专利名称：电动车辆用电源系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够确保如在电动自行车、电动轮椅、小型电动摩托车等中作为能源使用的镍镉、Ni-MH等充电式二次电池的充电容量的电动车辆用电源系统。
过去的一般充电控制是这样的，在给二次电池充电的情况下，与电池新旧和老化状态无关地作为固定值来设定预充电停止条件并当电池在充电当中达到该设定值时停止充电。上述充电停止条件包括dT/dt、-ΔV、Tco、总时间值、温度上升绝对值等。另外，dT/dt表示电池温度相对充电时间的变化率(温度上升率)，-ΔV表示从电池最高电压降下的压降，Tco表示电池充电停止温度，当这些值达到被设定成充电停止条件的值时，就停止充电。
在镍氢电池中，由于为确保寿命性能而必须在充电率尚低的状态下停止充电，所以一般来说，作为充电停止条件是选择温度上升率(dT/dt)。
但是，虽然象镍氢电池这样的充电放热反应的场合以及电池是新电池的场合是没有问题的，但如果电池老化及内电阻升高，则温度上升率与充电率无关地增大。因而当电池逐渐老化时，温度上升率在电池充满电之前作为充电停止条件地达到了充电停止温度上升率，由此停止充电。尽管可以为避免过早停止充电而设定高充电停止温度上升率，但这样一来就会对新电池过度充电，由此对电池寿命产生恶劣影响。
鉴于上述现有技术状况而拟定了本发明，本发明的目的是提供一种即使是逐渐老化的电池也能确保其具有预定充电容量的电动车辆用电源系统。
如权利要求1所述的发明的特征是，在具有充电电池、给该充电电池充电的充电器、用于管理包含电池残存容量在内的电池状态的电池管理装置的电动车辆用电源系统中，所述电池管理装置根据电池状态来改变充电停止条件。
如权利要求2所述的发明的特征是，在权利要求1中，所述电池管理装置通过改变电池实际容量来改变充电停止条件。
如权利要求3所述的发明的特征是，在权利要求2中，所述电池管理装置改变充电停止条件，使所述实际容量与初期容量之比越小，充电率越高。
如权利要求4所述的发明的特征是，在权利要求2或权利要求3中，所述电池管理装置，在电池电压因车辆行驶而达到预定实际容量判断电压值前所放出的行驶时放电容量、在重新充电放电时电池电压达到设定电压前所放出的重新充电时放电容量或所述行驶时放电容量与所述重新充电时放电容量之和三者为所述实际容量时，根据所述实际容量来改变充电停止条件。
如权利要求5所述的发明的特征是，在权利要求1中，所述电池管理装置改变通过电池的电流I-电压V特性曲线所求出的电池老化度高时的充电停止条件，使该充电停止条件与电池老化度低时的充电停止条件相比，可提高充电率。
如权利要求6所述的发明的特征是，在如权利要求2-权利要求5之一所述的电动车辆用电源系统中，当改变充电停止条件后的实际容量或电池老化度恢复到预定临界值以上时，使充电停止条件复原。
如权利要求7所述的发明的特征是，在权利要求6中，当实际容量或电池老化度在充电停止条件复原后又低于预定临界值时，再次改变充电停止条件并且将所述充电停止条件限定在所述变动后的充电停止条件上。
如权利要求8所述的发明的特征是，在权利要求1中，上述电池管理装置改变在根据电池经历(充电次数、放电次数、充放电周期数等)求得的电池老化度高时充电停止条件，使该充电停止条件与电池老化度低时的充电停止条件相比，可提高充电率。
在本发明中，电池状态主要是指电池老化度，而在电池老化度方面，例如实际容量(重新充电完全放电的实际放电容量、行驶完全放电的实际容量)越小，则判断为老化度越高，而在电池的电流I-电压V特性小于除根据电池残存容量还根据电池温度而设定的临界值的情况下，判断为电池老化度在提高，而与电池经历有关的充电次数、放电次数、充放电周期数越大，判断为老化越严重。
另外，所述“重新充电完全放电的实际容量”是指在行驶中一直不全部放电(不完全放电)直到低于放电停止电压，才结束原来的行驶，随后通过重新充电放电而一直放电达到预定电压值(完全放电)时的总放电容量。“完全放电”也不限于全部放电。上述“行驶时完全放电实际容量”是指当电池电压因行驶而达到预定的实际容量判断电压值之前所放出的行驶时放电容量。
另外，本发明的充电停止条件主要是指充电停止温度上升率，而将充电停止条件设定成提高充电率例如是指设定高的充电停止温度上升率的情况。
根据权利要求1所述的发明，例如象权利要求2所述发明那样，根据电池状态改变实际容量，从而改变充电停止条件，所以即使电池状态变化了，也能确保所需的充电容量。确切地说，如权利要求3所述发明那样，以所述实际容量与初期容量之比越小而充电率越高的方式改变充电停止条件，从而当实际容量小时，即当电池是正在老化的长期使用电池时，将充电停止温度上升率设定得高一些，由此确保了所需的充电容量。另外，当实际容量高时，即在电池是没有老化的新电池的情况下，将充电停止温度上升率设定得低一些，由此防止了过度充电。
另外，根据权利要求4所述的发明，在以行驶时放电容量或重新充电时放电容量或行驶时放电容量与重新充电时放电容量之和为所述实际容量的情况下，可以根据所述实际容量改变充电停止条件，获得与电池老化度对应的充电率，即使电池是正在老化的电池，也能确保所需的充电容量并能够防止没有老化的电池过度充电。
根据权利要求5的发明，与电池老化度低时的充电停止条件相比，根据电池的电流I-电压V特性曲线而求得的电池老化度高时的充电停止条件发生改变，或根据权利要求8的发明，使根据电池经历而求出的电池老化高时的充电停止条件发生改变，以便提高充电率，由此即使电池是正老化的电池，也确保了电池具有所需的充电容量。
根据权利要求6的发明，当改变充电停止条件后的实际容量或电池老化度恢复到预定临界值以上时，使充电停止条件复原，由此能够使有因改变充电停止条件而过度充电之虑的电池返回原来的充电停止条件，从而能够避免过度充电。
根据利要求7所述的发明，当实际容量或电池老化度在充电停止条件复原后又降低到预定临界值下时，再次改变充电停止条件并且固定所述充电停止条件，由此能够防止实际容量等接近临界值时出现的波动，从而稳定充电条件，防止因错误检测而出现的波动。
图1是本发明一个实施例的电动辅助自行车的侧视图。
图2是上述实施例的电源系统的框图结构图。
图3是说明上述电源系统的电池管理装置与充电器之间收发信号数据的视图。
图4是说明上述电源系统的电池管理装置与充电器之间收发信号数据的视图。
图5是说明上述电源系统的电池管理装置与充电器之间收发信号数据的视图。
图6是说明上述电池管理装置动作的程序方框图。
图7是说明上述充电器动作的程序方框图。
图8是说明上述充电器动作的程序方框图。
图9是说明上述充电器动作的程序方框图。
图10是说明上述电池管理装置动作的程序方框图。
图11是说明上述电池管理装置动作的程序方框图。
图12是用于设定上述充电停止温度上升率的图。
图13是用于设定上述充电停止温度上升率的图。
图14是用于说明改变上述充电停止温度上升率的作用效果的充电时电池温度上升特性图。
图15是用于设定上述充电停止温度上升率的程序方框图。
图16是用于设定上述充电停止温度上升率的I-V特性图。
图中符号21-电源系统；102-充电电池；112-充电器(充电装置)；117-电池管理控制部(充电控制装置)发明实施例以下，根据附图来说明本发明的实施例。
图1-图16是用于说明本发明一个实施例的电动辅助自行车用电源系统的图。图1是表示上述电源系统中的充电器为非车载而车载了可装卸式电池盒的电动车这样的电动辅助自行车的侧视图，图2是上述电源系统的框图，图3-图5是说明上述电源系统的电池管理装置与充电器之间收发信号数据的图，图6-图12是说明电池管理装置和充电器的工作过程的程序方框图，图13、14是说明充电停止条件的特性图。另外，图15、16是表示求得充电停止条件的其他方法的视图。
在图中，1是本实施例电源系统的充电器112为车载而载了可装卸式电池盒100的电动车这样的电动辅助自行车。车架2具有前管3、从前管3起向车体斜后下方延伸的斜管4、从斜管4后端起致竖立上伸的座管5、从斜管4后端起大致水平向后延伸的左右一对链柱6、使这两个链柱6的后端部与上述座管5的上端部接合的左右一对座7、连接前管3与座管5的顶管11。
前叉8可左右转枢轴支承在前管3上。前轮9通过轴支承在前叉8的下端。而转向把手10固定在前叉的前端上。另外，车座12安装在座管5的上端上，而后轮(车轮)13通过轴支承在链柱6的后端上。
尽管在图中没有画出来，但在上述转向把手10的中央设置了配有速度计等的测计器面板(未示出)。在面板部上，也可以设置旨在表示已断定为必须重新充电放电时的显示器。
在上述车架2的下端部上，安装有动力装置15、该动力装置15输出通过在曲柄轴16两端突出部上的曲柄臂16a而输入到脚踏板16b中的踏板力(人力)以及来自内置式电动机17的与人力大小成比例的辅助动力的合力。即，踏板力的大小变成电动机驱动指令28。动力装置15输出动力通过链条30传递给后轮13。
而且，本实施例的自行车1也配备有用于从外面输入电动机驱动机指令28的自行杠杆14。通过操作自行杆14，也可以不踩动踏板16b，只靠来自电动机17的动力而行驶。
另外，构成上述电动机17等的电源的电池盒100，以沿上述座管5后面并夹在左存一对座7、7之间的方式可相对车架自由装卸地设置着。在上述电池盒100中容纳有串联连接数个单电池101的电池102(充电电池)，并且配备有检测电池102温度的温度传感器103和计测电池102的电流值的电流计104。而且，电池盒100具有进行电池102管理等的电池管理装置105。
而且，电池盒100在装在自行车上时通过连接器107、108在安装的同时与电动机驱动电路自动连接并且通过通讯I/F120a、120b、而自动地与通过连接器107、108来进行电动辅助自行车1行驶控制的行驶控制部109相连。
另一方面，在充电时，电池盒100在从车架缷下的状态下或在车载的原状态下通过连接113、114连接到在非车载状态下完全独立地构成的充电器112的输出侧上，并且通过连接器115、116与充电器112的通讯I/F127、120c相连。在这里，在图1中，100a是设置在电池盒100上的充电插口，在这里设置了述连接器113、114、115、116的电池盒侧端子。另外，12l是充电器112的充电插头，其中设置了连接器113、114、115、116的充电器侧端子，上述电端子可以自由地插入上述充电插口100a中。电池盒100与充电器112构成了本实施例的电源系统21。而连接器107、108、113、114及连接器110、111、115、116可以公用。
电池管理装置105具有输入来自温度传感器103的电池温度数据T、来自电流计104的电流值数据I和电池102电压数据V并进行充电电池102的重新充电放电控制等的电池管理理控制部117和存储预定数据的EEPROM106，电池管理装置105还具有通过根据来自电池管理控制部117的信号而在必须表示时按压显示按扭118来表示电池残存容量和重新充电信息的显示器119、进行充电器112与行驶控制部109之间的通讯的通讯I/F120c、l20a。另外，上述显示器119也可以设置在设有速度计等的车辆侧显示面板部上。
另外，在上述EEPROM106中，作为所述预定数据，存储了初期或首次重新充电放电后的充电次数、放电次数、充放电周期数、电池102的初期容量、电池实际容量、行驶时的放电容量、重新充电时放电容量、在重新充电显示后进行了重新充电放电与否等。
另外，电池管理控制部117的作用是根据充电电池102的状态如电池温度、电压、残存容量等的电池状态以及初期首次重新充电放电后的充电次数、放电次数、充放电周期数、电池实际容量和放电容量之差、在重新充电表示后是否进行了重新充电放电等的电池经历来判断是否要进行重新充电放电，并如上所述地在显示器119上显示出电池残存容量等。
另外，在重新充电放电时，电池管理控制部117还起到了根据重新充电放电前的行驶时放电空量与由重新充电放电引起的重新充电时放电容量之和来确定电池102的重新充电完全放电的实际容量的实际容量确定手段的作用，或者起到了通过行驶使电池电压降低到预定的实际容量判断电压值例如放电停止电压之前放电的行驶放电容量求出电池102的行驶完全放出实际容量的实际容量确定手段的作用，而且，它还起到了将电池102的所求实容量与初期容量进行比较起来确定电池102老化度的电池老化度判断手段的作用。
只在满足以下条件的情况下求出上述实际容量，由此求出正确的电池实际容量(实际容量)。就是说，当充电周期数小于20时，一旦正常结束了放电前的充电，即根据充电当中发生的任何理由，在判断结束预定充电前没有停止充电时，如果所计算的自身放电容量低于预定值，则以放电结束时的电池温度位于预定范围为实际容量判断条件，在一个条件也没有满足的情况下，等待实际容量的确定。
后述的两阶段重新充电放电的第一阶段放电结束前的放电容量可以被用作上述重新充电时放电容量。
在本发明中，如图13所示地，上述电池管理控制部117起到充电控制手段装置的功能，由此，考虑到上述重新充电全放电实际容量或行驶完全放电实际量与电池初期容量之比(％)越小，电池老化越加剧，改变充电停止条件，以便提高充电率。就是说，电池的上述比例越小即老化进度越大，充电停温度上升率(dT/dt)越增大。
确切地说，充电停止温度上升率改变方法如图13所，可以用各方法，例如以使重新充电完全放电实际容量或行驶完全放电实际容量与电池初期容量之比(％)越小而充电停止温度上升率越大的方式连续改变的方法(特性线a)，或者四段转换的方法(特性线B)或两阶段转换的方法(特性线C)。例如，在采用特性线C的场合中，作为充电停止温度上升率，在上述比例为25％以上时，可以采用C1，而在上述比例不到25％时，可以采用C2。
下面，根据图14来说明随着电池老化的程度而改变充电停止温度上升率的理由。如图14所示，在新电池(未老化电池)的情况下，充电时的温度上升曲线比较缓，而在完全超过充电时间的时刻，即在完全确保充电容量的时刻，温度上升率dT/dt达到了充电停止温度上升率。另一方面，在长期使用的电池(老化电池)的情况下，充电时的温度上升曲线比较陡，因此开始充电不久，即在尚未完全确保充电容量之前，温度上升率dT/dt就已经达到了停止温度上升率。因此，老化电池的充电停止温度上升率被设定得大于未老化电池的充电停止温度上升率。
充电器112具有将通过使插头123与万能插口相连而供电的交流电源转变为直流的AC/DC变流器124；计测变流器124的输出电压值、电流值的电压计125和电流计126；进行充电电池102的重新充电放电的放电器(放电装置)135输入来自电压计125和电流计126的计测值和来自上述通讯I/F127的预定信号等的充电/放电控制部128。
另外，充电器112具有将表示充电器112与电池盒100连接的连接信号输送给充电/放电控制部128的电池连接检测部129。
而且，在充电器112上设置了这样充电重新充电解除开关131，即在后述的显示器133上显示重新充电过程并开始重新充电放电时，它消除这些操作并转移到充电模式。
所述AC/DC变流器124的输出通过输出控制部132而由充电/放电控制部128来控制。另外，显示器133与放电器135也由充电/放电控制部(放电控制装置)128来控制。因而，在显示器133上显示出充电待机过程、充电过程、充电结束、停止充电、重新充电过程、重新充电结束等信息。
接着，根据图3-图5来说明电动辅助自行车的电池管理装置105和充电器112之间所收发的信号数据。图3-图5表示信号数据的编号及该编号的内容。
图3表示从电池营理装置105集中到充电器112进行输送的充放电控制数据，该充放电控制数据包括作为1的“重新充电放电执行请求”；作为2的“第一阶段重新充电放电电流值”；作为3的“第一阶段重新充电放电脉冲值”；作为4的“第一阶段重新充电放电停止电压”；作为5的“第二阶段重新充电放电电流值”；作为6的“第二阶段重新充电放电停止电压”作为7的“重新充电计时值”；作为8的“充电开始下限温度”；作为9的“充电开始上限温度”；作为10的“充电电流值I”；作为11的“作为充电停止条件的电池温度上升率(dT/dt)”。确切地说，“重新充电放电执行请求”表现为“有”或“无”并且它起到了告知是否进行重新充电放电的信号的作用。
图4示出了从电池管理装置105集中到充电器112进行输送的电池状态数据，该电池状态数据包括作为1的“电池温度(1)”；作为2“电池温度(2)”；作为3的“电池电压”；作为4的“当时的电池残存容量”；作为5的“电池实际容量，即当前最大容量学习值”。最大容量学习值是反复充放电时电池逐渐老化且最大容量也逐渐变化(降低)过程中的当前最大容量值。确切地如以下所述的那样，根据重新充电放电前的行驶时放电容量和由重新充电放电引起的重新充电放电时放电容量之和求出上书最大容量学习值。它包括重新充电完全放电实际容量和根据行驶过程中电池电压一直降低到放电停止电压时所放出的行驶时放电容量求出的行驶完全放电实际容量。
另外，上述电池温度(1)如图2所示，是指具有一组充电电池102的结构的电池温度，上述电池温度(2)是指具有两个充电电池结构的第二组的电池温度。在具有许多组充电电池102的情况下，共包括电池温度(1)-(n)。
图5示出了从充电器112集中到电池管理装置105进行输送的充电器状态数据，该充电器状态数据包括作为1的“充放电控制数据要求”；作为2的“电池状态数据要求”；作为3的“第一阶段重新充电放电过程中”；作为4的“第一阶段重新充电放电结束”；作为5的“第二阶段重新充电放电过程中”；作为6的“第二阶段重新充电放电结束”；作为7的“充电当中”；作为8的“充电待机过程中”；作为9的“充电结束”；作为10的“充电停止”。“充电结束”是指100％地充满电“充电停止”是指以由此继续充电很危险等为理由而停止充电。
接着，根据图6-图12的程序方框图来说明本电源系统21的电池管理装置105和充电器112的工作状况。图6、图10-图12分别表示电池管理装置105的工作状况，图7-图9表示充电器112的工作状况。
首先，根据图6来说明电池管理装置的重新充电处理。
电池管理装置105处于待机模式下(步骤C1)，通过后述的连接信号(D9)的中断而检测充电器连接信号(步骤C2)，当接收到充电器112发出的如图5No1所示的“充放电控制数据要求”信号(步骤C3)时，电池管理装置105进行重新充电放电与否的判断(步骤C4)，并完成充电控制数据(步骤C5)，电池管理装置105向充电器112输送如图3所示的充电控制数据(步骤C6)。
步骤C4中的重新充电放电与否要求的判断是根据初期或首次的重新充电放电后的充电次数、放电次数或充放电周期数和进行了首次显示“重新充电过程中”后的重新充电放电与否而进行的。例如，充放电周期数在于20的情况下以及重新充电放电在首次显示“重新充电过程中”后通过启动重新充电解除开关131等方式使重新充电放电到最后还没结束时则判断为是要重新充电放电。
随后，等待图5的“充电器状态数据”信号的接收(步骤C7)，当正常收到该信号时(步骤C8)，判断在充电器状态数据内是否包括“重新充电过程中”的信号(步骤C9)，如果是在重新充电过程中，则计量电池温度、电压、电流(步骤C10)，计算电池残存容量(步骤C11)并向充电器112输送如图4所示的电池状态数据(步骤C12)。
随后，在将充电器112连接到电池管理装置105上的情况下(步骤C13)，当前的重新充电放电不在第二阶段内(步骤C14)，当第一阶段重新充电放电结束时(步骤C15)，重新充电放电前的行驶时放电容量与根据第一阶段重新充电放电的重新充电时放电容量之和的放电容量被假设为重新充电完全放电实际容量，并如图11(b)所示，确定出这个假设的重新充电完全放电实际容量(步骤C16)。
如图11(b)所示，在上述周期计数小于20的情况下，当充电电池102的前次充电正常结束时，自身放电容量小于预设值并且第一阶段的放电结束时的电池温度位于预定范围内，则重新充电完全放电实际容量被确定为重新充电完全放电实际容量，(步骤A1′-A5′)。而在一个也没有满足步骤A1＇-A4＇的断条件的情况下，等待重新充电完全放电实际容量的确定(步骤A6′-)。
在图11(b)中确定的重新充电完全放电实际容量与在图11(a)中确定的行驶完全放电实际容量都可以成为电池实际容量。
随后，在步骤C16后，在步骤C26中设定充电停止温度上升率(dT/dt)。这是在图12所示的温度上升率程序方框图的基础上进行的。现在说明采用图13的特性线C的情况。判断实际容量确定与否(步骤G10)，如果是确定的，判断它是否是重新充电完全放电实际容量或行驶完全放电实际容量(步骤G10′)，当所确定的实际容量相对初期容量之比在所判定临界值(25％)以下且温度上升率变更数不大于设定值(在本实施例中为2次)时，温度上升率dT/dt不改变成初期值C1(步骤G11-G14)，结束该处理工作。
另一方面，在步骤G1l、G12中的实际容量相对初期容量之比小于上述临界值的情况下或者在步骤G13中的温度上升率变理数大于设定值(2次)的情况下，充电停止温度上升率都变更为比上述初期值C1大的变更值C2，变更数为1(步骤G15、G16)并结束这种处理工作。更不用说，可以根据只与重新充电放电有关的重新充电完全放电实际容量来设定温度上升率。或者，不确定实际容量，结束处理工作。
随后，在下次以后的流程中，当重新充电完全放电实际容量或行驶完全放电实际容量相对初期溶量之比在步骤G11、G12中因某种理由而大于上述临界值时，在步骤G3中，温度上升率变更数等于1并小于设定值2，所以充电停止温度上升率返回到初期值C1。
这样，当实际容量等在充电停止温度上升率变更为高值C2后返回电池未老化状态侧时，充电停止温度上升率恢复原值C1，从而能够回避未老化电池过度充电的问题。
另一方面，充电停止温度上升率恢复到初期值C1以后，在随后的流程中，当比例在步骤G11、G12中又小于临界值时，充电停止温度上升率又变为变更值C2，温度上升率变更数为2(步骤G15、G16)。即使假设上述比例在随后的流程中再次大于临界值，但在步骤G13中，由于上述温度上升率变要数的2且在设定值2以上,所以将充电停止温度度上升率固定在上述变更值C2上。
这样，在充电停止温度上升率返回到原值C1以后，放电容量再次低于临界值时，再次使充电停止温度上升率变为C2并且限定在该值上，由止能够防止放电容量接近临界值时的波动，稳定充电条件并能够防止因误检引起的变动。
在这里，作为上述充电停止温度升率的设定方法，也可以采用图15、16所示的方法。图16(a)、(b)是电池残存容量为90％-100％及60％-70％时的单位电池温度的电流I-电压V特性图。例如，在电池残存容量为90％-100％而电池温度为40℃的情况下，I-V特性为20A-26V(点a)的场合被断为电池未老化，而20A-20V(点b)的情况被判断为电池老化。
在图15中，在I-V特性小于(图16的点a)预定临界值(例如T=40℃的线)且温度上升率变更数不大于设定2的情况下，温度上升率没有照初期值(图13的C1)那样地改变(步骤H1-H3)。
另一方面，当在步骤H1中I-V特性于预定临界值时(图16的点b)，或者在步骤H2中温度上率变更系数大于设定值时，充电停止温度上升率变更为大于初期值C1的变更值(图13的C2)并且变更数为1(步骤H4、H5)。
在这里，在因上述充电停止温度率增大而在随后流程中使I-V特性增大到大于给定临界值(未老化状态)时，从步骤H1进入步骤H2，在这里温度上升率变更数等于1，且小于设定值2，所以进步骤H3，上述充电停止温度上升率返回初期值C1。
这样一来，在I-V特性因充电停止温度上升率变大而返回未老化状态的情况下，充电停停止温度上升率返回原值，由此能够避免未老化电池过度充电的问题。
另一方面，在上述充电停止温度上升率恢初期值后，当I-V特性随后的流程中再次小于临界值时，再次将充电停止温度上升率变为变更值C2，温度上升率变更数变为2(步骤H1、H4、H5)。即使假定I-V特性在随后的流程中又大于临界值，在步骤H2中，在上述温度上升率变更数为2且大于设定值2的情况下，将充电停止温度上升率固定在所述变更值上。
这样一来当I-V特性在充电停止温度上升率返回原值C1后又降低到临界值时，再次使充电停止温度变为变更值C2并且在固定该值的情况下，能够防止在I-V特性接近临界值时的波动，稳定充电条件，并能够防止由误检引起的变动。
在步骤C14中，在当前的重新充电放电处于第二阶段时，在结束第二阶段放电(步骤C17)时，将周期数清零(步骤C18)，使处理工作回到步骤C7。判断在步骤C17中没有结束第二阶段电时上述充电停止温度上升率(dT/dt)变更与否(步骤C27)，如果没有改变，则处理工作反回到步骤C7。当改变dT/dt值时，返回到步骤C5。
当在步骤C9中判断为不在重新充电放电过程中时，记测电池温度、电压、电流(步骤C19)并计算电池的残存容量(步骤C20)，将图5所示的电池状态数据送往充电器112(步骤C21)。
随后，在将充电器112连接到电池管理装置105上(步骤C22)时，一旦根据上述“充电器状态数据”检测到充电结束信号(步骤C23)，则处理工作转移到步骤C1的待机模式。在步骤C13、步骤C22中，即使在没有检测电池管理装置105与充电器112之间的连接时，处理工作也转移到步骤C1的待机模式。
另外，在步骤C8中没有正常接收“充电器状态数据信号”的情况下，认为是通讯异常(步骤C24)并且在显示器133上作为异常显示2交替闪烁地显示(步骤C25)。
下面，根据图7来说明在充电准备阶段中的充电器112的AC插头连接后的动作。当充电器112的插头123被连接到万成能插口中(步骤D1)时，电池盒100的连接检查处于带机状态(步骤D2)。
检测止述连接情况(步骤D2)，在检测到充电电池102的电压V不到20伏(步骤D3)时，开始进行充电电流为0.5A的预备充电(步骤D4)。在显示器133上显示出正在进行充电(步骤D5)并启动计时器，计测充电时间(步骤D6)。
随后，当充电电池102的电压V达到20伏以上(步骤D7)时，停止上述充电输出功率(步骤D8)，从充电器112到电池管理装置105输送在骤C2中接收的充电器连接信号(步骤D9)，开始输送在步骤C3中接收到的如图5所示的“充放电控制数据要求”信号(步骤D10)，如果正常接收到临步骤C6中的传送的充放电控制数据(步骤D11)，则转移到后述重新充电放电模式。
另外。在步骤步骤D11中，在没有正常接收到充放电控制数据时，认为是通讯异常(步骤D12)，在显示器133上显示出异常显示2(步骤D13)，结束处理。
此外，在上述步骤步骤D7中，当电压没有达到20伏的状态持续60分钟(步骤D14)时，在显示器133上显示出异常显示1(步骤D15)并结束处理。
下文，根据图8来说明充电器112的重新充电放电处理动作。
在充电器112处于重新充电放电模式中(步骤E1)时，如果在步骤C5中制成的充放电控制数据包含了“重新充电放电执行请求”信号(步骤E2)，则使如构成显示器133的LED亮灯，进行表示正在重新充电的重新充电显示，同时充电器112往电池管理装置105开时始输送包括“充放电控制数据要求”信号的充电器状数据(步骤E9)，开如上述充电电池第一阶段的重新充电放电(步骤E10)。
随后，正常接收在步骤C12中输送的如图4所示电池状态数据(步骤E11)，如果根据所述数据内容判断为第一阶重新充电放电结束(步骤E12)，则开始第二阶段的重新充电放电(步骤E13)。在电池电压达到第一阶段放电停止电压V1时，第一阶段的重新充电放电从第一阶段的放电转换到第二阶段的放电。
在这里，以从第一阶段重新充电放电开始转换到第二阶段重新充电放电为止的放电容量作为用于求出重新充电完全放电实际容量的重新充电时的放电容量并加以利用。另外，到第二阶段放电结束为止的放电容量也可以作为用于求出重新充电完全放电实际容量的重新充电时的放电容量加以利用。另外，在没有在步骤E12中判断出第一阶段重新充电放电结束的情况下，在不启动重新充电解除开关的情况下(步骤E12)，返回到步骤E11、12的处理。
随后，正常接收在步骤E12中输送的如图4所示的电池状态数据(步骤E14)，如果根据该数据内容判断出第二阶段的重新充电放电结束了(步骤E15)，则关掉上述重新充电显示(步骤E16)并停止在上述步骤E9中开始输送的“充电器状态数据”信号的输送(步骤E17)，结束重新充电放电(步骤E18)并转移到后述的充电模式。而当没有在步骤E15中判断出第二阶段的重新充电放电结束时，在不启动重新充电解除开关(步骤E15)的场合，返回到步骤E14、15的处理中。
另外，在以上步骤E11、14中，在没有正常接收电池状态数据时，认为是通讯异常(步骤E19、E21)，在显示器133上显示出异常显示2(步骤E20、E22)并结束这种处理。
在以上步骤E10、E13的两个阶段的重新充电放电中，第一阶段放电与第二阶段的电流值I0相比是以具有高电流值I1的脉冲波形进行的，而第二阶段是通过额定电流或额定电阻进行的。因比，第一阶段放电与第二阶的放电的耗电量大致相等，而第一阶段与第二阶段之间的转换在电池电压达到第一阶段重新充电放电停止电压时才进行的。
下面，根据图9来说明电器112的充电处理动作。
当充电器112转换到充电模式(步骤F1)时，由充电器112给电池管理装置105输送包含了如图5所示“电池状态数据要求”信号的充电器状态数据(步骤F2)。当正常接收到由电池管理装置105在步骤C21中输送的如图4所示的电池状态数据(步骤F3)时，判断电池状态数据内的电池温度是否位于在充放控制数据内设定的充电开始下限温度与充电开始上限温度之间的充电开始温度范围内(步骤F4)，当不在该充电开始温度范围内时充电处于待机状态(步骤F5)，上述显示器133的LED作为充电待机显示闪烁地显示(步骤F6)，处理工作转移到步骤F3。
当在步聚F4中判断为电池温度位于充电开始温度范围内时，开始充电(步骤F7)并开始计测总计时器的经过时间(步骤F8)。充电器112给电池管理装置105输送包括如图5所示的“电池状态数据要求”信号的充电器状态数据(步骤F9)。如果正常接收到由电池管理装置105在步骤C21中输送的如图4所示的电池状态数据(步骤F10)，则判断为充电结束(步骤F11)，当没有判断出充电结束时，处理工作返回到步骤F9并且返回到步聚F9-F11。
在这里，在上述充电结束判断中，在电池温度上升率达到对应于电池管理装置105所输送的可能放电电压的充电停止条件dT/dt(图3的No11)的情况下，在从最大电压开始降低的电压达到ΔV的情况下以及在电池温度达到充电停止温度Tco的情况下，分别判断为充电结束。
当根据上述所输送的电池状态数据而在步骤F11中判断出充电结束时，充电器112向电池管理装置105输送包括在步骤C23中所收到的如图5所示的No9的“充电结束”信号或No10的“充电停止”信号的任何信号在内的充电器状态数据(步骤F12)，同时开始计测补充充电计时器经过的时间(步骤F13)，并开始补充充电(例如5A×2h)(步骤F14)，当经过给定时间时，就停止补充充电并结束这种处理工作。
另外，在骤F3或步骤F10中，当没有正常接收来自电池管理装置105的如图4所示的电池状态数据时，认为通讯异常(步骤F16、步骤F18)，在显示器133上显示出异常显示2(步骤F17、F19)并结束这种处理工作。
下面，根据图10来说明电池管理装置105的行驶完全放电实际容量的确定动作。该电池管理装置105在待机模式下与车辆相连并且电池管理装置105向车辆行驶控制部109输送车辆控制数据(步骤G1-G3)，计测电池温度、电压、电流、计算电池残存容量(步骤G4-G5)。随后，当检测出电池电压降低到行驶放电停止电压(步骤G6)时，向车辆行驶控制部109输出放电停止信号(步骤G7)，假设从上述车辆连接时到检测出该放电停电压时的行驶时放电容量为行驶完全放电的电池实际容量并加以利用(步骤G8)。
另外，如图11(a)所示，进一步在步骤G8中，如果表示充电电池102的充放电周期次数的周期数在20以下、正常结束充电电池102的前次充电、自身放电容量小于预设值并且所述放电停止时的电池温度位于预定范围内，则上述假设的行驶完全放电实际容量可确定为行驶完全放电实际容量(步骤A1-A5)。另外，在上述计数不在20以下前次充电没有正常结束、自身放电容量大于预设值或放电结束时的电池温度不在预定范围内的任何情况下，静观上述行驶完全放电实际容量的确定并结束这种处理工作。而步骤A3的自身放电容量是随时间推移而自然放电的电量。
另外，在确定了行驶完全放电实际容量之后，如上所述地根据图12所示的流程进行充电停止温度上升率dT/dt值的设定动作(步骤G9)。
这样一来，在本实施例的电源系统21中，当实际容量(重新充电完全放电实际容量或行驶完全放电实际容量)与初期容量之比小于预定临界值时，或者I-V特性小于预定临界值时，应考虑为电池已老化。通过将电池已老化时的充电停止温度上升率(dT/dt值)改变为大于未老化时的充电停止温度上升率的值，从而即使电池正在老化，也能够确保电池具有所需的充电容量，结果能够延长电池寿命。
另外，在电池是新电池时，不必考虑老化后情况来设定充电停止温度上升率，而是能够设定对应于电池状态最佳充电停止条件，也能由此延长电池寿命。
在上述实施例中，尽管可以根据实际容量(重新充电完全放电实际容量，行驶完全放电实际容量)或I-V特性来改变充电停止温度上升率，但也可以通过除此之外的其它方法来改变充电停止条件。例如，也能够根据电池经历(充电次数、放电次数、充放电周期数等)求出电池老化度，改变电池老化度变高时的充电停止条件，使该充电停止条件与老化度变低时的充电停止条件相比，提高了充电率。确切地说，充电次数、放电次数或充放电次数越多，充电停止温度上升率越高。
权利要求
1.一种电动车辆用电源系统，包括充电电池、给该电池充电的充电器、管理包含该电池残存容量的电池状态的电池管理装置，其特征在于，所述电池管理装置根据电池状态改变充电停止条件。
2.如权利要求1所述的电动车辆用电源系统，其特征在于，所述电池管理装置通过改变电池实际容量改变充电停止条件。
3.如权利要求2所述的电动车辆用电源系统，其特征在于，所述电池管理装置改变充电停止条件，使所述实际容量与初期容量之比越小，充电率越高。
4.如权利要求2或3所述的电动车辆用电源系统，其特征在于，所述电池管理装置，在电池电压因车辆行驶而达到预定实际容量判断电压值前所放出的行驶时放电容量、在重新充电放电时电池电压达到设定电压前所放出的重新充电时放电容量或所述行驶时放电容量与所述重新充电时放电容量之和三者为所述实际容量时，根据所述实际容量来改变充电停止条件。
5.如权利要求l所述的电动车辆用电源系统，其特征在于，所述电池管理装置改变通过电池的电流I-电压V特性曲线所求出的电池老化度高时的充电停止条件，使该充电停止条件与电池老化度低时的充电停止条件相比，可提高充电率。
6.如权利要求2～5之一所述的电动车辆用电源系统，其特征在于，当改变充电停止条件后的实际容量或电池老化度恢复到预定临界值以上时，使该充电停止条件复原。
7.如权利要求6所述的电动车辆用电源系统，其特征在于，当实际容量或电池老化度在充电停止条件复原后使预定临界值下降时，再次改变充电停止条件且将所述充电停止条件固定在改变后的充电停止条件上。
8.如权利要求1所述的电动车辆用电源系统，其特征在于，上述电池管理装置改变根据电池经历(充电次数、放电次数、充放电周期数等)而求得的电池老化度高时的充电停止条件，使该充电停止条件与在电池老化度低时的充电停止条件相比，可提高充电率地。
全文摘要
本发明要提供一种即使是正在老化的电池也能确保其具有给定的充电容量的电动车辆用电源系统。在具有充电电池107、给该电池充电的充电器112、用于管理包含该电池残存容量在内的电池状态的电池管理装置105的电动车辆用电源系统21中,电池管理装置105根据电池状态改变充电停止条件。
文档编号H02J7/00GK1304200SQ0013723
公开日2001年7月18日 申请日期2000年10月25日 优先权日1999年10月25日
发明者寺田润史, 山田稔明 申请人:雅马哈发动机株式会社