車輛電力產生控制裝置的制作方法

專利名稱：車輛電力產生控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛電力產生控制裝置，該車輛電力產生控制裝置通過控制由發動機驅動的發電機有效地充電/控制2個電池。
背景技術：
第2002-25630號日本未決專利公開說明了行駛車輛的電源系統，其中由鉛電池組成的含水蓄電池(aqueous secondary battery)和由鋰(離子)電池組成的非水蓄電池(non-aqueous secondarybattery)并聯連接。該電源系統的特點在于在以充電率為7C或小于7C的電流值充電期間，流過含水蓄電池的電流值(X)與流過非水蓄電池的電流值(Y)的比率(X/Y)被設置在0.05-1之間，并且流過鋰電池的電流大于流過鉛電池的電流。
由于上述的特點，在車輛制動期間由發電機所產生的再生能也作為再生電能被充入比鉛電池具有更大產生能力的鋰電池中，雖然有再生能被部分充入鉛電池中。因此，提高了作為行駛車輛的電源系統的能量效率。因此，可防止由水分解反應的加速所引起的對電池壽命的副作用。由于在對鉛電池充電期間大電流流過，所以會產生分解反應。

發明內容
然而，上述的相關技術僅描述了鋰電池和鉛電池并聯連接和在對電池充電期間流過鋰電池的電流大于流過鉛電池的電流的情況。而沒有描述像如何控制發電機將電流提供到2個電池和控制到2個電池的電流的具體控制方法。
鑒于上述情況產生了本發明。本發明的目的是提供一種車輛電力控制裝置，在該車輛電力控制裝置中，由發動機驅動的發電機被控制，并且提高了充電能力不同的2個電池的充電效率，用通過發電機所獲得的電力對所述電池充電。
為了實現上述目標，本發明提供了一種車輛電力產生控制裝置，其包括由發動機驅動并且根據電力產生指令電壓其電力產生受控的發電機；用發電機所產生的電力對其充電的含水蓄電池；與含水蓄電池并聯連接、其內阻小于含水蓄電池的內阻并且以用由發電機所產生的電力對其充電的非水蓄電池；第一電壓檢測單元，用于檢測含水蓄電池的電壓；第二電壓檢測單元，用于檢測非水蓄電池的電壓；轉數檢測單元，用于檢測發動機的轉數；車速檢測單元，用于檢測車速；電力產生指令值計算單元，用于根據發動機的轉數和根據由車速檢測單元所檢測的車速計算電力產生指令值，該轉數由轉數檢測單元檢測；和電力產生指令電壓提供單元，用于根據含水蓄電池的電壓、根據非水蓄電池的電壓和根據由電力產生指令值計算單元所計算的電力產生指令值向發電機提供電力產生指令電壓，該含水蓄電池的電壓由第一電壓檢測單元檢測，非水蓄電池的電壓由第二電壓檢測單元檢測。
根據本發明，通過根據基于發動機的轉數和車速所計算的電力產生指令值，并且根據基于非水蓄電池電壓的電力產生指令電壓(非水蓄電池的內阻小于含水蓄電池的內阻)向發電機提供電力產生指令電壓，發電機的電力產生被控制。因此，非水蓄電池被充以以電力產生指令電壓所產生的電力，從而能夠提高在充電期間的充電效率。


圖1是說明包括根據本發明的車輛電力產生控制裝置的車輛電力系統的配置的方框圖。
圖2是說明在ECU 7中所執行的電力產生控制的程序的流程圖。
圖3是說明鉛酸蓄電池和鋰離子電池的充電/放電電流的狀態和發電機的工作電流的方框圖。
具體實施例方式
下面參照附圖將描述本發明的實施例。
圖1是說明包括根據本發明的一個實施例的車輛電力產生控制裝置的車輛電力系統的配置的方框圖。在圖1中，該車輛電力系統具有發動機1、由發動機1驅動的發電機2、檢測發動機1的轉數的轉數傳感器3、起動發動機1的起動機4、檢測車速的車速傳感器5、控制發動機1的ECM(發動機控制模塊)6、控制發電機2的電力產生量的ECU(電力控制單元)7、指示器8、作為含水蓄電池的鉛酸蓄電池9、檢測鉛酸蓄電池的電壓的鉛酸蓄電池電壓傳感器10、作為非水蓄電池的鋰離子電池11、檢測鋰離子電池11的電壓的鋰離子電池電壓傳感器12、被提供來自鉛酸蓄電池9或鋰離子電池11的電力的載荷13和接線盒(J/B)14。注意，在圖1中，加粗線表示傳送電力的電源線，細線表示傳送各種信號的控制線。
發動機1通過連接帶15與發電機2連接，發電機2由發動機1的驅動力驅動。
發電機2由發動機1驅動以產生電力，對于電力產生來說，發電機2根據從ECU 7提供的電力產生指令電壓(command voltage)被控制。發電機2與鉛酸蓄電池9相連。此外，發電機2通過接線盒(J/B)14與鋰離子電池11和載荷13相連。由發電機2產生的電力被提供到電池9、電池11和載荷13。
轉數傳感器3檢測發動機1的轉數，并且將檢測的轉數提供到ECU 7。車速傳感器5檢測車速，并且將檢測的車速提供到ECM 6。
根據由轉數傳感器3檢測的發動機1的轉數和根據由車速傳感器5檢測的車速，ECM 6計算電力產生指令值(command value)。例如，ECM 6具有一張圖表，在該圖表中，對應于發動機1的轉數和車速的電力產生指令值被預先設置。ECM 6通過使用該圖表計算電力產生指令值TGTVB。所計算的電力產生指令值被提供到ECU7。
ECU 7根據從ECM 6提供的電力產生指令值、從鉛酸蓄電池電壓傳感器10提供的鉛酸蓄電池9的電池電壓PBVB和從鋰離子電池電壓傳感器12提供的鋰離子電池11的電池電壓LIVB計算電力產生指令電壓ALTV。然后，ECU 7將所獲得的電力產生指令值ALTV提供到發電機2，并且控制發電機2的電力產生。此外，ECU 7根據從鋰離子電池電壓傳感器12提供的鋰離子電池11的電池電壓檢測鋰離子電池11的損壞(breakdown)。當ECU 7檢測出鋰離子電池11的損壞時，ECU 7通過接線盒(J/B)14使得鋰離子電池11能夠與該裝置的主體隔離。
當ECU 7檢測到鋰離子電池11的損壞時，指示器8通過照明和閃爍通知鋰離子電池11的損壞。
鉛酸蓄電池9接收并且被充以由發電機2產生的電能。該存儲電能通過電線被提供到起動機4和載荷13。
鋰離子電池11具有比鉛酸蓄電池9的內阻小的內阻。此外，鋰離子電池11具有隨著電荷量的變化逐漸降低的開端電壓特性。由于鋰離子電池11具有上述的特性，所以當由發電機2產生的電力的電壓升高時，所產生的電力被施加和被充到鋰離子電池11，而非鉛酸蓄電池9。另一方面，當產生電力的電壓降低時，鋰離子電池11開始放電。因此，鋰離子電池11比鉛酸蓄電池9具有更高的充電效率。
鋰離子電池11接收并被充以由發電機2產生的電力，并且所存儲的電能通過電線被提供到起動機4和載荷13。鋰離子電池電壓傳感器12檢測鋰離子電池11的電壓，并且將所檢測的電壓施加到ECU 7。
接線盒(J/B)14在ECU 7的控制下將鋰離子電池11與載荷13相連，或者將鋰離子電池11與載荷13斷開。更具體地說，對載荷13的電力提供受ECU 7和J/B14的控制，并且當ECU 7檢測出鋰離子電池11損壞時，J/B 14中的繼電器和半導體(未示出)被控制，并且鋰離子電池11的連接被中斷。在圖1中，接線盒(J/B)14作為與ECU 7的分離的主體被示出，然而它也可以與ECU 7合成一體。
圖2是說明在ECU 7中所執行的電力產生控制的程序的流程圖。
在圖2中，當點火開關接通發動機啟動時，開始電力產生控制程序。首先，在步驟S200中，鋰離子電池電壓傳感器12檢測鋰離子電池11的電池電壓LIVB。
下面在步驟S201中，確定所檢測的電池電壓LIVB是否在預定的范圍內，并且診斷鋰離子電池11的異常動作。當所檢測的電池電壓LIVB不在預定范圍內時，確定在鋰離子電池11中出現異常動作，并且控制進到將要在下面描述的步驟S214。另一方面，當所檢測的電池電壓LIVB在預定范圍內時，則控制進到步驟S202。
下面，在步驟S202中，接收在ECM 6中所計算的電力產生指令值TGTVB。緊接著，在步驟S203中，所接收的電力產生指令值TGTVB作為電力產生指令電壓ALTV(＝TGTVB)被提供到發電機2。
下面，在步驟S204中，鋰離子電池電壓傳感器12檢測鋰離子電池11的電池電壓LIVB。緊接著，在步驟S205中，確定所檢測的電池電LIVB是否在規定的范圍內，即在上限值(LIVBH)和下限值(LIVBL)之間。執行該確定以確定鋰離子電池11是否需要充電，即鋰離子電池11是否可將該電力提供到載荷13。因此，由上限值和下限值所規定的范圍與鋰離子電池11被確定需要充電的范圍是相等的。更具體地說，上限值和下限值為用于確定是否可將該電力提供到載荷13的閾值。
當確定結果中所檢測的電池電壓LIVB在所規定的范圍LICVL＜LIVB＜LIVBH內時，確定鋰離子電池11需要充電并且不能向載荷13提供電力這樣一種狀態。然后，控制返回到步驟S202以繼續由發電機2產生電力。另一方面，當所檢測的電池電壓LIVB不在所規定的范圍LICVL＜LIVB＜LIVBH內時，控制進到步驟S206。
下面，在步驟S206中，確定所檢測的電池電壓LIVB是否等于/大于規定范圍的上限值(LIVB≥LIVBH)。當在確定結果中電池電壓LIVB等于/大于上述的上限值時，確定鋰離子電池11的充電電壓充足，電力可從鋰電池11提供到載荷13這樣一種狀態。然后，控制進到步驟S207。另一方面，當電池電壓LIVB不等于/大于上述的上限值時，控制進到將要在下面描述的步驟S210。
下面，在步驟S207中，從ECU 7提供到發電機2的電力產生指令電壓ALTV從已被輸出的值TGTVB變為低于TGTVB的TGTVBF。然后，改變的電力產生指令電壓ALTV＝TGTVBF被提供到發電機2。
下面，在步驟S208中，鋰離子電池電壓傳感器12檢測鋰離子電池11的電池電壓LIVB。緊接著，在步驟S209中，確定所改變的電力產生指令電壓TGTVBF是否在所檢測的電池電壓LIVB和鋰離子電池11的上限值LIVBH之間(LIVB≤TGTVBF＜LIVBH)。更具體地說，確定在步驟S206所執行的確定處理中“是”狀態(LIVB≥LIVBH)是否繼續。當在確定結果中所改變的電力產生命令電壓TGTVBF不在LIVB≤TGTVBF＜LIVBH內時，即當“是”狀態(LIVB≥LIVBH)在步驟S206所執行的確定處理中繼續時，作為確定鋰離子電池11的充電量充足和電力可被提供到載荷13這樣一種狀態。更具體地說，確定發電機2的電力產生不必要。然后，控制返回到步驟S207，命令不產生電力的電力產生指令電壓ALTV＝TGTVB被繼續提供到發電機2，并且發電機2被設置在不產生電力狀態下。
另一方面，當所改變的電力產生指令電壓TGTVBF在范圍LIVB≤TGTVBF＜LIVBH內時，即當“否”狀態出現在步驟S206中所執行的確定處理中時，確定需要對鋰離子電池11進行充電，并且該控制返回到步驟S202。
接下來，作為電池電壓LIVB是否等于/大于上限值的確定結果，當在步驟S206的處理中的所檢測的電池電壓LIVB不等于/大于上述所規定范圍的上限值(LIVB≥LIVBH)時，確定電池電壓LIVB被降到低于所規定范圍的下限值(LIVBL)，并且控制進到步驟S210。在步驟S210中，提供到發電機2的電力產生指令電壓ALTV從已被輸出的值TGTVB變到所檢測的電池電壓LIVB，并且改變的電力產生指令電壓ALTV＝LIVB被提供到發電機2。
接下來，在步驟S211中，鋰離子電池電壓傳感器12檢測鋰離子電池11的電池電壓LIVB。緊接著，在步驟S212中，鉛酸蓄電池電壓傳感器10檢測鉛酸蓄電池9的電池電壓PBVB。
接下來，確定所檢測的鋰離子電池11的電池電壓LIVB是否等于/小于所檢測的鉛酸蓄電池9的電池電壓(LIVB≤PBVB)。在該確定結果中，當鋰離子電池11的電池電壓LIVB不等于/小于所檢測的鉛酸蓄電池9的電池電壓PVBV(LIVB≤PBVB)時，即當鋰離子電池11的電池電壓LIVB大于鉛酸蓄電池9的電池電壓PBVB時，控制返回到步驟S210。
另一方面，當鋰離子電池11的電池電壓LIVB等于/小于鉛酸蓄電池9的電池電壓PBVB時，控制進到步驟S214。
接下來，在步驟S214中，確定在鋰離子電池11中出現諸如損壞之類的異常動作，并且例如通過照亮指示器8，通知鋰離子電池11的異常動作。而且，通過接線盒14鋰離子電池11與載荷13和發電機2隔離，并且鋰離子電池11的電源電路的連接被中斷。
圖3是說明鉛酸蓄電池9和鋰離子電池11的充電/放電電流的狀態和說明在實現ECU 7中的電力產生控制的情況下發電機2的工作電流的方框圖。在圖3中，與僅使用鉛酸蓄電池9的情況相比，在使用通過將鋰離子電池11添加到鉛酸蓄電池9所形成的混合蓄電池的情況下，提高了在車輛減速時的電力產生能的回收率。此外，應當理解，通過提高電力產生能的回收率延長了發電機2的不產生電力的時間。因此，施加到發動機1的發電機2的負荷轉矩被降低，能夠有助于改進燃油消耗。
如上所述，在上述實施例中，根據諸如發動機1的轉數和車速之類的車輛的行駛狀態和根據鉛酸蓄電池9和鋰離子電池11的電壓，發電機2的電力產生被控制。因此，具有小于鉛酸蓄電池9的內阻的內阻的鋰離子電池11被充電/放電。因此，可提高整個系統的充電效率。
而且，當鋰離子電池11的電壓達到或超過預定值時，發電機2可設置為不產生電力狀態。因此，驅動發電機2的發動機的載荷被降低，從而能夠改進燃油消耗。
此外，當鋰離子電池11被損壞時，鋰離子電池11可與電源電路分離并且其連接可被中斷。因此，可避免繼續使用損壞的鋰離子電池11。
此外，可通知鋰離子電池11的損壞。因此，可提醒對鋰離子電池11進行修理。
注意，在實施例中的組成部件和權利要求范圍中的組成部件之間的對應關系如下。更具體地說，發電機2對應發電機；鉛酸蓄電池9對應含水蓄電池；鋰離子電池11對應非水蓄電池；鉛酸蓄電池電壓傳感器10對應第一電壓檢測單元；鋰離子電池傳感器12對應第二電壓檢測單元；轉數傳感器3對應轉數檢測單元；車速傳感器5對應車速檢測單元；ECM 6對應電力產生指令值計算單元；ECU 7對應于電力產生指令電壓提供單元。
此外，載荷13對應載荷；ECU 7對應損壞檢測單元；接線盒14對應連接控制單元；指示器8對應通知單元。
2002年9月18日申請的第2002-271318號日本專利申請的整個內容以參照方式被包含在這里。
權利要求
1.一種車輛電力產生控制裝置，包括由發動機驅動并且根據電力產生指令電壓其電力產生受控的發電機；用發電機所產生的電力對其充電的含水蓄電池；與含水蓄電池并聯連接、其內阻小于含水蓄電池的內阻并且以用由發電機所產生的電力對其充電的非水蓄電池；第一電壓檢測單元，用于檢測含水蓄電池的電壓；第二電壓檢測單元，用于檢測非水蓄電池的電壓；轉數檢測單元，用于檢測發動機的轉數；車速檢測單元，用于檢測車速；電力產生指令值計算單元，用于根據發動機的轉數和根據由車速檢測單元所檢測的車速計算電力產生指令值，該轉數由轉數檢測單元檢測；和電力產生指令電壓提供單元，用于根據含水蓄電池的電壓、根據非水蓄電池的電壓和根據由電力產生指令值計算單元所計算的電力產生指令值向發電機提供電力產生指令電壓，該含水蓄電池的電壓由第一電壓檢測單元檢測，非水蓄電池的電壓由第二電壓檢測單元檢測。
2.根據權利要求1的車輛電力產生控制裝置，其中電力產生指令值電壓為當由第二電壓檢測單元檢測的非水蓄電池的電壓等于/小于第一閾值時，將發電機設置為電力產生狀態的電力產生指令電壓；以及當非水蓄電池的電壓等于/大于大于第一閾值的第二閾值時，將發電機設置為不產生電力狀態的電力產生指令電壓。
3.根據權利要求1的車輛電力產生控制裝置，還包括通過由發電機、含水蓄電池和非水蓄電池中的至少一個提供的電力所驅動的載荷；損壞檢測單元，用于根據非水蓄電池的電壓檢測非水蓄電池的損壞，該電壓由第二電壓檢測單元檢測；連接控制單元，用于當損壞檢測單元檢測到非水蓄電池的損壞時，將非水蓄電池與該載荷隔離。
4.根據權利要求3的車輛電力產生控制裝置，還包括通知單元，用于通知非水蓄電池的損壞，其中當損壞檢測單元檢測到非水蓄電池的損壞時，通知單元通知非水蓄電池的損壞。
5.一種車輛電力產生控制裝置，包括由發動機驅動并且根據電力產生指令電壓其電力產生受控的發電機；用發電機所產生的電力對其充電的含水蓄電池；與含水蓄電池并聯連接、其內阻小于含水蓄電池的內阻并且以用由發電機所產生的電力對其充電的非水蓄電池；第一電壓檢測裝置，用于檢測含水蓄電池的電壓；第二電壓檢測裝置，用于檢測非水蓄電池的電壓；轉數檢測裝置，用于檢測發動機的轉數；車速檢測裝置，用于檢測車速；電力產生指令值計算裝置，用于根據發動機的轉數和根據由車速檢測裝置所檢測的車速計算電力產生指令值，該轉數由轉數檢測裝置檢測；和電力產生指令電壓提供裝置，用于根據含水蓄電池的電壓、根據非水蓄電池的電壓和根據由電力產生指令值計算裝置所計算的電力產生指令值向發電機提供電力產生指令電壓，該含水蓄電池的電壓由第一電壓檢測裝置檢測，非水蓄電池的電壓由第二電壓檢測裝置檢測。
6.一種車輛電力產生控制方法，包括準備由發動機驅動并且根據電力產生指令電壓其電力產生受控的發電機，用發電機所產生的電力對其充電的含水蓄電池，與含水蓄電池并聯連接、其內阻小于含水蓄電池的內阻并且以用由發電機所產生的電力對其充電的非水蓄電池；檢測含水蓄電池的電壓；檢測非水蓄電池的電壓；檢測發動機的轉數；檢測車速；根據發動機的轉數和根據車速，計算電力產生指令值；和根據含水蓄電池的電壓、非水蓄電池的電壓和電力產生指令值，向發電機提供電力產生指令電壓。
全文摘要
鋰離子電池11與充以由發電機2所產生的電力的鉛酸蓄電池9并聯連接。鋰離子電池11具有小于鉛酸蓄電池9的內阻的內阻，并且被充以由發電機2所產生的電力。ECM6根據車輛的行駛狀態提供電力產生指令值，并且ECU 7通過向發電機2提供電力產生指令電壓控制發電機2的電力產生。
文檔編號B60R16/03GK1495065SQ03158560
公開日2004年5月12日 申請日期2003年9月18日 優先權日2002年9月18日
發明者小林一平, 矢島聰 申請人:日產自動車株式會社