CN102328596A - 混合动力汽车的电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明通过对发送到车辆侧的SOC进行补正，限制车辆上安装的电动空气调节器等电气安装设备被频繁地接通断开、或者发动机被频繁地起动和停止，从而给驾驶员提供舒适的环境。本发明的混合动力汽车的电源装置包括将电力供给使车辆行驶的电动机(13)的行驶用蓄电池(1)和检测该行驶用蓄电池(1)的SOC并发送到车辆侧的蓄电池管理系统(2)。蓄电池管理系统(2)存储将电池的SOC发送到车辆侧的最大SOC和最小SOC，当检测出的电池的SOC处于最大SOC和最小SOC之间时，将检测出的电池的SOC发送到车辆侧，当检测出的电池的SOC处于最大SOC以上的状态时，将最大SOC发送到车辆侧，在检测出的电池的SOC为最小SOC以下的状态时，将最小SOC发送到车辆侧。

Description

混合动力汽车的电源装置
技术领域
本发明涉及一种安装在混合动力汽车上，用于将电力供给到使车辆行驶的电动机的电源装置，特别地，涉及一种将电池的SOC发送到车辆侧的电源装置。
背景技术
混合动力汽车上所搭载的电源装置，检测电池的SOC并将其发送到车辆侧。根据电池的SOC是相对于全充电容量能够对电池进行放电的容量，若全充电容量是6Ah，则在完全放电之前能够放电的容量为3Ah的电池的SOC是50％，被全充电的电池的SOC是100％，被完全放电的电池的SOC变为0％。
在车辆侧，基于从电源装置发送的SOC，控制电池的充放电(参考专利文献1)。
该公报所记载的混合动力汽车的电源装置，为了将电池的SOC保持在设定的范围，控制电池的充放电。当电池的SOC变大时，通过容许放电并限制充电来减小SOC，当电池的SOC变小时，通过限制放电并容许充电来使SOC变大。
混合动力汽车，以行驶用蓄电池的SOC控制车辆上所安装的电动空气调节器等的电气安装设备。例如，控制使得当电池的SOC变少时，停止空气调节器的运转，当SOC变大时，运转空气调节器。由此防止因电动空气调节器引起的电池的过放电。而且，混合动力汽车在处于停车中时，尽管停止发动机，但是，还进行下述控制：当电池的SOC变少时，起动发动机，开始电池的充电，在电池的SOC增加到设定为止时，停止发动机。
另一方面，电源装置以对电池进行充放电的电流的累计值和电池的电压来检测SOC。由电流实现的SOC的运算，通过加上充电电流的累计值，减去放电电流的累计值来进行。由电流的累计值所检测的SOC，由于随着时间累计误差而变大，因此还考虑电池的电压来检测SOC。电池的电压在SOC变大时变高，在SOC变少时降低。但是，电池的电压由于不仅仅通过SOC来确定，而且还以其他各种参数例如处于充电状态或者处于放电状态或者温度而变化，因此仅仅用电压不能够正确地检测SOC。
因此，混合动力汽车的电源装置，用电流的累计值和电压两者来检测SOC。由电压实现的SOC的检测，随着进行充电的电池的SOC接近100％或者进行放电的电池的SOC接近0％，而变得更加正确。因此，随着电池的SOC接近100％或者接近0％，通过使由电压实现的SOC检测的权重变大，能够正确地检测SOC。尽管在该区域，电池的SOC根据电压被正确地检测，但是，电池的电压上升和SOC的上升存在时间上的偏差，该情况变成SOC的检测误差的原因。鉴于此，对于电源装置检测的电池的SOC，因种种原因而产生误差。
专利文献1：日本特开2003-47108号公报。
现有技术的混合动力汽车的电源装置，由于将检测的电池的SOC以原样的值发送到车辆侧，因此SOC剧烈变动，产生电动空气调节器等的电气安装设备被频繁地切换到接通断开、或者发动机频繁地重复起动和停止等的弊害，从而不能够给驾驶员提供舒适的环境。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而开发的。本发明的重要目的在于提供一种混合动力汽车的电源装置，其通过对发送到车辆侧的SOC进行补正，限制车辆上安装的电动空气调节器等电气安装设备被频繁地接通断开、或者发动机被频繁地起动和停止，从而给驾驶员提供舒适的环境。
本发明的混合动力汽车的电源装置，包括：将电力供给使车辆行驶的电动机13的行驶用蓄电池1；和检测该行驶用蓄电池1的SOC并发送到车辆侧的蓄电池管理系统2。蓄电池管理系统2存储将电池的SOC发送到车辆侧的最大SOC和最小SOC，当检测出的电池的SOC处于最大SOC和最小SOC之间时，将检测出的电池的SOC发送到车辆侧，当检测出的电池的SOC处于最大SOC以上的状态时，将最大SOC发送到车辆侧，在检测的电池的SOC为最小SOC以下的状态时，将最小SOC发送到车辆侧。
以上的混合动力汽车的电源装置，具有特征：通过对发送到车辆侧的SOC进行补正，限制车辆上安装的电动空气调节器等电气安装设备被频繁地接通断开、或者发动机被频繁地起动和停止，从而能够给驾驶员提供舒适的环境。
本发明的混合动力汽车的电源装置，能够将蓄电池管理系统2存储的最大SOC设为65％到75％的范围，将最小SOC设为25％到35％的范围。
以上的电源装置，能够防止电池的过充电和过放电，并防止电动空气调节器等电气安装设备的频繁接通断开，还通过限制发动机的频繁起动和停止，能够给驾驶员提供舒适的环境。
本发明的混合动力汽车的电源装置，蓄电池管理系统2存储发送到车辆侧的SOC的最大变化率，当检测出的电池的SOC的变化率处于比最大变化率大的状态时，能够将发送到车辆侧的SOC的变化率限制为最大变化率。
以上的电源装置，能够补正SOC的运算的误差，并能够防止电气安装设备和发动机的频繁的接通断开。
本发明的混合动力汽车的电源装置，能够将蓄电池管理系统2存储的SOC减少的最大变化率设定成比将行驶用蓄电池1以预先设定的最大电流进行放电而减少的SOC还小。
该电源装置具有特征：即使检测的SOC因检测误差而急剧变化，也能够将稳定的SOC的值发送到车辆侧。
本发明的混合动力汽车的电源装置，能够将蓄电池管理系统2存储的SOC增加的最大变化率设定成比将行驶用蓄电池1以预先设定的最大电流进行充电而增加的SOC还小。
该电源装置具有特征：即使检测的SOC因检测误差而急剧变化，也能够将稳定的SOC的值发送到车辆侧。
本发明的混合动力汽车的电源装置，蓄电池管理系统2能够存储在SOC减少的状态和SOC增加的状态下不同的最大变化率。
以上的电源装置，通过对在SOC增加的状态和减少的状态这两者所检测的SOC急剧变化的情况进行补正，能够将稳定的SOC发送到车辆侧。
附图说明
图1是本发明一实施例的混合动力汽车的电源装置的方框图。
图2是表示权重1和权重2的比率的曲线。
图3是表示在蓄电池管理系统检测的行驶用蓄电池的SOC超过最大SOC的区域之前进行变化或者急剧进行变化的状态的曲线。
图4是表示到蓄电池管理系统检测的行驶用蓄电池的SOC比最小SOC更小的区域为止进行变化或者急剧地进行变化的状态的曲线。
附图符号说明
1 行驶用蓄电池
2 蓄电池管理系统
3 电流检测电路
4 电压检测电路
5 温度检测电路
6 接触器(contactor)
7 存储器
8 保护电路
11 DC/AC逆变器
12 控制电路
13 电动机
14 发电机
15 发动机
具体实施方式
下面，基于附图说明本发明的实施例。但是，以下所示的实施例是对用于将本发明的技术思想具体化的混合动力汽车的电源装置进行例示的实施例，本发明不将混合动力汽车的电源装置特定为以下的内容。进而，对于本说明书，为了容易理解权利要求的范围，将与实施例示出的部件相对应的序号附注到“权利要求书”和“发明内容”所示的部件。但是，实施例的部件所特定的内容不决定权利要求书所示的部件。
图1所示的混合动力汽车的电源装置，包括：将电力供给到用于使车辆行驶的电动机13的行驶用蓄电池1和检测该行驶用蓄电池1的SOC并发送到车辆侧的蓄电池管理系统2。
车辆侧包括用从蓄电池管理系统2发送的信号来对DC/AC逆变器11进行控制的控制电路12。DC/AC逆变器11连接用于使车辆行驶的电动机13和用于充电行驶用蓄电池1的发电机14。发电机14通过发动机15驱动而充电行驶用蓄电池1，此外，通过由对车辆进行减速的再生制动而旋转来充电行驶用蓄电池1。
控制电路12，控制DC/AC逆变器11，从而控制电动机13和发电机14，使得将行驶用蓄电池1的SOC保持在预定的范围，例如使得SOC变成50±20％的范围。该控制电路12，控制使得在通过充电使行驶用蓄电池1的SOC变为70％时，停止充电而仅仅容许放电，在通过放电使行驶用蓄电池1的SOC变为30％时，停止放电而容许充电。即，控制电路12，通过介入DC/AC逆变器11，控制电动机13和发电机14，使得将行驶用蓄电池1的SOC成为50±20％的范围。
控制电路12，用从汽车油门或者制动器输入的信号来控制电动机13和发电机14，使得将SOC保持在预定的范围。例如，当踩踏油门而加速车辆时，通过将电力供给到电动机13，用电动机13的输出和发动机15两者加速车辆。此外，在车辆慢慢地低速行驶的状态下，也能够停止发动机15，仅仅用电动机13来行驶。在该状态下，当行驶用蓄电池1的SOC降低时，一边起动发动机15而充电行驶用蓄电池1，一边以发动机15和电动机13两者进行行驶。而且，当踩踏制动器而减速车辆时，通过用车轮驱动发电机14而充电行驶用蓄电池1。即，通过再生制动来充电行驶用蓄电池1。当行驶用蓄电池1的SOC上升到70％之前时，停止发动机15而停止行驶用蓄电池1的充电。
蓄电池管理系统2，为了用预定的SOC的范围对行驶用蓄电池1进行充放电，检测被充放电的行驶用蓄电池1的SOC。根据进行充放电的电流的累计值和电压，检测SOC。电源装置，用来自用于检测行驶用蓄电池1的电流的电流检测电路3、用于检测行驶用蓄电池1的电压的电压检测电路4、以及用于检测行驶用蓄电池1的温度的温度检测电路5的信号，检测SOC。
蓄电池管理系统2，通过加上行驶用蓄电池1的充电电流的累计值，减去放电电流的累计值，来运算SOC。而且，还通过行驶用蓄电池1的电压，来运算SOC。蓄电池管理系统2，根据由累计值运算的累计SOC和由电压值检测的电压SOC，用下述式来运算SOC。
SOC＝权重1×累计SOC+权重2×电压SOC
其中，设权重1+权重2＝1。
而且，使权重1和权重2以电池的电压来变化。图2示出了用电池的电压来确定权重1和权重2的比率。权重1和权重2的相对于电压的比率存储在蓄电池管理系统2的存储器7中。
进而，蓄电池管理系统2还通过用电池的温度进行补正来更正确地检测SOC。通过由电池的温度来补正充电效率和放电效率、或者补正电池的电压，能够更正确地检测行驶用蓄电池1的SOC。
在使车辆行驶的状态下，行驶用蓄电池1被充放电，SOC变化。进行变化的行驶用蓄电池1的SOC，由蓄电池管理系统2检测，并被发送到车辆侧。蓄电池管理系统2不将检测的行驶用蓄电池1的SOC以原样的状态发送到车辆侧。蓄电池管理系统2存储将电池的SOC发送到车辆侧的最大SOC和最小SOC。蓄电池管理系统2在检测的电池的SOC处于最大SOC和最小SOC之间时，将检测的电池的SOC发送到车辆侧，在检测的电池的SOC处于最大SOC以上的状态时，将最大SOC发送到车辆侧，在检测的电池的SOC处于最小SOC以下的状态时，将最小SOC发送到车辆侧。
进而，蓄电池管理系统2还存储发送到车辆侧的SOC的最大变化率。当检测出的电池的SOC的变化率处于比最大变化率大的状态时，补正使得被发送到车辆侧的SOC的变化率限制在最大变化率。该最大变化率的在1秒间SOC进行变化的最大的比例比用行驶用蓄电池1的最大电流进行放电而减少的SOC小。
行驶用蓄电池1，为了保护电池，预先确定最大电流，即使处于任何状态，也控制使得不以比最大电流大的电流放电。例如，当将额定容量设为6Ah的行驶用蓄电池1在200A放电1秒时，根据计算，SOC减少0.926％。由于行驶用蓄电池1在最大电流200A以下放电，只要不发生SOC的补正计算，则SOC的变化率就不会变得比0.926％大。通过将SOC的最大变化率确定为0.926％以下，就能够将稳定的SOC的转变发送到车辆侧。当最大变化率过小时，就不能够正确地将SOC发送到车辆侧。因此，存储的最大变化率被设定为以最大电流进行放电而减少的SOC的例如70％以上、优选地80％以上、更优选地90％以上。
进而，将进行放电的状态的最大电流和进行充电的状态的最大电流设为不同的电流值的行驶用蓄电池1，在通过放电行驶用蓄电池1而减少SOC的状态和通过充电而增加SOC的状态下，其最大变化率变化。例如，将充电电流的最大电流设为50A、将放电电流的最大电流设为200A的行驶用蓄电池1，在充电的状态下SOC增加的最大值变成0.23％。因此，该行驶用蓄电池1，通过将增加的SOC的最大变化率确定为0.23％以下，能够将稳定的SOC的转变发送到车辆侧。当该最大变化率也过小时，就不能够正确地将SOC发送到车辆侧。因此，存储的最大变化率被设定为以最大电流进行充电而增加的SOC的例如70％以上、优选地80％以上、更优选地90％以上。
图3和图4以点划线示出了蓄电池管理系统2检测的行驶用蓄电池1的SOC，以粗线表示发送到车辆侧的SOC。图3表示蓄电池管理系统2检测的行驶用蓄电池1的SOC到超过最大SOC的区域为止进行变化，以及SOC急剧变化的状态。以该状态进行变化的SOC，如图的粗线所示那样，被发送到车辆侧。即，当处于SOC为最大SOC以上的状态时，将最大SOC发送到车辆侧，当处于SOC的变化率超过最大变化率的区域时，使SOC变更到最大变化率而发送到车辆侧。
进而，图4表示蓄电池管理系统2检测的行驶用蓄电池1的SOC到比最小SOC小的区域为止进行变化以及SOC急剧变化的状态。以该状态进行变化的SOC，如图的粗线所示那样，被发送到车辆侧。即，当处于SOC为最小SOC以下的状态时，将最小SOC发送到车辆侧，当处于SOC的变化率超过最大变化率的区域时，使SOC变化到最大变化率而发送到车辆侧。
由于蓄电池管理系统2对SOC进行限制并发送到车辆侧，因此在车辆侧，变成不能够判定行驶用蓄电池1到异常状态为止被充电或者被放电。为了在该状态下提高安全性，电源装置将接触器6连接到行驶用蓄电池1的正和负的输出侧，用蓄电池管理系统2的保护电路8来控制该接触器6。蓄电池管理系统2的保护电路8在行驶用蓄电池1变成被过充电的状态时，打开接触器6而阻止过充电，此外当行驶用蓄电池1的SOC变成0而成为不能够放电时，也打开接触器6而强制地停止行驶用蓄电池1的放电。

Claims (6)

1.一种混合动力汽车的电源装置，包括：
将电力供给使车辆行驶的电动机(13)的行驶用蓄电池(1)；和
检测该行驶用蓄电池(1)的SOC并发送到车辆侧的蓄电池管理系统(2)，
所述蓄电池管理系统(2)构成为：存储将电池的SOC发送到车辆侧的最大SOC和最小SOC，当检测出的电池的SOC处于最大SOC和最小SOC之间时，将检测出的电池的SOC发送到车辆侧，当检测出的电池的SOC处于最大SOC以上的状态时，将最大SOC发送到车辆侧，在检测出的电池的SOC处于最小SOC以下的状态时，将最小SOC发送到车辆侧。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的电源装置，其中，
将所述蓄电池管理系统(2)存储的最大SOC设为65％到75％的范围，将最小SOC设为25％到35％的范围。
3.根据权利要求1或者2所述的混合动力汽车的电源装置，其中，
所述蓄电池管理系统(2)构成为：存储发送到车辆侧的SOC的最大变化率，当检测出的电池的SOC的变化率处于比最大变化率大的状态时，将发送到车辆侧的SOC的变化率限制为最大变化率。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车的电源装置，其中，
所述蓄电池管理系统(2)存储的SOC减少的最大变化率设定成比以预先设定的最大电流对行驶用蓄电池(1)进行放电而减少的SOC小。
5.根据权利要求3所述的混合动力汽车的电源装置，其中，
所述蓄电池管理系统(2)存储的SOC增加的最大变化率设定成比以预先设定的最大电流对行驶用蓄电池(1)进行充电而增加的SOC小。
6.根据权利要求4或者5所述的混合动力汽车的电源装置，其中，
所述蓄电池管理系统(2)，存储在SOC减少的状态和SOC增加的状态下不同的最大变化率。
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