CN1495065A - 车辆电力产生控制装置 - Google Patents

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Abstract

锂离子电池11与充以由发电机2所产生的电力的铅酸蓄电池9并联连接。锂离子电池11具有小于铅酸蓄电池9的内阻的内阻，并且被充以由发电机2所产生的电力。ECM6根据车辆的行驶状态提供电力产生指令值，并且ECU 7通过向发电机2提供电力产生指令电压控制发电机2的电力产生。

Description

车辆电力产生控制装置
技术领域
本发明涉及一种车辆电力产生控制装置，该车辆电力产生控制装置通过控制由发动机驱动的发电机有效地充电/控制2个电池。
背景技术
第2002-25630号日本未决专利公开说明了行驶车辆的电源系统，其中由铅电池组成的含水蓄电池(aqueous secondary battery)和由锂(离子)电池组成的非水蓄电池(non-aqueous secondarybattery)并联连接。该电源系统的特点在于：在以充电率为7C或小于7C的电流值充电期间，流过含水蓄电池的电流值(X)与流过非水蓄电池的电流值(Y)的比率(X/Y)被设置在0.05-1之间，并且流过锂电池的电流大于流过铅电池的电流。
由于上述的特点，在车辆制动期间由发电机所产生的再生能也作为再生电能被充入比铅电池具有更大产生能力的锂电池中，虽然有再生能被部分充入铅电池中。因此，提高了作为行驶车辆的电源系统的能量效率。因此，可防止由水分解反应的加速所引起的对电池寿命的副作用。由于在对铅电池充电期间大电流流过，所以会产生分解反应。
发明内容
然而，上述的相关技术仅描述了锂电池和铅电池并联连接和在对电池充电期间流过锂电池的电流大于流过铅电池的电流的情况。而没有描述像如何控制发电机将电流提供到2个电池和控制到2个电池的电流的具体控制方法。
鉴于上述情况产生了本发明。本发明的目的是提供一种车辆电力控制装置，在该车辆电力控制装置中，由发动机驱动的发电机被控制，并且提高了充电能力不同的2个电池的充电效率，用通过发电机所获得的电力对所述电池充电。
为了实现上述目标，本发明提供了一种车辆电力产生控制装置，其包括：
由发动机驱动并且根据电力产生指令电压其电力产生受控的发电机；
用发电机所产生的电力对其充电的含水蓄电池；
与含水蓄电池并联连接、其内阻小于含水蓄电池的内阻并且以用由发电机所产生的电力对其充电的非水蓄电池；
第一电压检测单元，用于检测含水蓄电池的电压；
第二电压检测单元，用于检测非水蓄电池的电压；
转数检测单元，用于检测发动机的转数；
车速检测单元，用于检测车速；
电力产生指令值计算单元，用于根据发动机的转数和根据由车速检测单元所检测的车速计算电力产生指令值，该转数由转数检测单元检测；和
电力产生指令电压提供单元，用于根据含水蓄电池的电压、根据非水蓄电池的电压和根据由电力产生指令值计算单元所计算的电力产生指令值向发电机提供电力产生指令电压，该含水蓄电池的电压由第一电压检测单元检测，非水蓄电池的电压由第二电压检测单元检测。
根据本发明，通过根据基于发动机的转数和车速所计算的电力产生指令值，并且根据基于非水蓄电池电压的电力产生指令电压(非水蓄电池的内阻小于含水蓄电池的内阻)向发电机提供电力产生指令电压，发电机的电力产生被控制。因此，非水蓄电池被充以以电力产生指令电压所产生的电力，从而能够提高在充电期间的充电效率。
附图说明
图1是说明包括根据本发明的车辆电力产生控制装置的车辆电力系统的配置的方框图。
图2是说明在ECU 7中所执行的电力产生控制的程序的流程图。
图3是说明铅酸蓄电池和锂离子电池的充电/放电电流的状态和发电机的工作电流的方框图。
具体实施方式
下面参照附图将描述本发明的实施例。
图1是说明包括根据本发明的一个实施例的车辆电力产生控制装置的车辆电力系统的配置的方框图。在图1中，该车辆电力系统具有发动机1、由发动机1驱动的发电机2、检测发动机1的转数的转数传感器3、起动发动机1的起动机4、检测车速的车速传感器5、控制发动机1的ECM(发动机控制模块)6、控制发电机2的电力产生量的ECU(电力控制单元)7、指示器8、作为含水蓄电池的铅酸蓄电池9、检测铅酸蓄电池的电压的铅酸蓄电池电压传感器10、作为非水蓄电池的锂离子电池11、检测锂离子电池11的电压的锂离子电池电压传感器12、被提供来自铅酸蓄电池9或锂离子电池11的电力的载荷13和接线盒(J/B)14。注意，在图1中，加粗线表示传送电力的电源线，细线表示传送各种信号的控制线。
发动机1通过连接带15与发电机2连接，发电机2由发动机1的驱动力驱动。
发电机2由发动机1驱动以产生电力，对于电力产生来说，发电机2根据从ECU 7提供的电力产生指令电压(command voltage)被控制。发电机2与铅酸蓄电池9相连。此外，发电机2通过接线盒(J/B)14与锂离子电池11和载荷13相连。由发电机2产生的电力被提供到电池9、电池11和载荷13。
转数传感器3检测发动机1的转数，并且将检测的转数提供到ECU 7。车速传感器5检测车速，并且将检测的车速提供到ECM 6。
根据由转数传感器3检测的发动机1的转数和根据由车速传感器5检测的车速，ECM 6计算电力产生指令值(command value)。例如，ECM 6具有一张图表，在该图表中，对应于发动机1的转数和车速的电力产生指令值被预先设置。ECM 6通过使用该图表计算电力产生指令值TGTVB。所计算的电力产生指令值被提供到ECU7。
ECU 7根据从ECM 6提供的电力产生指令值、从铅酸蓄电池电压传感器10提供的铅酸蓄电池9的电池电压PBVB和从锂离子电池电压传感器12提供的锂离子电池11的电池电压LIVB计算电力产生指令电压ALTV。然后，ECU 7将所获得的电力产生指令值ALTV提供到发电机2，并且控制发电机2的电力产生。此外，ECU 7根据从锂离子电池电压传感器12提供的锂离子电池11的电池电压检测锂离子电池11的损坏(breakdown)。当ECU 7检测出锂离子电池11的损坏时，ECU 7通过接线盒(J/B)14使得锂离子电池11能够与该装置的主体隔离。
当ECU 7检测到锂离子电池11的损坏时，指示器8通过照明和闪烁通知锂离子电池11的损坏。
铅酸蓄电池9接收并且被充以由发电机2产生的电能。该存储电能通过电线被提供到起动机4和载荷13。
锂离子电池11具有比铅酸蓄电池9的内阻小的内阻。此外，锂离子电池11具有随着电荷量的变化逐渐降低的开端电压特性。由于锂离子电池11具有上述的特性，所以当由发电机2产生的电力的电压升高时，所产生的电力被施加和被充到锂离子电池11，而非铅酸蓄电池9。另一方面，当产生电力的电压降低时，锂离子电池11开始放电。因此，锂离子电池11比铅酸蓄电池9具有更高的充电效率。
锂离子电池11接收并被充以由发电机2产生的电力，并且所存储的电能通过电线被提供到起动机4和载荷13。锂离子电池电压传感器12检测锂离子电池11的电压，并且将所检测的电压施加到ECU 7。
接线盒(J/B)14在ECU 7的控制下将锂离子电池11与载荷13相连，或者将锂离子电池11与载荷13断开。更具体地说，对载荷13的电力提供受ECU 7和J/B14的控制，并且当ECU 7检测出锂离子电池11损坏时，J/B 14中的继电器和半导体(未示出)被控制，并且锂离子电池11的连接被中断。在图1中，接线盒(J/B)14作为与ECU 7的分离的主体被示出，然而它也可以与ECU 7合成一体。
图2是说明在ECU 7中所执行的电力产生控制的程序的流程图。
在图2中，当点火开关接通发动机启动时，开始电力产生控制程序。首先，在步骤S200中，锂离子电池电压传感器12检测锂离子电池11的电池电压LIVB。
下面在步骤S201中，确定所检测的电池电压LIVB是否在预定的范围内，并且诊断锂离子电池11的异常动作。当所检测的电池电压LIVB不在预定范围内时，确定在锂离子电池11中出现异常动作，并且控制进到将要在下面描述的步骤S214。另一方面，当所检测的电池电压LIVB在预定范围内时，则控制进到步骤S202。
下面，在步骤S202中，接收在ECM 6中所计算的电力产生指令值TGTVB。紧接着，在步骤S203中，所接收的电力产生指令值TGTVB作为电力产生指令电压ALTV(＝TGTVB)被提供到发电机2。
下面，在步骤S204中，锂离子电池电压传感器12检测锂离子电池11的电池电压LIVB。紧接着，在步骤S205中，确定所检测的电池电LIVB是否在规定的范围内，即在上限值(LIVBH)和下限值(LIVBL)之间。执行该确定以确定锂离子电池11是否需要充电，即锂离子电池11是否可将该电力提供到载荷13。因此，由上限值和下限值所规定的范围与锂离子电池11被确定需要充电的范围是相等的。更具体地说，上限值和下限值为用于确定是否可将该电力提供到载荷13的阈值。
当确定结果中所检测的电池电压LIVB在所规定的范围LICVL＜LIVB＜LIVBH内时，确定锂离子电池11需要充电并且不能向载荷13提供电力这样一种状态。然后，控制返回到步骤S202以继续由发电机2产生电力。另一方面，当所检测的电池电压LIVB不在所规定的范围LICVL＜LIVB＜LIVBH内时，控制进到步骤S206。
下面，在步骤S206中，确定所检测的电池电压LIVB是否等于/大于规定范围的上限值(LIVB≥LIVBH)。当在确定结果中电池电压LIVB等于/大于上述的上限值时，确定锂离子电池11的充电电压充足，电力可从锂电池11提供到载荷13这样一种状态。然后，控制进到步骤S207。另一方面，当电池电压LIVB不等于/大于上述的上限值时，控制进到将要在下面描述的步骤S210。
下面，在步骤S207中，从ECU 7提供到发电机2的电力产生指令电压ALTV从已被输出的值TGTVB变为低于TGTVB的TGTVBF。然后，改变的电力产生指令电压ALTV＝TGTVBF被提供到发电机2。
下面，在步骤S208中，锂离子电池电压传感器12检测锂离子电池11的电池电压LIVB。紧接着，在步骤S209中，确定所改变的电力产生指令电压TGTVBF是否在所检测的电池电压LIVB和锂离子电池11的上限值LIVBH之间(LIVB≤TGTVBF＜LIVBH)。更具体地说，确定在步骤S206所执行的确定处理中“是”状态(LIVB≥LIVBH)是否继续。当在确定结果中所改变的电力产生命令电压TGTVBF不在LIVB≤TGTVBF＜LIVBH内时，即当“是”状态(LIVB≥LIVBH)在步骤S206所执行的确定处理中继续时，作为确定锂离子电池11的充电量充足和电力可被提供到载荷13这样一种状态。更具体地说，确定发电机2的电力产生不必要。然后，控制返回到步骤S207，命令不产生电力的电力产生指令电压ALTV＝TGTVB被继续提供到发电机2，并且发电机2被设置在不产生电力状态下。
另一方面，当所改变的电力产生指令电压TGTVBF在范围LIVB≤TGTVBF＜LIVBH内时，即当“否”状态出现在步骤S206中所执行的确定处理中时，确定需要对锂离子电池11进行充电，并且该控制返回到步骤S202。
接下来，作为电池电压LIVB是否等于/大于上限值的确定结果，当在步骤S206的处理中的所检测的电池电压LIVB不等于/大于上述所规定范围的上限值(LIVB≥LIVBH)时，确定电池电压LIVB被降到低于所规定范围的下限值(LIVBL)，并且控制进到步骤S210。在步骤S210中，提供到发电机2的电力产生指令电压ALTV从已被输出的值TGTVB变到所检测的电池电压LIVB，并且改变的电力产生指令电压ALTV＝LIVB被提供到发电机2。
接下来，在步骤S211中，锂离子电池电压传感器12检测锂离子电池11的电池电压LIVB。紧接着，在步骤S212中，铅酸蓄电池电压传感器10检测铅酸蓄电池9的电池电压PBVB。
接下来，确定所检测的锂离子电池11的电池电压LIVB是否等于/小于所检测的铅酸蓄电池9的电池电压(LIVB≤PBVB)。在该确定结果中，当锂离子电池11的电池电压LIVB不等于/小于所检测的铅酸蓄电池9的电池电压PVBV(LIVB≤PBVB)时，即当锂离子电池11的电池电压LIVB大于铅酸蓄电池9的电池电压PBVB时，控制返回到步骤S210。
另一方面，当锂离子电池11的电池电压LIVB等于/小于铅酸蓄电池9的电池电压PBVB时，控制进到步骤S214。
接下来，在步骤S214中，确定在锂离子电池11中出现诸如损坏之类的异常动作，并且例如通过照亮指示器8，通知锂离子电池11的异常动作。而且，通过接线盒14锂离子电池11与载荷13和发电机2隔离，并且锂离子电池11的电源电路的连接被中断。
图3是说明铅酸蓄电池9和锂离子电池11的充电/放电电流的状态和说明在实现ECU 7中的电力产生控制的情况下发电机2的工作电流的方框图。在图3中，与仅使用铅酸蓄电池9的情况相比，在使用通过将锂离子电池11添加到铅酸蓄电池9所形成的混合蓄电池的情况下，提高了在车辆减速时的电力产生能的回收率。此外，应当理解，通过提高电力产生能的回收率延长了发电机2的不产生电力的时间。因此，施加到发动机1的发电机2的负荷转矩被降低，能够有助于改进燃油消耗。
如上所述，在上述实施例中，根据诸如发动机1的转数和车速之类的车辆的行驶状态和根据铅酸蓄电池9和锂离子电池11的电压，发电机2的电力产生被控制。因此，具有小于铅酸蓄电池9的内阻的内阻的锂离子电池11被充电/放电。因此，可提高整个系统的充电效率。
而且，当锂离子电池11的电压达到或超过预定值时，发电机2可设置为不产生电力状态。因此，驱动发电机2的发动机的载荷被降低，从而能够改进燃油消耗。
此外，当锂离子电池11被损坏时，锂离子电池11可与电源电路分离并且其连接可被中断。因此，可避免继续使用损坏的锂离子电池11。
此外，可通知锂离子电池11的损坏。因此，可提醒对锂离子电池11进行修理。
注意，在实施例中的组成部件和权利要求范围中的组成部件之间的对应关系如下。更具体地说，发电机2对应发电机；铅酸蓄电池9对应含水蓄电池；锂离子电池11对应非水蓄电池；铅酸蓄电池电压传感器10对应第一电压检测单元；锂离子电池传感器12对应第二电压检测单元；转数传感器3对应转数检测单元；车速传感器5对应车速检测单元；ECM 6对应电力产生指令值计算单元；ECU 7对应于电力产生指令电压提供单元。
此外，载荷13对应载荷；ECU 7对应损坏检测单元；接线盒14对应连接控制单元；指示器8对应通知单元。
2002年9月18日申请的第2002-271318号日本专利申请的整个内容以参照方式被包含在这里。

Claims (6)

1、一种车辆电力产生控制装置，包括：
由发动机驱动并且根据电力产生指令电压其电力产生受控的发电机；
用发电机所产生的电力对其充电的含水蓄电池；
与含水蓄电池并联连接、其内阻小于含水蓄电池的内阻并且以用由发电机所产生的电力对其充电的非水蓄电池；
第一电压检测单元，用于检测含水蓄电池的电压；
第二电压检测单元，用于检测非水蓄电池的电压；
转数检测单元，用于检测发动机的转数；
车速检测单元，用于检测车速；
电力产生指令值计算单元，用于根据发动机的转数和根据由车速检测单元所检测的车速计算电力产生指令值，该转数由转数检测单元检测；和
电力产生指令电压提供单元，用于根据含水蓄电池的电压、根据非水蓄电池的电压和根据由电力产生指令值计算单元所计算的电力产生指令值向发电机提供电力产生指令电压，该含水蓄电池的电压由第一电压检测单元检测，非水蓄电池的电压由第二电压检测单元检测。
2、根据权利要求1的车辆电力产生控制装置，
其中电力产生指令值电压为：当由第二电压检测单元检测的非水蓄电池的电压等于/小于第一阈值时，将发电机设置为电力产生状态的电力产生指令电压；以及当非水蓄电池的电压等于/大于大于第一阈值的第二阈值时，将发电机设置为不产生电力状态的电力产生指令电压。
3、根据权利要求1的车辆电力产生控制装置，还包括：
通过由发电机、含水蓄电池和非水蓄电池中的至少一个提供的电力所驱动的载荷；
损坏检测单元，用于根据非水蓄电池的电压检测非水蓄电池的损坏，该电压由第二电压检测单元检测；
连接控制单元，用于当损坏检测单元检测到非水蓄电池的损坏时，将非水蓄电池与该载荷隔离。
4、根据权利要求3的车辆电力产生控制装置，还包括：
通知单元，用于通知非水蓄电池的损坏，
其中当损坏检测单元检测到非水蓄电池的损坏时，通知单元通知非水蓄电池的损坏。
5、一种车辆电力产生控制装置，包括：
由发动机驱动并且根据电力产生指令电压其电力产生受控的发电机；
用发电机所产生的电力对其充电的含水蓄电池；
与含水蓄电池并联连接、其内阻小于含水蓄电池的内阻并且以用由发电机所产生的电力对其充电的非水蓄电池；
第一电压检测装置，用于检测含水蓄电池的电压；
第二电压检测装置，用于检测非水蓄电池的电压；
转数检测装置，用于检测发动机的转数；
车速检测装置，用于检测车速；
电力产生指令值计算装置，用于根据发动机的转数和根据由车速检测装置所检测的车速计算电力产生指令值，该转数由转数检测装置检测；和
电力产生指令电压提供装置，用于根据含水蓄电池的电压、根据非水蓄电池的电压和根据由电力产生指令值计算装置所计算的电力产生指令值向发电机提供电力产生指令电压，该含水蓄电池的电压由第一电压检测装置检测，非水蓄电池的电压由第二电压检测装置检测。
6、一种车辆电力产生控制方法，包括：
准备由发动机驱动并且根据电力产生指令电压其电力产生受控的发电机，用发电机所产生的电力对其充电的含水蓄电池，与含水蓄电池并联连接、其内阻小于含水蓄电池的内阻并且以用由发电机所产生的电力对其充电的非水蓄电池；
检测含水蓄电池的电压；
检测非水蓄电池的电压；
检测发动机的转数；
检测车速；
根据发动机的转数和根据车速，计算电力产生指令值；和
根据含水蓄电池的电压、非水蓄电池的电压和电力产生指令值，向发电机提供电力产生指令电压。
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