混合电动汽车的蓄电池状态显示方法以及蓄电池状态显示装置

摘要

一种混合电动汽车的蓄电池状态显示方法，检测出在充放电中的蓄电池(1)的第1状态和第2状态下的电压和电流的变化值ΔV/ΔI。蓄电池状态显示方法根据ΔV/ΔI判断在蓄电池保护状态下有无充放电，当在保护状态下有充放电时显示处于蓄电池保护状态。从而能显示出是否在电池劣化少的温和环境下使用的状态、即蓄电池保护状态、可以促使驾驶员能意识到电池寿命的情况下进行驾驶。

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合电动汽车的蓄电池可以长寿命使用的以易懂的方式显示其充放电的蓄电池状态显示方法及其装置。

背景技术

混合电动汽车由发动机和电机两者驱动行驶。电机由蓄电池驱动。驱动电机的蓄电池，在非常严格的状态下进行充放电。这是因为在加速重载车辆时采用大电流放电，而在刹车时采用大电流充电。特别是在急加速和急刹车时，采用极大的电流放电或者充电。这样，不仅要求在严格的环境下使用，而且希望长寿命使用混合电动汽车的蓄电池。这是因为将大容量的充电电池多个串联连接的构成，其制造成本极高。蓄电池的寿命受混合电动汽车的运行状态的影响。例如，驾驶员如果频繁使用急加速和急刹车，对蓄电池的损伤很大，不能长寿命使用。

通过限制蓄电池的充放电电流，可以延长其使用寿命。但是，如果限制充放电的电流，对于由电机和蓄电池相互辅助行驶的混合电动汽车，将减少其特有的效果，失去了混合电动汽车本来的特点。实质上这等同于减小了电机和蓄电池，混合电动汽车的行驶状态显著降低。例如，如果限制放电电流，则加速性能差，如果限制充电电流则充电效率降低，不能有效进行再生制动。进一步犯难的是，对于不同的驾驶员，踩踏加速板和刹车板的状态不同，如果由温柔驾驶的驾驶员驾驶混合电动汽车，加速性能变得极差。对于强踩加速板想急加速的驾驶员，会对这样差的加速性能感到不满。为此，为了实现混合电动汽车的良好行驶状态，就不能限制充放电电流。因此，对于有些驾驶员，蓄电池的寿命会变得极短。特别是，驾驶员由于不知道运行状态与蓄电池的寿命之间的关系，结果在无意识中缩短了蓄电池的寿命。

进一步，混合电动汽车计算蓄电池的剩余电量，使剩余电量在满充电电量的约50％附近控制充放电。如果在该剩余电量下进行充放电，蓄电池的寿命将最长。但是，如果剩余电量的运算中出现误差时，实际上蓄电池的剩余电量并不是在该范围下进行充放电，因而缩短电池的寿命。剩余电量，可以由蓄电池电压校正。如果剩余电量减少，则蓄电池电压降低，即，电压是剩余电量的参数之一。进一步，同时采用电流和电压，可以更加正确校正剩余电量。因为电池电压随电流的大小而变化。在采用电流和电压校正剩余电量时，检测电压和电流的变化值ΔV/ΔI，如果充放电电流急剧增减，将不能正确检测ΔV/ΔI。为此就不能用ΔV/ΔI正确校正剩余电量。因此，剩余电量的运算中容易产生误差，结果成为缩短电池寿命的原因。

发明内容

本发明正是为了消除这种弊端而进行的开发。本发明的重要目的在于提供一种能显示出是在电池劣化少的温和环境下使用的状态、即蓄电池保护状态、使驾驶员能在意识到电池寿命的情况下进行驾驶的混合电动汽车的蓄电池状态显示方法。

本发明的混合电动汽车的蓄电池状态显示方法，检测出在充放电中的蓄电池1的第1状态和第2状态下的电压和电流的变化值ΔV/ΔI。蓄电池状态显示方法，根据ΔV/ΔI判断在蓄电池保护状态下有无充放电，当在保护状态下有充放电时显示处于蓄电池保护状态。

蓄电池状态显示方法，当充放电电流的变化比设定范围小时可以判断处于蓄电池保护状态。

本发明的权利要求3的混合电动汽车的蓄电池状态显示装置，包括检测出在充放电中的蓄电池1的第1状态和第2状态下的电压和电流的变化值ΔV/ΔI、根据ΔV/ΔI判断在蓄电池保护状态下有无充放电的判断电路(5)、当该判断电路(5)判断蓄电池(1)在保护状态下有充放电时显示处于蓄电池保护状态的显示器(6)。

附图说明

图1表示具有本发明一实施例的蓄电池状态显示装置的混合电动汽车的电路图。

图2表示蓄电池输出电流和输出电压的特性曲线。

图3表示混合电动汽车的行驶状态引起蓄电池电流变动的状态的曲线。

图中：1—蓄电池、2—电机、3—逆变器、4—控制电路、5—判断电路、6—显示器、7—电流检测电路、8—电压检测电流、9—运算处理电路。

具体实施方案

以下根据附图说明本发明的实施例。但是，以下所示的实施例只不过是为将本发明的技术思想具体化的蓄电池状态显示方法和装置的一个例子，本发明的方法和装置并不限定于以下的实施例。

并且，该说明书，为了容易理解权利要求的范围，实施例中所示的部件所对应的编号，也附记在“权利要求范围”、以及“发明内容”中所示的部件上。但是，这绝不意味权利要求范围所示的部件就是特指实施例的部件。

图1表示混合电动汽车的电路图。该图的混合电动汽车包括向电机2供给电力进行驱动的蓄电池1、控制向蓄电池1供给的电力并向电机2供给的逆变器3、根据加速器和蓄电池1的剩余电量等控制逆变器3的控制电路4、检测蓄电池1的ΔV/ΔI判断是否在蓄电池保护状态的判断电路5、当该判断电路5判断是蓄电池保护状态时显示保持状态的显示器6。

蓄电池1由多个充电电池串联连接构成。将多个充电电池串联连接作为电池模块，进一步将该电池模块串联连接构成蓄电池1。充电电池为镍氢电池，也可以采用锂离子充电电池、或者采用镍镉电池。

蓄电池通过正确检测其电压可以校正剩余电量。这是因为蓄电池电压是确定剩余电量的一个参数。蓄电池电压可以通过在没有电流在蓄电池1中流过的无负载状态下检测其输出电压正确进行检测。但是，即使在有电流在蓄电池1中流过时检测其输出电压，该检测电压将不是蓄电池1的实际电压。这是因为蓄电池1的内部阻抗引起电压降，降低了蓄电池1的输出电压。内部阻抗引起的电压降为内部阻抗值和所流过的电流之积。为此，为了正确检测出蓄电池电压，需要正确检测内部阻抗和电流。

蓄电池1的内部阻抗并不是始终为恒定值，例如会随蓄电池1的剩余电量变化。当蓄电池1处于满充电或者过充电状态、完全放电或者过放电状态时增大内部阻抗，当剩余电量处于中间状态时减小内部阻抗。蓄电池1的内部阻抗可以通过检测ΔV/ΔI进行推算。不过，根据蓄电池1的ΔV/ΔI推算的内部阻抗并不和蓄电池1的实际内部阻抗完全一致。但是，根据ΔV/ΔI推算的内部阻抗是蓄电池1的实际内部阻抗的近似值。因此，根据ΔV/ΔI推算内部阻抗，根据内部阻抗计算有电流状态下的电压降，在蓄电池1的输出电压上加上该计算值后作为蓄电池1的正确电压计算出来。

ΔV/ΔI是电压和电流的变化值。因此，当蓄电池1的输出电流和输出电压特性如图2所示变化时，在电流值不同的第1状态和第2状态下检测电流和电压，根据其差计算ΔV/ΔI。混合电动汽车由蓄电池1驱动电机2行驶时，如图3所示，蓄电池1中流过的电流根据混合电动汽车的行驶状态变化。当混合电动汽车加速时蓄电池1放电，驱动电机2。当刹车时再生制动向蓄电池1充电。当混合电动汽车急加速，或者急减速时蓄电池1的放电电流和充电电流增大。由于加速和减速根据驾驶员踩踏加速板和刹车板的状态而变化，因此放电电流和充电电流也随运行状态变化。蓄电池1的ΔV/ΔI在充电电流变动时不能进行正确检测。因此为了正确检测ΔV/ΔI，需要根据蓄电池电流不变动的第1状态和第2状态下进行计算。进一步，蓄电池1的充放电电流不急剧变动的状态是混合电动汽车处于停止或者匀速行驶的状态，和以恒定加速度加速或者减速的状态。因此，蓄电池1的ΔV/ΔI，在混合电动汽车处于停止或者匀速行驶的状态和以恒定加速度加速或者减速的状态下可以正确检测。当正确检测出蓄电池1的ΔV/ΔI，根据所检测的ΔV/ΔI可以正确校正剩余电量。因此，在正确检测出实际的蓄电池1的剩余电量的情况下，可以在蓄电池1不过充电或者过放电而在保护蓄电池1的状态下进行充放电的所设定剩余电量范围内对蓄电池1进行充放电。为此，可以在保护蓄电池1的状态下进行充放电。另外，以恒定加速度加速或者减速的状态，不是使加速板吧嗒吧嗒变化的运行状态，换言之不是反复急剧加速或者减速的粗暴运行状态，也是可以在保护蓄电池1的状态下进行充放电。

判断电路5检测蓄电池1的ΔV/ΔI，判断是否处于蓄电池保护状态。图1的判断电路5包括检测蓄电池1的电流的电流检测电路7、检测电压的电压检测电路8以及运算处理电路9。电流检测电路7检测蓄电池1的电流并将电流信号输出给运算处理电路9。电压检测电路87检测蓄电池1的电压并将电压信号输出给运算处理电路9。判断电路5根据充放电的蓄电池1的第1状态和第2状态检测出电压电流变化的ΔV/ΔI值。ΔV/ΔI可检测的状态判断是在蓄电池保护状态下充放电。蓄电池1在充放电电流的变化比设定范围小时，可以检测ΔV/ΔI，这时可以判断处于蓄电池保护状态。

判断电路5，对于混合电动汽车平滑进行加速，或者平滑进行减速时，检测出ΔV/ΔI，判断处于蓄电池保护状态。当平滑加速，检测出ΔV/ΔI，判断处于蓄电池保护状态时，例如，如图3所示，以混合电动汽车处于信号等待临时停车的状态作为第1状态，以然后发动、平滑加速、由恒定电流从蓄电池1向电机2供给电流的状态作为第2状态。这种情况下，虽然第1状态的蓄电池电流和第2状态的蓄电池电流发生了变化，但在第1状态下的蓄电池电流变动很小，而在第2状态下的蓄电池电流变动也很小。当在加速途中突然减速时，蓄电池电流从放电电流急剧变动到充电电流，因此不能检测ΔV/ΔI。为此，当在加速途中突然减速时，判断不是蓄电池保护状态。

不过，第1状态并不一定是临时停车的状态，也可以是混合电动汽车匀速行驶的状态，或者靠惯性转动能量减速的状态。因为在这样的情况下，蓄电池的充放电电流的变动很小。判断电路5，如图3的虚线所示，以混合电动汽车在匀速行驶中或者靠惯性减速中的状态作为第1状态，以其后平滑加速由恒定电流从蓄电池1向电机2供给电流的状态作为第2状态，可以检测ΔV/ΔI。

当混合电动汽车平滑减速，判断电路5检测出ΔV/ΔI，判断处于蓄电池保护状态时，以加速结束后匀速行驶中的状态、或者靠惯性转动能量减速中的状态作为第1状态，以由恒定加速度再生制动下减速、由恒定电流向蓄电池1充电的状态作为第2状态。这种情况下，虽然第1状态的蓄电池电流和第2状态的蓄电池电流发生了变化，但在第1状态下的蓄电池电流变动很小，而在第2状态下的蓄电池电流变动也很小。当在减速途中突然加速时，蓄电池电流从充电电流急剧变动到放电电流，因此不能检测ΔV/ΔI。为此，当在减速途中突然加速时，判断电路5判断不是蓄电池保护状态。

不过，判断电路5也可以以混合电动汽车在匀速行驶中或者靠惯性减速中的状态作为第1状态，以混合电动汽车停车的状态作为第2状态。这种情况下同样，虽然第1状态的蓄电池电流和第2状态的蓄电池电流发生了变化，但在第1状态下的蓄电池电流变动很小，而在第2状态下的蓄电池电流变动也很小。进一步，在这种判断方法中，第2状态并不一定是混合电动汽车停车的状态，也可以是蓄电池充放电电流变动很小的状态，例如以恒定加速度加速的状态、匀速行驶的状态、靠惯性转动能量减速的状态。

判断电路5，当在第1状态下蓄电池电流的变化比第1设定范围小，并且在第2状态下蓄电池电流的变化比第2设定范围小时，检测出ΔV/ΔI，判断处于蓄电池保护状态。第1设定范围和第2设定范围，例如是相对于平均电流的电流变动幅度在±30％以下，优选在±20以下，更优选在±10％以下。

判断电路5，在到第2状态检测出ΔV/ΔI为止的期间、和在第2状态已经检测出ΔV/ΔI的状态，可以采用不同的显示表示蓄电池保护状态。例如，以到第2状态检测出ΔV/ΔI为止的期间判断是第1蓄电池保护状态，以在第2状态已经检测出ΔV/ΔI的状态判断是第2蓄电池保护状态。第1蓄电池保护状态表示从第1状态到第2状态检测出ΔV/ΔI的期间，蓄电池电流的变化比设定范围小的状态。在到第2状态检测出ΔV/ΔI为止的期间、判断是第1蓄电池保护状态后，如果途中出现不能检测ΔV/ΔI的状态，则判断电路5判断不是蓄电池保护状态。

混合电动汽车平滑加速到达匀速后，如果不加速并且以各种行驶模式，反复进行加速和减速的情况下行驶。在这种状态下，蓄电池1反复放电和充电，电流发生变动。因此，在判断是第2蓄电池保护状态后，如果蓄电池1的充放电电流变动，解除是第2蓄电池保护状态的判断。但是，第2蓄电池保护状态也可以采用定时器在经过一定时间后解除。混合电动汽车匀速行驶，或者遇到信号灯后平滑减速到停车后，检测出第1状态，判断是第1蓄电池保护状态，然后，在第2状态下检测出ΔV/ΔI后，判断是第2蓄电池保护状态。当混合电动汽车平滑加速，判断从第1蓄电池保护状态转到第2蓄电池保护状态。当混合电动汽车平滑加速或者平滑减速时，如上所述判断是第1蓄电池保护状态和第2蓄电池保护状态。但是，当混合电动汽车不是平滑加速、或者不是平滑减速时，不能检测出ΔV/ΔI，不判断是第2蓄电池保护状态。当混合电动汽车停车时，检测出第1状态，然后，混合电动汽车以加速度变化的状态急加速，或者加速图中突然减速，判断不是第1蓄电池保护状态。另外，在减速途中突然加速，也将解除第1蓄电池保护状态。

显示器6，在判断混合电动汽车处于蓄电池保护状态时，用发光二极管等光源进行表示。显示器6也可以采用在监视器上用图形或者文字显示的方式表示蓄电池保护状态。用光源表示蓄电池保护状态的显示器6，可以用光源闪烁表示第1蓄电池保护状态，而用光源连续点亮表示第2蓄电池保护状态。也可以通过改变光源的发光颜色，表示第1蓄电池保护状态和第2蓄电池保护状态。例如，可以用点亮绿色发光二极管表示第1蓄电池保护状态，而用点亮蓝色或者白色发光二极管表示第1蓄电池保护状态。进一步，当解除第1蓄电池保护状态和第2蓄电池保护状态时，该显示器通过点亮红色发光二极管表示没有检测出ΔV/ΔI。

在显示器6中可以设置开关，能切换显示蓄电池保护状态和不显示状态。当驾驶员过分关注显示器6而不能集中安全驾驶时，可以利用开关关闭显示器6。

控制电路4，根据判断电路5检测的ΔV/ΔI，校正蓄电池1的剩余电量。根据校正后的剩余电量，控制逆变器3，控制从蓄电池1向电机2供给的电力。ΔV/ΔI由于是与蓄电池1的内部阻抗等价的值，根据ΔV/ΔI可以检测出与蓄电池1实际的内部阻抗近似的值，在有电流的情况下可以正确计算出蓄电池1的电压。在蓄电池1放电的状态下，在蓄电池1的输出电压上加上内部阻抗的电压降就是蓄电池1的正确电压。另外，在充电的状态下，从蓄电池1的输出电压减去内部阻抗的电压降就是蓄电池1的正确电压。控制电路4根据蓄电池1的正确电压校正剩余电量。进一步，蓄电池1在过充电和过放电的状态下，或者与其近似的状态下ΔV/ΔI增加，ΔV/ΔI变为较大的值时，控制电路可以控制逆变器3停止对蓄电池1的充放电，保护蓄电池1。

控制电路4根据蓄电池1的剩余电量和加速器等的输入信号，控制逆变器3，控制从蓄电池1向电机2供给的电力，使混合电动汽车行驶。另外，混合电动汽车减速时，在参考蓄电池1的剩余电量的情况下进行再生制动，控制向蓄电池1的充电电流。

本发明的蓄电池状态显示方法，能显示出是否在电池劣化少的温和环境下使用的状态、即蓄电池保护状态进行蓄电池的充放电、可以促使驾驶员能意识到电池寿命的情况下进行驾驶。本发明的蓄电池状态显示方法，检测充放电中蓄电池的ΔV/ΔI，以ΔV/ΔI作为参数，判断是否处于蓄电池保护状态。混合电动汽车在没有吧嗒吧嗒踩踏加速板和刹车板而进行温和运行时，蓄电池的充放电电流的变化很小。在充放电电流的变化很小的状态下，可以正确检测出蓄电池的ΔV/ΔI。因此，通过检测出ΔV/ΔI，可以判断驾驶员是否在温和驾驶混合电动汽车。另外，根据ΔV/ΔI可以检测出电池的实际内部阻抗，用该内部阻抗校正电池电压后可以更正确计算出剩余电量。另外，用所检测的ΔV/ΔI值，可以判断蓄电池的过充电和过放电，也可以检测出深度充放电，可以使蓄电池在最佳剩余电量下进行充放电，保护蓄电池。