauf-)Spannung bezeichnet wird). Ein Symbol K bezeichnet den inneren Widerstand. T1 bis einschließlich T3 bezeichnen Zeitkonstanten. Dieses Zellenmodell kann so wie in der folgenden Gleichung (18) ausgedrückt werden. Es wird angemerkt, dass s einen Laplace-Transformationsoperator bezeichnet. Als eine Bleibatterie (oder ein Bleiakkumulator) ist die Annäherung der Leerlaufspannung in der Zelle sehr langsam, so dass die Beziehung zwischen T1 << T3 gilt.
    Figure 00160001
  • Die Gleichung (18) ist ein Ersatz für die Gleichung (1), in der A(s) = T1·s + 1, B(s) = K·(T2·s + 1). Zunächst wird unten die Herleitung des in der Gleichung (18) gezeigten Zellenmodells zu dem adaptiven digitalen Filter erläutert werden.
  • Die Leerlaufspannung Vo kann durch den Wert für den Strom I multipliziert mit einer variablen Effizienz h, die als Integrationswert von einem bestimmten Anfangszustand aus, angesehen werden kann, geschrieben werden. V0 = hs ·I (19).
  • Wenn die Gleichung (19) in die Gleichung (18) eingesetzt wird, wird die folgende Gleichung (20) erhalten. Nach Umordnen wird die folgende Gleichung (21) erhalten.
    Figure 00170001
    s·(T1·s + 1)(T3·s + 1)·V = K·(T2·s + 1)(T3·s + 1)·s·I + h·(T1·s + 1)·I {T1·T3·s3 + (T1 + T3)·s2 + s}·V = {K·T2·T3·s3 + K·(T2 + T3)·s2 + (K + h·T1)·s + (K + h·T1)·s + h}·I (a·s3 + b·s2 + s)·V = (c·s3 + d·s2 + e·s + f)·I (21).
  • Es wird angemerkt, dass die in der Gleichung (21) gezeigten Parameter wie folgt umschrieben werden: a = T1·T3, b = T1 + T3, c = K·T2·T3 d = K·(T2 + T3), e = K + h·T1, f = h (22).
  • Wenn ein stabiles Tiefbandfilter Gl(s) in beide Seiten der Gleichungen (21) und umgeordnet wird, wird die folgende Gleichung (23) erhalten.
    Figure 00170002
  • Ein Wert für jeden von dem gerade messbaren Strom I und der Klemmenspannung V, für die das Tiefbandfilter verarbeitet wird und ein Bandpassfilter verarbeitet wird, ist, wie in einer Gleichung (24) gezeigt ist, definiert. In der Gleichung (24) bezeichnet p1 eine Zeitkonstante, die die Antwortcharakteristik von Gl(s) bestimmt.
    Figure 00180001
  • Wenn die Gleichung (23) unter Verwenden der in Gleichung (24) gezeigten Variablen umgeschrieben wird, ergibt sich eine Gleichung (25). Wenn diese umgeformt wird, wird die folgende Gleichung (26) erhalten. a·V3 + b·V2 + V1 = c·I3 + d·I2 + e·I1 + f·I0; und V1 = –a·V3 –b·V2 + c·I3 + d·I2 + e·I1 + f·I0 (25).
    Figure 00180002
  • Da die Gleichung (26) eine aus Produkten und Summen bestehende Gleichung zwischen messbaren Werten und unbekannten Parametern angibt, stimmt die Gleichung (26) mit einer Standardform (Gleichung (27)) eines allgemeinen adaptiven digitalen Filters überein. Es wird angemerkt, dass ωT einen transponierten Vektor bezeichnet, in dem eine Zeile und eine Spalte eines Vektors ω durch einander ersetzt sind. y = ωT·θ (27).
  • Es wird angemerkt, dass y = V1
    Figure 00190001
  • Das Verwenden der Berechnung des adaptiven digitalen Filters wird daher für die von dem Filter verarbeiteten Signale, durch die der Strom I und die Klemmenspannung V durch den Filter verarbeitet werden, verwendet, so dass der Parameter für den unbekannten Vektor θ geschätzt werden kann. In dieser Ausführungsform wird das einfache Zwei-Augen-Fehlerprotokollierungs-Gewinnverfahren ("both eyes trace gain method") verwendet, das den logischen Fehler (die genaue Abschätzung kann nicht wiederholt werden, wenn der abgeschätzte Wert angenähert wurde) des adaptiven Filters mit Hilfe der Methode der kleinsten Quadrate verbessert. Unter der Prämisse der Gleichung (27) wird ein Algorithmus zum Abschätzen der Parameter zum Abschätzen des Parameters für den unbekannten Vektor θ wie in der folgenden Gleichung (28) angegeben. Es wird angemerkt, dass der Parameter-Schätzwert an dem Zeitpunkt k zu θ (k) angenommen wird.
    Figure 00200001
    • [trace: Fehlerprotokollierung]
  • Es wird angenommen, dass λ1, λ3, γU und γL zu Beginn eingestellte Werte sind und dass 0 < λ1 < 1 und 0 < λ2 (k) < ∞. P(0) weist einen ausreichen hohen Anfangswert und einen ausreichend kleinen Anfangwert, der nicht null ist, auf. trace{P} bezeichnet die Fehlerprotokollierung einer Matrix P Auf diese Weise wurde die Herleitung des Zellenmodells zu dem adaptiven digitalen Filter beschrieben.
  • 7 zeigt einen funktionsfähigen Ablaufplan, der von einem Mikrocomputer einer Batterie-Steuereinheit 30 ausgeführt wird. Der in 7 gezeigte Ablaufplan wird immer dann ausgeführt, wenn eine konstante Zeitdauer To verstrichen ist. Zum Beispiel bezeichnet I(k) den momentanen Wert und I(k – 1) bezeichnet einen vorherigen Wert, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. In 7 sind die Inhalte der Schritte S10B bis einschließlich S40B die gleichen, wie jene der Schritte S10A bis einschließlich S40A, die in 6 beschrieben sind. Die Erläuterung derselben wird hierin daher weggelassen werden. In Schritt S50B wird das Tiefbandfiltern und das Bandpassfiltern für den Strom I(k) und den Differenzwert der Klemmenspannung ΔV(k) auf Basis der folgenden Gleichung (29) ausgeführt, um Io(k) durch I3(k) und V1(k) durch V3(k) zu berechnen.
    Figure 00210001
  • Es wird angemerkt, dass in diesem Fall, um eine Abschätzgenauigkeit des Algorithmus zum Abschätzen der Parameter der Gleichung (28) zu verbessern, die Antwortcharakteristik des Tiefbandfilters Gl(s) auf so langsam eingestellt wird, dass das beobachtete Rauschen verringert wird. Wenn die Antwortcharakteristik des Tiefbandfilters Gl(s) jedoch schneller ist als die Antwortcharakteristik (ein ungefährer Wert für die Zeitkonstante T1 ist bereits bekannt) des Zellenmodells, kann nicht jeder Parameter des Zellenmodells genau bestimmt werden. P1 in der Gleichung (29) ist eine Konstante, die die Antwortcharakteristik von Gl(s) bestimmt.
  • In einem Schritt S60B ersetzt die Steuereinheit 30 in der Gleichung (28) Io(k) durch I3(k) und V1(k) durch V3(k). Die Berechnung gemäß der Gleichung (28), die den Algorithmus zum Abschätzen der Parameter darstellt, wird dann berechnet, um den Parameter-Schätzwert θ(k) zu bestimmen. Es wird angemerkt, dass y(k), ωT(k) und θ(k) in der folgenden Gleichung (30) angegeben sind.
    Figure 00220001
  • In einem Schritt S70B werden die Prozesse des Filterns mit einem Tiefbandfilter und einem Bandpassfilter auf Basis des Stroms I(k) und des Differenzwerts der Klemmenspannung ΔV(k) auf Basis der Gleichung (34) durchgeführt, um I4(k) bis einschließlich I6(k) und V4(k) bis einschließlich V6(k) zu berechnen. a bis e aus unter den in Schritt S60B berechneten Parameter-Schätzwerten θ(k) werden in die Gleichung (33), die eine Umformung der Gleichung (18) ist, eingesetzt, um ΔVo zu berechnen, die anstelle der Leerlaufspannung Vo verwendet wird. Da die Leerlaufspannung Vo nur mäßig schwankt, kann ΔVo eingesetzt werden. Es wird angemerkt, dass die Herleitung in Schritt S70B das Ausmaß der Schwankungen ΔVo(k) der Leerlaufspannungen Vo(k) von einem Zeitpunkt an ist, an dem die Berechnung der Abschätzung begonnen wird. Der Anfangswert wird daher in einem späteren Schritt S90B aufaddiert. Es wird angemerkt, dass sich bei der Herleitung der Gleichung (33) K in der Gleichung (32) und e aus der Gleichung (33) strikt voneinander unterscheiden. Physikalisch gesehen ist K >> h·T1, e wird K angenähert (e ist ungefähr gleich K, e ≅ K). Da der ungefähre Wert für T1 des Zellparameters als mehrere Sekunden bekannt ist, wird daneben t1 in der Gleichung (34) auf einen Wert nahe dem ungefähren Wert von T1 eingestellt. Da eine Größe von (T1·s + 1), die auf einem Zählen in der Gleichung (33) beruht, gelöscht werden kann, kann die Abschätzungsgenauigkeit der Leerlaufspannung Vo verbessert werden.
    Figure 00230001
  • In der Gleichung (33) ist a = T1·T3, b = T1 + T3, c = K·T2·T3, d = K·(T2 + T3), c = K + h·T1 ≈ K.
    Figure 00230002
  • Wenn der berechnete ΔVo(k) in eine Gleichung (35) eingesetzt wird, wird der Schätzwert ΔVo'(k) nur an einem Ausdruck auf der rechten Seite des Zellenmodells (bezogen auf die Gleichung (18)) berechnet. Vo(k) bezeichnet einen Schätzwert für die Leerlaufspannung selbst, die durch die Gleichung (18) angenähert wird und Vo' bezeichnet einen Schein-Schätzwert für die Leerlaufspannung, die an der Klemmenspannung erscheint. Es wird jedoch angemerkt, dass bei der Herleitung der Gleichung (35) T3 auf der rechten Seite sich strikt von b auf der rechten Seite unterscheidet. Physikalisch gesehen ist, da T3 >> T1, b = T3 + T1 ≒ T3.
    Figure 00240001
  • Die Gleichung (35) entspricht Vo/C(s). Das heißt, dass Vo = ΔVo und C(s) = T3·s + 1 ≒ b·s + 1.
  • In einem Schritt S80B der 7 wird der Anfangswert für die Leerlaufspannung, und zwar der Anfangswert für die Klemmenspannung V_ini, zu jedem Vo(k) und Vo'(k), die in Schritt S70B berechnet wurden, addiert. Das heißt, dass der Schätzwert für die Leerlaufspannung Vo(k) unter Verwenden der Gleichung (36) berechnet wird und der Schätzwert für die Schein-Leerlaufspannung Vo'(k) unter Verwenden der folgenden Gleichung (37) berechnet wird. Es wird angemerkt, dass de Schätzwert Vo' nicht der Schätzwert Vo' für die Leerlaufspannung Vo selbst ist, sondern der Schätzwert für die Schein-Leerlaufspannung, die an der Klemmenspannung erscheint. Vo(k) = ΔV1(k) + V_ini (36). Vo'(k) = ΔVo'(k) + V_ini (37).
  • In einem Schritt S90B berechnet die Batterie-Steuereinheit 30 den Ladestrom SOC(k) aus der in Schritt S80B berechneten Vo(k) unter Verwenden des Abbilds der Zuordnung zwischen der Leerlaufspanne und dem Ladestrom, die in 3 gezeigt ist. Er wird angemerkt, dass die in 3 gezeigte VL die Leerlaufspannung ist, die einem SOC = 0% entspricht und VH die Leerlaufspannung ist, die einem SOC = 100% entspricht. In einem Schritt S100B bestimmt die Batterie-Steuereinheit 30, ob der Schätzwert Vo(k) gleich oder größer als der Schätzwert für die Leerlaufspannung Vo'(k) ist. Diese Bestimmung in Schritt S100B dient dazu herauszufinden, welcher von beiden näher an einer maximalen Aktivierungsspannung Vmax oder einer minimalen Aktivierungsspannung Vmin liegt. Es wird angemerkt, dass die maximale Aktivierungsspannung Vmax oder die minimale Aktivierungsspannung Vmin eine Variable ist, die durch die Arten der Zellen und die Temperatur in der Zelle bestimmt wird. Das Verfahren für die Berechnung ist ein allgemein bekanntes Verfahren, so dass sie unter Verwenden einer allgemein bekannten Technik, wie sie beispielsweise in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, bestimmt werden können. In Schritt S100B geht der Ablaufplan, wenn Vo'(k) ≥ Vo(k) mit Schritt S110B weiter. Wenn Vo'(k) < Vo(k), geht der Ablaufplan mit einem Schritt S120B weiter. In einem Schritt S110B berechnet die Batterie-Steuereinheit 30 den Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin und den Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung Pout. In dem Zellenmodell (Gleichung (18)) wird das Zellenmodell in dem Fall in der Gleichung (38) ausgedrückt, in dem eine Transiente ignoriert wird und dies bezeichnet ein quantitatives Zellenmodell. Um den Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin zu berechnen, wird der momentane Wert zum Erreichen der maximalen Aktivierungsleistung Vmax benötigt. Der maximale Eingabestrom Iin_max wird daher unter Verwenden der Gleichung (38), in der die Transiente ignoriert wird, berechnet. Das heißt, dass in Schritt S110B, da Vo'(k) ≥ Vo(k), Vo'(k) näher an der maximalen Aktivierungsspannung Vmax liegt, und Vo(k) näher an der minimalen Aktivierungsspannung Vmin liegt. Um den Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsspannung Pin zu berechnen wird daher die maximale Aktivierungsleistungsspannung Vmax für V aus der Gleichung (38) eingesetzt, der Schätzwert e aus unter den in Schritt S60B berechneten Schätzwerten für die Parameter θ(k) für K aus der Gleichung (38) eingesetzt und die in Schritt S80B berechnete Vo'(k) für Vo aus der Gleichung (38) eingesetzt, so dass der maximale Eingabestrom Iin_max aus der Gleichung (38), die aus der Gleichung (39) erhalten wurde, berechnet wird. V = K·I + Vo (38). Vmax = e·Iin_max + V0' (39).
  • Zum anderen wird für den Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung Pout die minimale Aktivierungsspannung Vmin für V eingesetzt, einer der Parameter- Schätzwerte, und zwar e aus unter in Schritt S60B berechneten Schätzwerten für die Parameter θ(k) für K eingesetzt, der in Schritt S80B berechnete Schätzwert für die Leerlaufspannung Vo(k) für Vo aus der Gleichung (38) eingesetzt. Die erhaltene Gleichung ist eine Gleichung (40), zum Berechnen des maximalen Ausgabestroms Iout_max. Vmin = e·Iout_max + Vo (40).
  • Als nächstes berechnen die Gleichungen (41A und 41B) unter Verwenden des maximalen Eingabestroms Iin_max und des maximalen Ausgabestroms Iout_max, die so, wie oben beschrieben ist, hergeleitet wurden, einen Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung (Pin) und einen Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung (Pout).
  • Es wird angemerkt, dass bei der Herleitung des maximalen Eingabestroms Iin_max und des maximalen Ausgabestroms Iout_max K in der Gleichung (38), e n den Gleichungen (39) und (40) sich strikt voneinander unterscheiden. Physikalisch gesehen ist jedoch K >> h·T1, e = K + h·T1 ≒ K.
    Figure 00260001
  • In einem Schritt S120B berechnet die Batterie-Steuereinheit 30 einen Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin und einen Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung Da Schritt S120B der Fall ist, in dem Vo'(k) < Vo(k), liegt Vo(k) näher an der maximalen Aktivierungsspannung Vmax, und Vo'(k) liegt näher an der minimalen Aktivierungsspannung Vmin. Um den Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin, die maximale Aktivierungsspannung Vmax, den Schätzwert e von unter in Schritt S60B berechneten Schätzwerten für die Parameter θ(k) zu berechnen, wird daher eine Gleichung (42), die durch Einsetzen von Vo(k), das in Schritt S80B berechnet wurde, in die Gleichung (38) erhalten wurde, verwendet. Dadurch wird eine Gleichung (43) erhalten. Der maximale Ausgabe-Aktivierungsstrom Iout_max wird unter Verwenden der Gleichung (43) berechnet. Vmax = e·Iin_max + Vo (42). Vmin = e·Iout_max + Vo (43)
  • Als nächstes werden unter Verwenden des maximalen Eingabestroms Iin_max und des maximalen Ausgabestroms Iout_max der Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin und der Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung Pout aus den Gleichungen (44A) und (44B) berechnet, wie nachstehend beschrieben werden wird.
    Figure 00280001
  • In einem Schritt S130B speichert eine Batterie-Steuereinheit 30 Zahlenwerte, die für die nächste Berechnung benötigt werden, und die vorliegende Berechnung ist beendet. Die zweite bevorzugte Ausführungsform der Schätzvorrichtung wurde beschrieben.
  • Als nächstes werden unten der Ablauf und Vorteile der zweiten Ausführungsform der Schätzvorrichtung beschrieben werden. In der zweiten Ausführungsform ist die Beziehung aus unter dem Strom I der Sekundärzelle, der Klemmenspannung V und der Leerlaufspannung Vo so festgelegt, dass sie mit Hilfe der Übertragungsfunktion, wie beispielsweise der Gleichung (1) (im Besonderen Gleichung (18)), angenähert werden kann, wobei es möglicht is, den adaptiven digitalen Filter des Verfahrens der kleinsten Quadrate anzuwenden. Infolgedessen wird es wahrscheinlich, die Parameter zu einem Zeitpunkt (die Koeffizienten der Polynome von A(s), B(s) und C(s)) integral abzuschätzen. Da die Schätzparameter in die Gleichung (1) eingesetzt werden, kann der Schätzwert für die Leerlaufspannung Vo leicht berechnet werden. Diese unbekannten Parameter werden von einem Ladestrom (SOC und zwar Ladezustand, state of charge) einer Umgebungstemperatur der Sekundärzelle beeinflusst und ein Grad der Beschädigung ändert sich unverzüglich (kontinuierlich) mit der Zeit. Die sequentielle Abschätzung kann mit Hilfe eines adaptiven digitalen Filters mit einer hohen Genauigkeit vorgenommen werden, da die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin und die Ausgabe-Aktivierungsleistung Pout unter Verwenden der Schätzkoeffizienten(-parameter) und der Leerlaufspannung Vo abgeschätzt werden. Daher kann, selbst wenn sich, gleichzeitig mit den Schwankungen der Parameter der Zelle während des Lade- und Entladevorgangs die Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen Pin und Pout ändern, das adaptive digitale Filter deren Schwankungen genau verfolgen, so dass die Eingabe- und Ausgabe-Aktivierungsleistungen genau abgeschätzt werden können.
  • Die 9A bis einschließlich 9J zeigen integral das Ergebnis einer Simulation der Abschätzungen der Eingabe-/Ausgabe-Aktivierungsleistung auf Basis der zweiten Ausführungsform. In den 9A bis einschließlich 9J ändern sich, mit einer Zeitdauer von 500 Sekunden als Begrenzung, die Parameter der Zelle schrittweise von einem Wert, der einer niedrigen Temperatur entspricht, zu einem Wert, der einer hohen Temperatur entspricht. In dem Fall der Simulation wird, soweit eine Zeitkonstante einer Verzögerung der ersten Ordnung, die in dem Zellenmodell (Gleichung (18)) betrachtet wird, T1 << T3 eingestellt. Dies wird deshalb vorgenommen, da die Zelle, die eine sehr langsame Annäherungscharakteristik der Leerlaufspannung Vo, wie beispielsweise die Bleibatterie, aufweist, angenommen und eingestellt wird.
  • Wie aus den 9A bis einschließlich 9J zu sehen ist, stimmen die Schätzwerte für die Parameter a bis einschließlich e, die von dem adaptiven digitalen Filter ausgegeben werden, mit ihren realen Werten überein, selbst wenn sich der Parameter der Zelle, der gegeben ist, wenn die Simulation durchgeführt wird, schrittweise (im Wesentlichen in einem rechten Winkel) ändert. Die Schätzwerte für die Leerlaufspannung stimmen daher mit den realen Werten überein. In der zweiten Ausführungsform wird die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin unter Verwenden der Schätzparameter für die Koeffizienten, der Leerlaufspannung Vo und der maximalen Aktivierungsspannung Vmax abgeschätzt. Selbst wenn sich der Parameter der Zelle und die Leerlaufspannung Vo unverzüglich mit der Zeit ändern (oder kontinuierlich mit der Zeit ändern) kann der Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung daher mit dem realen Wert übereinstimmen. Es wird angemerkt, dass auf die Entwicklung der Verzögerung der ersten Ordnung der Zeitkonstante T3 bei dem realen Wert einer scheinbaren Schein-Leerlaufspannung und der Klemmenspannung (bezieht sich auf die zweite Größe auf der rechten Seite der Gleichung (18) des Zellenmodells) Acht gegeben werden muss.
  • Daneben gibt in der Eingabe-Aktivierungsleistung Pin in der 9I ein Bezugszeichen (eine Strich-Punkt-Linie), das in der 9I gezeigt ist, einen Wert an, der unter Verwenden des Schätzwerts für die Leerlaufspannung berechnet wurde. Wie in den 9A bis einschließlich 9J gezeigt ist, ist der Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung (Strich-Punkt-Linie), der unter Verwenden des Schätzwerts für die Leerlaufspannung berechnet wurde, größer als der reale Wert der Eingabe-Aktivierungsleistung. Dies wird durch die Tatsache bewirkt, dass die Schein-Leerlaufspannung größer ist als der reale Wert für die Leerlaufspannung Vo und näher an der maximalen Aktivierungsspannung Vmax liegt. Ausführlich beschrieben besteht in einem Fall, in dem die Eingabe (Ladung) an der Zelle unter Verwenden des durch die Strich-Punkt-Linie dargestellten Schätzwerts für die Eingabe-Aktivierungsleistung durchgeführt wird, eine Wahrscheinlichkeit, dass der reale Wert für die Eingabe-Aktivierungsleistung in diesem Fall eine maximale Aktivierungsspannung Vmax der Zelle übersteigt und die Zelle aufgrund der Überladung beschädigt wird. In der zweiten Ausführungsform wird die Schein-Leerlaufspannung Vo/C(s) (die ΔVo' in der Gleichung (35) entspricht) jedoch aus den Schätzparametern für die Koeffizienten und der Leerlaufspannung Vo berechnet. Unter Verwenden von einer von Vo und Vo(C(s), die näher an der maximalen Aktivierungsspannung Vmax liegt, wird die Eingabe-Aktivierungsleistung Pin abgeschätzt. In dem Fall von den 9A bis einschließlich 9J wird der Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung (durchgezogene Linie) unter Verwenden der Schein-Leerlaufspannung Vo/C(s), die näher an dem Schätzwert für die maximale Aktivierungsleistung Vmax (durchgezogene Linie) liegt, berechnet. Der Schätzwert für die Eingabe-Aktivierungsleistung stimmt daher ausreichend mit dem realen Wert derselben überein und es besteht daher keine Wahrscheinlichkeit, dass die Eingabe-Aktivierungsleistung die maximale Aktivierungsleistungsspannung der Zelle übersteigt.
  • Zum anderen gibt die als Bezug beschriebene Kenngröße (Strich-Punkt-Linie) in der Spalte der Ausgabe-Aktivierungsleistung Pout in der 9J einen unter Verwenden des Schätzwerts für die Schein-Leerlaufspannung berechneten Wert an. Wie in der 9J gezeigt ist, ist der unter Verwenden des Schätzwerts für die Schein-Leerlaufspannung berechnete Ausgabe-Aktivierungsleistung (eine Strich-Punkt-Linie) größer als der reale Wert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung. Dies wird durch die Tatsache bewirkt, dass der Schätzwert für die Leerlaufspannung kleiner als die Schein-Leerlaufspannung ist und näher an der minimalen Aktivierungsspannung Vmin liegt. Ausführlich beschrieben übersteigt dieser Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung in einem Fall, in dem die Zelle unter Verwendung des mit der Strich-Punkt-Linie dargestellten Schätzwerts für die Ausgabe-Aktivierungsleistung ausgegeben (entladen) wird, eine minimale Aktivierungsspannung Vmin, so dass die Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Zelle aufgrund einer Überentladung beschädigt wird. In der zweiten Ausführungsform wird die Schein-Leerlaufspannung Vo/C(s) jedoch aus den Schätzparametern für die Koeffizienten und der Leerlauf-Aktivierungsspannung Vmin berechnet. Unter Verwenden von einer von Vo und Vo/C(s), die näher an der minimalen Aktivierungsspannung Vmin liegt, werden die Schätzparameter für die Koeffizienten und die minimale Aktivierungsspannung Vmin und die Ausgabe-Aktivierungsleistung Pout abgeschätzt. In dem Fall von den 9A bis einschließlich 9J wird der Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung (durchgezogene Linie) daher unter Verwenden der Leerlaufspannung Vo, die näher an der minimalen Aktivierungsleistung Vmin liegt, berechnet. Der Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung stimmt daher ausreichend mit dem realen Wert überein, und es besteht keine Wahrscheinlichkeit, dass der Schätzwert für die Ausgabe-Aktivierungsleistung eine minimale Aktivierungsspannung Vmin der Zelle übersteigt. Es wird angemerkt, dass das in den Schritten S20A und S20B, die in den 6 und 7 gezeigt sind, dem in der 2 gezeigten Relais 70 entspricht.

Claims (19)

  1. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10), die umfasst: einen Strom-Erfassungsabschnitt (5, 40, 30), der einen Strom (I) erfasst, der in die Sekundärzelle geladen und aus ihr entladen wird; einen Spannungs-Erfassungsabschnitt (6, 5, 30), der eine Klemmenspannung (V) über die Sekundärzelle erfasst; einen Parameter-Schätzabschnitt (1, 30), der integral alle Parameter (θ) zu einer Zeit in wenigstens einer der folgenden Gleichungen (1) und (2) mit dem gemessenen Strom (I) und der Klemmenspannung (V), die in ein adaptives digitales Filter eingesetzt werden, unter Verwendung eines Zellenmodells schätzt, das in wenigstens einer der folgenden Gleichungen (1) bzw. (2), deren Parameter geschätzt werden, und der folgenden Gleichung (4, 19) beschrieben ist; einen Leerlaufspannungs-Berechnungsabschnitt (2, 30), der eine Leerlaufspannung (Vo) unter Verwendung des Stroms (I), der Klemmenspannung (V) und der Parameter-Schätzwerte (θ) berechnet; einen Abschnitt (3, 30) zum Schätzen der Eingabe-Aktivierungsleistung, der eine Eingabe-Aktivierungsleistung (Pin) der Sekundärzelle auf Basis des Parameter-Schätzwertes (θ) und der Leerlaufspannung (Vo) schätzt, wobei die Eingabe-Aktivierungsleistung die Leistung ist, die in die Sekundärzelle eingegeben werden kann; einen Abschnitt (4, 30) zum Schätzen der Ausgabe-Aktivierungsleistung, der eine Ausgabe-Aktivierungsleistung (Pout) der Sekundärzelle auf Basis der Parameter-Schätzwerte und der Leerlaufspannung (Vo) schätzt, wobei die Ausgabe-Aktivierungsleistung die Leistung ist, die von der Sekundärzelle ausgegeben werden kann und die Gleichung (1) ist:
    Figure 00330001
    s einen Laplace-Transformationsoperator bezeichnet, A(s), B(s) und C(s) jedes Polynom von s bezeichnen (wobei n einen Grad bezeichnet), a1 ≠ 0, b1 ≠ 0 und c1 ≠ 0 und die Gleichung (2) ist:
    Figure 00330002
    und die Gleichung (4, 19) ist: Vo = hs ·I,wobei h eine variable Effizienz bezeichnet.
  2. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 1, wobei das adaptive digitale Filter das in der Gleichung (1) beschriebene Zellenmodell verwendet und der Parameter-Schätzabschnitt (1, 30) integral alle der Parameter (θ) in der Gleichung (1) zu einer Zeit schätzt und wobei in einem Fall, in dem die Klemmenspannung der Sekundärzelle unmittelbar bevor die Sekundärzelle eine vorgegebene zu hohe Ladung aufweist, als eine maximale Aktivierungsspannung (vmax) angenommen wird und die Klemmenspannung der Sekundärzelle unmittelbar bevor die Sekundärzelle eine vorgegebene zu hohe Entladung aufweist, als eine minimale Aktivierungsspannung (Vmin) angenommen wird, der Abschnitt (3, 30, S110B, S120B) zum Schätzen der Eingabe-Aktivierungsleistung die Eingabe-Aktivierungsleistung (Pin) der Sekundärzelle auf Basis der Parameter-Schätzwerte (θ), der Leerlaufspannung (Vo) und der maximalen Aktivierungsspannung (Vmax) schätzt und der Abschnitt (4, 30, S110B, S120B) zum Schätzen der Ausgabe-Aktivierungsleistung die Ausgabe-Aktivierungsleistung (Pout) der Sekundärzelle (10) auf Basis der Parameter-Schätzwerte (θ), der Leerlaufspannung (Vo) und der minimalen Aktivierungsspannung (Vmin) schätzt.
  3. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 2, wobei der Abschnitt (3, 30, S110B, S120B) zum Schätzen der Eingabe-Aktivierungsleistung (Vo/C(s) aus den Parameter-Schätzwerten und der Leerlaufspannung (Vo) berechnet und der Abschnitt zum Schätzen der Eingabe-Aktivierungsleistung die Eingabe-Aktivierungsleistung (Pin) der Sekundärzelle in Abhängigkeit davon, wessen Wert näher an der maximalen Aktivierungsspannung (Vmax) liegt, auf Basis der Leerlaufspannung (Vo) oder des berechneten (Vo/C(s)), des Parameter-Schätzwertes (θ) und der minimalen Aktivierungsspannung (Vmin) schätzt.
  4. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 2, wobei der Abschnitt (4, 30, S110B, S120B) zum Schätzen der Ausgabe-Aktivierungsleistung Vo/C(s) aus den Parameter-Schätzwerten (θ) und der Leerlaufspannung (Vo) berechnet und der Abschnitt (4, 30, S110B, S120B) zum Schätzen der Ausgabe-Aktivierungsleistung die Ausgabe-Aktivierungsleistung (Pout) der Sekundärzelle in Abhängigkeit davon, wessen Wert näher an der minimalen Aktivierungsspannung (Vmin) liegt, auf Basis der Leerlaufspannung (Vo) oder des berechneten Vo/C(s), der Parameter-Schätzwerte (θ) und der maximalen Ausgabe-Aktivierungsspannung (Vmax) schätzt.
  5. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 2, wobei der Abschnitt (3, 30, S110B, S120B) zum Schätzen der Eingabe-Aktivierungsleistung Vo/C(s) aus den Parameter-Schätzwerten (θ) und der Leerlaufspannung (Vo) berechnet und die Eingabe-Aktivierungsleistung (Pin) der Sekundärzelle in Abhängigkeit davon, wessen Wert näher an der maximalen Aktivierungsspannung (Vmax) liegt, auf Basis der Leerlaufspannung (Vo) oder des berechneten Vo/C(s), der Parameter-Schätzwerte (θ) und der maximalen Aktivierungsspannung (Vmax) schätzt und wobei der Ausgabe-Aktivierungsleistungs-Schätzabschnitt (4, 30, S110B, S120B) die Ausgabe-Aktivierungsleistung (Pout) der Sekundärzelle in Abhängigkeit davon, wessen Wert näher an der minimalen Aktivierungsspannung (Vmin) liegt, auf Basis der Leerlaufspannung (Vo) oder des berechneten Vo(C(s) schätzt.
  6. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 5, wobei der Abschnitt (3, 30, S110B) zum Schätzen der Eingabe-Aktivierungsleistung die Eingabe-Aktivierungsleistung (Pin) unter Verwendung der folgenden Gleichung schätzt:
    Figure 00340001
    wobei Iin_max einen maximalen Eingabestrom in die Sekundärzelle bezeichnet, der aus der folgenden Gleichung: V = K·I + V0 berechnet wird, wobei e für K eingesetzt wird, Vmax in V eingesetzt wird, Iin_max für I eingesetzt wird und Vo(k) für Vo eingesetzt wird, V0(k) = ΔVo(k) + V_ini, wobei V0(k) für ΔVo(k) eingesetzt wird und V_ini einen Anfangswert der Klemmenspannung kennzeichnet, wenn kein Strom aus der Sekundärzelle geleitet wird, und e = K + h·T1 ≒ K, wobei K einen der Parameter-Schätzwerte (θ) bezeichnet, der einem inneren Widerstand der Sekundärzelle entspricht, wenn die berechnete Leerlaufspannung V0(k) zu einem Zeitpunkt k einer Schein-Leerlaufspannung V'0(k) gleich ist oder höher als diese, und die Eingabe-Aktivierungsleistung (Pin) unter Verwendung der folgenden Gleichung schätzt:
    Figure 00350001
    wobei b = T3 + T1 ≒ T3, und T1 und T3 Zeitkonstanten bezeichnen, wenn die berechnete Leerlaufspannung V0(k) zu dem Zeitpunkt k niedriger ist als die Schein-Leerlaufspannung V'0(k), wobei V0(k) = ΔVo(k) + V_ini, wobei V0(k) = ΔVo(k), wenn die berechnete Leerlaufspannung V0(k) zum Zeitpunkt k niedriger ist als eine Schein-Leerlaufspannung V'0(k).
  7. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 6, wobei der Abschnitt (4, 30, S110B) zum Schätzen der Ausgabe-Aktivierungsleistung die Ausgabe-Aktivierungsleistung (Pout) unter Verwendung der folgenden Gleichung schätzt:
    Figure 00350002
    wenn die berechnete Leerlaufspannung Vo(k) zu dem Zeitpunkt k der Schein-Leerlaufspannung Vo'(k) gleich ist oder höher als diese, und
    Figure 00360001
    wenn die berechnete Leerlaufspannung (V0(k)) zu dem Zeitpunkt k niedriger ist als die Schein-Leerlaufspannung (V'0(k)) bei dem Zeitpunkt k.
  8. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 7, wobei
    Figure 00360002
    und wobei a = T1·T3, b = T1 + T3, c = K·T2 – T3, d = K·(T2 + T3), e = K + h·T1 ≈ K, G2(s) ein Tiefpassfilter bezeichnet, T1, T2 und T3 jede Zeitkonstante bezeichnen, und
    Figure 00360003
  9. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 8, wobei die Leerlaufspannung (Vo(k)) zu dem Zeitpunkt k aus der folgenden Gleichung:
    Figure 00360004
    geschätzt wird.
  10. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 9, wobei der Parameter-Schätzabschnitt (1, 30, S60B) integral die in der Gleichung (1) verwendeten Parameter zu einer Zeit wie folgt schätzt:
    Figure 00370001
    wobei f = h und h eine variable Effizienz bezeichnet, die aus der folgenden Gleichung hergeleitet wird: Vo = hs ·I.
  11. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 10, wobei die Gleichung (1) in einem Ersatzschaltungsmodell angeordnet ist, das ausgedrückt wird als:
    Figure 00370002
  12. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 1, wobei das adaptive digitale Filter das in der Gleichung (2) beschriebene Zellenmodell verwendet und der Parameter-Schätzabschnitt (1, 30) alle Parameter (θ) in der Gleichung (2) zu einer Zeit schätzt.
  13. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 12, wobei in einem Fall, in dem die Klemmenspannung der Sekundärzelle unmittelbar bevor die Sekundärzelle eine vorgegebene zu hohe Ladung aufweist, als eine maximale Aktivierungsspannung (Vmax) angenommen wird und die Klemmenspannung der Sekundärzelle unmittelbar bevor die Sekundärzelle eine vorgegebene zu hohe Entladung aufweist, als eine minimale Aktivierungsspannung (Vmin) angenommen wird, der Abschnitt (3, 30, S100A) zum Schätzen der Eingabe-Aktivierungsleistung die Eingabe-Aktivierungsleistung (Pin) der Sekundärzelle auf Basis der Parameter-Schätzwerte (θ), der Leerlaufspannung (Vo) und der maximalen Aktivierungsspannung (Vmax) schätzt und der Abschnitt der Ausgabe-Aktivierungsleistung die Ausgabe-Aktivie rungsleistung (Pout) der Sekundärzelle auf Basis der Parameter-Schätzwerte (θ), der Leerlaufspannung (Vo) und der minimalen Aktivierungsspannung (Vmin) schätzt.
  14. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 13, wobei der Abschnitt (4, 30, S100A) zum Schätzen der Eingabe-Aktivierungsleistung die Eingabe-Aktivierungsleistung (Pin) unter Verwendung der folgenden Gleichung schätzt:
    Figure 00380001
    wobei Iin_max einen maximalen Eingabestrom bezeichnet, der aus einer Gleichung V = K·I + Vo berechnet wird, wobei Vmax für V eingesetzt wird und K einen inneren Widerstand der Sekundärzelle bezeichnet, der einem der Parameter-Schätzwerte (θ) entspricht, und Iin_max für I eingesetzt wird.
  15. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 14, wobei der Abschnitt zum Schätzen der Ausgabe-Aktivierungsleistung die Ausgabe-Aktivierungsleistung (Pout) wie folgt schätzt:
    Figure 00380002
    wobei Iout_max ein maximaler Ausgabestrom ist, der aus einer Gleichung V = K·I + Vo berechnet wird, in die Vmin für V eingesetzt wird und Iout_max für I eingesetzt wird.
  16. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle (10) nach Anspruch 15, wobei der Leerlaufspannungs-Berechnungsabschnitt (2, 30, S80A) den Leerlaufspannungs-Schätzwert (V0(k)) zu einem Zeitpunkt k wie folgt berechnet: V0(k) = ΔV0(k) + V_ini (16)wobei V_ini einen Anfangswert der Klemmenspannung bezeichnet, wenn kein Strom aus der Sekundärzelle geleitet wird, und ΔV0(k) = ΔV0 = Glp(s)·V0 = V1 + T1·V2 – K·T2·I2 – K·I1 (14), wobei
    Figure 00390001
    wobei Glp(s) ein Tiefpassfilter bezeichnet, p eine Konstante bezeichnet, die eine Ansprechcharakteristik von Glp(s) bestimmt, und T1 sowie T2 Zeitkonstanten eines Ersatzschaltungsmodells der Sekundärzelle bezeichnen, das in der Gleichung (2) ausgedrückt wird.
  17. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle nach Anspruch 16, wobei der Parameter-Schätzabschnitt (1, 30, S60A) integral alle in der Gleichung (2) verwendeten Parameter zu einer Zeit wie folgt schätzt:
    Figure 00390002
    wobei h eine variable Effizienz bezeichnet und aus der folgenden Gleichung hergeleitet wird: v0 = hs ·I.
  18. Schätzvorrichtung für eine Sekundärzelle nach Anspruch 16, wobei in der Gleichung (2), wenn (T1·s + 1) für A(s) eingesetzt wird und K·(T2·S + 1) für B(s) eingesetzt wird, die folgende Gleichung erzeugt wird:
    Figure 00390003
  19. Schätzverfahren für eine Sekundärzelle (10), das umfasst: Erfassen (5, 40, 30) eines Stroms (I), der in die Sekundärzelle geladen und aus ihr entladen wird; Erfassen (6, 50, 30) einer Klemmenspannung (V) über die Sekundärzelle; Integrales Schätzen (1, 30) aller Parameter (θ) zu einer Zeit in wenigstens einer der folgenden Gleichungen (1) und (2) mit dem gemessenen Strom (I) und der Klemmenspannung (V), die in ein adaptives digitales Filter eingesetzt werden, unter Verwendung eines Zellenmodells, das in wenigstens einer der folgenden Gleichungen (1) bzw. (2), deren Parameter geschätzt werden, und der folgenden Gleichung (4, 19) beschrieben ist; Berechnen (2, 30) einer Leerlaufspannung (Vo) unter Verwendung des Stroms (I), der Klemmenspannung (V) und der Parameter-Schätzwerte (θ); Schätzen (4, 30) einer Eingabe-Aktivierungsleistung (Pin) der Sekundärzelle auf Basis der Parameter-Schätzwerte (θ) und der Leerlaufspannung (Vo), wobei die Eingabe-Aktivierungsleistung die Leistung ist, die in die Sekundärzelle eingegeben werden kann; und Schätzen (4, 30) einer Ausgabe-Aktivierungsleistung (Pout) der Sekundärzelle auf Basis der Parameter-Schätzwerte und der Leerlaufspannung (Vo), wobei die Ausgabe-Aktivierungsleistung die Leistung ist, die von der Sekundärzelle ausgegeben werden kann, und die Gleichung (1) ist:
    Figure 00400001
    s einen Laplace-Transformationsoperator bezeichnet, A(s), B(s) und C(s) jedes Polynom von s bezeichnen (wobei n einen Grad bezeichnet), a1 ≠ 0, b1 ≠ 0 und c1 ≠ 0 und die Gleichung (2) ist:
    Figure 00400002
    und die Gleichung (4, 19): v0 = hs ·I,wobei h eine variable Effizienz bezeichnet.
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