[发明专利]车载电池的控制装置

说明书

本发明用于将电动机作为走行动力使用的电动汽车。本发明涉及到车载用的可充电电池的充放电控制，状态显示和更换电池时间的信息显示。本发明是为用于将内燃机和电动机一起作为走行动力的混合式汽车而进行开发的，将可充电电池搭载于车辆上，可在将该电池的能量于走行中利用的汽车中广泛地使用。

本专利的申请人以HIMR的名称开发与制造销售将内燃机和电动机并用的混合式汽车。该汽车将三相交流鼠笼式异步电机作为电动发电机与内燃机的曲轴相连接，在车辆上搭载大型电池，在电池与鼠笼式异步电机之间接有双向逆变器，该逆变器具有由程序控制电路进行控制的结构(参照WO88／06107)。

在该装置中，车辆加速时控制加在该鼠笼异步电机上的旋转磁场，使鼠笼式异步电机作为电动机运转；车辆减速时，控制加在该鼠笼式异步电机上的旋转磁场使鼠笼式异步电机作为发电机运转。这样，鼠笼式异步电机作为电动机使用时，电池放电；而作为发电机使用时电池充电，即进行再生制动。

此种装置当用于大型公共汽车时，应用于城区的公共汽车线路和在污染尽可能小的区域的登山车等之中得到好评。一般，近年来汽车的内燃机的排气对环境的污染成为一个大问题，即使汽车的价格更高燃料价格也稍高，也有城市的城区行走的大部分汽车均采用电动汽车的可能性的论述。

上述的HIMR汽车在车辆上设置电池室，将因大量生产可以廉价得到的端压为12V的电池作为单元电池，将25个上述单元电池搭载于电池室中，在电气上使其串联连接，使整个端电压为12V×25=300V作为供给走行用能量的电池加以应用。

这里所谓的“单元电池”是指将若干个这样的电池串联连接时可以构成提供走行用的能量的电池的单元。比如铅电池的场合，根据化学性质最小的单元电池的端电压为2V，一般市场上销售的电池为将若干个上述2V的电池串联装在一个框体中构成的。比如铅单元电池具有端电压为2V，4V，6V，12V，24V等种类的。至于铅电池以外的其他电池，其单元电池的端压根据其化学性质和串联的个数决定。

本专利的申请人就对单元电池进行监视的发明提出了国际专利申请(参见PCT／JP96／0966，WO96／32651公报)。

本专利发明人具有上述HIMR的车辆大量的行走记录和维护记录。由于电池进行反复的充放电渐渐老化，到某个时候就需要更换电池，现有的技术中没有考虑充放电控制对电池寿命的影响。即，现有的电动汽车的电池的充放电控制是根据电动汽车的走行条件决定的，将此时电池的状态读入控制系统，而没有对电池的状态加以考虑。

更具体地说，比如电池的标准电压为上述的300V时，再生制动对电池充电时，现在装置中该端压超过所定的限值(比如380V)时，为防止损坏电池进行使其不超过上限值的控制。但是，该限值实际上为电池的充电量大时(充满时)的安全值，充电量小时(缺电时)即便端电压更高也可进行高效率的充电。这就意味着在踏下制动踏板进入制动状态时，将原来作为制动靴的摩擦热发热的能量，进行再生利用变成向电池充电的能量。

在混合式汽车中，当踏下加速器踏板车辆进入加速状态时也同样。即加速状态时所需要的转矩由内燃机和电动机共同分担，即使在同样的加速器踏板位置(同样的转矩)，此时应在电池充电量大时(充满时)，利用控制加大放电电流减轻内燃机的负担，而在电池的充电量小时(缺电时)利用控制减轻电池的负担而使内燃机多负担。

根据进一步地详细观测，比如将25个单元电池串联放电时，由25个单元电池所发出的能量也是不相等的。即使在充电的场合也不可能使全部的单元电池均匀充电。由电的特性角度看，容易理解各个单元电池的内阻(R)不一致。因为串联电流(I)是相等的，不论是充电还是放电的场合，单位时间中充电或放电的能量(I²R)不相等。内阻高的单元电池充电时端电压比其他的单元电池要高；放电时则相反，端电压比其他单元电池的要低。实际中，将其看作是均等的整体以标准电压或额定电压反复进行充放电，内阻高的电池充电时充电不足，从而使其加速老化。而且，内阻高的单元电池，即使在串联连接充放电时，具有该电池温度比其他单元电池高的特性，该单元电池将首先老化。

即，充电电流的最大值或放电电流的最大值不仅由全部电池的状态，并且由个别单元电池的状态来决定，这是延长电池寿命的重要因素。