ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к схеме управления зарядом, работающему от аккумуляторной батареи устройству, зарядному устройству и способу зарядки и, в частности, относится к схеме управления зарядом, работающему от батареи устройству, зарядному устройству и способу зарядки, применимым для свинцовой аккумуляторной батареи, используемой в качестве источника питания для оборудования, в котором осуществляется разряд темновым током.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В последние годы свинцовые аккумуляторные батареи вновь находятся в центре внимания в качестве «интеллектуального» источника питания (с автоматическим управлением) в связи с совершенствованием характеристик заряда и разряда таковых, в области промышленного применения, где дорогие вторичные ионно-литиевые батареи не имеют коммерческого смысла. Вышеуказанная область промышленного применения не является областью, где свинцовые аккумуляторные батареи используются в портативных устройствах, а имеет отношение к области специальных электрических транспортных средств, таких как электрифицированные тележки (электрокары) и (электро)погрузчики с вилочным захватом, в которых повторное использование самих свинцовых аккумуляторных батарей или устройств, содержащих такие свинцовые аккумуляторные батареи, является удовлетворительным.
Описанные выше электрические транспортные средства должны эффективно заряжать свинцовые аккумуляторные батареи, используя короткое время простоя (например, в то время как пассажиры играют в гольф в случае электрокаров, используемых в полях для гольфа, и в то время как оператор принимает пищу или пьет в случае погрузчиков с вилочным захватом, используемых для перевозки груза) пользователя (водителя). Таким образом, может рассматриваться использование технологии (например, Патентный документ 1) повышения состояния заряда (SOC) на основании многостадийного заряда при постоянной величине тока состоящего из трех или большего количества стадий (зарядный ток при количестве n стадий зарядки будет иметь значения I1>I2>...>In-1) уменьшения зарядного тока при достижении предварительно определенного напряжения V1 и перехода к зарядке по последующей стадии, и выполнения заключительной стадии зарядки в течение предварительно определенного времени после достижения свинцовой аккумуляторной батареей напряжения V1. Рассматривается способ использования этой технологии и выполнения быстрого заряда относительно большим током на начальной стадии многостадийного заряда током постоянной величины в течение короткого времени простоя, и получения полного заряда в результате всех стадий многостадийного заряда током постоянной величины после завершения процесса.
Однако в случаях использования свинцовой аккумуляторной батареи в качестве основного источника питания специального электрического транспортного средства, которое по существу не оснащено вспомогательным источником питания, и повторения процесса заряда и разряда, в отличие от транспортного средства, оснащенного вспомогательным источником питания, теперь является известным, что способ зарядки, рассматривающий быстрый заряд, как в случае Патентного документа 1, приведет к недостаточной зарядке, и имеются случаи, когда характеристика срока службы свинцовой аккумуляторной батареи будет ухудшаться.
Патентный документ 1: Публикация заявки на патент Японии № 2000-243457
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение было создано для разрешения вышеупомянутых проблем, и объектом настоящего изобретения является обеспечение схемы управления зарядом, работающего от батареи устройства, зарядного устройства и способа зарядки, делающих возможной надлежащую зарядку свинцовой аккумуляторной батареи без снижения характеристики срока службы.
Схемой управления зарядом согласно одному аспекту настоящего изобретения является схема управления зарядом, которая управляет зарядным блоком, который заряжает свинцовую аккумуляторную батарею, используемую в качестве источника питания для работающего от батареи устройства, схема содержит: первый блок получения, который получает, по команде запуска заряда, общее количество электричества разряда свинцовой аккумуляторной батареи в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда, причем общее количество электричества разряда является разделяемым на первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение меньше предварительно определенного уровня, и второе количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение не меньше предварительно определенного уровня; вычислительный блок, который обеспечивает получение первого количества электричества заряда, соответствующего первому количеству электричества разряда, полученному первым блоком получения, второго количества электричества заряда, соответствующего второму количеству электричества разряда, полученному первым блоком получения, и количества электричества заряда, требуемого для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, в виде суммы полученных первого количества электричества заряда и второго количества электричества заряда; и блок управления зарядом, который управляет зарядом свинцовой аккумуляторной батареи посредством зарядного блока на основании количества электричества заряда, полученного посредством вычислительного блока.
Работающее от батареи устройство согласно другому аспекту настоящего изобретения содержит: вышеуказанную схему управления зарядом; свинцовую аккумуляторную батарею, подлежащую использованию в качестве источника питания; первую нагрузку, на которую ток, текущее значение которого меньше предварительно определенного уровня, подается от свинцовой аккумуляторной батареи; и вторую нагрузку, на которую ток, текущее значение которого не меньше предварительно определенного уровня, подается от свинцовой аккумуляторной батареи.
Зарядное устройство согласно еще одному аспекту настоящего изобретения содержит: вышеуказанную схему управления зарядом; и зарядный блок, который управляется схемой управления зарядом и заряжает свинцовую аккумуляторную батарею.
Способ зарядки согласно следующему аспекту настоящего изобретения представляет способ зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, используемой в качестве источника питания для работающего от батареи устройства, способ содержит: первый этап получения, по команде запуска зарядки, общего количества электричества разряда для свинцовой аккумуляторной батареи в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущей зарядки, причем общее количество электричества разряда является разделяемым на первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение меньше предварительно определенного уровня, и второе количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего значение тока не меньше предварительно определенного уровня; второй этап обеспечения получения первого количества электричества заряда, соответствующего первому количеству электричества разряда, полученному на первом этапе, второго количества электричества заряда, соответствующего второму количеству электричества разряда, полученному на первом этапе, и количества электричества заряда, требуемого для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, как суммы полученных первого количества электричества заряда и второго количества электричества заряда; и третий этап управления зарядом свинцовой аккумуляторной батареи на основании количества электричества заряда, полученного на втором этапе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает блок-схему, показывающую состояние, когда электрическое транспортное средство согласно варианту осуществления настоящего изобретения подключено к зарядному устройству.
Фиг. 2 изображает диаграмму, условно показывающую переходную кривую напряжения на зажимах и зарядного тока для свинцовой аккумуляторной батареи, подлежащей зарядке, в этом варианте осуществления.
Фиг. 3 изображает диаграмму, показывающую режим зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, после частичной разрядки свинцовой аккумуляторной батареи, и режим зарядки свинцовой аккумуляторной батареи с помощью способа по этому варианту осуществления.
Фиг. 4 изображает диаграмму, показывающую режим зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, после частичной разрядки свинцовой аккумуляторной батареи, и режим зарядки свинцовой аккумуляторной батареи с помощью традиционного способа в качестве сравнительного примера.
Фиг. 5 изображает в табличной форме конфигурацию разряда, выполняемую в примерах и сравнительных примерах.
Фиг. 6 изображает диаграмму, показывающую изменение разрядной емкости свинцовой аккумуляторной батареи в примерах и сравнительном примере.
Фиг. 7 изображает диаграмму, показывающую коэффициент сохранения разрядной емкости.
Фиг. 8 изображает блок-схему, показывающую состояние, когда электрическое транспортное средство подключено к зарядному устройству в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
(Принцип настоящего изобретения)
Прежде всего, описывается принцип настоящего изобретения. Изобретатели настоящего изобретения установили, что трудно полностью зарядить свинцовую аккумуляторную батарею с помощью способов зарядки, традиционно считавшиеся благоприятными, в случае, если отношение количества электричества разряда (количество электричества разряда так называемого темнового тока) в течении времени, отличного от того, когда специальное электрическое транспортное средство приведено в действие, к общему количеству электричества разряда является большим. Эта логика полагается на изложенное ниже.
Сульфат свинца, который является продуктом разряда свинцовой аккумуляторной батареи, имеет тенденцию возвращаться в продукт заряда (диоксид свинца на положительном электроде, металлический свинец на отрицательном электроде) в результате последующей зарядки, если кристаллы такого сульфата свинца являются мелкими. Однако когда кристаллы сульфата свинца увеличиваются и становятся крупными в результате того, что оставались без обслуживания длительный период времени, затрудняется возврат сульфат свинца в продукт заряда по сравнению со случаями мелких кристаллов.
Кроме того, когда разряд осуществляется темновым током, являющимся током малого уровня, который несравним со случаем приведения в движение двигателя или подобным, легко образуется крупнокристаллический сульфат свинца, как в случае, когда кристаллы сульфата свинца остаются без действия в течение длительного периода времени. Нужно отметить, что количество электричества разряда темнового тока накапливается, когда специальное электрическое транспортное средство остается бездействующим, например, на протяжении времени простоя, в течение выходных дней, что может иметь место в обычных обстоятельствах.
Если количество электричества разряда относительно большого тока, связанного с возбуждением двигателя или подобным, из полного заряда является достаточно большим, как в случае традиционной технологии, количество электричества разряда относительно темнового тока является относительно малым (отношение крупнокристаллического сульфата свинца является малым). Соответственно, крупнокристаллический сульфат свинца, который образуется вследствие разряда темновым током, может возвращаться в продукт заряда на основании последующего полного заряда, несмотря на неэффективность.
Однако, если количество электричества разряда, соответствующее темновому току, становится относительно большим в результате того, что количество электричества разряда, соответствующее большому току, из полного заряда является малым, отношение крупнокристаллического сульфата свинца будет увеличиваться. Здесь, если количество электричества разряда от темнового тока (пропорционально количеству электричества, потребленному на образование крупнокристаллического сульфата свинца) рассматривается как часть общего количества электричества разряда без дифференциации от обычного количества электричества разряда, значительная часть крупнокристаллического сульфата свинца не может возвращаться в продукт заряда только при расчетном количестве электричества заряда. Таким образом, происходит недостаточная зарядка, и это ведет к ухудшению характеристики срока службы для свинцовой аккумуляторной батареи.
Изобретатели настоящего изобретения, которые полагались на вышеуказанную логику, установили, что общее количество электричества разряда свинцовой аккумуляторной батареи не следует обрабатывать совместно, а необходимо обеспечивать получение как сумму количества D1 электричества разряда темнового тока и количества D2 электричества разряда тока, отличного от темнового. Кроме того, изобретатели настоящего изобретения установили, что значительная часть крупнокристаллического сульфата свинца может быть возвращена в продукт заряда путем отдельного получения и суммирования количества электричества заряда, соответствующего количеству D1 электричества разряда темнового тока, и количества D2 электричества разряда тока, отличного от темнового тока, чтобы обеспечить получение количества C электричества заряда, и зарядку свинцовой аккумуляторной батареи на основании полученного количества C электричества заряда.
Традиционно, как в случае системы, способной последовательно повторно заряжать величину разряда темновым током на основе источника бесперебойного питания или автомобильной ячеечной стартерной батареи или вспомогательного источника питания достаточным количеством электричества заряда, основная среда использования эффективно возвращала крупнокристаллический сульфат свинца в продукт заряда. Другими словами, в среде использования, где вспомогательный источник питания или подобное используется для подачи темнового тока, а свинцовая аккумуляторная батарея используется только для подачи тока большой силы на двигатель или подобное, крупнокристаллический сульфат свинца практически образовывался. Таким образом, раскрытие настоящей проблемы, связанной с повышением величины отношения количества электричества разряда темнового тока, было само по себе трудным. Нужно отметить, что темновой ток будет описан далее.
(Варианты осуществления изобретения)
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения теперь описываются со ссылкой на чертежи.
На Фиг. 1 показана блок-схема состояния, где электрическое транспортное средство согласно варианту осуществления настоящего изобретения подключено к зарядному устройству. Электрическое транспортное средство 1, показанное на Фиг. 1, содержит свинцовую аккумуляторную батарею 10, переключатель 11 источника питания, нагрузку 20 и схему 30 управления зарядом согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Свинцовая аккумуляторная батарея 10 подает питание на соответственные компоненты электрического транспортного средства 1. Переключатель 11 источника питания включает/выключает источник питания электрического транспортного средства 1. Переключатель 11 источника питания, например, включает источник питания электрического транспортного средства 1, когда оператор вставляет ключ, и выключает источник питания при извлечении ключа. Нагрузка 20 включает в себя двигатель 21, блок 22 отображения, и электронный блок 23 управления (ECU). Двигатель 21 действует в качестве источника возбуждения для движения транспортного средства. Блок 22 отображения сконфигурирован, например, на основе жидкокристаллической панели и отображает операционную информацию, подлежащую уведомлению оператору.
ECU 23 содержит, например, центральный процессор (ЦП, CPU), который исполняет предварительно определенную арифметическую обработку, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM), которое хранит предварительно определенные управляющие программы, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM), которое временно хранит данные, и периферийную схему вышеуказанных компонентов и подобного. ECU 23 управляет всей работой электрического транспортного средства 1. ECU 23 измеряет использованное (фактическое) время состояния «выключено» переключателя 11 источника питания (то есть, нерабочее время электрического транспортного средства 1) от момента окончания предыдущего заряда. ECU 23 уведомляет схему 30 управления зарядом об измеренном времени простоя электрического транспортного средства 1 при запросе схемой 30 управления зарядом. Нужно отметить, что показанное на Фиг. 1 электрическое транспортное средство 1 содержит только свинцовую аккумуляторную батарею 10 в качестве источника питания, и не содержит какой-либо другой вспомогательный источник питания или подобное.
Схема 30 управления зарядом сконфигурирована так же, как ECU 23. Другими словами, схема 30 управления зарядом содержит, например, ЦП, который исполняет предварительно определенную арифметическую обработку, ПЗУ, которое хранит предварительно определенные управляющие программы, ОЗУ, которое временно хранит данные, и периферийную схему вышеуказанных компонентов и подобного. Схема 30 управления зарядом дополнительно содержит запоминающий блок 31, сконфигурированный на основе флэш-памяти, или подобное, переключатель 32, заряда и схему 33 детектирования напряжения. Схема 30 управления зарядом действует в качестве блока 34 управления зарядом, блока 35 таймера, блока 36 получения количества электричества разряда и блока 37 вычисления количества электричества заряда путем исполнения управляющих программ, хранимых в ПЗУ.
Зарядное устройство 2 содержит зарядную схему 3, подключенную, например, к промышленному источнику питания переменного тока (AC). Зарядная схема 3 содержит, например, преобразователь переменного тока в постоянный ток(AC-DC), преобразователь постоянного тока в постоянный (DC-DC) и подобное. Зарядная схема 3 по запросу от схемы 30 управления зарядом подает зарядный ток на свинцовую аккумуляторную батарею 10, и посредством этого заряжает свинцовую аккумуляторную батарею 10. Когда оператор электрического транспортного средства 1 подключает электрическое транспортное средство 1 к зарядному устройству 2 и включает переключатель 32 заряда, схема 30 управления зарядом побуждает зарядную схему 3 начать действие, и свинцовая аккумуляторная батарея 10 электрического транспортного средства 1 заряжается зарядным током, подаваемым от зарядной схемы 3. Схема 30 управления зарядом управляет зарядной схемой 3 и, в этом варианте осуществления, например, заряжает свинцовую аккумуляторную батарею 10 с помощью способа многостадийного (n-стадийного) заряда током постоянной величины. Здесь, n является целым числом от 2 или больше, и в этом варианте осуществления n=2.
На Фиг. 2 представлена диаграмма, условно показывающая переходную кривую напряжения Vt на зажимах и зарядного тока Ic для свинцовой аккумуляторной батареи 10, подлежащей зарядке, в этом варианте осуществления. На Фиг. 2 "зарядный ток Ic (C)" означает, что значение тока представлено в единицах "1C". "1C" представляет значение тока в случае, когда состояние заряда (SOC) батареи становится 0% через 1 час, если разряд выполняется при текущем значении в 1C до тех пор, пока состояние заряда (SOC) батареи не достигнет 0% от 100%. Другими словами, "1C" представляет значение тока, где накопленное количество электричества батареи становится нулевым через 1 час, когда номинальным значением емкости батареи является разряд при текущем значении в 1C. Нужно отметить, что "C" также представлено как "It". Функции соответственных частей схемы 30 управления зарядом теперь описываются со ссылкой на Фиг. 1 и Фиг. 2.
Схема 33 детектирования напряжения детектирует напряжение Vt на клеммах свинцовой аккумуляторной батареи 10. При действии переключателя 32 заряда, блок 34 управления зарядом запускает заряд током постоянной величины свинцовой аккумуляторной батареи 10 с предварительно определенным значением Ic1 зарядного тока (время t0 по Фиг. 2). Когда напряжение Vt на клеммах свинцовой аккумуляторной батареи 10, детектируемое схемой 33 детектирования напряжения, достигает предварительно определенного напряжения Vs окончания заряда (время t1 по Фиг. 2), блок 34 управления зарядом переходит к зарядке по последующей стадии (в этом варианте осуществления, второй стадии в качестве заключительной стадии). Блок 35 таймера измеряет время T1 зарядки, требуемое для первой стадии заряда током постоянной величины; то есть, время T1 зарядки от начала заряда до момента, пока напряжение Vt на зажимах свинцовой аккумуляторной батареи 10 не достигнет напряжения Vs окончания заряда.
В зарядке по последующей стадии (второй стадии в качестве заключительной стадии), блок 34 управления зарядом снижает значение зарядного тока от значения Ic1 зарядного тока до значения Ic2 зарядного тока, и еще раз выполняет заряд током постоянной величины. Блок 34 управления зарядом завершает зарядку при истечении времени T2 зарядки, принятие решения о котором описывается далее, от начала заряда на заключительной стадии (n-ой стадии) (время t2 по Фиг. 2). Другими словами, в зарядке на заключительной стадии (второй стадии), ограничение напряжения Vs окончания заряда отменяется, и зарядка продолжается до истечения времени T2 зарядки. Нужно отметить, что напряжение Vs окончания заряда и значения Ic1, Ic2 зарядного тока для соответственных стадий заданы заранее так, что можно получить высокую эффективность зарядки с учетом характеристик свинцовой аккумуляторной батареи 10. На Фиг. 2 показан пример, где текущим значением Ic1 для зарядного тока Ic на первой стадии является 0,2 C, текущим значением Ic2 для зарядного тока Ic на второй стадии является 0,025 C, и напряжением окончания заряда является 14,4В.
Запоминающий блок 31 сохраняет таблицу, которая задается общим количеством D электричества разряда путем связи общего количества D электричества разряда с множеством значений времени, которые предварительно задаются в качестве времени T1 зарядки, требуемого для заряда током постоянной величины на первой стадии. В этой таблице текущее значение Ic1 для зарядного тока Ic первой стадии и напряжение Vs окончания заряда задаются в виде известных значений. Нужно отметить, что запоминающий блок 31 также может хранить множество таблиц в соответствии с различными значениями Ic1 тока и напряжения Vs окончания заряда. Запоминающий блок 31 хранит первый коэффициент α и второй коэффициент β, описанные далее (α>β>1). Второй коэффициент β задается, например, в виде 1,07≤β≤1,15. Запоминающий блок 31, в этом варианте осуществления, хранит β=1,1 в качестве второго коэффициента β. Запоминающий блок 31 в этом варианте осуществления хранит три типа α = 1,2, 1,5, 1,9 в качестве первого коэффициента α. Запоминающий блок 31 сохраняет текущее значение темнового тока, который подается от свинцовой аккумуляторной батареи 10 на нагрузку 20 или подобное, электрического транспортного средства 1 и который протекает от свинцовой аккумуляторной батареи 10 при выключенном переключателе 11 источника питания электрического транспортного средства 1.
Здесь, термин "темновой ток" включает в себя минимальный ток, требуемый для сохранения работоспособности транспортного средства (например, подача питания на различные ЗУ или подобное), ток на основе саморазряда, который является характерным для вырабатывающих электроэнергию элементов свинцовой аккумуляторной батареи 10, или для схемы или проводного соединения со свинцовой аккумуляторной батареей 10 встроенных в нее, и малый ток короткого замыкания, соответствующий уровню, на котором устройство не посылает сообщение об ошибочном режиме, каждый из которых протекает в то время, как электрическое транспортное средство 1 остановлено. Соответственно, текущее значение темнового тока можно оценивать на основе технического описания электрического транспортного средства 1 и технического описания свинцовой аккумуляторной батареи 10. В противном случае, текущее значение темнового тока при остановленном электрическом транспортном средстве 1 может измеряться в состоянии, когда свинцовая аккумуляторная батарея 10 является встроенной в электрическое транспортное средство 1. Текущее значение (оценочное значение или измеренное значение) темнового тока, полученное, как описано выше, сохраняется в запоминающем блоке 31 заранее. Кроме того, темновым током также может считаться ток, у которого текущее значение меньше предварительно установленного уровня. Здесь, предварительно установленный уровень может задаваться, например, не в виде абсолютного значения тока, а в виде относительного значения по отношению к номинальной емкости свинцовой аккумуляторной батареи, такого как 1/1000 [C] или 1/3000 [C].
Блок 36 получения количества электричества разряда получает общее количество D электричества разряда для свинцовой аккумуляторной батареи 10 в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда на основании времени T1 зарядки, требуемого для первой стадии заряда током постоянной величины и измеренного блоком 35 таймера, и таблицы, хранимой в запоминающем блоке 31. Блок 36 получения количества электричества разряда запрашивает ECU 23 о времени простоя электрического транспортного средства 1 и принимает от ECU 23 время простоя электрического транспортного средства 1, которое было измерено посредством ECU 23. Блок 36 получения количества электричества разряда обеспечивает получение первого количества D1 электричества разряда темнового тока путем умножения времени простоя электрического транспортного средства 1, измеренного посредством ECU 23, на текущее значение темнового тока, сохраняемое в запоминающем блоке 31. Блок 36 получения количества электричества разряда обеспечивает получение второго количества D2 электричества разряда тока, отличного от темнового тока, путем вычитания первого количества D1 электричества разряда из общего количества D электричества разряда. Иными словами, второе количество D2 электричества разряда соответствует количеству электричества разряда, когда переключатель 11 источника питания электрического транспортного средства 1 находится в состоянии «включен» (то есть, рабочее время электрического транспортного средства 1).
Блок 37 вычисления количества электричества заряда получает количество электричества C заряда, используя нижеследующие формулы (1)-(3), на основании первого количества D1 электричества разряда и второго количества D2 электричества разряда, полученных посредством блока 36 получения количества электричества разряда, и первого коэффициента α и второго коэффициента β, сохраняемых в запоминающем блоке 31.
C1=D1×α (1)
C2=D2×β (2)
C=C1+C2 (3)
Здесь, C1 представляет первое количество электричества заряда, соответствующее первому количеству D1 электричества разряда, и C2 представляет второе количество электричества заряда, соответствующее второму количеству D2 электричества разряда.
Блок 37 вычисления количества электричества заряда принимает решение по времени T2 зарядки для заключительной стадии (второй стадии) на основании полученного количества C электричества заряда, значений Ic1, Ic2 зарядного тока и времени T1 зарядки, требуемого для первой стадии заряда током постоянной величины. Как описано выше, блок 34 управления зарядом завершает зарядку (время t2 по Фиг. 2), когда истекает время T2 зарядки, определенное блоком 37 вычисления количества электричества заряда, от запуска заряда заключительной стадии (n-ой стадии) (время t1 по Фиг. 2). В этом варианте осуществления ECU 23 соответствует примеру блока управления устройством, запоминающий блок 31 соответствует примеру первого запоминающего блока и второго запоминающего блока, схема 33 детектирования напряжения соответствует примеру блока детектирования напряжения, блок 36 получения количества электричества разряда соответствует примеру первого блока получения и второго блока получения, блок 37 вычисления количества электричества заряда соответствует примеру вычислительного блока, электрическое транспортное средство 1 соответствует примеру работающего от батареи устройства, и зарядная схема 3 соответствует примеру зарядного блока.
На Фиг. 3 и Фиг. 4 показаны диаграммы режима зарядки свинцовой аккумуляторной батареи после частичной разрядки свинцовой аккумуляторной батареи. На Фиг. 3 показан режим зарядки способом по этому варианту осуществления, и на Фиг. 4 показан режим зарядки традиционным способом в качестве сравнительного примера. Конкретно, на Фиг. 3 и Фиг. 4 показаны конфигурации, где специальное электрическое транспортное средство 1, которое использует свинцовую аккумуляторную батарею 10 в качестве источника питания, приводится в действие в четыре периода приведения в действие (X1-X4) с утра до ночи с тремя периодами простоя (Y1-Y3) между ними, и после этого выполняется зарядка (Z1-Z2). Нужно отметить что, как описано со ссылкой на Фиг. 1 и Фиг. 2, условиями зарядки является двухстадийный заряд током постоянной величины, где зарядный ток Ic снижается от текущего значения (тока) Ic1 до текущего значения Ic2, и зарядка переходит на зарядку по второй стадии при достижении свинцовой аккумуляторной батареей 10 предварительно определенного напряжения Vs окончания заряда для первой стадии зарядки, и зарядка продолжается до тех пор, пока не истечет предварительно определенное время T2 зарядки после достижения свинцовой аккумуляторной батареей 10 напряжения Vs окончания заряда (зарядным током Ic является Ic1>Ic2). На Фиг. 3 и Фиг. 4, период зарядки для первой стадии показан как Z1, и период зарядки для второй стадии показан как Z2.
Кроме того, после окончания периодов зарядки Z1-Z2, свинцовая аккумуляторная батарея 10 войдет в период Y4 простоя до достижения периода X1 утреннего приведения в действие. В течение периодов Y1-Y4 простоя, свинцовая аккумуляторная батарея 10 будет продолжать разряд темновым током. Здесь, как описано выше, темновой ток относится к минимальному току, требуемому для сохранения работоспособности транспортного средства (например, подача питания на различные ЗУ и подобное), или току на основе саморазряда, характерного для энергогенерирующих элементов свинцовой аккумуляторной батареи 10 или для схемы или проводного соединения со свинцовой аккумуляторной батареей 10, встроенных в нее.
В течение разряда темновым током в периоды Y1-Y4 простоя, сульфат свинца, в качестве продукта разряда свинцовой аккумуляторной батареи 10, может медленно возрастать. Таким образом, независимо от глубины разряда, по сравнению с сульфатом свинца, который образуется в течение периодов X1-X4 приведения в действие, кристаллы сульфата свинца, образующиеся в течение периодов Y1-Y4 простоя, будут увеличиваться в размере. Этот вид крупнокристаллического сульфата свинца является неактивным по сравнению с мелкокристаллическим сульфатом свинца в качестве продукта разряда для обычного тока, и зарядная реакция становится замедленной. Если не рассматривается образование этого вида крупнокристаллического сульфата свинца и, как показано на Фиг. 4, количество электричества разряда относительно темнового тока объединяется с количеством электричества обычного разряда, и зарядка выполняется только в количестве Ca электричества заряда, полученном путем умножения предварительно определенного коэффициента (например, 1,07-1,15) на объединенное общее количество Da электричества разряда, значительная часть крупнокристаллического сульфата свинца не может быть возвращена в продукт заряда. Следовательно, произойдет недостаточная зарядка, и это приведет к ухудшению характеристики срока службы для свинцовой аккумуляторной батареи 10.
В режиме зарядки, показанном на Фиг. 3, в отличие от традиционного способа, показанного на Фиг. 4, общее количество D электричества разряда получают в виде суммы второго количества D2 электричества разряда в течение периодов движения (X1-X4); то есть, обычного разряда (разряд, на основе токе, отличного от темнового тока), и первого количества D1 электричества разряда темнового тока в течение периодов (Y1-Y4) простоя (блок 36 получения количества электричества разряда по Фиг. 1). Кроме того, количество C электричества заряда, требуемое для полного заряда, получают в виде суммы первого количества C1 электричества заряда, полученного путем умножения первого количества D1 электричества разряда на первый коэффициент α, и второго количества C2 электричества заряда, полученного путем умножения второго количества D2 электричества разряда на второй коэффициентом β (блок 37 вычисления количества электричества заряда по Фиг. 1). Здесь, второй коэффициент β может быть вышеуказанным общепринятым значением (то есть, например, 1,07-1,15), но первый коэффициент α должен быть значением, которое больше второго коэффициента β.
Как описано выше, если первый коэффициент α, подлежащий умножению на первое количество D1 электричества разряда темнового тока, задается большим второго коэффициента β, подлежащего умножению на второе количество D2 электричества разряда относительно (обычного) тока, отличного от темнового тока, и зарядка выполняется путем установки первого количества электричества заряда (C1=α×D1) в большое значение, сульфат свинца, в котором его кристаллы увеличились в размере вследствие разряда на основе темнового тока, может легко удаляться. Кроме того, как показано на Фиг. 2 и Фиг. 3, если количество электричества заряда на заключительной стадии в способе многостадийного заряда током постоянной величины, на которой значение тока является малым, задается достаточно большим, то это является предпочтительным, поскольку количество электричества, требуемое для удаления крупнокристаллического сульфата свинца, может выполняться при слабом токе, который является эффективным в удалении крупнокристаллического сульфата свинца. Чтобы реализовать вышеуказанное, если требуемое количество C электричества заряда является тем же, желательно, чтобы время T2 зарядки для заключительной стадии было более длительным, поскольку значение отношения первого количества D1 электричества разряда темнового тока к общему количеству D электричества разряда является относительно более большим. Конкретно, желательно обеспечить, чтобы отношение D1/D относительно общего количества D электричества разряда для первого количества D1 электричества разряда темнового тока и величина первого коэффициента α корректно согласовывались, например, путем увеличения первого коэффициента α, если значение отношения D1/D увеличивается. Таким образом, запоминающий блок 31 хранит, в этом варианте осуществления, три типа α = 1,2, 1,5, 1,9 в качестве первого коэффициента α, как описано выше. Эти три типа первых коэффициентов α задаются заранее в соответствии с отношением D1/D. Кроме того, блок 37 вычисления количества электричества заряда получает D1/D исходя из общего количества D электричества разряда и первого количества D1 электричества разряда, полученного блоком 36 получения количества электричества разряда, и, из числа ряда значений (три типа в этом варианте осуществления), хранимых в качестве первых коэффициентов α в запоминающем блоке 31, значение, соответствующее отношению D1/D, используется в качестве первого коэффициента α.
(Примеры)
Результаты вышеизложенного варианта осуществления настоящего изобретения теперь показываются со ссылкой на следующие примеры и сравнительные примеры.
На Фиг. 5 показаны, в табличной форме, конфигурации разряда для примеров и сравнительных примеров. На Фиг. 6 показана диаграмма переходной кривой разрядной емкости свинцовой аккумуляторной батареи в примерах и сравнительном примере. В качестве свинцовой аккумуляторной батареи использовалась EC-FV1260 (изготовляемая корпорацией Panasonic Storage Battery Co., Ltd.), имеющая номинальное напряжение 12В, и номинальную емкость 60А·ч. Эта свинцовая аккумуляторная батарея была многократно заряжена и разряжена, как показано на Фиг. 3 в примерах, и многократно заряжена и разряжена, как показано на Фиг. 4 в сравнительных примерах. Другими словами, как показано на Фиг. 5, и в примерах, и в сравнительных примерах, разряд выполнялся при относительно большом значении тока в 1/3 [C] в течение периодов X1-X4 приведения в действие, разряд выполнялся при малом значении тока в 0,01 [C] в течение периодов Y1-Y4 простоя, и двухстадийный заряд током постоянной величины выполнялся после периода X4 приведения в действие. В этом двухстадийном заряде током постоянной величины, как в примере, показанном на Фиг. 2 в вышеизложенном варианте осуществления, значением зарядного тока для первой стадии является Ic1=0,2 [C], значением зарядного тока для второй стадии является Ic2=0,025 [C], и напряжением Vs окончания заряда для первой стадии является Vs=14,4В. Как описано далее, примеры и сравнительные примеры отличаются в отношении времени зарядки для второй стадии.
И в примерах, и в сравнительных примерах, разряд выполнялся в порядке следования трех типов конфигураций L-N разряда, показанных на Фиг. 5. Другими словами, в виде одного набора представлен разряд «конфигурация L разряда → двухстадийный заряд током постоянной величины → разряд по конфигурации М разряда → двухстадийный заряд током постоянной величины → разряд по конфигурации N разряда → двухстадийный заряд током постоянной величины», набор повторялся. Кроме того, разрядная емкость свинцовой аккумуляторной батареи измерялась в надлежащих интервалах в соответствии с последующей процедурой.
Прежде всего, выполняется предварительный разряд, пока напряжение на зажимах свинцовой аккумуляторной батареи не достигнет напряжения окончания в 9,9 В при постоянной величине тока в 1/3 [C]. В этот момент емкость не измеряется. Потом выполняется двухстадийный заряд током постоянной величины. В двухстадийном заряде током постоянной величины значение зарядного тока для первой стадии установлено в 0,2 [C], и напряжение окончания заряда для первой стадии установлено в 14,4 В. Кроме того, значение зарядного тока для второй стадии установлено в 0,025 [C], и время зарядки для второй стадии установлено в (60-R)/1,5 [часов] относительно количества R электричества заряда первой стадии. Другими словами, количество R электричества заряда для первой стадии может быть получено исходя из значения зарядного тока для первой стадии и времени зарядки. Поскольку значением зарядного тока второй стадии является 0,025 [C], и номинальная емкость свинцовой аккумуляторной батареи составляет 60А·ч, значением тока второй стадии будет 1,5A. Соответственно, в результате установки времени зарядки для второй стадии в (60-R)/1,5 [часов], свинцовая аккумуляторная батарея может быть полностью заряженной.
Потом, выполняется разряд, пока напряжение на клеммах свинцовой аккумуляторной батареи не достигнет напряжения окончания в 9,9 В при постоянной величине тока в 1/3 [C]. Здесь, измеряется разрядная емкость. Другими словами, разрядная емкость измеряется на основании времени разряда от полного заряда до достижения напряжения окончания в 9,9 В, и текущего значения разрядного тока в качестве тока постоянной величины. Потом, двухстадийный заряд током постоянной величины, такой же, как вышеуказанная зарядка, напоследок выполняется в качестве предварительного заряда, и измерение разрядной емкости тем самым завершается.
(Сравнительный Пример 1-1)
Прежде всего, выполнялся разряд для периодов X1-X4 движения и периодов Y1-Y4 простоя, показанных конфигурацией L разряда на Фиг. 5. Затем, выполнялся двухстадийный заряд током постоянной величины после периода X4 движения с тем, чтобы достичь количества Ca электричества заряда, которое получают путем суммирования количества D2 электричества разряда в течение периодов X1-X4 движения и количества D1 электричества разряда в течение периодов Y1-Y4 простоя, чтобы получить общее количество Da электричества разряда, и путем умножения общего количества Da электричества разряда на 1,1 (значение, эквивалентное второму коэффициенту β) в качестве коэффициента (Ca=Da×1,1). Потом выполнялся разряд для периодов X1-X4 движения и периодов Y1-Y4 простоя, показанных конфигурацией М разряда на Фиг. 5, и выполнялась зарядка (количество электричества заряда Ca=Da×1,1) при тех же условиях, как после конфигурации L разряда. Кроме того, выполнялся разряд для периодов X1-X4 движения и периодов Y1-Y4 простоя, показанных конфигурацией N разряда по Фиг. 5, и выполнялась зарядка (количество электричества заряда Ca=Da×1,1) при тех же условиях, как после конфигурации L разряда. Вышеуказанный заряд и разряд соответствуют режиму зарядки до полностью заряженного состояния после выполнения разряда, в котором SOC достигает 50%. Переходная кривая разрядной емкости, измеренной согласно вышеуказанным процедурам, показана на Фиг.6.
(Пример 1-1)
Как описано выше, как в сравнительном примере 1-1, двухстадийный заряд током постоянной величины выполняется после соответственных конфигураций L-N разряда. Однако, в примере 1-1, как описано в вышеизложенном варианте осуществления, общее количество D электричества разряда разделяется на второе количество D2 электричества разряда в течение периодов X1-X4 приведения в действие и первое количество D1 электричества разряда в течение периодов Y1-Y4 простоя. Кроме того, количество C электричества заряда получают в виде суммы первого количества C1 электричества заряда, полученного путем умножения первого количества D1 электричества разряда на 1,5 в качестве первого коэффициента α, и второго количества C2 электричества заряда, полученного путем умножения второго количества D2 электричества разряда на 1,1 в качестве второго коэффициента β. В противном случае повторялись такие же заряд и разряд, как в сравнительном примере 1-1. Переходная кривая разрядной емкости, измеренной с помощью таких же процедур, как в сравнительном примере 1-1, также показана на Фиг. 6.
Нужно отметить, относительно условий зарядки, время зарядки для второй стадии (время T2 зарядки), как последней стадии, задается более длительным по величине, так что вычисленное значение количества C электричества заряда возрастает относительно сравнительного примера 1-1.
(Пример 1-2)
В примере 1-2 обеспечивается, что значение первого коэффициента α, используемого для вычисления количества C электричества заряда, отличается в соответственных конфигурациях L-N разряда относительно примера 1-1. Другими словами, в примере 1-2, количество C электричества заряда получают путем установки первого коэффициента α в 1,2 в случае конфигурации L разряда, установки первого коэффициента α в 1,5 в случае конфигурации М разряда, и установки первого коэффициента α в 1,9 в случае конфигурации N разряда. В противном случае, повторялись такие же заряд и разряд, как в примере 1-1. Переходная кривая разрядной емкости, измеренной с помощью тех же процедур, как в сравнительном примере 1-1, также показана на Фиг. 6.
Нужно отметить, относительно условий зарядки, в отличие от примера 1-1, время зарядки для второй стадии (время T2 зарядки), в качестве заключительной стадии, задается более длительным, если вычисленное значение первого количества C1 электричества заряда возрастает.
Как очевидно из Фиг. 6, по сравнению со сравнительным примером 1-1, который не рассматривает первое количество D1 электричества разряда темнового тока, примеры 1-1 и 1-2 показали благоприятную характеристику срока службы. Среди примеров, пример 1-2, в котором первый коэффициент α был увеличен относительно первого количества D1 электричества разряда относительно темнового тока и времени зарядки второй стадии (времени T2 зарядки), поскольку заключительная стадия была продлена, показал значительно превосходящую характеристику срока службы. По причине этого, тогда как достаточное количество C электричества заряда подается непосредственно после увеличения крупнокристаллического сульфата свинца (увеличения первого количества D1 электричества разряда относительно темнового тока), чтобы удалить такой крупнокристаллический сульфат свинца, избыточный заряд исключался путем уменьшения количества C электричества заряда в других случаях.
Нужно отметить, когда повторяющаяся конфигурация из периодов приведения в действие и периодов простоя работающего от батареи устройства (например, электрического транспортного средства), оснащенного свинцовой аккумуляторной батареей, является по существу постоянной (например, когда конфигурации L-N разряда повторяются равномерно), такой же или лучший эффект, чем в примере 1-1 может, по меньшей мере, ожидаться при использовании, в виде фиксированного значения, представительного значения на основе среднего значения или подобного для первого коэффициента α, который является подходящим для соответственных конфигураций разряда (например, среднее значение 1,53 из 1,2, 1,5, 1,9, которые использовались в качестве коэффициента α для конфигураций L-N разряда). В этом случае, запоминающему блоку 31 требуется хранить только один тип первого коэффициента α, который задается на основании использования работающего от батареи устройства, такого как электрическое транспортное средство 1, использующего свинцовую аккумуляторную батарею 10.
(Пример 2)
На Фиг. 7 показано графическое изображение коэффициента сохранения разрядной емкости. В сравнительном примере 1-1, и в примерах 1-1 и 1-2, три конфигурации L-N разряда повторялись в порядке следования в ходе разряда, но теперь описывается результат вышеизложенного варианта осуществления настоящего изобретения в случае повторения разряда при одной конфигурации разряда.
В примере 2, второе количество C2 электричества заряда было получено при использовании 1,1 в качестве второго коэффициента β, подлежащего умножению на второе количество D2 электричества разряда (C2=D2×1,1). Между тем, первый коэффициент α, подлежащий умножению на первое количество D1 электричества разряда, устанавливался в α=1,2 после повторения конфигурации L разряда (D1/D=0,05), устанавливался в α=1,5 после повторения конфигурации М разряда (D1/D=0,2) и устанавливался в α=1,9 после повторения конфигурации N разряда (D1/D=0,4), чтобы получить первое количество C1 электричества заряда (C1=D1×α).
Кроме того, в качестве конфигурации разряда, которая отличается от конфигураций L-N разряда, показанных на Фиг. 5, первый коэффициент α устанавливался в α=1,3 после повторения конфигурации L2 разряда (D1/D=0,1), устанавливался в α=1,4 после повторения конфигурации L3 разряда (D1/D=0,15), устанавливался в α=1,6 после повторения конфигурации M2 разряда (D1/D=0,25), устанавливался в α=1,7 после повторения конфигурации M3 разряда (D1/D=0,3) и устанавливался в α=1,8 после повторения конфигурации M4 разряда (D1/D=0,35), чтобы получить первое количество C1 электричества заряда (C1=D1×α).
Кроме того, такой же двухстадийный заряд током постоянной величины, как в вышеизложенном сравнительном примере 1-1 и подобном, выполнялся, чтобы соответствовать количеству C электричества заряда, полученному путем сложения первого количества C1 электричества заряда и второго количества C2 электричества заряда. Вышеизложенные заряд и разряд повторялись для измерения разрядной емкости свинцовой аккумуляторной батареи по вышеизложенным процедурам на 600-ом цикле. Результаты показаны в виде символа P на Фиг. 7 как коэффициент сохранения емкости, который является отношением емкости для 600-ого цикла к начальной емкости.
Между тем, в качестве сравнительного примера 2, выполнялся такой же двухстадийный заряд током постоянной величины, как в вышеизложенном сравнительном примере 1-1 и подобном, обращая внимание только на то, чтобы общее количество Da электричества разряда независимо от конфигураций L-N разряда соответствовало количеству Ca электричества заряда, полученному путем умножения общего количества Da электричества разряда на 1,1 (значение, эквивалентное второму коэффициенту β) в качестве коэффициента (Ca=Da×1,1). Вышеуказанные заряд и разряд повторялись, чтобы измерять разрядную емкость свинцовой аккумуляторной батареи согласно вышеизложенным процедурам на 600-ом цикле. Результаты показаны в виде символа Q на Фиг. 7 как коэффициент сохранения емкости, который является значением отношения емкости для 600-ого цикла к начальной емкости.
На Фиг. 7 на основании степени расхождения между коэффициентом P сохранения емкости и коэффициентом Q сохранения емкости является очевидным, что эффект вышеизложенного варианта осуществления настоящего изобретения становится заметным, когда отношение D1/D первого количества D1 электричества разряда темнового тока к общему количеству D электричества разряда имеет значение 0,2 или более.
Другими словами, как показано на Фиг. 7, коэффициент Q сохранения емкости постепенно уменьшается до отношения D1/D=0,15 относительно коэффициента P сохранения емкости. После того, как значением отношения становится D1/D=0,15 или более, убывающий уровень коэффициента Q сохранения емкости относительно коэффициента P сохранения емкости повышается. К тому же, после того, как значением отношения становится D1/D=0,2 или более, коэффициентом Q сохранения емкости становится 90% или менее относительно коэффициента P сохранения емкости. Таким образом, можно сказать, что эффект вышеизложенного варианта осуществления начинает давать результат при отношении D1/D=0,15 или более, и эффект вышеизложенного варианта осуществления становится заметным при отношении D1/D=0,2 или более.
(Другие варианты осуществления)
Настоящее изобретение не ограничивается вышеизложенным вариантом осуществления. Другие варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже.
(1) На Фиг. 8 показана блок-схема состояния, в котором электрическое транспортное средство подключено к зарядному устройству согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 8, в отличие от вышеизложенного варианта осуществления, схема управления зарядом обеспечивается для зарядного устройства, а не для электрического транспортного средства. Другими словами, электрическое транспортное средство 15, показанное на Фиг. 8, содержит свинцовую аккумуляторную батарею 10, переключатель 11 источника питания и нагрузку 20. Кроме того, зарядное устройство 25, показанное на Фиг. 8, содержит зарядную схему 3 и схему 30 управления зарядом согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 8 одинаковые ссылочные позиции даны элементам, одинаковым с вышеизложенным вариантом осуществления, показанным на Фиг. 1. Схема 30 управления зарядом, показанная на Фиг. 8, имеет одинаковые функции с вышеизложенным вариантом осуществления, показанным на Фиг. 1. Другими словами, когда оператор электрического транспортного средства 15 подключает электрическое транспортное средство 15 к зарядному устройству 25 и действует зарядным переключателем 32 в схеме 30 управления зарядом, обеспеченной для зарядного устройства 25, схема 30 управления зарядом управляет зарядной схемой 3, и свинцовая аккумуляторная батарея 10 электрического транспортного средства 15 заряжается зарядным током, подаваемым от зарядной схемы 3. В варианте осуществления, также показанном на Фиг. 8, как в вышеизложенном варианте осуществления, является возможным надлежащим образом заряжать свинцовую аккумуляторную батарею 10 без ухудшения характеристики срока службы.
(2) В вышеизложенном варианте осуществления, тогда как блок 36 получения количества электричества разряда обеспечивает получение первого количества D1 электричества разряда темнового тока путем умножения времени простоя электрического транспортного средства 1, измеренного посредством ECU 23, на текущее значение темнового тока, сохраняемое в запоминающем блоке 31, настоящее изобретение не ограничивается таковым. В сравнении с током, который подается от свинцовой аккумуляторной батареи 10 для возбуждения двигателя 21, ток, который подается для возбуждения нагрузки 20, отличной от двигателя 21, такой как устройство 22 отображения или ECU 23, является чрезвычайно малым. Таким образом, даже если включен переключатель 11 источника питания электрического транспортного средства 1, ток, который протекает от свинцовой аккумуляторной батареи 10 при остановленном двигателе 21, может считаться темновым током, который имеет значение меньше вышеуказанного предварительно определенного уровня (например, 1/1000 [C]). Таким образом, разряд при остановленном двигателе 21 может быть включен в первое количество D1 электричества разряда. Этот модифицированный вариант осуществления теперь описывается, в основном, относительно различий в сравнении с вышеизложенным вариантом осуществления.
В дополнение к времени простоя электрического транспортного средства 1, ECU 23 измеряет время остановки двигателя, в которое переключатель 11 источника питания электрического транспортного средства 1 включен, и двигатель 21 остановлен. ECU 23 уведомляет блок 36 получения количества электричества разряда об измеренном времени простоя и времени остановки двигателя электрического транспортного средства 1 по запросу от блока 36 получения количества электричества разряда. Запоминающий блок 31 сохраняет текущее значение первого тока, которое меньше вышеуказанного предварительно определенного уровня, который проходит от свинцовой аккумуляторной батареи 10 во время простоя электрического транспортного средства 1. Запоминающий блок 31 сохраняет текущее значение второго тока, которое меньше вышеуказанного предварительно определенного уровня, который проходит от свинцовой аккумуляторной батареи 10 на протяжении времени остановки двигателя, в которое переключатель 11 источника питания электрического транспортного средства 1 включен и двигатель 21 остановлен.
Блок 36 получения количества электричества разряда обеспечивает получение количества D11 электричества разряда для первого тока путем умножения времени простоя электрического транспортного средства 1, измеренного посредством ECU 23, на текущее значение первого тока, сохраняемое в запоминающем блоке 31. Блок 36 получения количества электричества разряда обеспечивает получение количества D12 электричества разряда второго тока путем умножения времени остановки двигателя, измеренного посредством ECU 23, на текущее значение второго тока, сохраняемое в запоминающем блоке 31. Блок 36 получения количества электричества разряда обеспечивает получение первого количества D11 электричества разряда для тока, который меньше вышеуказанного предварительно определенного уровня, путем сложения количества D11 электричества разряда и количества D12 электричества разряда.
Кроме вышеуказанных моментов, этот модифицированный вариант осуществления является одинаковым с вышеизложенным вариантом осуществления. Даже в этом модифицированном варианте осуществления, как в вышеизложенном варианте осуществления, является возможным надлежаще заряжать свинцовую аккумуляторную батарею 10 без ухудшения характеристики срока службы. В этом модифицированном варианте осуществления двигатель 21 соответствуют примеру второй нагрузки, устройство 22 отображения и ECU 23 соответствуют примеру первой нагрузки, запоминающий блок 31 соответствует примеру третьего запоминающего блока, и блок 36 получения количества электричества разряда соответствует примеру первого блока получения и третьего блока получения. Этот модифицированный вариант осуществления также может быть применен к варианту осуществления, показанному на Фиг. 8.
(3) В вышеизложенном варианте осуществления, тогда как схема 30 управления зарядом обеспечивается отдельно от ECU 23, настоящее изобретение не ограничивается таковым. Например, конфигурация может быть такой, что функции блока 34 управления зарядом, блока 35 таймера, блока 36 получения количества электричества разряда и блока 37 вычисления количества электричества заряда в схеме 30 управления зарядом реализуются посредством ECU 23.
(4) В вышеизложенном варианте осуществления, тогда как блок 36 получения количества электричества разряда получает общее количество электричества разряда с использованием таблицы, которая предварительно сохранена в запоминающем блоке 31, настоящее изобретение не ограничивается таковым. Схема 30 управления зарядом может содержать, например, интегратор количества электричества. Интегратор количества электричества может использоваться, чтобы соответственно интегрировать, в ходе разряда, первое количество D1 электричества разряда относительно разряда, в котором значение тока меньше вышеуказанного предварительно определенного уровня, и второе количество D2 электричества разряда относительно разряда, в котором значение тока не меньше вышеуказанного предварительно определенного уровня. Таким образом, является возможным точно получить первое количество D1 электричества разряда и второе количество D2 электричества разряда.
(5) В вышеизложенном варианте осуществления, тогда как n=2 в многостадийном (n-стадийном) заряде током постоянной величины, настоящее изобретение не ограничивается таковым, и n может иметь значение 3 или более.
(6) В вышеизложенном варианте осуществления, тогда как электрическое транспортное средство описывается в качестве примера, настоящее изобретение не ограничивается таковым. Например, настоящее изобретение также может применяться к работающему от батареи устройству, которое не оснащено вспомогательным источником питания, содержит свинцовую аккумуляторную батарею в качестве своего единственного источника питания, и сконфигурировано так, что большой ток, который не меньше вышеуказанного предварительно определенного уровня, подается от свинцовой аккумуляторной батареи на нагрузку, такую как двигатель, и темновой ток, который меньше вышеуказанного предварительно определенного уровня, проходит от свинцовой аккумуляторной батареи. Является возможным надлежаще заряжать свинцовую аккумуляторную батарею, обеспеченную для этого вида устройства, работающего от батареи, без ухудшения характеристики срока службы. Кроме того, в качестве примера вышеуказанного работающего от батареи устройства, имеется фотогальваническая система, содержащая свинцовую аккумуляторную батарею, уличный фонарь в качестве нагрузки и фотоэлектрический элемент-преобразователь, который преобразовывает солнечный свет в энергию и заряжает свинцовую аккумуляторную батарею преобразованной энергией. В этой фотогальванической системе, если продолжительность освещения уличным фонарем является короткой, то отношение количества электричества разряда темнового тока к общему количеству электричества разряда увеличится. Соответственно, даже в этой фотогальванической системе является возможным надлежащим образом заряжать свинцовую аккумуляторную батарею, обеспеченную для фотогальванической системы, без ухудшения характеристики срока службы батареи.
Нужно отметить, что вышеизложенные варианты осуществления в основном включают в себя изобретение, имеющее следующую конфигурацию.
Схема управления зарядом согласно одному аспекту настоящего изобретения является схемой управления зарядом, которая управляет зарядным блоком, который заряжает свинцовую аккумуляторную батарею, используемую в качестве источника питания для работающего от батареи устройства, включает в себя: первый блок получения, который получает, по команде запуска заряда, общее количество электричества разряда для свинцовой аккумуляторной батареи в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда, общее количество электричества разряда является разделяемым на первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение меньше предварительно определенного уровня, и второе количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение не меньше предварительно определенного уровня; вычислительный блок, который обеспечивает получение первого количества электричества заряда, соответствующего первому количеству электричества разряда, полученному первым блоком получения, второго количества электричества заряда, соответствующего второму количеству электричества разряда, полученному первым блоком получения, и количества электричества заряда, требуемого для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи в виде суммы полученных первого количества электричества заряда и второго количества электричества заряда; и блок управления зарядом, который управляет зарядом свинцовой аккумуляторной батареи посредством зарядного блока на основании количества электричества заряда, полученного посредством вычислительного блока.
Согласно вышеизложенной конфигурации, первый блок получения получает, по команде запуска заряда, общее количество электричества разряда свинцовой аккумуляторной батареи в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда, общее количество электричества разряда является разделяемым на первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение меньше предварительно определенного уровня, и второе количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение не меньше предварительно определенного уровня. Вычислительный блок обеспечивает получение первого количества электричества заряда, соответствующего первому количеству электричества разряда, полученному первым блоком получения, второго количества электричества заряда, соответствующего второму количеству электричества разряда, полученному первым блоком получения, и количества электричества заряда, требуемого для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи в виде суммы полученных первого количества электричества заряда и второго количества электричества заряда. Блок управления зарядом управляет зарядом свинцовой аккумуляторной батареи посредством зарядного блока на основании количества электричества заряда, полученного посредством вычислительного блока.
Если первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение меньше предварительно определенного уровня, увеличивается, то поскольку текущее значение разрядного тока меньше предварительно определенного уровня, который является малым, размер кристаллов сульфата свинца, образуемого разрядом, увеличивается. Соответственно, при недостаточном количестве электричества заряда, кристаллы сульфата свинца не удаляются и сохранятся. Однако, согласно вышеизложенной конфигурации, блок получения количества электричества разряда получает общее количество электричества разряда путем деления на первое количество электричества разряда и второе количество электричества разряда, и блок вычисления количества электричества заряда обеспечивает получение отдельно первого количества электричества заряда, соответствующего первому количеству электричества разряда, и второго количества электричества заряда, соответствующего второму количеству электричества разряда. Таким образом, является возможным предотвращать появление недостаточного количества электричества заряда. Следовательно, свинцовая аккумуляторная батарея может быть надлежаще заряженной без снижения характеристики срока службы.
Кроме того, предпочтительно, вышеуказанная схема управления зарядом дополнительно содержит первый запоминающий блок, который хранит первый коэффициент, который задается заранее, и второй коэффициент, который задается имеющим значение меньше первого коэффициента и больше 1, причем вычислительный блок обеспечивает получение первого количества электричества заряда путем умножения первого количества электричества разряда, полученного первым блоком получения, на первый коэффициент, сохраняемый в первом запоминающем блоке, и обеспечивает получение второго количества электричества заряда путем умножения второго количества электричества разряда, полученного первым блоком получения, на второй коэффициент, сохраняемый в первом запоминающем блоке.
Согласно вышеизложенной конфигурации, первый запоминающий блок хранит первый коэффициент, который задается заранее, и второй коэффициент, который задается имеющим значение меньше первого коэффициента и больше 1. Вычислительный блок обеспечивает получение первого количества электричества заряда путем умножения первого количества электричества разряда, полученного первым блоком получения, на первый коэффициент, сохраняемый в первом запоминающем блоке. Кроме того, вычислительный блок обеспечивает получение второго количества электричества заряда путем умножения второго количества электричества разряда, полученного первым блоком получения, на второй коэффициент, сохраняемый в первом запоминающем блоке. Соответственно, поскольку первый коэффициент задается большим второго коэффициента, является возможным более достоверно предотвращать появление недостаточного первого количества электричества заряда, соответствующего первому количеству электричества разряда.
Кроме того, в вышеизложенной схеме управления зарядом, предпочтительно, первый запоминающий блок хранит набор первых коэффициентов в соответствии с величиной отношения первого количества электричества разряда относительно общего количества электричества разряда, набор первых коэффициентов имеет большее численное значение, если величина отношения является более значительной, и вычислительный блок получает значение отношения первого количества электричества разряда к полному количеству электричества разряда, и использует первый коэффициент, соответствующий полученному отношению, из числа набора первых коэффициентов, сохраняемых в первом запоминающем блоке.
Согласно вышеизложенной конфигурации, первый запоминающий блок хранит набор первых коэффициентов в соответствии с величиной отношения первого количества электричества разряда относительно общего количества электричества разряда. Первые коэффициенты набора имеют большее численное значение, если величина отношения является более большой. Вычислительный блок получает значение отношения первого количества электричества разряда к общему количеству электричества разряда, и использует первый коэффициент, соответствующий полученному значению отношения, из числа набора первых коэффициентов, сохраняемых в первом запоминающем блоке. Таким образом, поскольку первый коэффициент с более большим численным значением, используемый в качестве отношения первого количества электричества разряда к общему количеству электричества разряда, является более большим, возможно более достоверно предотвращать появление недостаточного первого количества электричества заряда, соответствующего первому количеству электричества разряда.
Кроме того, предпочтительно, вышеуказанная схема управления зарядом дополнительно содержит второй блок получения, который получает, по команде запуска заряда, нерабочее время, в которое выключен источник питания устройства, работающего от батареи, в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда, и второй запоминающий блок, который сохраняет текущее значение, которое меньше предварительно определенного уровня темнового тока, проходящего от свинцовой аккумуляторной батареи в течение нерабочего времени устройства, работающего от батареи, причем первый блок получения обеспечивает получение первого количества электричества разряда на основании нерабочего времени, полученного вторым блоком получения, и текущего значения темнового тока, сохраняемого во втором запоминающем блоке.
Согласно вышеизложенной конфигурации, второй блок получения получает, по команде запуска заряда, нерабочее время, в которое выключен источник питания для устройства, работающего от батареи, в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда. Второй запоминающий блок сохраняет текущее значение, которое меньше предварительно определенного уровня темнового тока, проходящего от свинцовой аккумуляторной батареи в течение нерабочего времени устройства, работающего от батареи. Первый блок получения обеспечивает получение первого количества электричества разряда на основании нерабочего времени, полученного вторым блоком получения, и текущего значения темнового тока, сохраняемого во втором запоминающем блоке. Таким образом, первое количество электричества разряда может быть легко получено с помощью простой конфигурации на основе нерабочего времени и текущего значения темнового тока.
Кроме того, предпочтительно, в вышеизложенной схеме управления зарядом, работающее от батареи устройство включает в себя двигатель в качестве источника приведения в действие, и схема управления зарядом дополнительно содержит: третий блок получения, который получает, по команде запуска заряда, нерабочее время, в которое выключен источник питания работающего от батареи устройства, и время остановки двигателя, в которое источник питания работающего от батареи устройства включен, а двигатель остановлен, в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда; и третий запоминающий блок, который сохраняет текущее значение, которое меньше предварительно определенного уровня первого тока, проходящего от свинцовой аккумуляторной батареи в течение нерабочего времени работающего от батареи устройства, и текущее значение, которое меньше предварительно определенного уровня второго тока, проходящего от свинцовой аккумуляторной батареи на протяжении времени остановки двигателя устройства, работающего от батареи, причем первый блок получения: обеспечивает получение количества электричества разряда относительно первого тока на основании нерабочего времени, полученного третьим блоком получения, и текущего значения первого тока, сохраняемого в третьем запоминающем блоке; обеспечивает получение количества электричества разряда относительно второго тока на основании времени остановки двигателя, полученного третьим блоком получения, и текущего значения второго тока, сохраняемого в третьем запоминающем блоке; и обеспечивает получение, в качестве первого количества электричества разряда, суммы количества электричества разряда для первого тока и количества электричества разряда второго тока.
Согласно вышеизложенной конфигурации, третий блок получения получает, по команде запуска заряда, нерабочее время, в которое источник питания работающего от батареи устройства выключен, и время остановки двигателя, в которое источник питания работающего от батареи устройства включен, а двигатель остановлен, в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда. Третий запоминающий блок сохраняет текущее значение, которое меньше предварительно определенного уровня первого тока, проходящего от свинцовой аккумуляторной батареи в течение нерабочего времени устройства, работающего от батареи, и текущее значение, которое меньше предварительно определенного уровня, второго тока, проходящего от свинцовой аккумуляторной батареи на протяжении времени остановки двигателя устройства, работающего от батареи. Первый блок получения обеспечивает получение количества электричества разряда для первого тока на основании нерабочего времени, полученного третьим блоком получения, и текущего значения первого тока, сохраняемого в третьем запоминающем блоке. Первый блок получения обеспечивает получение количества электричества разряда относительно второго тока на основании времени остановки двигателя, полученного третьим блоком получения, и текущего значения второго тока, сохраняемого в третьем запоминающем блоке. Первый блок получения обеспечивает получение, в качестве первого количества электричества разряда, суммы количества электричества разряда для первого тока и количества электричества разряда относительно второго тока. Соответственно, первое количество электричества разряда может быть легко получено с помощью простой конфигурации.
Кроме того, в вышеизложенной схеме управления зарядом, предпочтительно, отношение первого количества электричества разряда относительно общего количества электричества разряда имеет значение 0,15 или выше.
Согласно вышеизложенной конфигурации, отношение первого количества электричества разряда относительно общего количества электричества разряда имеет значение 0,15 или выше. Поскольку вышеописанная проблема является заметной в случае вышеизложенной конфигурации, превосходящие результаты могут быть получены применением настоящего изобретения к вышеизложенному случаю.
Кроме того, предпочтительно вышеуказанная схема управления зарядом дополнительно содержит блок определения напряжения, который определяет напряжение на клеммах свинцовой аккумуляторной батареи, причем блок управления зарядом: выполняет n-стадийный (где n является целым числом 2 или большим) заряд током постоянной величины, состоящий из запуска заряда током постоянной величины с предварительно определенным значением зарядного тока и перехода на заряд последующей стадии со значением зарядного тока, уменьшаемым, когда напряжение на зажимах свинцовой аккумуляторной батареи, определенное блоком определения напряжения, достигает предварительно определенного напряжения окончания заряда; выполняет, в заряде на заключительной n-ой стадии, зарядку независимо от напряжения на клеммах свинцовой аккумуляторной батареи с уменьшенным значением или значением таким же, как значение зарядного тока предыдущей стадии, измеряя при этом использованное время от начала заряда для n-ой стадии; получает заряженное количество электричества, используемое для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи до (n-1)-ой стадии, на основании значения зарядного тока для каждой из стадий и времени, требуемого, чтобы напряжение на зажимах свинцовой аккумуляторной батареи достигло напряжения окончания заряда на каждой из стадий; и принимает решение о времени зарядки в заряде на заключительной n-ой стадии на основании количества электричества заряда, полученного посредством вычислительного блока, и полученного заряженного количества электричества, и завершает заряд для n-ой стадии при истечении времени зарядки по принятому решению.
Согласно вышеизложенной конфигурации, блок детектирования напряжения детектирует напряжение на зажимах свинцовой аккумуляторной батареи. Блок управления зарядом выполняет n-стадийный (где n является целым числом от 2 или больше) процесс заряда током постоянной величины состоящий из запуска заряда током постоянной величины с предварительно определенным значением зарядного тока и перехода на заряд по последующей стадии с уменьшенным значением зарядного тока, и если напряжение на зажимах свинцовой аккумуляторной батареи, определенное блоком определения напряжения, достигает предварительно определенного напряжения окончания заряда. Кроме того, блок управления зарядом выполняет, в заряде на заключительной n-ой стадии, зарядку независимо от напряжения на зажимах свинцовой аккумуляторной батареи с уменьшенным значением или таким же значением, как значение зарядного тока для предыдущей стадии, при этом измеряя использованное время от начала заряда для n-ой стадии. Кроме того, блок управления зарядом получает заряженное количество электричества, используемое для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи вплоть до (n-1)-ой стадии на основании значения зарядного тока для каждой из стадий и времени, требуемого, чтобы напряжение на зажимах свинцовой аккумуляторной батареи достигло напряжения окончания заряда на каждой из стадий. Кроме того, блок управления зарядом принимает решение о времени зарядки в заряде на заключительной n-ой стадии на основании количества электричества заряда, полученного посредством вычислительного блока, и полученного заряженного количество электричества, и завершает заряд для n-ой стадии при истечении времени зарядки по принятому решению.
В этом многостадийном заряде током постоянной величины из двух или более стадий, если значением зарядного тока является Ik, когда числом стадий зарядки является k стадий, и n имеет значение 3 или более, то I1>I2>...>In-1≥In, и если n=2, то I1>I2. Если выполняется этот вид n-стадийного заряда током постоянной величины, является возможным достичь заряда на заключительной стадии (n-ой стадии) зарядным током малой величины за относительно короткий период времени. Соответственно, это является предпочтительным, поскольку заряд при малой величине зарядного тока подходит для удаления крупнокристаллического сульфата свинца.
Работающее от батареи устройство согласно другому аспекту настоящего изобретения содержит: вышеуказанную схему управления зарядом; свинцовую аккумуляторную батарею, подлежащую использованию в качестве источника питания; первую нагрузку, на которую ток, текущее значение которого меньше предварительно определенного уровня, подается от свинцовой аккумуляторной батареи; и вторую нагрузку, на которую ток, текущее значение которого не меньше предварительно определенного уровня, подается от свинцовой аккумуляторной батареи.
Согласно вышеизложенной конфигурации, обеспечивается вышеописанная схема управления зарядом. Свинцовая аккумуляторная батарея используется в качестве источника питания. Первой нагрузкой является нагрузка, на которую ток, текущее значение которого меньше предварительно определенного уровня, подается от свинцовой аккумуляторной батареи. Второй нагрузкой является нагрузка, на которую ток, текущее значение которого не меньше предварительно определенного уровня, подается от свинцовой аккумуляторной батареи. Если первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда на основе разряда на первую нагрузку с текущим значением меньше предварительно определенного уровня, возрастает, поскольку текущее значение разрядного тока, которое меньше предварительно определенного уровня, является малым, то увеличивается размер кристаллов сульфата свинца, образуемого разрядом. Соответственно, если количество электричества заряда является недостаточным, кристаллы сульфата свинца не удаляются и сохранятся. Однако, согласно вышеизложенной конфигурации, блок получения количества электричества разряда получает общее количество электричества разряда путем деления на первое количество электричества разряда на основе разряда на первую нагрузку и второе количество электричества разряда на основе разряда на вторую нагрузку. Кроме того, поскольку блок вычисления количества электричества заряда обеспечивает получение первого количества электричества заряда, соответствующего первому количеству электричества разряда, то является возможным предотвращать появление недостаточного количества электричества заряда. Следовательно, свинцовая аккумуляторная батарея может быть надлежаще заряженной без снижения характеристики срока службы.
Предпочтительно, вышеизложенное работающее от батареи устройство дополнительно содержит переключатель источника питания, который включает/выключает подачу питания от свинцовой аккумуляторной батареи на вторую нагрузку, и блок управления устройством, который измеряет нерабочее время, в которое переключатель источника питания выключен, от момента окончания предыдущего заряда.
Согласно вышеизложенной конфигурации, переключатель источника питания включает/выключает подачу питания от свинцовой аккумуляторной батареи на вторую нагрузку. Блок управления устройством измеряет нерабочее время, в которое переключатель источника питания выключен, от момента окончания предыдущего заряда. Даже когда переключатель источника питания выключен, и выключена подача питания на вторую нагрузку, темновой ток, имеющий текущее значение меньше предварительно определенного уровня, часто проходит от свинцовой аккумуляторной батареи. Таким образом, время, которое темновой ток является протекающим, может точно устанавливаться путем измерения нерабочего времени, в которое переключатель источника питания выключен, от момента окончания предыдущего заряда. Следовательно, первый блок получения может получить первое количество электричества разряда.
Предпочтительно, вышеуказанное работающее от батареи устройство, дополнительно содержит переключатель источника питания, который включает/выключает подачу питания от свинцовой аккумуляторной батареи на первую нагрузку и вторую нагрузку, и блок управления устройством, который измеряет нерабочее время, в которое переключатель источника питания выключен, от момента окончания предыдущего заряда, причем вторая нагрузка включает в себя двигатель в качестве источника приведения в действие, и блок управления устройством дополнительно измеряет время, в которое переключатель источника питания включен, и двигатель не приведен в действие, от момента окончания предыдущего заряда.
Согласно вышеизложенной конфигурации, переключатель источника питания включает/выключает подачу питания от свинцовой аккумуляторной батареи на первую нагрузку и вторую нагрузку. Блок управления устройством измеряет нерабочее время, в которое переключатель источника питания выключен, от момента окончания предыдущего заряда. Вторая нагрузка включает в себя двигатель в качестве источника приведения в действие. Блок управления устройством дополнительно измеряет время, в которое переключатель источника питания включен, и двигатель не приведен в действие, от момента окончания предыдущего заряда. Даже когда переключатель источника питания включен, и подача питания на первую нагрузку и вторую нагрузку включена, если двигатель не приведен в действие, ток с текущим значением меньше предварительно определенного уровня, часто проходит от свинцовой аккумуляторной батареи. Таким образом, время прохождения тока со значением меньше предварительно определенного уровня, может быть точно установлено путем измерения времени, в которое переключатель источника питания включен, и двигатель не приведен в действие, от момента окончания предыдущего заряда. Следовательно, первый блок получения может получить первое количество электричества разряда.
Зарядное устройство согласно еще одному аспекту настоящего изобретения содержит вышеописанную схему управления зарядом и зарядное устройство, которое управляется схемой управления зарядом и заряжает свинцовую аккумуляторную батарею.
Согласно вышеизложенной конфигурации, обеспечивается вышеописанная схема управления зарядом. Зарядный блок управляется схемой управления зарядом и заряжает свинцовую аккумуляторную батарею. Если первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение меньше предварительно определенного уровня, увеличивается, поскольку текущее значение разрядного тока меньше предварительно определенного уровня, который является небольшим, то размер кристаллов сульфата свинца, образуемого разрядом, увеличивается. Соответственно, когда количество электричества заряда является недостаточным, кристаллы сульфата свинца не удаляются и сохранятся. Однако, согласно вышеизложенной конфигурации, блок получения количества электричества разряда получает общее количество электричества разряда путем деления на первое количество электричества разряда и второе количество электричества разряда, и блок вычисления количества электричества заряда отдельно обеспечивает получение первого количества электричества заряда, соответствующего первому количеству электричества разряда, и второго количества электричества заряда, соответствующего второму количеству электричества разряда. Таким образом, является возможным предотвращать появление недостаточного количества электричества заряда. Следовательно, свинцовая аккумуляторная батарея может быть надлежащим образом заряженной без снижения характеристики срока службы.
Способом зарядки согласно еще одному аспекту настоящего изобретения является способ зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, используемой в качестве источника питания для работающего от батареи устройства, содержащий: первый этап получения, по команде запуска зарядки, общего количества электричества разряда свинцовой аккумуляторной батареи в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда, причем общее количество электричества разряда является разделяемым на первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение меньше предварительно определенного уровня, и второе количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение не меньше предварительно определенного уровня; второй этап обеспечения получения первого количества электричества заряда, соответствующего первому количеству электричества разряда, полученному на первом этапе, второго количества электричества заряда, соответствующего второму количеству электричества разряда, полученному на первом этапе, и количества электричества заряда, требуемого для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, в виде суммы полученных первого количества электричества заряда и второго количества электричества заряда; и третий этап управления зарядом свинцовой аккумуляторной батареи на основании количества электричества заряда, полученного на втором этапе.
Согласно вышеизложенной конфигурации, на первом этапе, общее количество электричества разряда свинцовой аккумуляторной батареи в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда получают, по команде запуска заряда, причем, общее количество электричества разряда является разделяемым на первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение меньше предварительно определенного уровня, и второе количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение не меньше предварительно определенного уровня. На втором этапе обеспечивается получение первого количества электричества заряда, соответствующего первому количеству электричества разряда, полученному на первом этапе, получение второго количества электричества заряда, соответствующего второму количеству электричества разряда, полученному на первом этапе, и получение количества электричества заряда, требуемого для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, в виде суммы полученных первого количества электричества заряда и второго количества электричества заряда. На третьем этапе осуществляется управление зарядом свинцовой аккумуляторной батареи на основании количества электричества заряда, полученного на втором этапе.
Если первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение меньше предварительно определенного уровня, увеличивается, поскольку текущее значение разрядного тока меньше предварительно определенного уровня, который является небольшим, то размер кристаллов сульфата свинца, образуемого разрядом, увеличивается. Соответственно, если количество электричества заряда является недостаточным, кристаллы сульфата свинца не удаляются и сохранятся. Однако согласно вышеизложенной конфигурации, на первом этапе, общее количество электричества разряда получают путем деления на первое количество электричества разряда и второе количество электричества разряда, и на втором этапе, первое количество электричества заряда, соответствующее первому количеству электричества разряда, и второго количества электричества заряда, соответствующего второму количеству электричества разряда, получают отдельно. Таким образом, является возможным предотвращать появление недостаточного количества электричества заряда. Следовательно, свинцовая аккумуляторная батарея может быть надлежащим образом заряженной, без снижения характеристики срока службы.
Согласно данному изобретению, является возможным предотвращать возникновение недостаточной зарядки даже при повторении режима выполнения частичной зарядки (многостадийный заряд током постоянной величины) вплоть до состояния полностью заряженного после использования, лишь в течение короткого периода времени, работающего от батареи устройства, такого как электрическое транспортное средство, которое использует свинцовую аккумуляторную батарею в качестве основного источника питания. В результате является возможным препятствовать ухудшению характеристики срока службы для свинцовой аккумуляторной батареи. Соответственно, потребности в недорогих и высокоэффективных свинцовых аккумуляторных батареях могут дополнительно расширяться.
Промышленная применимость
Схема управления зарядом, работающее от батареи устройство, зарядное устройство и способ зарядки согласно настоящему изобретению являются применимыми в виде схемы, устройства, аппаратуры и способа для надлежащей зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, подлежащей использованию в качестве основного источника питания работающего от батареи устройства, такого как электрическое транспортное средство.
Использование: в области электротехники. Технический результат - увеличение срока службы аккумуляторных батарей. Схема (30) управления зарядом, управляющая зарядным блоком (3), который заряжает свинцовую аккумуляторную батарею (10), используемую в качестве источника питания для устройства (1), включает в себя первый блок (36) получения, который получает, по команде запуска заряда, общее количество электричества разряда свинцовой аккумуляторной батареи в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начала текущего заряда, причем общее количество электричества разряда является разделяемым на первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда тока разряда, имеющего текущее значение, меньшее предварительно определенного уровня, и второе количество электричества разряда - не меньшее предварительно определенного уровня, вычислительный блок (37), который обеспечивает получение первого и второго количества электричества заряда, соответствующих первому и второму количеству электричества разряда, полученным первым блоком получения, и количества электричества заряда, требуемого для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи в качестве суммы полученных первого и второго количества электричества заряда, и блок (34) управления зарядом, который управляет зарядным блоком на основании количества электричества заряда. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.
1. Схема управления зарядом, которая управляет зарядным блоком, который заряжает свинцовую аккумуляторную батарею, используемую в качестве источника питания для работающего от батареи устройства, содержащая: первый блок получения, который получает, по команде запуска заряда, общее количество электричества разряда свинцовой аккумуляторной батареи в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда, общее количество электричества разряда является разделяемым на первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда относительно разрядного тока, имеющего текущее значение, меньшее предварительно определенного уровня, и второе количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда относительно разрядного тока, имеющего текущее значение, не меньшее предварительно определенного уровня; вычислительный блок, который получает первое количество электричества заряда, соответствующее первому количеству электричества разряда, полученному первым блоком получения, второе количество электричества заряда, соответствующее второму количеству электричества разряда, полученному первым блоком получения, и количество электричества заряда, требуемое для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, в виде суммы полученных первого количества электричества заряда и второго количества электричества заряда; и блок управления зарядом, который управляет зарядом свинцовой аккумуляторной батареи посредством зарядного блока на основании количества электричества заряда, полученного посредством вычислительного блока.
2. Схема управления зарядом по п.1, дополнительно содержащая: первый блок хранения, который сохраняет первый коэффициент, который задается заранее, и второй коэффициент, который задается меньшим первого коэффициента и большим 1, причем вычислительный блок получает первое количество электричества заряда путем умножения первого количества электричества разряда, полученного первым блоком получения, на первый коэффициент, сохраненный в первом блоке хранения, и получает второе количество электричества заряда путем умножения второго количества электричества разряда, полученного первым блоком получения, на второй коэффициент, сохраненный в первом блоке хранения.
3. Схема управления зарядом по п.2, в которой первый блок хранения сохраняет множество первых коэффициентов в соответствии с величиной отношения первого количества электричества разряда к общему количеству электричества разряда, множество первых коэффициентов имеет большее численное значение, если величина отношения является более большой, и вычислительный блок получает отношение первого количества электричества разряда к общему количеству электричества разряда и использует первый коэффициент, соответствующий полученному отношению, из множества первых коэффициентов, сохраненных в первом блоке хранения.
4. Схема управления зарядом по любому из пп.1-3, дополнительно содержащая: второй блок получения, который получает, по команде запуска заряда, нерабочее время, в которое источник питания для работающего от батареи устройства выключен, в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда; и второй блок хранения, который сохраняет текущее значение, которое меньше предварительно определенного уровня темнового тока, протекающего от свинцовой аккумуляторной батареи в течение нерабочего времени устройства, работающего от батареи, причем первый блок получения получает первое количество электричества разряда на основании нерабочего времени, полученного вторым блоком получения, и текущего значения темнового тока, сохраненного во втором блоке хранения.
5. Схема управления зарядом по любому из пп.1-3, в которой работающее от батареи устройство включает в себя двигатель в качестве приводного устройства, содержащая: третий блок получения, который получает по команде запуска заряда, нерабочее время, в которое источник питания работающего от батареи устройства выключен, и время остановки двигателя, в которое источник питания работающего от батареи устройства включен, а двигатель остановлен, в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда; и третий блок хранения, который сохраняет текущее значение, которое меньше предварительно определенного уровня первого тока, протекающего от свинцовой аккумуляторной батареи в течение нерабочего времени устройства, работающего от батареи, и текущее значение, которое меньше предварительно определенного уровня второго тока, протекающего от свинцовой аккумуляторной батареи в течение времени остановки двигателя устройства, работающего от батареи, причем первый блок получения: получает количество электричества разряда относительно первого тока на основании нерабочего времени, полученного третьим блоком получения, и текущего значения первого тока, сохраненного в третьем блоке хранения; получает количество электричества разряда относительно второго тока на основании времени остановки двигателя, полученного третьим блоком получения, и текущего значения второго тока, сохраненного в третьем блоке хранения; и получает, в качестве первого количества электричества разряда, сумму количества электричества разряда относительно первого тока и количества электричества разряда относительно второго тока.
6. Схема управления зарядом по любому из пп.1-3, в которой отношение первого количества электричества разряда к общему количеству электричества разряда имеет значение 0,15 или выше.
7. Схема управления зарядом по любому из пп.1-3, дополнительно содержащая: блок детектирования напряжения, который детектирует напряжение на клеммах свинцовой аккумуляторной батареи, причем блок управления зарядом: выполняет n-стадийный (где n является целым числом от 2 или больше) заряд постоянным током от запуска заряда постоянным током с предварительно определенным значением зарядного тока, и переход на заряд последующей стадии с уменьшенным значением зарядного тока, если напряжение на клеммах свинцовой аккумуляторной батареи, детектированное блоком детектирования напряжения, достигает предварительно определенного напряжения окончания заряда; выполняет, в заряде заключительной n-й стадии, зарядку независимо от напряжения на клеммах свинцовой аккумуляторной батареи с уменьшенным значением или таким же значением, как значение зарядного тока на предыдущей стадии, измеряя при этом прошедшее время от начала заряда n-й стадии; получает заряженное количество электричества, используемое для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи вплоть до (n-1)-й стадии, на основании значения зарядного тока для каждой из стадий и времени, требуемого для достижения напряжением на клеммах свинцовой аккумуляторной батареи напряжения окончания заряда на каждой из стадий; и принимает решение о времени зарядки в заряде заключительной n-й стадии на основании количества электричества заряда, полученного посредством вычислительного блока, и полученного заряженного количества электричества, и завершает заряд n-й стадии при истечении времени зарядки по принятому решению.
8. Работающее от батареи устройство, содержащее: схему управления зарядом по любому из пп.1-7; свинцовую аккумуляторную батарею, подлежащую использованию в качестве источника питания; первую нагрузку, на которую ток, текущее значение которого меньше предварительно определенного уровня, подается от свинцовой аккумуляторной батареи; и вторую нагрузку, на которую ток, текущее значение которого не меньше предварительно определенного уровня, подается от свинцовой аккумуляторной батареи.
9. Работающее от батареи устройство по п.8, дополнительно содержащее: переключатель источника питания, который включает/выключает подачу питания от свинцовой аккумуляторной батареи на вторую нагрузку; и блок управления устройством, который измеряет нерабочее время, в которое переключатель источника питания выключен, от момента окончания предыдущего заряда.
10. Работающее от батареи устройство по п.8, дополнительно содержащее: переключатель источника питания, который включает/выключает подачу питания от свинцовой аккумуляторной батареи на первую нагрузку и вторую нагрузку; и блок управления устройством, который измеряет нерабочее время, в которое переключатель источника питания выключен, от момента окончания предыдущего заряда, причем вторая нагрузка включает в себя двигатель в качестве устройства приведения в действие, и блок управления устройством дополнительно измеряет время, в которое переключатель источника питания включен, а двигатель не приведен в действие, от момента окончания предыдущего заряда.
11. Зарядное устройство, содержащее схему управления зарядом по любому из пп.1-7 и зарядный блок, который управляется схемой управления зарядом и заряжает свинцовую аккумуляторную батарею.
12. Способ зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, используемой в качестве источника питания для работающего от батареи устройства, содержащий: первый этап, на котором получают, по команде запуска зарядки, общее количество электричества разряда свинцовой аккумуляторной батареи в течение промежутка времени от момента окончания предыдущего заряда до начального момента текущего заряда, общее количество электричества разряда является разделяемым на первое количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение, меньшее предварительно определенного уровня, и второе количество электричества разряда, которое является количеством электричества разряда разрядного тока, имеющего текущее значение, не меньшее предварительно определенного уровня; второй этап, на котором получают первое количество электричества заряда, соответствующее первому количеству электричества разряда, полученному на первом этапе, второе количество электричества заряда, соответствующее второму количеству электричества разряда, полученному на первом этапе, и количество электричества заряда, требуемое для зарядки свинцовой аккумуляторной батареи, в виде суммы полученных первого количества электричества заряда и второго количества электричества заряда; и третий этап, на котором управляют зарядом свинцовой аккумуляторной батареи на основании количества электричества заряда, полученного на втором этапе.
| WO 2010016275 A1, 11.02.2010 | |||
| АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЗАРЯДА И ТРЕНИРОВКИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ "ПРИЗМА" | 2007 |
|
RU2371825C2 |
| СПОСОБ РАСЧЕТА ДОПУСТИМОЙ МОЩНОСТИ БАТАРЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ МЕТОДИК ПРЕДСКАЗАНИЯ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ЭЛЕМЕНТА | 2004 |
|
RU2336618C2 |
| JP 2000243457 A, 08.09.2000. | |||
