DE69629063T2

DE69629063T2 - Hilfsvorrichtung zur Benützung in einem Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE69629063T2
Application number: DE69629063T
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Koike; Minoru Kozaki; Kohichi Tadokoro; Kunihiko Takagi
Original assignee: Seiko Epson Corp; Tokyo R&D Co Ltd
Current assignee: Seiko Epson Corp; Tokyo R&D Co Ltd
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: KR100352546B1; EP1020319A2; EP1020319A3; EP1022183A2; DE69629063D1; CN1134894A; EP0728613A2; JP3450078B2; DE69625630T2; KR100336258B1; CN1246618A; JPH08205314A; EP1022183B1; US5819864A; CN1216298C; EP0728613B1; EP0728613A3; DE69625630D1; EP1020319B1; EP1022183A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hilfsvorrichtung zur Verwendung in einem elektrischen Fahrzeug und insbesondere auf die Hilfsvorrichtung, die einen weiten Bereich von leicht zu verwendenden Konstruktionsverbesserungen in dem elektrischen Fahrzeug ergibt.
Elektrische Fahrzeuge, die einen Elektromotor als Hauptantrieb verwenden, erregen in letzterer Zeit Aufmerksamkeit als das Fahrzeug der nächsten Generation, von dem erwartet wird, dass es ein benzingetriebenes Fahrzeug unter Verwendung eines Verbrennungsmotors ersetzt. Eine Vielzahl von unterschiedlichen technischen Vorschlägen wurde in Verbindung mit dem elektrischen Fahrzeug gemacht. Das elektrische Fahrzeug, das eine die Umwelt nicht belastende elektrische Energie verwendet, löst vollständig Umweltprobleme, die sich bei Verbrennungsmotoren ergeben, wie z. B. Emissionen von giftigen Abgasen und Geräuschen. Es wird geschätzt, dass 70% aller Luftverunreinigungen von Verbrennungsmotoren abgegeben werden. Weiterhin wird angenommen, dass eine umfangreiche Einführung von elektrischen Fahrzeugen in wirksamer Weise die derzeitige Verbrauchsrate von fossilen Treibstoffen, wie z. B. Erdöl verlangsamt, wodurch effektiv die derzeit erwartete verbleibende Verfügbarkeitsperiode von fossilen Brennstoffen verdoppelt wird.
Wie bei dem benzingetriebenen Fahrzeug ist das elektrische Fahrzeug mit Laufrädern versehen, die über Stoßdämpfer an dem Fahrzeugrahmen aufgehängt sind. Die Laufräder werden durch eine Kraftübertragungsvorrichtung angetrieben, deren Kraftquelle ein Elektromotor ist. Dem Elektromotor wird Leistung von einer elektrischen Leistungseinrichtung zugeführt. Die elektrische Leistungseinrichtung besteht aus einem Batteriegruppen-Abschnitt mit einer Anzahl von Speicherbatterien, einem Leistungsversorgungsabschnitt zur Lieferung elektrischer Leistung in zuverlässiger Weise, einem Elektromotor für den Antrieb, einer Motoransteuerschaltung und einer Steuerschaltung zur Lieferung von Geschwindigkeitsbefehlen oder dergleichen an die Motorantriebsschaltung. Von dem Motor erzeugte Antriebsleistung wird dann über die Kraftübertragungsvorrichtung an die Laufräder übertragen, um die Bewegung des elektrischen Fahrzeuges zu ermöglichen.
Der Batteriegruppen-Abschnitt, der elektrische Leistung an den Fahrmotor liefert, ist aus einer Anzahl von Speicherbatterien aufgebaut, die in Serie miteinander verbunden sind, um eine erforderliche Spannung zu erzielen. Die Speicherbatterien haben die folgenden Charakteristiken: die Spannung längs der Batterieanschlüsse sinkt graduell mit der Zeit ab, wenn die Batterie verwendet oder entladen wird, wie dies durch eine Entladekurve in Fig. 5 dargestellt ist. Sobald die Batteriespannung eine Endspannung am äußeren rechten Ende der Kurve in Fig. 5 erreicht, wird die Entladung beendet, um die Speicherbatterie zu schützen. Wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, folgt die Batterie unterschiedlichen Entladekurven in Abhängigkeit von dem verwendeten Strom. Es ist bekannt, dass sich die Betriebsentladezeit der Batterie mit dem Betriebsstrom ändert. Aus diesem Grund ist das elektrische Fahrzeug mit einem Messinstrument versehen, das die verbleibende und verbrauchte Energie anzeigt, wobei eine Vielzahl von Techniken verwendet wird, um in korrekter Weise die elektrische Energie zu bestimmen, die in der Speicherbatterie unverbraucht verbleibt. Das Messinstrument für die verbleibende Kapazität schätzt eine elektrische Energie ab, die verbleibt, und zeigt sie dem Fahrer an.
Wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, wird die elektrische Leistung von einem Batteriegruppen-Abschnitt 91 durch einen Spannungsversorgungs-Schaltungsabschnitt 92 spannungsgeregelt und über nicht gezeigte Leistungsleitungen einer Vielzahl von Geräten unter Einschluß des Messinstrumentes 93 für die verbleibende Kapazität zugeführt. Der von dem Fahrer zu betätigende Hauptschalter 94 ist mit dem Leistungsversorgungs-Schaltungsabschnitt 92 verbunden. Durch Betätigen des Hauptschalters 94 wird der Leistungsversorgungs-Schaltungsabschnitt 92 ein- oder ausgeschaltet. Wenn das Fahrzeug zu einem vollständigen Stillstand kommt, um es zu parken, wird der Schlüsselschalter 94 abgeschaltet, wodurch die Batterieleistung an alle an Bord befindlichen Geräte unter Einschluß des Messinstrumentes für die verbleibende Kapazität abgeschaltet wird, um den Betrieb jedes Gerätes zu stoppen. Der Hauptschlüssel wird aus seinem Schalter entfernt und bleibt in den Händen des Fahrers, um einen Diebstahl des Fahrzeuges zu verhindern. Die von dem Leistungsversorgungs-Schaltungsabschnitt 92 geregelte elektrische Leistung wird dem Motor über die Motor-Ansteuerschaltung zugeführt. Die Motor- Ansteuerschaltung steuert in ihrer Zerhacker-Steuerbetriebsweise die Geschwindigkeit des Motors durch Anheben oder Absenken der Speisespannung an den Motor. Das Zerhackersteuerungs-Schaltverhältnis, das die Spannung vergrößert oder verkleinert, wird durch die Steuerschaltung gesteuert. Die Steuerschaltung ist elektrisch mit einem Beschleunigungs-Handgriff verbunden. Die Steuerschaltung stellt ein Schaltverhältnis in Abhängigkeit von der Einstellung des Beschleunigungs-Handgriffes durch den Fahrer ein. In Abhängigkeit von dem Schaltverhältnis vergrößert oder verkleinert die Motoransteuerschaltung die Effektivspannung, die dem Motor zugeführt wird. Auf diese Weise wird eine Geschwindigkeit des Motors entsprechend der Einstellung des Beschleunigungsgriffes erzielt.
Um eine verbrauchte Speicherbatterie zu laden, wird sie mit einer Ladespannung geladen, die typischerweise höher als ihre Nennspannung ist. Beispielsweise werden für eine 12 V-Speicherbatterie angenähert 15 V der Batterie für deren Ladung zugeführt. Die Kapazität der Batterie ist genau auf der Grundlage der Tatsache zu bestimmen, dass sich die Klemmenspannung der Batterie linear mit der Batteriekapazität ändert, wenn eine Leerlaufspannung gemessen wird, während sich die Batterie in einem lastfreien Zustand am Ende eines Ladevorganges befindet.
Wenn der Ladevorgang abgeschlossen ist, steigt die Klemmenspannung jedoch vorübergehend an (dieser Zustand wird nachfolgend als der "Oberflächenladungszustand" bezeichnet), und zwar teilweise deshalb, weil die Ladespannung höher als die Nennspannung ist, und teilweise, weil das Innere der Batterie zu diesem Zeitpunkt elektrochemisch ungleichfiörmig bleibt. Eine Klemmenspannungsmessung ergibt daher keine genaue Messung der Batteriekapazität. Beispielsweise wird eine 12 V-Speicherbatterie mit einer Ladespannung von ungefähr 15 V geladen.
Unmittelbar nach dem Ladevorgang bleibt die Leerlaufspannung in der Nähe von 15 V unabhängig von der tatsächlichen Kapazität der Batterie. Selbst wenn der Ladevorgang vor der vollständigen Ladung gestoppt wird, kann die Batterie fehlerhaft als vollständig geladen betrachtet werden, weil die gemessene Klemmenspannung hoch ist. Es ist bekannt, dass nach einer gewissen Zeit ein Oberflächenladungszustand, der eine hohe Spannung anzeigt, aufhört und die Klemmenspannung ihren Gleichgewichtszustand erreicht, der die tatsächliche Batterieladekapazität darstellt.
Bei einem der bekannten Verfahren zur Bestimmung der Batterie-Ladekapazität unmittelbar nach dem Laden wird eine Regressionsgleichung bestimmt, die die nach dem Abschluss der Ladung verstrichene Zeit zur Leerlaufspannung in Beziehung setzt, um die Leerlaufspannung im Gleichgewichtszustand nach Verstreichen einer ausreichenden Zeitdauer abzuschätzen, und die Ladekapazität wird dann aus der geschätzten Leerlaufspannung berechnet (siehe beispielsweise japanische Patentanmeldung Hei-4 363679).
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren, bei dem die Batterie-Ladekapazität unmittelbar nach dem Laden unter Verwendung der Regressionsgleichung aus der Klemmenspannung bestimmt wird, sind die Lade- und Entlade-Charakteristiken von Batterie zu Batterie hinsichtlich der Kapazität und dem Alterungszustand verschieden. Daher sollten zunächst Versuche durchgeführt werden, um Daten über die Charakteristiken zu sammeln. Eine derartige zusätzliche Arbeit ist zeitraubend.
Die USA 520 353 offenbart einen Ladungszustands-Anzeiger für eine Batterie, die selektiv mit einer äußeren Last verbunden und von dieser getrennt wird. Während die Batterie von der äußeren Last getrennt ist, wird eine Test-Last mit der Batterie über eine vorgegebene Zeit verbunden, um dieser einen Stromimpuls zu entnehmen. Gleichzeitig wird die Spannung der Batterie gemessen. Die gemessene Spannung wird dann in ein digitales Signal umgewandelt, das gespeichert und nachfolgend an eine optische Anzeigevorrichtung übertragen wird.
Im Hinblick auf die vorstehenden Probleme wurde die vorliegende Erfindung entwickelt. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Batterie-Ladekapazitäts- Messeinrichtung zu schaffen, die die Ladekapazität dadurch genau bestimmt, dass der Oberflächenladungszustand nach einem Ladebetrieb beseitigt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Speicherbatterie-Ladekapazität- Messgerät zur Verwendung in einem elektrischen Fahrzeug geschaffen, das die Ladekapazität auf der Grundlage einer Klemmenspannung einer Speicherbatterie bestimmt, die bei Abschluss eines Ladevorganges gemessen wird, wobei das Batteriekapazitäts-Messgerät Einrichtungen zur Messung der Klemmenspannung längs der Speicherbatterie unter vorgegebenen Zeitintervallen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass:
die Messeinrichtung zur Feststellung, ob die Speicherbatterie sich in einem Oberflächenladezustand befindet, auf der Grundlage einer Änderung der gemessenen Klemmenspannung ausgebildet ist, und dass sie weiterhin folgendes umfasst:
Einrichtungen, die eine Entladung der Speicherbatterie mit einer geringen Last ermöglichen, wenn sich die Speicherbatterie in einem Oberflächenladezustand befindet; und
Einrichtungen zur Bestimmung der Ladekapazität auf der Grundlage der Klemmenspannung, wenn der Oberflächenladezustand beseitigt ist.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Seitenansicht ist, die allgemein ein elektrisches Motorrad gemäß einer Ausführungsform des elektrischen Fahrzeuges der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in Fig. 1 ist,
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm des Steuerprogramms einer Ausführungsform einer Batterieladekapazitäts-Messvorrichtung bei dem elektrischen Fahrzeug der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 4 ein Schaltbild einer Entladeschaltung ist, die bei der Batterieladekapazitäts-Messvorrichtung in der vorstehenden Ausführungsform verwendet wird,
Fig. 5 eine grafische Darstellung ist, die die Entladecharakteristiken bei einem konstanten Strom für eine typische Speicherbatterie zeigt,
Fig. 6 eine grafische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem Batterieentladestrom und der Entladekapazität zeigt,
Fig. 7 ein Blockschaltbild der bekannten Batteriegruppe und der Leistungsversorgungsschaltung ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 wird nunmehr eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert Das elektrische Fahrzeug in der Ausführungsform wird unter Verwendung eines Zweirad-Elektro-Motorrades (unter Einschluss eines Elektro-Rollers) als ein Beispiel erläutert. Die Ausführungsform verwendet die identische grundlegende Konstruktion des elektrischen Motorrades.
Wie bei dem bekannten von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Motorrad weist ein elektrischer Motorroller 1 an den vorderen und hinteren Enden eines Fahrzeugrahmens 2 Laufräder 4, 5, die an dem Hauptrahmen 3 des Fahrzeuges aufgehängt sind, und einen Fahrersitz 2a angenähert an der mittleren Position des Fahrzeugrahmens 2 auf. Das Vorderrad 4 wird von einem Lenker 6 gelenkt. Das Hinterrad 5 wird von einem elektrischen Fahrmotor anstelle eines Verbrennungsmotors angetrieben. Ein Armaturenbrett 8, das in der Mitte des Lenkers 6 angeordnet ist, weist eine Anzeigevorrichtung 9 zur Anzeige der Fahrgeschwindigkeit, der verbleibenden Batteriekapazität und dergleichen sowie eine Vielzahl von Schaltern für die Steuerung von an dem Fahrzeug vorgesehenen Geräten auf. Unterhalb des Armaturenbrettes 8 auf dem Hauptrahmen 2 befindet sich ein Hauptschalter 10 zum Ein- oder Ausschalten aller an dem Fahrzeug befindlicher Geräte.
Der Hauptrahmen 3 trägt eine elektrische Leistungsvorrichtung 11 zur Lieferung elektrischer Leistung, die zum Fahren benötigt wird, einen Motor, der die elektrische Leistung von der elektrischen Leistungsvorrichtung 11 in mechanische Kraft umwandelt, und eine Kraftübertragungsvorrichtung 12 zur Übertragung der mechanischen Kraft auf das Hinterrad 5. Ein Beschleunigungs-Handgriff 6a, ein Bremshebel, ein Bremsmechanismus, Aufhängungssysteme und einige andere nicht gezeigte Bauteile bleiben gegenüber denen unverändert, wie sie bei dem bekannten Motor-Zweirad verwendet werden. Eine Vielzahl von Schaltern, unter Einschluss des Beschleunigungs-Handgriffes 6a, des Bremshebels, des Hauptschalters 10 und dergleichen sind elektrisch mit der elektrischen Leistungsvorrichtung 11 verbunden.
Die elektrische Leistungsvorrichtung 11 besteht aus einem Batteriegruppen- Abschnitt 14, der angenähert an einer mittleren unteren Position des Hauptrahmens 3 des Fahrzeugrahmens 2 angeordnet ist, einem Meßinstrument 15 für die verbleibende Kapazität, einer Leistungsversorgungsschaltung 16, einer Steuerschaltung 17, einer Ladeschaltung 18 und einer Motoransteuerschaltung 19, die neben dem Batteriegruppen-Abschnitt 14 angeordnet ist, und einer Anzahl von Sensoren, die in den an Bord befindlichen Geräten angeordnet sind.
Der Batteriegruppen-Abschnitt 14 umfasst vier Batterien 14a, die durch Haltebügel an dem Hauptrahmen befestigt sind. Diese Batterien 14a sind miteinander durch einen großen Querschnitt aufweisende Kabel in Serie geschaltet, um Spannungsabfälle zu vermeiden und um eine erforderliche Spannung zu erzielen. Die elektrische Leistung von dem Batteriegruppen-Abschnitt 14 wird von der Leistungsversorgungsschaltung 16 geregelt, bevor sie an jedes der an Bord befindlichen Geräte verteilt wird.
Die Motoransteuerschaltung 19 ist eine Schaltung, die hauptsächlich aus großen MOSFET's als Hochleistungs-Schaltelementen aufgebaut ist. Der Schaltbetrieb der FET-Schaltung in Form einer Zerhackersteuerung erhöht oder verringert die Effektivspannung, die an den Fahrmotor geliefert wird, um die Motordrehzahl zu steuern. Ein Schaltbetrieb wird entsprechend des Geschwindigkeitsbefehls von der Steuerschaltung 17 als Antwort auf eine Beschleunigungs-Handgriff-Einstellung ausgeführt.
Die Steuerschaltung 17 umfasst einen Mikrocomputer, der Signale von dem Beschleunigungs-Handgriff 6a und Sensoren empfängt, die in den an Bord befindlichen Geräten befestigt sind, und der Signale an die Motorsteuerschaltung 19 und die Anzeigevorrichtung 9 auf dem Anzeigefeld 8 liefert. Der Mikrocomputer ist mit einem Analog-/Digitalwandler zur Umwandlung eines Eingangssignals in ein Digitalsignal, einem I/O-Port, einer CPU und Speicher versehen. Unter der Steuerung des in dem Speicher gespeicherten Programms verarbeitet der Mikroprozessor Sensorsignale unter Einschluss der Sensorsignale bezüglich der Beschleunigungs-Handgriff-Einstellung, die durch die Betätigung des Beschleunigungs-Handgriffes 6a eingestellt wird, und von Signalen von den anderen Sensoren, und er liefert erforderliche Befehle, wie z. B. ein das Schaltverhältnis einstellendes Signal an die Motoransteuerschaltung 19.
Die Kraftübertragungsvorrichtung 12 besteht aus dem Fahrmotor und einem kontinuierlich veränderbaren Getriebe 20. Die Kraftübertragungsvorrichtung 12 wandelt eine von dem Motor erzeugte Drehbewegung in ein entsprechendes Drehmoment mit Hilfe des kontinuierlich veränderbaren Getriebes 20 um und überträgt das Drehmoment auf das Hinterrad 5.
Wenn der Fahrer den Hauptschalter 10 einschaltet, beginnt die Leistungsversorgungsschaltung 16 ihren Betrieb und verteilt elektrische Leistung von dem Batteriegruppen-Abschnitt 14 an die an Bord befindlichen Geräte und macht das Fahrzeug startbereit. Wenn der Fahrer als nächstes den Beschleunigungs-Handgriff 6a betätigt, liefert die Steuerschaltung 17 als Antwort hierauf einen Geschwindigkeitsbefehl an die Motoransteuerschaltung 19. In Abhängigkeit von dem Geschwindigkeitbefehl erhöht oder verringert die Motoransteuerschaltung 19 die dem Fahrmotor zugeführte Ansteuerleistung, um die Drehzahl des Fahrmotors zu steuern. Die von dem Fahrmotor erzeugte Drehbewegung wird in ein passendes Drehmoment umgewandelt, das dann auf das Hinterrad 5 übertragen wird. Der elektrische Zweirad-Roller 1 beginnt damit mit einer Geschwindigkeit zu fahren, die der Fahrer wünscht.
Als nächstes wird die Batterieladekapazitäts-Messvorrichtung des elektrischen Fahrzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der Fig. 3 und 4 erläutert.
Die Ladekapazitäts-Messvorrichtung beseitigt die Oberflächenladung, die eine von der normalen Klemmenspannung abweichende Spannung über eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Abschluss eines Ladevorganges anzeigt und ermöglicht es, die richtige Kapazität der Batterien zu messen. Im Einzelnen werden die Batterien mit einer Ladespannung geladen, die höher als die Klemmenspannung ist, wobei die Klemmenspannung zu vorgegebenen Intervallen nach dem Abschluss des Ladevorganges gemessen wird, und wenn irgendeine Änderung zwischen den gemessenen Spannungen festgestellt wird, so wird eine Entladung mit einer schwachen Last unter der Annahme ausgeführt, dass sich die Batterien in einem Oberflächenladezustand befinden. Dieser Zyklus wird wiederholt, bis eine von dem Oberflächenladungszustand freie stabile Spannung gemessen wird. Wenn der Oberflächenladungszustand entfallen ist, wird die Ladekapazität auf der Grundlage der gemessenen Spannung bestimmt.
Die Ladekapazität-Messvorrichtung umfaßt den Batteriegruppen-Abschnitt mit der Anzahl von Speicherbatterien, das Messgerät für die verbleibende Kapazität zur Bestimmung der Kapazität aus der Leerlaufspannung des Batteriegruppen- Abschnittes und die mit dem Messgerät für die verbleibende Kapazität verbundene Steuerschaltung. Die Ladekapazität-Messvorrichtung umfasst weiterhin eine Entladeschaltung 71, die in Fig. 4 gezeigt ist, und ein Ladekapazität- Messprogramm, das die Betriebsweise der Entladeschaltung 71 und der Messeinrichtung für die verbleibende Kapazität steuert. Das Ladekapazität- Messprogramm verwendet die Messeinrichtung für die verbleibende Kapazität, um zu bestimmen, ob sich die Batterien in einem Oberflächenladungszustand befinden, oder nicht. Das Programm verwendet die Entladeschaltung 71, um den Oberflächenladungszustand zu beseitigen, und verwendet das Messinstrument für die verbleibende Kapazität, um die derzeitige Ladekapazität zu bestimmen.
Das Betriebsprogramm der Ladekapazität-Messvorrichtung wird unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm nach Fig. 3 erläutert. In dem Ablaufdiagramm nach Fig. 3 ist das Programm zur Messung der Ladekapazität in drei Hauptblöcken organisiert: einem ersten Block (Schritte S1 bis S4) zur Feststellung, ob sich die Batterien in einem Oberflächenladezustand befinden oder nicht, einem zweiten Block (Schritte S5 bis S7) nachfolgend zu dem ersten Block zur Beseitigung der Oberflächenladung durch Entladen der Batterien mit einer schwachen Last, wenn festgestellt wird, dass sich die Batterien in einem Oberflächenladungszustand befinden, und einem dritten Block (Schritt S8) zur Bestimmung der Ladekapazität auf der Grundlage einer stabilen Klemmenspannung nach der Beseitigung der Oberflächenladung.
Im Schritt S1 wird die Klemmenspannung gemessen, während sich der Batteriegruppen-Abschnitt im Leerlaufzustand ohne Last befindet. Der gemessene Wert E1 wird in einer Speichereinrichtung gespeichert. Im Schritt S2 wird eine vorgegebene Zeitdauer Δt1 gezählt. Wenn die vorgegebene Zeitdauer Δt1 abgelaufen ist, geht der Prozess zum Schritt S3 über. Im Schritt S3 wird die Klemmenspannung ohne Last an den Batterien gemessen. Der gemessene Wert E2 wird in den Speichereinrichtungen gespeichert.
Im Schritt S4 wird eine Feststellung getroffen, ob sich die Batterien in einem Oberflächenladungszustand befinden oder nicht, indem E1 und E2 miteinander verglichen werden. Im Einzelnen wird der gemessene Wert E2 von dem gemessenen Wert E1 subtrahiert, und die Differenz zwischen diesem wird dann mit ΔE verglichen, d. h. fehlerkompensiert. Wenn die Differenz größer als ΔE ist, d. h. wenn bei der Klemmenspannung eine Änderung auftritt, die größer als eine vorgegebene Verringerungsrate selbst nach der vorgegebenen Dauer von Δt1 ist, so wird befunden, dass sich die Batterien immer noch in einem Oberflächenladungszustand befinden und nicht im Gleichgewichtszustand. Wenn andererseits die Differenz kleiner ist, d. h. wenn die Klemmenspannung eine nur geringe Änderung nach der vorgegebenen Zeitdauer Δt1 anzeigt, so wird angenommen, dass sich die Batterien im Gleichgewichtszustand befinden, wobei der Oberflächenladungszustand beseitigt ist.
Wenn der Schritt S4 feststellt, dass der Oberflächenladungszustand vorliegt, so beginnt der Prozess erneut mit dem Schritt S1 nach einer Folge von Schritten (Schritte S5 bis S7) zur Beseitigung der Oberflächenladung. Ein Zyklus von S1 bis S7 wird wiederholt, bis die Oberflächenladung beseitigt ist. Wenn die Oberflächenladung beseitigt ist, geht der Prozess zum Schritt S8 über, in dem die Ladekapazität der Batterien bestimmt wird.
Der Block zur Beseitigung der Oberflächenladung schließt die Entladung der Batterien mit einer schwachen Last für eine gewisse Dauer ein, um die Ladung in der Nähe der Klemmen der Batterien zu beseitigen, damit der Oberflächenladungszustand beseitigt wird.
Ein Entladeprozess wird unter Verwendung der Entladeschaltung 71 nach Fig. 4 ausgeführt. Die Entladeschaltung 71 umfasst ein Halbleiter-Schalterbauteil 72 und einen Widerstand 73 mit einem vorgegebenen hohen Widerstand, die in einer Serienschaltung geschaltet sind. Diese Serienschaltung wird parallel zu den Ausgangsanschlüssen des Batteriegruppen-Abschnittes 14 angeschlossen, der eine Anzahl von Batterien 14a aufweist. Der Schaltbetrieb des Schalterbauteils 72 ermöglicht es dem Widerstand 73, die Batterien für eine vorgegebene Zeitdauer Δt2 zu entladen.
Im Schritt S5 wird das Schalterbauteil 72 eingeschaltet, und der Batteriegruppen- Abschnitt 14 beginnt die Entladung über den einen hohen Widerstandswert aufweisenden Widerstand 73 mit einem kleinen Strom I. Im Schritt S6 wird die vorgegebene Dauer von Δt2 gezählt. Wenn die vorgegebene Zeitdauer Δt2 abgelaufen ist, wird das Schalterbauteil 72 im Schritt S7 abgeschaltet. Die Entladung der Speicherbatterien 14a wird beendet. Der Prozess beginnt erneut mit dem Schritt S1. Die Folge von Schritten für die Feststellung der Oberflächenladung und die Beseitigung der Oberflächenladung (Schritte S1 bis S7) wird wiederholt, bis der Oberflächenladungszustand beseitigt ist.
Wenn der Oberflächenladungszustand durch den Prozess der Feststellung und nachfolgenden Beseitigung der Oberflächenladung beseitigt ist, wird die Ladekapazität der Batterien schließlich im Schritt S8 bestimmt. Die gemessene Leerlaufspannung E2 wird als eine stabile Spannung betrachtet, wobei sich die Batterien im Gleichgewichtszustand befinden. Das Messgerät für die verbleibende Kapazität bestimmt somit die Ladekapazität der Batterien aus dem gemessenen Wert E2.
Wie dies weiter oben beschrieben wurde, wird bei der Batterieladekapazität- Messvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform die nach dem Laden auftretende Klemmenspannung, die von der normalen Klemmenspannung abweicht, zu vorgegebenen Intervallen für eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Abschluss des Ladevorganges gemessen, wobei das Vorliegen eines Oberflächenladungszustandes aus einer Änderung der gemessenen Klemmenspannungen bestimmt wird und der Oberflächenladungszustand dadurch beseitigt wird, dass eine Entladung der Batterie in eine schwache Last ermöglicht wird, und dieser Feststellungs-/Beseitigungsprozess wird wiederholt, bis der Oberflächenladungszustand vollständig beseitigt ist und zuverlässige Messwerte gewonnen werden. Somit wird der Oberflächenladungszustand in einer kurzen Zeit und in zuverlässiger Weise beseitigt. Daher wird die Ladekapazität exakt bestimmt.
Die Klemmenspannung wird bei beseitigtem Oberflächenladungszustand gemessen, worauf die Ladekapazität der Batterien bestimmt wird. Daher ist keinerlei Regressionsgleichung, die eine grobe Abschätzung der Charakteristiken der Batterien ausdrückt, erforderlich. Das Prinzip der Erfindung kann auf eine Vielzahl von Speicherbatterien angewandt werden, bei denen eine Oberflächenladung auftritt. Das Prinzip dieses Gesichtspunktes der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine einfache Messung und weist einen weiten Bereich von Anwendungsmöglichkeiten auf. Selbst wenn die Charakteristiken der Batterien aufgrund von Betriebs- und Umgebungsbedingungen geändert werden, wird eine genaue Messung der Ladekapazität ausgeführt, weil die Kapazität der Batterien bestimmt wird, nachdem die Oberflächenladung beseitigt wurde.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit der Batterieladekapazität-Messvorrichtung zur Verwendung in einem elektrischen Fahrzeug die nach dem Laden auftretende Klemmenspannung, die von der normalen Klemmenspannung abweicht, zu vorgegebenen Intervallen für eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Abschluss eines Ladevorganges gemessen, wobei das Vorliegen eines Oberflächenladungszustandes aus einer Änderung der gemessenen Klemmenspannungen bestimmt wird und der Oberflächenladungszustand dadurch beseitigt wird, dass eine Entladung der Batterie in eine schwache Last ermöglicht wird, und dieser Feststellungs- /Beseitigungsprozess wird wiederholt, bis der Oberflächenladungszustand vollständig beseitigt ist und zuverlässige Messwerte erzielt werden. Damit wird der Oberflächenladungszustand in kurzer Zeit und in einer zuverlässigen Weise beseitigt. Weiterhin wird die Ladekapazität exakt bestimmt.
Entsprechend dem elektrischen Fahrzeug der vorliegenden Erfindung wird eine Batterieladekapazität-Messvorrichtung geschaffen, die die Ladekapazität dadurch genau bestimmt, dass der Oberflächenladungszustand nach einem Ladevorgang beseitigt wird. Wie dies weiter oben beschrieben wurde, ergibt die vorliegende Erfindung ein verbessertes, leicht zu betreibendes Merkmal in einem weiten Betriebsbereich eines elektrischen Fahrzeuges.
Die vorstehende Beschreibung wurde lediglich als Beispiel gegeben, und es ist für einen Fachmann verständlich, dass Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Speicherbatterie-Ladekapazitäts-Messvorrichtung zur Verwendung in einem elektrischen Fahrzeug (1), die die Ladekapazität auf der Grundlage der Klemmenspannung einer Speicherbatterie (14) bestimmt, die nach Abschluss eines Ladevorganges gemessen wird, wobei die Batteriekapazität-Messvorrichtung Einrichtungen zur Messung der Klemmenspannung längs der Speicherbatterie 14 zu vorgegebenen Intervallen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass:

die Messvorrichtung zur Feststellung, ob sich die Speicherbatterie (14) in einem Oberflächenladungszustand befindet, auf der Grundlage einer Änderung der gemessenen Klemmenspannungen ausgebildet ist, und dass sie weiterhin folgendes umfasst:

Einrichtungen (71), die eine Entladung der Speicherbatterie an einer schwachen Last ermöglichen, wenn sich die Speicherbatterie (14) in einem Oberflächenladungszustand befindet; und

Einrichtungen zur Bestimmung der Ladekapazität auf der Grundlage der Klemmenspannung, wenn der Oberflächenladungszustand beseitigt ist.

2. Elektrisches Fahrzeug 1, das ein oder mehrere der im Anspruch 1 beanspruchten Geräte aufweist.