CN104704697B - 车载用蓄电装置及该车载用蓄电装置的控制方法 - Google Patents

车载用蓄电装置及该车载用蓄电装置的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种车载用蓄电装置以及该车载用蓄电装置的控制方法，能在检测或预测到车辆碰撞时使电池放电，在未达到过放电的充电状态停止电池的放电。车载用蓄电装置包括：电池(3)，该电池(3)搭载在车辆上；电池充电状态检测单元，该电池充电状态检测单元检测电池(3)的充电状态；以及放电用负载(4)，该放电用负载(4)用于使电池(3)放电，该车载用蓄电装置包括控制装置(5)，该控制装置(5)包含：电池充电状态检测单元，该电池充电状态检测单元检测电池(3)的充电状态；电池放电单元，该电池放电单元在检测或预测到车辆碰撞时利用负载(4)使电池(3)放电；以及电池放电停止单元，该电池放电停止单元在利用电池充电状态检测单元检测到的电池(3)的充电状态在未达到过放电的规定值以下时，停止利用电池放电单元使电池(3)放电。

Description

车载用蓄电装置及该车载用蓄电装置的控制方法
技术领域
本发明涉及搭载在车辆上的蓄电装置，特别涉及防止在检测或预测到车辆的碰撞时的电池不良等的车载用蓄电装置及该车载用蓄电装置的控制方法。
背景技术
在车辆中，例如搭载有电池以用于将由传动带等连接至内燃机的发电机发电产生的电能暂时进行储存，即使在内燃机不旋转而发电机无法发电的状态下也提供电气设备所需的电力等。
另外，近年来，为了将减速时的车辆的能量高效率地转换为电能而进行充电，出现了在车辆上搭载多个电池的车辆，有时会搭载用于将车辆的电能高效率地储存的电池、以及在车辆启动等时使用的电池。
电池、从电池向电气设备的布线通常以乘客、维护操作者等不能直接接触的方式进行绝缘处理，但在车辆发生碰撞时，可能会使绝缘部分破坏从而导致触电等。
例如，专利文献1中，在车辆碰撞时将多个单电池的电力利用共通的负载强制消耗来应对触电。
另外，例如，专利文献2中，包括发动机启动装置，该发动机启动装置在车辆碰撞时停止向电池供电，并且从电池接受电力供给，使电池放电至发动机启动所需的最小电压为止，以应对触电并且能进行发动机的启动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3893965号
专利文献2：日本专利第3858797号
发明内容
发明所要解决的问题
然而，在专利文献1所公开的现有技术中，没有放电停止单元，会使电池放电至充电状态大致成为0(零)为止。
另外，在专利文献2所公开的现有技术中，对于发动机启动时不使用的电池，会使电池放电至充电状态大致成为0(零)为止。
因此，专利文献1以及专利文献2所公开的现有技术中，未考虑电池过放电。
若电池过放电，则促进了电池的劣化，进一步存在如下问题：若对达到过放电的电池进行充电则会在电池内部发生短路，甚至有电池起火、冒烟的可能性，即使车辆碰撞时的冲击未造成电池损伤，电池也无法再利用。
本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种车载用蓄电装置及该车载用蓄电装置的控制方法，在检测或预测到车辆碰撞时使电池放电，在未达到过放电的充电状态下停止电池的放电。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的车载用蓄电装置包括：电池，该电池搭载在车辆上；电池充电状态检测单元，该电池充电状态检测单元检测所述电池的充电状态；以及放电用负载，该放电用负载用于使所述电池放电，该车载用蓄电装置包括控制装置，该控制装置包含：电池放电单元，该电池放电单元在检测或预测到所述车辆碰撞时利用所述负载使所述电池放电；以及电池放电停止单元，该电池放电停止单元在利用所述电池充电状态检测单元检测到的所述电池的充电状态在未达到过放电的规定值以下时，停止利用所述电池放电单元使所述电池放电。
发明效果
根据本发明的车载用蓄电装置以及该车载用蓄电装置的控制方法，在检测或预测到车辆碰撞时进行电池的放电，并且在电池的充电状态变成过放电之前停止放电，因此能防止电池的过放电，可使电池再利用。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1中包含车载用蓄电装置的内燃机的电源系统的一例的简要结构图。
图2是表示本发明的实施方式1的车载用蓄电装置中控制装置的处理的流程图。
图3是表示本发明的实施方式2的车载用蓄电装置中控制装置的处理的流程图。
图4是表示采用单电池作为本发明的实施方式3的车载用蓄电装置的例子的连接图。
图5是表示本发明的实施方式3的车载用蓄电装置中控制装置的处理的流程图。
图6是表示本发明的实施方式4中包含车载用蓄电装置的内燃机的电源系统的一例的简要结构图。
图7是表示本发明的实施方式5中包含车载用蓄电装置的内燃机的电源系统的一例的简要结构图。
图8是表示本发明的实施方式6中包含车载用蓄电装置的内燃机的电源系统的一例的简要结构图。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1中包含车载用蓄电装置的内燃机的电源系统的一例的简要结构图。
内燃机1和发电机2由传动带等连接，若内燃机1旋转则发电机2也旋转。
若发电机2旋转，则通过发电机2发电的电能向电池3充电，或由电压转换装置11对电压进行转换并在电气设备7中被消耗，或充电至副电池10。用于启动内燃机1的启动装置12驱动时的电力由副电池10提供。
放电用的负载4与电池3并联连接。控制装置5如下文所述在检测或预测到车辆碰撞时指示利用负载4放电和停止放电。
另外，电池3、负载4、控制装置5设置在壳体6内。
另外，碰撞检测信号8由气囊用控制装置(未图示)等生成，输入至控制装置5。
另外，碰撞预测信号9由前方检测雷达、摄像头用控制装置(未图示)等生成，输入至控制装置5。
另外，电池3为锂离子电池等。锂离子电池是指将正极和负极由隔离器进行绝缘，使锂离子在电解液中来往于正极和负极来进行充电和放电的充电电池。
若锂离子电池达到过放电则电解液分解，负极所使用的铜变成离子而溶解到所述电池内的电解液中。
铜离子通过充电进行再结晶化，可能会导致正极和负极短路的内部短路。
另外，副电池10也可为锂离子电池，也可为其它电池。
这里，假定电池3和副电池10的电压为不同的情况，而设置有电压转换装置11，但在电压大致为相同电位的情况下，也可以开关等代替。
图2是表示本发明的实施方式1中车载用蓄电装置的控制装置5的处理的流程图，控制装置5的处理动作定期地(例如每10ms)实施。
参照图2的流程图，对本发明的实施方式1涉及的车载用蓄电装置进行说明。
步骤S101中，通过碰撞检测信号8或碰撞预测信号9检测或预测车辆碰撞。在未检测或预测到车辆碰撞的情况下结束处理。
步骤S101中检测或预测到车辆碰撞的情况下前进至步骤S102，由负载4开始电池3的放电。该步骤S101～S102相当于电池放电单元。
放电开始后，在步骤S103中确认电池3的充电状态，判断充电状态是否在达到过放电的规定值以下。
充电状态由电池3的电压、充放电的电流等求得。在未判断为充电状态在达到过放电的规定值以下的情况下结束处理。
判断为电池3的充电状态在达到过放电的规定值以下的情况下前进至步骤S104，停止电池3的放电，结束处理。
另外，步骤S103～S104相当于电池放电停止单元。
另外，图2中，虽然在步骤S102中开始放电之后，在步骤S103中判断充电状态是否在达到过放电的规定值以下，但也可为，先判断电池3的充电状态是否在达到过放电的规定值以下，之后，仅在判断为不在规定值以下的情况下开始放电。
另外，以上例子中，示出了在检测或预测到车辆碰撞时由控制装置5仅进行电池3的放电控制的情况，但也可根据电池3的充电状态通过控制装置5进行电池3的充放电控制。
如上所述，根据该实施方式1，车载用蓄电装置包括：电池3，该电池3搭载在车辆上；电池充电状态检测单元；该电池充电状态检测单元检测电池3的充电状态；以及放电用负载4，该放电用负载4用于使电池3放电，该车载用蓄电装置包括控制装置5，该控制装置5包含：电池充电状态检测单元，该电池充电状态检测单元检测电池3的充电状态；电池放电单元，该电池放电单元在检测或预测到车辆碰撞时利用负载4使电池3放电；以及电池放电停止单元，该电池放电停止单元在通过电池充电状态检测单元检测到的电池3的充电状态在未达到过放电的规定值以下时，停止利用电池放电单元使电池3放电，由此，在检测或预测到车辆碰撞时进行电池放电，并且在电池的充电状态变成过放电之前停止放电，因此能防止电池的过放电，可使电池再利用。
另外，在使用了对由发电机发电得到的电能有良好的接受性的锂离子电池的情况下，由于能防止锂离子电池的过放电，因此能防止电解液的分解、负极所使用的铜变成离子而溶解到电解液中。
另外，由于放电用的负载存放在壳体中，因此人不会接触，能防止触电。
实施方式2
图3是表示本发明的实施方式2的车载用蓄电装置中控制装置5的处理的流程图，控制装置5的处理动作定期地(例如每10ms)实施。实施方式2相对于实施方式1的不同之处在于，如图3所示追加了步骤S203和步骤S204。
下面，对图3中与图2不同的变更点进行说明。
图3中，步骤S102中电池3开始放电之后，在步骤S203中判断电池3是否异常。该步骤S203相当于电池异常检测单元。
电池3的异常通过电池3的温度、电压的变化等检测。
步骤S203中判定为电池3异常的情况下，前进至步骤S204，判定电池3的充电状态是否大致成为0(零)。若电池3的充电状态大致成为0则前进至步骤S104，停止放电。
另外，在图3中电池3的充电状态大致成为0(零)的情况下停止放电，但也可不停止放电。
步骤S204中，电池3的充电状态未大致成为0的情况下结束处理。
步骤S203中，未判定为电池3异常的情况下，前进至步骤S103。
通过如该实施方式2那样来构成，从而电池异常时放电至充电状态大致成为0为止，因此能使电池的能量下降，能防止电池的内部短路时的起火、冒烟。
另外，由于在开始放电之后检测电池的异常，因此在电池内部的短路状态处于轻微短路等时，电池的电压变化、温度变化缓慢时，异常检测需要时间的情况下也开始放电，能够放电至可防止触电的电压为止而无需等待故障判定的结果。
实施方式3
图4是本发明的实施方式3的车载用蓄电装置中将多个单电池21串联连接作为电池3的连接图，仅对图1的电池盒6内进行图示。
电池3是将多个单电池21串联或并联连接的电池组，虽然图4中示出了将三个单电池21串联连接的情况，但也可将单电池21并联连接，或采用将串并联混合的连接。
另外，将作为放电用负载4的电阻23和电路开关单元22所构成的旁通电路连接成与各单电池21并联。电路开关单元22通过控制装置5来开关。
图5是表示图4所示的多个单电池21和与其并联连接的旁通电路所构成的车载蓄电装置的控制装置5的处理的流程图，控制装置5的处理动作定期地(例如每10ms)实施。
相对于图3，本处理将处理对象从电池3变更为单电池21，对各个单电池21进行处理。
相对于图3，图5中，步骤S102变更为步骤S302，步骤S203变更为步骤S303，步骤S204变更为步骤S304，步骤S103变更为步骤S305，步骤S104变更为步骤S306。
由于相对于图3，在图5中各步骤中的处理仅将处理对象由电池3变更为单电池21，故省略说明。
通过如该实施方式3那样来构成，从而能使用已经准备好的旁通电路以用于使单电池的电压均匀化，不需要重新准备旁通电路以用于车辆碰撞时的电池放电。
另外，由于判断为异常的单电池放电至充电状态大致成为0为止，因此能降低电池能量，防止电池内部短路时的起火、冒烟，由于未判断为异常的单电池在充电状态变成过放电之前停止放电，因此能防止电池的过放电，可使电池再利用。
实施方式4
图6是表示本发明的实施方式4中包含车载用蓄电装置的内燃机的电源系统的一例的简要结构图。
该实施方式4中，在电池3和由电池3提供电力的电气设备7之间设置有电池阻断单元41，在检测或预测到车辆碰撞的情况下，由电池阻断单元41阻断从电池3向电气设备7的电力供给后实施电池3的放电。
通过如该实施方式4那样来构成，从而在检测或预测到车辆碰撞时通过电池阻断单元阻断电池，因此能立即防止车辆碰撞时的绝缘部分破损时的触电。
实施方式5
图7是表示本发明的实施方式5中包含车载用蓄电装置的内燃机的电源系统的一例的简要结构图。
该实施方式5中，追加了外部通知单元51。外部通知单元51在放电中、放电结束时向用户、救助者等进行通知。
图7中图示了一个外部通知单元51，但也可设置两个以分别用于表示放电中和放电结束。
或者，也可在放电中和放电结束时发出不同的颜色、声音等。
通过如该实施方式5那样来构成，从而向外部通知处于电池放电中，因此能获知电池未达到可防止触电的状态。
另外，由于向外部通知电池放电结束，因此能获知电池处于可防止触电的状态。
实施方式6
图8是表示本发明的实施方式6中包含车载用蓄电装置的内燃机的电源系统的一例的简要结构图。
该实施方式6中，追加了存储器61。在存储61中存储由于事故而经历了放电的情况，存储检测到电池异常的情况。
图8中，将存储器61设置在控制装置5之外，但也可设置在控制装置5内。另外，存储器61可为非易失性，也可为易失性。
通过如该实施方式6那样来构成，从而即使不直接测量电池电压、温度，也能判断电池是否能再利用。
另外，本发明在其发明的范围内，能将各实施方式自由组合，或对各实施方式作适当变形、省略。
标号说明
1 内燃机
2 发电机
3 电池
4 负载
5 控制装置
6 壳体
7 电气设备
8 碰撞检测信号
9 碰撞预测信号
10 副电池
11 电压转换装置
12 启动装置
21 单电池
22 电路开关单元
23 电阻
41 电池阻断单元
51 外部通知单元
61 存储器

Claims (9)

1.一种车载用蓄电装置，包括：电池，该电池搭载在车辆上；电池充电状态检测单元，该电池充电状态检测单元检测所述电池的充电状态；以及放电用负载，该放电用负载用于使所述电池放电，其特征在于，
该车载用蓄电装置包括控制装置，该控制装置包含：电池放电单元，该电池放电单元在检测或预测到所述车辆碰撞时利用所述负载使所述电池放电；以及电池放电停止单元，该电池放电停止单元在利用所述电池充电状态检测单元检测到的所述电池的充电状态在未达到过放电的规定值以下时，停止利用所述电池放电单元使所述电池放电，所述控制装置包括电池异常检测单元，该电池异常检测单元检测所述电池的异常，
在通过所述电池异常检测单元检测到所述电池的异常时，即使通过所述电池充电状态检测单元检测到的所述电池的充电状态变成所述规定值以下也不停止放电，而使所述电池放电至充电状态大致成为0为止，
通过所述电池异常检测单元对所述电池进行的异常检测在利用所述电池放电单元开始放电之后实施。
2.如权利要求1所述的车载用蓄电装置，其特征在于，
所述电池由多个单电池串联或并联得到的电池组组成，所述负载由电阻和电路开关单元所组成的旁通电路形成。
3.如权利要求2所述的车载用蓄电装置，其特征在于，
所述控制装置包括单电池异常检测单元，该单电池异常检测单元检测所述单电池各自的异常，
在通过所述单电池异常检测单元检测到所述单电池的异常时，即使通过所述单电池充电状态检测单元检测到的所述单电池的充电状态变成所述规定值以下也不停止放电，而使所述单电池放电至充电状态大致成为0为止，
在通过所述单电池异常检测单元未将所述单电池判断为异常时，在利用所述单电池充电状态检测单元检测到的所述单电池的充电状态在所述规定值以下的情况下，停止放电。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车载用蓄电装置，其特征在于，
在所述电池和由所述电池提供电力的电气设备之间包括电池阻断单元，
在检测或预测到所述车辆碰撞时通过所述电池阻断单元阻断从所述电池对所述电气设备的电力供给，之后利用所述电池放电单元使所述电池放电。
5.如权利要求1至3中任一项所述的车载用蓄电装置，其特征在于，
包括外部通知单元，该外部通知单元向外部通知处于利用所述电池放电单元进行的放电中或放电结束。
6.如权利要求1至3中任一项所述的车载用蓄电装置，其特征在于，
包括存储器，该存储器将利用所述电池放电单元实施放电这一情况进行存储。
7.如权利要求1至3中任一项所述的车载用蓄电装置，其特征在于，
所述电池为锂离子电池，所述过放电是指所述锂离子电池的电解液分解、负极所使用的铜变成离子而溶解到所述电池内的电解液中。
8.如权利要求1至3中任一项所述的车载用蓄电装置，其特征在于，
所述负载设置在存放所述电池的壳体中。
9.一种车载用蓄电装置的控制方法，该车载用蓄电装置包括：电池，该电池搭载在车辆上；电池充电状态检测单元，该电池充电状态检测单元检测所述电池的充电状态；以及放电用负载，该放电用负载用于使所述电池放电，该车载用蓄电装置的控制方法的特征在于，包含：
第一步骤，该第一步骤中在检测或预测到所述车辆碰撞时利用负载使所述电池放电；
第二步骤，该第二步骤中所述电池的充电状态在未达到过放电的规定值以下时，停止所述第一步骤中的所述电池的放电；以及
第三步骤，该第三步骤中在检测到所述电池的异常时，即使所述电池的充电状态变成所述规定值以下也不停止放电，而使所述电池放电至充电状态大致成为0为止，
所述电池的异常检测在利用所述第一步骤开始所述电池的放电之后实施。
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