專利名稱：混合型汽車的電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及驅動混合型汽車行駛的電源裝置。
混合型汽車以引擎和電動機驅動車輪行駛。汽車內裝有用于驅動電動機的電源的驅動電池。此驅動電池由發(fā)電機進行充電。發(fā)電機則由引擎驅動，或者作為制動再生作用，由汽車剎車時的慣性來驅動。驅動電池的充電量及放電量則由電池控制電路來控制，將殘留容量控制在規(guī)定范圍內。這是由于過度充電或過度放電都將使驅動電池的電氣特性急劇下降的緣故。用以控制驅動電池的充電、放電的電池控制電路，與驅動電池一起裝在電池系統(tǒng)內。
只要汽車在正常狀態(tài)下行駛，這種電源裝置的驅動電池就不會過放電。但當汽車停用時間過長時，有時會發(fā)生驅動電池已放電，而不能驅動汽車的電動機的情況。同時，在混合型汽車，驅動車輪行駛的電動機也兼作引擎的電池電動機，故當驅動電池已放電時，引擎將不能啟動。
當驅動電池自外部充電時，就會消除這種狀態(tài)。但由于驅動電池內裝有100個以上的二次電池，其輸出電壓相當高，必須用專用的充電器方可充電。但因為驅動電池的放電而使汽車不能行駛的情況很少發(fā)生，故實際上不可能為了消除上述情況而配備專用充電器。
這種弊病可通過用車內電器用的電池來發(fā)動引擎的辦法來消除。但是由于車內電器用電池的輸出電壓，幾無例外地皆為12V，故發(fā)動引擎時或用專用的電池電動機，或者必須裝備將12V的直流電升壓至啟動用電動機的驅動電壓的逆變器。如果使用電池電動機的話，因為給引擎裝上幾乎不常用的電池電動機，將要提高造價。同時，若使用逆變器，由于必須將該逆變器的輸出提得很高，就有抬高造價的缺點。
本發(fā)明即為克服這些缺點而開發(fā)出來的。本發(fā)明的主要目的在于，提供一種混合型汽車用電源裝置，是一種造價低廉的系統(tǒng)，可由車內電器用電池來給驅動電池充電，從而在驅動電池的過放電情況下也可發(fā)動引擎的電源裝置。
從以下結合附圖的詳細說明，將使上述發(fā)明的和內容更加清楚。
本發(fā)明的混合型汽車用電源裝置，備有電池系統(tǒng)；可裝入電池系統(tǒng)之內并將驅動電池的輸出提供給電動機的逆變器；以及用于車內電器的電源的車內電器用電池。電池系統(tǒng)備有驅動啟動用電動機的驅動電池；和控制此驅動電池的充電、放電的電池控制電路。另外，在電池系統(tǒng)內同時裝有由車內電器用電池給驅動電池充電的充電電路。充電電路的作用是，當驅動電池的殘留容量比設定值還低時，使由車內電器用電池的電力給驅動電池充電。充了電的驅動電池即可驅動電動機而發(fā)動引擎。
上述混合型汽車的電源裝置是一種造價低的系統(tǒng)，并具有在驅動電池處于過放電情況下也可發(fā)動汽車的優(yōu)點。即是在備有驅動電池的電源系統(tǒng)內，也裝有由車內電器用電池給驅動電池充電的充電電路。這種裝在電池系統(tǒng)內部的充電電路方式——以車內電器用電池的電力給驅動電池充電，再用充了電的驅動電池來驅動電動機，從而使引擎發(fā)動起來，具有造價低并且可靠性高的優(yōu)點。由于它可在規(guī)定的時間內由車內電器用電池給驅動電池充電，再用充了電的驅動電池來驅動電動機，故可在充電電路中的輸出電流較少的情況下給驅動電池充電。
當然，不用本方式，而在驅動電池的殘留容量已變少的情況下，直接使由車內電器用電池來驅動電動機，也可使引擎發(fā)動起來，但使用這種方式，由于是由車內電器用電池驅動電動機，必須使用具有非常大輸出功率的專用逆變器。而這種逆變器由于在使電動機開始旋轉的瞬間有極大電流流過，故有必須將輸出功率設計成很大，從而變得高昂。
本發(fā)明的上述電源裝置，由于不是使由車內電器用電池直接使電動機旋轉，只用此車內電器用電池給驅動電池充電，再以驅動電池使電動機旋轉，故使電動機旋轉的逆變器，可以使用裝載于混合型汽車之上的逆變器。雖然必須使用由車內電器用電池給驅動電池充電的充電電路，但該充電電路沒有必要在瞬時之內給驅動電池充電，故充電電流不大，而造價低廉。另外，因在瞬間沒有大電流流過，故其可靠性高，壽命長而維護簡單。
其優(yōu)點還在于由車內電器用電池給驅動電池充電的充電電路被裝在電池系統(tǒng)之內，故只須將車內電器用電池與混合型汽車連線連接即可對驅動電池充電，即使殘留容量變少了，也可以用電動機將引擎發(fā)動起來。
電池系統(tǒng)優(yōu)選用電池控制電路檢查出驅動電池以及車內電器用電池的殘留容量，當驅動電池的殘留容量已低于設定值而車內電器用電池的殘留容量仍比設定值大時，可由車內電器用電池給驅動電池充電。
另外，電池系統(tǒng)的充電電路中也可以包括用驅動電池給車內電器用電池充電的電路。在此電池系統(tǒng)內使用電池控制電路檢查出驅動電池和車內電器用電池的殘留容量，若驅動電池的殘留容量比設定值大，而車內電器用電池的殘留量比設定值小時，亦可用驅動電池給車內電器用電池充電。
此電源裝置由于可以用用驅動電池給車內電器用電池充電，所以當驅動電池被強制性放電時，可有效地利用此電力給車內電器用電池充電。驅動電池由于是由多個二次電池連接所成，故有下列性質，即當反復進行充電、放電時，各個二次電池之間的容量差會隨之越來越大而失去平衡。若對已失去二次電池的平衡的驅動電池進行充電、放電時，將有某個電池變成過充電或過放電的情況出現(xiàn)。有時為盡量延長驅動電池的電池壽命，往往反復進行淺度的充電、放電，從而由于電池的種類不同，借助于“記憶效果”，致使實際可用的容量變小。當驅動電池出現(xiàn)此種情況時，可采用強制性放電辦法，來消除此類失衡及“記憶效果”。此時若使用其放電電力來給車內電器用電池充電，則可使驅動電池不浪費放電電能，而給車內電器用電池進行有效的充電。
另外，電池系統(tǒng)還配備著驅動電池的冷卻扇，此扇由車內電器用電池驅動，可防止驅動電池過熱。再有，在電池系統(tǒng)內，車內電器用電池也可用于電池控制電路的后備電源。


圖1為表示本發(fā)明實施例中有關混合型汽車的電源裝置的框圖。
圖1所示的混合型汽車的電源裝置包括具備驅動啟動用電動機3的驅動電池2的電池系統(tǒng)1；包容在該電池系統(tǒng)1內并將驅動電池2的輸出提供給電動機3的逆變器4；以及用于車內電器的電源的車內電器用電池5等等。
電池系統(tǒng)1包括驅動電池2；一面防止此驅動電池2的過放電或過充電一面使其進行放電、充電的電池控制電路6；由車內電器用電池5給驅動電池充量的充電電路7；以及驅動電池2的冷卻扇10。
驅動電池2是由許多個電池組串連而成。每個電池組都容納著一個或幾個二次電池。電池組內的二次電池為鎳鎘電池、鎳氫電池或鋰離子二次電池。
由電池控制電路6檢測出驅動電池2的電壓，流過的電流以及溫度。電池的溫度由溫度傳感器檢測。溫度傳感器設置在各個電池組近處，或者設置在與各個電池組相接觸位置上。把由流過電池中的電流在與電池串聯(lián)連接的電流檢測電阻(圖中未示)上產生的電壓經放大后測出。當充電電流和放電電流，在電流檢測電阻上產生的電壓正負(+,-)極性要正反變化，故根據(jù)正負(+,-)極性可辨別出充電或放電。由多個二次電池串聯(lián)連接而成的驅動電池2，可以分別檢測各二次電池的電壓和溫度，也可以將多個二次電池串聯(lián)連接在一起的電池組作為一個單元而檢測其電壓與溫度。
電池控制電路6從充電容量減掉放電容量，算出驅動電池2的殘留容量。充電容量是由充電電流的累積值與充電效率之積算出的。放電容量是由放電電流的累積值算出的。電池控制電路6被汽車的控制單元11所控制，并將驅動電池2的殘留容量限定在設定范圍內而控制其充電放電。
另外，電池控制電路6還要檢測出車內電器用電池5的電壓，從而檢測出車內電器用電池5的殘留容量。車內電器用電池5的殘留容量不是根據(jù)充電放電后容量之差而是根據(jù)電壓檢測出的。當車內電器用電池5的電壓比設定值低時，即可判定其殘留容量比設定值小。
電池控制電路6將由驅動電池2所提供的電力，用逆變器(圖中未示)進行降壓而作為電源使用。但是，當驅動電池2的殘留容量低于設定值時，來自驅動電池2的電力供給將要停止，此時電池控制電路6要從作為備用電源的車內電器用電池5供給電力。所以該電路即使在驅動電池2的殘留容量變小的情況下，電池控制電路6仍可由車內電器用電池5供電而處于工作狀態(tài)。
另外，電池控制電路6通過控制充電電路7，由車內電器用電池5給驅動電池2充電，更可用驅動電池2給車內電器用電池5充電。即使當驅動電池2的殘留容量已低于設定值，靠驅動電池2使電動機3旋轉而不能發(fā)動引擎6時，電池控制電路6通過充電電路7，由車內電器用電池5給驅動電池2充電。此時給驅動電池2充電要達到的充電容量，為使用驅動電池2驅動起電動機3并可以發(fā)動引擎8所需的容量。因此，當驅動電池2的殘留容量變?yōu)榭梢园l(fā)動起引擎8時，應即停止向驅動電池2充電。另外，當車內電器用電池5的殘留容量變少，而驅動電池2的殘留容量比設定值大時，要用驅動電池2給車內電器用電池5充電，直至驅動電池2的電壓變到設定電壓而殘留容量變到設定值為止。
充電電路7電壓進行變換，以使可以由車內電器用電池5給驅動電池2進行充電。與車內電器用電池5相比，驅動電池2的電壓較高。因此，充電電路7容納著一條將車內電器用電池5的直流電壓升壓至可給驅動電池2充電的直流電壓的轉換電路。
一般希望充電電路7能很快地給驅動電池2充電。但沒有必要如普通的汽車搭載的電池電動機將引擎發(fā)動起來所用短時間——譬如幾秒鐘之內給驅動電池2充電。這是因為若將充電時間縮短，則在充電電路內的充電電流就必然增大。另外，若令車內電器用電池在瞬時間內放出大電流，則實質性的輸出容量將要減少。為了由車內電器用電池的輸出高效地給驅動電池充電，最好將充電電路中的輸出電流設定得小些。
充電電路7的輸出電流，考慮到車內電器用電池5給驅動電池2充電所需時間，被設定在一個最佳值。在汽車的點火開關置于“開(on)”時，車內電器用電池即開始向驅動電池充電的電源裝置將充電電路中的輸出電流增大。所以如此是因為引擎的發(fā)動要等到驅動電池充電足夠的時候。這種方式是這樣的，即點火開關已置于“開(on)”位置時，一旦被檢測出驅動電池的殘留容量比設定值小，不足以驅動電動機，車內電器用電池即開始給驅動電池充電。等到驅動電池已被充電能用電動機發(fā)動引擎的程度，停止充電，而以驅動電池旋轉電動機，使引擎發(fā)動起來。
這種方式當點火開關置于“開(on)”以后，到驅動電池被充電完成為止，電動機不旋轉，這段時間是司機要求等待的時間，故要將充電電路中的輸出電流增大，使充電時間縮短。這樣，由車內電器用電池給驅動電池充電所需時間，與用電池電動機發(fā)動引擎所需時間相比，要設定得相當長。這種方式還表現(xiàn)在當點火開關置于“關(off)”時，即使驅動電池的殘留容量已低于設定值，車內電器用電池也不向驅動電池充電。
與上述方式相比，在一種即使點火開關置于“關(off)”的狀態(tài)，一旦驅動電池的殘留容量比設定值為低，車內電器用電池即向驅動電池充電的方式中，充電電路中的輸出電流可以減到很小。同時，即使給驅動電池充電的耗費很長時間，也不要求司機在發(fā)動引擎時的等待時間。所以，后一種方式具有可用輸出電流很少的充電電路給驅動電池充電的優(yōu)點。
又，充電電路7還包涵著一將驅動電池2的輸出變換成車內電器用電池5的充電電壓的電路。此充電電路7，譬如說，在由于車內電器的使用而導致車內電器用電池5的殘留容量降低時，要用驅動電池2給車內電器用電池5充電。用驅動電池2給車內電器用電池5充電的充電電路7也是將驅動電池2的電壓降至車內電器用電池5的充電電壓的逆變器。這種方式具有當普通的汽車裝載的發(fā)電機比較起來，更能高效地給車內電器用電池5充電的優(yōu)點。這是由于，與發(fā)電機比較起來，充電電路7更能高效率地給車內電器用電池5充電。
在普通的汽車上，是用把皮帶掛于發(fā)動機曲軸而被旋轉的專用發(fā)電機來給車內電器用電池充電的。但這種辦法因為使用輸出很大的發(fā)電機給車內電器用電池充電，故其效率很低。發(fā)電機的效率在輸出低情況下要顯著地降低。
冷卻扇10的作用是，當驅動電池2的溫度升至異常高時，強制性地給驅動電池送風冷卻。因此，冷卻扇10的運轉要受電池控制電路6的控制。冷卻扇10由車內電器用電池5供給電力。此冷卻扇10使用的是可由車內電器用電池5驅動的市售的電動機。另外，冷卻扇10也可由驅動電池來驅動。
逆變器4，將驅動電池2的直流電力轉換成，譬如說，三相交流，從而可用驅動電池2來驅動電動機3。同時，逆變器4還可以將發(fā)電機9的輸出轉換成驅動電池2充電電壓的直流電，從而可用發(fā)電機9的輸出給驅動電池2充電。因此，逆變器4要連接于驅動電池2和電動機3之間，同時，也要連接在發(fā)電機9與驅動電池2之間。
車內電器用電池5是12V的鉛蓄電池。但本發(fā)明的車內電器用電池不限于此類蓄電池，也可使用，譬如，輸出電壓為24V的電池，或鉛蓄電池以外的二次電池。但不管使用哪一種，由于車內電器用電池5沒有必要像驅動電池2那樣要輸出大功率，故與驅動電池2相比，可以使用相當?shù)偷碾妷杭纯伞?br> 由于本發(fā)明在不違背主要特征精神下可以用多種形式來實施，故上述實施例只是闡述性的而非限定性的。本發(fā)明的范圍將在下面權利要求書中而非上述說明中界定，因而凡是滿足和落入下述權利要求的變更或等同物，都要被視為被權利要求所涵蓋。
權利要求
1．一種混合型汽車的電源裝置，包括(a)可用作車內電器電源的車內電器用電池；(b)電源系統(tǒng)；包括(1)驅動啟動用電動機的驅動電池；(2)控制該驅動電池的放電、放電的電池控制系統(tǒng)；(3)充電電路，當驅動電池的殘留容量處于低于設定值的情況下，由車內電器用電池給驅動電池充電；(c)安裝于電池系統(tǒng)內部可將驅動電池的輸出提供給電動機的逆變器。
2．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，所述電池控制電路從充電容量減掉放電容量，從而可計算出驅動電池的殘留容量。
3．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，所述電池控制電路對車內電器用電池的電壓進行檢測，而檢測出車內電器用電池的殘留容量。
4．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，所述電池控制電路將由驅動電池供給的電力降壓而作為電源使用。
5．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，當驅動電池的殘留容量低于設定值時，所述電池控制電路使驅動電池停止供給電力，而由車內電器用電池供給電力。
6．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，所述電池系統(tǒng)的電池控制電路對驅動電池和車內電器用電池的殘留容量進行檢測，當驅動電池的殘留容量低于設定值，而車內電器用電池的殘留容量高于設定值時，則由車內電器用電池給驅動電池充電。
7．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，所述電池系統(tǒng)的充電電路之中內裝有從驅動電池向車內電器用電池充電的電路。
8．如權利要求7的混合型汽車的電源裝置，其中，所述電池系統(tǒng)的電池控制電路對驅動電池和車內電器用電池的殘留容量進行檢測，當驅動電池的殘留容量高于設定值，而車內電器用電池的殘留容量低于設定值時，則由驅動電池向車內電器用電池充電。
9．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，當驅動電池的殘留容量低于設定值，用驅動電池使電動機旋轉，而不能發(fā)動混合型汽車的引擎時，電池控制電路由充電電路由車內電器用電池向驅動電池充電。
10．如權利要求9的混合型汽車的電源裝置，其中，由車內電器用電池給驅動電池充電的充電容量為，驅動電池驅動電動機并能使混合型汽車的引擎發(fā)動起來的容量。
11．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，所述充電電路內裝有一可將車內電器用電池的直流電壓升壓至可給驅動電池充電的直流電壓的轉換電路。
12．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，所述充電電路在汽車的點火開關被置于“開(on)”位置時，開始由車內電器用電池給驅動電池充電。
13．如權利要求12的混合型汽車的電源裝置，其中，所述充電電路在給驅動電池充電至用電動機可使引擎發(fā)動起來程度，即停止充電。
14．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，在點火開關被置于“關(off)”的狀態(tài)下，只要驅動電池的殘留容量低于設定值，所述充電電路就由車內電器用電池給驅動電池充電。
15．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，所述充電電路中內裝有一把驅動電池的輸出變換成車內電器用電池的充電電壓的電路。
16．如權利要求1的混合型汽車的電源裝置，其中，所述電池系統(tǒng)中配備著一驅動電池冷卻扇，此冷卻扇可由車內電器用電池來驅動。
全文摘要
混合型汽車的電源裝置,包括:裝配有驅動啟動用電動機的驅動電池的電池系統(tǒng);將驅動電池的輸出供給電動機的逆變器;和車內電器用電池。電池系統(tǒng)內裝有由車內電器用電池給驅動電池充電的充電電路。當驅動電池的殘留容量變少時,充電電路即令車內電器用電池給驅動電池充電。被充電后的驅動電池即可驅動電動機使引擎發(fā)動起來。
文檔編號H01M10/44GK1319514SQ0110240
公開日2001年10月31日 申請日期2001年1月22日 優(yōu)先權日2000年1月31日
發(fā)明者古川忠司, 遠矢正一 申請人:三洋電機株式會社