CN1194614A - 车载电池的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明一边观测电池的状态,一边对电池的充放电电流进行控制,在提高效率的同时使电池的寿命增大。程序控制电路读入车速传感器测出的车辆走行速度和转速传感器测出的内燃机的转速,对与内燃机连接的电动发电机和车辆上搭载的电池之间,进行交流变直流或直流变交流的交换的逆变器进行控制。同时将电流传感器测出的电池的充放电电流(i)读入,对充放电电流(i)的时间积分值Ⅰ进行计算,根据该时间积分值Ⅰ的函数对再生制动时的电池的充电电流和走行驱动时的放电电流进行控制。它可以延长电池的综合寿命,尽可能多地再生由于制动消耗的能量,并可抑止单元电池的特性偏差的扩大。此外,可以降低电池的价格和使得维护简单。

Description

车载电池的控制装置

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WO 88/06107)。

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/JP 96/0966，WO 96/32651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***，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。

本发明人将同一批制造的单元电池放在一个电池室中进行各种试验。新车中即使各个单元电池的性能一致，车辆长期使用中也会产生特性偏差，从而加速不均匀的老化。因为一般在更换电池时不是对单元电池一个个更换，而是将全部一齐更换，而将全部电池用同一条件控制显然是使电池寿命缩短的原因。大量地使用电池并且大量的废弃成为环境污染的新的原因。

本发明人在上述国际专利申请(PCT/JP96/00966)中，在构成高压电池的各个单元电池中分别装有具有传感器的检测装置，对每个单元电池的充电量进行监视，从而可以早期发现单元电池的老化；装有检测装置的单元电池多，从安装作业的方面，对其安装的结构进行进一步的检讨。

现在，上述混合式汽车或电动汽车上搭载的电池的充电状态包括对

(1)电池的端电压；

(2)电池的(电压)×(电流)×(时间)；

(3)电解液的比重；

等进行观测，对充电量的状态(充满或缺电)进行显示。

如上所述，由于构成高压电池的各单元电池分别装有具有传感器的检测装置，可对每个电池的充电量进行监视，从而可对单元电池的充电状态进行确认；限于对其充电状态进行监视，即，使用者和补充燃料同样，对提供走行能量的电池是否需要充电，给出此后不充电可以走行多长距离等目标；对单元电池进行充电时，正常进行充电后使用中可否耐用，即对电池的寿命不进行观测。

换个角度说，即使是仅限于对端电压监视的电池的充电状态，实际中，该电池老化时实际被充的容量(安培小时)小，即一旦充电后实际可以走行的距离短，在道路上可能会发生不能走行的情况。

但，为掌握电池的充电状态，驾驶员一定要离开驾驶员席，打开开关门进行确认；该操作不方便，希望可以显示在驾驶员席上。

电池进行反复充放电渐渐老化，到一定时候就需要更换电池。对维护记录作详细地检讨，可发现即使是走行较为类似路线的公共汽车其寿命也不会是一致的，而产生大的偏差。而且，将若干个单元电池加以串联，此时各个电池具有互不相同的特性，即使是串联连接也不会进行同样的充电和放电。

本发明基于这样的背景，由电池的充放电电流对电池的状态进行观测，通过控制在提高效率的同时，将电池的寿命延长作为目的。本发明以延长电池的综合寿命为目的。本发明还以使由于制动损耗的能量尽可能多的再生作为目的。本发明以提供一种控制装置为目的，该装置可在将若干个单元电池在电气上串联使用时，即使该单元电池的特性有偏差，通过控制使其长时间使用偏差也不扩大，且电池的老化均匀。本发明还以降低电动汽车上使用的电池的价格为目的。本发明也以电池的维护简单化作为目的。

本发明的目的是提供一种车载用电池，该电池中可以简单地安装检测装置，且可将其维持在稳定的安装状态。本发明的目的是提供一种可使检测装置的装卸次数减少的车载电池。本发明的另一目的是提供一种将检测装置安装于单元电池的框体中从而使电缆的装卸作业性好的车载电池。本发明的目的还是提供一种在更换电池时不需将检测装置与电池一起废弃而可继续使用的装置。

本发明的目的还是提供一种除了在驾驶员席显示充电警报和充电残余量外，可将电池的更换时间加以大致区分并进行显示的装置。本发明的目的也是提供一种在驾驶员席对更换电池的时间始终进行监视，可以对到更换电池还可以走行的时间或距离进行预测的装置。本发明的目的还是提供一种可防止错过更换电池的时间，车辆在路上走行时发生突然停止的事情的装置。本发明的目的是提供一种经常对电池进行维护，可使作为整体的电池的寿命延长的装置。本发明是以减少电池废弃的比例从而减少环境污染为目的的。

本发明的第一个方面，是以按照在车辆上搭载的各个单元电池的充放电状态，对充电电流的最大值或放电电流的最大值进行设定，根据该值进行相应的充电控制作为特征的。

即，其特征在于，它包括，在车辆的传动轴上连接的电动发电机；该车辆上搭载的电池；在该电池和上述电动发电机之间安装的进行双向能量传递的逆变器；和对该逆变器进行控制的控制装置；包括将包含上述电池的充放电电流(i)在内的电池状态进行检测的电池传感器；还包括将上述充放电电流(i)对时间的积分值I进行计算的装置， $I=\∫\mathrm{idt}+C$

(其中C为与初始充电量相应的积分常数)具有根据该时间积分值的函数对再生制动时的上述电池的充电电流和走行时的放电电流进行控制的装置的程序控制回路。

上述电动发电机为多相交流旋转式电机，包括将该车辆的走行速度测出的速度传感器和将上述电动发电机的旋转速度测出的转速传感器；上述逆变器控制装置，包括根据该速度传感器和转速传感器的输出和运转操作的输入向上述逆变器输出控制输出的装置；上述电池传感器中包括测出上述电池的温度(θ)的装置，上述积分器的函数在电池的充电效率为η时为ηI，希望该效率η为上述温度的函数(η(θ))。

不仅如此，在上述电池传感器和上述程序控制电路之间，包括将该传感器的输出信息用无线电信号进行传送的接口电路；上述电池传感器包括将单元电池的端电压一一测出的装置；希望上述程序控制电路包括根据端电压对再生制动时的充电电流进行控制的装置，和根据端电压对走行驱动时放电电流进行控制的装置。

逆变器控制装置从速度传感器读入车辆的走行速度，从转速传感器读入内燃机的转速并且从电流传感器读入电池的充放电电流(i)，根据运转操作输入对逆变器进行控制。逆变器在车辆搭载的电池和与内燃机连接的电动发电机之间进行交流变成直流或直流变成交流的转换。

在该充放电控制的过程中，程序控制电路对充放电电流(i)的时间积分值I进行计算，根据该时间积分值I的函数对再生制动时电池充电的电流和走行驱动时的放电电流进行控制。

在电动汽车的场合，假如处于对放电电流(i)计算得到的时间积分值I超过设定值的状态时(如图42(a)的斜线所示)，将制动产生的电能多向电池再生。但假如对放电电流(i)计算所得到的积分值I在设定值以下时，因大体上是在被充电的状态(如图(b)的斜线所示)，对制动所产生的电能在不产生过充电的限制条件下进行再生。

混合式汽车(HIMR)的场合中，假如处于对充电电流(i)计算得到的时间积分值I超过设定值(充电状态)(如图43(a)的斜线所示)，将再生蓄积的电能供给电动发电机，电动机分担的驱动转矩大。而且，假如对充电电流(i)计算得到的时间积分值I在设定值以下时(如图(b)所示的充电不足的状态)，限制向电动发电机供给的电能。

这样，对电池的充放电进行经常观测根据其状态对充放电进行控制，在增大电池寿命的同时，将制动消耗的能量尽可能多地再生。同时，可以防止由于长时间使用所引起的单元电池相互间偏差的扩大。

电池的特性因随温度而变，假如具有包含对电池的温度(θ)测出的装置的电池传感器，因可以得到将电池的充电效率η作为温度的函数(η(θ))对包括充放电电流(i)的时间积分值I受温度变化的影响的控制信息ηI，可以对充放电进行更正确且细致地控制。

各单元电池中的电池传感器中具有无线发射机，由该发射机发射的电磁波由天线接收机进行接收可将电池传感器测出的电池信息由无线信号进行传输。电池传感器将单元电池的端电压一一测出并将该信号利用无线发射时，程序控制电路借助天线接收机读入该信息，从而可根据检出的端电压对再生制动时的充电电流和走行驱动时的放电电流进行控制。

本发明的第二方面，是以具有要以简单的操作，可靠地向单元电池装卸电池传感器和接口电路的结构为特征的。

即由上述电池传感器和上述接口电路的至少一部分构成装于在该电池的框体内的一个装置，该装置以具有可以相对于上述电池框体自由地装卸为特征。

电池框体的上部具有容纳检测电池信息的电池传感器和接口电路的空间，在该空间中装有分别与单元电池的(+)端子和(-)端子相连接的框体中的一对电气保持件，电池传感器的端子安装在上述保持件中。

将检测传感器装于一个装置中，该装置中设有接口电路，假如该接口电路具有将检测传感器的输出以无线电信号进行传输的结构，将测出的电池信息不用电气连线即可读出，在电池室中或在驾驶员席即可知道上述信息。

这样，假如在装置中备有无线电发射机的同时，具有接收由各无线电发射机的电磁波的无线电接收机，可以实现将该无线电接收机接收的电池信息在显示器上加以显示。

本发明的第三个方面是以在车辆上搭载的电池的充电警报和充电残余量进行显示的同时，对电池老化(寿命)进行观测，显示与电池更换时间有关的信息为特征的。

即，在上述程序控制电路的输出端上，至少连接有显示有关充电警报、充电残余量和电池更换时间有关的显示装置作为特征。

上述程序控制电路的存储装置中，预先存储了标准的充放电电压、电流特性和与老化程度相应的若干个充放电电压、电流特性，上述程序控制电路希望包括参照上述存储装置中存储的特性，将电池的老化情况进行计算的装置。

电池的老化程度可以根据对端电压和充放电电流的监视来掌握。端电压和放电电流的关系，如图16的右则所示，需要充电的电压作为第一设定值V₁时，在正常的放电特性S₁₀中放电电流为I₁₀，在以虚线表示的需要更换状态时的放电特性S₁₃中，放电电流为I₁₃(I₁₃＜I₁₀)。但端电压和充电电流的关系中，如同图左侧所示，充电结束时电压作为第二设定值时，在正常的充电特性S₂₀中充电电流为I₂₀，在以虚线表示的需要更换的状态时充电特性中充电电流为I₂₃(I₂₃＜I₂₀)。这样充放电特性随老化程度而变，随老化的发展，在同一端电压下放电电流和充电电流均下降。

程序控制电路，将在充电中或放电中对上述电池的计量得到的电压电流信息读入，算出老化的程度，在显示装置上分别作为与充电警报，充电残余量和电池更换时间相关的信息加以显示。

将上述的标准的充放电电压电流特性和与老化程度相应的若干个充放电电压电流特性予先存储在程序控制电路的存储装置中。程序控制电路根据计量得到的电压电流值参照存储电路中存储的特性可以计算电池老化的信息。

电压信息是由构成电池的电池或各单元电池中安装的电池传感器测出，并将该测量的输出读入程序控制回路的。

在测出电压信息的电池传感器和程序控制电路之间的接口电路中，可以包括将该传感器输出的信息利用无线电信号加以传输的装置。比如，各单元电池分别具有无线电发射机，并具有接收该发射机的电磁波的无线电接收机，从而可将电池传感器检出的电池信息利用无线电信号传输到与容纳电池场所分离的显示装置。

上述显示装置，为设于驾驶员席，包括将电池特性大致分为以下

(1)被充电后的状态

(2)正常使用的状态

(3)希望进行充电的状态

(4)必须进行充电的状态等类别进行显示的装置，同时，还包括对电池分为

(1)没老化的状态

(2)建议进行检查的状态

(3)建议更换电池的状态

(4)必须更换电池的状态等类别进行显示的装置，在上述被建议检查的状态可以表示检测到一部分单元电池已产生老化。

这样，不仅可以显示电池的充电状态，电池老化的状态，即该电池是否还处于充电后继续可以用的状态，或是否处于超过老化的限度需要更换的状态从驾驶员席上即可以加以区分显示，驾驶员可以根据该信息直接进行处理，可以避免由于超过充电或更换电池的时间发生在路上车辆停止的事态。不仅如此，因为对电池经常维护可以延长作为整体的电池的寿命，可以减少电池废戏的比例从而减少环境污染。

本发明的第四个方面，是以对车辆上搭载的电池的状态(寿命)进行观测，将其有关更换时间的信息加以大致地区分，在驾驶员席加以显示为特征的。

即，在驾驶员席具有显示部分，其特征为上述显示装置至少被分为两类，第一类是显示电池处于良好状态的装置，第二类是显示电池处于应当更换的状态的装置。

希望在上述的第一类和第二类之间设置中间的类，即将上述类别的电池的老化程度大小进行显示的灯光显示装置。

该显示为对上述是否处于充电的状态，是否需要充电等等和原来已有的显示不同的显示，是将反复进行充放电的电池的寿命还有多少显示给驾驶员的装置。

可以利用对端电压和充、放电电流进行监视掌握电池的老化程度。作为一例，上述图16的右侧所示的放电特性中，电池为新品时为S₁₀，随着老化的发展成为S₁₁，S₁₂；而当寿命要结束，处于需要更换的状态时则成为S₁₃。此外，端电压和放电电流的关系中，如图16的右侧所示，当需要充电的电压为第一设定值V₁时，正常的放电特性为S₁₀，放电电流为I₁₀，在以虚线表示的需要更换的状态时，此时放电特性为S₁₃，与第一设定值V₁相应的放电电流为I₁₃(I₁₃＜I₁₀)。而且，充电特性如图16的左侧所示，电池为新电池时，为S₂₀，电池逐渐老化时充电特性为S₂₁，S₂₂，需要更换时为S₂₃。端电压和充电电流的关系如同图左侧所示，充电结束的电压为V₂时，新品电池正常的充电特性S₂₀充电电流为I₂₀，而以虚线表示处于需要更换状态的电池(当然即使用寿命已到的电池)中，充电电流为I₂₃(I₂₃＜I₂₀)。这样充放电特性随老化的程度变化，随老化的进展即便在同样的端电压条件下放电电流和充电电流也将减少。

在程序控制电路的存储装置中，将图16例中示的电池的充电特性和(或)放电特性进行存储，一般，将充电(再生制动)时或放电(电机驱动)时计量的该电池的电压电流信息读入控制电路中，将其与存储装置中存储的充电特性或放电特性加以比较，计算电池的老化程度，以显示装置将与充电警报，充电残余量和电池更换时间相关的信息在驾驶员席加以显示。

这种显示，如前所述希望大体分为

(1)没有老化的状态

(2)建议进行检查的状态

(3)建议更换电池的状态

(4)需要更换电池的状态等类别加以显示。这里“需要更换电池的状态”因是显示电池老化的程度大，处于危险状态的警报，希望以亮灯显示。

作为对该电池老化状态的显示，可将电池应当充电的时间和充放电显示(相当于表示燃料箱中的油料残余量的燃料计)并列显示。

本发明的第五个方面是以对充电进行个别管理，对充电结束达到规定电压的电池，以电流旁路通道从和相邻的电池连接的充电的状态释放作为特征的。

即，每个单元电池的特征在于包括：作为电流旁路用的通道；选择该电流旁路通道和单元电池通道用的切换电路；测量上述单元电池端电压的测量电路和根据上述测量回路的输出信息对上述的切换电路分别进行控制的切换控制电路。

上述切换电路中包括半导体开关器件，而上述切换控制电路安装于每个单元电池中，上述测量电路，上述切换电路，上述旁路通道和上述切换控制电路均安装于同一个装置之中；具有与单元电池的正负极端子相连接的连线接头，上述测量电路具有将单元电池的端电压区分为n个电平的输出信息输出的电路装置，上述装置的表面，最好具有将上述n个电平加以区分的输出信息进行显示的显示装置。一般n可取为2。

这样，对若干个串联的单元电池进行充电时，在每一个电池设置的电流旁路通道进行适当地闭合，即可以将个别的单元电池从充电状态释放出来。因此，上述单元电池的特性有偏差时，即使各自充电时间不同，将充电结束的单元电池顺序地从充电状态释放出来，可以使特性不同的单元电池每个均得到适当的充电。

它可由一个接收机，和将该接收机中每个单元电池的前期的输出信息读入的接口电路所构成。采用此种结构时，因由一个地方读入若干个单元电池的信息，可对全体的状态进行监视。因此，可在一个地方对若干个单元电池的状态进行集中管理。

上述接收机安装在车体内，上述接口电路可包括利用无线电信号进行传输的装置，不需要连接即可将若干个电池各自的上述的输出信号读入，可提高单元电池设计的自由度。此时的接口电路比如是无线电发射机等。

在程序控制电路中也可以采用具有对上述接收机接收的各单元电池的上述信息进行处理的装置，这样，在可将若干个单元电池的状况在一个地方集中进行管理的同时，可以利用程序控制电路对数据进行分析，比如可以对充电或放电的状况，电池老化的状况等各种有用的信息加以显示。

下面将参考附图对本发明的实施例加以详细地说明。

图1.本发明的第一实施例的主要部分的结构框图。

图2.本发明的第一实施例中有关充电效率的示意图。

图3.(a)本发明的第一实施例中与电池放电状况有关的说明图；(b)充电量变化的说明图。

图4.本发明的第一实施例中单个单元电池中设置电池传感器场合的结构框图。

图5.本发明的第一实施例中单个单元电池中设置电池传感器的场合的结构的斜视图。

图6.本发明的第一实施例中高压电池安装状态的斜视图。

图7.本发明的第二实施例的主要部分的结构框图。

图8.本发明的第二实施例相关的单元电池结构的斜视图。

图9.本发明的第二实施例相关的高压电池安装状态的示意图。

图10.本发明的第三实施例的结构斜视图。

图11.本发明的第三实施例的结构的局部剖视图。

图12.本发明的第三实施例中电池传感器的结构的一个例的示意图。

图13.本发明的第四实施例的主要部分的框图。

图14.本发明的第四实施例中显示装置的配置的例的示意图。

图15.本发明的第四实施例中显示装置的显示例的示意图。

图16.本发明的第四实施例相关的电池充放电特性的示意图。

图17.本发明的第四实施例中电流信息显示动作的流程图。

图18.本发明的第五实施例的主要部分的结构框图。

图19.本发明的第五实施例的主要部分的结构框图。

图20.本发明的第五实施例中显示装置和无线电接收机的配置的斜视图。

图21.本发明的第五实施例中检测装置和无线电接收机间的接线图。

图22.本发明的第七实施例的基本概念示意图。

图23.本发明的第七实施例的主要部分的结构示意图。

图24.本发明的第七实施例中使用的半导体开关器件的结构示意图。

图25.本发明的第七实施例中单元电池的放电特性和老化之间的关系的示意图。

图26.本发明的第七实施例中单元电池的充电特性和老化之间的关系的示意图。

图27.本发明的第七实施例中第一设定值的检测部分的动作流程图。

图28.本发明的第七实施例中第二设定值的检测部分的动作流程图。

图29.本发明的第七实施例中开关控制部分的动作流程图。

图30.本发明的第七实施例中单元电池的结构的斜视图。

图31.本发明的第七实施例中向汽车上搭载的单元电池斜视图。

图32.本发明的第七实施例中单元电池的另一个结构的斜视图。

图33.本发明的第八实施例的主要部分的结构框图。

图34.本发明的第八实施例的全体结构框图。

图35.本发明的第八实施例中无线电发射机发射的数据信号的祯结构示意图。

图36.本发明的第八实施例中程序控制电路的第一设定值检测的动作流程图。

图37.本发明的第八实施例中程序控制电路的第二设定值检测的动作流程图。

图38.本发明的第八实施例中程序控制电路的开关动作检测的动作流程图。

图39.本发明的第八实施例中单元电池的外观的斜视图。

图40.本发明的第八实施例中显示器的配置的平面图。

图41.本发明的第八实施例中显示器的设置的示意图。

图42.(a)和(b)为电气制动产生的电能再生的说明图。

图43.(a)和(b)为由于放电产生驱动转矩的说明图。

图1为本发明的第一实施例的主要部分的结构的框图。

本发明的第一实施例中包括在车辆上安装的与内燃机1的传动轴连接的电动发电机2，在该车辆上搭载的电池3，设置于该电池3和电动发电机2之间双向传递能量的逆变器4，控制该逆变器4的逆变器控制装置5；和对包括电池3的充放电电流(i)在内的电池3的状态进行检测的电池传感器6；对充放电电流(I)作时间的积分 $I=\∫\mathrm{idt}+C$

(其中，C为与初始充电量相应的积分常数)的运算装置，根据该时间积分值将再生制动时电池3的充电电流和走行驱动时的放电电流进行控制的程序控制电路7。

电动发电机2为多相交流旋转式电机，具有对该车辆的走行速度进行检测的速度传感器8，和检测电动发电机2的旋转速度的转速传感器9；在逆变器控制装置5中，包括根据该速度传感器8和转速传感器9的输出和运行操作输入对逆变器4控制的输出信号输出的装置。

电池传感器6中，包括检测电池的温度(θ)的装置，上述积分值的函数在电池的充电效率为η时为ηI，该效率η为上述温度的函数(η(θ))。

在逆变器4的输出侧接有电容器31，在电池3中连接有检测逆变器4的输出电压的电压检测电路32。电池3借助断路器33与直直变流器34相连接。电池传感器6中具有温度检测器(热敏电阻)，固定在许多单元电池中一个的电池箱上。

电池传感器6、速度传感器8、转速传感器9和电流传感器10及电压检测电路32借助接口电路30与程序控制电路7相连接。该程序控制电路7与图1中省略了的轴传感器、齿轮位置传感器、制动传感器、发电机温度传感器、离合器传感器相连接。

图2为与本发明的第一实施例有关的充电效率的示意图。电池3的充电效率η如图所示随温度变化。该值温度越低越小，而随温度上升而变大。即经过同样的时间，以同样的充电电流给电池3充电时其充电量随当时的温度而变。从本发明的串联连接的若干个(比如25个)单元电池中，读取一个电池的温度，将其作为高压电池整体的温度，将该温度的充电效率η与充电电流(i)的时间积分值I相乘得到的ηI，根据其对再生制动时的充电电流和走行驱动时的放电电流加以控制。

这里，对这种结构的本发明的第一实施例的动作加以说明。

在车辆走行之中，如图3(a)所示的由电池3放电和向电池3充电是经常进行的，同图(b)所示电池3的充电量也在不断地变化。

通常，在旋转***中产生制动力时，程序控制电路7，生成将具有比转速传感器9所测出的，电动发电机2的转子的实际转速低的速度(比如97％，转差为-3％)的旋转磁场供给电动发电机2的定子的逆变器4的控制信号。此时，电动发电机2作为发电机工作，发出的能量经逆变器4变换为直流能量向电池3提供的充电电流。

当向旋转***提供驱动力时，程序控制电路7生成将具有比转速传感器9所测出的电动发电机2的转子的实际转速高的旋转磁场(比如102％，转差为+2％)供给电动发电机2的定子的逆变器4的控制信号。此时电池3输出直流电流，由逆变器4变换为多相交流供给电动发电机2，从而作为向内燃机1提供辅助动力的电动机用。

本发明的特征在于在上述充放电控制中，一边对电池3的状态进行观测，一边对充放电电流加以控制。即，程序控制电路7，根据电流传感器10测出的电池3的放电电流(i)，电池传感器6测出的电池3的温度，和电压检测电路32测出的端电压，对电池3的充放电电流(i)的时间积分值I

进行计算。其中C为与初始充电量相应的积分常数。充电的能量为

I×V(瓦特·小时)。

根据该时间积分值I，与是电池温度的函数的电池效率η相乘得到的ηI的值，对再生制动时向电池3充电的电流和走行驱动时向电动发电机2的放电电流，在规定的充电量的允许范围中进行控制。即，如图3(b)所示，有对电池3的充电量超过允许范围的上限时形成过充电的充电限制；和充电量超过允许范围的下限时对向电动发电机2的放电限制。

构成电池的单元电池的老化是各不相同的。其中，单元电池分别有电池传感器，对各单元电池的充放电电流进行检测，对其时间积分值I进行计算，可根据该时间积分值I的函数对再生制动时的充电电流和走行驱动时的放电电流进行控制。

这里，对在单元电池中个别设置电池传感器的实施例加以说明。图4为本发明的第一实施例中个别单元电池中设置电池传感器的结构框图，图5为本发明的第一实施例中个别单元电池设置电池传感器的结构的斜视图。

在此例中，将n个(25个)电压为12V的单元电池11相串联，该单元电池11的(+)端子11a和(-)端子11b间借助一对连接件12与电池传感器6相连。各单元电池11(+)端子11a和(-)端子11b利用连接电缆14进行连接。

各电池传感器6中包括上述的电池温度(θ)检测装置；和具有当(+)端子11a和(-)端子11b间的电压在第一设定值(V₁)以下时发光的第一发光显示电路13a和超过第二设定值(V₂)时以与第一发光显示电路13a不同的，别的颜色发光的第二发光显示电路13b的发光显示电路。

图6为本发明的第一实施例中高压电池安装状态的斜视图。上述的单元电池11容纳于车体中央的下部所设置的电池室中的电池托架21中，其外部用开关门22遮住。

此例中，程序控制电路7读入各单元电池11测量的输出，对电流传感器10测出的充放电电流(i)的时间积分值I进行计算，根据该时间积分值I的函数和单元电池11的温度决定的充电效率η对充放电电流进行控制。

同时，程序控制电路7，当各单元电池11的端电压在第一设定值(V₁)以下时，作为充电不足的第一发光显示电路13a的红灯亮，端电压超过第二设定值(V₂)时，作为处于充电状态显示的第二发光显示电路13b绿灯亮，表示各单元电池11处于充电状态。

根据以上说明，对供给汽车走行用的能量的电池的充放电一边观测电池的状态一边进行控制，这样在提高效率的同时，可以大大地增加电池的使用寿命。而且，可以将由于制动所消耗的能量尽可能多地进行再生，即便单元电池的特性存在偏差，也可以抑制由于长时间使用所造成的偏差的扩大。此外，在降低安装于汽车的电池价格的同时，可使电池的维护简单化。

图7为本发明的第二个实施例的主要部分的结构框图。

本发明的第二实施例，在第一实施例中的电池传感器6和程序控制电路7间的接口电路30中，包括将该传感器输出的信息利用无线电信号进行传输的装置；电池传感器6包括将单元电池11的端电压分别测出的装置，在程序控制电路7中包括相应于端电压对再生制动时的充电电流进行控制的装置，和走行驱动时相应于端电压对放电电流进行控制的装置。

作为无线电信号的传输装置，各单元电池11分别具有发射机15，和接收该发射机15所发射的在空间传播的电磁波，并将电池传感器6检测的输出解调的无线电接收机17。

发射机15和电池传感器6装于同一个检测装置20中，此外，在该检测装置20中还包括将对电池传感器6检测的输出进行调解产生的电磁流向室间发射的振荡器16，和根据电池传感器6的检测输出对单元电池11是正常还是异常加以显示的发光显示电路13。在发光显示电路13中，和第一实施例相同，具有第一发光显示电路13a和第二发光显示电路13b。无线电接收机17与该解调输出加以显示的光学的显示装置18相连接。

图8为与本发明的第二实施例相关的电池结构的斜视图。发射机15利用托座19对单元电池11处于可以装卸的状态。发射机15中的振荡器16中，具有当(+)端子11a和(-)端子11b间的电压超过设定值时，电磁波的振荡即停止；而电压在设定值以下时电磁波的振荡开始的装置。

图9为表示本发明的第二实施例相关的高压电池安装状态的斜视图。单元电池11处于串联连接，和第一实施例同样，装在车体中央下部设置的电池室中的托架21中。该托架21的附近，装有无线电接收机17，光学显示装置18，断路器33；电池托架21和外部间以开关门22遮住。断路器33在操作人员维护时动作，使电池和逆变器4及接地间的连接切断。无线电发射机17和光学显示装置18可配置于驾驶员席，此时无线电接收机17和电源间利用电线连接。

电池传感器6将每个单元电池11的端电压测出，当单元电池11中任一个端电压在设定值以下时，将该检测输出送往振荡器16，振荡器16根据该检测输出振荡。该电磁波被无线电接收机17接收，解调之后将该输出送往光学显示装置18。光学显示装置18在收到该输出时，红色灯亮，通告单元电池11中有异常状态发生。此时发光显示电路13也和第一实施例同样的动作，使第一发光显示电路13a，第二发光显示电路13b灯亮。

程序控制电路7收到电池传感器6的检测输出，在根据检测的端电压对再生制动时的充电电流加以控制的同时，也相应于端电压对走行时放电电流进行控制。

这样，因为电压检测动作相对于每个单元电池是自动的，且独立地进行，根据光学显示装置18的灯亮得到通告时，仅打开开关门22，不将电池托架21拉出，就可以对哪个单元电池11异常进行确认。在更换发生异常的单元电池11后，端电压超过设定值，振荡器16的电磁波振荡即停止。

图10为本发明的第三实施例的结构的斜视图，图11为本发明的第三实施例的结构的局部剖面图。

本发明的第三实施例，和图7所示的第二实施例相同，在检测装置20中，包含电池传感器6和接口电路30的至少一部分，该检测装置20的安装使其可以在单元电池11的框体中自由装卸。此外，该接口电路30的至少一部分中包括利用无线电信号将电池传感器6的输出进行传输的装置。

其构造为在单元电池11的框体的上面具有容纳检测装置2的容纳空间23，在其两端部具有将单元电池11的(+)端子11a和(-)端子11b在一个端部固定，在另一个端部利用支座24加以固定的一对连接件25。检测装置20中与支座24对应的位置具有连接端子20a和20b。该连接端子20a和20b为金属筒形，支座24为由在该接线端子20a和20b的外周部保持规定的接触压力的板状的金属弹性体构成的，其上部具有***接线端子2a和2b的开口部分。

其他结构与图7所示的第二实施例相同，在检测装置20中包括电池传感器6；和作为接口电路的一部分的，根据电池传感器6检测的输出产生相应的电磁波振荡的振荡器16，和将电磁波调制发射的发射机15。

电池传感器6，如图所示，与根据其检测输出显示单元电池11正常还是异常的发光显示电路13连接，该发光显示电路13，包括在(+)端子11a和(-)端子11b间的电压在第一设定值(V₁)以下时发红光的第一发光显示电路13a，和超过第二设定值(V₂)时发绿光的第二发光显示电路13b。

在第三实施例中，高压电池的安装也与如图9所示的第二实施例相同，容纳于电池托架21中。

图12为本发明的第三实施例的电池传感器的结构的一例。

在此例中，电池传感器6采用红色的发光二极管LED1和绿色的发光二极管LED2。同图中COM1为第一比较器，COM2为第二比较器，ZD为齐纳二极管。又，该电路结构中可使前述的端电压的第一设定值(V₁)和第二设定值(V₂)相同，也可使第二设定值(V₂)较第一设定值(V₁)低。

图12对电池传感器10的动作加以说明。第一设定值V₁＝第二设定值V₂＝V_Z时，12V的单元电池11的电压在设定值V_Z以上时，齐纳二极管ZD导通，电流A流通，绿色的发光二极管LED2亮表示正常。

单元电池11的电压在设定值V₂以上时，因第一比较器COM1的输入侧施加的电压Va和Vb间存在Va＜Vb的关系，第一比较器COM1中有电流B流过，因此第二比较器COM2中没有电流流过，红色的发光二极管LED1不亮。

单元电池11的电压在设定值V₂以下时，齐纳二极管ZD不通，因此没有电流A。此时，在第一比较器COM1的输入侧所施加的电压具有Va＞Vb的关系，在第一比较器COM1中流过反向电流B。随着该电流B的流通，第二比较器COM2中有电流C流过，从而使红色的发光二极管LED1亮，表示单元电池11的电压在设定值V₂以下。可是绿色的发光二极管LED2也同时亮的话，表示电压的检测动作正常进行，但结果异常。

这种电压检测动作，因是对25个单元电池11分别自动进行的，驾驶员如图6和图9所示仅打开开关门22，不用将电池托架21取出即可从视觉上确认高压电池的状态。又，发光二极管LED1和LED2假如全不亮时，可判断为由于连接件25的安装不妥或电池传感器6等异常。

在上述说明的本发明的第三实施例中，可以对在电池传感器中内装的检测装置容易地进行安装，且在振动时仍可以维持稳定的状态。这样在可以减少多个检测装置装卸所需要的工时的同时，将检测装置装于单元电池的框体中也可提高与单元电池连接的电缆装卸的作业性。因为检测装置可以装卸，可以不用在更换电池时将检测装置和电池一起废弃。

图13为本发明的第四实施例的主要部分的结构框图。

本发明的第四实施例，如图14所示在驾驶员席具有显示电池3的信息的显示装置26；在程序控制电路7中，包括读入车辆上搭载的电池3的充放电电压和电流的信息，对电池3的信息进行计算的装置和存储装置7a；在该程序控制电路7的输出，至少连接有与充电警报，充电残余量和电池更换时间相关的信息的显示装置26。

在程序控制电路的存储装置7a中，预先存储了与标准的充放电电压电流特性和与老化程度相应的若干个充放电电压电流特性，在程序控制电路7中，具有参照存储装置7a中存储的特性对电池的老化信息加以计算的装置。其他与第一实施例相同。

在显示装置26中，如图15所示，包括显示单元电池的老化状态的老化显示部26a和显示单元电池11的充电状态的充电显示部26b。左侧的老化显示部26a表示电池的寿命，右侧的充电显示部26b显示充电状态，即具有和燃油表相同的意义。充电显示部26b的显示采用现有的电动汽车中广泛采用的方式。

老化显示部26a根据其老化的状态分为没有老化的状态G(绿色)，建议进行检查的状态Y(黄色)，建议更换电池的状态R(红色)和必须更换电池的状态E(红灯亮或闪光)。

而且，充电显示部26b分为正常使用状态G(绿色)和需要充电状态R(红色)，此外根据指针27b的位置，在G区接近“F”标志附近时表示被充完电的状态(充满状态)，接近G区中R区时表示希望进行充电的状态(缺电状态)。

在本发明的老化显示中，假如指针27a在G区中时，表示单元电池11正常，根据充电显示可以进行充电更不用更换，继续使用。指针27a在Y区时假定不继续走行时需要加以检查。指针27b在R区中表示一定要迅速加以检查。而且，红灯亮或闪光时表示电池完全老化需要进行更换。

图16为与本发明的第四实施例相关的电池的充放电特性图。可以根据使用时端电压和放电电流或充电电流之间的关系观测电池的老化。在端电压和放电电流的关系中，如同图右侧所示，需充电的电压为第一设定值V₁时，电池没有老化时放电特性为S₁₀，端电压V₁时放电电流为I₁₀。电池稍有老化时其特性为S₁₁，放电电流I₁₁比I₁₀要小。电池进一步老化其特性为S₁₂，放电电流I₁₂比I₁₁要小。电池完全老化时放电特性为S₁₃，在相同的端电压V₁时放电电流I₁₃小于I₁₂。

而且，对充电特性加以说明，端电压和充电电流的关系在电池正常时充电特性为S₂₀，端电压为V₂时充电电流为I₂₀。电池稍有老化时其特性为S₂₁，端电压V₂时的充电电流为I₂₁小于I₂₀。电池进一步老化时特性为S₂₂，在同样的端电压V₂时充电电流为小于I₂₁的I₂₂。电池处于完全老化状态时，充电特性为S₂₃，端电压V₂时的充电电流I₂₃比I₂₂要小。

这里，对本发明的第一实施例中的电池信息的显示过程加以说明。图17为本发明的第一实施例中电池信息显示过程的流程图。

首先程序控制电路7的存储装置7a中予先存储了根据老化程度不同的若干个充放电特性。程序控制电路7由电压检测电路32和电流传感器10读入电压值和电流值，参照存储装置7a中存储的充放电特性，将电池整体的老化信息加以计算。根据该计算值区分电池良好度的等级，在向存储装置7a中存储的同时，以显示装置26加以显示。该显示如前所述，分为电池的老化状态和充电状态进行。

图18为本发明的第五实施例的整体结构框图，图19为本发明的第五实施例的主要部分的结构框图。

本发明的第五实施例中，构成高压电池的单元电池11，在分别具有包括利用无线电信号传输电池信息的装置的检测装置22的同时，还具有接收无线电信号的无线电接收机28。无线电接收机28和显示装置26如图20和21所示，设于驾驶员席，无线电接收机28和各检测装置20之间以天线29相连接。

在第五实施例中，检测传感器20测出各单元电池11的电压信息，振荡器16根据该检测输出产生电磁波振荡，发射机15将检测信号进行传输。被发射的电池信息被无线电接收机28接收，程序控制电路7将该信息读入，参照在存储装置7a中存储的充放电特性，对单元电池11的老化信息进行计算。计算后的信息以显示装置26进行显示。

第五实施例中因是将若干个(25个)单元电池11的每个电池的信息测出，对于单元电池11全部处于如图16中所示的第四实施例中的正常范围中(S10～S12，S20～S22)中时，图15中的指针27a处在绿色G的区域中。25个单元电池中少数的，如1个～5个处于需要更换的状态时，指针27a显示黄色Y。即单元电池11中具有老化加快的物体时，如继续使用将进一步老化，扩大偏差，希望在早期对老化的单元电池11加以更换。当更多的单元电池11老化时，指针将显示红色。紧急灯E将警告如进一步老化车辆将处于不能走行的状态。

上面的说明中以图15为例，对其中的指针显示加以了说明，也可以用发光二极管等其他发光器件利用发光部分的面积产生相应的变化来进行显示的其他显示装置。

采用上面说明的第五实施例中，可对构成电动汽车或混合式汽车上搭载的高压电池的电池或单元电池的充电警报，充电残余量和电池更换时间等信息在驾驶员席加以显示。这样，可对到充电或更换电池可以走行的时间和距离进行预测，从而避免路上突然停车的事情发生。此外，因为对电池作频繁地维护可以延长作为整体的电池的寿命，可以减少电池废弃的比例从而减少环境污染。

本发明的第六实施例因可以将与车辆上安装的电池的充电状态和更换时间有关的信息在驾驶员席加以显示，所以，可以防止因电池老化而导致不能走行为特征的。

该显示装置的结构和图20与图21所示的第五实施例相同。

第六实施例除显示电池的充电状态之外，电池的老化状态，即该电池是否可以反复进行充放电而继续使用，或是否超过老化的限度必须加以更换也可在驾驶员席上分别加以显示，驾驶员可根据该信息立刻进行处理。可以防止当超过电池更换的时间时，车辆停在路上的事故发生。此外，因对电池进行频繁的维护可以延长电池的寿命，从而可以减少电池废弃的比例以减少环境污染。

充电显示分为正常使用时为G(绿色)和需要充电时R(红色)，此外，图15中所示的指针27b的位置如接近G区上部时是表示充完电的状态(充满状态)，接近G区中R区的位置是希望进行充电的位置(缺电状态)。

又，老化显示中假如指针27a在G区中时，电池为正常，根据充电显示进行充电，电池可继续使用。指针27a处于Y区则不要继续走行而需要进行检查。指针27a处于R区时一定要根据显示迅速加以检查。而且红灯亮或闪光时电池老化到最终寿命附近，路上可能发生故障需要立即更换电池。

电池寿命的测量和图16与图17所示的第五实施例相同，可以得到同样的效果。

本发明的第七实施例的整体结构和图1所示的第一实施例的结构相同。

图22表示本发明的第七实施例的基本概念，图23为本发明的第七实施例的主要部分的结构图，图24为本发明的第七实施例中所用的半导体开关器件的结构图。

本发明的第七实施例，如图22所示，包括单元电池11-1～11-n，电流旁路通道41-1～41-n，将该电流旁路通道41-1～41-n和单元电池11-1～11-n的通道进行选择的切换电路42-1～42-n；如图23所示，包括作为单元电池11-1～11-n的端电压检测电路的电压检测部43，第一设定值检测部44，第二设定值检测部45，根据该第一设定值检测部44和第二设定值检测部45的输出信息对电流方向检测部46进行切换的切换电路42-1～42-n进行分别控制的开关控制部47。

切换电路42-1～42-n，如图24所示，包括半导体开关器件，开关控制部47设于每个单元电池11-1～11-n中。

以下对本发明的第七实施例的动作加以说明。如图22所示，在每个单元电池11-1～11-n设置有旁路通道41-1～41-n和切换电路42-1～42-n。n个切换电路42-1～42-n均切换在电池一侧时，n个单元电池11-1～11-n全部串联连接。此时，比如切换电路42-1切换到电流旁路通道41-1一侧时，单元电池11-1被释放，n-1个单元电池11-2～11-n仍串联连接。

在第七实施例中，由于单元电池11-1～11-n的性能偏差，充电时间不同，先充完的由单元电池11-1～11-n中释放，以避免过充电引起性能老化，可利用切换电路42-1～42-n的切换操作使单元电池11-1～11-n被释放。这样，驾驶员可以知道单元电池11-1～11-n的充放电状态。

单元电池11-1～11-n中充放电特性和老化的关系如图25和图26所示。图25为单元电池11-1～11-n的放电特性和老化之间的关系图，横轴为放电时间(T)，纵轴为电压(V)。为在定负荷下恒流放电的特性。图26为单元电池11-1～11-n的充电特性和老化之间的关系图，横轴为充电时间(T)，纵轴为电压(V)。为以恒流充电时的特性。图25中，随老化的发展放电时电压急剧下降。图26中随老化的发展，短时间电压即上升达到充电结束的状态。

这里，对第一设定值和第二设定值加以说明。如图25和图26所示，单元电池11-1～11-n的电压随充放电的电流值而变化。单元电池的标准电压为12V，有些种类的电池中电池正常状况下反复进行充放电时，其端电压在11.4v到13.2V之间变化。这样，比如11.4V作为需要充电的电压(第一设定值)，13.2V作为充电结束的电压(第二设定值)。这两个设定值的设定要考虑到电池的性质和如何使用电池，以及裕量。

对本发明第七实施例的电压检测电路40的动作参照图27和28加以说明。图27为第一设定值检测部44的动作流程图。图28为第二设定值检测部45的流程图。图27的流程图中，起动时，首先，为将至此时保存的数据复位(S1)。将单元电池11-1～11-n各自的电压值测出(S2)。当测出第一设定值以下的值时(S3)，将其结果保存(S4)，红灯亮(S5)。

一般，第一设定值(11.4V)以下的电压是在从电池中提取电流时，即单元电池11-1～11-n被加负荷时测出的，它是在汽车使用鼠笼式多相异步电机2进行加速时，单元电池11-1～11-n的负荷增大时产生。这样，负荷减轻时的端电压又回到第一设定值以上，在检测的记录中没有加以保存，从而在将检测结果作为管理数据应用以前，检测的结果就已经消失的可能性很大。

即红灯R，在加负荷时单元电池11-1～11-n产生过放电时变亮，当电压低到第一设定值以下的单元电池11-1～11-n端电压虽然再上升，红灯仍然亮。其后，即使电压进一步上升达到第二设定值时绿灯G亮，此时红灯仍然亮。

图28的流程图中，起动时首先将至此保存的数据复位(S11)。将单元电池11-1～11-n各自的电压值测出(S12)，当测出在第二设定值以上的电压值时(S13)，将其结果保存(S14)，点亮绿灯G(S15)。

绿灯G在单元电池11-1～11-n的端电压超过第二设定值时点亮。在此例中绿灯G将保持亮。绿灯G在单元电池11-1～11-n处于过充电状态时点亮。其后，通过放电，即使过充电状态解除绿灯G也保持亮。

该红灯R和绿灯G和本发明没有直接关系，根据它，驾驶员或管理人员在搭载本装置的汽车业务结束后，可以利用将单元电池11-1～11-n的状态用红灯和绿灯G的点亮来加以掌握。具体地说，某个单元电池11-1随老化的进展，该单元电池11-1的红灯和绿灯G具有比其他单元电池的灯容易先点亮的趋势，管理人员根据红灯和绿灯G的亮对单元电池11-1进行检查可以高效率地实现检查。

在本发明的第七实施例中，图23所示的开关控制部47对切换电路42-1～42-n进行自动控制。本发明的第七实施例的开关控制部的动作将参照图29加以说明。图29为开关控制部49的流程图。在图29的流程图中，单元电池11-1～11-n的第二设定值被测出(S21)，在检测第二设定值时(S22)利用电流方向检测部46测出电流方向(S23)。此时假如电流方向为充电方向(由负端流向正端)时(S24)，将切换电路42切换到电流旁路通道41一侧(S25)。利用连续电流方向检测部46测出电流方向(S26)，电流为放电方向(由正端流向负端)时(S27)将切换电路切换回单元电池11-1～11-n一侧(S28)。又，电流方向检测部46由霍尔元件实现。

即单元电池11-1～11-n充电结束时，单元电池11-1～11-n的电压上升到第二设定值。此外，电流方向继续为充电方向，有过充电的危险，将切换电路42切换到电流旁路通道41一侧以避免过充电。当电流的方向变为放电方向时，切换电路迅速切换回单元电池11-1～11-n一侧。

此例可在图24中利用半导体开关器件加以说明，半导体开关器件流过的电流大时，由于半导体器件的发热，散热器也要求大，可以使用如下结构的触点开关。即，将图23中所示的切换电路42用触点开关实现，电流方向检测部46监视的电流过零时，该触点开关进行切换动作。这种形式的结构触点开关虽然电流大，此时触点开关处于稳定的状态，触点电阻小，不产生发热或开关的损坏的问题。

本发明的第七实施例的单元电池的外观如图30所示。单元电池11的上部装有电压检测电路40和切换电路42，分别利用连接件12与(+)端子11a和(-)端子11b相连接。单元电池11利用连接电缆14和相邻的其他单元电池11相连接。

在汽车上搭载本发明的第七实施例的单元电池的例如图31所示。与第一实施例相同，若干个单元电池11在电池托架21中集中搭载，安装在开关门22内侧设置的电池室中。可以利用将电池托架21拉出，驾驶员和管理人对单元电池11进行检查。

本发明的第七实施例的单元电池11的另一结构如图32所示。此例中将电压检测电路40和切换电路42装于同一装置之中。和图30的例子相比，可减少配线和占用的空间，但要求考虑到切换电路42的半导体开关器件的发热不对开关控制部47其他控制电路造成影响。

如上说明，本发明第七实施例可以增大电池的使用寿命。而且，许多单元电池电气上串联使用时，即使单元电池的性能有偏差，也可控制使电池的老化均匀。此外，即使单元电池的特性有偏差也可利用控制装置实现长时间使用不使偏差增大。本发明可以降低电动汽车的电池的价格。并可实现使电池的维持简单化的控制装置。

参考图33和图34对本发明的第八实施例加以说明。图33为本发明的第八实施例的主要部分的结构框图，图34为本发明的第八实施例的全部结构框图。本发明的第八实施例以在电压检测电路40中增加无线电发射机48为特征。无线电发射机48装于每个单元电池中。本实施例中装25个。而无线电接收机28则整体仅设置1个。

无线电发射机48将开关控制部47的控制状态和电压检测部43的电压状态分别送往无线电接收机28。如图34所示，无线电接收机28与程序控制电路7相连接，将信息输入程序控制电路7，对数据进行处理在显示器26上加以显示。

以下对本发明的第八实施例加以说明。图35为无线电发射机48发射的数据信号的祯结构图。无线电发射机48如图35所示将32bit的祯构成的数据信号以64kb/s的速度在每周期t中，间断地发射。在头部发射每个无线电发射机48所分配的识别码。因此，无线电接收机28中可以识别接受的祯是由那一个无线电发射机48发射的。该装置在本实施例中是用移动电话的元件改造的。对每个无线电发射机48设置不同的上述周期t值。每次的发射时间为20ms。周期t在20至60秒的范围中，使各无线电发射机48相互间稍有不同的设定。采用这种结构，即使若干个无线电发射机48的发射定时一致，在下一个周期发射的定时也会，无线电接收机28可以单个地接收无线电发射机48的信号。

假如周期为20秒，一个无线电发射机48-i的发射时间20ms为其千分之一。因此，与25个单元电池11-1～11-n分别连接的无线电发射机48-1～48-n以随机的定时发射，冲突的可能性为400分之一。即使暂时有发生冲突的，但由于周期t各自不同，在下个周期不发生冲突而单个地接收信号也是可能的。

程序控制电路7的动作参照图36到38加以说明。图36为程序控制电路7的第一设定值检出有关动作的流程图。将第一设定值检测的信息输入程序控制电路7(S31)，对检测出第一设定值的单元电池的个数是否在阈值以上进行判断(S32)。在阈值以上时，向显示器26输出，显示需要充电的信号(S38)。显示器26为设于驾驶员席的液晶显示器。

即，在若干个单元电池11中，具有已经说明的性能的偏差，当由于老化的进展单元电池11-1与其他单元电池比较早期电压下降即达到第一设定值时，从整体的单元电池数看电压下降达到第一设定值的单元电池11的比例大时，可判断需要对全体进行充电。程序控制电路7以显示器26的显示将该信息通知驾驶员或管理者。

图37为与检测程序控制电路的第二设定值的流程图。向程序控制电路7输入第二设定值检测信息(S41)，对第二设定值测出的单元电池的个数是否在阈值以上加以判断(S42)。如在阈值以上向显示器26输出显示需要放电的信号(S43)。

即，从整个单元电池的数量看电压上升到第二设定值的单元电池11的比例大时，可作出全体充电结束的判断。程序控制电路7通过显示电路26的显示将上述信息通知驾驶员或管理者。

图38为与程序控制电路的开关动作检出相关的流程图。向程序控制电路7输入开关动作的检测信息(S51)，将其动作时间存储下来(S52)。此外，测出若干个单元电池11动作时刻的偏差(S53)。当某个单元电池11-i的偏差以包括其他大多数的单元电池11的平均偏差的范围有阈值之上的大幅度偏移时(S54)，显示该单元电池11-i老化(S55)。

即随老化的发展，老化的电池与没老化的电池相比充放电时间快。这样，其他电池相比特别是充电结束的时间明显地快，可以据此将老化的电池抽出。在本实施例中，因可利用检测切换电路42的动作时刻来检测充电结束的时刻，可利用它，将比其他电池明显地充电结束时间快的电池用显示器26加以显示，从而将特定的老化电池通知驾驶员或管理员。又，也可用将达到第二设定值的时间加以记录来进行同样的通知。

本发明的第八实施例的单元电池11的外观如图39所示。单元电池11的上部装有内部有无线电发射机48的电压检测电路40和切换电路42，以连接件12与(+)端子11a和(-)端子11b相连接，利用托座19固定在单元电池11的框体中。

本发明的第八实施例的显示器26的设置如图40和图41所示，利用在电池室中安装的无线电接收机17，显示器49和借助天线29安装在驾驶员席的无线电接收机28和显示器26，可以不用打开电池室，即掌握单元电池11的状况。

这样，可对单元电池进行简单且快速的管理。具体地说，如图41所示利用在驾驶员席安装的显示器26，驾驶员可以一边驾驶一边就掌握是否需要充电和放电，更进一步还可以掌握单元电池11的老化状况。

权利要求书

按照条约第19条的修改

1.一种车载电池的控制装置，其特征在于，它包括与车辆的传动轴相连的电动发电机；在该车辆上搭载的电池；设于该电池和上述电动发电机之间传递双向能量的逆变器；和控制上述逆变器的逆变器控制装置；

它包括检测包含上述电池的充放电电流(i)的电池状态的电池传感器；

和程序控制装置它包括

对上述电池的充放电电流(i)的时间积分值I $I=\∫\mathrm{idt}+C$

(C为与初始充电量相应的积分常数)进行计算的装置，根据上述积分值的函数对再生制动时上述电池的充电，电流和走行驱动时的放电电流进行控制的控制装置。

2.根据权利要求1所述的车载电池控制装置，上述电动发电机为多相交流旋转电机，它包括对车辆的走行速度进行检测的速度传感器，和对上述电动发电机的转速进行检测的转速传感器；上述逆变器控制装置，包括根据该速度传感器和转速传感器的输出和驾驶操作输入向上述逆变器输出控制输出的装置。

3.根据权利要求1所述的车载电池控制装置，在上述电池传感器中包括检测上述电池的温度(θ)的装置，上述积分值的函数当电池的充电效率为η时为ηI，该效率η为上述温度的函数(η(θ))。

4.根据权利要求1所述的车载电池的控制装置，在上述电池传感器和上述程序控制电路之间包括将该传感器的输出信息利用无线电信号传输的接口电路。

5.根据权利要求1或2所述的车载电池的控制装置，上述电池传感器包括将单元电池的端电压分别测出的装置，上述程序控制电路包括将再生制动时的充电电流相应于其端电压进行控制的装置。

6.根据权利要求1或2所述的车载电池的控制装置，上述电池传感器包括将单元电池的端电压分别测出的装置，上述程序控制电路包括将行走驱动时的放电电流相应于其端电压进行控制的装置。

7.权利要求1所述的车载用电池，其中将电池传感器和接口电路的至少一部分埋入电池的框体的内部。

8.根据权利要求7所述的车载用电池，上述电池传感器和上述接口电路的至少一部分构成一个装置，该装置的结构可以使它相对于上述电池框体中自由地装卸。

9.一种车载电池的控制装置，其特征在于在权利要求1所述的车载电池的控制装置中在上述程序控制电路的输出至少连接着与充电警报，充电残余量和电池更换时间有关的显示装置。

10.根据权利要求9所述的车载电池的控制装置，在上述程序控制电路的存储装置中，预先存储了与标准的充放电电压和电流特性和老化程度相应的若干个充放电电压电流特性，上述程序控制电路包括参照该存储装置中存储的特性对电池的老化信息进行计算的装置。

11.根据权利要求9所述的车载电池控制装置，设于驾驶员席的上述显示装置包括对电池大致区分为

(1)充电后状态

(2)正常使用的状态

(3)希望进行充电的状态

(4)必须进行充电的状态进行显示的装置。

12.根据权利要求9或11所述的车载电池控制装置，设于驾驶员席的上述显示装置包括将上述电池大致区分为

(1)没有老化的状态

(2)建议进行检查的状态

(3)建议更换电池的状态

(4)必须更换电池的状态进行显示的装置；

在上述建议进行检查的状态表示检测出一部分单元电池发生老化。

13.根据权利要求9所述的车载电池控制装置，上述显示装置至少分为两部分，第一部分为对电池处于良好状态进行显示，第二部分为对电池应当更换的状态加以显示。

14.根据权利要求13所述的车载电池显示装置，其中在第一部分和第二部分之间设有中间部分。

15.根据权利要求14所述的车载电池显示装置，其中在上述增加的部分中，当电池的老化程度很高时用点亮灯来加以表示。

16.一种车载电池的控制装置，它包括在每个单元电池中，具有电流旁路通道，在该电流旁路通道和单元电池之间进行通道选择的切换电路，对上述单元电池的端电压进行检测的检测电路，和根据该检测电路的输出信息对上述切换电路分别进行控制的切换控制电路。

17.根据权利要求16所述的车载电池控制装置，上述切换电路包括半导体开关器件，且上述切换电路置于每个单元电池中。

18.根据权利要求17所述的车载电池控制装置，上述检测电路，上述切换电路，上述旁路通道和上述切换控制电路安装在一个装置之中，在单元电池的正负端具有连接用的连接件。

19.根据权利要求16或17所述的车载电池的控制装置，上述检测电路具有将单元电池的端电压分为n个电平的输出信息输出的电路装置。

20.根据权利要求18所述的车载电池的控制装置，在上述装置的表面具有将上述分为n个电平的输出信息加以显示的显示装置。

Claims (20)

1.一种车载电池的控制装置，其特征在于，它包括与车辆的传动轴相连的电动发电机；在该车辆上搭载的电池；设于该电池和上述电动发电机之间传递双向能量的逆变器；和控制上述逆变器的逆变器控制装置；

它包括检测包含上述电池的充放电电流(i)的电池状态的电池传感器；

和程序控制装置它包括

对上述电池的充放电电流(i)的时间积分值I $I=\∫\mathrm{idt}+C$

(C为与初始充电量相应的积分常数)进行计算的装置，根据上述积分值的函数对再生制动时上述电池的充电，电流和走行驱动时的放电电流进行控制的控制装置。

2.根据权利要求1所述的车载电池控制装置，上述电动发电机为多相交流旋转电机，它包括对车辆的走行速度进行检测的速度传感器，和对上述电动发电机的转速进行检测的转速传感器；上述逆变器控制装置，包括根据该速度传感器和转速传感器的输出和驾驶操作输入向上述逆变器输出控制输出的装置。

3.根据权利要求1所述的车载电池控制装置，在上述电池传感器中包括检测上述电池的温度(θ)的装置，上述积分值的函数当电池的充电效率为η时为ηI，该效率η为上述温度的函数(η(θ))。

4.根据权利要求1所述的车载电池的控制装置，在上述电池传感器和上述程序控制电路之间包括将该传感器的输出信息利用无线电信号传输的接口电路。

5.根据权利要求1或2所述的车载电池的控制装置，上述电池传感器包括将单元电池的端电压分别测出的装置，上述程序控制电路包括将再生制动时的充电电流相应于其端电压进行控制的装置。

6.根据权利要求1或2所述的车载电池的控制装置，上述电池传感器包括将单元电池的端电压分别测出的装置，上述程序控制电路包括将行走驱动时的放电电流相应于其端电压进行控制的装置。

7.权利要求1所述的将电池传感器和接口电路的至少一部分装于电池的框体中的车载用电池。

8.根据权利要求7所述的车载用电池，上述电池传感器和上述接口电路的至少一部分构成一个装置，该装置可以相对于上述电池框体中自由地装卸。

9.一种车载电池的控制装置，其特征在于在权利要求1所述的车载电池的控制装置中在上述程序控制电路的输出至少连接着与充电警报，充电残余量和电池更换时间有关的显示装置。

10.根据权利要求9所述的车载电池的控制装置，在上述程序控制电路的存储装置中，预先存储了与标准的充放电电压和电流特性和老化程度相应的若干个充放电电压电流特性，上述程序控制电路包括参照该存储装置中存储的特性对电池的老化信息进行计算的装置。

11.根据权利要求9所述的车载电池控制装置，设于驾驶员席的上述显示装置包括对电池大致区分为

(1)充电后状态

(2)正常使用的状态

(3)希望进行充电的状态

(4)必须进行充电的状态进行显示的装置。

12.根据权利要求9或11所述的车载电池控制装置，设于驾驶员席的上述显示装置包括将上述电池大致区分为

(1)没有老化的状态

(2)建议进行检查的状态

(3)建议更换电池的状态

(4)必须更换电池的状态进行显示的装置；

在上述建议进行检查的状态表示检测出一部分单元电池发生老化。

13.根据权利要求9所述的车载电池控制装置，上述显示装置至少分为两类，第一类为对电池是否处于良好状态进行显示，第二类为对电池应当更换的状态加以显示。

14.根据权利要求13所述的车载电池显示装置，它设置处于第一类和第二类之间的中间类别。

15.根据权利要求14所述的车载电池显示装置，上述增加的类别中，对电池的老化程度用灯明灭来加以显示的装置。

16.一种车载电池的控制装置，它包括在每个单元电池中，具有电流旁路通道，在该电流旁路通道和单元电池之间进行通道选择的切换电路，对上述单元电池的端电压进行检测的检测电路，和根据该检测电路的输出信息对上述切换电路分别进行控制的切换控制电路。

17.根据权利要求16所述的车载电池控制装置，上述切换电路包括半导体开关器件，且上述切换电路置于每个单元电池中。

18.根据权利要求17所述的车载电池控制装置，上述检测电路，上述切换电路，上述旁路通道和上述切换控制电路安装在一个装置之中，在单元电池的正负端具有连接用的连接件。

19.根据权利要求16或17所述的车载电池的控制装置，上述检测电路具有将单元电池的端电压分为n个电平的输出信息输出的电路装置。

20.根据权利要求18所述的车载电池的控制装置，在上述装置的表面具有将上述分为n个电平的输出信息加以显示的显示装置。

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