Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления



Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления
Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления

 


Владельцы патента RU 2618773:

МИЦУБИСИ ЭЛЕКТРИК КОРПОРЕЙШН (JP)

Изобретение относится к контролю батареи. Сущность: устройство контроля батареи содержит получатель информации об электрическом токе, вытекающем из батареи или втекающем в батарею, расположенную внутри контейнера, имеющего впуск воздуха и выпуск воздуха; вычислитель количества выделившегося тепла, вычисляющий количество тепла, выделившегося внутри батареи, на основании информации об электрическом токе; получатель информации о температуре наружной поверхности контейнера, информацию о температуре воздуха, поступившего из впуска воздуха, и информацию о температуре воздуха, вытекшего из выпуска воздуха; вычислитель количества отведенного тепла, получающий информацию о количестве воздуха, поступившего из впуска воздуха, или информацию о количестве воздуха, вытекшего из выпуска воздуха, и вычисляющий количество тепла, отведенного с поверхности батареи, на основании информации о количествах воздуха, поступившего из впуска воздуха, или воздуха, вытекшего из выпуска воздуха, информации о температуре воздуха, поступившего из впуска воздуха, информации о температуре воздуха, вытекшего из выпуска воздуха, и информации о температуре наружной поверхности контейнера и вычислитель внутренней температуры, вычисляющий внутреннюю температуру батареи на основании информации о количестве выделившегося тепла и информации о количестве отведенного тепла. Устройство контроля батареи и батарея входят в систему аккумулирования энергии. Технический результат: возможность вычисления внутренней температуры батареи с хорошей точностью. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 17 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее раскрытие относится к устройству контроля батареи, системе аккумулирования электроэнергии и системе управления.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Батареи легко восприимчивы к воздействию температуры. При вычислении оставшегося ресурса батареи необходимо в достаточной мере учитывать воздействие температуры. В патентном документе 1 раскрыто батарейное устройство, которое вычисляет оставшийся ресурс батареи с использованием температуры батареи, измеряемой датчиком температуры.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0003] Патентный документ 1: публикация не прошедшей экспертизу заявки на патент Японии №2006-017682.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

[0004] Температурой батареи, необходимой для вычисления оставшегося ресурса батареи, является внутренняя температура батареи. Однако батарея по своей природе закрыта твердой оболочкой, мешающей проводить измерения внутри батареи непосредственно датчиком температуры. Обычно, когда необходима температура батареи, то используется температура поверхности батареи. Однако в действительности поверхность батареи подвержена влиянию наружного воздуха, поэтому температура поверхности батареи и внутренняя температура батареи различны. При отклонении измеренной температуры поверхности от внутренней температуры батареи вычисленный оставшийся ресурс батареи может значительно отличаться от фактического оставшегося ресурса батареи.

[0005] С учетом вышесказанного цель настоящего раскрытия состоит в предоставлении устройства контроля батареи, системы аккумулирования электроэнергии и системы управления, с помощью которых возможно вычислять внутреннюю температуру батареи с хорошей точностью.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

[0006] Согласно настоящему раскрытию предложены следующие средства решения поставленной задачи.

1. Устройство контроля батареи, содержащее:

получатель информации об электрическом токе, получающий информацию об электрическом токе, вытекающем из батареи или втекающем в батарею, расположенную внутри контейнера, имеющего впуск воздуха и выпуск воздуха;

вычислитель количества выделившегося тепла, вычисляющий количество тепла, выделившегося внутри батареи, на основании информации об электрическом токе, полученной получателем информации об электрическом токе;

получатель информации о температуре, получающий информацию о температуре наружной поверхности контейнера, информацию о температуре воздуха, поступившего из впуска воздуха, и информацию о температуре воздуха, вытекшего из выпуска воздуха;

вычислитель количества отведенного тепла, получающий информацию о количестве воздуха, поступившего из впуска воздуха, или информацию о количестве воздуха, вытекшего из выпуска воздуха, и вычисляющий количество тепла, отведенного с поверхности батареи, на основании информации о количествах воздуха, поступившего из впуска воздуха, или воздуха, вытекшего из выпуска воздуха, информации о температуре воздуха, поступившего из впуска воздуха, информации о температуре воздуха, вытекшего из выпуска воздуха, и информации о температуре наружной поверхности контейнера; и

вычислитель внутренней температуры, вычисляющий внутреннюю температуру батареи на основании информации о количестве выделившегося тепла и информации о количестве отведенного тепла.

2. Устройство контроля батареи по п. 1, дополнительно содержащее:

получатель информации о напряжении, получающий информацию о напряжении между клеммами батареи; и

вычислитель состояния заряда, описывающий значение внутреннего сопротивления батареи на основании информации о внутренней температуре батареи, вычисляющий значение напряжения разомкнутой цепи батареи на основании значения внутреннего сопротивления и информации о напряжении между клеммами батареи и вычисляющий состояние заряда батареи на основании вычисленного значения напряжения разомкнутой цепи.

3. Система аккумулирования электроэнергии, снабженная устройством аккумулирования электроэнергии и устройством контроля батареи, причем:

устройство аккумулирования электроэнергии содержит по меньшей мере одну батарею, расположенную внутри контейнера, имеющего впуск воздуха и выпуск воздуха; и

устройство контроля батареи содержит:

получатель информации об электрическом токе, получающий информацию об электрическом токе, вытекающем из батареи или втекающем в батарею;

вычислитель количества выделившегося тепла, вычисляющий количество тепла, выделившегося внутри батареи, на основании информации об электрическом токе, полученной получателем информации об электрическом токе;

получатель информации о температуре, получающий информацию о температуре наружной поверхности контейнера, информацию о температуре воздуха, поступившего из впуска воздуха, и информацию о температуре воздуха, вытекшего из выпуска воздуха;

вычислитель количества отведенного тепла, получающий информацию о количестве воздуха, поступившего из впуска воздуха или вытекшего из выпуска воздуха, и вычисляющий количество тепла, отведенного с поверхности батареи, на основании информации о количестве воздуха и информации о температуре, полученной получателем информации о температуре; и

вычислитель внутренней температуры, вычисляющий внутреннюю температуру батареи на основании информации о количестве выделившегося тепла и информации о количестве отведенного тепла.

4. Система аккумулирования электроэнергии по п. 3, причем:

устройство аккумулирования электроэнергии содержит контейнер, в который помещен вентилятор для изменения воздуха внутри контейнера;

батарея размещена внутри этого контейнера; и

устройство контроля батареи содержит контроллер вентилятора, управляющий вентилятором на основании информации о внутренней температуре батареи, вычисленной вычислителем внутренней температуры.

5. Система управления, содержащая устройство аккумулирования электроэнергии, устройство контроля батареи и устройство управления электрической энергией, причем:

устройство аккумулирования электроэнергии содержит по меньшей мере одну батарею, расположенную внутри контейнера, имеющего впуск воздуха и выпуск воздуха; и

устройство контроля батареи содержит:

получатель информации об электрическом токе, получающий информацию об электрическом токе, вытекающем из батареи или втекающем в батарею;

вычислитель количества выделившегося тепла, вычисляющий количество тепла, выделившегося внутри батареи, на основании информации об электрическом токе, полученной получателем информации об электрическом токе;

получатель информации о температуре, получающий информацию о температуре наружной поверхности контейнера, информацию о температуре воздуха, поступившего из впуска воздуха, и информацию о температуре воздуха, вытекшего из выпуска воздуха;

вычислитель количества отведенного тепла, получающий информацию о количестве воздуха, поступившего из впуска воздуха или вытекшего из выпуска воздуха, и вычисляющий количество тепла, отведенного с поверхности батареи, на основании информации о количестве воздуха и информации о температуре, полученной получателем информации о температуре; и

вычислитель внутренней температуры, вычисляющий внутреннюю температуру батареи на основании информации о количестве выделившегося тепла и информации о количестве отведенного тепла; и

устройство управления электрической энергией содержит:

получатель информации о батарее, получающий от устройства контроля батареи по меньшей мере один элемент информации из информации о внутренней температуре батареи и информации, вычисленной с использованием информации о внутренней температуре батареи; и

контроллер зарядки/разрядки, управляющий разрядкой или зарядкой устройства аккумулирования электроэнергии на основании информации, полученной получателем информации о батарее.

6. Система управления по п. 5, причем:

устройство контроля батареи содержит:

получатель информации о напряжении, получающий информацию о напряжении между клеммами батареи; и

вычислитель состояния заряда, описывающий значение внутреннего сопротивления батареи на основании информации о внутренней температуре батареи, вычисляющий значение напряжения разомкнутой цепи батареи на основании значения внутреннего сопротивления и информации о напряжении между клеммами батареи и вычисляющий состояние заряда устройства аккумулирования электроэнергии на основании вычисленного значения напряжения разомкнутой цепи;

получатель информации о батарее получает информацию о состоянии заряда устройства аккумулирования электроэнергии от устройства контроля батареи; и

контроллер зарядки/разрядки управляет разрядкой или зарядкой устройства аккумулирования электроэнергии на основании информации о состоянии заряда устройства аккумулирования электроэнергии.

7. Система управления по п. 6, причем:

устройство управления электрической энергией соединено с по меньшей мере одним из устройства генерирования электроэнергии и электродвигателя и выполнено с возможностью подачи устройству аккумулирования электроэнергии электрической энергии, генерируемой по меньшей мере одним из устройства генерирования электроэнергии и электродвигателя; и

контроллер зарядки/разрядки определяет, находится ли или нет устройство аккумулирования электроэнергии в способном на заряд состоянии, на основании информации о состоянии заряда устройства аккумулирования электроэнергии, и когда определено, что устройство аккумулирования электроэнергии находится в способном на заряд состоянии, заряжает устройство аккумулирования электроэнергии электрической энергией, генерируемой от электродвигателя или устройства генерирования электроэнергии.

8. Система управления по п. 6, причем:

устройство управления электрической энергией соединено с устройством генерирования электроэнергии и электродвигателем и выполнено с возможностью подачи электродвигателю электрической энергии, генерируемой устройством генерирования электроэнергии, и электрической энергии, выдаваемой из устройства аккумулирования электроэнергии; и

контроллер зарядки/разрядки определяет, не больше ли или нет количество заряда устройства аккумулирования электроэнергии, чем предписанное количество, на основании информации о состоянии заряда устройства аккумулирования электроэнергии, и когда определено, что количество заряда не больше предписанного количества, останавливает разрядку от устройства аккумулирования электроэнергии и подает электродвигателю энергию, генерируемую устройством генерирования электроэнергии.

ПРЕИМУЩЕСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] С помощью настоящего раскрытия можно предоставить устройство контроля батареи, систему аккумулирования электроэнергии и систему управления, выполненные с возможностью вычисления внутренней температуры батареи с хорошей точностью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] На Фиг. 1 изображена блок-схема системы аккумулирования электроэнергии согласно Варианту 1 осуществления настоящего раскрытия.

На Фиг. 2 изображена функциональная блок-схема, объясняющая функции, выполняемые контроллером, изображенным на Фиг. 1.

На Фиг. 3А изображен чертеж, используемый для объяснения данных о внутреннем сопротивлении, хранящихся в запоминающем устройстве, изображенном на Фиг. 1.

На Фиг. 3В изображен чертеж, используемый для объяснения данных энтропии, хранящихся в запоминающем устройстве, изображенном на Фиг. 1.

На Фиг. 4 изображена блок-схема, используемая для объяснения процесса вычисления состояния заряда.

На Фиг. 5 изображен чертеж, используемый для объяснения количество тепла, накапливаемого внутри батареи.

На Фиг. 6 изображена блок-схема, используемая для объяснения процесса вычисления внутренней температуры согласно 1-му варианту осуществления.

На Фиг. 7 изображена блок-схема системы аккумулирования электроэнергии согласно 2-му варианту осуществления настоящего раскрытия.

На Фиг. 8 изображен чертеж, используемый для объяснения количества тепла, отведенного с поверхности батареи.

На Фиг. 9 изображена блок-схема, используемая для объяснения процесса вычисления внутренней температуры согласно 2-му варианту осуществления.

На Фиг. 10 изображена блок-схема системы аккумулирования электроэнергии согласно 3-му варианту осуществления.

На Фиг. 11 изображена функциональная блок-схема, используемая для объяснения функций, выполняемых контроллером, изображенным на Фиг. 10.

На Фиг. 12 изображена блок-схема, используемая для объяснения процесса оптимизации температуры батареи.

На Фиг. 13 изображен чертеж, используемый для объяснения количества тепла, отведенного с поверхности корпуса для размещения батареи.

На Фиг. 14 изображена блок-схема системы управления согласно 4-му варианту осуществления настоящего раскрытия.

На Фиг. 15 изображена функциональная блок-схема, используемая для объяснения функций, выполняемых контроллером, изображенным на Фиг. 14.

На Фиг. 16 изображена блок-схема, используемая для объяснения процесса управления электрической разрядкой, и

На Фиг. 17 изображена блок-схема, используемая для объяснения процесса управления электрической зарядкой.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0009] Ниже со ссылкой на чертежи описаны варианты осуществления настоящего раскрытия.

(1-Й ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ)

[0010] Система 1 аккумулирования электроэнергии, снабженная устройством контроля батареи(й) согласно данному варианту осуществления настоящего раскрытия, является, например, системой, установленной в поезде, автомобиле и/или в чем-либо подобном для подачи энергии поезду, автомобилю и/или чему-либо подобному. Как показано на Фиг. 1, система 1 аккумулирования электроэнергии включает в себя устройство 100 аккумулирования электроэнергии и устройство 200 контроля батареи.

[0011] Устройство 100 аккумулирования электроэнергии является устройством аккумулирования электроэнергии, внутри которого предусмотрено множество аккумуляторных батарей. Устройство 100 аккумулирования электроэнергии включает в себя батарею 110 и корпус 120 для размещения батареи.

[0012] Батарея 110 включает в себя батарею 111 и батарею 112. Батарею 111 и батарею 112 составляют перезаряжаемые батареи, такие как свинцовые батареи, никелево-кадмиевые батареи, никель-металлогидридные батареи, литий-ионные батареи и/или им подобные. Каждая из батареи 111 и батареи 112 покрыта твердой внешней оболочкой. Батарея 111 и батарея 112 соединены последовательно и помещены вовнутрь корпуса 120 для размещения батареи.

[0013] Корпус 120 для размещения батареи является контейнером для размещения батареи 110. Корпус 120 для размещения батареи является герметизированным контейнером, и батарея 110 находится в состоянии постоянного пребывания в неподвижном воздухе. Клеммы 121, используемые при электрической зарядке и разрядке, помещены на наружной поверхности корпуса 120 для размещения батареи. Клеммы 121 соединены с батареей 111 и батареей 112, которые соединены последовательно.

[0014] Устройство 200 контроля батареи является устройством, используемым для контроля за состоянием устройства 100 аккумулирования электроэнергии. Устройство 200 контроля батареи снабжено функцией вычисления и выведения состояния заряда (SOC), такого как оставшийся ресурс батареи и/или тому подобное. Устройство 200 контроля батареи включает в себя амперметр 210, термометр 220, вольтметр 230, контроллер 240, запоминающее устройство 250 и внешний интерфейс 260.

[0015] Амперметр 210 включает в себя аналогово-цифровой (A-D) преобразователь и/или что-либо подобное. Амперметр 210 преобразовывает электрический сигнал, принятый от датчика 211 электрического тока, в цифровые данные и выводит результат в контроллер 240. Датчик 211 электрического тока является датчиком для измерения электрического тока, вытекающего из батареи 110 или втекающего в батарею 110. Датчик 211 электрического тока, например, соединен со стороной положительного электрода клеммы 121.

[0016] Термометр 220 является устройством для измерения температуры веществ (твердых тел, жидкостей и газов) поблизости от батареи 110 и температуры поверхности батареи 110. Термометр 220 включает в себя аналого-цифровой преобразователь и/или что-либо подобное. Термометр 220 преобразовывает электрические сигналы, принятые от датчиков 221-223 температуры, в цифровые данные и выводит результат в контроллер 240. Датчик 221 температуры является датчиком для измерения температуры воздуха внутри корпуса 120 для размещения батареи. Датчик 221 температуры, например, помещен на внутренней стенке корпуса 120 для размещения батареи. Кроме того, датчик 222 температуры и датчик 223 температуры являются датчиками для измерения температуры поверхности батареи 110. Датчик 222 температуры и датчик 223 температуры помещены соответственно на поверхности батареи 111 и батареи 112.

[0017] Вольтметр 230 включает в себя аналого-цифровой преобразователь и/или что-либо подобное. Вольтметр 230 преобразовывает электрические сигналы, принятые от датчика 231 напряжения, в цифровые данные и выводит результат в контроллер 240. Датчик 231 напряжения является датчиком для измерения напряжения между клеммами батареи 110 и одним концом соединен с положительным электродом клеммы 121, а другим концом соединен с отрицательным электродом.

[0018] Контроллер 240 включает в себя устройства обработки, такие как процессор и/или что-либо подобное. Контроллер 240 функционирует в соответствии с программами, сохраненными в не представленном постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) или оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), и исполняет различные действия, включающие в себя описанный ниже «процесс вычисления состояния заряда». Действуя в соответствии с «процессом вычисления состояния заряда», контроллер 240 функционирует в качестве получателя 241 информации об электрическом токе, вычислителя 242 выделившегося тепла, получателя 243 информации о температуре, вычислителя 244 отведенного тепла, вычислителя 245 внутренней температуры, получателя 246 информации о напряжении и вычислителя 247 состояния заряда, как показано на Фиг.2. Действие этих функций описано ниже в объяснении «процесса вычисления состояния заряда».

[0019] Как показано на Фиг. 1, запоминающее устройство 250 включает в себя такое запоминающее устройство, как DRAM (динамическое запоминающее устройство с произвольным доступом), SRAM (статическое запоминающее устройство с произвольным доступом), флэш-память, жесткий диск и/или им подобное. В запоминающем устройстве 250 хранятся различные типы данных, такие как данные 251 о внутреннем сопротивлении, данные 252 энтропии и/или им подобные.

[0020] Данные 251 о внутреннем сопротивлении являются данными, указывающими соотношение между внутренним сопротивлением R и состоянием заряда SOC батареи 110, например, как показано на Фиг. 3A. Данные 251 о внутреннем сопротивлении могут быть данными, которые были фактически измерены, или могут быть данными, изображенными в литературных источниках, и/или им подобными. Состояние заряда SOC принимает значение 1 при полной зарядке и 0 при полном исчерпании заряда.

[0021] Данные 252 энтропии являются данными, изображающими соотношение между энтропией ΔS и SOC батареи 110, например как показано на Фиг. 3B. Данные 252 энтропии могут быть данными, которые были фактически измерены, или могут быть данными, изображенными в литературных источниках, и/или им подобными.

[0022] Внешний интерфейс 260 включает в себя интерфейс подсоединения внешнего оборудования, такой как USB-устройство (от англ. Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) и/или ему подобное. Внешний интерфейс 260 отправляет внешнему оборудованию вычисленную контроллером 240 информацию, такую как состояние заряда и/или что-либо подобное.

[0023] Далее объясняется функционирование устройства 200 контроля батареи, имеющее данный вид конфигурации.

[0024] Когда в устройство 200 контроля батареи подается питание, контроллер 240 начинает процесс вычисления состояния заряда, который вычисляет состояние заряда устройства 100 аккумулирования электроэнергии. Процесс вычисления состояния заряда исполняется с фиксированными временными интервалами. Ниже со ссылкой на блок-схему на Фиг. 4 объясняется процесс вычисления состояния заряда. С целью содействия пониманию при нижеприведенном объяснении временной интервал, при котором исполняется процесс вычисления состояния заряда, принимается равным одной секунде.

[0025] Как показано на Фиг. 5, накопленное количество тепла QACC, накопленное внутри батареи за одну секунду, может быть вычислено с использованием количества тепла QC, выделившегося внутри батареи за одну секунду, и количества тепла QC-BA, отведенного с поверхности батареи 110 за одну секунду. Если накопленное количество тепла QACC может быть вычислено, то возможно также вычислить величину изменения ΔTC температуры внутри батареи за одну секунду. Суммируя величину изменения температуры ΔTC, вычисляемую каждую секунду, можно вычислить точную внутреннюю температуру TCE батареи.

[0026] Контроллер 240 исполняет процесс вычисления внутренней температуры, который вычисляет внутреннюю температуру TCE батареи посредством суммирования величины изменения температуры ΔTC (этап S110). Ниже со ссылкой на блок-схему на Фиг. 6 объясняется процесс вычисления внутренней температуры.

[0027] Получатель 241 информации об электрическом токе контроллера 240 получает информацию i об электрическом токе, измеренном датчиком 211 электрического тока, от амперметра 210 (Этап S111).

[0028] Вычислитель 242 выделившегося тепла контроллера 240 вычисляет количество выделившегося тепла QC с использованием информации i об электрическом токе (этап S112). Количество выделившегося тепла QC может быть вычислено с использованием количества тепла QR химической реакции из реакции в батареи и выделения джоулева тепла QJ из-за электрического тока, как показано в нижеприведенной Формуле 1. Выделение джоулева тепла QJ и количество тепла QR химической реакции могут быть теоретически вычислены с использованием значения i измеренного тока, как показано в нижеприведенных Формуле 2 и Формуле 3.

[0029] QC=QJ+QR (Формула 1)

QJ=i2×R (Формула 2)

QR=TCE×ΔS××(i/nF) (Формула 3)

[0030] В вышеупомянутых формулах R – внутреннее сопротивление батареи 110, TCE – внутренняя температура батареи 110, ΔS – энтропия, n – число подвижных электронов, и F – постоянная Фарадея. Значение внутренней температуры TCE использует значение внутренней температуры TCE, вычисленное посредством процесса вычисления внутренней температуры, исполненным за одну секунду до этого. Когда процесс вычисления внутренней температуры исполняется первый раз после подачи питания, то приемлема замена внутренней температуры TCE на измеренное значение от датчика 222 температуры или датчика 223 температуры. Кроме того, внутреннее сопротивление R и энтропия ΔS вычисляются с использованием данных 251 о внутреннем сопротивлении и данных 252 энтропии. Поскольку внутреннее сопротивление R изменяется с температурой, то более точное внутреннее сопротивление R может быть найдено посредством внесения исправлений с использованием внутренней температуры TCE. Способ вычисления количества выделившегося тепла QC не ограничивается вышеупомянутым, и можно использовать различные общеизвестные способы.

[0031] Затем получатель 243 информации о температуре контроллера 240 получает информацию о температуре (температуре TB воздуха и температуре TCM поверхности), измеренной датчиками 221-223 температуры, от термометра 220 (этап S113). При этом температура ТB воздуха является температурой воздуха внутри корпуса 120 для размещения батареи. Кроме того, температура TCM поверхности является температурой поверхности батареи 110. Температура TCM поверхности может быть средним значением измеренного значения от датчика 222 температуры и измеренного значения от датчика 223 температуры или может быть либо измеренным значением от датчика 222 температуры, либо измеренным значением от датчика 223 температуры.

[0032] Вычислитель 244 отведенного тепла контроллера 240 вычисляет количество отведенного тепла QC-BA, отведенного с поверхности батареи 110 за одну секунду, с использованием информации о температуре ТB воздуха и температуре TCM поверхности (этап S114). Количество отведенного тепла QC-BA может быть вычислено, например, с использованием нижеприведенной Формулы 4. В нижеприведенной формуле h1 – коэффициент теплоотдачи, а A1 – площадь отвода тепла. Коэффициент теплоотдачи h1 может быть значением, измеренным экспериментально заранее. Кроме того, площадь A1 отвода тепла может быть площадью поверхности батареи 110.

[0033] QC-BA=h1×A1×(TCMB) (Формула 4)

[0034] Вычислитель 245 внутренней температуры контроллера 240 вычисляет количество накопленного тепла QACC, сохраненного внутри батареи 110 за одну секунду, с использованием информации о количестве выделившегося тепла QC и количестве отведенного тепла QC-BA (этап S115). Количество накопленного тепла QACC может быть вычислено, например, с использованием нижеприведенной Формулы 5.

[0035] QACC=QC–QC-BA (Формула 5)

[0036] Вычислитель 245 внутренней температуры вычисляет изменение ΔTC температуры батареи 110 за одну секунду с использованием количества накопленного тепла QACC (этап S116). Изменение ΔTC температуры может быть вычислено, например, с использованием нижеприведенной Формулы 6. В нижеприведенной формуле m – масса батареи 110, а CCLL – удельная теплоемкость батареи 110.

[0037] ΔTC=QACC/(m×CCLL) (Формула 6)

[0038] Вычислитель 245 внутренней температуры вычисляет текущую внутреннюю температуру TCE батареи 110 с использованием изменения ΔTC температуры (этап S117). Внутренняя температура TCE может быть вычислена, например, с использованием нижеприведенной Формулы 7. В нижеприведенной формуле TCE с правой стороны – внутренняя температура, вычисленная с использованием процесса вычисления внутренней температуры, исполненного за одну секунду до этого. Когда процесс вычисления внутренней температуры исполняется в первый раз после подачи питания, значение TCE на правой стороне может быть заменено на измеренные значения от датчика 222 температуры и датчика 223 температуры.

[0039] TCE=TCE+ΔTC (Формула 7)

[0040] Возвращаясь к процессу вычисления состояния заряда на Фиг. 4, получатель 246 информации о напряжении контроллера 240 получает информацию о напряжении V, измеренном датчиком 231 напряжения, от вольтметра 230 (этап S120).

[0041] Вычислитель 247 состояния заряда контроллера 240 вычисляет текущее состояние заряда SOC батареи 110 с использованием информации о напряжении V и внутренней температуры TCE (этап S130). Состояние заряда может быть вычислено, например, с использованием способа, указанного ниже. Сначала вычислитель 247 состояния заряда вычисляет внутреннее сопротивление R батареи 110 с использованием данных 251 о внутреннем сопротивлении и внутренней температуры TCE. Затем вычисляется напряжение разомкнутой цепи батареи 110 посредством вычитания падения напряжения, вызываемого внутренним сопротивлением R, из информации о напряжении V. Также можно вычислить напряжение разомкнутой цепи с использованием формулы Нернста. Данные, указывающие соотношение между напряжением разомкнутой цепи и состоянием заряда, сохранены заранее в запоминающем устройстве 250. Вычислитель 247 состояния заряда вычисляет текущее состояние заряда SOC устройства 100 аккумулирования электроэнергии с использованием данных, хранящихся в запоминающем устройстве 250. Способ вычисления состояния заряда не ограничивается этим, и для данных целей можно использовать различные общеизвестные способы.

[0042] Вычислитель 247 состояния заряда передает вычисленное состояние заряда SOC во внешнее оборудование через внешний интерфейс 260 (этап S140). Как только передача закончена, контроллер 240 завершает процесс вычисления состояния заряда. По истечении одной секунды контроллер 240 снова исполняет процесс вычисления состояния заряда.

[0043] При данном варианте осуществления внутренняя температура батареи 110 вычисляется с использованием не только информации о температуре, но и информации об электрическом токе, так что можно получить очень точную информацию о внутренней температуре.

[0044] Кроме того, состояние заряда вычисляется на основании очень точной информации о внутренней температуре, так что можно получить очень точную информацию о состоянии заряда.

(2-Й ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ)

[0045] В 1-м варианте осуществления батарея 110 была помещена в неподвижном воздухе. Однако в корпусе 120 для размещения батареи также возможно выполнить впуск воздуха и выпуск воздуха и тем самым поместить батарею 110 в конвекционный воздух. Ниже представлено объяснение системы 1 аккумулирования электроэнергии, оборудованной корпусом 120 для размещения батареи, в котором выполнены впуск воздуха и выпуск воздуха.

[0046] Как показано на Фиг. 7, система 1 аккумулирования электроэнергии включает в себя устройство 100 аккумулирования электроэнергии и устройство 200 контроля батареи. Корпус 120 для размещения батареи является контейнером, в котором выполнены впуск 122 воздуха и выпуск 123 воздуха. Датчик 224 температуры является датчиком для измерения температуры воздуха, втягиваемого в корпус 120 для размещения батареи, и помещен на впуске 122 воздуха. Датчик 225 температуры является датчиком для измерения температуры воздуха, вытекающего из корпуса 120 для размещения батареи, и помещен на выпуске 123 воздуха. Датчик 226 температуры является датчиком для измерения температуры наружной поверхности корпуса 120 для размещения батареи и помещен на наружную поверхность корпуса 120 для размещения батареи. Термометр 220 преобразовывает электрические сигналы, принятые от датчиков 224-226 температуры, в цифровые данные и выводит результат в контроллер 240. Оставшаяся часть конструкции системы 1 аккумулирования электроэнергии является точно такой же, что и в 1-м варианте осуществления, поэтому ее объяснение здесь опущено.

[0047] Далее описывается функционирование устройства 200 контроля батареи.

[0048] Найти коэффициент теплоотдачи для объекта, помещенного в неподвижный воздух, легко. Поэтому в 1-м варианте осуществления количество отведенного тепла QC-BA, отведенного с поверхности батареи 110, вычислялось с использованием коэффициента теплоотдачи. Однако совсем не легко найти коэффициент теплоотдачи для объекта, помещенного в конвекционный воздух. Следовательно, во 2-м варианте осуществления количество отведенного тепла QC-BA вычисляется с использованием информации о количестве отведенного тепла QAIR, отведенного из выпуска 123 воздуха, и количестве отведенного тепла QB-O, отведенного с поверхности корпуса 120 для размещения батареи, как показано на Фиг. 8. Если может быть вычислено количество отведенного тепла QC-BA, то можно вычислить внутреннюю температуру TCE батареи с использованием того же самого способа, что и в 1-м варианте осуществления.

[0049] Ниже со ссылкой на блок-схему на Фиг. 9 описан процесс вычисления внутренней температуры для вычисления внутренней температуры батареи 110, помещенной в корпус 120 для размещения батареи, снабженный впуском 122 воздуха и выпуском 123 воздуха. Изображенные на Фиг. 9 этапы, отличающиеся от этапов S211-S214, являются теми же самыми, что и в 1-м варианте осуществления, поэтому здесь их объяснение опущено.

[0050] Получатель 243 информации о температуре контроллера 240 получает информацию о температуре (температуру TIN наружного воздуха, температуру TOUT отведенного воздуха и температуру TBM поверхности корпуса контейнера), измеренной датчиками 224-226 температуры, от термометра 220 (этап S211). Температура TIN наружного воздуха является температурой воздуха, втекающего в корпус 120 для размещения батареи (то есть температурой наружного воздуха). Кроме того, температура TOUT отведенного воздуха является температурой воздуха, вытекающего из корпуса 120 для размещения батареи. Дополнительно, температура TBM поверхности корпуса контейнера является температурой наружной поверхности корпуса 120 для размещения батареи.

[0051] Вычислитель 244 отведенного тепла контроллера 240 вычисляет количество отведенного тепла QAIR, отведенного из выпуска 123 воздуха за одну секунду, с использованием температуры TIN наружного воздуха и температуры TOUT отведенного воздуха (этап S212). Отведенное тепло QAIR может быть вычислено, например, с использованием нижеприведенной Формулы 8. В приведенной ниже формуле MAIR – количество всасываемого воздуха, а CAIR – удельная теплоемкость воздуха. Количество всасываемого воздуха MAIR может быть вычислено с использованием информации о скорости движения автомобилей, поездов и/или им подобного. Кроме того, было бы приемлемо поместить анемометр на впуск 122 воздуха или выпуск 123 воздуха и осуществлять вычисления с использованием измеренных анемометром значений.

[0052] QAIR=MAIR×CAIR×(TOUT-TIN) (Формула 8)

[0053] Вычислитель 244 отведенного тепла вычисляет количество отведенного тепла QB-O, отведенного с наружной поверхности корпуса 120 для размещения батареи за одну секунду, с использованием температуры TBM поверхности корпуса для размещения батареи и температуры TIN наружного воздуха (этап S213). Количество отведенного тепла QB-O может быть вычислено, например, с использованием нижеприведенной Формулы 9. В приведенной ниже формуле h2 – коэффициент теплоотдачи, а A2 – площадь наружной поверхности корпуса 120 для размещения батареи.

[0054] QB-O=h2×A2×(TBM-TIN) (Формула 9)

[0055] Вычислитель 244 отведенного тепла вычисляет количество отведенного тепла QC-BA, отведенного из батареи 110 за одну секунду, с использованием количества отведенного тепла QAIR и количества отведенного тепла QB-O (этап S214). Количество отведенного тепла QC-BA может быть вычислено, например, с использованием нижеприведенной Формулы 10.

[0056] QC-BA=QAIR+QB-O (Формула 10)

[0057] При данном варианте осуществления можно вычислять внутреннюю температуру с хорошей точностью даже в случаях, при которых батарея 110 охлаждается обдувом при движении.

(3-Й ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ)

[0058] В 1-м и 2-м вариантах осуществления информация о внутренней температуре использовалась при вычислении состояния заряда батареи 110, однако также возможно использовать информацию о внутренней температуре при управлении температурой батареи 110. Ниже описана система 1 аккумулирования электроэнергии, которая осуществляет управление температурой батареи 110 с использованием информации о внутренней температуре батареи 110.

[0059] Как показано на Фиг. 10, система 1 аккумулирования электроэнергии включает в себя устройство 100 аккумулирования электроэнергии и устройство 200 контроля батареи. Корпус 120 хранения батареи является контейнером, снабженным впуском 122 воздуха и выпуском 123 воздуха. Вентилятор 124 для регулирования количества вытекающего воздуха помещен на выпуске 123 воздуха. Устройство 200 контроля батареи снабжено приводом 270 для приведения вентилятора 124 в действие. Действуя в соответствии с «процессом оптимизации температуры батареи», контроллер 240 устройства 200 контроля батареи функционирует в качестве получателя 241 информации об электрическом токе, вычислителя 242 выделившегося тепла, получателя 243 информации о температуре, вычислителя 244 отведенного тепла, вычислителя 245 внутренней температуры и контроллера 248 вентилятора. Оставшаяся структура системы 1 аккумулирования электроэнергии является той же самой, что и во 2-м варианте осуществления, поэтому ее объяснение здесь опущено.

[0060] Далее описано функционирование устройства 200 контроля батареи.

[0061] При подаче питания в устройство 200 контроля батареи контроллер 240 исполняет процесс оптимизации температуры батареи с односекундными интервалами. Ниже со ссылкой на блок-схему на Фиг. 12 описан процесс оптимизации питания от батареи.

[0062] Контроллер 240 исполняет процесс вычисления внутренней температуры (этап S310). Процесс вычисления внутренней температуры является тем же самым, что и процесс вычисления внутренней температуры 2-го варианта осуществления, изображенного на Фиг. 9, поэтому его объяснение здесь опущено.

[0063] Контроллер 248 вентилятора контроллера 240 определяет, находится ли или нет внутренняя температура TCE, вычисленная с помощью процесса вычисления внутренней температуры на этапе S110, в пределах заранее заданного диапазона температур (этап S320). Если температура находится в пределах данного диапазона (этап S320: Да), то контроллер 248 вентилятора завершает процесс оптимизации температуры батареи. Если температура не находится в пределах данного диапазона (этап S320: Нет), то контроллер 248 вентилятора переходит к этапу S330.

[0064] Контроллер 248 вентилятора определяет, меньше ли внутренняя температура TCE заданным температурам (этап S330). Когда внутренняя температура TCE меньше заданных температур (этап S330: Да), контроллер 248 вентилятора замедляет скорость обдува вентилятором 124 (этап S340). Когда внутренняя температура TCE больше или равна заданным температурам (этап S330: Нет), контроллер 248 вентилятора повышает скорость обдува вентилятором 124 (этап S350).

[0065] Когда управление скоростью обдува завершено, контроллер 240 заканчивает процесс оптимизации температуры батареи. По истечении одной секунды контроллер 240 снова исполняет процесс оптимизации температуры батареи.

[0066] При этом варианте осуществления можно поддерживать температурное состояние батареи 110 в оптимальном состоянии, не полагаясь на состояние выполнения.

(4-Й ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ)

[0067] Также возможно использовать информацию о состоянии заряда и информацию о внутренней температуре батареи 110 при управлении зарядкой и разрядкой батареи 110. Ниже описана система 2 управления, которая управляет зарядкой и разрядкой батареи 110 с использованием информации о состоянии заряда и внутренней температуре батареи 110.

[0068] Как показано на Фиг. 14, система 2 управления включает в себя устройство 100 аккумулирования электроэнергии, устройство 200 контроля батареи, устройство 300 управления энергией, электродвигатель 400 и устройство 500 генерирования электроэнергии.

[0069] Устройство 100 аккумулирования электроэнергии является устройством аккумулирования электроэнергии, внутри которого предусмотрено множество аккумуляторных батарей. Структура устройства 100 аккумулирования электроэнергии является той же самой, что в 1-м варианте осуществления, поэтому ее объяснение здесь опущено.

[0070] Устройство 200 контроля батареи является устройством для контроля за устройством 100 аккумулирования электроэнергии. Устройство 200 контроля батареи отправляет информацию о батарее 110 (в дальнейшем называемую «информацией о батарее») в устройство 300 управления энергией. Информация о батарее является, например, внутренней температурой TCE батареи 110, вычисленной вычислителем 245 внутренней температуры, состоянием заряда SOC батареи 110, вычисленным вычислителем 247 состояния заряда, информацией i об электрическом токе, измеренной датчиком 211 электрического тока, и информацией о напряжении V, измеренном датчиком 211 электрического тока. Оставшаяся структура устройства 200 контроля батареи является той же самой, что и в 1-м варианте осуществления, поэтому ее объяснение здесь опущено.

[0071] Устройство 300 управления энергией является устройством для управления разрядкой и зарядкой устройства 100 аккумулирования электроэнергии. Устройство 300 управления энергией включает в себя переключатель 310, контроллер 320 и внешний интерфейс 330.

[0072] Переключатель 310 является устройством для переключения соединений между устройством 100 аккумулирования электроэнергии, электродвигателем 400 и устройством 500 генерирования электроэнергии. При получении команды от контроллера 320 на соединение устройства 100 аккумулирования электроэнергии и электродвигателя 400 переключатель 310 соединяет устройство 100 аккумулирования электроэнергии и электродвигатель 400, а также разрывает соединение между электродвигателем 400 и устройством 500 генерирования электроэнергии и соединение между устройством 100 аккумулирования электроэнергии и устройством 500 генерирования электроэнергии. Кроме того, при получении команды от контроллера 320 на соединение электродвигателя 400 и устройства 500 генерирования электроэнергии переключатель 310 соединяет электродвигатель 400 и устройство 500 генерирования электроэнергии, а также разрывает соединение между устройством 100 аккумулирования электроэнергии и устройством 500 генерирования электроэнергии и соединение между устройством 100 аккумулирования электроэнергии и электродвигателем 400. Кроме того, при получении команды от контроллера 320 на соединение устройства 100 аккумулирования электроэнергии и устройства 500 генерирования электроэнергии переключатель 310 соединяет устройство 100 аккумулирования электроэнергии и устройство 500 генерирования электроэнергии, а также разрывает соединение между устройством 100 аккумулирования электроэнергии и электродвигателем 400 и соединение между электродвигателем 400 и устройством 500 генерирования электроэнергии.

[0073] Переключатель 310 может быть снабжен преобразователем напряжения постоянного тока (DC/DC), который изменяет принятую электрическую энергию на требуемый уровень напряжения. В данном случае переключатель 310 может изменить уровень напряжения электрической энергии, выдаваемой на устройство 100 аккумулирования электроэнергии и электродвигатель 400, до уровня напряжения, запрошенного контроллером 320, в соответствии с управлением контроллером 320.

[0074] Контроллер 320 включает в себя устройство обработки, такое как процессор и/или ему подобное. Контроллер 320 функционирует в соответствии с программами, сохраненными в не представленном ПЗУ или ОЗУ, и выполняет различные операции, включая нижеописанные «процесс управления электрической разрядкой» и «процесс управления электрической зарядкой». Действуя в соответствии с «процессом управления электрической разрядкой» и «процессом управления электрической зарядкой», контроллер 320 функционирует в качестве получателя 321 информации о батарее и контроллера 322 зарядки/разрядки, как показано на Фиг. 15. Действия этих функций описаны в описанном ниже объяснении «процесса управления электрической разрядкой» и «процесса управления электрической зарядкой».

[0075] Как показано на Фиг. 14, внешний интерфейс 330 включает в себя интерфейс подсоединения внешнего оборудования, такой как USB-устройство и/или ему подобное. Внешний интерфейс 330 получает информацию о батарее от устройства 200 контроля батареи в соответствии с управлением контроллером 320. Кроме того, внешний интерфейс 330 принимает от внешнего оборудования команды на начало управления электрической зарядкой и команды на начало управления электрической разрядкой.

[0076] Электродвигатель 400 включает в себя электродвигатель. Электродвигатель 400 соединен с переключателем 310 устройства 300 управления энергией. Электродвигатель 400 начинает операцию вращения, когда электрическая энергия (электропитание) подается от переключателя 310. Кроме того, когда подача электрической энергии прерывается в течение операции вращения, электродвигатель 400 преобразовывает энергию вращения в электроэнергию и возвращает ее на переключатель 310 в качестве рекуперированной энергии. Электродвигатель 400 соединен с контроллером 320 сигнальными линиями, и то, создается ли рекуперированная энергия или нет, переносится в контроллер 320.

[0077] Устройство 500 генерирования электроэнергии включает в себя такое устройство генерирования электроэнергии, как солнечная панель, генератор и/или тому подобное. Устройство 500 генерирования электроэнергии соединено с переключателем 310 устройства 300 управления энергией. Устройство 500 генерирования электроэнергии вырабатывает электрическую энергию в соответствии с управлением от контроллера 320 и подает эту электрическую энергию на переключатель 310.

[0078] Далее описано функционирование устройства 300 управления энергией.

[0079] Функционирование устройства 300 управления энергией разделено на две части: процесс управления электрической разрядкой, который управляет электрической разрядкой устройства 100 аккумулирования электроэнергии, и процесс управления электрической зарядкой, который управляет зарядкой устройства 100 аккумулирования электроэнергии. Сначала будет описан процесс управления электрической разрядкой.

[0080] Когда от внешнего устройства поступает команда на начало управления электрической разрядкой, устройство 300 управления энергией начинает процесс управления электрической разрядкой. Ниже со ссылкой на блок-схему на Фиг. 16 описан процесс управления электрической разрядкой.

[0081] Получатель 321 информации о батарее контроллера 320 получает информацию о батарее от устройства 200 контроля батареи (этап S401).

[0082] Контроллер 322 зарядки/разрядки контроллера 320 определяет, находится ли внутренняя температура TCE батареи 110 в пределах заранее заданного диапазона температур (этап S402). Когда температура не находится в пределах данного диапазона (этап S402: Нет), контроллер 322 зарядки/разрядки останавливает электрическую разрядку от устройства 100 аккумулирования электроэнергии, а также управляет переключателем 310 и соединяет устройство 500 генерирования электроэнергии и электродвигатель 400. То есть контроллер 322 зарядки/разрядки подает электрическую энергию, генерируемую устройством 500 генерирования электроэнергии, в электродвигатель 400 (этап S404). Когда температура находится в пределах этого диапазона (этап S402: Да), процесс переходит к этапу S403.

[0083] Контроллер 322 зарядки/разрядки определяет, не больше ли величина заряда батареи 110, заданная состоянием заряда SOC, чем предварительно заданное количество заряда, например, не больше 10% (этап S403). Когда величина заряда не больше предварительно заданного количества заряда (этап S403: Да), контроллер 322 зарядки/разрядки останавливает электрическую разрядку устройства 100 аккумулирования электроэнергии, а также управляет переключателем 310 и соединяет устройство аккумулирования электроэнергии 500 и электродвигатель 400. То есть контроллер 322 зарядки/разрядки подает электрическую энергию, генерируемую устройством 500 генерирования электроэнергии, в электродвигатель 400 (этап S404). Когда величина заряда больше предварительно заданного количества заряда (этап S403: Нет), контроллер 322 зарядки/разрядки останавливает операцию генерирования электроэнергии устройством 100 аккумулирования электроэнергии, а также управляет переключателем 310 и соединяет устройство 100 аккумулирования электроэнергии и электродвигатель 400. То есть контроллер 322 зарядки/разрядки подает электрическую энергию, выдаваемую устройством 100 аккумулирования электроэнергии, в электродвигатель 400 (этап S405).

[0084] Контроллер 320 повторяет операции этапов S401-S405 до тех пор, пока от внешнего оборудования не поступит команда на остановку управления электрической разрядкой.

[0085] Далее описан процесс управления электрической зарядкой.

[0086] При поступлении от внешнего оборудования команды на начало управления электрической зарядкой устройство 300 управления энергией начинает процесс управления электрической зарядкой. Ниже со ссылкой на блок-схему на Фиг. 17 описан процесс управления электрической зарядкой.

[0087] Получатель 321 информации о батарее получает информацию о батарее от устройства 200 контроля батареи (этап S411).

[0088] Контроллер 322 зарядки/разрядки контроллера 320 определяет, находится ли или нет внутренняя температура TCE батареи 110 в пределах предварительно заданного диапазона температур (этап S412). Когда температура не находится в пределах данного диапазона (этап S412: Нет), контроллер 322 зарядки/разрядки останавливает электрическую зарядку устройства 100 аккумулирования электроэнергии (этап S413). Когда температура находится в пределах данного диапазона (этап S412: Да), процесс переходит к этапу S414.

[0089] Контроллер 322 зарядки/разрядки определяет, возможна ли зарядка устройства 100 аккумулирования электроэнергии, на основании величины заряда батареи 110, описываемой состоянием заряда SOC (этап S414). Например, когда величина заряда батареи 100 составляет 99% или более, контроллер 322 зарядки/разрядки определяет, что зарядка не возможна. Когда величина заряда составляет меньше 99%, он определяет, что зарядка возможна. Когда зарядка не возможна (этап S414: Нет), контроллер 322 зарядки/разрядки останавливает зарядку устройства аккумулирования электроэнергии (этап S413). Когда зарядка возможна (этап S414: Да), процесс переходит к этапу S415.

[0090] Контроллер 322 зарядки/разрядки определяет, генерирует ли электродвигатель 400 рекуперированную энергию (этап S415). Когда электродвигатель 400 генерирует рекуперированную энергию (этап S415: Да), контроллер 322 зарядки/разрядки управляет переключателем 310 и соединяет электродвигатель 400 с устройством 100 аккумулирования электроэнергии. То есть контроллер 322 зарядки/разрядки подает рекуперированную энергию, генерируемую электродвигателем 400, в устройство 100 аккумулирования электроэнергии (этап S416). Когда электродвигатель 400 не генерирует рекуперированную энергию (этап S415: Нет), контроллер 322 зарядки/разрядки управляет переключателем 310 и соединяет устройство 500 генерирования электроэнергии и устройство 100 аккумулирования электроэнергии. То есть контроллер 322 зарядки/разрядки подает энергию, которую сгенерировало устройство 500 генерирования электроэнергии, в устройство 100 аккумулирования электроэнергии (этап S417).

[0091] Контроллер 320 повторяет операции этапов S411-S417 до тех пор, пока от внешнего оборудования не поступит команда на остановку управления электрической зарядкой.

[0092] При этом варианте осуществления управление зарядкой/разрядкой осуществляется на основании точной информации о батарее, поэтому становятся возможными более безопасная зарядка и разрядка батареи 110.

[0093] Вышеописанные варианты осуществления являются всего лишь примерами, и возможны различные изменения и применения.

[0094] Например, в вышеописанных вариантах осуществления процесс вычисления состояния заряда, процесс вычисления внутренней температуры и процесс оптимизации температуры батареи исполняются с односекундными интервалами, однако интервал исполнения не ограничивается одной секундой. Интервал исполнения может быть одной секундой или меньше, или может быть одной секундой или больше.

[0095] Кроме того, в вышеописанных вариантах осуществления устройство 100 аккумулирования электроэнергии включает в себя две батареи, однако количество батарей, которые включает в себя устройство 100 аккумулирования электроэнергии, не ограничивается двумя. Количество батарей может быть одной или может быть тремя или более. Дополнительно, их соединение не ограничивается последовательным соединением, также подходит и параллельное соединение.

[0096] Кроме того, в вышеописанных вариантах осуществления датчики температуры были помещены на поверхностях множества батарей, однако датчики температуры не следует обязательно помещать на все батареи. Было бы приемлемо поместить датчик температуры на одну из множества батарей и имитировать измеренное значение такого датчика температуры в качестве температур поверхностей всех батарей.

[0097] Кроме того, в вышеописанных вариантах осуществления батарея 110 была описана в качестве перезаряжаемой батареи, которая может заряжаться, однако было бы приемлемо, чтобы батарея 110 была первичной батареей, такой как сухой марганцевый элемент, сухой щелочной элемент, сухой никелевый элемент, литиевая первичная батарея, серебряно-оксидная батарея, цинково-воздушная батарея и/или тому подобное.

[0098] Кроме того, во 2-м варианте осуществления количество отведенного тепла QC-BA, отведенного с поверхности батареи 110, находили с использованием информации о количестве отведенного тепла QAIR, отведенного из выпуска 123 воздуха, и количестве отведенного тепла QB-O, отведенного с поверхности корпуса 120 для размещения батареи. Однако, если корпус 120 для размещения батареи выполнен из материала с высокими теплоизоляционными свойствами и количество отведенного тепла QB-O достаточно мало относительно количества отведенного тепла QAIR, то было бы приемлемо использовать в качестве количества отведенного тепла QC-BA количество отведенного тепла QAIR.

[0099] С другой стороны, если корпус 120 для размещения батареи изготовлен из материала с высокой удельной теплопроводностью, то количество отведенного тепла, отведенного с поверхности батареи 110, предполагая размещение корпуса батареи 110 в неподвижном воздухе, также может быть количеством отведенного тепла QB-O. Например, как показано на Фиг.13, количество отведенного тепла QB-O вычисляют, как показано ниже (в Формуле 11), с помощью датчика температуры, помещенного на поверхность батареи 110, используя измеренное значение (температуры TCM поверхности) этого датчика. В нижеприведенной формуле h1 – коэффициент теплоотдачи, когда батарея 110 помещена в неподвижном воздухе, а A1 – площадь поверхности батареи 110.

[0100] QB-O=h1×A1×(TCM-TIN) (Формула 11)

[0101] Применение внутренней температуры, вычисленной с помощью процесса вычисления внутренней температуры, не ограничено вычислением состояния заряда, управлением температурой батареи 110 и управлением зарядкой/разрядкой батареи 110, и для использования возможно множество общеизвестных применений.

[0102] Кроме того, то место, где размещена система 1 аккумулирования электроэнергии, не ограничивается поездом, автомобилем и/или им подобным. Система 1 аккумулирования электроэнергии может быть размещена, например, в транспортное оборудование, такое как велосипед, корабль, самолет, вертолет и/или им подобное, или может быть помещена в здании, таком как офисное здание, подстанция, установка генерирования электроэнергии и/или им подобное. Устройство 100 аккумулирования электроэнергии может быть большой батареей, установленной в поезде, автомобиле и/или им подобном, или может быть переносной батареей, используемой в мобильном телефоне и/или тому подобном.

[0103] Кроме того, система 2 управления 4-го варианта осуществления включает в себя как электродвигатель 400, так и устройство 500 генерирования электроэнергии, однако было бы приемлемо, чтобы система 2 управления включала в себя только одно из электродвигателя 400 и устройства 500 генерирования электроэнергии.

[0104] Кроме того, в вышеописанных вариантах осуществления устройство 100 аккумулирования электроэнергии, устройство 200 контроля батареи и устройство 300 управления энергией были описаны в качестве отдельных устройств, однако было бы приемлемо, чтобы устройство 200 контроля батареи и устройство 300 управления энергией, например, были встроенными в устройство 100 аккумулирования электроэнергии. Кроме того, было бы приемлемо, чтобы устройство 100 аккумулирования электроэнергии было встроенным в устройство 200 контроля батареи или устройство 300 управления энергией.

[0105] Выше описаны некоторые примерные варианты осуществления в пояснительных целях. Несмотря на то, что в предшествующем обсуждении представлены конкретные варианты осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что без отступления от более широкой сущности и объема изобретения могут быть произведены изменения в форме и подробностях. Соответственно, описание и чертежи должны рассматриваться в иллюстративном, а не в ограничивающем смысле. Поэтому данное подробное описание не должно восприниматься в ограничивающем смысле, а объем изобретения определяется только приведенной формулой изобретения, наряду с полным диапазоном эквивалентов, которые охватываются такой формулой изобретения.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0106] Устройство контроля батареи, система аккумулирования электроэнергии и система управления по настоящему раскрытию пригодны для использующих батареи систем в поездах, автомобилях и/или тому подобном.

[0107] СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Система аккумулирования электроэнергии

2 Система управления

100 Устройство аккумулирования электроэнергии

110-112 Батарея

120 Корпус для размещения батареи

121 Клемма

122 Впуск воздуха

123 Выпуск воздуха

124 Вентилятор

200 Устройство контроля батареи

210 Амперметр

211 Датчик электрического тока

220 Термометр

221-226 Датчик температуры

230 Вольтметр

231 Датчик напряжения

240 Контроллер

241 Получатель информации об электрическом токе

242 Вычислитель выделившегося тепла

243 Получатель информации о температуре

244 Вычислитель отведенного тепла

245 Вычислитель внутренней температуры

246 Получатель информации о напряжении

247 Вычислитель состояния заряда

248 Контроллер вентилятора

250 Запоминающее устройство

251 Данные о внутреннем сопротивлении

252 Данные энтропии

260 Внешний интерфейс

270 Привод

300 Устройство управления энергией

310 Переключатель

320 Контроллер

321 Получатель информации о батарее

322 Контроллер зарядки/разрядки

330 Внешний интерфейс

400 Электродвигатель

500 Устройство генерирования электроэнергии

1. Устройство контроля батареи, содержащее:

получатель информации об электрическом токе, получающий информацию об электрическом токе, вытекающем из батареи или втекающем в батарею, расположенную внутри контейнера, имеющего впуск воздуха и выпуск воздуха;

вычислитель количества выделившегося тепла, вычисляющий количество тепла, выделившегося внутри батареи, на основании информации об электрическом токе, полученной получателем информации об электрическом токе;

получатель информации о температуре, получающий информацию о температуре наружной поверхности контейнера, информацию о температуре воздуха, поступившего из впуска воздуха, и информацию о температуре воздуха, вытекшего из выпуска воздуха;

вычислитель количества отведенного тепла, получающий информацию о количестве воздуха, поступившего из впуска воздуха, или информацию о количестве воздуха, вытекшего из выпуска воздуха, и вычисляющий количество тепла, отведенного с поверхности батареи, на основании информации о количествах воздуха, поступившего из впуска воздуха, или воздуха, вытекшего из выпуска воздуха, информации о температуре воздуха, поступившего из впуска воздуха, информации о температуре воздуха, вытекшего из выпуска воздуха, и информации о температуре наружной поверхности контейнера; и

вычислитель внутренней температуры, вычисляющий внутреннюю температуру батареи на основании информации о количестве выделившегося тепла и информации о количестве отведенного тепла.

2. Устройство контроля батареи по п. 1, дополнительно содержащее:

получатель информации о напряжении, получающий информацию о напряжении между клеммами батареи; и

вычислитель состояния заряда, описывающий значение внутреннего сопротивления батареи на основании информации о внутренней температуре батареи, вычисляющий значение напряжения разомкнутой цепи батареи на основании значения внутреннего сопротивления и информации о напряжении между клеммами батареи и вычисляющий состояние заряда батареи на основании вычисленного значения напряжения разомкнутой цепи.

3. Система аккумулирования электроэнергии, снабженная устройством аккумулирования электроэнергии и устройством контроля батареи, причем:

устройство аккумулирования электроэнергии содержит по меньшей мере одну батарею, расположенную внутри контейнера, имеющего впуск воздуха и выпуск воздуха; и

устройство контроля батареи содержит:

получатель информации об электрическом токе, получающий информацию об электрическом токе, вытекающем из батареи или втекающем в батарею;

вычислитель количества выделившегося тепла, вычисляющий количество тепла, выделившегося внутри батареи, на основании информации об электрическом токе, полученной получателем информации об электрическом токе;

получатель информации о температуре, получающий информацию о температуре наружной поверхности контейнера, информацию о температуре воздуха, поступившего из впуска воздуха, и информацию о температуре воздуха, вытекшего из выпуска воздуха;

вычислитель количества отведенного тепла, получающий информацию о количестве воздуха, поступившего из впуска воздуха или вытекшего из выпуска воздуха, и вычисляющий количество тепла, отведенного с поверхности батареи, на основании информации о количестве воздуха и информации о температуре, полученной получателем информации о температуре; и

вычислитель внутренней температуры, вычисляющий внутреннюю температуру батареи на основании информации о количестве выделившегося тепла и информации о количестве отведенного тепла.

4. Система аккумулирования электроэнергии по п. 3, причем:

устройство аккумулирования электроэнергии содержит контейнер, в который помещен вентилятор для изменения воздуха внутри контейнера;

батарея размещена внутри этого контейнера; и

устройство контроля батареи содержит контроллер вентилятора, управляющий вентилятором на основании информации о внутренней температуре батареи, вычисленной вычислителем внутренней температуры.

5. Система управления, содержащая устройство аккумулирования электроэнергии, устройство контроля батареи и устройство управления электрической энергией, причем:

устройство аккумулирования электроэнергии содержит по меньшей мере одну батарею, расположенную внутри контейнера, имеющего впуск воздуха и выпуск воздуха; и

устройство контроля батареи содержит:

получатель информации об электрическом токе, получающий информацию об электрическом токе, вытекающем из батареи или втекающем в батарею;

вычислитель количества выделившегося тепла, вычисляющий количество тепла, выделившегося внутри батареи, на основании информации об электрическом токе, полученной получателем информации об электрическом токе;

получатель информации о температуре, получающий информацию о температуре наружной поверхности контейнера, информацию о температуре воздуха, поступившего из впуска воздуха, и информацию о температуре воздуха, вытекшего из выпуска воздуха;

вычислитель количества отведенного тепла, получающий информацию о количестве воздуха, поступившего из впуска воздуха или вытекшего из выпуска воздуха, и вычисляющий количество тепла, отведенного с поверхности батареи, на основании информации о количестве воздуха и информации о температуре, полученной получателем информации о температуре; и

вычислитель внутренней температуры, вычисляющий внутреннюю температуру батареи на основании информации о количестве выделившегося тепла и информации о количестве отведенного тепла; и

устройство управления электрической энергией содержит:

получатель информации о батарее, получающий от устройства контроля батареи по меньшей мере один элемент информации из информации о внутренней температуре батареи и информации, вычисленной с использованием информации о внутренней температуре батареи; и

контроллер зарядки/разрядки, управляющий разрядкой или зарядкой устройства аккумулирования электроэнергии на основании информации, полученной получателем информации о батарее.

6. Система управления по п. 5, причем:

устройство контроля батареи содержит:

получатель информации о напряжении, получающий информацию о напряжении между клеммами батареи; и

вычислитель состояния заряда, описывающий значение внутреннего сопротивления батареи на основании информации о внутренней температуре батареи, вычисляющий значение напряжения разомкнутой цепи батареи на основании значения внутреннего сопротивления и информации о напряжении между клеммами батареи и вычисляющий состояние заряда устройства аккумулирования электроэнергии на основании вычисленного значения напряжения разомкнутой цепи;

получатель информации о батарее получает информацию о состоянии заряда устройства аккумулирования электроэнергии от устройства контроля батареи; и

контроллер зарядки/разрядки управляет разрядкой или зарядкой устройства аккумулирования электроэнергии на основании информации о состоянии заряда устройства аккумулирования электроэнергии.

7. Система управления по п. 6, причем:

устройство управления электрической энергией соединено с по меньшей мере одним из устройства генерирования электроэнергии и электродвигателя и выполнено с возможностью подачи устройству аккумулирования электроэнергии электрической энергии, генерируемой по меньшей мере одним из устройства генерирования электроэнергии и электродвигателя; и

контроллер зарядки/разрядки определяет, находится ли или нет устройство аккумулирования электроэнергии в способном на заряд состоянии, на основании информации о состоянии заряда устройства аккумулирования электроэнергии и, когда определено, что устройство аккумулирования электроэнергии находится в способном на заряд состоянии, заряжает устройство аккумулирования электроэнергии электрической энергией, генерируемой от электродвигателя или устройства генерирования электроэнергии.

8. Система управления по п. 6, причем:

устройство управления электрической энергией соединено с устройством генерирования электроэнергии и электродвигателем и выполнено с возможностью подачи электродвигателю электрической энергии, генерируемой устройством генерирования электроэнергии, и электрической энергии, выдаваемой из устройства аккумулирования электроэнергии; и

контроллер зарядки/разрядки определяет, не больше ли или нет количество заряда устройства аккумулирования электроэнергии, чем предписанное количество, на основании информации о состоянии заряда устройства аккумулирования электроэнергии и, когда определено, что количество заряда не больше предписанного количества, останавливает разрядку от устройства аккумулирования электроэнергии и подает электродвигателю энергию, генерируемую устройством генерирования электроэнергии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам питания электронных устройств с помощью оптического излучения и может найти применение в измерительных устройствах с гальванической развязкой области измерений и области отображения информации, например в высоковольтных или взрывоопасных устройствах.

Использование – в области электротехники. Технический результат – увеличение срока службы аккумуляторной батареи.

Группа изобретений относится к области электротехники и может быть использована для контроля аккумуляторных источников питания. Способ автоматического контроля технического состояния элементов смешанной (последовательное соединение групп параллельных элементов) аккумуляторной батареи включает обработку информации результатов контроля в N+1 выходных зажимах подключения контролируемых аккумуляторов в N контрольных точках, нумерацию последовательно контрольных точек, масштабирование токов от каждого элемента аккумуляторной батареи с коэффициентом масштабирования от каждой контрольной точки, токи от каждой контрольной точки суммируют в точке суммирования и передают через канал связи в орган обработки информации, где обрабатываются для идентификации номера отказавшего элемента аккумуляторной батареи.

Устройство измерения остаточной емкости химического источника тока относится к области измерительной техники и может использоваться для перманентного контроля аккумуляторной батареи или химического источника тока (ХИТ) которые используются в автомобилях, электромобилях, складских электрокарах и в других бытовых и промышленных приборах, для которых источником энергии служит ХИТ, что позволит предотвратить непредвиденный выход ХИТ из строя. Новым в устройстве измерения остаточной емкости ХИТ является разделение устройства на два блока и упрощение конструкции, таким образом, что в первом блоке содержится конденсатор с ключом заряда который жестко крепиться как можно ближе к клеммам ХИТ для наименьшей длинны подводящих проводов, во втором блоке располагаются остальные компоненты устройства с индикатором, на который будет выводиться информация об остаточной емкости ХИТ. Устройство измерения остаточной емкости ХИТ состоит из конденсатора известной емкости, электронных управляемых ключей заряда и разряда, устройства выборки-хранения, делителя напряжения, микроконтроллера, пульта управления, фильтра нижних частот, индикатора на который выводиться остаточная емкость ХИТ.

Изобретение относится к комплексным контрольно-проверочным системам, а именно к бортовым системам для контроля работоспособности и диагностики неисправностей, обслуживаемых и необслуживаемых аккумуляторных батарей, состоящих из n последовательно включенных элементов, и в первую очередь Li-ion аккумуляторов, применяемых в системах автономного электроснабжения на транспортных средствах.

Изобретение относится к области технической диагностики аккумуляторной батареи. Сущность: способ диагностирования аккумуляторной батареи с жидким электролитом использует определение неравномерности распределения температуры по поверхности аккумуляторной батареи с последующим определением зон, имеющих повышенную температуру относительно смежного участка поверхности корпуса и местоположения выявленной зоны с повышенной температурой относительно элементов конструкции аккумуляторной батареи.

Изобретение относится к контролю аккумуляторных батарей. Сущность: устройство оценки состояния заряда включает в себя первый и второй арифметические блоки, а также арифметический блок коррекции.

Изобретение относится к системам для контроля работоспособности и диагностики неисправностей аккумуляторных батарей, состоящих из n последовательно включенных элементов.

Изобретение относится к контролю неисправностей в батарее конденсаторов, подключенной к системе электропитания, при этом батарея конденсаторов содержит множество конденсаторных блоков, которые разделены на две Y-секции.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам диагностики литиевых химических источников тока. Способ включает разряд источника тока на внешнюю нагрузку и измерение его напряжения под нагрузкой.
Наверх