УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РАЗРЯДКОЙ ДЛЯ ВТОРИЧНОЙ БАТАРЕИ Российский патент 2013 года по МПК H02J7/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству управления разрядкой для вторичной батареи, для управления разрядкой вторичной батареи.

Предшествующий уровень техники

Были предложены различные методики касательно вторичной батареи, такой как ионно-литиевая батарея или т.п. (см., например, патентные документы 1-4).

В патентном документе 1 раскрыт способ предотвращения подачи на батарею электрической мощности, превышающей предел батареи, в гибридном транспортном средстве при буксовании. Конкретно, описанный способ касается управления приводом двигателя внутреннего сгорания, средством преобразования мощности привода силовой передачи и электродвигателем, так что при детектировании буксования, обусловленного холостым ходом ведущего колеса, мощность привода выводится на приводной вал, чтобы подавить буксование в диапазоне предельного значения на входе батареи.

В патентном документе 2 раскрыт способ осуществления импульсной зарядки/разрядки, чтобы попеременно повторять зарядку и разрядку, если осуществляется, по меньшей мере, один процесс, либо зарядка при постоянном напряжении, либо разрядка при постоянном напряжении, в то время как происходит процесс определения остаточной емкости батареи в гибридном транспортном средстве. Дополнительно, в патентном документе 2 раскрыто, что устранимое временное ухудшение батареи может быть устранено путем проведения импульсной зарядки/разрядки одновременно с проведением зарядки при постоянном напряжении или разрядки при постоянном напряжении, чтобы посредством этого активировать электрод батареи.

В патентном документе 3 раскрыт способ использования при изготовлении безводной электролитной вторичной батареи для осуществления первичной зарядки путем заливки электролита после создания незаряженной вторичной батареи и после этого, поддерживая высокую температуру, для осуществления вторичной зарядки и последующей разрядки, чтобы посредством этого предотвратить осаждение лития на поверхности анода.

В патентном документе 4 раскрыт способ измерения в течение короткого времени остаточной емкости свинцовой аккумуляторной батареи. Согласно этому способу, для того чтобы получить напряжение, соответствующее самому низкому уровню разрядки, разряжают заданную величину мощности с последующим периодом покоя. Несколько раз замеряют напряжение разомкнутой цепи сразу же после периода покоя и после истечения заданного периода времени, при этом заряжают на величину энергии, по существу идентичную величине энергии, которая была разряжена, с последующим периодом покоя. Затем несколько раз измеряют напряжение разомкнутой цепи сразу же после периода покоя и после истечения заданного периода времени.

Упомянутые документы:

патентный документ 1: Публикация выложенной заявки на патент Японии №2005-51887;

патентный документ 2: Публикация выложенной заявки на патент Японии №2004-236381;

патентный документ 3: Публикация выложенной заявки на патент Японии №Hei 11-26020;

патентный документ 4: Публикация выложенной заявки на патент Японии №Hei-4-363679.

Во вторичной батарее избыточная зарядка будет ухудшать рабочие характеристики батареи. Например, для ионно-литиевой вторичной батареи, когда батарея находится в избыточно заряженном состоянии, металлический литий начинает осаждаться на поверхности анода в точке, в которой отрицательный потенциал становится равным опорному потенциалу 0 лития (V), являясь причиной недостатка, заключающегося в снижении полной зарядной емкости.

Отметим, что одной из причин избыточной зарядки вторичной батареи является зарядка вторичной батареи путем избыточного импульса (чрезмерного импульса). Зарядка избыточным импульсом может происходить, например, в гибридном транспортном средстве, в электрическом транспортном средстве, и т.д., когда восстанавливается сцепление, после возникновения пробуксовки. Конкретно, в электрическом транспортном средстве с ведущим колесом, которое приводится в действие электродвигателем, избыточный импульс тока возникает в электродвигателе, когда восстанавливается сцепление после пробуксовки ведущего колеса, в результате чего избыточный импульс тока подается на вторичную батарею, что приводит вторичную батарею в чрезмерно заряженное состояние.

Краткое изложение существа изобретения

С точки зрения вышеизложенного, согласно настоящему изобретению предложено устройство управления разрядкой для вторичной батареи, выполненное с возможностью предотвращения или уменьшения износа вторичной батареи, вызванного зарядкой чрезмерным импульсом.

Устройство управления разрядкой для вторичной батареи согласно настоящему изобретению содержит блок детектирования для детектирования зарядки вторичной батареи импульсом на уровне, равном или выше заданного уровня, и блок управления разрядкой для управления, при детектировании зарядки вторичной батареи импульсом, таким образом, чтобы разрядить один или более импульсов на уровне, по существу, идентичном уровню импульса вторичной батареи.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения при детектировании зарядки вторичной батареи импульсом блок управления разрядкой может управлять таким образом, чтобы разрядить импульс на уровне и с длительностью, по существу, идентичными уровню и длительности импульса вторичной батареи.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения двигатель, приводимый в действие мощностью вторичной батареи, может быть соединен со вторичной батареей, при этом блок управления разрядкой может применить к двигателю фазовое управление, чтобы посредством этого разрядить импульс вторичной батареи на двигатель.

Согласно одному аспекту настоящего изобретения вторичная батарея может быть ионно-литиевой вторичной батареей.

Согласно настоящему изобретению можно предотвратить или уменьшить износ вторичной батареи, обусловленный зарядкой чрезмерным импульсом.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 изображает структурную схему, на которой показана структура гибридного транспортного средства, включающего в себя устройство управления разрядкой для вторичной батареи согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 изображает структурную схему, на которой показан один вариант функциональной структуры устройства управления разрядкой для вторичной батареи;

Фиг.3 изображает блок-схему последовательности операций в примере процесса работы устройства управления разрядкой для вторичной батареи;

Фиг.4 изображает таблицу, на которой показан первый пример зарядки/разрядки;

Фиг.5 изображает таблицу, на которой показан второй пример зарядки/разрядки;

Фиг.6 изображает таблицу, на которой показан результат измерения сохранения полной зарядной емкости;

Фиг.7 изображает диаграмму, на которой показан результат измерения сохранения полной зарядной емкости;

Фиг.8 изображает диаграмму, на которой показана часть формы сигнала напряжения при импульсном токе, приложенном к ионно-литиевой вторичной батарее.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Далее будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Фиг.1 изображает схему, на которой показана структура гибридного транспортного средства 20, включающего в себя устройство управления разрядкой для вторичной батареи согласно данному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано, гибридное транспортное средство 20 содержит двигатель 22, трехосный механизм 30 распределения/интегрирования мощности, соединенный через амортизатор 28 с коленчатым валом 26 в качестве выходного вала двигателя 22, электродвигатель MG1, соединенный с механизмом 30 распределения/интегрирования мощности, зубчатое колесо 35 торможения, установленное на валу 32а коронной шестерни в качестве приводного вала, соединенного с механизмом 30 распределения/интегрирования мощности, электродвигатель MG2, соединенный с зубчатым колесом 35 торможения и электронный блок 70 управления гибридного привода (далее обозначенный как ECU гибридного привода) для управления всеми составными элементами.

Двигатель 22 является двигателем внутреннего сгорания для вывода мощности привода, использующим углеводородное топливо, такого как газолин, легкие фракции нефти, и т.п. Двигатель 22 подвержен управлению приводом, такому как управление впрыском топлива, управление зажиганием, управление всасыванием воздуха или т.п., с помощью электронного блока 24 управления двигателем (далее обозначенным как ECU двигателя). Сигналы от различных датчиков для определения состояния работы двигателя 22 подаются на ECU 24 двигателя. Конкретно, угол поворота кривошипа θ от датчика 23а положения кривошипа, установленного на коленчатом валу 26, температура Ta всасываемого воздуха от датчика 23b температуры всасываемого воздуха, установленного на системе всасывания воздуха, давление Va всасываемого воздуха от датчика 23с детектирования отрицательного давления, степень SP открытия (степень открытия дросселя) дроссельного клапана 23d от датчика 23е положения дроссельного клапана, температура Tw охлаждающей воды от датчика 23f температуры охлаждающей воды, установленного на системе охлаждения двигателя 22, и т.д. вводятся в ECU 24 двигателя. Дополнительно, ECU 24 двигателя, который взаимодействует с ECU 70 гибридного привода, применяет управление приводом к двигателю 22 на основе сигналов управления от ECU 70 гибридного привода и выводит данные, касающиеся состояния работы двигателя 22 на ECU 70 гибридного привода, если это необходимо.

Механизм 30 распределения/интегрирования мощности выполнен как механизм планетарной передачи, содержащий солнечную шестерню 31 в качестве внешнего зубчатого колеса, коронную шестерню 32 в качестве внутреннего зубчатого колеса, расположенного концентрично с солнечной шестерней 31, множество ведущих шестерен 33, входящих в зацепление с солнечной шестерней 31 и коронной шестерней 32, и водило 34 для монтажа множества ведущих шестерен 33 с возможностью поворота и вращения, и для осуществления функции дифференциала, используя солнечную шестерню 31, коронную шестерню 32 и водило 34 в качестве вращающихся элементов. В механизме 30 распределения/ интегрирования мощности коленчатый вал 26 двигателя 22 соединен с водилом 34, электродвигатель MG1 соединен с солнечной шестерней 31, при этом зубчатое колесо 35 торможения соединено с коронной шестерней 32 через вал 32а коронной шестерни так, что если электродвигатель MG1 работает в качестве генератора мощности, мощность привода от двигателя 22, подводимая мощность от водила 34, распределяется на сторону солнечной шестерни 31 и сторону коронной шестерни 32 в соответствии с передаточным отношением между солнечной шестерней 31 и коронной шестерней 32, при этом, если электродвигатель MG1 работает в качестве двигателя, мощность привода от двигателя 22, подводимая мощность от водила 34 и мощность привода от электродвигателя MG1, подводимая мощность от солнечной шестерни 31 интегрируются перед тем, как быть выведенными на сторону коронной шестерни 32. Вывод мощности привода к коронной шестерне 32 в конце концов выводится на ведущие колеса 63а, 63b транспортного средства от вала 32а коронной шестерни через механизм 60 зубчатой передачи и дифференциальную передачу 62.

Оба электродвигателя MG1, MG2 выполнены как известные генерирующие мощность синхронные машины с возможностью работы в качестве генератора мощности и также в качестве электродвигателя и возможностью обмена энергией с батареей 50 через инверторы 41, 42. Силовая линия 54, соединяющая инверторы 41, 42 и батарею 50, включает в себя катодную шину и анодную шину, обычно используемые инверторами 41, 42 таким образом, что мощность, генерируемая любым из электродвигателей MG1, MG2, может быть потреблена другим электродвигателем. Следовательно, батарея 50 заряжается/разряжается энергией, генерируемой или отсутствующей в любом из электродвигателей MG1, MG2. Отметим, что когда мощность сбалансирована электродвигателями MG1, MG2, зарядка или разрядка батареи 50 не требуется. Электродвигатели MG1, MG2 оба подвергаются управлению приводом с помощью блока 40 электронного управления электродвигателем (далее обозначаемым как ECU электродвигателя). Сигналы, необходимые для осуществления управления приводом электродвигателей MG1, MG2, сигналы от датчиков 43, 44 для определения положения поворота, например, ротора электродвигателей MG1, MG2, фазовый ток, подаваемый к электродвигателям MG1, MG2, детектируемый датчиком тока (не показан) и т.д. подают в ECU 40 электродвигателя, при этом ECU 40 электродвигателя выводит сигнал управления переключением на инверторы 41, 42. ECU 40 электродвигателя, который взаимодействует с ECU 70 гибридного привода, управляет инверторами 41, 42, на основе сигнала управления от ECU 70 гибридного привода и выводит данные, касающиеся состояния работы электродвигателей MG1, MG2, на ECU 70 гибридного привода, если это необходимо.

Батарея 50 управляется электронным блоком 52 управления батареей (далее обозначенным как ECU батареи). На ECU 52 батареи подаются сигналы, необходимые для управления батареей 50, такие, например, как величина детектированного напряжения от датчика 55 напряжения для детектирования напряжения между зажимами батареи 50, обеспеченного между зажимами батареи 50, значение детектированного тока от датчика 56 тока для детектирования тока зарядки/разрядки батареи 50, обеспеченного на силовой линии 54, соединенной с зажимом выхода батареи 50, температуру Tb батареи от датчика 51 температуры для детектирования температуры батареи 50 и т.д. ECU 52 батареи выводит данные передачи, касающиеся состояния батареи 50, на ECU 70 гибридного привода, если это необходимо. ECU 52 батареи имеет функцию получения остаточной емкости (SOC) батареи 50. Отметим, что остаточная емкость батареи 50, которая может быть получена любым способом, может быть получена, например, на основе интегрированного значения тока зарядки/разрядки, детектированного датчиком 56 тока.

На ECU 70 гибридного привода подается сигнал зажигания от переключателя 80 зажигания, положение SP переключения от датчика 82 положения переключения для детектирования рабочего положения рычага 81 переключения, степень Асс открытия акселератора от датчика 84 положения акселератора для детектирования величины нажатия акселератора 83, положение BP педали тормоза от датчика 86 положения педали тормоза для детектирования величины нажатия педали 85 тормоза, скорость V транспортного средства от датчика 88 скорости транспортного средства и т.д. ECU 70 гибридного привода соединен для взаимодействия с ECU 24 двигателя, ECU 40 электродвигателя и ECU 52 батареи и обменивается различными сигналами управления и данными с ECU 24 двигателя, ECU 40 электродвигателя и ECU 52 батареи.

В гибридном транспортном средстве 20, имеющем вышеописанную структуру, необходимый крутящий момент, подаваемый на вал коронной шестерни 32а, как на приводной вал, вычисляют на основе степени открытия Acc акселератора и скорости V транспортного средства, при этом к двигателю 22 и электродвигателям MG1, MG2 применяют управление приводом таким образом, что требуемая мощность привода, соответствующая необходимому крутящему моменту выводится на вал 32а коронной шестерни. Управление приводом для двигателя 22 и электродвигателей MG1, MG2 включает в себя приводной режим для преобразования крутящего момента, при котором управление приводом применяют к двигателю 22 таким образом, что двигатель 22 выдает мощность привода, соответствующую требуемой мощности привода, при этом управление приводом применяют к электродвигателям MG1, MG2 таким образом, что вся выдаваемая двигателем 22 мощность привода подвергается преобразованию крутящего момента с помощью механизма 30 распределения/интегрирования мощности, электродвигателя MG1, и электродвигателя MG2, перед тем как она выводится на вал 32а коронной шестерни; приводной режим зарядки/разрядки, при котором управление приводом применяют к двигателю 22 таким образом, что двигатель 22 выдает мощность привода, соответствующую сумме требуемой мощности привода и мощности, необходимой для зарядки/разрядки батареи 50, при этом управление приводом применяют к электродвигателям MG1, MG2 таким образом, что вся или часть мощности привода, выдаваемая двигателем 22, сопровождающая зарядку/разрядку батареи 50, подвергается преобразованию крутящего момента с помощью механизма 30 распределения/интегрирования мощности и электродвигателей MG1, MG2 таким образом, что требуемая мощность привода выводится на вал 32а коронной шестерни, и режим привода электродвигателя, при котором применяется управление приводом, одновременно оставляя двигатель 22 в нерабочем состоянии, таким образом, что электродвигатель MG2 выдает мощность привода, соответствующую требуемой мощности привода, на вал 32а коронной передачи.

В описанном выше гибридном транспортном средстве 20, если сцепление ведущих колес 63а, 63b восстанавливается после того, как ведущие колеса 63а, 63b буксовали, в электродвигателе MG2 возникает чрезмерный импульс тока и он подается на батарею 50. Зарядка батареи 50 этим избыточным импульсом тока приводит к чрезмерной зарядке батареи 50, как описано выше, что приводит к осаждению металлического лития и ухудшению рабочих характеристик батареи.

Отметим, что, возможно, зарядка батареи 50 с помощью чрезмерного импульса тока может быть вызвана внезапным торможением и т.д., отличным от буксования и сцепления.

В данном варианте осуществления настоящего изобретения для того, чтобы предотвратить или уменьшить износ батареи 50, обусловленный зарядкой избыточным импульсом тока, в гибридном транспортном средстве 20 предусмотрено устройство 100 управления разрядкой для вторичной батареи.

Согласно одному аспекту устройство 100 управления разрядкой реализовано путем объединения аппаратных средств и программного обеспечения, и является, например, компьютером. Конкретно, функция устройства 100 управления разрядкой осуществляется путем выполнения центральным процессором CPU программы, записанной на среде для записи и считываемой в оперативную память. Описанная выше программа может быть выполнена, как записанная на читаемой среде компьютера или как сигнал данных, обеспечиваемый передачей. В альтернативном варианте, устройство 100 управления разрядкой может быть реализовано с использованием только аппаратных средств. Устройство 100 управления разрядкой может быть выполнено с использованием одного физического устройства, или двух, или более физических устройств. Например, устройство 100 управления разрядкой выполнено с использованием ECU 40 электродвигателя, ECU 52 батареи и ECU 70 гибридного привода.

Фиг.2 изображает функциональную схему, на которой показан один пример функциональной структуры устройства 100 управления разрядкой для вторичной батареи. Далее функциональная структура устройства управления разрядкой 100 будет описана со ссылкой на фиг.2.

На фиг.2, устройство 100 управления разрядкой содержит блок детектирования 110, блок памяти 120 и блок 130 управления разрядкой.

Блок 110 детектирования детектирует зарядку батареи 50 импульсом на уровне, равном или больше, чем заданный уровень (далее обозначаемый как «зарядка импульсом большого тока»).

Согласно одному аспекту блок 110 детектирования детектирует наличие зарядки батареи 50 импульсом тока, равным или больше, чем заданное значение тока. Например, блок 110 детектирования отслеживает детектируемое значение датчика 56 тока, и когда импульс тока, имеющий значение пикового тока, равное или больше, чем заданное пороговое значение, подается на батарею 50, определяет наличие зарядки импульсом большого тока. Согласно одному аспекту вышеописанное заданное пороговое значение выражается как функция, имеющая в качестве изменяемых величин остаточную емкость батареи 50 и температуру батареи 50, при этом блок 110 детектирования вычисляет описанное выше пороговое значение на основе остаточной емкости батареи 50 и температуры батареи 50.

Однако блок 110 детектирования может детектировать зарядку импульсом большого тока, используя другой способ, нежели описанный выше. Например, блок 110 детектирования может детектировать наличие зарядки импульсом большого тока, когда импульс, имеющий значение пикового напряжения или значение пиковой мощности равное или больше, чем заданное пороговое значения, вводится в батарею 50.

Блок памяти 120 сохраняет информацию об импульсе, описывающую импульс, соответствующий зарядке импульсом большого тока. Например, когда блок 110 детектирования детектирует зарядку импульсом большого тока, блок 120 памяти сохраняет импульсную информацию, описывающую импульс, соответствующий зарядке импульсом большого тока, согласно инструкции от блока 110 детектирования.

Описанная выше информация об импульсе включает в себя, например, пиковое значение и длительность импульса. Например, поскольку форма волны импульса является по существу треугольной, пиковое значение импульса является высотой импульса, при этом длительность импульса является длиной стороны основания импульса. В одном примере пиковое значение импульса составляет от около 80 до 200 А, при этом длительность импульса составляет от около 100 до 300 мс. Отметим, что импульсная информация может быть любой информацией, которая позволяет управлять блоком 130 управления разрядкой, которая будет описана далее, являясь, например, хронологическими данными значений тока, описывающими форму волны импульса.

При детектировании блоком 110 детектирования зарядки батареи 50 импульсом на уровне, равном или выше, чем заданный уровень, блок 130 управления разрядкой управляет таким образом, чтобы обеспечить разрядку батареи 50 одним или более импульсами на уровне, по существу, идентичном уровню импульса. То есть, при детектировании зарядки импульсом большого тока с помощью блока 110 детектирования, блок 130 управления разрядкой управляет таким образом, чтобы обеспечить разрядку батарею 50 одним или несколькими импульсами на уровне, по существу, идентичном уровню импульса, соответствующему зарядке импульсом большого тока.

Конкретно, блок 130 управления разрядкой управляет таким образом, чтобы обеспечить разрядку описанным выше импульсом на основе импульсной информации, хранящейся в блоке 120 памяти.

Согласно предпочтительному аспекту блок 130 управления разрядкой обеспечивает разрядку одним или более импульсами таким образом, что величина мощности заряженного импульса становится по существу равной общей величине мощности импульсов, которые должны быть разряжены, или интегральная величина тока заряженного импульса становится по существу равной величине тока импульса, который должен быть разряжен. Согласно более предпочтительному аспекту блок 130 управления разрядкой управляет таким образом, чтобы обеспечить разрядку батареи 50 импульсом на уровне или с длительностью по существу идентичными уровню и длительности импульса зарядки. Блок 130 управления разрядкой может вызывать разрядку батареи 50 импульсом, имеющим форму волны по существу идентичную форме волны заряженного импульса.

Следует отметить, что в данном описании, выражение «по существу идентичный» относится к понятию, включающему в себя «является идентичным». Согласно одному аспекту, блок 130 управления разрядкой вызывает разрядку батареи 50 импульсом тока, имеющим величину тока и длительность, идентичные току и длительности импульса тока, соответствующего зарядке импульсом большого тока.

Согласно одному аспекту блок 130 управления разрядкой применяет фазовое управление к электродвигателям MG1 или MG2 для того, чтобы посредством этого разрядить вышеописанный импульс из батареи 50 на электродвигатель MG1 или MG2. Например, блок 130 управления разрядкой осуществляет управление переключением в отношении инвертора 42 таким образом, что импульс тока, имеющий величину тока и длительность, по существу идентичные величине и длительности импульса тока, соответствующего зарядке импульсом большого тока, разряжается от батареи 50 на электродвигатель MG2, при этом электродвигатель MG2 выдает установленный крутящий момент электродвигателя MG2, который определяется на основе степени открытия акселератора или и.п. То есть, блок 130 управления разрядкой сдвигает фазу фазового тока электродвигателя MG2, чтобы посредством этого разрядить импульс батареи 50 на электродвигатель MG2, не влияя на крутящий момент, необходимый при движении транспортного средства.

На фиг.3 представлена блок-схема последовательности рабочего процесса устройства 100 управления разрядкой для вторичной батареи. Далее будет описана работа устройства 100 управления разрядкой со ссылкой на фиг.3.

Устройство 100 управления разрядкой определяет, на основе выходного сигнала от датчика 56 тока, подан или нет на батарею 50(S1) импульс тока, имеющий значение пикового тока, равное или больше, чем заданное пороговое значение (далее называемый «импульс большого тока»). Отметим, что устройство 100 управления разрядкой заранее вычисляет и затем сохраняет вышеописанное пороговое значение, на основе остаточной емкости батареи 50 и температуры батареи 50. Вышеописанное пороговое значение вычисляется на дискреционное время и обновляется.

Устройство 100 управления разрядкой повторяет процесс определения в S1 до тех пор, пока оно не определит, что импульс большого тока подан на баратею 50.

При определении в S1, что импульс большого тока был подан на батарею 50, устройство 100 управления разрядкой сохраняет значение пикового тока и длительность импульса большого тока в качестве информации об импульсе большого тока в блоке 120 памяти (S2).

После этого устройство 100 управления разрядкой применяет фазовое управление к электродвигателю MG2, на основании информации об импульсе, сохраненной в блоке 120 памяти, чтобы посредством этого разрядить батарею 50 на электродвигатель MG2 (S3) импульсом, имеющим величину тока и длительность, по существу идентичные величине тока и длительности импульса большого тока. Отметим, что импульс, который должен быть разряжен, является треугольным импульсом с высотой, идентичной значению пикового тока импульса, сохраненному в блоке памяти 120, и длиной основания треугольника, идентичной длительности импульса, сохраненной в блоке 120 памяти.

Согласно вышеописанному варианту осуществления настоящего изобретения могут быть получены следующие эффекты.

При детектировании зарядки вторичной батареи импульсом на уровне, равном или выше, чем заданный уровень, устройство управления разрядкой для вторичной батареи, согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения, управляет таким образом, чтобы разрядить вторичную батарею одним или более импульсами на уровне, по существу идентичном уровню импульса. Согласно описанному выше, можно предотвратить или уменьшить износ вторичной батареи, обусловленный зарядкой чрезмерным импульсом.

Например, в случае описанной выше вторичной батареи, которая является ионно-литиевой батареей, можно путем описанного выше управления, модифицировать или подавить осаждение металлического лития, посредством чего предотвратить или уменьшить ухудшение рабочих характеристик батареи, таких как снижение полной зарядной емкости.

Согласно одному аспекту, электродвигатель соединен с вторичной батареей и приводится в действие с помощью энергии от вторичной батареи, при этом устройство управления разрядкой применяет фазовое управление к электродвигателю, чтобы посредством этого разрядить описанный выше импульс от вторичной батареи на электродвигатель. Согласно этому аспекту можно разрядить импульс, используя простую конструкцию.

Отметим, что настоящее изобретение не ограничено описанным выше вариантом осуществления настоящего изобретения и может быть модифицировано различными путями в пределах, не выходящих за сущность настоящего изобретения.

Например, хотя структура, в которой импульс разряжается от вторичной батареи на электродвигатель с помощью фазового управления, примененного к электродвигателю, описан в качестве примера в выше описанном варианте осуществления настоящего изобретения, импульс может быть разряжен с использованием способа, отличного от того, который был описан выше. Например, разрядное сопротивление может быть соединено с вторичной батареей, обеспечивая разрядку импульса на разрядное сопротивление.

Также, хотя случай, в котором настоящее изобретение применяется к гибридному транспортному средству, описан в качестве примера в описанном выше варианте осуществления настоящего изобретения, настоящее изобретение может быть применено к транспортному средству с электрическим приводом, отличным от гибридного транспортного средства. Дополнительно, настоящее изобретение может быть применено не только к транспортному средству с электрическим приводом, но также широко и к системе, в которой электрическая схема соединена с вторичной батареей.

Далее показан результат измерения сохранения полной зарядной емкости. Отметим, что в данном примере использована ионно-литиевая вторичная батарея.

Фиг.4 изображает таблицу, на которой показан первый пример зарядки/разрядки. Фиг.5 изображает таблицу, на которой показан второй пример зарядки/разрядки. Фиг.6 изображает таблицу, на которой показан результат измерения сохранения полной зарядной емкости. Фиг.7 изображает диаграмму, на которой показан результат измерения сохранения полной зарядной емкости.

Первый пример зарядки/разрядки является примером, в котором последовательно осуществляют зарядку импульсом, разрядку импульсом и период покоя. Отметим, что импульс, относящийся к зарядке импульсом, является треугольным импульсом, имеющим значение пикового тока, равное 190 А, и длительность, равную 0,1 с. Импульс, относящийся к разрядке импульсом, является треугольным импульсом, имеющим значение пикового тока, равное 1,9 А, и длительность 10 с. Период покоя длится в течение 29,9 с. Общий период времени для первого примера зарядки/ разрядки составляет 40 с.

Второй пример зарядки/разрядки представляет собой пример, в котором последовательно осуществляют зарядку импульсом, разрядку импульсом и период покоя. Отметим, что импульс, относящийся к зарядке импульсом, представляет собой треугольный импульс, имеющий значение пикового тока, равное 190 А, и длительность 0,1 с. Импульс, относящийся к разрядке импульсом, представляет собой треугольный импульс, имеющий значение пикового тока, равное 190 А, и длительность 0,1 с. Период покоя длится в течение 39,8 с. Общий период времени для второго примера зарядки/разрядки составляет 40 с.

Что касается ионно-литиевой вторичной батареи, то опыт проводят три раза, каждый раз первый пример зарядки/разрядки повторяют 10000 раз и замеряют сохранение полной зарядной емкости после окончания 10000-го примера. Опыт подтверждает, как показано на фиг.6 и 7, что сохранение полной зарядной емкости составляет 40,4%, 39,6%, 39,1%.

Что касается ионно-литиевой вторичной батареи, имеющей такие же характеристики, что и описанная выше ионно-литиевая вторичная батарея, то опыт проводят один раз, при этом второй пример зарядки/разрядки повторяют 15000 раз и замеряют сохранение полной зарядной емкости после выполнения 10000-го примера и после 15000-го примера. Опыт доказывает, как показано на фиг.6 и 7, что сохранение полной зарядной емкости составляет 86,1% после окончания 10000-го примера и 79,0% после окончания 15000-го примера.

Из описанного выше результата измерения известно, что разрядка с использованием импульса, идентичного импульсу, который используется при зарядке, приводит к меньшему снижению полной зарядной емкости, чем разрядка, в которой используется меньший, но более длинный импульс, чем импульс, который используется при зарядке.

Фиг.8 представляет собой диаграмму, на которой показана часть формы волны напряжения, возникающей при подаче импульсного тока на ионно-литиевую вторичную батарею.

Как показано на фиг.8, в то время как напряжение при зарядке большим током в течение короткого периода времени большей частью состоит из составляющих сопротивления постоянному току, невозможно получить напряжение, идентичное напряжению при зарядке, даже если величина интегрированного тока, идентичная величине тока при зарядке, обеспечивается постоянной разрядкой малым током в течение более длительного периода времени, при этом составляющие поляризации получают путем продолжения разрядки в течение некоторого длительного периода времени, поскольку составляющая сопротивления постоянному току является меньшей при малом токе. Следовательно, невозможно подавить осаждение металлического лития при разрядке с использованием меньшего, но более длительного импульса, по сравнению с импульсом, который был использован при зарядке, и, таким образом, ожидается, что полная зарядная емкость уменьшится.

Между тем, поскольку напряжение, по существу идентичное напряжению при зарядке, может быть получено при разрядке, с использованием импульса, идентичного импульсу, который используется при зарядке, осаждение металлического лития может быть подавлено. Таким образом, ожидается, что снижение полной зарядной емкости может быть замедлено. Кроме того, если разрядку осуществляют несколько раз распределенным образом, используя пиковый ток, идентичный току, который используется при зарядке, таким образом, что между зарядкой и разрядкой обеспечивают значение идентичного интегрированного тока, может быть получено напряжение, по существу идентичное напряжению при зарядке. Следовательно, можно подавить осаждение металлического лития, и, таким образом, ожидается, что уменьшение полной зарядной емкости может быть замедлено.

Описание ссылочных позиций

20 - гибридное транспортное средство,

22 - двигатель,

23а - датчик положения коленчатого вала,

23b - датчик температуры всасываемого воздуха,

23с - датчик детектирования отрицательного давления,

23d - дроссельный клапан,

23е - датчик дроссельного клапана,

23f - датчик температуры охлаждающей воды,

24 - электронный блок управления двигателем (ECU двигателя),

26 - коленчатый вал,

28 - амортизатор,

30 - механизм распределения/интегрирования мощности,

31 - солнечная шестерня,

32 - коронная шестерня,

32а - вал коронной шестерни,

33 - ведущая шестерня,

34 - водило,

35 - шестерня торможения,

40 - электронный блок управления электродвигателем (ECU электродвигателя)

41, 42 - инверторы,

43, 44 - датчик детектирования положения поворота,

50 - батарея,

51 - датчик температуры,

52 - электронный блок управления батареей (ECU батареи),

54 - силовая линия,

55 - датчик напряжения,

56 - датчик тока,

60 - механизм зубчатой передачи,

62 - дифференциальная зубчатая передача,

63b - ведущее колесо,

70 - электронный блок управления гибридного привода (ECU гибридного привода),

80 - переключатель зажигания,

81 - рычаг переключения передач,

82 - датчик положения переключателя,

83 - акселератор,

84 - датчик положения акселератора,

85 - педаль тормоза,

86 - датчик положения педали тормоза,

88 - датчик скорости транспортного средства,

MG1, MG2 - электродвигатели,

100 - устройство управления разрядкой,

110 - блок детектирования,

120 - блок памяти,

130 - блок управления разрядкой.

Изобретение относится к области электротехники. Устройство (100) управления разрядкой для вторичной батареи содержит: блок (110) детектирования для детектирования зарядки вторичной батареи импульсом, имеющим уровень, равный или выше, чем заданный уровень; и блок (130) управления разрядкой для управления таким образом, что, по меньшей мере, один импульс, имеющий почти тот же самый уровень, что и вышеупомянутый импульс, разряжается из вторичной батареи, когда детектируется зарядка вторичной батареи вышеупомянутым импульсом. Технический результат - предотвращение или снижение износа вторичной батареи при зарядке чрезмерным импульсом. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство управления разрядкой для вторичной батареи, содержащее:
средство детектирования для детектирования зарядки вторичной батареи импульсом на уровне, равном или выше, чем заданный уровень; и
средство управления разрядкой для управления при детектировании зарядки вторичной батареи импульсом таким образом, чтобы разрядить один или более импульсов на уровне, по существу, идентичном уровню импульса от вторичной батареи.

2. Устройство по п.1, в котором средство управления разрядкой при детектировании зарядки вторичной батареи импульсом управляет таким образом, чтобы разрядить импульс на уровне и с длительностью, по существу, идентичными уровню и длительности импульса от вторичной батареи.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором
электродвигатель, приводимый в действие энергией вторичной батареи, соединен с вторичной батареей, при этом
средство управления разрядкой применяет фазовое управление к электродвигателю, чтобы посредством этого разрядить импульс от вторичной батареи на электродвигатель.

4. Устройство по п.1 или 2, в котором вторичная батарея является ионно-литиевой вторичной батареей.

5. Устройство по п.3, в котором вторичная батарея является ионно-литиевой вторичной батареей.