专利名称：车载电池的控制装置的利记博彩app
技术领域：
本发明可用于使用电动机作为行走动力的电动汽车。本发明涉及车载式充电电池的充放电控制。本发明是为并用内燃机和电动机作为行走动力的混合式汽车所开发的，然而能够广泛用于将充电电池装载于车辆上，在行走上利用此电池能量的汽车。
本申请提出人以HIMR的名称对并用内燃机和电动机的混合式汽车进行开发、制造及销售。此汽车的构成是其内燃机曲轴上连接了三相交流鼠笼型感应电机，将大型的电池搭载在车辆上，此电池与鼠笼型感应电机之间用双向变换器电路结合，利用程序控制电路对此变换器电路进行控制(参考WO88/06107号公报)。
在此装置中，在车辆进行加速时，控制提供给此鼠笼型感应电机的旋转磁场以使此鼠笼型感应电机成为电动机，在车辆进行减速时，控制提供给此鼠笼型感应电机的旋转磁场以使此鼠笼型感应电机成为发电机。并且进行控制，使在鼠笼型感应电机作为电动机使用时，电池进行放电，作为发电机使用时，电池进行充电，即实行再生制动。
此装置装载于大型公共汽车上，被实用于市区公共汽车以及要求环境污染极小地区的山路公共汽车等。近年来，因汽车内燃机排气造成的污染成为愈来愈大的问题。尽管车价仍然高，燃料价格稍贵，也到了论述在都市市区行走的大部分汽车成为电动汽车的可能性的时候了。
上述HIMR其构成是在车辆上设置电池室，将因产量大而以低价能够买到的端电压为12V的电池作为单位电池，将25个这样的电池装载于电池室，在电气上用串联连接，使整体的端电压成为12V×25＝300V，用来作为提供行走用能量的电池。
这里的“单位电池”是指利用多个进行串联连接、构成提供行走用能量的电池的单位。例如，在铅电池的情况下，根据化学性质，最小的单位电池的端电压为2V，而一般市场上销售的是将多个此2V的电池串联连接收装于一个箱体内的电池。例如，在铅电池的情况下，单位电池的端电压为2V、4V、6V、12V、24V等。除铅电池以外的电池也是用其化学性质及串联连接个数确定其端电压。
本申请人关于单位电池的监视递交过国际专利申请(参考PCT/TP96/00966号、WO96/32651公报)。
鼠笼型感应电机在作为电动机使用，进行起动或加速时，由于是从电池取出能量来使用，因此，电池为放电状态。在让鼠笼型感应电机作为发电机工作、进行减速时，处于再生制动状态，电池进行充电。这样反反复复充放电的电池并不能经常保持充电与放电的均衡。
在上坡多的道路行走时，放电时间变长，在下坡多的道路行走时，充电时间变长。由于现在基本上使用的是铅蓄电池，因此，有必要关注因进行过充电或过放电所引起的电池劣化问题。
以往，是利用测定单位电池的端电压值来进行此管理。例如，就标准电压12V的单位电池来说，其充电终了电压被定为13.2V，放电终了电压被定为11.4V，实行控制，以使当超过13.2V时，或显示过充电警告，或自动停止充电。另外，实行控制，以使当低于11.4V时，或显示过放电警告，或自动停止放电。
然而，电池在反反复复进行充放电的过程中逐步劣化，能够充放电的电量减少。即，劣化了的电池在充电时，虽然还没有进行足够的充电，但却达到了充电终了电压值。在放电时，一加上负载，电池电压就低于了放电终了电压。因此，如果无视电池的劣化状态，根据其端电压实行充放电控制，则存在实行这样的控制情况或者是对还能够充电的电池进行充电限制，或者是对已不能再充电的电池进一步实行充电。
再有，用于对汽车的行走能量进行储存的电池是将多个单位电池串联连接起来使用的，然而被串联连接的单位电池并不是一致地进行劣化，在劣化上，存在着偏差，若进行一致的充放电，则使劣化的偏差扩大。
以往，由于是如上所述的根据端电压来进行充放电电流控制，因而没有进行伴随着电池的劣化，让作为其基准的充电终了电压值及放电终了电压值改变的控制。作为避免已劣化电池的过充电或过放电的装置，实行预先与已劣化电池相适应地设定充电终了电压值及放电终了电压值。而这又使得新电池其蓄电容量没有被充分利用。
发明人通过进一步的重复实验，获得了关于上述HIMR车辆的许多行走记录及维护记录。电池随着反复充放电而逐渐劣化，因此经一定时期，必须更换电池，然而，通过对上述的维护记录进行详细的研究，弄清了即使对其行走比较均衡一致的公共交通线路公共汽车等，其寿命也绝非一致，存在大的偏差。另外，还注意到虽然是将多个单位电池串联连接，进行充电及放电，然而，此时，每个单位电池分别存在各自的特性，即使是串联连接，也非在进行着同样的充电及放电。
对此进行详细说明如下若让例如25个单位电池以串联连接的状态进行放电，能量并不是从25个电池各自均等地放出。进行充电时，也并不是全部的单位电池被均等地充电。从电气特性来看此，较易于理解的是将其解释为各个单位电池的内电阻(R)不相等。由于是串联连接，电流(I)虽一致，但不管是充电时还是放电时，单位时间充电或放电的能量(I2R)并不相等。在充电时，内电阻高的单位电池的端电压比其他的单位电池要高，放电时则相反，其端电压比其他单位电池要低。实际上，如将其当作是相等的，以全体的标准电压或额定电压进行反复充放电，则内电阻高的电池在充电时被造成过充电，使该单位电池独自被加速劣化。另外，内电阻大的单位电池用串联连接进行充放电时，该电池的温度变高，造成与其他电池的特性不同，该单位电池独自提前劣化。
发明人作了各种各样的尝试，例如将同一制造批量的单位电池收容在一个电池室中等。发明人发现即使在新车时各单位电池的特性一致，可是随着车辆的长期使用，特性产生了偏差，加速了不均等的劣化。一般，电池的更换不是对单个单位电池进行，而是全体一齐更换，因此，这明显是造成电池寿命缩短的原因。大量使用、大量废弃电池成了环境污染的新的原因。
因此，要求单位电池的维护检查要在给每个单位电池分别接上适当的负载的状态下对电压及电流进行测定，对每个单位电池根据劣化状态的偏差作适当的相应处理。
以往的技术在进行这样的高压电池的维护检查时，需要将测定装置连接于电池的端子上。另外，即使在知道以串联连接的许多单位电池之中只有极小一部分单位电池发生不良的情况下，为了发现此不良的单位电池，以往的高压电池的维护检查需要将测定装置接于每个单位电池的端子上，进行许多次的测定。因此，这样的高压电池的维护检查，被规定只有受过一定的训练，谨慎小心地按照规定的安全程序才能够进行，所以驾驶员不能随便地进行，而是将其与汽车一齐送进规定的汽车维修厂来进行。
因此，虽然日常乘坐在汽车上的驾驶员在工作开始时、或工作结束时、或者在运行途中所进行的检查对防事故于未然是重要的。然而，现状是不能够实行涉及高压电池的维护检查。
本发明是在这样的背景下进行的，目的是提供一种车载电池的控制装置，该装置能够充分活用电池的蓄电容量。本发明的目的是提供一种控制装置，该装置根据电池的劣化程度，对充电时的端电压界限值适合地进行控制。本发明的目的是提供一种控制装置，该装置根据电池的劣化程度，对放电时的端电压界限值适合地进行控制。本发明的目的是提供一种车载电池的控制装置，该装置能够使电池的寿命延长。本发明的目的是提供一种装置，该装置能够对多个单位电池串联连接的电池其每个单位电池的劣化状态进行管理。
本发明的目的是提供一种装置，该装置能够容易地进行维护检查。本发明的目的是提供一种信息传递装置，该装置使电池的维护简单化。本发明的目的是提供一种装置，该装置能够使维护者触及不到电池的带电部分地进行测定。本发明的目的是提供一种装置，该装置能够在电池使用状态下知道电池的劣化程度。本发明的目的是提供一种装置，该装置能够在汽车行走状态下对电动汽车上装载的电池的状态进行检测。
本发明的第一观点为一种车载电池的控制装置，其特征在于包括多相交流电机，它与车辆的驱动装置相连接；变换器电路，它设置在装载于车辆上的电池与上述多相交流电机之间，进行交流变直流或直流变交流的变换；程序控制电路，用于对此变换器进行控制，还包括电流电压测定装置，它附在上述电池上，用来测定放电时的电流电压及充电时的电流电压，上述程序控制电路含有一个控制装置，它根据利用上述电流电压测定装置测定的电压电流信息通过上述变换器电路对上述电池进行充电电流及/或放电电流的控制。
借此，能够进行综合考虑了电压值及电流值双方的细致的充电电流及/或放电电流的控制。
上述程序控制电路最好含有存储器装置，用于将有关放电时的电流电压(放电IV特性)及充电时的电流电压(充电IV特性)的信息进行存储。
在此存储器之中，存储有根据对电池进行实际测量所得数据的放电IV特性及充电IV特性，一边将此特性与现在的电压值及电流值相比较，一边对充电电流及/或放电电流进行控制。
在上述电池上设置有用于对单位电池的端电压进行检测的电池传感器，此电池传感器的检测输出被取回到上述程序控制电路，在程序控制电路中，能够在构成上含有增减装置，用于根据此单位电池的端电压信息对充电时的电流及/或放电时的电流进行增减。
由于具备对每个单位电池的端电压值进行检测的电池传感器，程序控制电路能够掌握每个单位电池的劣化情况。利用与多个单位电池之中的劣化最严重的单位电池相适宜地设定充电完了电压值或放电完了电压值，能够防止已劣化的单位电池单独加速超过现状地进一步劣化。
本发明的第二观点为车载电池的信息传递装置，其特征在于在单位电池上分别安装了传感器，用于检测包括该电池电压信息的信息；发射器，用于发射利用上述传感器的输出调制了的无线电信号，在电池室或其附近配置了接收器，用于对上述无线电信号进行接收，相对于上述接收器发出的关于上述单位电池的一个个信息被接收。
这样一来，能够不直接触及高压电池地获得用于高压电池管理的信息。
上述无线电信号最好含有给每个单位电池分别设定了的识别符。根据此，能够从多个单位电池发来的无线电信号中将一个一个的单位电池信息取出。
也可以在构成上具有电流传感器，用于检测包括该电池的电流信息的信息，这样一来，就能够得到在电压值的基础上又加上了电流值的综合信息，因此，能够获得进一步详细的管理数据。
另外，也可以在构成上具有温度传感器，用于检测包括该电池的温度信息的信息，这样一来，就能够得到在电压值及电流值的基础上又进一步加上了温度信息的综合信息，因此，能够获得进一步详细的管理数据。
也可以在构成上具有处理上述信息的程序控制电路。这样一来，就能够将所得到的信息以加工过的形式进行显示，以便即时地掌握其状况。
图1为表示关于本发明第一实施例的HIMR全部构成的框图。
图2为表示本发明第一实施例的变换器控制电路构成的框图。
图3为本发明第一实施例的二次电池电路的充电特性示意图。
图4为对本发明第一实施例在充电时的变换器控制部动作流程进行表示的流程图。
图5为本发明第一实施例的二次电池电路的放电特性示意图。
图6为对本发明第一实施例在放电时的变换器控制部动作流程进行表示的流程图。
图7为表示本发明第二实施例的全部构成的框图。
图8为表示本发明第二实施例的重要部分构成的框图。
图9为本发明第二实施例的电池传感器构成的框图。
图10为本发明第二实施例的无线电信号的框架构成示意图。
图11为对本发明第二实施例的变换器控制部动作流程进行表示的流程图。
图12为表示关于本发明第三实施例的HIMR全部构成的框图。
图13为表示本发明第三实施例的全部构成的框图。
图14为表示本发明第三实施例的电压检测电路构成的框图。
图15为本发明第三实施例使用的数据信号的结构构成示意图。
图16为本发明第三实施例的单位电池放电特性与劣化的关系示意图。
图17为本发明第三实施例的单位电池充电特性与劣化的关系示意图。
图18为对本发明第三实施例的第一设定值检测部动作流程进行表示的流程图。
图19为对本发明第三实施例的第二设定值检测部动作流程进行表示的流程图。
图20为对本发明第三实施例的关于程序处理电路的第一设定值检测的动作流程进行表示的流程图。
图21为对本发明第三实施例的关于程序处理电路的第二设定值检测的动作流程进行表示的流程图。
图22为对本发明第三实施例的关于程序处理电路的其他第二设定值检测的动作流程进行表示的流程图。
图23为对本发明第三实施例给单位电池安装内附无线电发射器电池传感器进行说明的说明图。
图24为本发明第三实施例的单位电池安装了内附无线电发射器电池传感器的状态示意图。
图25为本发明第三实施例的单位电池装载在汽车上的状态示意图。
图26为本发明第三实施例的显示器的设置例示意图。
图27为本发明第三实施例的显示器在驾驶员座的设置例示意图。
图28为表示关于本发明第四实施例的全部构成的框图。
图29为本发明第四实施例的单位电池放电特性与劣化的关系示意图。
图30为本发明第四实施例的单位电池充电特性与劣化的关系示意图。
图31为表示本发明第五实施例的全部构成的框图。
图32为表示本发明第五实施例的电池传感器构成的框图。
以下，根据附图对本发明实施例进行说明。
(第一实施例)参照图1及图2对本发明第一实施例的构成进行说明。图1为表示关于本发明第一实施例的HIMR全部构成的框图。图2为表示关于本发明第一实施例的变换器控制电路构成的框图。
本发明为车载电池的控制装置，其特征在于包括鼠笼型多相感应电机2，它作为多相交流电机与作为车辆驱动装置的内燃机1相连接；变换器电路4，它设置在装载于车辆上的二次电池电路3与上述鼠笼型多相感应电机2之间，进行交流变直流或直流变交流的变换；变换器控制电路5，它作为对此变换器电路4进行控制的程序控制电路；还包括检测电路13，它附在二次电池电路3上，作为电流电压测定装置，用来测定放电时的电流电压及充电时的电流电压。
变换器控制电路5含有控制装置，它根据利用检测电路13测定的电压电流信息通过变换器电路4对二次电池电路3进行充电电流及放电电流或其两者之一的控制。
在变换器控制电路5中含有变换器控制部50，它对变换器电路4进行空制；以及存储器52，用于将有关放电时的电流电压(放电IV特性)及充电时的电流电压(充电IV特性)的信息进行存储。
下面对图1所示的混合式汽车(HIMR)进行说明。此汽车的构成是在内燃机1的曲轴上连接了三相交流鼠笼型多相感应电机2，将大型的二次电池电路3搭载在车辆上，此二次电池电路3与鼠笼型多相感应电机2之间用实行交流变直流或直流变交流双向变换的变换器电路4结合，利用变换器控制电路5对此变换器电路4进行控制。检测电路13将二次电池电路3的电压及电流检测器7的电流输入给变换器控制电路5。变换器控制电路5根据来自检测电路13及转速传感器6及CPU12的输入，对变换器电路4进行控制。
变换器控制电路5对变换器电路4进行控制，在车辆起动或进行加速时，控制提供给此鼠笼型多相感应电机2的旋转磁场以使此鼠笼型多相感应电机2成为电动机，在车辆进行减速时，控制提供给此鼠笼型多相感应电机2的旋转磁场以使此鼠笼型多相感应电机2成为发电机。并且进行控制，使在鼠笼型多相感应电机2作为电动机使用时，二次电池电路3进行放电，作为发电机使用时，二次电池电路3进行充电，即实行再生制动。另外，混合式汽车在停车状态下，单纯为了给二次电池电路3充电，也能够进行内燃机1的运行。
接着，参照图3至图6对本发明第一实施例的动作进行说明。图3为本发明第一实施例的二次电池电路的充电特性示意图，横轴为充电电流，纵轴为电压。图3所示的充电特性被存储在变换器控制电路5的存储器52中。如图3所示，曲线a所示为二次电池电路3的电池为新的、且充电量小(没充电)的状态。曲线b所示为二次电池电路3的电池为新的、且充电量为中间程度的状态。曲线c所示为二次电池电路3的电池为新的、且充好电(充满电)的状态。曲线d所示为二次电池电路3的电池其劣化向需要更换的程度发展严重时的状态。上限值MAX是表示本发明第一实施例控制装置进行控制的终了电压的值，与用点划线表示的以往的例子相比较，成为在图3中右侧上升的情况。这表示进行控制，以便在电池是新的且为没充电时，用比以往大的充电电流进行充电，即，使充电时的端电压变高。也就是说，根据电池的状态，充分利用其能力。相反，在电池其劣化程度向需要更换的状态发展严重时，进行控制，将充电终了电压进行低设定，以免产生供给大的充电电流，使电池进一步过充电的情况。
图4为对本发明第一实施例在充电时的变换器控制部动作流程进行表示的流程图。变换器控制部50将来自检测电路13的该时的电流值及电压值输入(S1)。根据此电流值及电压值，对当时的二次电池电路3的所属区域A、B、C进行确定(S2)，即，对存储在存储器52中图3所示的充电特性与当时的电流值及电压值进行比较对照，对二次电池电路3成为何状态进行掌握。如果属于区域A，则二次电池电路3的单位电池为新的、且没充电的状态。如果属于区域B，则二次电池电路3的单位电池为新的、且充电量为中间程度的状态。如果属于区域C，则二次电池电路3的单位电池其劣化向需要更换的程度发展严重时的状态。此时，也可以按照所属区域A、B、C在外部进行显示。
即，也可以如果属于区域A，则显示“需要充电”、如果属于区域B，则显示“正常”、如果属于区域C，则显示“需要更换电池”等。另外，根据属于区域A、B、C中的哪个区域的不同，上限值MAX进行变化。如果电压值超过了对应于所属区域A、B、C的上限值MAX(S3)，则对充电电流值的增加进行限制(S4)。利用对充电电流值的增加进行限制，电压能够保持现有值。
在上述的说明中，将电池用“新的”和“需要更换的”区分为两种情况，而实际使用中的电池介于这两者之间。实际上，电池一开始劣化，图3所示的曲线a、b、c将逐渐向曲线d靠近。随着此变化，区域A、B、C的形状也变化，其面积变小。在本发明中，利用对充电电流和充电时的端电压同时进行检测，能够对相当于曲线a、b、c的该时的该电池的曲线进行二维的检测。不过，单纯凭此测定结果，即使假定曲线逐渐靠近了曲线c，还不能够区别此为劣化在发展，还是电池逐渐充满电，然而，没有多大必要对此进行区别。在构成上，对应于一个电池种类将此曲线a、b、c存储于在存储器中，以便根据此特性曲线进行充放电控制。在此充电电流-电压特性为曲线d时，说明电池成为需要更换的状态，将此进行显示。
利用变换器电路4，使提供给鼠笼型多相感应电机2的旋转磁场转速变化，利用此来进行充电电流的控制。即，若使鼠笼型多相感应电机2的旋转磁场转速小于内燃机1的曲轴转速，鼠笼型多相感应电机2则作为发电机进行工作。为了对充电电流进行限制，如果使鼠笼型多相感应电机2的旋转磁场转速接近于曲轴转速，亦即减小转差，能够降低作为发电机的鼠笼型多相感应电机2的发电量。
图5为本发明第一实施例的二次电池电路3的放电特性示意图。横轴为放电电流，纵轴为电压。图5所示的放电特性被存储在变换器控制电路5的存储器52中。曲线e所示为二次电池电路3的电池为新的、且充满电的状态。曲线f所示为二次电池电路3的电池为新的、且充电量为中间程度的状态。曲线g所示为二次电池电路3的电池为新的、且没充电的状态。曲线h所示为二次电池电路3的电池其劣化向需要更换的程度发展严重时的状态。下限值MIN表示越过此值进行放电则成为过放电时的端电压。在本发明中，如图5所示的此下限值MIN，与用点划线表示的以往的例子相比较，成为右侧下降的情况。这表示，在电池是新的且为充满电时，对放电界限电压也可以比较低地设定。相反，在电池其劣化发展严重达到了需要更换程度的状态时，放电界限电压比较高，即，将放电电流取大是不能的。
图6为对本发明第一实施例在放电时的变换器控制部动作流程进行表示的流程图。变换器控制部50将来自检测电路13的该时的电流值及电压值输入(S11)。根据此电流值及电压值，对当时的二次电池电路3的所属区域E、F、G进行确定(S12)，即，对存储在存储器52中图5所示的放电特性与当时的电流值及电压值进行比较对照，对二次电池电路3的电池劣化状态以及充满电或没充电的状态进行检测。
根据刚刚检测的结果，如果该电池属于区域E，则二次电池电路3的单位电池为新的、且充满电的状态。如果属于区域F，则二次电池电路3的单位电池为新的、且充电量为中间程度的状态。如果属于区域G，则二次电池电路3的单位电池其劣化向需要更换的程度发展严重时的状态。此时，也可以按照所属区域E、F、G在外部进行显示。即，也可以如果属于区域E，则显示“需要放电”、如果属于区域F，则显示“正常”、如果属于区域G，则显示“需要更换电池”等。另外，根据属于区域E、F、G中的哪个区域的不同，下限值MIN进行变化。如果电压值超过了对应于所属区域E、F、G的下限值MIN(S13)，则对放电电流值的增加进行限制(S14)。利用对放电电流值的增加进行限制，电压能够保持现有值。
同样，此放电的情况也区分为电池为新电池没充电、电池为新电池充满电、电池需要更换，实际的电池处于新电池与需要更换的之间。即，曲线e随着使用的继续，逐渐向曲线d靠近。此时，区域E、F、G的形状也变化。不过，单纯凭此测定结果，还不能够清楚是电池已劣化，还是电池趋于没电了，预先将每种电池的此曲线存储于在存储器中，根据此特性曲线进行放电控制。此曲线e～g利用对放电电流和电压同时进行检测，能够进行二维的识别。因此，在接近了曲线h时，能够对此电池需要更换进行显示。
利用变换器电路4，使提供给鼠笼型多相感应电机2的旋转磁场转速变化，利用此来进行放电电流的控制。即，若鼠笼型多相感应电机2的旋转磁场转速大于内燃机1的曲轴转速，鼠笼型多相感应电机2则作为电动机进行工作。为了对放电电流进行限制，利用使鼠笼型多相感应电机2的旋转磁场转速接近于曲轴转速，亦即减小转差，能够降低作为电动机的鼠笼型多相感应电机2的电功率消耗。
如上所述，根据本发明能够充分利用电池的蓄电容量。即，根据电池的劣化状态，对充电时的端电压上限值适宜地进行控制。另外，根据电池的劣化状态，对放电时的端电压下限值适宜地进行控制。根据本发明，能够使电池的寿命延长。而且，就多个单位电池串联连接的电池而言，能够对其每个单位电池的劣化状态进行管理。
(第二实施例)参照图7至图11对本发明第二实施例进行说明。图7为表示本发明第二实施例的全部构成的框图。在本发明第二实施例中，具有分别附在构成二次电池电路3的多个单位电池上的电池传感器，此电池传感器对每个单位电池的端电压进行检测。此检测结果利用在每个电池传感器上附设的无线电发射器TX1～TXn作为无线电信号被发射。此无线电信号被无线电接收器RX接收，作为每个单位电池的电压信息输入给变换器控制电路5，变换器控制电路5根据每个单位电池的电压信息和电流检测器7的电流信息，对是否存在劣化了的单位电池进行判定。作为此判定结果，发现了劣化了的电池时，与此电池的特性相适应地对充电终了电压值及放电终了电压值进行设定。这样做，虽然不能够对未劣化的其他单位电池的蓄电量100％地有效利用，但能够避免劣化了的单位电池其劣化的加速进行。而且利用将劣化了的单位电池的信息在外部进行显示，能够就此单位电池的更换进行敦促。
图8为表示本发明第二实施例的重要部分构成的框图。n个单位电池B1～Bn串联连接，其上分别设有电池传感器VD1～VDn。电池传感器VD1～VDn上分别设置有无线电发射器TX1～TXn。从无线电发射器TX1～TXn发射的无线电信号由无线电接收器RX接收。从无线电接收器RX输出的各电池传感器VD1～VDn的电压值被输入给变换器控制电路5。另外，利用电流检测器7检测的电流值通过检测电路13被输入给变换器控制电路5。
图9为本发明第二实施例的电池传感器构成的框图。电池B的端电压由电压测定部V进行测定。利用无线电发射器TX将该测定值变换为无线电信号并发射。
图10为本发明第二实施例的无线电信号的框架构成示意图。无线电发射器TX将此图10所示的32bit的框架构成的数据信号以64kb/s、每隔周期t、间歇地进行发射。在标题部分，给每个发射器TX分别分配了的ID被发射。因此，能够对由无线电接收器RX接收到的框架是由哪个发射器TX发射的进行识别。在此装置的此实施例中，使用了改造了的移动电话机单元。对各个无线电发射器TX，将上述周期t分别设定为不同的值。一次发射时间大约为20ms。周期t在从20至60秒的范围内对各个发射器TX每个相差一点地进行设定。利用这样的构成，即使多个发射器TX的发射定时一致，在下一个周期则变为不同的发射定时，因此，在无线电接收器RX能够一个个地对各个发射器TX的信号进行接收。
假设周期为20秒，一个无线电发射器TXi所发射的时间即20ms，为周期的千分之一。因此，若25个单位电池B1～Bn上分别连接的无线电发射器TX1～TXn以随机的定时进行发射，发生冲突的可能性大约为400分之一。即使发生了冲突，由于周期t各不相同，则能够在下一个周期不发生冲突，成为一个个的接收。
图11为对本发明第二实施例的变换器控制部动作流程进行表示的流程图。电流检测器7的电流值通过检测电路13输入给变换器控制部50(S21)。各个单位电池B1～Bn的电压值通过电池传感器VD1～VDn、无线电发射器TX1～TXn、无线电接收器RX被输入(S22)，如本发明第一实施例详述过的那样，各个单位电池B1～Bn的所属区域被确定(S23)。另外，此所属区域的确定结果也可在外部进行显示。作为其结果判定是否存在劣化了的电池(S24)。亦即，判定是否存在进入图3或图5所示的区域C或区域G内的单位电池B1～Bn。作为其结果若存在劣化了的单位电池(S24)，则进行对劣化了的单位电池适合的充放电电流控制(S25)。即，就构成二次电池电路3的全部单位电池B1～Bn来说，看作具有图3或图5所示的区域C或区域G所含有的特性，进行图4或图6所示的充放电控制。这样一来，即使在构成二次电池电路3的单位电池B1～Bn中含有劣化了的单位电池，也能够避免因过充电或过放电导致的劣化发展。另外，利用将劣化状况在外部进行显示，能够就劣化严重的单位电池的尽早更换之事，向驾驶员或管理人员进行敦促。
如上所述，在本第二实施例，能够得到与第一实施例同样的效果。特别是因利用无线电信号来进行电压信息的传递，使得无须为了进行高压电池的管理，而直接接触高压电池，能够提高安全性。而且，能够得到在电压值的基础上，增加了电流值及温度信息的综合信息，能够得到详细的管理数据。
(第三实施例)参照图12至图15对本发明第三实施例进行说明。图12为表示关于本发明第三实施例的HIMR全部构成的框图，图13为表示本发明第三实施例的全部构成的框图，图14为表示本发明第三实施例的电压检测电路构成的框图，图15为本发明第三实施例使用的数据信号的结构构成示意图。
对图12所示的混合式汽车(HIMR)进行说明，此汽车的构成是在内燃机1的曲轴上连接了三相交流鼠笼型多相感应电机2，将大型的二次电池电路3搭载在车辆上，此二次电池电路3与鼠笼型多相感应电机2之间用双向变换的变换器电路4结合，利用使用程序控制的变换器控制电路5对此变换器电路4进行控制。检测电路13将二次电池电路3的电压及电流检测器7的电流输入给变换器控制电路5。变换器控制电路5根据来自检测电路13及转速传感器6及CPU12的输入，对变换器电路4进行控制。
变换器控制电路5对变换器电路4进行控制，在车辆起动或进行加速时，控制提供给此鼠笼型多相感应电机2的旋转磁场以使此鼠笼型多相感应电机2成为电动机，在车辆进行减速时，控制提供给此鼠笼型多相感应电机2的旋转磁场以使此鼠笼型多相感应电机2成为发电机。并且进行控制，使在鼠笼型多相感应电机2作为电动机使用时，二次电池电路3进行放电，作为发电机使用时，二次电池电路3进行充电，即实行再生制动。另外，混合式汽车在停车状态下，单纯为了给二次电池电路3充电，也能够进行内燃机1的运行。
实际的HIMR的二次电池电路3将25个12V的汽车用铅电池串联连接，得到300V进行使用，这里，并不限于12V或25个，为了作为一般情况便于理解，用将n个单位电池B1～Bn串联连接的例子进行说明。
本发明第三实施例为车载电池的信息传递装置，其特征在于如图13所示，在单位电池B1～Bn上，分别装设有作为检测该单位电池B1～Bn的电压信息的传感器的电池传感器VD1～VDn、和将用此电池传感器VD1～VDn的输出调制过的无线电信号进行发射的无线电发射器TX1～TXn，在电池室或其附近配置了对此无线电信号进行接收的无线电接收器RX，对于此无线电接收器RX发射的有关单位电池B1～Bn的一个个信息被接收。在本例中，与n个无线电发射器TX1～TXn相对应，无线电接收器RX为一个。无线电接收器RX的输出通过程序处理电路P被显示在显示器上。
如图14所示的电池传感器VD具有对单位电池B的电压进行测定的电压测定部V，而且，具有第一设定值检测部TH1及第二设定值检测部TH2，和随其附设的红色指示灯R及绿色指示灯G。
无线电发射器TX将图15所示的32bit的框架构成的数据信号以64kb/s、每隔周期t、间歇地进行发射。在标题部分，给每个发射器TX分别分配了的ID被发射。因此，能够对由无线电接收器RX接收到的框架是由哪个发射器TX发射的进行识别。在此装置的此实施例中，使用了改造了的移动电话机单元。而且，对各个无线电发射器TX，将此周期t分别设定为不同的值。发射图15所示的框架一次所用时间大约为20ms。周期t在从20至60秒的范围内对各个发射器TX每个相差一点地进行设定。利用这样的构成，即使多个发射器TX的发射定时一致，在下一个周期则变为不同的发射定时，因此，在无线电接收器RX能够一个个地对各个发射器TX的信号分别地进行识别并进行接收。
假设周期为20秒，一个无线电发射器TXi所发射的时间即20ms，为周期的千分之一。因此，若25个单位电池B1～Bn上分别连接的无线电发射器TX1～TXn以随机的定时进行发射，发生冲突的可能性大约为400分之一。即使发生了冲突，由于周期t各不相同，则能够在下一个周期不发生冲突，成为一个个的接收。
接着，参照图16至图19对本发明第三实施例的电池传感器VD的动作进行说明。首先，将单位电池B1～Bn的充放电特性与劣化的关系示于图16及图17。图16为单位电池B1～Bn的放电特性与劣化的关系示意图。横轴取为放电时间(T)，纵轴取为电压(V)。是在一定的负载下得到一定的放电电流的情况下的特性。图17为单位电池B1～Bn的充电特性与劣化的关系示意图。横轴取为充电时间(T)，纵轴取为电压(V)。是用一定的充电电流进行充电的情况下的特性。如图16所示，可以知道，随着劣化的进展，伴随着放电，电压急速地下降。如图17所示，可以知道，随着劣化的进展，伴随着放电，电压在短时间内上升，向充电完了状态进行推移。
这里，对第一设定值及第二设定值进行说明，如图16、图17所示那样，单位电池B1～Bn的电压随着充电及放电(极性)以及其电流值而变化。单位电池B1～Bn的标准电压设为12V时，知道在某种电池中，电池处于正常状态下经反复充放电后，其端电压在从11.4V到13.2V之间变动。利用此，例如，可以取11.4V作为需要充电的电压(第一设定值)，取13.2V作为充电完了的电压(第二设定值)。这两个设定值应该根据电池的性质、和含有对电池如何进行使用的宽余值进行设定。
图18为对本发明第三实施例的第一设定值检测部TH1的动作流程进行表示的流程图。在图18所示的流程图中，在起动时，首先，将以前保存的数据进行清除(S31)。对单位电池B1～Bn各自的电压值进行检测(S32)，在检测出第一设定值以下的电压值时(S33)，将其结果进行存储(S34)，接通红色指示灯R，向无线电发射器TX发送数据(S35)。
一般，第一设定值(11.4V)以下的电压是在从电池取出电流时，即，在单位电池B1～Bn上加有负载时进行检测的。这发生在汽车使用鼠笼型多相感应电机2进行加速、单位电池B1～Bn的负载增大的时候。因此，由于负载一旦被减小，端电压就成为第一设定值以上的值，如不将检测经历存储好，在检测结果作为管理数据被利用之前，检测结果很可能消失掉。
即，关于红色指示灯R，在负载增加时，在单位电池B1～Bn上发生过放电，对电压低到第一设定值以下的单位电池B1～Bn来说，即使端电压再次上升，红色指示灯R也继续接通。之后，电压进一步上升，一旦达到第二设定值，接通绿色指示灯G，此时，红色指示灯R还保持接通不变。再有，关于向无线电发射器TX传送的数据，只进行一次传送。
图19为对本发明第三实施例的第二设定值检测部TH2的动作流程进行表示的流程图。在图19所示的流程图中，在起动时，首先，将以前保存的数据进行清除(S41)。对单位电池B1～Bn各自的电压值进行检测(S42)，在检测出第二设定值以上的电压值时(S43)，将其结果进行存储(S44)，接通绿色指示灯G，向无线电发射器TX发送数据(S45)。
绿色指示灯G在单位电池B1～Bn上的端电压超过第二设定值时，被接通。在本例中，绿色指示灯G也保持接通。绿色指示灯G在单位电池B1～Bn上发生过充电状态时接通。之后，进行放电，即使过充电状态被解除，绿色指示灯G仍保持接通不变。再有，关于向无线电发射器TX传送的数据，只进行一次传送。
此红色指示灯R及绿色指示灯G与本发明虽没有直接的关系，但利用此，驾驶员或管理人员在装载有本装置的汽车完成工作之后，根据红色指示灯R及绿色指示灯G的显示能够掌握单位电池B1～Bn的状况。特别是当某个单位电池Bi发生劣化时，由于该单位电池Bi的红色指示灯R及绿色指示灯G出现比其他的单位电池易于先行接通的倾向，所以，管理人员利用就接通红色指示灯R及绿色指示灯G的单位电池Bi进行检查，能够有效率地实施检查。
以下，参照图20至图22对本发明第三实施例的程序处理电路P的动作进行说明。图20为对本发明第三实施例的关于程序处理电路的第一设定值检测的动作流程进行表示的流程图。将第一设定值检测的信息输入给程序处理电路P(S51)，对第一设定值检测出的单位电池的个数是否为阈值以上进行判定(S52)。如果为阈值以上，向显示需要充电的显示器M进行输出(S53)。显示器M是设置在驾驶席的液晶显示板。
即，在多个单位电池B中，如前面已说过的那样，具有性能上的偏差，众所周知，劣化了的单位电池Bi与其他单位电池B相比较，其电压先期下降到第一设定值，从全体的单位电池数来看，若大比例个数的单位电池B其电压下降到第一设定值，能够判断为需要全体进行充电。程序处理电路P将表示此旨意的信息向用于通知驾驶员或管理人员的显示器M输出。
图21为对本发明第三实施例的关于程序处理电路的第二设定值检测的动作流程进行表示的流程图。将第二设定值检测的信息输入给程序处理电路P(S61)，对第二设定值检测出的单位电池的个数是否为阈值以上进行判定(S62)。如果为阈值以上，向显示需要放电的显示器M进行输出(S63)。
即，从全体的单位电池数来看，若大比例个数的单位电池B其电压上升到第二设定值，能够判断为全体充电完了。程序处理电路P将表示此旨意的信息向用于通知驾驶员或管理人员的显示器M输出。
此显示器M的输出并不单纯在驾驶席进行显示、敦促驾驶员进行适宜的驾驶，还输送给了图12所示的CPU12，能够用于进行控制状态的变更。亦即，进行控制，以在电池的充电量少时，增大加速时内燃机1的分担比例，在电池的充电量大时，增大加速时电动机的分担比例。另外，进行控制，以在电池的充电量少时，增大减速时再生制动的分担比例，将制动能量更多地向电池再生，在电池的充电量大时，减少减速时再生制动的分担比例，利用摩擦制动让能量消散掉。
图22为对本发明第三实施例的关于程序处理电路P的其他第二设定值检测的动作流程进行表示的流程图。将第二设定值检测的信息输入给程序处理电路P(S71)，对此检测出的时刻进行记录(S72)。进一步，对关于多个单位电池B其第二设定值检测出的时刻的偏差进行检测(S73)。若存在其偏差以阈值以上的大小、从其他大多数的单位电池B含有的平均的偏差范围内脱离出来的单位电池Bi(S74)，则对关于该单位电池Bi的电池劣化进行显示(S75)。
亦即，如图17所示那样，劣化了的电池与尚未劣化的电池相比较，其充放电时间一般较短。因此，利用着眼于与其他电池相比较特别是充电完了的时间短这点，能够将劣化了的电池抽出。在本发明中，利用对第二设定值的检测定时进行记录，能够将充电完了时刻检测出来，因而可利用此，用将充电完了时间比其他电池显著短的电池在显示器M上进行显示的做法，能够将特定的劣化电池通知给驾驶员或管理人员。
本发明第三实施例的单位电池B的外观例示于图23及图24。图23为对本发明第三实施例给单位电池B安装内附无线电发射器电池传感器TXVD进行说明的说明图。图24为本发明第三实施例的单位电池B安装了内附无线电发射器电池传感器TXVD的状态示意图。在单位电池B的上部，内附无线电发射器电池传感器TXVD和切换电路SW利用连接器22被连接于端子21a及21b，利用托架11被固定于单位电池B的箱体上。
本发明第三实施例的单位电池B装载在汽车上的状态示于图25。多个单位电池B被集中地装载在电池托架31上，收纳于可开闭的门32内侧设置的电池室内。利用将电池托架31拉出，驾驶员或管理人员能够对单位电池B进行检查。另外，与门32相邻接设置了接收器RX’及显示器M’，不必将电池托架31拉出，就能够对单位电池B的状况进行检查。
本发明第三实施例的显示器M的设置例示于图26及图27。如图26所示，通过在电池室安装的无线电接收器RX’、显示器M’及天线24，利用在驾驶席安装的无线电接收器RX、显示器M，驾驶员或管理人员无需打开电池室就能够掌握单位电池B的状况。
利用此，能够对单位电池B进行简单且迅速的管理。特别是，根据如图27所示的设置在驾驶席的显示器M，驾驶员能够一边进行驾驶，一边掌握是否需要充电或放电，进一步掌握单位电池B的劣化状况。
如上所述，根据本发明，在可使维护检查变得容易，并使电池的寿命延长的同时，能够使电池的维护简单化。另外，根据本发明，维修者无需接触电池的带电部分就能够实行测定。而且能够在电池正在使用的状态下知道电池的劣化状态。亦即，能够在汽车行走的状态下对装载于电动汽车上的电池的状态进行检测。
(第四实施例)参照图28至图29对本发明第四实施例进行说明。图28为表示关于本发明第四实施例的全部构成的框图。本发明第四实施例的目的是利用设置电流测定部CD，根据电压及电流这两个参数，进一步进行详细的管理。在本发明第四实施例中，由于单位电池B1～Bn是电气上的串联连接，所以电流测定部CD在此串联连接电路上只设置了一个。在此实施例中，使用了无需切断串联连接电路、利用使其接近于电流通路地设置霍尔器件来进行测量的测量装置。由此，根据对电压及电流进行的测定，能够对单位电池B1～Bn的劣化状态进行检测。
首先，单位电池B1～Bn的充放电特性与劣化之间的关系如图29及图30所示。图29及图30是对电池的特性进行模式表示的示图。图29为本发明第四实施例的单位电池B1～Bn的放电特性与劣化的关系示意图，横轴为放电电流(A)，纵轴为电压(V)。图30为本发明第四实施例的单位电池B1～Bn的充电特性与劣化的关系示意图。横轴为放电电流(A)，纵轴为电压(V)。如图29所示那样，随着劣化的发展，伴随着放电电流的增加电压降变大。如图30所示那样，随着劣化的发展，伴随着充电电流的增加电压升变大。亦即，劣化了的电池，其蓄电容量在减少。
程序处理电路P具有对图29及图30所示的充放电特性与劣化的关系进行存储的存储器，能够从作为无线电信号被送来的第一设定值或第二设定值、与该时的电流值之间的关系检测出单位电池B1～Bn的劣化状态。将其检测结果在显示器M上作为“单位电池Bi劣化1”、“单位电池Bj劣化2”、“单位电池Bm需要更换”等进行显示。
单位电池B的实际安装、显示器M的配置与第三实施例同样地实行。
(第五实施例)参照图31至图32对本发明第五实施例进行说明。图31为表示本发明第五实施例的全部构成的框图，图32为表示本发明第五实施例的电池传感器构成的框图。本发明第五实施例的特征是在每个单位电池B1～Bn上分别设置了温度传感器T1～Tn。在无线电发射器TX发射的数据中，在含有本发明第三实施例说明过的电压信息的同时，还含有利用温度传感器T测量的温度信息。
程序处理电路P根据通过无线电接收器RX传送来的此电压信息及温度信息、和利用电流测定部CD测定的电流信息，能够对每个单位电池B1～Bn的劣化状态进行检测。亦即，如本发明第四实施例所示那样，利用将电压及电流的信息与图29及图30的所示的电压电流特性相比较，能够对劣化状态进行检测。在图29及图30的所示的电压电流特性上，当存在表示为相等值的多个单位电池时，参考温度信息，能够把温度比其他单位电池高的单位电池作为劣化特别严重的单位电池进行确定。将其检测结果在显示器M上作为“单位电池Bi劣化1”、“单位电池Bj劣化2”、“单位电池Bm需要更换”等进行显示。
本发明第五实施例的单位电池B的实际安装、显示器M的配置与第三实施例同样地实行。
权利要求
1.一种车载电池的控制装置，其特征在于包括多相交流电机，它与车辆的驱动装置相连接；变换器电路，它设置在装载于车辆上的电池与上述多相交流电机之间，进行交流变直流或直流变交流的变换；程序控制电路，用于对此变换器进行控制，还包括电流电压测定装置，它附在上述电池上，用来测定放电时的电流电压及充电时的电流电压，上述程序控制电路含有控制装置，它根据利用上述电流电压测定装置测定的电压电流信息通过上述变换器电路对上述电池进行充电电流和/或放电电流的控制。
2.如权利1所记载的车载电池的控制装置，其上述程序控制电路包括存储器装置，用于将有关放电时的电流电压(放电IV特性)及充电时的电流电压(充电IV特性)的信息进行存储。
3.如权利1或权利2所记载的车载电池的控制装置，其上述电池上设置有用于对单位电池的端电压进行检测的电池传感器，此电池传感器的检测输出被取回到上述程序控制电路，在程序控制电路中，含有增减装置，用于根据此单位电池的端电压信息对充电时的电流和/或放电时的电流进行增减。
4.如权利3所记载的车载电池的控制装置，其中，其上述单位电池分别安装有上述电池传感器；及发射器，用于发射利用上述传感器的输出调制了的无线电信号，在收容上述单位电池的电池室或其附近配置有接收器，用于对上述无线电信号进行接收，相对于上述接收器发出的关于上述单位电池的一个个信息被接收。
5.如权利4所记载的车载电池的控制装置，其上述无线电信号含有给每个单位电池分别设定的识别符。
6.如权利4或权利5所记载的车载电池的控制装置，其中上述电池传感器含有对包括单位电池的电流信息进行检测的电流传感器。
7.如权利4至权利6的任何一项所记载的车载电池的控制装置，其中上述电池传感器含有对包括单位电池的温度信息进行检测的温度传感器。
8.如权利4至权利7的任何一项所记载的车载电池的控制装置，还包括对上述信息进行处理的程序控制电路。
全文摘要
本发明无需接触各单位电池,即可正确地对随着充放电的宽余度及电池的劣化而变化的二次电池电路的充放电状态进行检测,以实行有效率的维护检查。本发明将电池的充放电特性存储在存储器中,利用将测定的电压值及电流值与存储在存储器中的充放电特性进行比较,进行充电电流及放电电流的控制。另外,利用无线电信号将每个单位电池的电池信息进行传递,在驾驶席显示其内容。
文档编号B60K6/28GK1195325SQ9719072
公开日1998年10月7日 申请日期1997年6月10日 优先权日1996年6月17日
发明者小池哲夫, 益田哲 申请人:日野自动车工业株式会社