專利名稱：用于驅(qū)動車輛的電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在蓄電裝置中用多個電容器的用于驅(qū)動車輛的電源系統(tǒng)。
圖7概略地表示作為搭載在串聯(lián)式混合型車輛上的蓄電裝置的，用電容器的電源系統(tǒng)的眾所周知的技術(shù)。引擎1驅(qū)動發(fā)電機(jī)2，通過整流器3將由發(fā)電機(jī)2發(fā)電產(chǎn)生的電功率供給蓄電裝置4，同時通過變換器5供給用于行駛的馬達(dá)6。用于行駛的馬達(dá)6驅(qū)動圖中未畫出的車輪。在圖中，8是由化學(xué)電池構(gòu)成的輔助蓄電裝置，7是對輔助蓄電裝置8進(jìn)行充電的DC-DC變換器，9是候補(bǔ)裝置。蓄電裝置4是將多個電容器41，42，43......串聯(lián)連接起來，用電容器置換已有的化學(xué)二次電池的系統(tǒng)。加速時或均速行駛時，用發(fā)電機(jī)2產(chǎn)生的一部分電功率或全部電功率對蓄電裝置4進(jìn)行充電，通過變換器5將發(fā)電機(jī)2產(chǎn)生的電功率和蓄電裝置4的電功率供給用于行駛的馬達(dá)6。制動時，通過變換器5將用于行駛的馬達(dá)6中發(fā)生的電功率回授給蓄電裝置4。
可是，因為各電容器41，42，43，......的靜電容量是零散的，所以當(dāng)蓄電裝置4反復(fù)進(jìn)行充電放電時，存在著各電容器41，42，43，......的一部分變得過充電，過放電或逆充電，從而使這些電容器惡化那樣的問題。作為解決這個問題的對策，限制電容器41，42，43，......的端子間電壓的范圍，大幅度減少與端子間電壓平方成比例的靜電能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是備有將多個電容器串聯(lián)連接起來的多個電容器組并聯(lián)連接起來構(gòu)成的蓄電裝置，與流過上述蓄電裝置的電流對應(yīng)，使上述多個電容器組中的至少一個休止的電容器組休止裝置，使上述各電容器的電荷個別地放電的個別放電電路，和通過使在休止的上述電容器組中的上述各電容器的電荷個別地放電，使上述各電容器的端子間電壓均勻化的放電控制裝置的用于驅(qū)動車輛的電源系統(tǒng)。
如果根據(jù)本發(fā)明，即便各電容器的靜電容量等是零散的，也能夠通過減小各電容器間的電位零散最大限度地確保蓄電功率，零散是指和標(biāo)準(zhǔn)值相比有偏離。又，即便蓄電裝置反復(fù)進(jìn)行充電放電，通過在能夠使電容器組中的至少一個休止的運轉(zhuǎn)條件下，減小各電容器間的電位零散，也能夠防止各電容器的一部分過充電，過放電或逆充電。因此，能夠達(dá)到蓄電裝置的高效率化，實現(xiàn)長壽命的用于驅(qū)動車輛的電源系統(tǒng)。
在本發(fā)明中，上述電容器組，具有使多個電容器串聯(lián)連接起來的構(gòu)成并且備有與電源電路并聯(lián)連接的電容器串聯(lián)電路，和使配置在上述各電容器串聯(lián)電路的同一個串聯(lián)段中的電容器并聯(lián)連接起來的電容器并聯(lián)電路，同時上述個別放電電路具有通過使上述各電容器并聯(lián)電路的電荷個別地放電，使各個端子間電壓均勻化的構(gòu)成。
因此，即便各電容器并聯(lián)電路的靜電容量等是零散的，也能夠通過減小各電容器并聯(lián)電路間的電位零散最大限度地確保蓄電功率。
在本發(fā)明中，備有檢測上述各電容器并聯(lián)電路的端子間電壓的個別電壓檢測電路，上述電容器組休止裝置具有使被檢測出電容器并聯(lián)電路的端子間電壓零散大的電容器組休止的構(gòu)成。通過檢測各電容器并聯(lián)電路的端子間電壓，使被檢測出電容器并聯(lián)電路的端子間電壓零散大的電容器組休止，能夠高效率地減少各電容器間的電位的零散。
在本發(fā)明中，備有檢測各電容器并聯(lián)電路的端子間電壓的個別電壓檢測電路，上述電容器組休止裝置具有使各電容器并聯(lián)電路放電到端子間電壓的平均值的構(gòu)成。通過檢測各電容器并聯(lián)電路的端子間電壓，使各電容器并聯(lián)電路一直放電到端子間電壓的平均值，能夠高效率地減少各電容器間的電位零散。
在本發(fā)明中，具有備有檢測由個別放電電路形成的上述電容器放電狀態(tài)的放電狀態(tài)檢測裝置的構(gòu)成。通過檢測由個別放電電路形成的電容器放電狀態(tài)，能夠高效率地減少各電容器間的電位零散。
第2圖是上述電源系統(tǒng)的蓄電裝置的構(gòu)成圖。
第3圖是上述蓄電裝置的第1電容器組的電路圖。
第4圖是上述蓄電裝置的并聯(lián)監(jiān)視電路的電路圖。
第5圖是表示上述蓄電裝置的控制內(nèi)容的程序操作圖。
第6圖是表示上述蓄電裝置的控制內(nèi)容的程序操作圖。
第7圖是已有電動汽車的電源系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
圖2所示的車輛控制裝置36備有微計算機(jī)及其外圍裝置，與車輛的運轉(zhuǎn)條件相對應(yīng)，控制引擎1的運轉(zhuǎn)，通過整流器3控制發(fā)電功率，同時通過變換器5控制用于行駛的馬達(dá)6的旋轉(zhuǎn)數(shù)和輸出轉(zhuǎn)矩或再生發(fā)電功率等。
上面表示了可以應(yīng)用本發(fā)明的混合型車輛的基本構(gòu)成例，本發(fā)明的目的是減少構(gòu)成裝在這種混合型車輛上的蓄電裝置4的各電容器21之間的電位零散，最大限度地確保蓄電裝置4的蓄電功率。
本發(fā)明在蓄電裝置4上分別備有由約1000個電容器21構(gòu)成的第1電容器組12和第2電容器組13。至少需要設(shè)置這樣兩個電容器組。通過保險絲45和開關(guān)16在上述第1，第2電容器組12，13和電源電路14之間裝入各電流泵10，電源電路14通過分線盒17與整流器3和變換器5等連接。
如圖3所示，第1電容器組12在電源電路14，15之間備有n個并聯(lián)裝入的電容器串聯(lián)電路22。在各電容器串聯(lián)電路22中串聯(lián)地裝入著m個電容器21。所以，第1電容器組12是由共計m×n個電容器21構(gòu)成的。此外，第2電容器組13也是與第1電容器組12同樣地構(gòu)成的。
電容器管理系統(tǒng)37備有微計算機(jī)及其外圍裝置，與車輛控制裝置36之間交換信息，通過各電流泵10控制第1，第2電容器組12，13的充電放電。此外，電容器管理系統(tǒng)37能夠與車輛控制裝置36結(jié)合在一起。
配置在各電容器串聯(lián)電路22的同一個串聯(lián)段中的n個電容器21備有m個并聯(lián)裝入的電容器并聯(lián)電路23，備有檢測各電容器并聯(lián)電路23的端子間電壓的個別電壓檢測電路35，并且還備有通過使各電容器并聯(lián)電路23的電荷放電，調(diào)節(jié)其端子間電壓的個別放電電路25。
如圖4所示，個別放電電路25是由穩(wěn)壓二極管26，用于放電的晶體管28，34，電阻29～32和光電耦合器27等構(gòu)成的。穩(wěn)壓二極管26(程控分路調(diào)整器)26使電容器并聯(lián)電路23的端子間電壓上升到由電容器管理系統(tǒng)37指示的所定值以上并進(jìn)行通電，通過電阻32和用于放電的晶體管28使電容器并聯(lián)電路23的電荷放電，同時當(dāng)該放電時通過光電耦合器27向電容器管理系統(tǒng)37輸出信號。此外，光電耦合器27相當(dāng)于本發(fā)明的放電狀態(tài)檢測裝置。
電容器管理系統(tǒng)37判定可以使第1，第2電容器組12，13中的一方休止的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，通過電流泵10和開關(guān)16使第1，第2電容器組12，13中各電容器并聯(lián)電路23的端子間電壓的零散大的一方休止，進(jìn)行通過使端子間電壓高的電容器并聯(lián)電路23的電荷放電實現(xiàn)端子間電壓均勻化的控制。
第5圖，第6圖的程序操作圖表示上述控制程序，圖中表示的處理由電容器管理系統(tǒng)37周期地實施。即，在步驟1預(yù)置后述的各標(biāo)志，在步驟2評價第1，第2電容器組12，13中各串聯(lián)段的電容器21的端子間電壓零散的大小，然后，當(dāng)?shù)?電容器組12的零散大于所定值時，設(shè)置標(biāo)志A，當(dāng)?shù)?電容器組13的零散大于所定值時，設(shè)置標(biāo)志B(步驟3～6)。
當(dāng)設(shè)置標(biāo)志A或B時，測定第1，第2電容器組12，13的輸入輸出電流，判定可以使這個輸入輸出電流在所定值以下的第1，第2電容器組12，13中的一方休止的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(步驟7，9，10)。
當(dāng)在能使第1，第2電容器組12，13中一方休止的運轉(zhuǎn)狀態(tài)中時，使第1，第2電容器組12，13中端子間電壓的零散大的一方的電流泵10停止，通過個別放電電路25個別地使各電容器并聯(lián)電路23的電荷放電，使端子間電壓接近測定的平均值(步驟12～15)。
當(dāng)脫離能使第1，第2電容器組12，13中一方休止的運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，使個別放電電路25停止工作，使電流泵10再次開始工作，清除標(biāo)志A，B(步驟16～19)。
另一方面，當(dāng)不設(shè)置標(biāo)志A和B時，或不能使第1，第2電容器組12，13休止時，繞過上述處理，伴隨著斷開點火開關(guān)，結(jié)束本程序(步驟7，8，10，11)。
此外，步驟9～14的處理與本發(fā)明的電容器組停止裝置相當(dāng)，步驟15的處理與本發(fā)明的放電控制裝置相當(dāng)。
因此，即便各電容器21的靜電容量等是零散的，通過減小各電容器21的之間的電位零散，也能夠最大限度地確保蓄電功率。因為蓄電裝置4備有2×m×n個電容器21，所以各電容器21的靜電容量為C，耐壓為Vmax時，存儲在蓄電裝置4中靜電能量的最大值Emax由下列公式表示。
Emax＝2×m×n×C×Vmax2/2又，即便反復(fù)進(jìn)行蓄電裝置4的充電放電，通過減小各電容器21之間的電位零散，能夠防止使各電容器21的一部分過充電，過放電或逆充電，從而能夠?qū)崿F(xiàn)長壽命的電源系統(tǒng)。
上述實施形態(tài)是以串聯(lián)式混合型電動汽車為前提的，但是本發(fā)明也可以適用于從并聯(lián)式混合型電動汽車，不搭載發(fā)電機(jī)的電動汽車，和用燃料電池作電源的電動汽車開始的其它電動汽車的電源系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.用于驅(qū)動車輛的電源系統(tǒng)，它備有具有將多個電容器串聯(lián)連接起來的多個電容器組并聯(lián)連接起來的構(gòu)成的蓄電裝置，與流過上述蓄電裝置的電流對應(yīng)，使上述多個電容器組中至少一個休止的電容器組休止裝置，使上述各電容器的電荷個別地放電的個別放電電路，和通過在休止的上述電容器組中使上述各電容器的電荷個別地放電，使上述各電容器的端子間電壓均勻化的放電控制裝置。
2.權(quán)利要求項1記載的用于驅(qū)動車輛的電源系統(tǒng)，其中上述電容器組備有具有將多個電容器串聯(lián)連接起來的構(gòu)成并且與電源電路并聯(lián)連接的電容器串聯(lián)電路，和將配置在上述各電容器串聯(lián)電路的同一個串聯(lián)段中的電容器并聯(lián)地連接起來的電容器并聯(lián)電路，并且上述個別放電電路具有通過使上述各電容器并聯(lián)電路的電荷個別地放電，使各個端子間電壓均勻化的構(gòu)成。
3.權(quán)利要求項2記載的用于驅(qū)動車輛的電源系統(tǒng)，其中備有檢測上述各電容器并聯(lián)電路的端子間電壓的個別電壓檢測電路，上述電容器組休止裝置具有使被檢測出電容器并聯(lián)電路的端子間電壓零散大的電容器組休止的構(gòu)成。
4.權(quán)利要求項3記載的用于驅(qū)動車輛的電源系統(tǒng)，其中備有檢測各電容器并聯(lián)電路的端子間電壓的個別電壓檢測電路，上述放電裝置具有使各電容器并聯(lián)電路放電到端子間電壓的平均值的構(gòu)成。
5.權(quán)利要求項1到4中任何一項記載的用于驅(qū)動車輛的電源系統(tǒng)，它備有檢測由上述個別放電電路形成的上述電容器的放電狀態(tài)的放電狀態(tài)檢測裝置。
全文摘要
本發(fā)明如下所示地通過減小構(gòu)成蓄電裝置的多個電容器間的電位零散,最大限度地確保蓄電功率。即在蓄電裝置中并聯(lián)地裝入多個電容器組,與流過蓄電裝置的電流對應(yīng),使上述各電容器組中的一部分休止,在休止的上述電容器組中使各電容器并聯(lián)電路的電荷個別地放電,從而使上述各電容器并聯(lián)電路的端子間電壓均勻化。
文檔編號B60L11/18GK1367745SQ00811074
公開日2002年9月4日 申請日期2000年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月2日
發(fā)明者山田淳, 山田良昭, 佐佐木勉, 佐佐木正和 申請人:日產(chǎn)柴油機(jī)車工業(yè)株式會社