專利名稱：電源裝置、電源裝置控制方法和裝備有電源裝置的機(jī)動(dòng)車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源裝置，電源裝置的控制方法，以及裝備有該電源裝置 的機(jī)動(dòng)車輛。更具體地，本發(fā)明涉及接收外部電力供應(yīng)并且向外部耗電設(shè) 備供應(yīng)電力的電源裝置，該電源裝置的控制方法以及裝備有該電源裝置的 機(jī)動(dòng)車輛。
背景技術(shù)：
一禾巾已提出的電源裝置根據(jù)各個(gè)電池的充電水平或者充電狀態(tài)soc，
確定多個(gè)電池的電壓調(diào)節(jié)條件，并且基于所確定的電壓調(diào)節(jié)條件，實(shí)際調(diào)
節(jié)電池組件中的各個(gè)電池的電壓(參見例如日本專利特開No. 2004-31012)。這樣的電壓調(diào)節(jié)使得電池組件中的各個(gè)電池的電沐:相等。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)的電源裝置不包括多種具有不同特性的電池。在某些情況 下，這樣的多種電池的充電狀態(tài)SOC的調(diào)節(jié)可能是不理想的。在包括多種 具有不同特性的電池的電源裝置中，理想的是，調(diào)節(jié)每一個(gè)電池的充電狀 態(tài)SOC，并且根據(jù)電池的特性對(duì)電池充電或放電。
在包括多種具有不同特性的電池的電源裝置、該電源裝置的控制方法 以及裝備有該電源裝置的機(jī)動(dòng)車輛中，本發(fā)明的目的是根據(jù)電池的特性使 得每一個(gè)電池的狀態(tài)具有有利的充電狀態(tài)。在包括多種具有不同特性的電 池的電源裝置、該電源裝置的控制方法以及裝備有該電源裝置的機(jī)動(dòng)車輛 中，本發(fā)明的目的還是防止每一個(gè)電池的快速失效。在包括多種具有不同 特性的電池的電源裝置、該電源裝置的控制方法以及裝備有該電源裝置的 機(jī)動(dòng)車輛中，本發(fā)明的目的是進(jìn)一歩確保每一個(gè)電池的良好的性能運(yùn)行。
通過本發(fā)明的具有下述的構(gòu)造的電源裝置、電源裝置的控制方法以及 裝備有電源裝置的機(jī)動(dòng)車輛，實(shí)現(xiàn)了上述和其它相關(guān)目的中的至少一部 分。
本發(fā)明涉及一種電源裝置，其接收外部電力供應(yīng)并且向外部電力消耗 設(shè)備供應(yīng)電力。所述電源裝置包括第一電池，其可充電和可放電，并且 具有第一特性；第二電池，其可充電和可放電，并且具有不同于所述第一 特性的第二特性；電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其調(diào)節(jié)作為與所述第一電池連接的第一 電壓系統(tǒng)的電壓的第一電壓以及作為與所述第二電池連接的第二電壓系統(tǒng) 的電壓的第二電壓；第一狀態(tài)檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述第 -電池的狀態(tài)；以 及控制模塊，在沒有外部電力供應(yīng)的條件下，所述控制模塊基于由所述第 一狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第一電池的狀態(tài)，控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)， 以導(dǎo)致所述第-一電池和所述第二電池之間的電力傳輸，并使得所述第一電 池具有有利的充電狀態(tài)。
在沒有外部電力供應(yīng)的條件下，本發(fā)明的電源裝置基于所述第一電池 的檢測(cè)狀態(tài)調(diào)節(jié)第一電壓和第二電壓。所述第一電壓表示與所述第一電池 連接的第一電壓系統(tǒng)的電壓，所述第一電池是可充電和可放電的，并且具 有第一特性。所述第二電壓表示與所述第二電池連接的第二電壓系統(tǒng)的電 壓，所述第二電池是可充電和可放電的，并且具有與第一特性不同的第二 特性。所述第一電壓和第二電壓的調(diào)節(jié)的目的是導(dǎo)致所述第--電池和所述 第二電池之間的電力傳輸，并使得所述第-一電池具有有利的充電狀態(tài)。木 發(fā)明的此布置可以使得第一 電池具有有利的充電狀態(tài)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述電源裝置還包括第二狀態(tài)檢測(cè)單 元，其檢測(cè)所述第二電池的狀態(tài)。所述控制模塊基于由所述第一狀態(tài)檢測(cè) 單元所檢測(cè)的所述第一電池的狀態(tài)和由所述第二狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所 述第二電池的狀態(tài)，控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以導(dǎo)致所述第一電池和所述 第二電池之間的電力傳輸，并使得所述第一電池具有有利的充電狀態(tài)。此 布置通過考慮第二電池的檢測(cè)狀態(tài)可以使得第一電池具有更好的充電狀
在此具有第二狀態(tài)檢測(cè)單元的實(shí)施例的電源裝置的一個(gè)優(yōu)選應(yīng)用中， 所述控制模塊基于由所述第一狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第一電池的狀態(tài)
和由所述第二狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第二電池的狀態(tài)，控制所述電壓 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以導(dǎo)致所述第一電池和所述第二電池之間的電力傳輸，并使得 所述第一電池和第二電池具有各自的有利的充電狀態(tài)。此布置可以使得第 一電池和第二電池兩者都具有各自的有利充電狀態(tài)。在此應(yīng)用中，所述第 二特性可以是在具有高的可放電電力水平的高充電水平下快速失效。在此 情況下，所述控制模塊控制所述電源調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以將所述第二電池的狀態(tài) 轉(zhuǎn)變?yōu)楦偷某潆姞顟B(tài)。此步驟有效地防止了第二電池的快速失效。
在本發(fā)明的電源裝置中，所述第一特性可以是在具有低的可放電電力 水平的低充電水平下快速失效。在此情況下，所述控制模塊控制所述電源 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以將所述第一電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩某潆姞顟B(tài)。此布置有效 地防止了第一 電池的快速失效。
此外，在本發(fā)明的電源裝置中，所述第一特性可以是在具有高的可放 電電力水平的高充電水平下快速失效。在此情況下，所述控制模塊控制所 述電源調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以將所述第一電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦偷某潆姞顟B(tài)。此布 置有效地防止了第一電池的快速失效。
在本發(fā)明的電源裝置中，所述第一特性可以為通過在具有高的可充電 電力水平的高充電水平和具有低的可充電電力水平的低充電水平之間的轉(zhuǎn) 變，電池性能恢復(fù)。在此情況下，所述控制模塊控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)， 以恢復(fù)所述第一電池的電池性能。此布置可以確保第一電池的良好性能運(yùn) 行。
本發(fā)明還涉及一種機(jī)動(dòng)車輛。所述機(jī)動(dòng)車輛包括內(nèi)燃機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)， 其消耗所述內(nèi)燃機(jī)的輸出功率并且產(chǎn)生電力；以及電源裝置，其接收由所 述發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力供應(yīng)并且向外部電力消耗設(shè)備供應(yīng)電力。所述電源裝 置包括第一電池，其可充電和可放電，并且具有第一特性；第二電池，
其可充電和可放電，并且具有不同于所述第一特性的第二特性；電壓調(diào)節(jié)
機(jī)構(gòu)，其調(diào)節(jié)作為與所述第一電池連接的第一電壓系統(tǒng)的電壓的第一電壓
以及作為與所述第二電池連接的第二電壓系統(tǒng)的電壓的第二電壓；第一狀 態(tài)檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述第一電池的狀態(tài)；以及控制模塊，在沒有外部電 力供應(yīng)的條件下，所述控制模塊基于由所述第一狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所
述第一電池的狀態(tài)，控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以導(dǎo)致所述第一電池和所述 第二電池之間的電力傳輸，并使得所述第一電池具有有利的充電狀態(tài)。
在沒有由消耗所述內(nèi)燃機(jī)的輸出功率進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力供 應(yīng)的條件下，本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車輛基于所述第一電池的檢測(cè)狀態(tài)調(diào)節(jié)第一所 述電源和第二電壓。所述第一電壓表示與所述第一電池連接的第一電壓系 統(tǒng)的電壓，所述第一電池是可充電和可放電的，并且具有第一特性。所述 第二電壓表示與所述第二電池連接的第二電壓系統(tǒng)的電壓，所述第二電池 是可充電和可放電的，并且具有與第一特性不同的第二特性。所述第一電 壓和第二電壓的調(diào)節(jié)的目的是導(dǎo)致所述第一電池和所述第二電池之間的電 力傳輸，并使得所述第一電池具有有利的充電狀態(tài)。本發(fā)明的此布置可以 使得第一電池具有有利的充電狀態(tài)，并且確保到電機(jī)的充分的電力供應(yīng)， 所述電機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)力，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛。
在本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車輛中，所述電源裝置還可以包括檢測(cè)所述第二電池 的狀態(tài)的第二狀態(tài)檢測(cè)單元，并且，所述控制模塊可以基于由所述第一狀 態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第一電池的狀態(tài)和由所述第二狀態(tài)檢測(cè)單元所檢 測(cè)的所述第二電池的狀態(tài)，控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以導(dǎo)致所述第一電池 和所述第二電池之間的電力傳輸，并使得所述第 一電池具有有利的充電狀 態(tài)。在此情況下，所述控制模塊可以基于由所述第--狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè) 的所述第- 一電池的狀態(tài)和由所述第二狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第二電池 的狀態(tài)，控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以導(dǎo)致所述第一電池和所述第二電池之 間的電力傳輸，并使得所述第一電池和所述第二電池具有各自的有利的充 電狀態(tài)。此外，所述第二特性可以是在具有高的可放電電力水平的高充電 水平下快速失效，并且所述控制模塊可以控制所述電源調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以將所 述第二電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦偷某潆姞顟B(tài)。
在本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車輛中，所述第一特性可以是在具有低的可放電電力 水平的低充電水平下快速失效，并且所述控制模塊控制所述電源調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)，以將所述第一電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩某潆姞顟B(tài)。此外，所述第一特 性是在具有高的可放電電力水平的高充電水平下快速失效，并且所述控制 模塊可以控制所述電源調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以將所述第一電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦偷?br> 充電狀態(tài)。此外，所述第一特性可以為通過在具有高的可充電電力水平的 高充電水平和具有低的可充電電力水平的低充電水平之間的轉(zhuǎn)變，電池性 能恢復(fù)，并且所述控制模塊控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以恢復(fù)所述第一電池 的電池性能。
本發(fā)明還涉及一種接收外部電力供應(yīng)并且向外部電力消耗設(shè)備供應(yīng)電 力的電源裝置的控制方法。所述電源裝置包括第一電池，其可充電和可 放電，并且具有第一特性；第二電池，其可充電和可放電，并且具有不同 于所述第一特性的第二特性；以及電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其調(diào)節(jié)作為與所述第一 電池連接的第一電壓系統(tǒng)的電壓的第一電壓以及作為與所述第二電池連接 的第二電壓系統(tǒng)的電壓的第二電壓。在沒有外部電力供應(yīng)的條件下，所述 控制方法控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以導(dǎo)致所述第一電池和所述第二電池之 間的電力傳輸，并使得所述第一 電池具有有利的充電狀態(tài)。
在沒有外部電力供應(yīng)的條件下，本發(fā)明的控制方法基于第-一電池的檢 測(cè)狀態(tài)，調(diào)節(jié)第一電壓和第二電壓。所述第一電壓表示與所述第一電池連 接的第一電壓系統(tǒng)的電壓，所述第一電池是可充電和可放電的，并且具有 第 一 特性。所述第二電壓表示與所述第二電池連接的第二電壓系統(tǒng)的電 壓，所述第二電池是可充電和可放電的，并且具有與第一特性不同的第二 特性。所述第--電壓和第二電壓的調(diào)節(jié)的目的是導(dǎo)致所述第一電池和所述 第二電池之間的電力傳輸，并使得所述第一電池具有有利的充電狀態(tài)。本 發(fā)明的此布置可以使得第一電池具有有利的充電狀態(tài)。
在本發(fā)明的控制方法中，所述控制方法基于所述第一電池的狀態(tài)和所 述第二電池的狀態(tài)，控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以導(dǎo)致所述第一電池和所述 第二電池之間的電力傳輸，并使得所述第一電池具有有利的充電狀態(tài)。而 且，所述控制方法基于由所述第一狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第一電池的 狀態(tài)和由所述第二狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第二電池的狀態(tài)，控制所述 電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以導(dǎo)致所述第一電池和所述第二電池之間的電力傳輸，并 使得所述第一 電池和第二電池具有各自的有利的充電狀態(tài)。


圖1示意性地示出了在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中裝備有電源裝置的機(jī)動(dòng) 車輛的構(gòu)造；
圖2是示出了由包含在圖1的電源裝置的電源電子控制單元執(zhí)行的系 統(tǒng)停機(jī)控制例程的流程圖3示出了由系統(tǒng)停機(jī)控制導(dǎo)致的低電壓電池的充電狀態(tài)S0C1和高
電壓電池的充電狀態(tài)SOC2的變化；以及
圖4示出了由系統(tǒng)停機(jī)控制導(dǎo)致的低電壓電池的充電狀態(tài)SOC1和高 電壓電池的充電狀態(tài)SOC2的變化。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖，討論作為優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種方式。圖1 示意性地示出了在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中裝備有電源裝置40的機(jī)動(dòng)車輛 20的構(gòu)造。如圖l所示，本實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車輛20包括發(fā)動(dòng)機(jī)22，其消 耗作為燃料的汽油，以輸出動(dòng)力；以及自動(dòng)變速器24，其以多種齒輪速比 之一轉(zhuǎn)換發(fā)動(dòng)機(jī)22的輸出動(dòng)力，并且經(jīng)由差動(dòng)齒輪36輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換的動(dòng)力 以驅(qū)動(dòng)車輪38a和38b。本實(shí)施例的機(jī)動(dòng)車輛20還具冇驅(qū)動(dòng)電子控制單 元28 (驅(qū)動(dòng)ECU28)，其控制發(fā)動(dòng)機(jī)22和自動(dòng)變速器24的操作；交流 發(fā)電機(jī)33，其具有經(jīng)由皮帶23連接到發(fā)動(dòng)機(jī)22的曲軸的旋轉(zhuǎn)軸，并且消 耗發(fā)動(dòng)機(jī)22的輸出動(dòng)力來發(fā)電；以及電源裝置40。
驅(qū)動(dòng)ECU 28被構(gòu)造為包括沒有在圖1中具體示出的CPU、輸入端口 和輸出端口的微型計(jì)算機(jī)。驅(qū)動(dòng)ECU 28經(jīng)由其輸入端口從附接到發(fā)動(dòng)機(jī) 22和自動(dòng)變速器24的各種傳感器接收控制發(fā)動(dòng)機(jī)22和自動(dòng)變速器24的 操作所需的數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)例如包括來自換檔位置傳感器30的換檔位置 SP和來自車輛速度傳感器32的車輛速度。驅(qū)動(dòng)ECU 28經(jīng)由其輸出端口 輸出各種驅(qū)動(dòng)信號(hào)和控制信號(hào)，例如用于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)22的到起動(dòng)機(jī)26的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)，到發(fā)動(dòng)機(jī)22和自動(dòng)變速器24中的各種致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以 及到電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(EPS) 34的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
電源裝置40包括低電壓電池50，高電壓電池60，以及電源電子控制 單元70，所述電源電子控制單元70控制整個(gè)電源裝置40的操作。低電壓
電池50經(jīng)由低電壓輸電線46與交流發(fā)電機(jī)33連接，以由交流發(fā)電機(jī)33 產(chǎn)生的電力充電，并且將電力供應(yīng)到起動(dòng)機(jī)26和其它輔助機(jī)構(gòu)。高電壓 電池60經(jīng)由充電DC-DC轉(zhuǎn)換器56以及經(jīng)由放電DC-DC轉(zhuǎn)換器66與低 電壓輸電線46連接。
低電壓電池50和高電壓電池60都是二次電池，但是具有不同的特 性。低電壓電池50例如為額定輸出電壓為12V的鉛酸電池，并且在其被 置于低電平的充電狀態(tài)S0C1中迅速失效。高電壓電池60例如為額定輸出 電壓為36V的鋰二次電池，并且在其被置于高電平的充電狀態(tài)S0C2中迅 速失效。另一方面，在本實(shí)施例中用于低電壓電池50的鉛酸電池當(dāng)其充 電狀態(tài)SOC1被保持在高電平下時(shí)導(dǎo)致硫酸化。硫酸化表示硫化合物在電 極表面上的積累，并且使電池性能劣化。低電壓電池50的放電-充電周期 防止這樣的硫酸化，并且確保良好的電池性能。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置 (EPS) 34被連接到與高電壓電池60相連的高電壓輸電線48。因此，電 動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(EPS) 34接收來自高電壓系統(tǒng)的電力供應(yīng)。
電源電子控制單元70被構(gòu)造為微型計(jì)算機(jī)，所述微型計(jì)算機(jī)包括 CPU 72，存儲(chǔ)處理程序的ROM 74，臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的RAM 76，輸入和輸 出端口 (沒有示出)，以及通信端口 (沒有示出)。電源電子控制單元70 經(jīng)由其輸入端口接收控制所需的各種信號(hào)和數(shù)據(jù)，例如，來自附接到交流 發(fā)電機(jī)33的溫度傳感器(沒有示出)的交流發(fā)電機(jī)溫度Ta，來自附接到 交流發(fā)電機(jī)33的轉(zhuǎn)速傳感器(沒有示出)的交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速Na，來自附 接到低電壓電池50的溫度傳感器51的低電壓電池溫度Tbl，來自位于低 電壓電池50的輸出端子之間的電壓傳感器52的低電壓電池電壓Vbl，來 自位于低電壓電池50的輸出端子附近的輸電線46上的電流傳感器54的低 電壓電池電流Ibl，來自附接到低電壓電池60的溫度傳感器61的高電壓 電池溫度Tb2，來自位于高電壓電池60的輸出端子之間的電壓傳感器62 的高電壓電池電壓Vb2，以及來自位于高電壓電池60的輸出端子附近的 輸電線48上的電流傳感器64的高電壓電池電流Ib2。電源電子控制單元 70經(jīng)由其輸出端口向交流發(fā)電機(jī)33輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，向充電DC-DC轉(zhuǎn)換器 56輸出控制信號(hào)，以及向放電DC-DC轉(zhuǎn)換器66輸出控制信號(hào)。電源電子
控制單元70建立與驅(qū)動(dòng)ECU 28的通信，以根據(jù)需要向和從驅(qū)動(dòng)ECU 28 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
如上述構(gòu)造的本實(shí)施例的電源裝置40進(jìn)行一些特別操作，尤其是響 應(yīng)于點(diǎn)火電路斷開操作在系統(tǒng)停機(jī)時(shí)的一系列控制。圖2是示出了在系統(tǒng) 停機(jī)時(shí)由電源裝置40的電源電子控制單元70執(zhí)行的系統(tǒng)停機(jī)控制例程的 流程圖。
在圖2的系統(tǒng)停機(jī)控制例程中，電源電子控制單元70的CPU 72首先 輸入低電壓電池50的充電狀態(tài)SOCl和高電壓電池60的充電狀態(tài)SOC2
(步驟S100)。低電壓電池50的充電狀態(tài)SOC1和高電壓電池60的充電 狀態(tài)SOC2根據(jù)充電水平計(jì)算例程(沒有示出)從由電流傳感器54測(cè)量的 低電壓電池電流Ibl的累積值和由電流傳感器64測(cè)量的高電壓電池電流 Ib2的累積值計(jì)算，并且被存儲(chǔ)在RAM 76中。在步驟S100中，CPU 72 從RAM 76的存儲(chǔ)內(nèi)容中讀取低電壓電池50的計(jì)算出的充電狀態(tài)SOCl以 及高電壓電池60的計(jì)算出的充電狀態(tài)SOC2。將所輸入的低電壓電池50 的充電狀態(tài)SOCl與放電參考值Shil進(jìn)行比較，所述放電參考值Shil被設(shè) 定為低于滿充電水平(歩驟S110)。
當(dāng)在步驟S110處低電壓電池50的充電狀態(tài)SOCl低于放電參考值 Shil時(shí)，將所輸入的高電壓電池60的充電狀態(tài)SOC2與放電參考值Slow2 進(jìn)行比較，所述放電參考值Slow2被設(shè)為足夠充電低電壓電池50的人."
(歩驟S200)。當(dāng)在歩驟S200處高電壓電池60的充電狀態(tài)SOC2低于放 電參考值Slow2時(shí)，CPU 72指明高電壓電池60的當(dāng)前充電水平不足以高 至對(duì)低電壓電池50進(jìn)行充電，并且立即退出此系統(tǒng)停機(jī)控制例程，而不 進(jìn)行任何進(jìn)一步處理。相反，當(dāng)在步驟S200處高電壓電池60的充電狀態(tài) SOC2不低于放電參考值Slow2時(shí)，CPU 72啟動(dòng)并控制放電DC-DC轉(zhuǎn)換 器66，以得到等于充電電壓Vsetl的輸出電壓Voutl，所述充電電壓Vsetl 被規(guī)定為用于對(duì)低電壓電池50進(jìn)行充分充電的合適電壓水平(步驟 S210)。這開始了使用從高電壓電池60供應(yīng)的電力對(duì)低電壓電池50進(jìn)行 充電。在對(duì)低電壓電池50的充電開始之后，在沒有由點(diǎn)火電路導(dǎo)通操作 導(dǎo)致的系統(tǒng)啟動(dòng)(步驟S220)的條件下，步驟S230和S240的處理被重
復(fù)，直到低電壓電池50的充電狀態(tài)S0C1達(dá)到充電停止參考值Sfoll，所 述充電停止參考值Sfllll被設(shè)定為充分接近滿充電水平的值(步驟
S250) 。 CPU 72輸入來自電流傳感器54的低電壓電池電流Ibl，來自電 流傳感器64的高電壓電池電流Ib2，來自電壓傳感器52的低電壓電池電 壓Vbl，以及來自電壓傳感器62的高電壓電池電壓Vb2 (步驟S230)， 并且由輸入的低電壓電池電流Ibl和輸入的低電壓電池電壓Vbl以及輸入 的高電壓電池電流Ib2以及輸入的高電壓電池電壓Vb2計(jì)算低電壓電池50 的充電狀態(tài)SOC1和高電壓電池60的充電狀態(tài)SOC2 (歩驟S240)。當(dāng)在 步驟S250處低電壓電池50的充電狀態(tài)SOC1達(dá)到或者超過充電停止參考 值Sfoll時(shí)，CPU 72停止充電DC-DC轉(zhuǎn)換器66 (歩驟S260)，并且退出 此系統(tǒng)停機(jī)控制例程。因此，低電壓電池50被充電至接近其滿充電水 平。如前所述，用于低電壓電池50的鉛酸電池在持續(xù)的低的充電狀態(tài) S0C1快速失效。將低電壓電池50充電至接近其滿充電水平良好地防止了 低電壓電池50的快速失效。高電壓電池60被放電來供應(yīng)電力并且對(duì)低電 壓電池50充電。因此，高電壓電池60的充電狀態(tài)SOC2從充分高的充電 水平下降。如前面所述的，用于高電壓電池60的鋰二次電池在持續(xù)的高 的充電狀態(tài)SOC2中快速失效。從充分高的充電水平對(duì)高電壓電池60進(jìn)行 放電良好地防止了高電壓電池60的快速失效。g卩，此控制流程可以使得 低電壓電池50和高電壓電池60兩者能夠具有各自的失效可能性很小的有 利充電狀態(tài)，并且有效地防止了低電壓電池50和高電壓電池60兩者的快 速失效。圖3示出了由此控制流程導(dǎo)致的低電壓電池50的充電狀態(tài)SOC1 和高電壓電池60的充電狀態(tài)SOC2的變化。在低電壓電池50的充電狀態(tài) SOC1達(dá)到充電停止參考值Sfoll (步驟S250)之前在低電壓電池50的充 電過程中由點(diǎn)火電路導(dǎo)通操作導(dǎo)致系統(tǒng)啟動(dòng)(步驟S220)的情況下，CPU 72立即停止放電DC-DC轉(zhuǎn)換器66 (步驟S260)，并且退出系統(tǒng)停機(jī)控制 例程。
另一方面，當(dāng)在歩驟S110處低電壓電池50的充電狀態(tài)SOC1不低于 放電參考值Shil時(shí)，將所輸入的高電壓電池60的充電狀態(tài)SOC2與充電 參考值Shi2，進(jìn)行比較，所述充電參考值Shi2'被設(shè)為用低電壓電池50的放
電被足夠充電的大小(步驟S120)。當(dāng)在步驟S120處高電壓電池60的充 電狀態(tài)S0C2不低于充電參考值Shi2'時(shí)，CPU 72指明高電壓電池60的當(dāng) 前充電水平為不足以低至由低電壓電池50的放電進(jìn)行充電，并且立即退 出此系統(tǒng)停機(jī)控制例程，而不進(jìn)行任何進(jìn)一歩的處理。相反，當(dāng)在步驟 S120處高電壓電池60的充電狀態(tài)S0C2低于充電參考值Shi2'時(shí)，CPU 72 啟動(dòng)并且控制充電DC-DC轉(zhuǎn)換器56，以獲得等于充電電壓Vset2的輸出 電壓Vout2，所述充電電壓Vset2被規(guī)定為用于對(duì)高電壓電池60進(jìn)行充電 的合適電壓水平(歩驟S130)。這開始了使用從低電壓電池50供應(yīng)的電 力對(duì)高電壓電池60進(jìn)行充電。在對(duì)高電壓電池60的充電開始之后，在沒 有由點(diǎn)火電路導(dǎo)通操作導(dǎo)致的系統(tǒng)啟動(dòng)(歩驟S140)的條件下，步驟 S160和S170的處理被重復(fù)，直到低電壓電池50的充電狀態(tài)S0C1下降到 低于放電停止參考值Slowl (歩驟S180)，所述放電停止參考值Slowl被 設(shè)定為一較小的值。CPU 72輸入來自電流傳感器54的低電壓電池電流 Ibl，來自電流傳感器64的高電壓電池電流Ib2，來自電壓傳感器52的低 電壓電池電壓Vbl，以及來自電壓傳感器62的高電壓電池電壓Vb2 (歩驟 S160)，并且由輸入的低電壓電池電流Ibl和輸入的低電壓電池電壓Vbl 以及輸入的高電壓電池電流Ib2以及輸入的高電壓電池電壓Vb2計(jì)算低電 壓電池50的充電狀態(tài)S0C1和高電壓電池60的充電狀態(tài)SOC2 (歩驟 S170)。當(dāng)在步驟S180處低電壓電池50的充電狀態(tài)S0C1下降到低于放 電停止參考值Slowl時(shí)，CPU 72停止充電DC-DC轉(zhuǎn)換器56 (步驟 S1900)，并且執(zhí)行步驟S200以及歩驟S200之后的處理。在此狀態(tài)下， 高電壓電池60己經(jīng)由低電壓電池50供應(yīng)的電力充電，并且在歩驟S200 處，高電壓電池60的充電狀態(tài)SOC2達(dá)到或者超過放電參考值Slow2。于 是，低電壓電池50利用高電壓電池60供應(yīng)的電力被充電至接近其滿充電 水平。當(dāng)在系統(tǒng)停機(jī)時(shí)低電壓電池50的充電狀態(tài)S0C1接近其滿充電水平 (即，不低于放電參考值Shil)時(shí)，控制流程放電低電壓電池50，并且隨 后將低電壓電池50充電至接近其滿充電水平。低電壓電池50的充電-放電 循環(huán)有效地防止了硫酸化，并且保證了低電壓電池50的良好性能。這樣 的控制是基于用于低壓電池50的鉛酸電池的特性的。如前所述，將鉛酸
電池持續(xù)保持在高的充電狀態(tài)SOC導(dǎo)致硫化合物累積在電極表面上(硫酸 化)，并且使電池性能劣化。放電-充電循環(huán)防止了這樣的硫酸化，并保證
了鉛酸電池的良好性能?？刂屏鞒虉?zhí)行步驟S210到S260的處理，以將低 電壓電池50充電至接近其滿充電水平。即，此控制流程可以使得低電壓 電池50和高電壓電池60兩者能夠具有各自的失效可能性很小的有利充電 狀態(tài)，并且有效地防止了低電壓電池50和高電壓電池60兩者的快速失 效。圖4示出了由此控制流程導(dǎo)致的低電壓電池50的充電狀態(tài)S0C1和高 電壓電池60的充電狀態(tài)SOC2的變化。在低電壓電池50的充電狀態(tài) S0C1下降到低于放電停止參考值Slowl (歩驟S180)之前在高電壓電池 60的充電過程中由點(diǎn)火電路導(dǎo)通操作導(dǎo)致系統(tǒng)啟動(dòng)(歩驟S140)的情況 下，CPU 72立即停止充電DC-DC轉(zhuǎn)換器56 (步驟S150)，并且退出系
在上述實(shí)施例的電源裝置40中，在系統(tǒng)停機(jī)時(shí)當(dāng)?shù)碗妷弘姵?0的充 電狀態(tài)SOCl低于比滿充電水平低的放電參考值Shil時(shí)，并且當(dāng)高電壓電 池60的充電狀態(tài)SOC2不低于放電參考值Slow2時(shí)，低電壓電池50山從 高電壓電池60供應(yīng)的電力充電至接近其滿充電水平。用于低電壓電池50 的鉛酸電池在持續(xù)的低的充電狀態(tài)SOC下失效的可能性很高。用于高電壓 電池60的鋰二次電池在持續(xù)的高的充電狀態(tài)SOC下失效的可能性很高。 低電壓電池50的充電與高電壓電池60的放電的結(jié)合可以使得低電壓電池 50和高電壓電池60兩者都具有其各自有利的充電狀態(tài)，而失效的可能性 很小。即，該實(shí)施例的系統(tǒng)停機(jī)控制有效地防止了低電壓電池50和高電 壓電池60兩者的快速失效。
在本實(shí)施例的電源裝置40中，在系統(tǒng)停機(jī)時(shí)當(dāng)?shù)碗妷弘姵?0的充電 狀態(tài)SOC1不低于比滿充電水平低的放電參考值Shil時(shí)，并且當(dāng)高電壓電 池60的充電狀態(tài)SOC2低于放電參考值Slow2時(shí)，高電壓電池60由從低 電壓電池50供應(yīng)的電力充電。對(duì)高電壓電池60的充電持續(xù)到低電壓電池 50的充電狀態(tài)SOC1下降到低于放電停止參考值Slowl。然后，低電壓電 池50由從高電壓電池60供應(yīng)的電力充電至接近其滿充電狀態(tài)。此放電-充 電循環(huán)有效地防止了硫酸化(處于被持續(xù)保持在高水平的充電狀態(tài)SOC1
下的低電壓電池50中的電極表面上的硫化合物的累積)，并且可以保證 低電壓電池50的良好性能。
在本實(shí)施例的電源裝置40中，在系統(tǒng)停機(jī)時(shí)當(dāng)?shù)碗妷弘姵?0的充電 狀態(tài)S0C1不低于比滿充電水平低的放電參考值Shil時(shí)，并且當(dāng)高電壓電 池60的充電狀態(tài)SOC2低于Shi2時(shí)，高電壓電池60由從低電壓電池50 供應(yīng)的電力充電。對(duì)高電壓電池60的充電持續(xù)到低電壓電池50的充電狀 態(tài)S0C1下降到低于放電停止參考值Slowl。然后，低電壓電池50由從高 電壓電池60供應(yīng)的電力充電至接近其滿充電狀態(tài)。此放電-充電循環(huán)不必 是需要在每一個(gè)系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間進(jìn)行，而是可以以每預(yù)定數(shù)量的系統(tǒng)停機(jī)進(jìn) 行1次的比率來進(jìn)行。此放電-充電循環(huán)在不需要時(shí)可以被省略。
本實(shí)施例的電源裝置40可以使得低電壓電池50和高電壓電池60兩者 都具有其各自有利的充電狀態(tài)，并且防止其快速失效。即，該實(shí)施例的系 統(tǒng)停機(jī)控制有效地防止了低電壓電池50和高電壓電池60兩者的快速失 效。 一種可能的修改在低電壓電池50和高電壓電池60中以低電壓電池50 優(yōu)先，并且優(yōu)先地使得低電壓電池50具有有利的充電狀態(tài)，以防止低電 壓電池50的快速失效。 一種可能的修改在低電壓電池50和高電壓電池60 中以高電壓電池60優(yōu)先，并且優(yōu)先地使得高電壓電池60具有有利的充電 狀態(tài)，以防止高電壓電池60的快速失效。理想的是，以具有更大的失效 程度的電池優(yōu)先。
在本實(shí)施例的電源裝置40中，通過啟用放電DC-DC轉(zhuǎn)換器66來對(duì) 低電壓電池50進(jìn)行充電，而通過啟用充電DC-DC轉(zhuǎn)換器56來對(duì)低電壓 電池50進(jìn)行放電。然而，充電DC-DC轉(zhuǎn)換器56和放電DC-DC轉(zhuǎn)換器66 的使用不是必要的。低電壓電池50可以通過啟用僅僅一個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器 來進(jìn)行充電和放電，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器可以同時(shí)調(diào)節(jié)低電壓輸電線46上 的電壓水平和高電壓輸電線48上的電壓水平兩者，并且允許在低電壓輸 電線46和高電壓輸電線48之間傳輸電力。
在本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，低電壓輸電線46被聯(lián)接到交流發(fā)電機(jī)33，所 述交流發(fā)電機(jī)33接收發(fā)動(dòng)機(jī)22的輸出功率，產(chǎn)生電力，并且將所產(chǎn)生的 電力供應(yīng)到電源裝置40?；蛘?，交流發(fā)電機(jī)33可以聯(lián)接到高電壓輸電線 48。
本實(shí)施例的電源裝置40包括鉛酸電池和鋰二次電池作為多種具有不 同特性的二次電池，即低電壓電池50和高電壓電池60。具有不同的特性 的多種二次電池不限于鉛酸電池和鋰二次電池的組合，而是可以是多種二 次電池的任何其它合適的組合。在本發(fā)明的電源裝置中所包括的多種二次 電池的數(shù)量不限于2，而是可以是3或者更多。任意數(shù)量的多種二次電池 被布置來使得各個(gè)二次電池的充電水平通過多個(gè)二次電池之間的電力傳輸 轉(zhuǎn)變到其有利的充電狀態(tài)。
上面的實(shí)施例涉及安裝在機(jī)動(dòng)車輛20上的電源裝置40。本發(fā)明的電 源裝置可以安裝在各種移動(dòng)體中的任何一種上，包括汽車、其它車輛、船 舶和艇、以及航行器，或者可以被結(jié)合在包括建筑設(shè)備在內(nèi)的各種靜止系 統(tǒng)中的任何一種中。本發(fā)明的技術(shù)也可以由包括多種具有不同特性的二次 電池的電源裝置的控制方法來實(shí)現(xiàn)。
上述的實(shí)施例及其修改示例應(yīng)被全面地認(rèn)為是示例性的而不是限制性 的?？梢赃M(jìn)行多種其它的修改、變化和替換，而不偏離本發(fā)明的主要特征 的方面或者精神。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)選應(yīng)用于電源裝置的制造工業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種電源裝置，其接收外部電力供應(yīng)并且向外部電力消耗設(shè)備供應(yīng)電力，所述電源裝置包括第一電池，其可充電和可放電，并且具有第一特性；第二電池，其可充電和可放電，并且具有不同于所述第一特性的第二特性；電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其調(diào)節(jié)作為與所述第一電池連接的第一電壓系統(tǒng)的電壓的第一電壓以及作為與所述第二電池連接的第二電壓系統(tǒng)的電壓的第二電壓；第一狀態(tài)檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述第一電池的狀態(tài)；以及控制模塊，在沒有外部電力供應(yīng)的條件下，所述控制模塊基于由所述第一狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第一電池的狀態(tài)來控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，引起所述第一電池和所述第二電池之間的電力傳輸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，所述電源裝置還包括 第二狀態(tài)檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述第二電池的狀態(tài)，其中，所述控制模塊基于由所述第一狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第一 電池的狀態(tài)和由所述第二狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第二電池的狀態(tài)來控 制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，引起所述第一 電池和所述第二電池之間的電力傳輸
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源裝置，其中，所述控制模塊基于由所述 第一狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第一電池的狀態(tài)和由所述第二狀態(tài)檢測(cè)單 元所檢測(cè)的所述第二電池的狀態(tài)來控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，引起所述第一 電池和所述第二電池之間的電力傳輸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源裝置，其中，所述第二特性是在具有高 的可放電電力水平的高充電水平下快速失效，并且所述控制模塊控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，將所述第二電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?更低的充電狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其中，所述第一特性是在具有低 的可放電電力水平的低充電水平下快速失效，并且所述控制模塊控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，將所述第一電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?更高的充電狀態(tài)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其中，所述第一特性是在具有高 的可放電電力水平的高充電水平下快速失效，并且所述控制模塊控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，將所述第一電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?更低的充電狀態(tài)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源裝置，其中，所述第-一特性為通過在具 有高的可放電電力水平的高充電水平和具有低的可放電電力水平的低充電 水平之間的轉(zhuǎn)變來使電池性能恢復(fù)，并且所述控制模塊控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，恢復(fù)所述第一電池的電池性能。
8. —種機(jī)動(dòng)車輛，包括電源裝置，其接收由所述發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力供應(yīng)并且向外部電力消耗 設(shè)備供應(yīng)電力，所述電源裝置包括第一電池，其可充電和可放電，并且 具有第- 特性；第二電池，其可充電和可放電，并且具冇不同于所述第一 特性的第二特性；電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其調(diào)節(jié)作為與所述第一電池連接的第一 電壓系統(tǒng)的電壓的第一電壓以及作為與所述第二電池連接的第二電壓系統(tǒng) 的電壓的第二電壓；第一狀態(tài)檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述第一電池的狀態(tài)；以 及控制模塊，在沒有外部電力供應(yīng)的條件下，所述控制模塊基于由所述第 一狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第一電池的狀態(tài)來控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)， 弓I起所述第一 電池和所述第二電池之間的電力傳輸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)動(dòng)車輛，其中所述機(jī)動(dòng)車輛還包括第二狀態(tài)檢測(cè)單元，其檢測(cè)所述第二電池的狀態(tài)，所述控制模塊基于由所述第一狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第一電池的 狀態(tài)和由所述第二狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第二電池的狀態(tài)來控制所述 電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，引起所述第一電池和所述第二電池之間的電力傳輸。fe出功率并且產(chǎn)生電力；以及
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)動(dòng)車輛，其中，所述控制模塊基于由所 述第一狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第一電池的狀態(tài)和由所述第二狀態(tài)檢測(cè) 單元所檢測(cè)的所述第二電池的狀態(tài)來控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，引起所述第 一電池和所述第二電池之間的電力傳輸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的機(jī)動(dòng)車輛，其中，所述第二特性是在具有高的可放電電力水平的高充電水平下快速失效，并且所述控制模塊控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，將所述第二電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?更低的充電狀態(tài)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)動(dòng)車輛，其中，所述第一特性是在具有低的可放電電力水平的低充電水平下快速失效，并且所述控制模塊控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，將所述第一電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?更高的充電狀態(tài)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)動(dòng)車輛，其中，所述第一特性是在具有 高的可放電電力水平的高充電水平下快速失效，并且所述控制模塊控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，將所述第一電池的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?更低的充電狀態(tài)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)動(dòng)車輛，其中，所述第一特性為通過在 具有高的可放電電力水平的高充電水平和具有低的可放電電力水平的低充 電水平之間的轉(zhuǎn)變來使電池性能恢復(fù)，并且所述控制模塊控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，恢復(fù)所述第一電池的電池性能。
15. —種接收外部電力供應(yīng)并且向外部電力消耗設(shè)備供應(yīng)電力的電源裝置的控制方法，所述電源裝置包括第一電池，其可充電和可放電，并且具有第一特性；第二電池，其可充電和可放電，并且具有不同于所述第 一特性的第二特性；以及電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其調(diào)節(jié)作為與所述第一電池連接 的第一電壓系統(tǒng)的電壓的第一電壓以及作為與所述第二電池連接的第二電 壓系統(tǒng)的電壓的第二電壓，在沒有外部電力供應(yīng)的條件下，所述控制方法基于來控制所述電壓調(diào) 節(jié)機(jī)構(gòu)，弓I起所述第一電池和所述第二電池之間的電力傳輸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制方法，所述控制方法基于所述第一電 池的狀態(tài)和所述第二電池的狀態(tài)來控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，引起所述第一 電池和所述第二電池之間的電力傳輸。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制方法，所述控制方法基于由所述第一狀態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)的所述第一電池的狀態(tài)和由所述第二狀態(tài)檢測(cè)單元所 檢測(cè)的所述第二電池的狀態(tài)來控制所述電壓調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，引起所述第一電池 和所述第二電池之間的電力傳輸。
全文摘要
在本發(fā)明的電源裝置中，在系統(tǒng)停機(jī)時(shí)當(dāng)?shù)碗妷弘姵氐某潆姞顟B(tài)SOC1低于比滿充電水平低的放電參考值Shi1時(shí)，并且當(dāng)高電壓電池的充電狀態(tài)SOC2不低于放電參考值Slow2時(shí)，低電壓電池由從高電壓電池供應(yīng)的電力充電至接近其滿充電水平。用于低電壓電池的鉛酸電池在持續(xù)的低的充電狀態(tài)SOC下失效的可能性很高。用于高電壓電池的鋰二次電池在持續(xù)的高的充電狀態(tài)SOC下失效的可能性很高。低電壓電池的充電與高電壓電池的放電的結(jié)合可以使得低電壓電池和高電壓電池兩者都具有其各自有利的充電狀態(tài)，而失效的可能性很小。因此，本發(fā)明的技術(shù)有效地防止了低電壓電池和高電壓電池兩者的快速失效。
文檔編號(hào)B60R16/033GK101160688SQ20068001256
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者岡部信之, 江坂俊德, 米田修 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社