JP3372440B2 - 充電時期報知装置 - Google Patents

充電時期報知装置

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JP3372440B2
JP3372440B2 JP00774897A JP774897A JP3372440B2 JP 3372440 B2 JP3372440 B2 JP 3372440B2 JP 00774897 A JP00774897 A JP 00774897A JP 774897 A JP774897 A JP 774897A JP 3372440 B2 JP3372440 B2 JP 3372440B2
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voltage
battery
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internal combustion
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

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  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、内燃機関および電
気駆動制動装置を併用するハイブリッド自動車に利用す
る。本発明は、本願出願人がHIMRとして製造販売す
るハイブリッド自動車のために開発した装置であるが、
高圧電池を搭載する電気自動車に広く利用することがで
きる。本発明は、高圧電池の適正な充電時期を利用者に
報知するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電気自動車あるいは電気および内燃機関
を併用するハイブリッド自動車は、現在の技術では充電
可能な電池(二次電池)を搭載し、この電池を適正に保
守することが必要である。電池はしばしばその端子電圧
が200Vを越える高圧のものになるから、利用者が簡
単に電池にアクセスすることができない構造に装備され
る。したがって、電池の充電状況その他電池の保守に必
要な情報は、電気的に遠隔測定により得ることが必要で
ある。なお、このようなハイブリッド自動車について
は、WO 88/06107号公報、その他に開示があ
る。
【0003】従来は、このような自動車は定期バスなど
自動車を扱う専門技術者が配置された事業所がユーザと
なることから、電池については例えば月1回の定期保守
などを行って管理することが可能である。したがって、
自動車に搭載された高圧電池もある程度のレベルで適正
な管理が行われていた。
【0004】また従来例装置として、電池からエネルギ
が放出される放電時特性および電池にエネルギが回生さ
れる充電時特性を測定して、その電池の容量を推定する
技術などが知られている(特願平8−155700号公
報参照、本願出願時において未公開)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような高
圧電池を搭載した自動車が広く普及することになると、
一般の利用者にとっては高度な管理は不可能であり、適
正な報知装置が必要となる。また従来例装置は、温度特
性が配慮されていないなど、充電容量についての測定が
しばしば不正確であり、過放電あるいは過充電などが行
われてしまうことがあった。また、高圧電池は温度にし
たがってその充電特性および放電特性が著しく変動する
ので、温度情報を含む適正な入力情報を基礎に充電時期
報知を行うことが必要である。
【0006】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、高圧電池の充電容量を正しく計測演算して、適
正な充電時期報知信号を発生することができる装置を提
供することを目的とする。本発明は、電池溶液の比重測
定など専門的な技術を併用することなく、電気的な自動
計測および演算にしたがって、適正な充電時期報知信号
を発生することができる装置を提供することを目的とす
る。本発明は、一般ユーザが簡便に高圧電池の充電時期
を知ることができる装置を提供することを目的とする。
本発明は、温度により特性が大きく変化する高圧電池に
対して適正な充電時期報知信号を発生することができる
装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ハイブリッド
自動車などの高圧電池を搭載した電気自動車において充
電状態を自動的に計測演算し充電量が所定値を下回った
ときに報知することを特徴とする。
【0008】すなわち、本発明は、内燃機関の出力軸に
連結された多相交流回転機と、高圧電池と、この高圧電
池に接続される直流端子と前記多相交流回転機に接続さ
れる交流端子との間に相互にエネルギ変換を行うインバ
ータとを備え、このインバータには、前記出力軸の回転
情報を入力し、この出力軸の実回転速度より大きい回転
速度の回転磁界を前記多相交流回転機に与えて電動機と
し、この出力軸の実回転速度より小さい速度の回転磁界
を前記多相交流回転機に与えて発電機として制御する制
御手段を含む加速制動装置が設けられ、前記高圧電池の
充電時期を報知する装置において、CPUを含む制御ユ
ニットを設け、この制御ユニットには、前記高圧電池の
端子電圧、前記高圧電池の放電電流、前記高圧電池の温
度情報、およびキースイッチの操作情報を取込み、重負
荷時および軽負荷時の高圧電池の温度に対応する電圧電
流特性を演算して充電時期を報知する信号を発生する演
算手段を含むことを特徴とする。
【0009】前記演算手段には、前記高圧電池の複数の
温度に対応する重負荷時および軽負荷時の放電電圧電流
特性をあらかじめ記憶する手段と、その記憶する手段に
記憶された特性と計測データによる特性とを比較する手
段とを含み、前記軽負荷時はキースイッチがオン状態に
あり前記内燃機関がクランキングされる前の状態の時で
あり、前記重負荷時はキースイッチが始動位置にありク
ランキング中で前記内燃機関が始動する前の状態の時で
あり、前記記憶する手段は、各高圧電池の固有のデータ
が記録されたROMであることが望ましい。
【0010】車両の加速制動制御を行う制御ユニットに
設けられたCPUが高圧電池の端子電圧、放電電流、温
度情報およびキースイッチの操作情報を取込み、重負荷
時および軽負荷時の高圧電池の温度に対応する電圧電流
特性を演算し、高圧電池の充電容量が不充分である場合
に充電警報を自動的に発生し充電を促す。
【0011】充電時期を報知する信号を発生する手段に
よる充電容量が不充分であるか否かの判定は、あらかじ
め記憶された高圧電池の複数の温度に対応する重負荷時
および軽負荷時の放電電圧電流特性と計測演算したデー
タによる特性とを比較することによって行われる。
【0012】キースイッチがオン状態にあり内燃機関が
クランキングされる前の状態、すなわち始動のための電
力が消費されていない状態を軽負荷時とし、キースイッ
チが始動位置にあり内燃機関がクランキングされている
が始動に到っていない状態、すなわち始動のために電力
が消費されている状態を重負荷時とする。この軽負荷時
および重負荷時の放電電圧電流をそれぞれ計測し、計測
したデータと記憶されている特性とを比較判定すること
により、充電量を適正に把握することができる。
【0013】重負荷時の特性は重要であり、これを正し
く計測するために、クランキング時にt時間(例えば1
秒間)だけ、エンジンが始動しないように燃料供給を遮
断するように構成することができる。
【0014】各高圧電池の固有のデータが記録される手
段には、高圧電池の放電電圧電流特性が種類によって異
なるので、書き換えができるようにROMを用いること
がよい。
【0015】これにより、電池溶液の比重測定などの専
門的な技術を用いることなく、自動的に計測演算を行っ
て適正な充電時期報知信号を発生することができ、一般
ユーザに対しても簡便に高圧電池の充電時期を知らせる
ことができる。また、温度により特性が大きく変化する
高圧電池の充電時期を適正に観測し報知することができ
る。
【0016】
【発明の実施の形態】
【0017】
【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。図1は本発明実施例の要部の構成を示す図である。
【0018】本発明実施例は、内燃機関1の出力軸2に
連結された多相交流回転機3と、高圧電池4と、この高
圧電池4に接続される直流端子と多相交流回転機3に接
続される交流端子との間に相互にエネルギ変換を行うイ
ンバータ5と、出力軸2の回転速度を検出する回転セン
サ6とが備えられ、インバータ5には、出力軸2の回転
情報を入力し、この出力軸2の実回転速度より大きい回
転速度の回転磁界を多相交流回転機3に与えて電動機と
し、この出力軸2の実回転速度より小さい速度の回転磁
界を多相交流回転機3に与えて発電機として制御する制
御手段を含む加速制動装置が設けられる。
【0019】さらに、本発明の特徴として、制御手段に
CPU10を含む制御ユニット7が設けられ、この制御
ユニット7には、高圧電池4の端子電圧、高圧電池4の
放電電流、高圧電池4の温度情報、およびキースイッチ
8の操作情報を取込み、重負荷時および軽負荷時の高圧
電池の温度に対応する電圧電流特性を演算して充電時期
を報知する信号を発生する演算手段が含まれる。
【0020】前記演算手段には、高圧電池4の複数の温
度に対応する重負荷時および軽負荷時の放電電圧電流特
性をあらかじめ記憶する手段と、その記憶する手段に記
憶された特性と計測データによる特性とを比較する手段
とが含まれる。記憶する手段としてはROM9が用いら
れる。
【0021】高圧電池4からインバータ5への電流通路
には電流センサ11が備えられ、高圧電池4の壁面には
壁面温度センサ12が設けられる。電流センサ11およ
び壁面温度センサ12の検出出力はCPU10に接続さ
れる。
【0022】キースイッチ8がオン状態にあり内燃機関
1がクランキングされる前の始動のために電力が消費さ
れていないときを軽負荷状態にあるものとし、キースイ
ッチ8が始動位置にありクランキング中で内燃機関1が
自律的に起動する前の状態で始動のために電力が消費さ
れているときを重負荷状態にあるものとする。
【0023】次に、このように構成された本発明実施例
の動作について説明する。図2は本発明実施例における
軽負荷時の比重処理動作の流れを示すフローチャートで
ある。
【0024】キーが差込まれキースイッチ8が「オン」
状態に操作されると、CPU10は高圧電池4の端子電
圧を取込み、電池1個当りの電圧を演算する。例えば高
圧電池4が25個搭載されていて、その端子電圧が31
0Vであったとすると、 310V/25個=12.4V の演算を行う。
【0025】次いで、壁面温度センサ12から電池温度
を取込み、その温度における温度補正を行って比重を演
算する。比重は近似的に、 V/セル数=比重+0.84 V:軽負荷時電圧(オープン電圧) によって求められる。
【0026】演算された比重値が所定値以外(最小限界
値以下または最大限界値以上)であるか否かを判定す
る。上式から端子電圧が低ければ比重は低くなる。例え
ば電池温度が30°Cのときの設計比重値が1.27で
あるとすると、 完全放電時比重値:1.10 過充電時比重値(液枯れ):1.33 となり、この範囲内に所定値が設定される。
【0027】比重値が所定値以外でなければ充電の必要
はないので処理を終了する。比重値が所定値以外であれ
ば、その比重値をROM9に記録する。
【0028】図3は本発明実施例における重負荷時の処
理動作の流れを示すフローチャートである。始動は多相
交流回転機3にゆるやかな回転磁界を与えることにより
行われる。
【0029】CPU10は、キースイッチ8が操作され
内燃機関1がクランキング状態になると、安定したデー
タを取るために図外の燃料噴射系を制御して1秒間だけ
内燃機関1の始動を禁止する。これはCPU10が内燃
機関1の回転を検知してから1秒間だけ燃料噴射弁を閉
鎖状態にキープすることにより行われる。
【0030】この状態で端子電圧を取込むとともに、電
流センサ11から放電電流を取込み、さらに壁面温度セ
ンサ12から電池温度を取込む。この取込んだ値とあら
かじめROM9に記録されている放電電圧電流特性とを
比較し、充電が必要な状態にあるか否かを判定する。
【0031】図4は本発明実施例にかかわる放電電圧電
流特性の一例を示す図である。このような特性マップが
複数の温度についてROM9に記録されているので、測
定された温度に対応するマップとの比較が行われ判定さ
れる。充電の必要がない状態にあれば処理を終了する。
充電が必要な状態にあれば取り込んだデータをROM9
に記録する。
【0032】図5は本発明実施例における充電時期報知
動作の流れを示すフローチャートである。CPU10は
軽負荷時の処理および重負荷時の処理においてROM9
に取込んだデータを読み出し、充電器により充電できる
充電量と比較する。例えば充電器の充電可能な容量を5
5AHとし、その80%にあたる44AHになったとき
に充電を行うものとすると、電池容量が65AHであり
その120%にあたる充電を行った場合の充電容量は7
8AHとなる。したがって、充電容量が、 78AH−44AH=34AH まで低下していれば、充電時期報知が必要であるとし
て、図外のバッテリ・ウォーニング・ランプを点灯また
は点滅させ、充電時期にあることを通報する。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
池溶液の比重測定など専門的な技術を用いることなく、
温度により特性が大きく変化する高圧電池の充電容量を
正しく計測演算して適正な充電時期報知信号を発生する
ことができる。また、これにともなって一般ユーザに対
しても簡便に高圧電池の充電時期を知らせることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の要部の構成を示す図。
【図2】本発明実施例における軽負荷時の処理動作の流
れを示すフローチャート。
【図3】本発明実施例における重負荷時の処理動作の流
れを示すフローチャート。
【図4】本発明実施例にかかわる放電電圧電流特性の一
例を示す図。
【図5】本発明実施例における充電時期報知動作の流れ
を示すフローチャート。
【符号の説明】
1 内燃機関 2 出力軸 3 多相交流回転機 4 高圧電池 5 インバータ 6 回転センサ 7 制御ユニット 8 キースイッチ 9 ROM 10 CPU 11 電流センサ 12 壁面温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 29/06 F02D 29/06 D H02J 7/10 H02J 7/10 B H L (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/00 H02J 7/10 B60K 6/04 B60L 11/14 F02D 29/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の出力軸に連結された多相交流
    回転機と、高圧電池と、この高圧電池に接続される直流
    端子と前記多相交流回転機に接続される交流端子との間
    に相互にエネルギ変換を行うインバータとを備え、この
    インバータには、前記出力軸の回転情報を入力し、この
    出力軸の実回転速度より大きい回転速度の回転磁界を前
    記多相交流回転機に与えて電動機とし、この出力軸の実
    回転速度より小さい速度の回転磁界を前記多相交流回転
    機に与えて発電機として制御する制御手段を含む加速制
    動装置が設けられ、前記高圧電池の充電時期を報知する
    装置において、 CPUを含む制御ユニットを設け、この制御ユニットに
    は、前記高圧電池の端子電圧、前記高圧電池の放電電
    流、前記高圧電池の温度情報、およびキースイッチの操
    作情報を取込み、キースイッチがオン状態にあり前記内燃機関の始動のた
    めに電力が消費されていない状態を軽負荷時、キースイ
    ッチが始動位置にあり前記内燃機関の始動のために電力
    が消費されている状態を重負荷時として、それぞれの負
    荷時の高圧電池の温度に対応する電圧電流特性を演算し
    て充電時期を報知する信号を発生する演算手段を含む
    とを特徴とする充電時期報知装置。
  2. 【請求項2】 前記演算手段には、前記高圧電池の複数
    の温度に対応する重負荷時および軽負荷時の放電電圧電
    流特性をあらかじめ記憶する手段と、その記憶する手段
    に記憶された特性と計測データによる特性とを比較する
    手段とを含む請求項1記載の充電時期報知装置。
  3. 【請求項3】 前記記憶する手段は、各高圧電池の固有
    のデータが記録されたROMである請求項記載の充電
    時期報知装置。
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