专利名称：蓄电池剩余容量计算装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及蓄电池剩余容量计算装置，特别是涉及能够准确地计算出二次电池的剩余容量的蓄电池剩余容量计算装置。
背景技术：
目前，已知为了提高二次电池的剩余容量(充电容量)的计算精度，需要考虑各种参数。专利文献1中公开了一种蓄电池剩余容量计算装置，其基于由温度传感器检测出的二次电池的温度来推测地检测二次电池的自放电量，通过从满充电时的充电容量减去该自放电量来提高剩余容量的计算精度。专利文献1 (日本)特开2004-191151号公报然而，作为二轮电动车的动力源而安装的二次电池(以下，也称为蓄电池)，因要求高电压而通常具有将多个电池单体相结合的组件结构。在具有该组件结构的蓄电池中， 各电池单体的温度可能因所处蓄电池内位置的不同而存在差异。例如，如果想要分别检测各电池单体的自放电量，则需要与电池单体数量相同的温度传感器，从而产生传感器的配置难度、成本增加等问题。而且，专利文献1公开的技术是通过测量一个二次电池的内部温度、表面温度或环境温度中的任一温度来推测地检测自放电量的大�。挥锌悸歉鞯绯氐ヌ宓淖苑诺缌康牟钜欤谎灾纯悸歉鞯绯氐ヌ宓摹叭萘科睢�。
发明内容
鉴于以上技术问题，本发明的目的在于，提供一种考虑基于蓄电池内的电池单体温度差的自放电量的差异而更高精度地计算出剩余容量的蓄电池剩余容量计算装置。为了实现以上目的，本发明的蓄电池剩余容量计算装置具有温度传感器91U、 91L，其检测将多个电池单体加结合而成的蓄电池36的规定位置的温度；控制部200，其通过从所述蓄电池36的满充电容量A减去多个减因数(减算要素)而算出所述蓄电池36的剩余容量R ；所述蓄电池剩余容量计算装置的第一特征在于，所述温度传感器91U、91L由配置在所述蓄电池36内预计为高温位置的高温侧温度传感器91U、配置在所述蓄电池36内预计为低温位置的低温侧温度传感器91L构成，所述控制部200以从基于所述高温侧温度传感器9IU的输出而推导出的最大自放电量SHmax减去基于所述低温侧温度传感器9IL的输出而推导出的最小自放电量SHmin而得到的值，作为所述蓄电池36的容量偏差量Ft而算出，计算所述剩余容量R时从所述满充电容量A中减去的减因数包括所述容量偏差量Ft。并且，本发明的第二特征在于，将所述容量偏差量Ft设定为本次值，以该容量偏差量的本次值Ft与前一次计算剩余容量时算出的容量偏差量的前一次值FO的累计值即容量偏差减量F，作为计算所述剩余容量R时从所述满充电容量A中减去的减因数而使用。并且，本发明的第三特征在于，具有基于所述低温侧温度传感器91L及所述高温侧温度传感器91U的输出值与所述蓄电池36的充电率SOC的值而推导出所述最大自放电量SHmax及所述最小自放电量SHmin的自放电量图206m。并且，本发明的第四特征在于，所述蓄电池36形成为大致长方体形状，在该蓄电池36安装至车辆1时，该蓄电池36的顶面及底面指向大致水平方向，所述高温侧温度传感器91U安装在所述蓄电池36的顶面侧，所述低温侧温度传感器91L安装在所述蓄电池36 的底面侧。并且，本发明的第五特征在于，所述低温侧温度传感器91L及所述高温侧温度传感器91U分别安装在所述蓄电池36的车体前后方向上的大致中央位置且位于车体宽度方向上的大致中央位置。并且，本发明的第六特征在于，所述控制部200通过如下进行计算而算出所述剩余容量R 基于所述蓄电池36在处于基本温度时的充电特性与处于低温时的充电特性的差异而计算出低温充电不足量B以及低温放电不足量C，基于充电放电电流测量单元90的测量值而计算出所述蓄电池36的放电量累计值D，将所述最大自放电量SHmax设定为本次值， 计算出该最大自放电量的本次值SHmax与前一次计算剩余容量时算出的最大自放电量的前一次值SHmaxO的累计值E，将计算出的所述容量偏差量Ft设定为本次值，计算出该容量偏差量的本次值Ft与前一次计算剩余容量时算出的容量偏差量的前一次值FO的累计值即容量偏差减量F，从所述满充电容量A减去所述低温充电不足量B、所述低温放电不足量C、 所述放电量累计值D、所述最大自放电量累计值E、所述容量偏差减量F，从而计算出所述剩余容量R。并且，本发明的第七特征在于，所述蓄电池36收纳在箱状的蓄电池箱37内，所述蓄电池箱37构成为将从设置在一侧的壁面上的开口 93引入的冷却风从设置在另一侧的壁面上的开口 94排出，所述高温侧温度传感器91U相比所述低温侧温度传感器91L而配设在冷却风的下游侧。根据本发明的第一特征，温度传感器由配置在蓄电池内预计为高温位置的高温侧温度传感器、配置在蓄电池内预计为低温位置的低温侧温度传感器构成，控制部以从基于高温侧温度传感器的输出而推导出的最大自放电量减去基于低温侧温度传感器的输出而推导出的最小自放电量而得到的值，作为蓄电池的容量偏差量而算出，计算剩余容量时从满充电容量中减去的减因数包括容量偏差量，因此，基于两个温度传感器的输出来推测地检测蓄电池组件的容量偏差量，通过使用该容量偏差量，能够提高剩余容量的检测精度。并且，由于无需在多个电池单体上分别设置温度传感器，因此能够减少蓄电池单元的部件数量，降低成本。根据本发明的第二特征，将容量偏差量设定为本次值，以该容量偏差量的本次值与前一次计算剩余容量时算出的容量偏差量的前一次值的累计值即容量偏差减量，作为计算剩余容量时从满充电容量中减去的减因数而使用，因此，通过作为累计值而使用容量偏差量，能够提高蓄电池剩余容量的计算精度。根据本发明的第三特征，具有基于低温侧温度传感器及高温侧温度传感器的输出值与蓄电池的充电率的值而推导出最大自放电量及最小自放电量的自放电量图，因此，通过使用根据实验等预先设定的图，能够容易地推导出蓄电池组件的容量偏差量。根据本发明的第四特征，蓄电池形成为大致长方体形状，在该蓄电池安装至车辆时，该蓄电池的顶面及底面指向大致水平方向，高温侧温度传感器安装在蓄电池的顶面侧，
5低温侧温度传感器安装在蓄电池的底面侧，因此，能够容易地检测出高温侧的蓄电池温度与低温侧的蓄电池温度。根据本发明的第五特征，低温侧温度传感器及高温侧温度传感器分别安装在蓄电池的车体前后方向上的大致中央位置且位于车体宽度方向上的大致中央位置，因此，能够容易地进行各传感器的安装作业。根据本发明的第六特征，控制部通过如下进行计算而算出剩余容量基于蓄电池在处于基本温度时的充电特性与处于低温时的充电特性的差异而计算出低温充电不足量以及低温放电不足量，基于充电放电电流测量单元的测量值而计算出蓄电池的放电量累计值，将最大自放电量设定为本次值，计算出该最大自放电量的本次值与前一次计算剩余容量时算出的最大自放电量的前一次值的累计值，将计算出的容量偏差量设定为本次值，计算出该容量偏差量的本次值与前一次计算剩余容量时算出的容量偏差量的前一次值的累计值即容量偏差减量，从满充电容量减去低温充电不足量、低温放电不足量、放电量累计值、最大自放电量累计值、容量偏差减量，从而计算出剩余容量，因此，通过规定五个减因数，能够进一步提高蓄电池剩余容量的计算精度。根据本发明的第七特征，蓄电池收纳在箱状的蓄电池箱内，蓄电池箱将从设置在一侧的壁面上的开口引入的冷却风从设置在另一侧的壁面上的开口排出，高温侧温度传感器相比低温侧温度传感器而配设在冷却风的下游侧，因此，能够进一步提高温度检测精度。
图1是安装有本发明一实施方式的蓄电池剩余容量计算装置的电动车的侧视图。图2是电动车的立体图。图3是图2所示的电动车的主要部分立体图。图4是电动车的电气系统图。图5是主蓄电池的立体图。图6是主蓄电池的分解立体图。图7是主蓄电池的侧面剖视图。图8是表示蓄电池剩余容量计算装置结构的框图。图9是自放电量图。图10 (a)、(b)是表示蓄电池剩余容量计算方法的图。图11是表示车辆停止期间的蓄电池剩余容量计算处理步骤的流程图。图12是表示车辆行驶期间或充电期间的蓄电池剩余容量计算处理步骤的流程图。附图标记说明2a 蓄电池电池单体36 主蓄电池(蓄电池)90充电放电电流测量单元9IU上侧(高温侧)温度传感器91L下侧(低温侧)温度传感器200 控制部
202满充电状态检测部
202a蓄电池电压传感器
203放电量检测部
204低温充电不足量检测部
205低温放电不足量检测部
206容量偏差量计算部
207自放电量计算部
206m 自放电量图
208均等化处理部
m充电特性图
A满充电容量
B低温充电不足量
C低温放电不足量
D放电量累计值
E最大自放电量累计值
F容量偏差减量
FS容量偏差量累计值
SHmax最大自放电量的本次值
SHmaxO最大自放电量的前一次值
SHmin最小自放电量
Ft容量偏差量的本次值
FO容量偏差量的前一次值
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是安装有本发明一实施方式的蓄电池剩余容量计算装置的电动车的左视图。图2是从左前方看的立体图。电动车 1是具有低踏板的踏板式二轮车，各结构部件直接或经由其他部件间接地安装在车架F上。如图1、图2所示，车架F包括头管沈，其为前方部分；下降架27，其前端与头管 26相接合，后端朝下方延伸；底架观，其为一对，连结于下降架27的下部，在分别沿车体宽度方向左右分支后朝靠近车体后方的部位延伸；后架四，其从底架观朝车体后上方延伸。 转向轴20旋转自如地支承于头管26。转向轴20的上部连结有转向用车把25，下部连结有用于支承前轮WF的前叉24。由管件构成的前支柱50结合于头管沈的前部，在该前支柱50的前端部上安装有头灯51，在头灯51的上方设置有由托架57支承的前行李架19。朝车体后方延伸的枢轴板30接合于车架F的、底架观与后架四的中间区域，在该枢轴板30上设置有沿车体宽度方向延伸的枢轴32，摆动臂22上下摆动自如地支承于该枢轴32。在摆动臂22上设置有作为车辆驱动源的电动马达23，电动马达23的输出传递至后轮车轴21后使支承于后轮车轴21的后轮WR驱动。另外，包含后轮车轴21的壳体与后架四通过后悬架装置33而相连结。在枢轴板30的下方延长部分上，可旋转地安装有在停车期间支承车体的侧支架31，在摆动臂22的底面上安装有主支架34。在底架观上安装有将多个蓄电池电池单体内置于蓄电池箱37内而构成的高电压 (例如，72伏额定电压)的主蓄电池36。将作为蓄电池冷却风的空气引入蓄电池箱37内的通风管64经由连接管65而连结于主蓄电池36的前部，在通风管64的上方经由连接管 66而设置有空气滤清器68。空气滤清器68设置在与头管沈的高度大致相同的高度。通风管64与连接管65、66统称为前部连结管110(参照图7)。通风管(以下，称为“后部连结管”)69连结于蓄电池箱37的后部，该后部连结管 69的后部连结于作为送风机构的冷却风扇70。冷却风扇70沿从底架观朝斜后上方延伸的后架四配置。冷却风扇70优选为多叶片式风扇(〉口 7 二 7 τ· >)，其构成为能够使旋转方向逆转，以使通过前部连结管110或后部连结管69而吹入蓄电池箱37内的空气的流向逆转。在后架四上设置有能够将供电侧连接器(后述)结合的接受电力侧连接器78，该供电侧连接器与从对主蓄电池36进行充电的外部充电器延伸的充电电缆连接。在后架四上进一步设置有后行李架59、尾灯52。在左右一对后架四之间设置有储物室38，在从该储物室38朝下部突出的储物室底部38a收纳有通过主蓄电池36进行充电的低电压(例如，12伏额定电压)的辅助蓄电池 40。在储物室38上设置有兼用作储物室38的盖的驾驶员座位39。车架F由合成树脂制车体罩覆盖。车体罩包括车把罩56、前罩42、腿部防护部 43、低踏板44、踏板侧罩45、底罩46、车座下前部罩47、侧罩48、后罩49。前罩42从前方覆盖头管沈、前支柱50等。腿部防护部43与前罩42相连结，该腿部防护部43配置成位于乘坐在驾驶员座位39上的驾驶员的腿部前方，从驾驶员座位39侧覆盖前部连结管110中的通风管64及连接管66。低踏板44与腿部防护部43的下部相连结，踏板侧罩45与低踏板44相连结。低踏板44从上方覆盖蓄电池箱37，踏板侧罩45从车体左右侧覆盖底架观及蓄电池箱37。底罩46横跨于左右的踏板侧罩45的下端边缘之间。车座下前部罩47以从前方覆盖储物室38的方式自低踏板44的后端立起。左右一对侧罩48以自左右覆盖储物室38 的方式连结于所述车座下前部罩47的两侧。后罩49从上方覆盖后轮WR并与侧罩48相连结。图3是表示电动车1的主要部分的主要部分立体图。在图3中，图2所示的车座下前部罩47被拆下。在车座下前部罩47被拆下的电动车1的内部，可以看到冷却风扇70、 储物室38。储物室38由与横跨于后架四、四之间的辅助架35相结合的支柱35a、3^所支承。冷却风扇70靠近车体右侧，风扇排气口朝向车体左侧。冷却风扇70通过三根螺栓53 而固定于用于驱动电动马达23的动力驱动单元(PDU)的外壳71a上。图4是电动车的电气系统图。PDU71包括控制单元(EOT)。PDU71经由保险丝72 及第一继电器开关73而与主蓄电池36的正极侧端子相连接。由第二继电器开关74及电阻76构成的串联电路与第一继电器开关73并联连接。主蓄电池36及辅助蓄电池40能够通过充电器75利用来自外部电源PS的电力进行充电。充电器75具有供电侧连接器77， 能够与设置于车辆的接受电力侧连接器78相连接。接受电力侧连接器78与DC-DC转换器 79相连接。
DC-DC转换器79包括设置于与接受电力侧连接器78相连接的一对电线Li、L2 中的电线Ll的场效应晶体管(FET)80、与电线L1、L2相连接的用于将来自充电器75的电压降低至低电压(例如，12伏)的电压降低电路81。电线L1、L2经由第二继电器开关74(预充电触点)及电阻76构成的串联电路与第一继电器开关73(主触点)的并联电路而与主蓄电池36相连接，以利用高电压的充电电流对主蓄电池36进行充电。电压降低电路81的输出侧与辅助蓄电池40相连接。辅助蓄电池40经由主开关82而与内置于PDU71的E⑶相连接，自辅助蓄电池40 来提供控制用电力。辅助蓄电池40还经由主开关82而与蓄电池管理单元(BMU)83相连接， BMU83具有向第一继电器开关73及第二继电器开关74发出接通断开指示的功能。在工作时，如果主开关82接通，则BMU83使第二继电器开关74接通而使电流从主蓄电池36经由第二继电器开关74、电阻76及保险丝72流入PDU71，其后，使第一继电器开关73接通。之所以如上所述在第二继电器开关74接通后使第一继电器开关73接通，是为了防止流向设置于PDU71的电容的冲击电流流到第一继电器开关73。另外，第一继电器开关73、第二继电器开关74及BMU83能够与主蓄电池36—同收纳在蓄电池箱37内。图5是表示主蓄电池结构的从车体左前方看的立体图。图6是构成主蓄电池的组件的分解立体图。在图5、图6中，附图标记FR表示车体前方，附图标记L表示车体左侧。 主蓄电池36具有沿车体前后方向排列配置的三个蓄电池组件2。另外，图6中仅示出了三个组件中的一个。各蓄电池组件2分别包括由被配置为上下两层并在车体宽度方向上隔着规定间隔地排列的多组(在本实施方式中为15组)蓄电池电池单体加构成的电池单元 3、分别配置于电池单元3的车体前后方向上的前壁4及后壁5、配置于前壁4前方的罩6。 在前壁4及后壁5的各自高度方向的中央部，分别设置有沿车体宽度方向延伸的肋^、5a。在电池单元3的顶面上设置有顶壁7，顶壁7具有在车体宽度方向上隔着规定间隔而配置并沿车体前后方向延伸的加强肋7a。在顶壁7的各加强肋7a之间形成有沿车体前后方向延伸的长槽7b。在电池单元3的底面上设置有形状与顶壁7相同的底壁(图中仅示出加强肋7a)。并且，电池单元3具有配置在车体宽度方向两侧的侧壁8。各蓄电池电池单体(以下，有时也简称电池单体) 具有朝向车体前方排列的电极D，在各蓄电池电池单体的两个电极D之间设有内压释放阀9。在前壁4的与内压释放阀 9相对的位置设置有横跨上下两层并沿车体宽度方向水平延伸的电解液引导流路10，该电解液引导流路10与沿上下方向延伸的电解液排出部11连通地连接。该电解液排出部11 集中配置于车体宽度方向的一侧(在本实施方式中为左侧)，从而易于维护。在罩6的车体宽度方向两端，下部分别形成有凸部6a、6a。该两端的凸部6a、6a之间的空间区域12是如下部分，即主蓄电池36收纳在蓄电池箱37内时，该两端的凸部6a、6a 之间的空间区域12不与蓄电池箱37的底部接触。因此，在主蓄电池36收纳在蓄电池箱37 内的状态下，该空间区域12在主蓄电池36的底面与蓄电池箱37之间形成沿车体前后方向贯通的间隙。在邻接的蓄电池组件2之间形成有间隙13，该间隙13被所述肋4a、fe上下一分为二。因此，利用肋^、5a，阻挡上下分隔为两部分的间隙13的各部分之间的空气流通。因此，在主蓄电池36的下部与上部之间，空气不会在间隙13流动，而是流过所述槽7b。
在各蓄电池组件2的侧壁8中的车体左侧的侧壁8上设置有阳极连接端子14、 阴极连接端子15、阳极电缆16、阴极电缆17、电压/温度监视基板18、通信连接器67。阳极电缆16及阴极电缆17由固定在侧壁8上的电缆导向部84、85保持。蓄电池构成为，将并联连接的三个组件为一组，各组串联连接以获得规定的蓄电池电压(例如，72伏)。箭头86示意性表示蓄电池电池单体的连接线。该连结线86的一端与阳极连接端子14相连接，另一端与阴极连接端子15相连接。如图5所示，阳极电缆16的端部与三个蓄电池组件2中位于车体前方侧的组件的阳极连接端子14相连接，阴极电缆17的前端与三个蓄电池组件2中位于车体后方侧的组件的阴极连接端子15相连接。而且，车体前方侧的蓄电池组件2的阴极连接端子15与邻接的中央蓄电池组件2的阳极连接端子14相连接，中央蓄电池组件2的阴极连接端子15 与车体后方侧的蓄电池组件2的阳极连接端子14相连接。即，各蓄电池组件2串联连接。三个蓄电池组件2的电压/温度监视基板18通过弯曲地布线的电气配线87而相互连接。在车体后方侧的蓄电池组件2的顶壁7的车体右侧，设置有进行充电放电管理的均等化单元88，从均等化单元88延伸出的电气配线89与电压/温度监视基板18相连接。 在均等化单元88中一同设置有将用于设定电流测量基准的分流基板与保险丝一体化而构成的充电放电电流测量单元。树脂模塑而成的电压/温度监视基板18监视各蓄电池组件的电压及温度。通过分别配置在各蓄电池组件2上下的上部(高温侧)温度传感器91U及下部(低温侧)温度传感器91L进行具体的温度检测。为了不直接受到空气流的影响，两温度传感器91U、91L 自所述槽7b离开地设置在顶壁7及底壁(未图示)的车体宽度方向中央即可。两温度传感器91U、91L设置于各蓄电池组件2，代表该蓄电池组件2上部区域及下部区域的温度。而且，分别设置在上部区域及下部区域的两个温度传感器91U、91L的检测值的平均值能够代表主蓄电池36的上部及下部的温度。另外，优选将高温侧温度传感器91U配置在蓄电池内预计成为最高温度的位置， 将低温侧温度传感器91L配置在蓄电池内预计成为最低温度的位置。另外，温度传感器91U、91L的配置并不限于此，只要能够分别对蓄电池箱37内的上部区域与下部区域各自的温度进行测量即可。因此，温度传感器91U、91L并不限于设置在三个蓄电池组件2的各组件的方式，例如，也可在上部区域及下部区域的车体前后方向上的中央且处于车体宽度方向上的中央位置，分别配置一个温度传感器91U、91L。图7是表示收纳在蓄电池箱37内的状态的主蓄电池36的侧面剖视图。如图7所示，蓄电池箱37包括箱前板37f、箱后板37r、箱顶板37u、箱底板37b、箱侧板37s，从而形成了收纳蓄电池组件2的空间。在车体前方侧的蓄电池组件2中，虚线表示蓄电池电池单体 92的外形。在其余两个蓄电池组件2中，蓄电池电池单体92同样地被配置为上下两层。在蓄电池箱37的车体前方侧的壁(箱前板)37f上形成有与连接管65相连接以便能够使空气在连接管65与蓄电池箱37内流通的开口(进气口)93。另一方面，在蓄电池箱37的车体后方侧的壁(箱后板)37r上形成有用于使空气能够在后部连结管69与蓄电池箱37内流通的开口(排气口)94。在箱前板37f的内壁面上，在进气口 93的上方设置有沿车体宽度方向延伸的肋 37a,形成于箱前板37f与车体前方侧蓄电池组件2的罩6之间的间隙被肋37a分为上下两部分。另一方面，同样在箱后板37r的内壁面上，在排气口 94的下方设置有沿车体宽度方向延伸的肋37c，形成于箱后板37r与车体后方侧蓄电池组件2的后壁5之间的间隙被肋 37c分为上下两部分。通过冷却风扇70的旋转而产生的冷却风的通路包括空气滤清器68、前部连结管 110、蓄电池箱37、后部连结管69。根据后述温度条件及电动车1的行驶状态(例如，行驶速度)，冷却风扇70开始驱动或停止驱动。而且，冷却风扇70旋转时，从空气滤清器68吸入空气，该空气通过前部连结管110从进气口 93被引入蓄电池箱37内。被引入蓄电池箱37内的空气因其向上方的流动被肋37a所阻挡而沿箭头Al被引导至下方，通过由所述凸部6a形成的区域(间隙)12 而绕到蓄电池组件2的下部12a。而且，如箭头A2 A4所示，空气从蓄电池电池单体92之间通过并穿过槽7b而到达蓄电池箱37的上部空间37d。流入上部空间37d的空气因其向下方的流动被肋37c阻挡而从排气口 94流入后部连接管69，通过冷却风扇70而被排出。在此，在二次电池中，存储的电量随时间的经过而逐渐减少的自放电的程度较大， 而且，在具有由多个电池单体构成的组件结构的情况下，各电池单体的自放电量之差会产生不良情况。具体地说，在因各电池单体的自放电量之差而导致各电池单体的剩余容量产生差异时，如果与自放电量小的电池单体对应地进行放电，则自放电量大的电池单体可能会产生过放电。为了防止上述不良情况，需要与自放电量大的电池单体对应地进行放电控制，为了能够实施这样的放电控制，优选考虑各电池单体的自放电量之差来计算出组件整体的剩余容量。本实施方式的特征在于，基于所述上部(高温侧)温度传感器91U及下部 (低温侧)温度传感器91L的输出值来推测地检测所述自放电量之差。图8是表示本实施方式的蓄电池剩余容量计算装置结构的框图。蓄电池剩余容量计算装置的控制部200所包含的蓄电池剩余容量计算部201，基于从满充电状态检测部 202、放电量检测部203、低温充电不足量检测部204、低温放电不足量检测部205、容量偏差量计算部206输入的各信息，来检测主蓄电池36的剩余容量(充电容量)。在用于检测主蓄电池36的电压的蓄电池电压传感器20 的检测值达到规定电压 (例如，72伏)后，基于这种情况，满充电状态检测部202检测为处于满充电状态。并且，放电量检测部203基于充电放电电流测量单元90的检测值而计算出自满充电状态开始的电流累计值，从而检测放电量。低温侧的下部温度传感器91L的输出被分别输入至低温充电不足量检测部204及低温放电不足量检测部205。并且，上部温度传感器91U及下部温度传感器91L的输出被分别输入至容量偏差量计算部206。在此，锂离子电池等二次电池具有以下性质，S卩，如果蓄电池的温度为标准温度 (例如，25°C )，则在电压达到规定电压(例如，一个电池单体为2. 8V)时充电容量达到 100%，但是，如果蓄电池的温度低于标准温度，即使电压达到该规定电压，充电容量也不能达到100%，S卩，产生充电不足(例如，只能够进行80%的充电)。低温充电不足量检测部 204能够利用通过实验等而预先确定的充电特性图m推导出该低温时的充电量的不足量。并且，二次电池具有以下性质，S卩，如果蓄电池的温度为标准温度(例如，25°C )， 则能够将充电容量100%放电，但是，如果蓄电池的温度低于标准温度，则放电量不能达到 100%，S卩，产生放电不足(例如，只能够进行80%的放电)。低温放电不足量检测部205能够利用通过实验等而预先确定的充电特性图m推导出该低温时的放电量的不足量。而且，容量偏差量计算部206包括自放电量计算部207及自放电量图206m。通过实验等预先确定的自放电量图206m中规定了蓄电池温度及蓄电池充电率与自放电量之间的关系。已知二次电池在未被使用的放置状态下仍会因产生自放电而使其剩余容量减少， 该自放电量的大小由蓄电池的温度及蓄电池充电率(S0C(state of charge)充电状态) 来确定。自放电量计算部207基于自放电量图206m，根据上部温度传感器91U的输出而推导出高温侧电池单体的最大自放电量SHmax，并根据下部温度传感器91L的输出而推导出低温侧电池单体的最小自放电量SHmin。高温时的自放电量比低温时大，从高温侧电池单体的最大自放电量SHmax减去低温侧电池单体的最小自放电量SHmin而求出因电池单体的温度差而产生的容量偏差量的当前值(本次值)。蓄电池的容量偏差是指，例如，在将充电容量相同的电池单体A与B连接时，因自放电量的个体差异而导致随着时间的经过在电池单体A及电池单体B的充电容量(剩余容量)所产生的差异的情况。如果使产生容量偏差的蓄电池组件进行放电，则会产生如下情况，即，与自放电量大的电池单体对应地，使主蓄电池36的过放电防止电路工作，从而使自放电量小的电池单体在未充分进行放电的状态下停止放电。另一方面，如果对产生容量偏差的蓄电池进行充电，则会产生如下问题，即，在自放电量大的电池单体率先达到规定电压后，过充电防止电路工作，从而导致其他电池单体在未充分充电的状态下停止充电。因此，均等化处理部208以规定周期对主蓄电池36的各电池单体进行均等化处理，以修复因自放电量之差而产生的容量偏差。在主蓄电池36的各电池单体中，布设有使均等化处理部208能够进行上述处理的均等化处理电路。布设在各电池单体中的均等化处理电路能够通过例如在放电末期绕过电压低的电池单体而禁止其放电或在充电末期绕过电压高的电池单体而仅对电压低的电池单体进行充电，从而对容量偏差进行实质性修正。另外，由于均等化处理需要一定时间，因此，例如，以充电100次为一个周期等来进行均等化处理。本发明的蓄电池剩余容量计算装置在进行下一次均等化处理之前的期间内，通过推测地检测容量偏差，以提高蓄电池剩余容量的计算精度。图9简略地示出了容量偏差量计算部206所包含的自放电量图206m。如上所述， 自放电量由蓄电池温度及蓄电池充电率来确定。在该图中，仅示出了 SOC为100%、75%、 50%时的曲线，但更细微地进行划分，例如，也可以设定每隔时的曲线。在该图的示例中，在S0C75%所对应的曲线中，与高温侧温度传感器91U的输出值(Tmax)对应的自放电量作为最大自放电量SHmax而被推导出，并且，与低温侧温度传感器91L的输出值(Tmin)对应的自放电量作为最小自放电量SHmin而被推导出。而且，将从最大自放电量SHmax减去最小自放电量SHmin所得的值作为容量偏差量的本次值Ft而应用。图10是将通过蓄电池剩余容量计算部201(参照图8)计算蓄电池剩余容量的计算方法图式化的图。如图所示，A 满充电容量、B 低温充电不足量、C 低温放电不足量、D 放电量累计值、E 自放电量累计值、F 容量偏差减量，蓄电池剩余容量R能够用 A-(B+C+D+E+F)的式子表示。即，在计算剩余容量R时，B F各值为满充电容量A的减因数。
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图示上侧的(a)图是表示处于基本温度(25°C )时的充电特性(实线)与低温时的充电特性(虚线)的差异的“充电特性图”(图8所示的充电特性图m)。通过过充电防止电路与过放电防止电路而将蓄电池组件的各电池单体的电压设定成收敛在满充电状态所对应的规定电压V2(例如，2. 8伏)与放电极限所对应的规定电压Vl (例如，1. 8伏)之间。而且，在电池单体电压均为相同的规定电压V2的情况下，如果蓄电池温度为基本温度，则能够充电至蓄电池容量al (例如，100 % )，如果蓄电池温度较低，则只能充电至蓄电池容量a2(例如，80% )。该充电容量之差相当于低温充电不足量B。并且，在蓄电池电池单体电压均为相同的规定电压Vl的情况下，如果蓄电池温度为基本温度，则能够放电直至蓄电池容量为a4(例如，0% )，如果蓄电池温度较低，则只能放电直至蓄电池容量为a3(例如，20% )。该放电容量之差相当于低温放电不足量C。图示下侧的(b)图是表示处于基本温度(25°C)时的充电特性(实线)与产生容量偏差时的充电特性的差异的“容量偏差特性图”。根据图示，在蓄电池电池单体电压均为相同的规定电压V2的情况下，如果蓄电池温度为基本温度，则能够充电至蓄电池容量a5 (例如，100 % )，如果产生容量偏差，则只能充电至蓄电池容量a6 (例如，80 % )。该充电容量之差相当于容量偏差减量F，容量偏差减量F是容量偏差量的本次值 Ft与前一次计算剩余容量时算出的容量偏差量的前一次值FO相加而得到的值。图9所示的自放电量图206m是用于推导出该容量偏差量的本次值Ft的图。图11是表示车辆停止期间的蓄电池剩余容量计算处理步骤的流程图。在步骤Sl 中，从控制部200内的存储器中分别读取低温充电不足量B、低温放电不足量C、放电量累计值D、满充电容量A、最大自放电量累计值的前一次值E0、容量偏差量累计值的前一次值 FSO0另外，“前一次值”是指前一次计算剩余容量时算出的值，并且，满充电容量A是预先确定的固定值。在步骤S2中，通过上部(高温侧)温度传感器9IU及下部(低温侧)温度传感器 91L对蓄电池36的顶面侧与底面侧这两处的温度进行检测。在步骤S3中算出蓄电池剩余容量R。如图10所示，通过从满充电容量A减去低温充电不足量B、低温放电不足量C、放电量累计值D、最大自放电量累计值E、容量偏差减量F来计算出蓄电池剩余容量R。接着，在步骤S4中，通过计算式SOC =剩余容量的前一次值RO+满充电时的容量 AX 100来计算出SOC(蓄电池充电率)。接下来，在步骤S5中，将高温侧电池单体温度加上 2°C而得到的值(例如，52°C)及算出的S0C(例如，75%)的值分别应用于图9的自放电量图m中，从而推导出最大自放电量的本次值SHmax。在此，之所以使用高温侧电池单体温度加上2°C而得到的值，是为了容许温度检测误差。在步骤S6中通过计算式E =最大自放电量累计值的前一次值EO+最大自放电量的本次值SHmax来计算出最大自放电量累计值E。在步骤S7中，将低温侧电池单体温度减去2°C而得到的值(例如，38°C)及算出的 SOC的值分别应用于图9所示的自放电量图m中，推导出最小自放电量SHmin。在此，之所以使用低温侧电池单体温度减去2°C而得到的值，与高温侧同样地是为了容许温度检测误差。 接下来，在步骤S8中，通过计算式FS =容量偏差量累计值的前一次值FSO+ (最大自放电量的本次值SHmax-最小自放电量SHmin)来算出容量偏差量的累计值FS，之后，进入步骤S9。
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然后，在步骤S9中，将本次算出的蓄电池剩余容量R、最大自放电量累计值E、容量偏差累计值FS分别存储在存储器中，结束一系列的控制。其后，在计算蓄电池剩余容量时， 将存储在存储器中的蓄电池剩余容量、最大自放电量累计值、容量偏差减量分别作为前一次值来使用。图12是表示车辆行驶期间或充电期间的蓄电池剩余容量计算处理步骤的流程图。在步骤Sll中，从控制部200内的存储器中分别读取低温充电不足量B、放电量的前一次值DO、最大自放电量累计值E、容量偏差量累计值FS、容量偏差减量F。在步骤S12中，通过上部(高温侧)温度传感器91U及下部(低温侧)温度传感器91L对蓄电池组件的两个部位处的温度进行检测。在步骤S13中，将低温侧电池单体温度减去2°C而得到的值(例如，38°C)应用于图10(a)所示的充电特性图m中，推导出低温放电不足量C。在步骤S14中，通过控制部200的满充电状态检测部202来判定蓄电池36是否达到满充电状态，如果判定为“否”即未达到满充电状态，则进入步骤S15。在步骤S15中，通过计算式D=放电量的前一次值DO+放电量的本次值Dt来计算出放电量累计值D，之后，进入步骤S16。放电量的本次值Dt为利用充电放电电流测量单元90测量的值。另一方面，如果在步骤S14中判定为“是”即蓄电池达到满充电状态，则进入步骤 S19，将低温侧电池单体温度减去2°C而得到的值(例如，38°C )应用于图10(a)所示的充电特性图m中，推导出低温充电不足量B。而且，在步骤S20中将放电量累计值D设定为 0 (零)，并在步骤S21中将最大自放电量累计值E设定为0 (零)，之后，进入步骤S22。在步骤S22中，判定由均等化处理部208所进行的均等化处理是否结束，如果在步骤S22中判定为“否”即均等化处理尚未结束，则进入步骤S23，在步骤S23中，通过计算式 F =容量偏差量累计值FS+均等化处理剩余容量K来计算出容量偏差减量F。在此，均等化处理剩余容量K是考虑到即便实施均等化处理仍残留的容量误差而采用的修正系数。接下来，在步骤SM中，将容量偏差量累计值FS设定为预先确定的固定值(例如，0. 5Ah)并使均等化结束信息复位，之后，进入步骤S16。另外，如果在步骤S22中判定为“是”即通过均等化处理对容量偏差量进行了修正，则进入步骤S25，将容量偏差减量F设定为容量偏差量累计值FS，之后，进入步骤S24。而且，在步骤S16中，通过计算式R =满充电容量A-(低温充电不足量B+低温放电不足量C+放电量累计值D+最大自放电量累计值E+容量偏差减量F)来计算出蓄电池剩余容量R。接下来，在步骤S17中，判定电动车1的系统是否停止，如果判定为“否”，则返回到步骤S12。由此，在车辆行驶或充电期间，经常持续进行蓄电池剩余容量R的计算处理。另一方面，如果在步骤S17中判定为“是”即转到车辆电源被切断且充电电路也未工作的停车状态，则进入步骤S18。在步骤S18中，将低温充电不足量B、放电量累计值D、最大自放电量累计值E、容量偏差减量F、容量偏差量累计值FS分别存储在控制部200的存储器中，结束一系列的控制。另外，在下次计算蓄电池剩余容量时，将在步骤S18中存储在存储器中的低温充电不足量B、放电量累计值D、最大自放电量累计值E分别作为前一次值来使用。如上所述，根据本发明的蓄电池剩余容量计算装置，具有配置在蓄电池内温度最高位置(预计成为高温的位置)的高温侧温度传感器、配置在蓄电池内温度最低位置(预计成为低温的位置)的低温侧温度传感器，基于低温侧温度传感器及高温侧温度传感器的输出值以及蓄电池的充电率的值，分别推导出蓄电池的最大自放电量及最小自放电量，并将从最大自放电量减去最小自放电量而得到的值作为各电池单体的容量偏差量而算出，因此，因考虑该容量偏差量，故能够提高蓄电池剩余容量的检测精度。
另外，蓄电池的容量或结构、控制部的结构、充电特性图、容量偏差特性图、自放电量图的设定、剩余容量计算处理或均等化处理的实施时间等并不限于以上实施方式，而能够进行各种变更。本发明的蓄电池剩余容量计算装置除了作为电动车的动力源而使用的蓄电池外，还能够适用于在各种用途所使用的二次电池。
权利要求
1.一种蓄电池剩余容量计算装置，具有温度传感器(91U、91L)，其检测将多个电池单体Qa)结合而成的蓄电池(36)的规定位置的温度；控制部000)，其通过从所述蓄电池(36)的满充电容量(A)减去多个减因数而算出所述蓄电池(36)的剩余容量(R)；所述蓄电池剩余容量计算装置的特征在于，所述温度传感器(91U、91L)由配置在所述蓄电池(36)内预计为高温位置的高温侧温度传感器(91U)、配置在所述蓄电池(36)内预计为低温位置的低温侧温度传感器(91L)构成，所述控制部O00)以从基于所述高温侧温度传感器(91U)的输出而推导出的最大自放电量(SHmax)减去基于所述低温侧温度传感器(91L)的输出而推导出的最小自放电量 (SHmin)而得到的值，作为所述蓄电池(36)的容量偏差量(Ft)而算出，计算所述剩余容量 (R)时从所述满充电容量(A)中减去的减因数包括所述容量偏差量(Ft)。
2.根据权利要求1所述的蓄电池剩余容量计算装置，其特征在于，将所述容量偏差量(Ft)设定为本次值，以该容量偏差量的本次值(Ft)与前一次计算剩余容量时算出的容量偏差量的前一次值(FO)的累计值即容量偏差减量(F)，作为计算所述剩余容量(R)时从所述满充电容量(A)中减去的减因数而使用。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池剩余容量计算装置，其特征在于，具有基于所述低温侧温度传感器(91L)及所述高温侧温度传感器(91U)的输出值与所述蓄电池(36)的充电率(SOC)的值而推导出所述最大自放电量(SHmax)及所述最小自放电量(SHmin)的自放电量图(206m)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蓄电池剩余容量计算装置，其特征在于， 所述蓄电池(36)形成为大致长方体形状，在该蓄电池(36)安装至车辆(1)时，该蓄电池(36)的顶面及底面指向大致水平方向，所述高温侧温度传感器(91U)安装在所述蓄电池(36)的顶面侧， 所述低温侧温度传感器(91L)安装在所述蓄电池(36)的底面侧。
5.根据权利要求4所述的蓄电池剩余容量计算装置，其特征在于，所述低温侧温度传感器(91L)及所述高温侧温度传感器(91U)分别安装在所述蓄电池 (36)的车体前后方向上的大致中央位置且位于车体宽度方向上的大致中央位置。
6.根据权利要求1所述的蓄电池剩余容量计算装置，其特征在于， 所述控制部(200)通过如下进行计算而算出所述剩余容量(R)基于所述蓄电池(36)在处于基本温度时的充电特性与处于低温时的充电特性的差异而计算出低温充电不足量(B)以及低温放电不足量(C)，基于充电放电电流测量单元(90)的测量值而计算出所述蓄电池(36)的放电量累计值(D),将所述最大自放电量(SHmax)设定为本次值，计算出该最大自放电量的本次值 (SHmax)与前一次计算剩余容量时算出的最大自放电量的前一次值(SHmaxO)的累计值(E),将计算出的所述容量偏差量(Ft)设定为本次值，计算出该容量偏差量的本次值(Ft)与前一次计算剩余容量时算出的容量偏差量的前一次值(FO)的累计值即容量偏差减量 (F)，从所述满充电容量(A)减去所述低温充电不足量(B)、所述低温放电不足量(C)、所述放电量累计值(D)、所述最大自放电量累计值(E)、所述容量偏差减量(F)，从而计算出所述剩余容量(R)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的蓄电池剩余容量计算装置，其特征在于， 所述蓄电池(36)收纳在箱状的蓄电池箱(37)内，所述蓄电池箱(37)构成为将从设置在一侧的壁面上的开口(9 引入的冷却风从设置在另一侧的壁面上的开口(94)排出，所述高温侧温度传感器(91U)相比所述低温侧温度传感器(91L)而配设在冷却风的下游侧。
全文摘要
提供一种蓄电池剩余容量计算装置，考虑基于蓄电池内的电池单体温度差异的自放电量的差异，能更高精度地算出剩余容量。蓄电池剩余容量计算装置具有配置在蓄电池内预计为高温位置的高温侧温度传感器、配置在蓄电池内预计为低温位置的低温侧温度传感器。以从基于高温侧温度传感器的输出而推导出的最大自放电量减去基于低温侧温度传感器的输出而推导出的最小自放电量而得到的值，作为蓄电池的容量偏差量的本次值而算出，以容量偏差量的本次值与前一次计算剩余容量时算出的容量偏差量的前一次值的累计值即容量偏差减量，作为从满充电容量中减去的减因数而使用。具有基于两温度传感器的输出与蓄电池充电率的值而推导出容量偏差量的本次值的自放电量图。
文档编号G01R31/36GK102346237SQ20111020137
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月19日 优先权日2010年7月23日
发明者大津厚 申请人:本田技研工业株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
