根據車載電池的內部狀態控制車載發電機的發電的設備的製作方法
2023-12-10 22:19:52 4
專利名稱：根據車載電池的內部狀態控制車載發電機的發電的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於車輛的發電控制設備，特別地涉及根據安裝在例如轎 車和卡車等車輛上的電池的內部狀態來控制車栽發電機發電的設備。
背景技術：
近年來，車輛通常配備有對交流發電機(即車用AC發電機)產生的 電力進行控制的裝置。 一些這樣的控制裝置需要指示電池如何退化的信 息。公開號為JP2006-10601的日本專利申請公開了這樣一種控制裝置。 該專利申請公開的控制裝置包括感測車栽電池溫度的溫度傳感器、接收指 示所感測的溫度的信號的溫度檢測電路、感測車載電池充/放電電流的電 流傳感器以及接收指示所感測的電流的信號的電流檢測電路。所述控制裝 置還包括微處理器，其接收來自那些檢測電路的信號並對所接收的信號進 行處理，以估計車載電池的退化程度。
順便提及，可通過各種結構來實現溫度傳感器的安裝。 一個實例由公 開號為JP2001-272422的日本專利申請進行了公開，其中，所述溫度傳感 器具有與車栽電池的匯流條熱耦合的熱敏元件。另 一個實例由公開號為 JP2006-32184的日本專利申請進行了公開，其中，所述溫度傳感器被設 置在車栽電池組附近，以便與所述電池組間接連接。
在由上述公開號為JP2001-272422和JP2006-32184的專利申請中公 開的這些結構中，來自檢測電路的信號通過信號布線與ECU(電子控制 單元)的電路板或類似裝置連接。
一般而言，具有微處理器的設備包括一些必要的電路，如向整個電路 塊供電的電源電路、與外部裝置通信的通信電路以及其他外圍電路。這些 電#一起安裝在同一塊電路板上。然而，在上勤目關技術中用於檢測溫 度和電流的傳感器與電路板分開設置，由此傳感器和電路板需凍嫂用信號 布線來連接。因此，上勤目關技術具有下列缺點。
在車輛中，只要運行中的點火系統引起電噪聲(所述電噪聲可能部分 地傳播到連接各種傳感器和電路板的信號布線)，則出現感應噪聲。於是，如果出現這種情況，則來自傳感器的信號就無法祐^控制器正確地識別。再 有，在車輛行進時，由於來自it^或車載發動機的振動應力，有一個擔憂 是信號布線可能被切斷或斷接。
還有其他一些與上述布線連接方式有關的問題。首先，由於溫度傳感 器與電路板分開設置，將傳感器安裝到車輛上需要大量工作，由此提高了 總的組裝成本。另一個問題^1信號布線數量增加，由此可能增加布線誤差。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種設備，其能夠防止由於需JU吏用信號布 線在傳感器和電路板之間進行連接而引起的各種困難，例如由於噪聲和不 恰當布線引起的故障，由此改善設備的可靠性。
為實現上述目的，提供了一種設備，用於控制對車載電池進行充電的
車栽發電機的發電。該設備包括檢測裝置，用以檢測指示電池內部狀態 的信息(包括電池的溫度)，向該檢測裝置供電的電源電路；使用檢測裝 置檢測到的信息來計算電池的內部狀態的計算器(即算術電路)；在上面 安裝有計算器、電源電路和檢測電路的電路板；以及根據電池的內部狀態 來控制發電機的發電狀況的控制器。所述溫度感測元件被設置在與電池的 負端子電連接的匯流條上，該匯流條與溫度感測元件彼此熱耦合。由於不 需要外部導線連接電路板和傳感器(即溫度感測元件)，因此能夠消除通 過布線傳播的不期望的噪聲，使得由噪聲引起的裝置的故障消失，且能避 免由車輛中的振動應力造成的可靠性的降低。
此外，電路板和溫度感測元件之間的連接可以與連接算術電路和電源 電路在同一製造步驟中完成。這樣，車輛的組裝成本可與工作負荷一道被 降低。還有，由於布線是在電路板中，可以通iti^各裝置之間的不當連 線來改善車輛的可靠性。
此外，匯流條和電路板各自被設置在至少兩個平面層中，安裝在電路 板上的溫度感測元件優選被設置在面向匯流條的層中。由於感測元件位於 與匯流條相鄰的平面內，所述元件能容易地檢測匯流條的溫度(能改善匯 流條和感測元件之間的熱耦合特性)。因為匯流條與電池的負端子連接， 以很低的電阻連接到電池的內部端子，所以可降低熱阻。因此，可以改善 電池內部與感測元件之間的檢測熱特性。
具體地，上述匯流條還具有分流電阻器的功能，以檢測電池的電流。優選地，所述溫度感測元件被設置在檢測分流電阻器電壓差的兩個電極附 近。所述分流電阻器具有好的導電性，且必然具有好的導熱性。因此，通 過將所述感測元件放在兩個電極附近，可以增強匯流條和溫度感測元件之 間的熱耦合特性。
再有，上述兩個電極之一與電路板的接地端子相連，且優選地，溫度 感測元件設置在這兩個電極中的另 一電極附近。因為感測元件被設置在另 一電極附近，而不是設置在電路板中要消耗的電流流過的那一個電極附 近，從而能夠減小電流的影響。因此，熱耦合特性得以增強。
上述電路板具有大面積的接地面作為參考電位面。優選地，該溫度感 測元件被設置在與接地面分開的位置。所述大面積的接地面使得能夠降低 出現在電路板上的由於電流消耗引起的熱量，而將感測元件與接地面分開 設置則增強了熱耦合特性。
此外，上述電路板具有大的感測區，所述感測區與檢測電壓的電極具
有相同的電位。優選地，感測元件^Li殳置在感測區的面上。由於感測元件 ^i殳置在相對較大的感測區上，所述感測區與所述電極具有相同的電位， 所以能夠增強熱耦合特性。
用於檢測電池內部狀態的裝置(下文中稱作"電池狀態檢測裝置") 包括串行通信電路，它發逸基於電池狀態的電池狀態^或根據電池狀態 計算出的車輛發電機的控制^lt。優選地，該串行通信電i^L設置在接地
面上。所以，當通信電路在運行時，由該通信電路的驅動電流引起的熱影 響可被減小，由此熱耦合特性得到增強。進一步，以這種方式可防止來自 通信電路的噪聲。
圖l是顯示根據本發明實施例的發電控制設備的結構框圖2是顯示根據本發明實施例的電池狀態檢測裝置的詳細結構框圖; 圖3是顯示根據該實施例的電池狀態檢測裝置的內部結構的透視圖;
以及
圖4是顯示根據實施例的電池狀態檢測裝置的內部結構的側視圖。
具體實施方式
下面參考附圖描述本發明的發電控制設備的示例性實施例。圖1示出 根據一個實施例的發電控制設備l的結構。如圖1中所示，發電控制設備
1包括ECU 2 (電子控制單元2)、發動機3、車輛發電機(ALT) 4、電 池(BATT) 6以及電池狀態檢測裝置7。
ECU 2是作為外部控制器來控制發動機3的輸出的電子控制單元。 由所iL義動M過傳動帶使車輛發電機4轉動，從而產生電力。該電力被 作為充電電力提供給電池6，還提供給各種電載荷(LOAD) 8。發電機 (ALT)4包括發電控制器5，它通過調節激勵電流來控制發電機的輸出。 電池狀態檢測裝置7設置在電池6的附近，以檢測電池6的內部狀態(例 如，檢測充/放電電流或檢測電池溫度)。
圖2是檢測裝置7的詳細結構的框圖，其顯示出該裝置的主要電執未 顯示該主要電路的保護罩的結構)。如圖2中所示，電池狀態檢測裝置7 包括分流電阻器50，放大器52、 60, M轉換器(A/D) 54、 62、 82， 電阻器56、 58，微處理器64，驅動器70，通信控制器72,發電狀態信號 緩存器74,發電控制信號緩存器76，具有溫度檢測元件80A的溫度檢測 器80,電源電路84以及電容器86、 88。
分流電阻器50是用於檢測電池6在充電和放電方向的電流的電阻器。 該電阻器的一個端子與電池6的負端子連接，該電阻器的另一端子與地連 接。放大器52可以是例如差分放大器，其放大分流電阻器50兩端子之間 的電壓。A/D轉換器54將放大的電壓轉換成數字數據。然後，該數字數 據被傳送到微處理器64。
電阻器56和58形成分壓電路，用於檢測電池6的端子電壓(即電池 電壓)。分壓器的一個端子與電池6的正端子連接，而另一端子與地連接。 放大器60 (例如運算放大器)用作^^器，它與由電阻器56和58構成 的分壓器的輸出側連接。A/D轉換器62將放大器60的輸出電壓(等於電 阻器56和58之間的點處的分壓)轉換成數字婆:據，所述數字數據由微 處理器64接收。
溫度檢測器80檢測電池6的溫度，以便溫度檢測元件80A感測電池 6的溫度並輸出相應的電壓。然後，該電壓由A/D轉換器82轉換成數字 數據，由微處理器接收該數字數據。接下來，由微處理器64對來自A/D 轉換器的所述數據進行處理，處理器64完成對電池狀態的計算(例如電 池的充電狀態)。電源電路84向微處理器64及其他電遊41_供必要的電力。 驅動器70和通信控制器72具有經由通信線向發電控制器5發送數據和從發電控制器5接收數據的功能。在驅動器70經由通信線接收來自發電控 制器5的數字調製信號(發電狀態發送信號)時，通信控制器對所述信號 進行解調，然後該信號(即發電狀態信號)被存儲在發電狀態緩存器74 中。與此同時，當來自微處理器64的發電控制信號被存儲到發電控制緩 存器時，通信控制器72將該發電控制信號轉換成預定的數字格式並對該 信號進行調製。然後，驅動器70經由通信線將調製後的信號(即數字調 制信號)發送到發電控制器5。
上述微處理器64對應於算術電路，溫度檢測器80對應於檢測電路， 而通信控制器72對應於通信電路。
圖3是電池狀態檢測裝置7的內部結構的透視圖。圖4是電池狀態檢 測裝置7的內部結構的側視圖。如圖3和圖4所示，電池狀態檢測裝置7 包括電路板100,在其上安裝有微處理器64，通信IC (集成電路)72A 和電源IC 84A。通信IC 72A包括通信控制器72和驅動器70。電源IC 84A 包括電源電路84。應該指出，儘管圖2中所示的電池狀態檢測裝置7的 其它部件(例如溫度檢測器80)也安裝在電i^板100上，但是那些部件 未在圖3和圖4中示出。
電路板100被設置為面對匯流條110，所述匯流條與電池6的負端子 相連。具體而言，電路板和匯流條110各自被設置在至少兩個平面層中， 溫度感測元件80A安M電路板100的下表面，與匯流條面對。
此外，匯流條110用作分流電阻器50。為了檢測分流電阻器的電壓 差，在匯流條處設置兩個電極106和108，兩個電極之間的距離具有預定 的長度。電極106與接地端子(GND)相連，而溫度檢測元件80A位於 另一電極108附近。
此外，電路板100具有大面積的接地面102,以及與電極108有相同 電位的大的感測區104，所述接地面形成用於電池狀態檢測裝置7的內部 電路的參考電位面。該溫度檢測元件80A在感測區104上，與接地面102 分開設置。此外，至少有通信控制IC72A被設置在所述接地面上(相反 側)。
這樣，該實施例的車輛裝置中的電池狀態檢測裝置7採用了一種熱耦 合結構，其使與電池6的負端子連接的匯流條110與溫度檢測元件80A 耦合，以便取消連接外部傳感器(即溫度傳感器)和電路板的信號布線。 由此，可消除通過導線傳播的不期望的噪聲，於是，由噪聲引起的裝置的故障消失，並能防止由車輛中的振動應力引起的可靠性的降低。
此外，匯流條110和電路板100中的每一個被設置在兩層(可以多於 兩層)中的每個平面處。安裝在電路板100上的溫度感測元件80A被設 置在與匯流條110面對的平面上，以^更增強其熱耦合特性。此外，匯流條 110與電池6的負端子連接，以4艮4氐的電阻連接到電池6的內部端子，於 是可降低熱阻。因此，可以改善電池6的內部與感測元件之間的檢測熱特 性。
所述匯流條還用作分流電阻器50,以檢測電池6的電流。溫度感測 元件80A被設置在檢測分流電阻器的電壓差的電極108附近。該分流電 阻器50具有好的導電性，因此必然也具有好的導熱性。因此，通過將溫 度感測元件80A放在電極108附近，能夠增強匯流條110和溫度感測元 件之間的熱耦合特性。
此外，兩個電極中的一個電極106與電路板的接地端子連接，而溫度 感測元件80A被設置在另一電極108附近。由於感測元件被設置在電極 108附近而不是設置在電路板中要消耗的電流流經的電極106附近，使得 能夠減小被消耗的電流的影響。因此，熱耦合特性得到增強。
電路板100包括大面積的接地面作為參考電位面。溫度感測元件80A 被設置在與接地面102分開的位置。大面積接地面102使得能夠降低由於 電路板IOO的電流消耗而在電路板上產生的熱量，而將感測元件與接地面 分開設置則增強了熱耦合特性。
此外，電3^板100包括大的感測區104，所述感測區與電極108的電 位相同，溫度感測元件80A ^Li殳置在感測區104上。
這樣，溫度感測元件被設置在與所述電極具有相同的電位的大的感測 區104上，因此能夠增強熱耦合特性。
通信IC 72A被設置在接地面102上。由此，在通信電路運行時，由 通信電路的驅動電流引起的熱影響可被降低，從而使熱耦合特性得到增 強。此外，以這種方式還可防止來自通信電路的噪聲。
權利要求
1. 控制車載發電機的發電的設備，所述發電機對車載電池充電，所述設備包括檢測裝置(56，58，60，62；50，52，54；80，82)，檢測指示電池的內部狀態的信息，其中，電池的內部狀態包括電池的溫度，所述檢測裝置包括使用溫度感測元件(80A)檢測電池溫度的檢測電路(80)以及向檢測裝置供電的電源電路(84)；計算器(64)，用於使用由檢測裝置檢測到的信息來計算電池的內部狀態；電路板(100)，所述計算器、電源電路以及檢測電路安裝在所述電路板上；控制器(5)，根據電池的內部狀態來控制發電機的發電；其中，所述溫度感測元件被設置在與電池的負端子電連接的匯流條上，所述匯流條和所述溫度感測元件彼此熱耦合。
2. 根據權利要求l的設備，其中所述匯流條和所述電路板分別被設置在至少兩個平面的不同層，安裝 在電i^板上的所述溫度感測元件^Ci殳置在層中，使得所述元件面對所述匯 流條。
3. 根據權利要求l的設備，其中所述匯流條用作檢測電池電流的分流電阻器，所述溫度感測元件被設 置在檢測分流電阻器的電壓差的兩個電極附近。
4. 根據權利要求3的設備，其中所述兩個電極之一與電路板的接地端子電連接，所述溫度感測元件被 設置在另一電極附近。
5. 根據權利要求4的設備，其中所述電路板具有大面積的接地面作為參考電位面，且所述溫度感測元 件被設置在與該接地面分開的位置。
6. 根據權利要求5的設備，其中所述電路板具有大的感測區，所述感測區與所述電極具有相同的電位，所述溫度感測元件^Ci殳置在該感測區上。
7. 根據權利要求5的設備，其中所述檢測裝置配備有通信電路以發出基於電池狀態的電池狀態參數 以及根據電池狀態計算出的車載發電機的控制^，所述通信電^L設置 在接地面上。
8. —種用於檢測車載電池的內部狀態的檢測裝置，包括 電阻器，產生代表電池電流量的電壓；匯流條，形成連接至電池的負端子的所述電阻器；溫度感測元件，設置在匯流條上以實現溫度感測元件和電^間的熱 耦合；以及處理裝置，用於處理來自電阻器和感測元件的信號以檢測電池狀態； 其中，所述處理裝置和所述溫度感測元件^Li殳置在相同的電5^板上。
9. 根據權利要求8的裝置，其中所述匯流條和所述電縛41分別祐i殳置在至少兩個平面的不同層上，安 裝在所述電路板上的所述溫度感測元件^Li殳置在層中，4吏得所述元件面對 所述匯流條。
10. 根據權利要求8的裝置，其中所述溫度感測元件被設置在兩個電極附近，所述兩個電極救故置在電 路板和匯流條之間以檢測電阻器處的電壓差。
11. 根據權利要求10的裝置，其中所述兩個電極之一與電路板的接地端子電連接，所述溫度感測元件被 設置在另一電極附近。
12. 根據權利要求ll的裝置，其中所述電路板具有大面積的接地面作為參考電位面，所述溫度感測元件 被設置在與該接地面分開的位置。
13. 根據權利要求12的裝置，其中所述電路板具有大的感測區，所述感測區與所述電極具有相同的電 位，所述溫度感測元件祐 沒置在所述感測區上。
14. 根據權利要求12的裝置，其中所述裝置配備有通信電路以發出基於電池狀態的電池狀態參數以及 根據電池狀態計算出的車載發電機的控制參數，所述通信電路被設置在接 地面上。
全文摘要
根據車載電池的內部狀態控制車載發電機的發電的設備，包括檢測裝置，用以檢測指示電池內部狀態(包括電池的溫度)的信息；電源電路，用以向該檢測裝置供電的電源電路；計算器，用以使用檢測裝置檢測到的信息來計算電池的內部狀態；其上安裝有所述計算器、電源電路和檢測電路的電路板；以及根據電池的內部狀態來控制發電機發電的控制器。所述溫度感測元件被設置在與電池的負端子電連接的匯流條上，所述匯流條與所述溫度感測元件彼此熱耦合。
文檔編號H02J7/14GK101425699SQ20081013338
公開日2009年5月6日 申請日期2008年8月11日 優先權日2007年8月10日
發明者淺田忠利 申請人:株式會社電裝