專利名稱：電源控制器、電動(dòng)車和電池控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制負(fù)載和電池組之間連接狀態(tài)的電源控制器，尤其涉及一種通過將來自電池組的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力并將其提供給電動(dòng)機(jī)而行駛的電動(dòng)車中的變換器和電池組之間的連接狀態(tài)的控制技術(shù)，該電池組是通過組合多個(gè)二次電池而形成的，所述電池組是電動(dòng)車中安裝的驅(qū)動(dòng)電源，例如，所述電動(dòng)車具體是純電動(dòng)車(PEV)、混合電動(dòng)車(HEV)以及具有燃料電池和二次電池的混合電動(dòng)車等。
背景技術(shù)：
當(dāng)使用諸如鎳氫二次電池、鋰二次電池等二次電池時(shí)，必須避免過度放電和過度充電。如果二次電池嚴(yán)重過度放電或過度充電，則該電池內(nèi)電解質(zhì)的電解產(chǎn)生氣體，這將降低二次電池的使用壽命并且使二次電池性能惡化。
另一方面，在純電動(dòng)車(PEV)和所謂的混合電動(dòng)車(HEV)中所使用的電池控制方法不僅包括使用功率運(yùn)轉(zhuǎn)控制(放電控制)獲取推進(jìn)力，而且還包括使用再生控制(充電控制)為該車輛行駛所用的電動(dòng)機(jī)恢復(fù)制動(dòng)力，在PEV中，電動(dòng)機(jī)基于來自組合多個(gè)二次電池而形成的電池組的能量，產(chǎn)生推進(jìn)力，在HEV中，既安裝了電動(dòng)機(jī)，還安裝了引擎。
例如，日本專利No.3360499描述了一種再生制動(dòng)控制裝置，其安裝在包括電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車中。該再生制動(dòng)控制裝置包括確定模塊，用于基于二次電池狀況確定充電功率上限值；控制模塊，用于基于充電功率上限值和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，控制再生制動(dòng)力的控制目標(biāo)的上限；以及降低模塊，用于當(dāng)電池電壓超過預(yù)定允許值時(shí)降低再生制動(dòng)力的控制目標(biāo)。
此外，日本2003-219510A描述了一種充電/放電控制裝置，包括充電/放電功率限制模塊，用于控制充電/放電功率，從而避免超出過度充電/放電功率上限值，過度充電/放電功率上限值隨著二次電池中存儲(chǔ)的電荷量和溫度而改變。
此外，日本H10-94101A描述了一種電子裝置，其包括緊急情況強(qiáng)制切斷模塊，用于當(dāng)車輛遇到預(yù)定緊急情況時(shí)自動(dòng)執(zhí)行向電動(dòng)機(jī)供電的電存儲(chǔ)器件的強(qiáng)制切斷。
基于上面的描述，應(yīng)當(dāng)相信為了根據(jù)二次電池的狀況，即電壓、溫度和存儲(chǔ)的電荷，維持電池的允許充電/放電功率值和允許充電/放電電壓值，必須進(jìn)行控制。此外，應(yīng)當(dāng)相信為了確保車輛的安全，以及與此同時(shí)，在有些情況下，在導(dǎo)致車輛電源控制裝置過度充電、過度放電、故障或嚴(yán)重電池壽命惡化的情況下督促用戶維修它，必須切斷向電動(dòng)機(jī)的電力。
有時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車所用的二次電池的功率要求較高，通常使用由多個(gè)串聯(lián)單電池構(gòu)成的電池組。如JP H11-248757A中所描述的那樣，通過使用多個(gè)電壓源的飛速電容電路，可以進(jìn)行電壓測(cè)量，同時(shí)在簡(jiǎn)單電路的幫助下，維持測(cè)量系統(tǒng)和電壓源之間的絕緣。
此外，根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)，監(jiān)視電池組的功率或電壓，當(dāng)這些值中任意之一超過允許充電功率值或允許上限電壓值時(shí)，或當(dāng)它們低于允許放電功率值或允許的下限電壓值時(shí)，切斷電池組和電動(dòng)機(jī)之間的連接。
但是，在上述傳統(tǒng)技術(shù)中，電池組被分為多個(gè)塊，通過將電壓傳感器測(cè)量的每一塊的電壓相加，計(jì)算出該電池組的電壓。此外，例如，基于通過計(jì)算電流傳感器所測(cè)量的電流和該相加所得的電池組電壓的乘積的綜合值，判斷電池組功率是否超過允許充電功率值。因此，上述傳統(tǒng)技術(shù)的問題在于計(jì)算和決策需要時(shí)間，當(dāng)脈沖方式的功率在很短時(shí)間內(nèi)超過允許充電功率值時(shí)，就無法進(jìn)行檢測(cè)。這導(dǎo)致二次電池使用壽命的降低和性能惡化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，提出了本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電源控制器，通過可靠地保護(hù)二次電池，它能夠防止二次電池性能惡化和使用壽命的降低以及提高性能，還提供一種通過安裝該電源控制器來確保安全性的電動(dòng)車，此外還提供一種用于控制電池組狀況的電池控制單元。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電源控制器是一種用于控制電池組和負(fù)載之間的連接狀態(tài)的電源控制器，所述電池組是通過將作為二次電池的多個(gè)(如144個(gè))單電池或單元電池進(jìn)行組合而形成的，所述負(fù)載連接到所述電池組，所述電源控制器包括接觸切換裝置(一個(gè)正端電源接觸器和一個(gè)負(fù)端電源接觸器)，設(shè)置在所述電池組和所述負(fù)載之間；電壓測(cè)量部分，用于在時(shí)序基礎(chǔ)上逐塊地測(cè)量電壓(Vn，n＝1～12)，每一塊都包含來自所述電池組的預(yù)定數(shù)量(如12個(gè))的單電池或單元電池；電流測(cè)量電路，用于在所述電壓測(cè)量部分測(cè)量每一塊的電壓的同時(shí)測(cè)量所述電池組中流動(dòng)的電流(In)；功率計(jì)算部分，用于通過計(jì)算從所述電壓測(cè)量部分獲得的每一塊的電壓和從所述電流測(cè)量電路獲得的電流的乘積，計(jì)算每一塊的功率(Pn)；計(jì)數(shù)器，用于統(tǒng)計(jì)由所述功率計(jì)算部分計(jì)算出的每一塊的功率超過允許功率值(允許充電功率值Pcn、允許放電功率值Pdn)的次數(shù)；以及控制電路(接觸器控制電路)，用于當(dāng)所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于或大于預(yù)定值時(shí)控制所述接觸切換裝置轉(zhuǎn)為打開狀態(tài)。
基于上述特征，在每一塊的電壓獲取時(shí)機(jī)，可以快速判斷電池組的有效負(fù)載功率是否已超過允許功率值，從而實(shí)現(xiàn)早期電池組故障診斷。因此，可以防止二次電池使用壽命的降低和性能惡化。
此外，在本發(fā)明的電源控制器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述電壓測(cè)量部分包括第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、電容、第三開關(guān)電路和電壓測(cè)量電路。所述第一開關(guān)電路包括第一開關(guān)單元組，所述第一開關(guān)單元組的一端連接到構(gòu)成所述電池組的每隔一塊的一端，所述第一開關(guān)單元組的另一端共同連接到第一電位檢測(cè)線。所述第二開關(guān)電路具有第二開關(guān)單元組，所述第二開關(guān)單元組的一端連接到構(gòu)成所述電池組的每隔一塊的另一端，所述第二開關(guān)單元組的另一端共同連接到第二電位檢測(cè)線，以及，在形成所述第一開關(guān)單元組一部分的第一開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)的同時(shí)使形成所述第二開關(guān)單元組一部分的第二開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)并且在所述第一開關(guān)單元進(jìn)入OFF狀態(tài)的同時(shí)使所述第二開關(guān)單元進(jìn)入OFF狀態(tài)之后，在形成所述第一開關(guān)單元組一部分的下一個(gè)第一開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)的同時(shí)使所述第二開關(guān)單元再次進(jìn)入ON狀態(tài)；所述電容設(shè)置在所述第一電位檢測(cè)線和所述第二電位檢測(cè)線之間。在所述第一開關(guān)電路和所述第二開關(guān)電路從ON狀態(tài)變?yōu)镺FF狀態(tài)之后，所述第三開關(guān)電路從OFF狀態(tài)變成ON狀態(tài)，并且，輸出所述電容兩端的電位。所述電壓測(cè)量電路基于從所述第三開關(guān)電路輸出的電位，測(cè)量每一塊的電壓。
在上述實(shí)施例中，所述電壓測(cè)量部分是由飛速電容電路和電壓測(cè)量電路組成的。根據(jù)該配置，在混合電動(dòng)車等中，可以測(cè)量由多個(gè)串聯(lián)單電池或單元電池構(gòu)成的電池組中的每一塊的電壓，同時(shí)在簡(jiǎn)單電路的幫助下維持這些塊和測(cè)量系統(tǒng)之間的絕緣。
此外，本發(fā)明的電源控制器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例還包括溫度測(cè)量電路、荷電狀態(tài)計(jì)算部分和允許功率計(jì)算部分。在這種情況下，所述溫度測(cè)量電路測(cè)量由所述電壓測(cè)量部分逐塊進(jìn)行電壓測(cè)量的所述塊附近的溫度(Tm)。所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分計(jì)算所述電池組的荷電狀態(tài)。所述允許功率計(jì)算部分基于溫度/電壓相關(guān)允許功率值、荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值和溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值，計(jì)算每一塊的允許功率值，所述溫度/電壓相關(guān)允許功率值取決于所述溫度測(cè)量電路所測(cè)量的溫度和所述電壓測(cè)量部分所測(cè)量的電壓，所述荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值取決于所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分所計(jì)算出的荷電狀態(tài)，所述溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值取決于所述溫度測(cè)量電路所測(cè)量的溫度和所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分所計(jì)算出的荷電狀態(tài)。此外，在這種情況下，所述允許功率計(jì)算部分計(jì)算所述溫度/電壓相關(guān)允許功率值、所述荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值和所述溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值中的最小值，作為每一塊的允許功率值。
根據(jù)上述實(shí)施例，當(dāng)電池組的荷電狀態(tài)(SOC)降低時(shí)，允許功率計(jì)算部分將允許放電功率值Pdn設(shè)置為較小值，從而感應(yīng)較高的SOC，當(dāng)SOC較高時(shí)，將允許充電功率值Pcn設(shè)置為較小值，從而感應(yīng)較低的SOC。此外，可以獲得與每一塊的電池狀況相對(duì)應(yīng)的最佳允許功率值，它隨著溫度而改變。例如，由于電池的內(nèi)部電阻增加并且在低溫區(qū)域中輸入/輸出變得非常有限，所以，允許功率計(jì)算部分將允許充電功率值Pcn和允許放電功率值Pdn設(shè)置為較低值。此外，當(dāng)電池電壓變低時(shí)，允許功率計(jì)算部分將允許放電功率值Pdn設(shè)置為較低值，從而防止電池過度放電，當(dāng)電池電壓變高時(shí)，將允許充電功率值Pcn設(shè)置為較低值，從而抑制電池內(nèi)氣體的產(chǎn)生。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電動(dòng)車是一種通過使用變換器將來自電池組的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力并將其提供給電動(dòng)機(jī)而行駛的電動(dòng)車，所述電池組是通過將作為二次電池的多個(gè)(如144個(gè))單電池或單元電池進(jìn)行組合而形成的，所述電動(dòng)車包括至少兩個(gè)接觸切換裝置(一個(gè)正端電源接觸器和一個(gè)負(fù)端電源接觸器)，設(shè)置在所述電池組和所述變換器之間；電壓測(cè)量部分，用于在時(shí)序基礎(chǔ)上逐塊地測(cè)量電壓(Vn，n＝1～12)，每一塊都包含來自所述電池組的預(yù)定數(shù)量的(如12個(gè))單電池或單元電池；電流測(cè)量電路，用于在所述電壓測(cè)量部分測(cè)量每一塊的電壓的同時(shí)測(cè)量所述電池組中流動(dòng)的電流(In)；功率計(jì)算部分，用于通過計(jì)算從所述電壓測(cè)量部分獲得的每一塊的電壓和從所述電流測(cè)量電路獲得的電流的乘積，計(jì)算每一塊的功率(Pn)；計(jì)數(shù)器，用于統(tǒng)計(jì)由所述功率計(jì)算部分計(jì)算出的每一塊的功率超過允許功率值(允許充電功率值Pcn、允許放電功率值Pdn)的次數(shù)；以及控制電路(接觸器控制電路)，用于當(dāng)所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于或大于預(yù)定值時(shí)控制所述接觸切換裝置到打開狀態(tài)。
基于上述特征，可以根據(jù)每一塊的電壓的獲取時(shí)機(jī)，判斷電池組的有效負(fù)載功率是否已超過允許功率值，從而實(shí)現(xiàn)快速的電池組故障診斷。因此，通過二次電池的可靠保護(hù)，可以防止其使用壽命的降低和性能惡化以及確保車輛的安全。
此外，在本發(fā)明的電動(dòng)車的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述電壓測(cè)量部分包括第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、電容、第三開關(guān)電路和電壓測(cè)量電路。所述第一開關(guān)電路包括第一開關(guān)單元組，所述第一開關(guān)單元組的一端連接到構(gòu)成所述電池組的每隔一塊的一端，所述第一開關(guān)單元組的另一端共同連接到第一電位檢測(cè)線。所述第二開關(guān)電路具有第二開關(guān)單元組，所述第二開關(guān)單元組的一端連接到構(gòu)成所述電池組的每隔一塊的另一端，所述第二開關(guān)單元組的另一端共同連接到第二電位檢測(cè)線，以及，在形成所述第一開關(guān)單元組一部分的第一開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)的同時(shí)使形成所述第二開關(guān)單元組一部分的第二開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)并且在所述第一開關(guān)單元進(jìn)入OFF狀態(tài)的同時(shí)使所述第二開關(guān)單元進(jìn)入OFF狀態(tài)之后，在形成所述第一開關(guān)單元組一部分的下一個(gè)第一開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)的同時(shí)使所述第二開關(guān)單元再次進(jìn)入ON狀態(tài)。所述電容設(shè)置在所述第一電位檢測(cè)線和所述第二電位檢測(cè)線之間。在所述第一開關(guān)電路和所述第二開關(guān)電路從ON狀態(tài)變?yōu)镺FF狀態(tài)之后，所述第三開關(guān)電路從OFF狀態(tài)變成ON狀態(tài)，并且，輸出所述電容兩端的電位。所述電壓測(cè)量電路基于從所述第三開關(guān)電路輸出的電位，測(cè)量每一塊的電壓。
在上述實(shí)施例中，所述電壓測(cè)量部分是由飛速電容電路和電壓測(cè)量電路組成的。根據(jù)該配置，在混合電動(dòng)車等中，可以測(cè)量由多個(gè)串聯(lián)單電池或單元電池構(gòu)成的電池組中的每一塊的電壓，同時(shí)在簡(jiǎn)單電路的幫助下維持這些塊和測(cè)量系統(tǒng)之間的絕緣。
此外，本發(fā)明的電動(dòng)車的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例還包括溫度測(cè)量電路、荷電狀態(tài)計(jì)算部分和允許功率計(jì)算部分。在這種情況下，所述溫度測(cè)量電路測(cè)量由所述電壓測(cè)量部分逐塊進(jìn)行電壓測(cè)量的所述塊附近的溫度(Tm)。所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分計(jì)算所述電池組的荷電狀態(tài)。所述允許功率計(jì)算部分基于溫度/電壓相關(guān)允許功率值、荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值和溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值，計(jì)算每一塊的允許功率值，所述溫度/電壓相關(guān)允許功率值取決于所述溫度測(cè)量電路所測(cè)量的溫度和所述電壓測(cè)量部分所測(cè)量的電壓，所述荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值取決于所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分所計(jì)算出的荷電狀態(tài)，所述溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值取決于所述溫度測(cè)量電路所測(cè)量的溫度和所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分所計(jì)算出的荷電狀態(tài)。此外，在這種情況下，所述允許功率計(jì)算部分計(jì)算所述溫度/電壓相關(guān)允許功率值、所述荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值和所述溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值中的最小值，作為每一塊的允許功率值。
根據(jù)上述實(shí)施例，當(dāng)電池組的荷電狀態(tài)(SOC)降低時(shí)，允許功率計(jì)算部分將允許放電功率值Pdn設(shè)置為較小值，從而感應(yīng)較高的SOC，當(dāng)SOC較高時(shí)，將允許充電功率值Pcn設(shè)置為較小值，從而感應(yīng)較低的SOC。此外，可以獲得與每一塊的電池狀況相對(duì)應(yīng)的最佳允許功率值，它隨著溫度而改變。例如，由于電池的內(nèi)部電阻增加并且在低溫區(qū)域中輸入/輸出變得非常有限，所以，允許功率計(jì)算部分將允許充電功率值Pcn和允許放電功率值Pdn設(shè)置為較低值。此外，當(dāng)電池電壓變低時(shí)，允許功率計(jì)算部分將允許放電功率值Pdn設(shè)置為較低值，從而防止電池過度放電，當(dāng)電池電壓變高時(shí)，將允許充電功率值Pcn設(shè)置為較低值，從而抑制電池內(nèi)氣體的產(chǎn)生。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的電池控制單元是一種用于控制電池組狀況的電池控制單元，所述電池組是通過將多個(gè)(如144個(gè))作為二次電池的單電池或單元電池進(jìn)行組合而形成的，所述電池控制單元包括電壓測(cè)量部分，用于在時(shí)序基礎(chǔ)上逐塊地測(cè)量電壓(Vn，n＝1～12)，每一塊都包含來自所述電池組的預(yù)定數(shù)量(如12個(gè))的單電池或單元電池；電流測(cè)量電路，用于在所述電壓測(cè)量部分測(cè)量每一塊的電壓的同時(shí)測(cè)量所述電池組中流動(dòng)的電流(In)；功率計(jì)算部分，用于通過計(jì)算從所述電壓測(cè)量部分獲得的每一塊的電壓和從所述電流測(cè)量電路獲得的電流的乘積，計(jì)算每一塊的功率(Pn)；計(jì)數(shù)器，用于統(tǒng)計(jì)由所述功率計(jì)算部分計(jì)算出的每一塊的功率超過允許功率值(允許的充電功率值Pcn、允許的放電功率值Pdn)的次數(shù)；以及判斷部分，用于判斷所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值是否超過預(yù)定值以及發(fā)送判斷結(jié)果。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了良好的效果，它提供了一種電源控制器，該電源控制器可靠地保護(hù)二級(jí)電池，從而能夠防止其使用壽命的降低和性能惡化以及能夠提高二級(jí)電池的性能，還提供了一種安裝了該電源控制器以確保安全性的電動(dòng)車，并且還提供了一種用于控制電池組狀況的電池控制單元。
附圖簡(jiǎn)述

圖1示出了利用本發(fā)明實(shí)施例的電源控制器的HEV的總體結(jié)構(gòu)；圖2的功能框圖示出了圖1的控制系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖3的框圖示出了圖2的電池ECU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖4的框圖示出了圖3的電壓測(cè)量部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖5是圖3的逐塊電壓測(cè)量所得的時(shí)序圖；圖6是計(jì)算本實(shí)施例的電池ECU中的逐塊有效負(fù)載功率所獲得的時(shí)序圖；以及圖7是計(jì)算傳統(tǒng)電池ECU中整個(gè)電池組的有效負(fù)載功率所得的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖描述作為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的混合電動(dòng)車(HEV)。
圖1示出了作為本發(fā)明實(shí)施例中所用電動(dòng)車的HEV的總體結(jié)構(gòu)。在圖1中，HEV1具有一對(duì)工作為主動(dòng)輪的左右前輪5和5以及一對(duì)工作為從動(dòng)輪的左右后輪6和6。電動(dòng)發(fā)電機(jī)(M/G)2或引擎(ENG)的輸出經(jīng)由傳動(dòng)裝置(TM)4傳送到作為主動(dòng)輪的這對(duì)左右前輪5和5。
電池組7輸出例如360V的電壓，它安裝在HEV1的尾部，經(jīng)由接觸器單元10和變換器9連接到電動(dòng)發(fā)電機(jī)2。來自點(diǎn)火鑰匙開關(guān)(IG)11的ON/OFF信號(hào)被提供給車輛電子控制單元(后面簡(jiǎn)稱之為“車輛ECU”)12。車輛ECU12控制接觸器單元10、變換器9和引擎電子控制單元(后面簡(jiǎn)稱之為“引擎ECU”)14。此外，引擎ECU14控制引擎3。電池控制單元(后面簡(jiǎn)稱之為“電池ECU”)20從電池組7接收逐塊的電池電壓、充電/放電電流、電池溫度和其他信息，以及估計(jì)電池組7的SOC。此外，電池控制單元20將允許充電功率值Pcn、允許放電功率值Pdn、SOC、電池組電壓和其他信息發(fā)送到車輛ECU12。
圖2的功能框圖示出了圖1的控制系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，電動(dòng)發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子23連接到引擎3的輸出軸31。此外，將引擎3的輸出(驅(qū)動(dòng))經(jīng)由輸出軸31輸入傳動(dòng)裝置4。電動(dòng)發(fā)電機(jī)2工作為三相AC發(fā)電機(jī)或三相AC電動(dòng)機(jī)。傳動(dòng)裝置4通過其內(nèi)部齒輪，降低引擎3的輸出軸31的轉(zhuǎn)速。驅(qū)動(dòng)力通過傳動(dòng)裝置4中設(shè)置的差動(dòng)齒輪(未顯示)，傳送到主動(dòng)軸24，主動(dòng)輪5、5(圖1)連接到主動(dòng)軸24的兩端?；谏鲜雠渲?，引擎3或電動(dòng)發(fā)電機(jī)2的輸出傳送到主動(dòng)輪5、5，然后驅(qū)動(dòng)HEV1。
根據(jù)油門踏板16的位移量、諸如冷卻水溫度、吸入空氣溫度和吸入空氣壓力等環(huán)境狀況以及曲柄傳感器和敲擊傳感器提供的引擎信息、電動(dòng)發(fā)電機(jī)2的工作狀態(tài)，引擎ECU14控制引擎3的輸出和轉(zhuǎn)速。
如圖2所示，電池組7包括多個(gè)串聯(lián)的單電池或單元電池。此外，電池組7經(jīng)由接觸器單元10連接到變換器9。接觸器單元10包括正端電源接觸器100(正端接觸切換裝置)、負(fù)端電源接觸器101(負(fù)端接觸切換裝置)和預(yù)充電電路。正端電源接觸器100連接在電池組7的正極端子和變換器9的高電位輸入端子之間。負(fù)端電源接觸器101連接在電池組7的陰極端子和變換器9的低電位輸入端子之間。預(yù)充電電路是由預(yù)充電接觸器102和限流電阻103之間的串行連接形成的。此外，預(yù)充電電路與正端電源接觸器100并聯(lián)，在車輛啟動(dòng)期間，對(duì)變換器9的濾波電容91進(jìn)行預(yù)充電。
如果沒有從車輛ECU12提供啟動(dòng)電壓(最小的工作電壓)，則正端電源接觸器100、負(fù)端電源接觸器101和預(yù)充電接觸器102的觸點(diǎn)(后面統(tǒng)稱之為“觸點(diǎn)”)是打開的。另一方面，如果提供啟動(dòng)電壓，則接觸器觸點(diǎn)閉合。在該實(shí)施例中，基于從接觸器控制電路121提供的預(yù)充電接觸器啟動(dòng)控制信號(hào)S1、正端電源接觸器啟動(dòng)控制信號(hào)S2和負(fù)端電源接觸器啟動(dòng)控制信號(hào)S3，執(zhí)行接觸器的切換。
通過閉合預(yù)充電接觸器102和負(fù)端電源接觸器101的觸點(diǎn)，在車輛ECU12的控制下，執(zhí)行濾波電容91的預(yù)充電。當(dāng)電池組電壓Vb和變換器端電壓Vinv之間的電壓差低于預(yù)定值時(shí)，車輛ECU12的接觸器控制電路121確定充電結(jié)束。當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，正端電源接觸器100的觸點(diǎn)閉合，經(jīng)由變換器9，從電池組7將電力提供給電動(dòng)發(fā)電機(jī)2。
變換器9控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)2，經(jīng)由變換器9，向電池組7供電以及從電池組7接收電力。變換器9由車輛ECU12控制。車輛ECU12基于各種信息，控制變換器9。所述各種信息包括從引擎ECU14提供的引擎3工作狀態(tài)、油門踏板16的位移量、制動(dòng)踏板17的位移量、換檔桿18所設(shè)定的變換范圍的有關(guān)信息；從電池ECU20獲得的電池組7的有關(guān)信息，如SOC、故障等；由分解器檢測(cè)到的引擎3輸出軸31的轉(zhuǎn)角θ；電動(dòng)發(fā)電機(jī)2的U相位電流Iu、V相位電流Iv和W相位電流Iw等。
基于這些信息，車輛ECU12輸出控制構(gòu)成變換器9的晶體管的信號(hào)。然后，通過控制電動(dòng)發(fā)電機(jī)2的勵(lì)磁電流，根據(jù)該時(shí)刻的轉(zhuǎn)速，車輛ECU12確定使電動(dòng)發(fā)電機(jī)2工作為發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)2工作為發(fā)電機(jī)時(shí)，對(duì)電池組7充電，當(dāng)工作為電動(dòng)機(jī)并消耗電力時(shí)，從電池組7放電。
例如，當(dāng)電池ECU20檢測(cè)到電池組7的SOC降低時(shí)，車輛ECU12經(jīng)由變換器9，使用引擎3產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的一部分，使電動(dòng)發(fā)電機(jī)2產(chǎn)生電力。從而對(duì)電池組7充電。另一方面，當(dāng)電池ECU20檢測(cè)到電池組7的SOC升高時(shí)，車輛ECU12通過使用引擎ECU14，抑制引擎3的輸出，并且，經(jīng)由變換器9，使電動(dòng)發(fā)電機(jī)2工作為電動(dòng)機(jī)。換言之，車輛ECU12執(zhí)行控制，使電動(dòng)發(fā)電機(jī)2產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩用于車輛行駛。此外，當(dāng)剎車時(shí)，車輛ECU12使電動(dòng)發(fā)電機(jī)2工作為發(fā)電機(jī)，用所產(chǎn)生的電力對(duì)電池組7充電。
由于很難預(yù)測(cè)HEV1的剎車，所以，電池組7最好接受制動(dòng)產(chǎn)生的足夠電量。另一方面，當(dāng)司機(jī)只使用引擎3的輸出無法獲得期望的加速度時(shí)，電池組7需要具有特定的SOC電平，以使電動(dòng)發(fā)電機(jī)2工作為電動(dòng)機(jī)。為了滿足該條件，不斷地將電池組7的SOC控制在電池容量的中等水平(約60％)。
在使用引擎3的輸出產(chǎn)生電力和對(duì)電池充電的HEV中，正確地管理電池組7的SOC，就可通過在剎車期間恢復(fù)足夠的再生電量，實(shí)現(xiàn)較高的效率，并使司機(jī)在加速期間達(dá)到期望的加速度。因此，對(duì)于諸如HEV之類的將電池用作電源的車輛，準(zhǔn)確地檢測(cè)電池組7的SOC和正確地控制SOC是很重要的。
電池組7被分成多個(gè)(如12個(gè))塊，每一塊的電壓信號(hào)(Vn，n＝1～12)經(jīng)由電壓檢測(cè)線輸入到電池ECU20。此外，單個(gè)塊包括多個(gè)(如12個(gè))單電池或單元電池，例如，電池組7總共包括144個(gè)單電池或單元電池。此外，在該實(shí)施例中，構(gòu)成電池組7的電池(在該實(shí)施例中為單元電池)是鎳氫二次電池。但是，電池不限于這種類型，也可以使用鋰離子電池、鎳鎘電池和鉛電池等。
用于檢測(cè)溫度的溫度傳感器22設(shè)置在電池組7附近的多個(gè)位置(如，四個(gè)位置)，通過這些傳感器檢測(cè)電池溫度(Tm，m＝1～4)。因?yàn)殡姵亟M7很大，不同塊之間必然出現(xiàn)溫度差異，所以將這些溫度傳感器22設(shè)置在多個(gè)位置中。不同塊之間的溫度差異具體是由于冷卻單元(未顯示)的定位和散熱劑的流動(dòng)率而導(dǎo)致的。因此，通過在一組塊中設(shè)置一個(gè)溫度傳感器22，單個(gè)組塊包括溫度基本相同的塊，布置多個(gè)溫度傳感器22。此外，單個(gè)組有時(shí)由單個(gè)塊構(gòu)成。此外，通過經(jīng)由預(yù)先執(zhí)行的試驗(yàn)等測(cè)量不同塊的溫度，進(jìn)行成組。這樣就消除了由于溫度差異所導(dǎo)致的電池電壓差的影響。熱敏電阻用作溫度傳感器22，將溫度相關(guān)電阻值轉(zhuǎn)換成電壓值，并輸入到電池ECU 20。
此外，設(shè)置一個(gè)用于檢測(cè)電池組7的充電/放電電流的電流傳感器21。電流傳感器21使用霍爾(Hall)元件，檢測(cè)電池組7充電或放電期間電流流經(jīng)電線所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。此外，電流傳感器21將電壓信號(hào)作為充電/放電電流信號(hào)(I)，輸出到電池ECU20。
構(gòu)成電池組7的電池的狀況的有關(guān)信息，如每一塊的電壓(Vn)、充電/放電電流I和電池溫度Tm，被輸入電池ECU20中?；谠撔畔?，電池ECU20計(jì)算電池組7的SOC和故障的估計(jì)值。
圖3的框圖示出了電池ECU20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在圖3中，電壓測(cè)量部分200在時(shí)序基礎(chǔ)上，測(cè)量每一塊的電壓Vn。圖4的電路圖示出了電壓測(cè)量部分200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在圖4中，電壓測(cè)量部分200包括電壓測(cè)量電路2000和飛速電容電路，飛速電容電路包括第一開關(guān)電路2001、第二開關(guān)電路2002、第三開關(guān)電路2003和電容C1。
第一開關(guān)電路2001包括第一開關(guān)單元S11、S13、S15……，它們的一端連接到構(gòu)成電池組的每隔一塊的一端，它們的另一端共同連接到第一電位檢測(cè)線，這些單元形成第一開關(guān)組。第二開關(guān)電路2002包括第二開關(guān)單元S22、S24、S26……，它們的一端連接到構(gòu)成電池組的每隔一塊的另一端，它們的另一端共同連接到第二電位檢測(cè)線，這些單元形成第二開關(guān)組。
接下來，結(jié)合圖5描述電壓測(cè)量部分200的操作。
首先，為了測(cè)量第一塊的電壓V1，接通第一開關(guān)電路2001的開關(guān)單元S11和第二開關(guān)電路2002的開關(guān)單元S22。第一塊的一端經(jīng)由第一電位檢測(cè)線L1和已經(jīng)接通的開關(guān)單元S11連接到電容C1的一端。此外，第一塊的另一端經(jīng)由第二電位檢測(cè)線L2和已經(jīng)接通的開關(guān)單元S22連接到電容C的另一端。因此，第一塊的電壓V1與電容C1兩端的電位相同。
然后，切斷開關(guān)單元S11和S22，接通第三開關(guān)電路2003的開關(guān)單元S3a和S3b。因此，電容C1兩端的電位輸入到電壓測(cè)量電路2000。電壓測(cè)量電路2000測(cè)量所選第一塊的電壓V1。
接著，為了測(cè)量第二塊的電壓V2，接通位于第一開關(guān)電路2001的開關(guān)單元S11之后的開關(guān)單元S13，此外，還接通第二開關(guān)電路2002的開關(guān)單元S22。第二塊的一端(第一塊的另一端)經(jīng)由第二電位檢測(cè)線L2和已經(jīng)接通的開關(guān)單元S22，連接到電容C1的另一端。此外，第二塊的另一端經(jīng)由第一電位檢測(cè)線L1和已經(jīng)接通的開關(guān)單元S13，連接到電容C1的一端。因此，第二塊的電壓V2與C1兩端的電位相同，但極性相反。
接著，切斷開關(guān)單元S13和S22，接通第三開關(guān)電路2003的開關(guān)單元S3a和S3b。因此，電容C1兩端的電位輸入到電壓測(cè)量電路2000。電壓測(cè)量電路2000反轉(zhuǎn)輸入信號(hào)的極性，測(cè)量所選第二塊的電壓V2。
這樣，在該實(shí)施例中，在飛速電容系統(tǒng)下，測(cè)量每一塊的電壓Vn。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于它可以在測(cè)量的同時(shí)，在簡(jiǎn)單電路的幫助下，維持塊和測(cè)量系統(tǒng)之間的絕緣。此外，電容C1可以是用于存儲(chǔ)電池電壓的容性裝置。
現(xiàn)在，再回到圖3中，描述電流測(cè)量電路201和溫度測(cè)量電路202。在電壓部分200測(cè)量每一塊的電壓Vn的同時(shí)，電流測(cè)量電路201測(cè)量從電流傳感器21提供的充電/放電電流信號(hào)I，作為In(n＝1～12)。溫度測(cè)量電路202使用位于塊附近的溫度傳感器22，測(cè)量由電壓測(cè)量部分200進(jìn)行逐塊電壓測(cè)量的溫度Tm(m＝1～4)。
電壓測(cè)量部分200提供的每一塊的電壓Vn和電流測(cè)量電路201提供的電流In被輸入到功率計(jì)算部分203中。在圖6所示的時(shí)機(jī)，功率計(jì)算部分203在時(shí)序的基礎(chǔ)上，計(jì)算每一塊的電壓和電流的乘積，從而計(jì)算出每一塊的功率(Pn)。
此外，電池組電壓計(jì)算部分210提供的電池組電壓Vb、電流測(cè)量電路201提供的電流In和溫度測(cè)量單元202提供的溫度Tm被輸入到荷電狀態(tài)計(jì)算單元204中，后面還將對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)描述。荷電狀態(tài)計(jì)算單元204計(jì)算電池組的7的荷電狀態(tài)(SOC)。
此外，電壓測(cè)量部分200提供的每一塊的電壓Vn和溫度測(cè)量電路202提供的溫度Tm被輸入到允許功率計(jì)算部分205。此外，荷電狀態(tài)計(jì)算部分204提供的荷電狀態(tài)(SOC)也被輸入到允許功率計(jì)算部分205中?；谶@些信息，允許功率計(jì)算部分205計(jì)算每一塊的允許充電功率值Pcn和允許放電功率值Pdn。這里，作為示例，描述允許充電功率值Pcn的計(jì)算方法。
首先，允許功率計(jì)算部分205判斷荷電狀態(tài)計(jì)算部分204提供的荷電狀態(tài)(SOC)是否大于例如85％，如果大于，則將荷電狀態(tài)相關(guān)允許充電功率值Pcn_SOC設(shè)置為例如0kW。如果判定SOC小于85％，則允許功率計(jì)算部分205將荷電狀態(tài)相關(guān)充電功率值Pcn_SOC設(shè)置為例如10kW。
然后，允許功率計(jì)算部分205判斷應(yīng)該用哪個(gè)溫度傳感器22來獲取電壓測(cè)量相關(guān)塊附近的溫度Tm。例如，當(dāng)有四個(gè)溫度傳感器22時(shí)，它判斷進(jìn)行電壓測(cè)量的塊是否位于第二塊之前(第一塊)，如果位于第二塊之前，則從第一溫度傳感器獲取溫度T1。如果判斷該塊是第二塊或后面的塊，允許功率計(jì)算部分205判斷進(jìn)行電壓測(cè)量的塊是否位于第六塊之前(第二至第五塊)，如果位于第六塊之前，則從第二溫度傳感器獲取溫度T2。此外，如果它判定該塊是第六塊或后續(xù)的塊，則允許功率計(jì)算部分205判斷進(jìn)行電壓測(cè)量的塊是否位于第十塊之前(第六至第九塊)，如果判定位于第十塊之前，則從第三傳感器獲取溫度T3。如果它判定該塊是第十塊或后面的塊，則允許功率計(jì)算部分205從第四溫度傳感器獲取溫度T4。
然后，允許功率計(jì)算部分205使用預(yù)先存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)的參考表，從而，基于溫度測(cè)量電路202提供的溫度Tm和電壓測(cè)量部分200提供的電壓Vn，獲得溫度/電壓相關(guān)允許充電功率值Pcn_TV。
此外，允許功率計(jì)算部分205使用預(yù)先存儲(chǔ)了數(shù)據(jù)的參考表，從而，基于溫度測(cè)量電路202提供的溫度Tm和荷電狀態(tài)計(jì)算部分204提供的荷電狀態(tài)(SOC)，獲得溫度/荷電狀態(tài)(SOC)相關(guān)允許充電功率值Pcn_TSOC。
允許功率計(jì)算部分205輸出如此獲得的荷電狀態(tài)相關(guān)允許充電功率值Pcn_SOC、溫度/電壓相關(guān)允許充電功率值Pcn_TV和溫度/荷電狀態(tài)(SOC)相關(guān)允許充電功率值Pcn_TSOC中的最小值，作為允許充電功率值Pcn。
功率計(jì)算部分203計(jì)算出的每一塊的有效負(fù)載功率Pn和允許功率計(jì)算部分205計(jì)算出的每一塊的允許功率值(允許充電功率值Pcn和允許放電功率值Pdn)被輸入計(jì)數(shù)器206中。計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)每一塊的有效負(fù)載功率Pn超過允許功率值(允許充電功率值Pcn和允許放電功率值Pdn)的次數(shù)。
將來自計(jì)數(shù)器206的計(jì)數(shù)值輸入判斷部分207中。如果該計(jì)數(shù)值超過存儲(chǔ)器208中存儲(chǔ)的一個(gè)預(yù)定值，則判斷部分207向車輛ECU12(圖2)發(fā)送一個(gè)接觸器打開請(qǐng)求信號(hào)Copen。
這里，再回到圖2中，描述車輛ECU12中所包括的判斷部分122。當(dāng)車輛ECU12中的判斷部分122收到來自電池ECU20的接觸器打開請(qǐng)求信號(hào)Copen時(shí)，則打開所有接觸器，使電池組7和變換器9切斷。具體而言，在所建立的引擎力和轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)裝置和其他車輛傳動(dòng)系條件使得車輛行為中沒有明顯改變之后，判斷部分122通過接觸器控制電路121，輸出預(yù)充電接觸器啟動(dòng)控制信號(hào)S1、正端電源接觸器啟動(dòng)控制信號(hào)S2和負(fù)端電源接觸器啟動(dòng)控制信號(hào)S3，。
此外，在該實(shí)施例中，ECU12的接觸器控制電路121、判斷部分122、電池ECU20和接觸切換裝置(即接觸器單元10)構(gòu)成電源控制器。
現(xiàn)在更詳細(xì)地描述圖3。如圖3所示，允許功率計(jì)算部分205計(jì)算的允許功率值(允許充電功率值Pcn、允許放電功率值Pdn)也被輸入允許輸入/輸出值計(jì)算部分209中。允許輸入/輸出值計(jì)算部分209將允許功率計(jì)算部分205提供的所有塊的允許充電功率值相加，計(jì)算出可向電池組7充電的允許輸入值Pc。此外，允許輸入/輸出值計(jì)算部分209將所有塊的允許放電功率值相加，計(jì)算出可從電池組7放電的允許輸出值Pd。此外，允許輸入/輸出值計(jì)算部分209將所計(jì)算出的允許輸入值Pc和允許輸出值Pd發(fā)送到車輛ECU12(圖2)。
此外，電池組電壓計(jì)算部分210將電壓測(cè)量部分200提供的所有塊的電壓Vn相加，計(jì)算出電池組7的整體電池組電壓Vb。電池組電壓計(jì)算部分210將計(jì)算出的電池組電壓Vb發(fā)送到車輛ECU12(圖2)。
例如，當(dāng)電池組7的SOC降低時(shí)，通過將允許輸出值Pd設(shè)置為較低值，電池ECU20感應(yīng)SOC的增加。另一方面，當(dāng)SOC高時(shí)，通過將允許輸入值設(shè)置為較低值，電池ECU20感應(yīng)SOC的降低。
此外，電池ECU20將從荷電狀態(tài)計(jì)算部分204獲得的SOC輸出到車輛ECU12。在這種情況下，車輛ECU12執(zhí)行控制，使得用該值優(yōu)選在SOC的中級(jí)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)充電/放電平衡，例如，在SOC＝60％附近。此外，由于電池內(nèi)部電阻的增加以及輸入/輸出嚴(yán)重受限于低溫區(qū)，允許輸入/輸出值計(jì)算部分209將允許輸入值Pc和允許輸出值Pd設(shè)置為比所計(jì)算值要小的值。
此外，當(dāng)電池組電壓Vb降低時(shí)，允許輸入/輸出值計(jì)算部分209將允許輸出值Pd設(shè)置為比所計(jì)算值要小的值，從而防止電池過度放電。另一方面，當(dāng)電池組電壓Vb增加時(shí)，允許輸入/輸出值計(jì)算部分209將允許輸入值Pc設(shè)置為比所計(jì)算值要小的值，從而抑制電池中的氣體產(chǎn)生。此外，當(dāng)電池組7存在問題時(shí)如果電池組7的內(nèi)部電阻增加，或者，當(dāng)它接近使用壽命時(shí)電池組7的內(nèi)部電阻增加，則允許輸入/輸出值計(jì)算部分209限制允許輸入值Pc和允許輸出值Pd，從而消除這種情形。
圖7是在傳統(tǒng)電池ECU中計(jì)算整個(gè)電池組的有效負(fù)載功率而獲得的時(shí)序圖。如圖7所示，在過去，為了比較整個(gè)電池組的有效功率和允許功率值，電池ECU通過將12個(gè)塊的電壓Vn相加來獲得電池組電壓Vb。此外，電池ECU將12個(gè)電池組電流值In相加，然后將該和除以12，從而獲得電池組的電流Ib。因此，傳統(tǒng)電池ECU通過計(jì)算Vb和Ib的乘積來計(jì)算總功率Pb需要不小于240毫秒。
此外，軟件通常使用基于計(jì)數(shù)器的一致性處理來進(jìn)行判斷。因此，假設(shè)在三重一致性之后輸出接觸器打開請(qǐng)求信號(hào)Copen，則圖7的例子中所需的時(shí)間在740毫秒和980毫秒之間。因此，問題在于在HEV中經(jīng)常發(fā)生的脈沖式過(或低)功率是不可能檢測(cè)到的，因此，無法保護(hù)電池。
相比之下，如圖6所示，在本發(fā)明中，獲得單個(gè)數(shù)據(jù)所需的時(shí)間僅僅是10毫秒，因?yàn)楸容^是在構(gòu)成電池組7的每一塊的有效負(fù)載功率和允許功率值之間進(jìn)行的。此外，盡管軟件通常也使用基于計(jì)數(shù)器的一致性處理來進(jìn)行判斷，但是，如果我們假設(shè)在三重一致性之后輸出接觸器打開請(qǐng)求信號(hào)Copen，則可以在30毫秒至40毫秒的短時(shí)幀內(nèi)做出判斷。因此，該實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)脈沖式過(低)功率的可靠檢測(cè)和有效的電池保護(hù)。
此外，在該實(shí)施例中，允許功率計(jì)算部分205被配置為計(jì)算允許功率值，但是，如果將其配置為計(jì)算允許電流值，也可獲得相同的效果。將允許功率值轉(zhuǎn)換為允許電流值的一個(gè)簡(jiǎn)單方法是將允許功率值除以每一塊的電壓。此外，即便使用允許電壓值，對(duì)于電池保護(hù)也可獲得相同的效果。
在諸如HEV之類的負(fù)載電流和電壓易受劇烈變化的影響的應(yīng)用中，計(jì)算每一塊的電壓和在測(cè)量每一塊的電壓的同時(shí)測(cè)量電流以及將其用作配對(duì)數(shù)據(jù)，尤其重要。
通過可靠地保護(hù)二次電池，本發(fā)明的電源控制器可以防止電池的性能惡化和使用壽命的降低以及能夠提高二次電池的性能。此外，它的優(yōu)點(diǎn)在于，通過在電動(dòng)車上安裝該電源控制器，可以確保電動(dòng)車的安全性。本發(fā)明的電源控制器可用于純電動(dòng)車(PEV)、混合電動(dòng)車(HEV)、包括燃料電池和二次電池的混合電動(dòng)車等。
上述實(shí)施例只是用于解釋本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，本發(fā)明不限于這些具體例子，在不脫離權(quán)利要求定義的保護(hù)范圍和本發(fā)明的精神的前提下，可以做出各種修改，因此，應(yīng)該對(duì)本發(fā)明做出寬泛的解釋。
權(quán)利要求
1.一種電源控制器，用于控制電池組和負(fù)載之間的連接狀態(tài)，所述電池組是通過將多個(gè)作為二次電池的單電池或單元電池進(jìn)行組合而形成的，所述負(fù)載連接到所述電池組，所述電源控制器包括接觸切換裝置，設(shè)置在所述電池組和所述負(fù)載之間；電壓測(cè)量部分，用于在時(shí)序基礎(chǔ)上逐塊地測(cè)量電壓，每一塊都包含來自所述電池組的預(yù)定數(shù)量的單電池或單元電池；電流測(cè)量電路，用于在所述電壓測(cè)量部分測(cè)量每一塊的電壓的同時(shí)測(cè)量所述電池組中流動(dòng)的電流；功率計(jì)算部分，用于從所述電壓測(cè)量部分接收每一塊的電壓和從所述電流測(cè)量電路接收電流，以及計(jì)算每一塊的功率；計(jì)數(shù)器，用于統(tǒng)計(jì)由所述功率計(jì)算部分計(jì)算出的每一塊的功率超過允許功率值的次數(shù)；以及控制電路，用于當(dāng)所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于或大于預(yù)定值時(shí)控制所述接觸切換裝置轉(zhuǎn)為打開狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的電源控制器，其中，所述電壓測(cè)量部分包括第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、電容、第三開關(guān)電路和電壓測(cè)量電路，所述第一開關(guān)電路包括第一開關(guān)單元組，所述第一開關(guān)單元組的一端連接到構(gòu)成所述電池組的每隔一塊的一端，所述第一開關(guān)單元組的另一端共同連接到第一電位檢測(cè)線；所述第二開關(guān)電路具有第二開關(guān)單元組，所述第二開關(guān)單元組的一端連接到構(gòu)成所述電池組的每隔一塊的另一端，所述第二開關(guān)單元組的另一端共同連接到第二電位檢測(cè)線，以及，在形成所述第一開關(guān)單元組一部分的第一開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)的同時(shí)使形成所述第二開關(guān)單元組一部分的第二開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)并且在所述第一開關(guān)單元進(jìn)入OFF狀態(tài)的同時(shí)使所述第二開關(guān)單元進(jìn)入OFF狀態(tài)之后，在形成所述第一開關(guān)單元組一部分的下一個(gè)第一開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)的同時(shí)使所述第二開關(guān)單元再次進(jìn)入ON狀態(tài)；所述電容設(shè)置在所述第一電位檢測(cè)線和所述第二電位檢測(cè)線之間；在所述第一開關(guān)電路和所述第二開關(guān)電路從ON狀態(tài)變?yōu)镺FF狀態(tài)之后，所述第三開關(guān)電路從OFF狀態(tài)變成ON狀態(tài)，并且，輸出所述電容兩端的電位；以及所述電壓測(cè)量電路基于從所述第三開關(guān)電路輸出的電位，測(cè)量每一塊的電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的電源控制器，還包括溫度測(cè)量電路、荷電狀態(tài)計(jì)算部分和允許功率計(jì)算部分，其中所述溫度測(cè)量電路測(cè)量由所述電壓測(cè)量部分逐塊進(jìn)行電壓測(cè)量的所述塊附近的溫度；所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分計(jì)算所述電池組的荷電狀態(tài)；以及所述允許功率計(jì)算部分基于溫度/電壓相關(guān)允許功率值、荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值和溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值，計(jì)算每一塊的允許功率值，所述溫度/電壓相關(guān)允許功率值取決于所述溫度測(cè)量電路所測(cè)量的溫度和所述電壓測(cè)量部分所測(cè)量的電壓，所述荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值取決于所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分所計(jì)算出的荷電狀態(tài)，所述溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值取決于所述溫度測(cè)量電路所測(cè)量的溫度和所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分所計(jì)算出的荷電狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的電源控制器，其中，所述允許功率計(jì)算部分計(jì)算出所述溫度/電壓相關(guān)允許功率值、所述荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值和所述溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值中的最小值，作為每一塊的允許功率值。
5.一種電動(dòng)車，通過使用變換器將來自電池組的DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力并將其提供給電動(dòng)機(jī)而行駛，所述電池組是通過將多個(gè)作為二次電池的單電池或單元電池進(jìn)行組合而形成的，所述電動(dòng)車包括至少兩個(gè)接觸切換裝置，設(shè)置在所述電池組和所述變換器之間；電壓測(cè)量部分，用于在時(shí)序基礎(chǔ)上逐塊地測(cè)量電壓，每一塊都包含來自所述電池組的預(yù)定數(shù)量的單電池或單元電池；電流測(cè)量電路，用于在所述電壓測(cè)量部分測(cè)量每一塊的電壓的同時(shí)測(cè)量所述電池組中流動(dòng)的電流；功率計(jì)算部分，用于從所述電壓測(cè)量部分接收每一塊的電壓和從所述電流測(cè)量電路接收電流，以及計(jì)算每一塊的功率；計(jì)數(shù)器，用于統(tǒng)計(jì)由所述功率計(jì)算部分計(jì)算出的每一塊的功率超過允許功率值的次數(shù)；以及控制電路，用于當(dāng)所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等于或大于預(yù)定值時(shí)控制所述接觸切換裝置轉(zhuǎn)為打開狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求5所述的電動(dòng)車，其中，所述電壓測(cè)量部分包括第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路、電容、第三開關(guān)電路和電壓測(cè)量電路，所述第一開關(guān)電路包括第一開關(guān)單元組，所述第一開關(guān)單元組的一端連接到構(gòu)成所述電池組的每隔一塊的一端，所述第一開關(guān)單元組的另一端共同連接到第一電位檢測(cè)線；所述第二開關(guān)電路具有第二開關(guān)單元組，所述第二開關(guān)單元組的一端連接到構(gòu)成所述電池組的每隔一塊的另一端，所述第二開關(guān)單元組的另一端共同連接到第二電位檢測(cè)線，以及，在形成所述第一開關(guān)單元組一部分的第一開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)的同時(shí)使形成所述第二開關(guān)單元組一部分的第二開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)并且在所述第一開關(guān)單元進(jìn)入OFF狀態(tài)的同時(shí)使所述第二開關(guān)單元進(jìn)入OFF狀態(tài)之后，在形成所述第一開關(guān)單元組一部分的下一個(gè)第一開關(guān)單元進(jìn)入ON狀態(tài)的同時(shí)使所述第二開關(guān)單元再次進(jìn)入ON狀態(tài)；所述電容設(shè)置在所述第一電位檢測(cè)線和所述第二電位檢測(cè)線之間；在所述第一開關(guān)電路和所述第二開關(guān)電路從ON狀態(tài)變?yōu)镺FF狀態(tài)之后，所述第三開關(guān)電路從OFF狀態(tài)變成ON狀態(tài)，并且，輸出所述電容兩端的電位；以及所述電壓測(cè)量電路基于從所述第三開關(guān)電路輸出的電位，測(cè)量每一塊的電壓。
7.如權(quán)利要求5所述的電動(dòng)車，還包括溫度測(cè)量電路、荷電狀態(tài)計(jì)算部分和允許功率計(jì)算部分，其中所述溫度測(cè)量電路測(cè)量由所述電壓測(cè)量部分逐塊進(jìn)行電壓測(cè)量的所述塊附近的溫度；所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分計(jì)算所述電池組的荷電狀態(tài)；以及所述允許功率計(jì)算部分基于溫度/電壓相關(guān)允許功率值、荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值和溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值，計(jì)算每一塊的允許功率值，所述溫度/電壓相關(guān)允許功率值取決于所述溫度測(cè)量電路所測(cè)量的溫度和所述電壓測(cè)量部分所測(cè)量的電壓，所述荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值取決于所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分所計(jì)算出的荷電狀態(tài)，所述溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值取決于所述溫度測(cè)量電路所測(cè)量的溫度和所述荷電狀態(tài)計(jì)算部分所計(jì)算出的荷電狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求7所述的電動(dòng)車，其中，所述允許功率計(jì)算部分計(jì)算出所述溫度/電壓相關(guān)允許功率值、所述荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值和所述溫度/荷電狀態(tài)相關(guān)允許功率值中的最小值，作為每一塊的允許功率值。
9.一種用于控制電池組狀況的電池控制單元，所述電池組是通過將多個(gè)作為二次電池的單電池或單元電池進(jìn)行組合而形成的，所述電池控制單元包括電壓測(cè)量部分，用于在時(shí)序基礎(chǔ)上逐塊地測(cè)量電壓，每一塊都包含來自所述電池組的預(yù)定數(shù)量的單電池或單元電池；電流測(cè)量電路，用于在所述電壓測(cè)量部分測(cè)量每一塊的電壓的同時(shí)測(cè)量所述電池組中流動(dòng)的電流；功率計(jì)算部分，用于從所述電壓測(cè)量部分接收每一塊的電壓和從所述電流測(cè)量電路接收電流，以及計(jì)算每一塊的功率；計(jì)數(shù)器，用于統(tǒng)計(jì)由所述功率計(jì)算部分計(jì)算出的每一塊的功率超過允許功率值的次數(shù)；以及判斷部分，用于判斷所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值是否達(dá)到預(yù)定值以及發(fā)送判斷結(jié)果。
全文摘要
電壓測(cè)量部分200測(cè)量電池組7的每一塊的電壓Vn，同時(shí)，電流測(cè)量電路201測(cè)量電流In，計(jì)數(shù)器206統(tǒng)計(jì)功率計(jì)算部分203對(duì)電流和每一塊的電壓求乘積所得的有效負(fù)載功率Pn超過允許功率計(jì)算部分205所計(jì)算出的允許功率值的次數(shù)，從而，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于或高于一個(gè)預(yù)定值時(shí)，判斷部分207輸出接觸器打開請(qǐng)求信號(hào)Copen，以使接觸器進(jìn)入打開狀態(tài)和保護(hù)電池組。
文檔編號(hào)H01M10/44GK1770586SQ20051011928
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者中西利明, 南浦啟一 申請(qǐng)人:松下電動(dòng)車輛能源股份有限公司