专利名称：蓄电池的状态管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及管理电池组状态的状态管理系统，该电池组通过组合若干蓄电池(诸如镍/氢蓄电池)而成，它可以用作可动物体(诸如电动车)的驱动电源。
背景技术：
密封的镍/氢蓄电池具有优良的基本性能，诸如能量密度、输出性能和使用寿命性能；它正在进入实用开发，作为可动物体(诸如电动车)的驱动电机或类似装置的电源。在用作电动车的情况下，电池必须拥有约为50至150安培小时的电池容量以及约为100至350V的总电压，提供预定的驱动输出。
由于一个电池，即密封镍/氢蓄电池的最小单元的输出电压约为1.2V，故将若干电池串联连接以获得预定的总电压。
如果将十个此类电池串联连接形成一个模块电池，且如果将24个这样的模块电池串联连接，则形成一个含有240个电池的电池组，以产生288V的总电压。
在诸如其上安装了此类电池组的电动车之类的可动物体中，由电池组向电机或类似的装置供电，使车辆始终运行于稳定的状态，而电池的状态必须予以管理。
在大多数情况下常用铅蓄电池作为可动物体诸如电动车中驱动电机或类似装置的电源。对由铅蓄电池组成的电池组性能的状态监测，基本上通过监测电池的端电压而实现。例如，总的说来，测量电池组正负端之间的电压，即总电压；通过一种恒压充电法控制一个电压并监测放电电压和停机电压。
此外，为了电池的安全控制，已经建议一种监测电池绝对温度的方法。
然而，用作可动物体诸如电动车的驱动电机或类似装置之电源的密封镍/氢蓄电池，其电池性能与诸如铅蓄电池之类传统电池的性能大不相同，因此，所建议的针对铅蓄电池的恒压控制难以充分利用电池的性能，故无法充分利用电池的性能。
发明概述本发明的目的在于提供一种密封镍/氢蓄电池的状态管理系统，为此，可以充分利用密封镍/氢蓄电池的性能，该密封镍/氢蓄电池具有优良的基本性能，诸如能量密度、输出性能和使用寿命性能。
在本发明中，用作可动物体之驱动电源的蓄电池的状态管理系统包括通过若干蓄电池组合而成的蓄电池组；向所述蓄电池组提供冷却空气的通风部件；设置在所述蓄电池组附近的检测单元，检测有关蓄电池电压、温度和压力以及环境温度的状态信息，所述检测单元具有将获得的检测值从模拟值转换为数字值的模—数转换功能，以及以串行方式依次发送所述数字值的信号发送功能；可动物体信号控制部件用于控制蓄电池的放电电流、蓄电池的充电电流、在可动物体停止操作期间产生的至蓄电池的再生电流、以及各类与可动物体有关的信息；蓄电池状态判断单元，包括根据来自所述检测单元和可动物体信号控制部件的信息执行计算的计算部件；向蓄电池充电器提供充电控制信号的充电控制信号部件，该充电器的输入电源为交流电源；向显示部件提供容量判断信号的剩余容量判断信号部件；向显示部件提供寿命判断信号的寿命判断信号部件；以及向所述可动物体信号控制部件提供可动物体控制信号的可动物体控制信号部件；蓄电池充电器，在来自所述蓄电池状态判断单元的充电控制信号的控制下，向所述蓄电池组充电；以及显示部件，在来自蓄电池状态判断单元的容量判断信号和寿命判断信号的控制下，显示蓄电池的剩余容量和寿命判断结果。
该系统中，通风单元均匀地冷却组成所述蓄电池组的各个电池；检测单元设置在所述蓄电池组的附近，检测诸如蓄电池电压、蓄电池温度、蓄电池压力和环境温度之类的蓄电池状态信息，并将该信息提供给蓄电池状态判断单元；可动物体信号控制部件为蓄电池状态判断单元提供蓄电池的放电电流和充电电流，向蓄电池提供在可动物体停止操作期间产生的再生电流，以及与可动物体有关的各类信息；蓄电池充电器在提供给蓄电池状态判断单元的充电控制信号的控制下，对所述蓄电池组充电；以及所述显示部件显示蓄电池的剩余容量和寿命判断结果，因此，当显示部件设置在可动物体的组成部分上，例如位于驾驶员座椅前面的仪表板上时，驾驶员自己可以方便地完成对蓄电池组的维护，诸如充电，同时，可以用肉眼确认系统的总体状态。
尽管本发明的新颖特征是由所附的权利要求书特别表明的，但根据以下结合附图所作的详细描述中，对于本发明的组成和内容，连同其其它的目的和特征将会有更好的了解和理解。
附图简述
图1是一个方框图，表示根据本发明一个较佳实施例的蓄电池的状态管理系统；图2是一个方框图，表示上述较佳实施例中一个电池状态判断单元的结构以及该电池状态判断单元与有关装置之间的连接关系；图3为表示一个电池组结构的示意图；
图4为表示一个模块电池结构的示意图；图5为表示一个密封镍/氢蓄电池结构的示意图；图6A表示在摄氏25度环境温度下，用10安培恒定充电电流向密封镍/氢蓄电池充电期间，其电池电压、电池温度、电池内压以及电池温升速度之间的关系；图6B表示在相同条件但在摄氏45度环境温度下向同一电池充电期间的相互关系；图6C表示在相同条件但在摄氏0度环境温度下向同一电池充电期间的相互关系；图7为表示将电压检测线安装到电极柱的示意图；图8为表示一个电池的蓄电池外盖的透视图，其中安装了温度传感器；图9为温度传感器安装到蓄电池外盖时的部分剖视图；图10为电压/电流变换装置安装到蓄电池外盖时的部分剖视图；图11为表示电池组、温度传感器和压力发送器安装位置间关系的示意图；图12为表示通过通风部件冷却蓄电池与检测环境温度的温度传感器安装到蓄电池的安装条件之间关系的示意图；图13是一个电路方框图，表示图1所示检测单元的内电路与电池组1之间的关系；图14为表示图1所示电池组和检测单元配置的示意图；图15是表示充电期间电池性能的曲线图；图16是表示充电状态的流程图；图17A表示电池恒流放电期间的电池电压特性；图17B表示经第一次剩余容量判断发现的判断性能；图17C表示经第二次剩余容量判断发现的判断性能；
图17D表示本实施例中剩余容量判断性能；图18为表示本实施例中剩余容量判断功能的流程图；图19为表示本实施例中电池寿命判断功能的流程图。
可见，其中的某些或所有附图作为说明的目的均为示意性的表示，并无必要描述所示元件的实际相对尺寸或其位置。
实施本发明的最佳方式以下将参照附图描述本发明的较佳实施例。
图1是一个方框图，它表示根据本发明较佳实施例的一个系统。图1所示的所有装置都安装在一个可动物体诸如电动车里。图1中，检测单元2连接到电池组1，以检测电池状态信息诸如电池电压V、电池温度TB、环境温度TE和电池压力P。
检测单元2、可动物体信号控制部件4、电池充电器5和显示部件6均连接到电池状态判断单元3。可动物体信号控制部件4控制电池的放电电流、电池的充电电流、当可动物体停止操作期间所产生的至电池的再生电流以及有关可动物体的各种类型的信息。电池充电器5在从电池状态判断单元3收到的充电控制信号的控制下，将交流电源用作输入电源向电池组1充电。显示部件6根据从电池状态判断单元3收到的信号显示电池的状态。
电池充电器5连接到电池组1，并在从电池状态判断单元3收到的充电控制信号的控制下向电池组1提供充电电流。为了在电池组1实现一种均匀的温度，由通风部件7提供的冷却空气冷却电池组1。为了向负载供电，将电池组1连接到负载8，诸如电动机。
图2表示根据本实施例的电池状态判断单元3的结构。
电池状态判断单元3包括中央处理单元(CPU〕101、含有CPU102的检测单元2、含有CPU103的可动物体信号控制部件4以及含有CPU104的电池充电器5。
电池状态判断单元3包括计算部件110，它根据检测单元2和可动物体信号控制部件4提供的信息执行计算；充电控制信号部件111，向电池充电器5提供充电控制信号；剩余容量判断信号部件112，向显示部件6提供容量判断信号；寿命判断信号部件113，向显示部件6提供寿命判断信号；以及可动物体控制信号部件114，向可动物体信号控制部件4提供可动物体控制信号。
电池状态判断单元3、检测单元2、可动物体信号控制部件4、电池充电器5和显示部件6通过一组信号线路相互连接，该信号线路上提供串联信号、数字信号、模拟信号以及其它类似的信号，以相互交换信息并控制信息。
图3为表示蓄电池1结构的示意图。蓄电池1通过连接24个模块蓄电池201至224组成，每个模块蓄电池包括十个电池401至410，它们相互串联，这将在以下参照图4描述。这些模块蓄电池全部容纳并固定在蓄电池支架105上。
因此，蓄电池1通过串联连接240个电池而成，如图5所示，蓄电池的总电压为288V。蓄电池1安装到可动物体的底面或座椅的背部，作为负载诸如电动机的电源。
图4为表示模块蓄电池结构的示意图。模块蓄电池通过串联连接十个单元电池，并将它们固定在由金属制成的模块框架400内组成；即将十个电池以机械方式组合成一体，使模块电池可以容易地作为一个电池处理。
在本实施例中，由于将十个电池相互串联连接形成一个模块电池，故模块电池的总电压为12V。
此外，蓄电池1也可以通过组合由不同数量的电池构成的模块电池而成，诸如9个电池、10个电池和11个电池，考虑到安装蓄电池的安装空间而定。
图5是一个透视图，它表示根据本实施例的密封镍/氢蓄电池的结构。一组电极22包括正极性板、负极性板和隔离器，安装在蓄电池外壳21内，正极性板连接到正极端23，负极性板连接到负极端24。
除了端23和24外，在蓄电池外壳21的外盖26中形成一个安全阀25，当施加一个超过规定电压的电压时，它能打开释放气体。
在本实施例中，制作并试验了电池，每个电池具有1.2V的电压和100安培小时的标称容量。
图6A表示在摄氏25度环境温度下，用10安培恒定充电电流向密封镍/氢蓄电池充电期间，其电池电压(V/cell〕、电池温度(℃〕、电池内压(kgf/cm2〕以及每分钟电池温度增高速度(dT/dt〕之间的关系。
图6B表示在摄氏45度环境温度下，用10安培恒定充电电流向密封镍/氢蓄电池充电期间的类似关系。
图6C表示在摄氏0度环境温度下，用10安培恒定充电电流向密封镍/氢蓄电池充电期间的类似关系。
现在将参照图6描述蓄电池的特性。
图6A所示在摄氏25度时的电压特性曲线，在充电开始时呈迅速上升，之后，则缓慢上升。在充电完成后，该特性曲线表明此时的电压变得低于其峰值。然而，图6B所示在摄氏45度时的特性曲线并不容易达到一个电压峰值。而且，过充量趋于增加。
图6C所示在摄氏0度时的温度特性曲线，在充电开始时渐渐上升，但在充电接近结束时则迅速上升。
另一方面，在摄氏45度时，温度从充电的初始阶段起上升，它表示其温度上升趋势不同于在摄氏25度和摄氏0度时所观察到的情况。
蓄电池内压在摄氏25度和摄氏0度时都呈逐渐上升，但随着充电接近结束而迅速上升。然而，在摄氏45度时，蓄电池内压从充电的初始阶段起就开始上升，比在摄氏25度和摄氏0度时观察到的呈现更大的上升速率在摄氏25度和0度时，蓄电池的温度上升特性曲线逐渐上升，但随着充电接近结束而迅速上升。然而，在摄氏45度时，该曲线从充电的初始阶段起就开始上升，比在摄氏25度和0度时所观察到的呈现更大的上升速率。
因而，由于充电期间的特性随蓄电池的温度而有所不同，故必须考虑到充电特性而控制充电。
作为控制充电的一种方法，已经建议一种涉及蓄电池电压的压控方法。然而，在这种压控方法中，由于蓄电池电压随着蓄电池使用次数的增加而改变，故此种方法不适合作为密封镍/氢蓄电池的充电方法。
此外，已经建议一种涉及蓄电池绝对温度的温控方法。采用此种方法蓄电池的温度不会很快跟随环境温度，当蓄电池再次充电时将发生过充，因此，此种方法也不适合作为密封镍/氢蓄电池的充电方法。
尽管已经建议一种涉及充电结束时发生的蓄电池电压降特性的温控方法，但由于过充量太大，这种方法不适合作为密封镍/氢蓄电池的充电方法。
再者，尽管已经建议一种涉及蓄电池内压的压控方法，但这种方法需要昂贵的电压检测装置，因此，作为利用若干电池应用于可动物体的密封镍/氢蓄电池的一种充电方法，它并不经济。
当驱动驱动电机或类似的装置时，约有100至300安培的大电流从蓄电池流出。为了精确测量蓄电池的电压，减小该电流的影响很重要。为此，通常将连接到电流线路和电压线路的垫圈插入正极端和负极端的电极柱，该正极端和负极端设置在所选电池的顶部，并通过螺母在上面固定。
在此结构中，由于电压线路检测蓄电池的电压，包括因电极柱与垫圈之间的接触电阻而产生的电位差，故不可能精确地测量蓄电池的电压。
图7为表示本实施例中用于电流线路和电压线路的固定部件。
在本实施例中，在用作正极端23(见图5〕和负极端24〔见图5)的电极柱61的顶部形成螺钉部件66用以固定电压线路，该正极端和负极端设置在电池60的顶部；通过将螺钉67旋入螺钉部件66，中间夹置与电压线路65端头相连的垫圈68，由此将电压线路65固定到电极柱61。
电流线路64用常用的方式连接到电极柱61，其方法是用螺母63将位于电流线路64端头的垫圈62紧固到电极柱61的周围。
在此结构中，由于电压线路65设置在电极柱61的顶部且检测时无需检测因电极柱61与垫圈62之间的接触电阻所产生的电位差，故可以精确地测量蓄电池的电压。此外，由于不存在因垫圈62的锈斑而产生的影响，故可以长期精确地检测蓄电池的电压。
图8为表示电池的透视图，其中在外盖上形成一个温度传感器插入孔71和一个电压—电流变换装置安装孔72。
图9为一个剖面图，表示一个温度传感器插入温度传感器插入孔的情况。
温度传感器通常用一种粘合剂固定到蓄电池的外部。由此温度传感器易受到蓄电池周围环境温度和风等等的影响，因此将难以精确地测量蓄电池的温度。
在本实施例中，在蓄电池外壳21的外盖26中形成温度传感器插入孔71，该孔可深达一组电极22顶面周围，将温度传感器301插入温度传感器插入孔71，并通过粘合剂25固定(见图9〕。
在此结构中，电池周围的空气不进入温度传感器插入孔71，因此，温度传感器不易受到环境温度和风等等的影响。由于温度传感器插入孔71的底部接近于一组电极22的顶面，故可以测量几乎与蓄电池的内部温度相同的温度，由此可以获得有关蓄电池温度的正确信息。
同时，可以防止温度传感器脱离电池外壳。
图10表示电压—电流变换装置安装孔以及其中电压—电流变换装置安装在本实施例的情况。
本例中应用的电压—电流变换装置利用Nagano Seisakusho公司制造和销售的“压力发送器”以及半导体压力传感器组成。该电压—电流变换装置做成小尺寸，它利用因压力造成半导体变形而产生的阻值变化。
在本实施例中，如图8和10所示，在电池的蓄电池外壳21的外盖26中形成压力发送器安装插入孔72，该压力发送器通过螺母73固定到蓄电池外壳21的内表面。
压力发送器304结构成在压力发送器304的插入部分具有一个螺钉75，这样，压力发送器304就可以通过螺母73固定到蓄电池外壳21的外盖26，在压力发送器304下面设置一个橡皮圈74。
在此结构中，蓄电池保持不透气，并且可以精确地检测蓄电池内部的压力，由此可以获得与蓄电池内部压力有关的正确信息。
图11表示本实施例中，温度传感器和压力发送器安装到蓄电池组的情况。
温度传感器301安装到设置在模块蓄电池210内的电池之一，而温度传感器302安装到设置在模块蓄电池201内的电池之一。
模块蓄电池210靠近蓄电池组1的中心设置，该模块蓄电池210的四侧由其它模块蓄电池包围；因此，在充电和放电期间，该模块蓄电池210易受到周围模块蓄电池所产生的热量的影响，故热量容易保留在模块蓄电池210中。另一方面，模块蓄电池201设置在蓄电池组1的外围部位，模块蓄电池201只有两侧被其它的模块蓄电池所包围，因此，在充电和放电期间，模块蓄电池201不易受到周围模块蓄电池所产生的热量的影响，热量也不易保留在模块蓄电池201中。
压力发送器304安装到设置在模块蓄电池211内的电池之一，而压力发送器305则安装到设置在模块蓄电池215内的电池之一。模块蓄电池211和215的每一个都靠近蓄电池组1的中心设置，每个模块蓄电池的四侧由其它的模块蓄电池所包围，因此，模块蓄电池211和215的每一个均易受到周围模块蓄电池所产生的热量的影响，且每个模块蓄电池的电压容易上升。
按如上所述结构，根据前面参照图5所述，温度传感器301容易检测高温下的温度上升速度。再者，如参照图5所述，温度传感器302也容易检测低温下的温度上升速度。
因此，当将温度传感器设置在上述两个位置时，可以检测到充电结束时蓄电池的温度上升速度，它代表了整个蓄电池组1的情况，由此可以获得精确控制充电所必需的蓄电池温度信息。
再者，在压力发送器304和305中，由于容易检测高温下的蓄电池压力，且也可检测充电结束时代表整个蓄电池组1的蓄电池压力变化也可以被检测，故可以获得精确控制充电所必需的蓄电池温度信息。
图12是一个示意图，它表示冷却以及用以检测蓄电池周围环境温度之温度传感器13的安装情况，其中，冷却是通过蓄电池组1的通风部件7(见图1)的送风机7a和吸风机7b所提供的冷却空气来实现的。
经由空气入口提供的风靠近蓄电池通过，并经由空气出口释放，其中，空气入口在蓄电池1的底部形成，空气出口在蓄电池1的顶部形成。
流通的风均匀了所有蓄电池的温度。再者，检测蓄电池周围环境温度的温度传感器13安装在空气入口附近。与本实施例不同，冷却空气可以通过在蓄电池顶部形成的空气入口提供，流经蓄电池以冷却该蓄电池，并通过在蓄电池底部形成的空气出口释放。当然，在此情况下，用以检测环境温度的温度传感器的安装位置必须改变到在蓄电池顶部形成的空气入口的附近。
在此种结构中，可以确保形成蓄电池组1的各电池的温度几乎是均匀的。此外，由于检测环境温度的温度传感器安装在空气入口附近，温度传感器可以检测到不受蓄电池温度影响的环境温度，并且可以获得精确控制充电所必需的蓄电池环境温度信息。
图13是图1所示检测单元2的内部电路的一个电路方框图。
图13中，检测单元2包括CPU102。电压检测运算放大器501、502、…524分别连接在蓄电池组1的各个模块蓄电池201、202、…224的端部之间。
另外，根据温度而输出电压的温度传感器301、302和303分别连接到电压检测运算放大器525、526和527。
再者，根据蓄电池内压而输出电压的压力发送器304和305分别连接到电压检测运算放大器528和529。电压检测运算放大器501至529分别连接到模—数转换部件AD1、AD2…AD29，将模拟值转换为数字值，转换结果通过含有各个信号端的一组信号端601，作为串行信号逐位加到蓄电池状态判断单元3(图1)。
图14是一个示意图，它表示图1所示的蓄电池组1和检测单元2相互连接时的情况。
用于蓄电池信息诸如蓄电池电压、蓄电池温度、蓄电池压力以及蓄电池周围环境温度的信号线通常直接连接到蓄电池充电器或类似的装置。
然而，在本实施例中，检测单元2设置在蓄电池组1的蓄电池支架105的附近。尽管图13为了扼要说明作了省略，检测单元2和蓄电池组1是通过用以分别检测电压V、温度T和压力P的信号线相互连接的，如图1所示。
在此结构中，如果各根正信号线和负信号线相互独立的话，将需要58根信号线，以便测量24个模块蓄电池的蓄电池电压、位于两个位置的蓄电池温度、位于一个位置的蓄电池周围的环境温度、以及位于两个位置的蓄电池压力；而由于检测单元2设置在蓄电池组1的蓄电池支架105附近，故线路可以较短，由此使接线效率改善。
图15表示根据本实施例由单个电池完成的充电，图16是表示根据本实施例的充电流程的流程图。
现在将描述图1和图2所示结构的充电，同时参见图15和16。
实验证明，对蓄电池组1进行的充电无异于对单个电池进行的充电，差别仅在于，其中的电压变成组成蓄电池组1的若干单个电池的成倍数。因此，下面仅叙述对单个电池进行的充电。
充电包括两部分，即第一充电周期和第二充电周期。
第一充电周期在充电开始时开始。在第一充电周期，用约为0.1C至0.2C(在本实施例中约为13A)的大充电电流进行充电。
蓄电池电压随着充电的进行而上升。在此阶段，蓄电池充电器4(5)由来自蓄电池状态判断单元3的充电控制信号控制，故充电电流与充电电压的乘积，即充电功率保持恒定(在本实施例中为4.5KW)(步骤1601)。
当第一剩余容量判断结果低于一个预定值(在本实施例中为初始容量的90％)，或当蓄电池温度上升速度的判断结果低于一个预定值(在本实施例中为0.2℃/分钟以下)时，该第一充电周期继续下去，当第一剩余容量判断结果达到该预定值，或当蓄电池温度上升速度的判断结果达到该预定值(步骤1602、1603)时，该第一充电周期完成。
由于所述蓄电池温度上升速度的预定值，是根据事先设置在蓄电池状态判断单元3中CPU的存储部件内的充电电流和蓄电池温度校正的，故可以进行准确的判断。
在第二充电周期期间，用大约0.02C(在本实施例中为3A)小的充电电流进行充电(步骤1604)。当第二剩余容量判断结果低于一个预定值(在本实施例中为初始容量的110％以下)，或当第二充电周期的时间周期短于一个预定值(在本实施例中为3小时以下)时，该第二充电周期继续下去；当第二剩余容量判断结果达到预定值，或第二充电周期的时间周期达到预定值(步骤1605、1606)时，该第二充电周期完成。
这样，在本实施例中，在第一充电周期期间用恒定功率进行充电，可以用接近于约定功率最大值充电到最大功率，由此，比之在第一充电周期期间用13A的恒定电流进行充电要节省充电时间大约一小时。
此外，由于在第二充电周期期间，当达到预定剩余量或预定时间时充电即停止，故可以无浪费地利用充电功率有效完成充电。
图17表示根据本实施例的剩余容量判断函数。
图18是一个流程图，表示根据本实施例的剩余容量判断。
图17A表示用恒流放电期间的蓄电池电压特性。图17B表示由第一剩余容量判断提供的剩余容量的变化，其中，通过增加和减少蓄电池的放电量、蓄电池的充电量以及蓄电池的自放电量，判断蓄电池的剩余容量。
图17C表示由第一剩余容量判断提供的剩余容量的变化，其中，在放电期间通过用放电电流校正蓄电池电压并在加上恒定负载期间设定蓄电池电压来判断蓄电池的剩余容量。图17D表示由根据本实施例的剩余容量判断函数提供的蓄电池的剩余容量变化。
由于蓄电池的剩余容量通常是根据所述第一剩余容量判断结果或所述第二剩余容量判断结果来判断的，故不可能在整个周期内精确地判断蓄电池的剩余容量。
此外，由于在第一剩余容量判断中是通过加减蓄电池的放电量、蓄电池的充电量以及蓄电池的自放电量来判断蓄电池的剩余容量的，故难以掌握同存储器效果有关联的蓄电池剩余容量的变化。
尤其当剩余容量维持在大约20％至大约0％时，更难以显示精确的剩余容量。
另一方面，由于通过在放电期间用放电电流校正蓄电池的电压，并在加上恒定负载期间设定蓄电池的电压来判断剩余容量，故尤其当剩余容量维持在大约100％至大约20％时，蓄电池电压的变化很小，因此，难以掌握蓄电池剩余容量的变化和显示出精确的剩余容量。
然而，在图18所示的本实施例中，剩余容量是通过第一剩余容量判断(步骤1801)和第二剩余容量判断(步骤1802)两种方法来判断的；当剩余容量维持在初始容量的大约100％至20％时，采用由第一剩余容量判断提供的剩余容量(步骤1803、1804)；当在下降到初始容量的大约20％以后，根据第一剩余容量判断的剩余容量从大约20％变化到大约0％时，显示由第二剩余容量判断提供的剩余容量(步骤1803、1805)。
这样，根据本实施例，通过组合以放电量为基础的第一剩余容量判断与以放电电压为基础的第二剩余容量判断，可以高精度地判断剩余容量。
图19是一个流程图，它表示根据本实施例的寿命判断。
将所获得的有关蓄电池组每个模块蓄电池的蓄电池状态信息，即蓄电池电压和剩余容量总和起来，(步骤1901)，然后，计算总和数据的平均值(步骤1902)。
将计算的平均值与有关每个模块蓄电池的蓄电池状态信息比较(步骤1903)，若两者之差等于或大于一个预定值时判断为劣化。
例如，在与平均值相比的模块蓄电池的电压同平均电压值相差约1V的情况下，设定该模块蓄电池内存在劣质蓄电池，因此，判断其寿命已达到。此外，在模块蓄电池的剩余容量经比较与平均剩余容量相差约20％时，设定在该模块蓄电池内有一个蓄电池的剩余容量很差，因此判断其寿命已达到。
根据以这一判断结果为基础的蓄电池状态判断单元的信号，显示部件6显示其寿命(步骤1904)。当根据比较结果判断其寿命仍未达到时，则不显示其寿命。
采用本方法，由于根据与每个模块蓄电池有关的蓄电池状态信息来判断状态，故可以精确地辨别诸如劣质蓄电池或具有低劣容量的蓄电池，并辨别蓄电池的寿命是否已达到。
尽管本发明是通过所述的较佳实施例来描述的，但显然这种描述并不能表明为限制。毫无疑问，对与本发明有关的本领域的熟练人员来讲，通过上述描述后，对于它的各种变化和变换将变得更加清楚。因此，在本发明的实际精神和范围内，所附权利要求书覆盖了其各种变化和变换。
工业应用性根据本发明的一种蓄电池状态管理系统，该蓄电池作为可动物体诸如电动车的驱动电机或类似装置的电源，所述系统包括由多个模块蓄电池组成的蓄电池组，以及用以向蓄电池组提供冷却空气的通风部件；系统中，设置在蓄电池组附近的检测单元检测与蓄电池有关的信息，当显示部件精确地显示蓄电池的剩余容量和寿命时，利用根据检测单元和可动物体信号控制部件所提供的信息的蓄电池状态判断单元的计算功能，合理控制蓄电池充电器的充电。
因此，可以用一种方便的方式掌握和维护蓄电池的状态。
权利要求
1.一种蓄电池状态管理系统，其特征在于包括通过组合若干蓄电池而成的蓄电池组，所述蓄电池组用作可动物体的驱动电源；向所述蓄电池组提供冷却空气的通风部件；设置在所述蓄电池组附近的检测单元，检测有关蓄电池电压、温度和压力以及环境温度的状态信息，所述检测单元具有将获得的检测值从模拟值转换为数字值的模—数转换功能，以及以串行方式依次发送所述数字值的信号发送功能；可动物体信号控制部件，控制蓄电池的放电电流、蓄电池的充电电流、在可动物体停止操作期间产生的至蓄电池的再生电流、以及各类与可动物体有关的信息；蓄电池状态判断单元，包括根据来自所述检测单元和可动物体信号控制部件的信息执行计算的计算部件；向蓄电池充电器提供充电控制信号的充电控制信号部件，该充电器的输入电源为交流电源；向显示部件提供容量判断信号的剩余容量判断信号部件；向显示部件提供寿命判断信号的寿命判断信号部件；以及向所述可动物体信号控制部件提供可动物体控制信号的可动物体控制信号部件；蓄电池充电器，在来自所述蓄电池状态判断单元的充电控制信号的控制下，向所述蓄电池组充电；以及显示部件，在来自蓄电池状态判断单元的容量判断信号和寿命判断信号的控制下，显示蓄电池的剩余容量和寿命判断结果。
2.如权利要求1所述的蓄电池状态管理系统，其特征在于，所述蓄电池组由多个模块蓄电池组成，所述模块蓄电池的每一个包括若干电池；为每一个模块蓄电池检测蓄电池的电压；通过至少两个温度传感器检测蓄电池的温度，其中一个温度传感器至少设置在容易蓄热的一个模块蓄电池或邻近的模块蓄电池的一个电池内，另一个温度传感器至少设置在不易蓄热的一个模块蓄电池或其邻近的模块蓄电池的一个电池内；通过压力传感器检测蓄电池的压力，该压力传感器至少设置在其中容易蓄热的模块蓄电池或其邻近的模块蓄电池的一个电池内；以及通过温度传感器检测环境温度，该温度传感器设置在通风部件的空气入口附近。
3.如权利要求1所述的蓄电池状态管理系统，其特征在于，组成所述蓄电池组之电池的电极柱包括用以提供电流的电流线路固定部件，以及蓄电池电压测量线路固定部件；所述蓄电池电压测量线路固定部件允许蓄电池电压测量线路安装到设置在电极柱顶部的螺钉部件，与所述电流线路固定部件分开，由此检测蓄电池的电压。
4.如权利要求2所述的蓄电池状态管理系统，其特征在于，在组成蓄电池组的电池的蓄电池外壳的外盖中形成凹槽，其深达蓄电池电极板的顶部，温度传感器设置在该凹槽部，以检测蓄电池的温度。
5.如权利要求2所述的蓄电池状态管理系统，其特征在于，在组成蓄电池组的电池的蓄电池外壳的外盖中形成通孔，且在该通孔中设置电压—电流变换装置，以检测蓄电池的压力。
6.如权利要求5所述的蓄电池状态管理系统，其特征在于，组成蓄电池组的多个模块蓄电池的若干电池的每一个，由密封镍/氢蓄电池组成。
7.一种为系统蓄电池充电的方法，该系统包括通过组合若干蓄电池而成的蓄电池组，所述蓄电池组用作可动物体的驱动电源；向所述蓄电池组提供冷却空气的通风部件；设置在所述蓄电池组附近的检测单元，检测有关蓄电池电压、温度和压力以及环境温度的状态信息，所述检测单元具有将获得的检测值从模拟值转换为数字值的模—数转换功能，以及以串行方式依次发送所述数字值的信号发送功能；可动物体信号控制部件，控制蓄电池的放电电流、蓄电池的充电电流、在可动物体停止操作期间产生的至蓄电池的再生电流、以及各类与可动物体有关的信息；蓄电池状态判断单元，包括根据来自所述检测单元和可动物体信号控制部件的信息执行计算的计算部件；向蓄电池充电器提供充电控制信号的充电控制信号部件，该充电器的输入电源为交流电源；向显示部件提供容量判断信号的剩余容量判断信号部件；向显示部件提供寿命判断信号的寿命判断信号部件；以及向所述可动物体信号控制部件提供可动物体控制信号的可动物体控制信号部件；蓄电池充电器，在来自所述蓄电池状态判断单元的充电控制信号的控制下，向所述蓄电池组充电；以及显示部件，在来自蓄电池状态判断单元的容量判断信号和寿命判断信号的控制下，显示蓄电池的剩余容量和寿命判断结果；其特征在于，所述方法包括以下步骤在所述蓄电池状态判断单元的充电控制信号的控制下，由蓄电池充电器对蓄电池组进行充电，充电包括第一充电周期和第二充电周期两部分，利用充电电能进行充电，直至在第一充电周期期间，使第一剩余容量判断结果达到初始容量的大约90％至100％，之后，开始第二充电周期，期间，利用极小的充电电流继续充电，直至第二剩余容量判断结果达到初始容量的大约100％至110％，然后停止充电。
8.如权利要求7所述的为蓄电池充电的方法，其特征在于，在利用蓄电池充电器对蓄电池组充电期间，该蓄电池充电器由来自所述蓄电池状态判断单元的充电控制信号所控制，当检测到蓄电池温度上升速度的判断结果达到或超过一个预定值时，从所述第一充电周期转移到第二充电周期，该用以判断所述温度上升速度的预定值，根据充电电流和蓄电池的温度校正。
9.一种判断系统中所用蓄电池的剩余容量的系统，该系统包括通过组合若干蓄电池而成的蓄电池组，所述蓄电池组用作可动物体的驱动电源；向所述蓄电池组提供冷却空气的通风部件；设置在所述蓄电池组附近的检测单元，检测有关蓄电池电压、温度和压力以及环境温度的状态信息，所述检测单元具有将获得的检测值从模拟值转换为数字值的模—数转换功能，以及以串行方式依次发送所述数字值的信号发送功能；可动物体信号控制部件，控制蓄电池的放电电流、蓄电池的充电电流、在可动物体停止操作期间产生的至蓄电池的再生电流、以及各类与可动物体有关的信息；蓄电池状态判断单元，包括根据来自所述检测单元和可动物体信号控制部件的信息执行计算的计算部件；向蓄电池充电器提供充电控制信号的充电控制信号部件，该充电器的输入电源为交流电源；向显示部件提供容量判断信号的剩余容量判断信号部件；向显示部件提供寿命判断信号的寿命判断信号部件；以及向所述可动物体信号控制部件提供可动物体控制信号的可动物体控制信号部件；蓄电池充电器，在来自所述蓄电池状态判断单元的充电控制信号的控制下，向所述蓄电池组充电；以及显示部件，在来自蓄电池状态判断单元的容量判断信号和寿命判断信号的控制下，显示蓄电池的剩余容量和寿命判断结果；其特征在于，所述判断蓄电池剩余容量的系统中所述蓄电池状态判断单元通过组合第一剩余容量判断结果与第二剩余容量判断结果判断剩余容量，其中，第一剩余容量判断结果以放电量为基础，第二剩余容量判断结果以放电电压为基础，当剩余容量维持为初始容量的大约100％至20％时，认可由第一剩余容量判断得出的剩余容量，而当在下降到初始容量的大约20％后，根据第一剩余容量判断的剩余容量从大约20％变化到大约0％时，认可由第二剩余容量判断得出的剩余容量。
10.一种判断系统中所用蓄电池的寿命的系统，该系统包括通过组合若干蓄电池而成的蓄电池组，所述蓄电池组用作可动物体的驱动电源；向所述蓄电池组提供冷却空气的通风部件；设置在所述蓄电池组附近的检测单元，检测有关蓄电池电压、温度和压力以及环境温度的状态信息，所述检测单元具有将获得的检测值从模拟值转换为数字值的模—数转换功能，以及以串行方式依次发送所述数字值的信号发送功能；可动物体信号控制部件，控制蓄电池的放电电流、蓄电池的充电电流、在可动物体停止操作期间产生的至蓄电池的再生电流、以及各类与可动物体有关的信息；蓄电池状态判断单元，包括根据来自所述检测单元和可动物体信号控制部件的信息执行计算的计算部件；向蓄电池充电器提供充电控制信号的充电控制信号部件，该充电器的输入电源为交流电源；向显示部件提供容量判断信号的剩余容量判断信号部件；向显示部件提供寿命判断信号的寿命判断信号部件；以及向所述可动物体信号控制部件提供可动物体控制信号的可动物体控制信号部件；蓄电池充电器，在来自所述蓄电池状态判断单元的充电控制信号的控制下，向所述蓄电池充电；以及显示部件，在来自蓄电池状态判断单元的容量判断信号和寿命判断信号的控制下，显示蓄电池的剩余容量和寿命判断结果；其特征在于，所述判断蓄电池寿命的系统中在用所述蓄电池状态判断单元进行寿命判断期间，根据针对每个模块蓄电池所获得的蓄电池状态信息计算总的数据的平均值，将所述平均值与每个模块蓄电池比较，如果两者之差等于或大于一个预定值，则判断该蓄电池因性能劣化或劣质或蓄电池寿命已到而有缺陷。
全文摘要
一种蓄电池状态管理系统，该蓄电池用作可动物体诸如电动车的驱动电源，它由若干密封镍/氢蓄电池组成，包括蓄电池组1、检测蓄电池组状态的检测单元2、蓄电池状态判断单元3、可动物体信号控制部件4、在蓄电池状态判断单元3提供的信号控制下向蓄电池组1充电的蓄电池充电器5以及显示蓄电池状态的显示部件6。
文档编号H01M6/42GK1138390SQ9519112
公开日1996年12月18日 申请日期1995年11月7日 优先权日1994年11月8日
发明者门内英治, 渡边勇一, 木下惠, 伊藤登, 高田宽治 申请人:松下电器产业株式会社