CN101425699A

CN101425699A - 根据车载电池的内部状态控制车载发电机的发电的设备

Info

Publication number: CN101425699A
Application number: CNA2008101333834A
Authority: CN
Inventors: 浅田忠利
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2008-08-11
Publication date: 2009-05-06
Anticipated expiration: 2028-08-11
Also published as: DE102008036832B4; JP4442660B2; DE102008036832A1; US20090039836A1; CN101425699B; JP2009040314A; US8120329B2

Abstract

根据车载电池的内部状态控制车载发电机的发电的设备，包括：检测装置，用以检测指示电池内部状态(包括电池的温度)的信息；电源电路，用以向该检测装置供电的电源电路；计算器，用以使用检测装置检测到的信息来计算电池的内部状态；其上安装有所述计算器、电源电路和检测电路的电路板；以及根据电池的内部状态来控制发电机发电的控制器。所述温度感测元件被设置在与电池的负端子电连接的汇流条上，所述汇流条与所述温度感测元件彼此热耦合。

Description

根据车载电池的内部状态控制车载发电机的发电的设备

技术领域

本发明涉及用于车辆的发电控制设备，特别地涉及根据安装在例如轿车和卡车等车辆上的电池的内部状态来控制车载发电机发电的设备。

背景技术

近年来，车辆通常配备有对交流发电机(即车用AC发电机)产生的电力进行控制的装置。一些这样的控制装置需要指示电池如何退化的信息。公开号为JP2006-10601的日本专利申请公开了这样一种控制装置。该专利申请公开的控制装置包括感测车载电池温度的温度传感器、接收指示所感测的温度的信号的温度检测电路、感测车载电池充/放电电流的电流传感器以及接收指示所感测的电流的信号的电流检测电路。所述控制装置还包括微处理器，其接收来自那些检测电路的信号并对所接收的信号进行处理，以估计车载电池的退化程度。

顺便提及，可通过各种结构来实现温度传感器的安装。一个实例由公开号为JP2001-272422的日本专利申请进行了公开，其中，所述温度传感器具有与车载电池的汇流条热耦合的热敏元件。另一个实例由公开号为JP2006-32184的日本专利申请进行了公开，其中，所述温度传感器被设置在车载电池组附近，以便与所述电池组间接连接。

在由上述公开号为JP2001-272422和JP2006-32184的专利申请中公开的这些结构中，来自检测电路的信号通过信号布线与ECU(电子控制单元)的电路板或类似装置连接。

一般而言，具有微处理器的设备包括一些必要的电路，如向整个电路块供电的电源电路、与外部装置通信的通信电路以及其他外围电路。这些电路被一起安装在同一块电路板上。然而，在上述相关技术中用于检测温度和电流的传感器与电路板分开设置，由此传感器和电路板需要使用信号布线来连接。因此，上述相关技术具有下列缺点。

在车辆中，只要运行中的点火系统引起电噪声(所述电噪声可能部分地传播到连接各种传感器和电路板的信号布线)，则出现感应噪声。于是，如果出现这种情况，则来自传感器的信号就无法被控制器正确地识别。再有，在车辆行进时，由于来自道路或车载发动机的振动应力，有一个担忧是信号布线可能被切断或断接。

还有其他一些与上述布线连接方式有关的问题。首先，由于温度传感器与电路板分开设置，将传感器安装到车辆上需要大量工作，由此提高了总的组装成本。另一个问题是信号布线数量增加，由此可能增加布线误差。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种设备，其能够防止由于需要使用信号布线在传感器和电路板之间进行连接而引起的各种困难，例如由于噪声和不恰当布线引起的故障，由此改善设备的可靠性。

为实现上述目的，提供了一种设备，用于控制对车载电池进行充电的车载发电机的发电。该设备包括：检测装置，用以检测指示电池内部状态的信息(包括电池的温度)，向该检测装置供电的电源电路；使用检测装置检测到的信息来计算电池的内部状态的计算器(即算术电路)；在上面安装有计算器、电源电路和检测电路的电路板；以及根据电池的内部状态来控制发电机的发电状况的控制器。所述温度感测元件被设置在与电池的负端子电连接的汇流条上，该汇流条与温度感测元件彼此热耦合。由于不需要外部导线连接电路板和传感器(即温度感测元件)，因此能够消除通过布线传播的不期望的噪声，使得由噪声引起的装置的故障消失，且能避免由车辆中的振动应力造成的可靠性的降低。

此外，电路板和温度感测元件之间的连接可以与连接算术电路和电源电路在同一制造步骤中完成。这样，车辆的组装成本可与工作负荷一道被降低。还有，由于布线是在电路板中，可以通过避免各装置之间的不当连线来改善车辆的可靠性。

此外，汇流条和电路板各自被设置在至少两个平面层中，安装在电路板上的温度感测元件优选被设置在面向汇流条的层中。由于感测元件位于与汇流条相邻的平面内，所述元件能容易地检测汇流条的温度(能改善汇流条和感测元件之间的热耦合特性)。因为汇流条与电池的负端子连接，以很低的电阻连接到电池的内部端子，所以可降低热阻。因此，可以改善电池内部与感测元件之间的检测热特性。

具体地，上述汇流条还具有分流电阻器的功能，以检测电池的电流。优选地，所述温度感测元件被设置在检测分流电阻器电压差的两个电极附近。所述分流电阻器具有好的导电性，且必然具有好的导热性。因此，通过将所述感测元件放在两个电极附近，可以增强汇流条和温度感测元件之间的热耦合特性。

再有，上述两个电极之一与电路板的接地端子相连，且优选地，温度感测元件设置在这两个电极中的另一电极附近。因为感测元件被设置在另一电极附近，而不是设置在电路板中要消耗的电流流过的那一个电极附近，从而能够减小电流的影响。因此，热耦合特性得以增强。

上述电路板具有大面积的接地面作为参考电位面。优选地，该温度感测元件被设置在与接地面分开的位置。所述大面积的接地面使得能够降低出现在电路板上的由于电流消耗引起的热量，而将感测元件与接地面分开设置则增强了热耦合特性。

此外，上述电路板具有大的感测区，所述感测区与检测电压的电极具有相同的电位。优选地，感测元件被设置在感测区的面上。由于感测元件被设置在相对较大的感测区上，所述感测区与所述电极具有相同的电位，所以能够增强热耦合特性。

用于检测电池内部状态的装置(下文中称作“电池状态检测装置”)包括串行通信电路，它发送基于电池状态的电池状态参数或根据电池状态计算出的车辆发电机的控制参数。优选地，该串行通信电路被设置在接地面上。所以，当通信电路在运行时，由该通信电路的驱动电流引起的热影响可被减小，由此热耦合特性得到增强。进一步，以这种方式可防止来自通信电路的噪声。

附图说明

图1是显示根据本发明实施例的发电控制设备的结构框图；

图2是显示根据本发明实施例的电池状态检测装置的详细结构框图；

图3是显示根据该实施例的电池状态检测装置的内部结构的透视图；以及

图4是显示根据实施例的电池状态检测装置的内部结构的侧视图。

具体实施方式

下面参考附图描述本发明的发电控制设备的示例性实施例。图1示出根据一个实施例的发电控制设备1的结构。如图1中所示，发电控制设备1包括ECU 2(电子控制单元2)、发动机3、车辆发电机(ALT)4、电池(BATT)6以及电池状态检测装置7。

ECU 2是作为外部控制器来控制发动机3的输出的电子控制单元。由所述发动机通过传动带使车辆发电机4转动，从而产生电力。该电力被作为充电电力提供给电池6，还提供给各种电载荷(LOAD)8。发电机(ALT)4包括发电控制器5，它通过调节激励电流来控制发电机的输出。电池状态检测装置7设置在电池6的附近，以检测电池6的内部状态(例如，检测充/放电电流或检测电池温度)。

图2是检测装置7的详细结构的框图，其显示出该装置的主要电路(未显示该主要电路的保护罩的结构)。如图2中所示，电池状态检测装置7包括分流电阻器50，放大器52、60，模数转换器(A/D)54、62、82，电阻器56、58，微处理器64，驱动器70，通信控制器72，发电状态信号缓存器74，发电控制信号缓存器76，具有温度检测元件80A的温度检测器80，电源电路84以及电容器86、88。

分流电阻器50是用于检测电池6在充电和放电方向的电流的电阻器。该电阻器的一个端子与电池6的负端子连接，该电阻器的另一端子与地连接。放大器52可以是例如差分放大器，其放大分流电阻器50两端子之间的电压。A/D转换器54将放大的电压转换成数字数据。然后，该数字数据被传送到微处理器64。

电阻器56和58形成分压电路，用于检测电池6的端子电压(即电池电压)。分压器的一个端子与电池6的正端子连接，而另一端子与地连接。放大器60(例如运算放大器)用作缓存器，它与由电阻器56和58构成的分压器的输出侧连接。A/D转换器62将放大器60的输出电压(等于电阻器56和58之间的点处的分压)转换成数字数据，所述数字数据由微处理器64接收。

温度检测器80检测电池6的温度，以便温度检测元件80A感测电池6的温度并输出相应的电压。然后，该电压由A/D转换器82转换成数字数据，由微处理器接收该数字数据。接下来，由微处理器64对来自A/D转换器的所述数据进行处理，处理器64完成对电池状态的计算(例如电池的充电状态)。电源电路84向微处理器64及其他电路提供必要的电力。驱动器70和通信控制器72具有经由通信线向发电控制器5发送数据和从发电控制器5接收数据的功能。在驱动器70经由通信线接收来自发电控制器5的数字调制信号(发电状态发送信号)时，通信控制器对所述信号进行解调，然后该信号(即发电状态信号)被存储在发电状态缓存器74中。与此同时，当来自微处理器64的发电控制信号被存储到发电控制缓存器时，通信控制器72将该发电控制信号转换成预定的数字格式并对该信号进行调制。然后，驱动器70经由通信线将调制后的信号(即数字调制信号)发送到发电控制器5。

上述微处理器64对应于算术电路，温度检测器80对应于检测电路，而通信控制器72对应于通信电路。

图3是电池状态检测装置7的内部结构的透视图。图4是电池状态检测装置7的内部结构的侧视图。如图3和图4所示，电池状态检测装置7包括电路板100，在其上安装有微处理器64，通信IC(集成电路)72A和电源IC 84A。通信IC 72A包括通信控制器72和驱动器70。电源IC 84A包括电源电路84。应该指出，尽管图2中所示的电池状态检测装置7的其它部件(例如温度检测器80)也安装在电路板100上，但是那些部件未在图3和图4中示出。

电路板100被设置为面对汇流条110，所述汇流条与电池6的负端子相连。具体而言，电路板和汇流条110各自被设置在至少两个平面层中，温度感测元件80A安装在电路板100的下表面，与汇流条面对。

此外，汇流条110用作分流电阻器50。为了检测分流电阻器的电压差，在汇流条处设置两个电极106和108，两个电极之间的距离具有预定的长度。电极106与接地端子(GND)相连，而温度检测元件80A位于另一电极108附近。

此外，电路板100具有大面积的接地面102，以及与电极108有相同电位的大的感测区104，所述接地面形成用于电池状态检测装置7的内部电路的参考电位面。该温度检测元件80A在感测区104上，与接地面102分开设置。此外，至少有通信控制IC 72A被设置在所述接地面上(相反侧)。

这样，该实施例的车辆装置中的电池状态检测装置7采用了一种热耦合结构，其使与电池6的负端子连接的汇流条110与温度检测元件80A耦合，以便取消连接外部传感器(即温度传感器)和电路板的信号布线。由此，可消除通过导线传播的不期望的噪声，于是，由噪声引起的装置的故障消失，并能防止由车辆中的振动应力引起的可靠性的降低。

此外，汇流条110和电路板100中的每一个被设置在两层(可以多于两层)中的每个平面处。安装在电路板100上的温度感测元件80A被设置在与汇流条110面对的平面上，以便增强其热耦合特性。此外，汇流条110与电池6的负端子连接，以很低的电阻连接到电池6的内部端子，于是可降低热阻。因此，可以改善电池6的内部与感测元件之间的检测热特性。

所述汇流条还用作分流电阻器50，以检测电池6的电流。温度感测元件80A被设置在检测分流电阻器的电压差的电极108附近。该分流电阻器50具有好的导电性，因此必然也具有好的导热性。因此，通过将温度感测元件80A放在电极108附近，能够增强汇流条110和温度感测元件之间的热耦合特性。

此外，两个电极中的一个电极106与电路板的接地端子连接，而温度感测元件80A被设置在另一电极108附近。由于感测元件被设置在电极108附近而不是设置在电路板中要消耗的电流流经的电极106附近，使得能够减小被消耗的电流的影响。因此，热耦合特性得到增强。

电路板100包括大面积的接地面作为参考电位面。温度感测元件80A被设置在与接地面102分开的位置。大面积接地面102使得能够降低由于电路板100的电流消耗而在电路板上产生的热量，而将感测元件与接地面分开设置则增强了热耦合特性。

此外，电路板100包括大的感测区104，所述感测区与电极108的电位相同，温度感测元件80A被设置在感测区104上。

这样，温度感测元件被设置在与所述电极具有相同的电位的大的感测区104上，因此能够增强热耦合特性。

通信IC 72A被设置在接地面102上。由此，在通信电路运行时，由通信电路的驱动电流引起的热影响可被降低，从而使热耦合特性得到增强。此外，以这种方式还可防止来自通信电路的噪声。

Claims

1.控制车载发电机的发电的设备，所述发电机对车载电池充电，所述设备包括：

检测装置(56，58，60，62；50，52，54；80，82)，检测指示电池的内部状态的信息，其中，电池的内部状态包括电池的温度，所述检测装置包括使用温度感测元件(80A)检测电池温度的检测电路(80)以及向检测装置供电的电源电路(84)；

计算器(64)，用于使用由检测装置检测到的信息来计算电池的内部状态；

电路板(100)，所述计算器、电源电路以及检测电路安装在所述电路板上；

控制器(5)，根据电池的内部状态来控制发电机的发电；

其中，所述温度感测元件被设置在与电池的负端子电连接的汇流条上，所述汇流条和所述温度感测元件彼此热耦合。

2.根据权利要求1的设备，其中

所述汇流条和所述电路板分别被设置在至少两个平面的不同层，安装在电路板上的所述温度感测元件被设置在层中，使得所述元件面对所述汇流条。

3.根据权利要求1的设备，其中

所述汇流条用作检测电池电流的分流电阻器，所述温度感测元件被设置在检测分流电阻器的电压差的两个电极附近。

4.根据权利要求3的设备，其中

所述两个电极之一与电路板的接地端子电连接，所述温度感测元件被设置在另一电极附近。

5.根据权利要求4的设备，其中

所述电路板具有大面积的接地面作为参考电位面，且所述温度感测元件被设置在与该接地面分开的位置。

6.根据权利要求5的设备，其中

所述电路板具有大的感测区，所述感测区与所述电极具有相同的电位，所述温度感测元件被设置在该感测区上。

7.根据权利要求5的设备，其中

所述检测装置配备有通信电路以发出基于电池状态的电池状态参数以及根据电池状态计算出的车载发电机的控制参数，所述通信电路被设置在接地面上。

8.一种用于检测车载电池的内部状态的检测装置，包括：

电阻器，产生代表电池电流量的电压；

汇流条，形成连接至电池的负端子的所述电阻器；

温度感测元件，设置在汇流条上以实现温度感测元件和电池之间的热耦合；以及

处理装置，用于处理来自电阻器和感测元件的信号以检测电池状态；

其中，所述处理装置和所述温度感测元件被设置在相同的电路板上。

9.根据权利要求8的装置，其中

所述汇流条和所述电路板分别被设置在至少两个平面的不同层上，安装在所述电路板上的所述温度感测元件被设置在层中，使得所述元件面对所述汇流条。

10.根据权利要求8的装置，其中

所述温度感测元件被设置在两个电极附近，所述两个电极被放置在电路板和汇流条之间以检测电阻器处的电压差。

11.根据权利要求10的装置，其中

12.根据权利要求11的装置，其中

所述电路板具有大面积的接地面作为参考电位面，所述温度感测元件被设置在与该接地面分开的位置。

13.根据权利要求12的装置，其中

所述电路板具有大的感测区，所述感测区与所述电极具有相同的电位，所述温度感测元件被设置在所述感测区上。

14.根据权利要求12的装置，其中

所述装置配备有通信电路以发出基于电池状态的电池状态参数以及根据电池状态计算出的车载发电机的控制参数，所述通信电路被设置在接地面上。