CN1043280C - 防止取出过电流的装置 - Google Patents

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Abstract

在步骤Sb3中，将在步骤Sb2中已基于反馈控制算出的占空比与对应于电池电流临界值的占空比的极限值进行比较，当占空比比极限值小时，输出由该占空比产生的PWM波(步骤Sb4)，当占空比比极限值大时，输出将该极限值作为占空比的PWM波(步骤Sb5)。由此，作为电流指令而生成的PWM波的占空比不会超过极限值，不会超过可从蓄电池取出的电流临界值而取出过电流。由此，没有必要使用大容量的蓄电池，而且可防止因取出过电流而引起的蓄电池的循环寿命的缩短。

Description

防止取出过电流的装置
技术领域
本发明涉及可防止从密闭型铅电池、密闭型镍镉电池等可充电的蓄电池取出过电流的防止取出过电流装置。
技术背景
众所周知，密闭型铅电池，密闭型镍镉电池等可充电的蓄电池正作为各种机器的电源广泛地使用着。一般来说，由于在这种蓄电池中如在瞬间取出大电流(过电流)的话会产生发热和性能变坏等从而使循环寿命缩短，故存在对应于各自的电池容量允许取出的电流的临界值。迄今为止，在将这种蓄电池作为例如运输车、电动汽车、带有辅助动力的人力车辆等电动车辆的动力源使用时，由于所必需的电力不是固定的而是随时间变化的，故有必要准备充分超过所估计的最大必需电力的电池容量。
但是，如上所述，考虑了过电流而使用超过必需值的大容量的蓄电池会产生如使机器变得大型化和制造成本提高等的新问题。
发明的公开内容
本发明是鉴于以上的问题而进行的，其目的是提供一种没有必要使用大容量的蓄电池的、而且可防止因取出过电流而引起的蓄电池的循环寿命的缩短的防止取出过电流的装置。
为了解决上述课题，一种防止取出过电流的装置，该装置连接到包括下述构成部分的电流控制装置：从至少一个蓄电池取出对应于所供给的PWM波的占空比的电流，并将该电流供给电动机的通电装置；与上述电动机相连接，检测向上述电动机供给的电流，并输出该检测结果的电流检测装置；与所述电流检测装置相连接，调节流向电动机的电流，使上述电流检测装置的检测结果与应该向上述电动机供给的电流的目标值一致，算出相当于电流指令值的占空比的占空比算出装置；产生具有由上述占空比算出装置所算出的占空比的PWM波，并将该PWM波向上述通电装置输出的PWM波生成装置，上述防止取出过电流的装置的特征在于包括：对可从上述蓄电池取出的电流的临界值用上述电流的目标值进行除法运算，并将该除法运算结果作为占空比的极限值输出的极限值算出装置；与上述PWA波生成装置相连接，将上述占空比算出装置算出的占空比与上述极限值进行比较，当上述占空比比上述极限值小时，将上述占空比算出装置算出的该占空比向上述PWM波生成装置输出，当上述占空比比上述极限值大时，将该极限值向上述PWM波生成装置输出的选择装置。
此外，一种防止取出过电流的装置，该装置连接到包括下述构成部分的电流控制装置：从至少一个蓄电池取出对应于所供给的PWM波的占空比的电流，并将该电流供给电动机的通电装置；与上述电动机相连接，检测向上述电动机供给的电流，并输出该检测结果的电流检测装置；与所述电流检测装置相连接，调节流向电动机的电流，使上述电流检测装置的检测结果与应该向上述电动机供给的电流的目标值一致，算出相当于电流指令值的占空比的占空比算出装置；产生具有上述占空比算出装置所算出的占空比的PWM波，并将该PWM波向上述通电装置输出的PWM波生成装置；上述防止取出的过电流的装置的特征在于包括：对可从上述蓄电池取出的电流的临界值用上述电流检测装置的检测值进行除法运算，并将该除法运算结果作为占空比的极限值输出的极限值算出装置；与所述PWM波产生装置相连接，将上述占空比算出装置已算出的占空比与上述极限值进行比较，当上述占空比比上述极限值小时，将上述占空比算出装置所算出的该占空比向上述PWM波生成装置输出，当上述占空比比上述极限值大时，将该极限值向上述PWM波生成装置输出的选择装置。
此外，权利要求3中所述的发明的特征在于：上述占空比算出装置在每个第1周期算出一个占空比，上述极值值算出装置在每个第2周期算出一个极限值，将上述第2周期设定成比第1周期长。(作用)
如采用本发明，极限值算出装置将可从蓄电池取出的电流临界值用应该向电动机供给的电流的目标值或用电流检测装置的检测值进行除法运算，并将该除法运算结果作为占空比的极限值输出，选择装置将占空比算出装置算出了的占空比与极限值算出装置算出了的极限值进行比较，当占空比比极限值小时，将该占空比向PWM波生成装置输出，当占空比比极限值大时，将该极限值向PWM波生成装置输出。因此，由于所生成的PWM波的占空比不会超过极限值，故可防止从蓄电池取出超过电池电流的临界值的过电流。
附图的简单说明
图1是示出本发明适用的实施例的电流控制装置的整体构成的框图。
图2是用于说明同一实施例的工作的流程图。
图3是用于说明同一实施例的工作的流程图。
图4是示出同一实施例与专利的权利要求范围的对应关系的功能框图。
图5是示出另一实施例与专利的权利要求范围的对应关系的功能框图。
用于实施本发明的最佳形态
以下参照附图就本发明的实施例进行说明。
图1是示出本发明适用的电流控制装置的整体构成的框图。该电流控制装置适用于带有辅助动力的自行车(图示略去)。在带有辅助动力的自行车中，以密闭型铅电池、密闭型镍镉电池等蓄电池向电动机供给大致与脚蹬的踏力成比例的电流，用电动机的动力和人力的合力驱动力使自行车行驶。
在图1中，E是可充电的蓄电池，作为将多个密闭型铅电池、密闭型镍镉电池等电池单元串联连接起来组成的二次电池而构成。1是电流供给部分，从蓄电池E取出对应于从控制器2(下面要叙述)供给的PWM(Pulse Width Modulation)波的占空比(相当于电流指令值)的电流，将该电流供给电动机M。3是电流传感器，它检测供给电动机M的实际电流，并将对应于该电流的大小的检测信号向控制器2输出。
控制器2由图中未示出的CPU(中央处理装置)、存储器、A/D(模拟/数字)变换器、D/A(数字/模拟)变换器等构成。该控制器2进行和目标电流值与从上述电流传感器3反馈的电流检测值的差对应的修正操作(即，进行反馈控制)，输出具有相当于电流指令值的占空比的PWM波。上述目标电流值是基于由转矩计(图示略去)得出的脚蹬踏力的检测结果和由车速传感器(图示略去)得出的车速检测结果由控制器2算出的。此外，控制器2加入到上述反馈控制中，进行下面要叙述的防止取出过电流的控制。
其次参照图2和图3，就本实施例的工作情况进行说明。图2是示出控制器2以5ms的时间间隔执行的目标值算出程序的流程图，图3是示出控制器2以64μs的时间间隔执行的电流控制程序的流程图。控制器2通过以各自的时间间隔重复执行这些程序来进行电流的反馈控制和防止取出过电流的控制。
首先参照图2，就目标值算出程序进行说明。如同一图所示，控制器2将转矩计和车速传感器的输出进行A/D变换后送入CPU(步骤Sa1,Sa2)，基于这些检测值算出应该向电动机M供给的电流的目标值，以此作为目标电流值存储于存储器中(步骤Sa3)。
其次，控制器2算出作为向电流供给部分1供给的PWM波的占空比可指定的极限值(步骤Sa4)。即，由于在PWM波的一个周期的期间内从蓄电池E取出的电流(以下称为电池电流)用目标电流值和PWM波的占空比的积给出，故如对应于蓄电池E的容量将预先存储于存储器中的电池电流的临界值用目标电流值除的话，可得到上述极限值。而且，将该所得到的极限值存储于存储器中(步骤Sa5)。
以这种方式每隔5ms重复进行图2中示出的目标值算出程序，更新目标电流值和占空比的极限值。
其次，参照图3就电流控制程序进行说明。如同一图所示，控制器2将电流传感器3的检测结果进行A/D变换后送入CPU(步骤Sb1)，进行对应于该电流检测值与在上述的步骤Sa3中存储在存储器中的目标电流值之差的修正操作(即，进行反馈控制)，算出相当于电流指令值的PWM波的占空比(步骤Sb2)。
其次，控制器2将在上述步骤Sb2中算出已存储的占空比的值与在上述的步骤Sa5中已存储在存储器中的极限值进行比较(步骤Sb3)。
在这里，当在上述步骤Sb2中已算出的占空比比极限值小时，用该已算出的占空比生成PWM波，将其向电流供给部分1输出(步骤Sb4)。
另一方面，当在上述步骤Sb2中已算出的占空比比极限值大时，生成以该极限值作为占空比的PWM波，将其向电流供给部分1输出(步骤Sb5)。
通过以这种方式每隔64μs重复进行图3中示出的电流控制程序，对向电动机M的供给电流进行反馈控制，与此同时进行极限控制以使从蓄电池E取出的电流不成为过电流。
因此，如采用上述实施例，不会超过电池电流的临界值从蓄电池E取出过电流，可防止因蓄电池E的发热或性能变坏而引起的循环寿命的缩短。
此外，在本实施例中，在以比较长的时间间隔(5ms)执行的目标值算出程序(图2)中，预先基于目标电流值算出极限值，在以较短的时间间隔(64μs)执行的电流控制程序(图3)中，只进行已经得到的极限值与占空比的比较，故与在电流控制程序中基于电流传感器3的输出进行全部的极限控制的情况相比，可减轻CPU的负担，可提高处理效率。
此外，由于基于目标电流值算出极限值，故没有必要另外设置用于检测电池电流的电流检测装置，可使装置的构成简单化。
在这里，参照图4说明上述的实施例与专利的权利要求范围构成的主要部分的对应关系。在同一图中，极限值算出装置21对应于步骤Sa4，对可从蓄电池E取出的电流临界值周目标电流值进行除法运算，将其结果作为占空比的极限值输出。选择装置22对应于步骤Sb3～Sb5，占空比算出装置23(步骤Sb2)将已基于电流检测装置24的检测结果算出的占空比与已由极限值算出装置21算出的极限值进行比较，当占空比比极限值小时，将该占空比向PWM波生成装置25(控制器2的一部分功能)输出，当占空比比极限值大时，将该极限值向PWM波生成装置25输出。由此，向PWM波生成装置25输出的占空比不会超过极限值，通电装置26(电流供给部分1)在电池电流的临界值的范围内对电动机M进行通电。
而且，在上述实施例中是基于目标电流值算出极限值，但不限于此，也可以对电池电流的临界值用与目标值算出程序相同的以5ms的周期取样的电流检测值进行除法运算，可算出极限值。在这种情况下，成为将电流检测装置的检测结果输入到图4中示出的极限值算出装置21的结构，其功能框图在图5中示出。
此外，上述实施例说明本发明适用于带有辅助动力的自行车，但本发明不限于此，也可适用于以蓄电池为动力源的其它机器。
如以上所说明的，如采用本发明，由于所生成的PWM波的占空比不会超过极限值，故可防止超过电池电流的临界值进行通电。其结果是可防止因取出过电流而引起的蓄电池的循环寿命的缩短，此外由于回避了过电流故没有必要使用大容量的蓄电池。
产业上利用的可能性
本发明适合于防止从密闭型铅电池、密闭型镍镉电池等可充电的蓄电池取出过剩电流，可适用于防止取出过电流的装置。

Claims (3)

1．一种防止取出过电流的装置，该装置连接到包括下述构成部分的电流控制装置：
从至少一个蓄电池取出对应于所供给的PWM波的占空比的电流，并将该电流供给电动机的通电装置；
与上述电动机相连接，检测向上述电动机供给的电流，并输出该检测结果的电流检测装置；
与所述电流检测装置相连接，调节流向电动机的电流，使上述电流检测装置的检测结果与应该向上述电动机供给的电流的目标值一致，算出相当于电流指令值的占空比的占空比算出装置；
产生具有由上述占空比算出装置所算出的占空比的PWM波，并将该PWM波向上述通电装置输出的PWM波生成装置，
上述防止取出过电流的装置的特征在于包括：
对可从上述蓄电池取出的电流的临界值用上述电流的目标值进行除法运算，并将该除法运算结果作为占空比的极限值输出的极限值算出装置；
与上述PWA波生成装置相连接，将上述占空比算出装置算出的占空比与上述极限值进行比较，当上述占空比比上述极限值小时，将上述占空比算出装置算出的该占空比向上述PWM波生成装置输出，当上述占空比比上述极限值大时，将该极限值向上述PWM波生成装置输出的选择装置。
2．一种防止取出过电流的装置，该装置连接到包括下述构成部分的电流控制装置：
从至少一个蓄电池取出对应于所供给的PWM波的占空比的电流，并将该电流供给电动机的通电装置；
与上述电动机相连接，检测向上述电动机供给的电流，并输出该检测结果的电流检测装置；
与所述电流检测装置相连接，调节流向电动机的电流，使上述电流检测装置的检测结果与应该向上述电动机供给的电流的目标值一致，算出相当于电流指令值的占空比的占空比算出装置；
产生具有上述占空比算出装置所算出的占空比的PWM波，并将该PWM波向上述通电装置输出的PWM波生成装置；
上述防止取出的过电流的装置的特征在于包括：
对可从上述蓄电池取出的电流的临界值用上述电流检测装置的检测值进行除法运算，并将该除法运算结果作为占空比的极限值输出的极限值算出装置；
与所述PWM波产生装置相连接，将上述占空比算出装置已算出的占空比与上述极限值进行比较，当上述占空比比上述极限值小时，将上述占空比算出装置所算出的该占空比向上述PWM波生成装置输出，当上述占空比比上述极限值大时，将该极限值向上述PWM波生成装置输出的选择装置。
3．权利要求1或2中所述的防止取出过电流的装置，其特征在于：
上述占空比算出装置在第1周期算出该占空比；
上述极限值算出装置在第2周期算出该极限值；
上述第2周期设定为比上述第1周期长。
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