用于車輛的電源系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]1.
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及一種利用外部電源對安裝在車輛上的多個蓄電裝置進行充電的技術。
[0003]2.【背景技術】
[0004]例如，日本專利申請公布N0.2011-199934(JP 2011-199934A)描述了一種電源系統(tǒng)，其包括:第一二次電池，能夠利用外部電源進行充電；第二二次電池，與第一二次電池并聯(lián)連接；以及升壓轉(zhuǎn)換器，連接在第一二次電池和第二二次電池之間并且基于電機發(fā)電機所需的電力改變從第二二次電池提供給電機發(fā)電機的電力。日本專利申請公布 N0.2010-029051 (JP 2010-029051A)和日本專利申請公布 N0.2010-124535 (JP2010-124535A)也描述了電源系統(tǒng)。
[0005]順便提及，當利用外部電源對安裝在車輛上的多個蓄電裝置進行充電時，需要在短時間段內(nèi)高效地對蓄電裝置充電。JP 2011-199934A描述了利用外部電源對第一二次電池充電并且利用第一二次電池對第二二次電池充電，但是完全沒有考慮提高充電效率并且減少充電時間，因此仍存在改進的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種用于車輛的電源系統(tǒng)，其在短時間段內(nèi)利用外部電源對安裝在車輛上的多個蓄電裝置高效地充電。
[0007]本發(fā)明的一個方面提供了一種用于車輛的電源系統(tǒng)，包括:第一蓄電裝置、轉(zhuǎn)換器、第二蓄電裝置、充電裝置和控制裝置。第一蓄電裝置是針對電負載的電力供給源，電負載是車輛的驅(qū)動源。轉(zhuǎn)換器被配置成雙向調(diào)節(jié)第一蓄電裝置和電負載之間的電壓。第二蓄電裝置是與轉(zhuǎn)換器并聯(lián)地連接到電負載的電力供給源。充電裝置與第二蓄電裝置并聯(lián)地連接到轉(zhuǎn)換器，并且被配置成使用車輛外部的電源對第一蓄電裝置和第二蓄電裝置中的至少一個充電?？刂蒲b置被配置成控制轉(zhuǎn)換器，使得使用來自第二蓄電裝置的電力和來自充電裝置的電力對第一蓄電裝置充電。
[0008]控制裝置可以被配置成控制轉(zhuǎn)換器，使得當使用來自第二蓄電裝置的電力和來自充電裝置的電力對第一蓄電裝置充電時，沒有超過第二蓄電裝置的放電電力的允許值和第一蓄電裝置的充電電力的允許值中的至少一個。
[0009]控制裝置可以被配置成:當?shù)诙铍娧b置的剩余水平低于閾值時，在對第一蓄電裝置充電之前，使用充電裝置對第二蓄電裝置充電。
[0010]該電源系統(tǒng)可以進一步包括第一開關，其被配置成:當?shù)谝恍铍娧b置的剩余水平高于或等于閾值并且第一蓄電裝置被充電時，使第一蓄電裝置從轉(zhuǎn)換器電氣斷開。
[0011]該電源系統(tǒng)可以進一步包括第二開關，其被配置成:當使用充電裝置對第二蓄電裝置充電時，使充電裝置從轉(zhuǎn)換器電氣斷開。
[0012]控制裝置可以被配置成在第一開關或第二開關被切換成斷開或連接時以待機時間執(zhí)行控制。
[0013]控制裝置可以被配置成控制轉(zhuǎn)換器和充電裝置，使得當使用來自第二蓄電裝置的電力和來自車輛外部的電源的電力對第一蓄電裝置充電時，沒有超過第二蓄電裝置的放電電力的允許值和第一蓄電裝置的充電電力的允許值中的至少一個。
[0014]第一蓄電裝置可以是具有比第二蓄電裝置更高的輸出密度的二次電池。第二蓄電裝置可以是具有比第一蓄電裝置更高的容量密度的二次電池。
[0015]通過這樣配置的用于車輛的電源系統(tǒng)，通過使用來自第二蓄電裝置的電力和來自充電裝置的電力對第一蓄電裝置充電，較之僅使用充電裝置對第一蓄電裝置充電的情況，可以在短時間段內(nèi)完成第一蓄電裝置的充電。因此，可以在充電期間減少在轉(zhuǎn)換器中出現(xiàn)損耗等的時段，因此可以提高充電效率。因而，可以提供用于車輛的電源系統(tǒng)，其在短時間段內(nèi)利用外部電源對安裝在車輛上的多個蓄電裝置高效地充電。
【附圖說明】
[0016]下文將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點以及技術和工業(yè)意義，在附圖中:
[0017]圖1是示出根據(jù)一個實施例的車輛的配置的框圖；
[0018]圖2是根據(jù)該實施例的安裝在車輛上的控制裝置的功能框圖；
[0019]圖3是示出根據(jù)該實施例的安裝在車輛上的控制裝置執(zhí)行的程序的控制結(jié)構(gòu)的流程圖；
[0020]圖4是示出根據(jù)該實施例的安裝在車輛上的多個蓄電裝置的充電操作的時序圖；
[0021]圖5是示出根據(jù)該實施例的替選實施例的在車輛中執(zhí)行的充電操作的控制流程的視圖；以及
[0022]圖6是示出根據(jù)該實施例的替選實施例的安裝在車輛上的多個蓄電裝置的充電操作的時序圖。
【具體實施方式】
[0023]在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的一個實施例。在下面的描述中，相同的附圖標記表示相同的部件。這些名稱和功能也是相同的。因而，將不再重復它們的詳細描述。
[0024]圖1示出了根據(jù)本實施例的車輛的整體框圖。根據(jù)本實施例的車輛將被描述為例如混合動力車輛，其使用引擎和電機發(fā)電機作為驅(qū)動源；然而，車輛并非具體限于使用引擎和電機發(fā)電機作為驅(qū)動源的混合動力車輛。車輛可以是例如混合動力車輛或者僅使用電機發(fā)電機作為驅(qū)動源的電動車輛。
[0025]如圖1中所示，混合動力車輛(在以下描述中，簡稱為車輛)I包括引擎2，第一電機發(fā)電機(以下稱為第一 MG)3，動力劃分機構(gòu)4，第二電機發(fā)電機(以下稱為第二 MG)5，車輪6，逆變器8，轉(zhuǎn)換器10，第一電池50，第一系統(tǒng)主繼電器(以下稱為第一 SMR) 52，第二電池60，第二系統(tǒng)主繼電器(以下稱為第二 SMR) 62，充電繼電器(以下稱為CHR) 72，控制裝置100，電流傳感器302、452、502、602，電壓傳感器304、306、454、504、604，溫度傳感器308、310，充電裝置450，電容器C1、C2，二極管D3，正電極線PL1、PL2、PL3、PL4以及負電極線NL、NL2、NL30
[0026]根據(jù)本實施例的車輛I的電源系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)換器10、第一電池50、第二電池60、控制裝置100和充電裝置450。
[0027]車輛I使用引擎2和第二 MG 5作為動力源來行駛。動力劃分機構(gòu)4耦接到引擎
2、第一 MG 3和第二 MG 5，并且在這些元件之間配送動力。動力劃分機構(gòu)4例如由具有三個旋轉(zhuǎn)軸的行星齒輪單元形成，即恒星齒輪、齒輪架和環(huán)形齒輪，并且三個旋轉(zhuǎn)軸分別連接到引擎2、第一 MG 3和第二 MG 5的旋轉(zhuǎn)軸。當?shù)谝?MG 3的轉(zhuǎn)子以中空形狀形成并且隨后引擎2的機軸穿過轉(zhuǎn)子的中心時，允許引擎2、第一 MG 3和第二 MG 5機械連接到動力劃分機構(gòu)4。第二 MG 5的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)由減速齒輪(未示出)或差速齒輪(未示出)耦接到車輪6。第一 MG 3組裝在車輛I中，作為由引擎2驅(qū)動的發(fā)電機操作，并且作為能夠啟動引擎2的電動機操作。第二 MG 5組裝在車輛I中，作為驅(qū)動車輪6的電動機。
[0028]引擎2通過燃燒諸如汽油的燃料連同并聯(lián)的第二MG5 —起能夠使車輛I行駛，或者能夠僅通過引擎2自身使車輛I行駛。
[0029]第一電池50和第二電池60中的每個是可充電和可放電的蓄電裝置，并且是例如諸如鎳金屬氫化物電池和鋰離子電池的二次電池?？梢允褂么箅娙蓦娙萜魈娲谝浑姵?0和第二電池60中的一個或者第一電池50和第二電池60 二者。
[0030]當驅(qū)動車輛I時，第一電池50向轉(zhuǎn)換器10提供電力，并且在電力再生時，通過從轉(zhuǎn)換器10提供的電力對第一電池50充電。第一電池50和轉(zhuǎn)換器10通過正電極線PLl和負電極線NLl彼此連接。正電極線PLl的一端連接到第一電池50的正電極端子，并且負電極線NLl的一端連接到第一電池50的負電極端子。正電極線PLl的另一端連接到轉(zhuǎn)換器10。負電極線NLl的另一端經(jīng)由轉(zhuǎn)換器10連接到逆變器8。第一 SMR 52設置在第一電池50和轉(zhuǎn)換器10之間的正電極線PLl和負電極線NLl中的預定位置。
[0031]第一 SMR 52基于從控制裝置100接收到的信號切換在第一電池50和轉(zhuǎn)換器10之間的從導通狀態(tài)(接通狀態(tài))到非導通狀態(tài)(斷開狀態(tài))中的一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的導通狀態(tài)。
[0032]當?shù)谝?SMR 52進入接通狀態(tài)時，經(jīng)由第一電池50和轉(zhuǎn)換器10之間的正電極線PLl和負電極線NLl實現(xiàn)電力交換。
[0033]另一方面，當?shù)谝?SMR 52進入斷開狀態(tài)時，第一電池50與轉(zhuǎn)換器10隔離，因此第一電池50和轉(zhuǎn)換器10之間的電力交換被禁用。
[0034]第一 SMR 52包括第一 SMRB 54、第一 SMRP 56、第一 SMRG 58和限制電阻器RA。第一SMRB 54設置在正電極線PLl中，并且將正電極線PLl從導通狀態(tài)和非導通狀態(tài)中的至少一個狀態(tài)切換到另一狀態(tài)。第一 SMRG 58設置在負電極線NLl中，并且將負電極線NLl從導通狀態(tài)和非導通狀態(tài)中的至少一個狀態(tài)切換到另一狀態(tài)。第一 SMRP 56與限制電阻器RA串聯(lián)連接。第一 SMRP 56和限制電阻器RA與第一 SMRG 58并聯(lián)地連接在負電極線NLl中。
[0035]當?shù)谝?SMR 52從斷開狀態(tài)切換到接通狀態(tài)時，第一 SMRB 54和第一 SMRP 56中的每個在最初時從斷開狀態(tài)切換到接通狀態(tài)以便防止作為緊接第一 SMR 52進入接通狀態(tài)之后的大電流流動的結(jié)果而引起的第一 SMR 52的部件的焊接。在第一 SMRB 54和第一 SMRP56中的每個進入接通狀態(tài)時，電流從第一電池50輸出到轉(zhuǎn)換器10。此時，通過與第一 SMRP56串聯(lián)連接的限制電阻器RA抑制過度的輸出電流。因此，電壓VL逐漸增加。當電壓VL增加并且隨后變得基本上等于第一電池50的電壓時，第一 SMRP被切換以便進入斷開狀態(tài)，并且第一 SMRG 58被切換以便進入接通狀態(tài)。
[0036]當?shù)谝?SMR 52從接通狀態(tài)切換到斷開狀態(tài)時，第一 SMRB 54和第一 SMRG 58中的每個從接通狀態(tài)切換到斷開狀態(tài)。
[0037]第二電池60與轉(zhuǎn)換器10并聯(lián)地連接到電負載(逆變器8、第一 MG3和第二MG 5)。電負載和轉(zhuǎn)換器10通過正電極線PL2和負電極線NLl彼此連接。正電極線PL3的一端連接到第二電池60的正電極端子。負電極線NL2的一端連接到第二電池60的負電極端子。正電極線PL3的另一端連接到位于正電極線PL2中的第一連接節(jié)點a。負電極線NL2的另一端連接到位于負電極線NLl中的第二連接節(jié)點b。第二 SMR 62設置在正電極線PL3和負電極線NL2中的預定位置。
[0038]第二 SMR 62基于從控制裝置100接收到的信號切換在第二電池60與第一連接節(jié)點a和第二連接節(jié)點b 二者之間的從導通狀態(tài)(接通狀態(tài))和非導通狀態(tài)(斷開狀態(tài))中的一個狀態(tài)到另一狀態(tài)的導通狀態(tài)。
[0039]當?shù)诙?SMR 62進入接通狀態(tài)時，在第二電池60與第一連接節(jié)點a和第二連接節(jié)點b 二者之間經(jīng)由正電極線PL3和負電極線NL2實現(xiàn)電力交換。
[0040]另一方面，當?shù)诙?SMR 62進入斷開狀態(tài)時，第二電池60與第一連接節(jié)點a和第二連接節(jié)點b 二者隔離，并且在第二電池60與第一連接節(jié)點a和第二連接節(jié)點b 二者之間電力交換被禁用。
[0041]第二 SMR 62包括第二 SMRB 64和第二 SMRG 66。第二 SMRB 64設置在正電極線PL3中，并且將正電極線PL3從導通狀態(tài)和非導通狀態(tài)中的至少一個切換到另一狀態(tài)。第二SMRG 66設置在負電極線NL2中，并且將負電極線NL2從導通狀態(tài)和非導通狀態(tài)中的至少一個狀態(tài)切換到另一狀態(tài)。
[0042]當?shù)诙?SMR 62從斷開狀態(tài)切換到接通狀態(tài)時，第二 SMRB 64和第二 SMRG 66 二者被切換以便進入接通狀態(tài)。當?shù)诙?SMR 62從接通狀態(tài)切換到斷開狀態(tài)時，第二 SMRB 64和第二 SMRG 66 二者被切換以便進入斷開狀態(tài)。
[0043]二極管D3設置在第一連接節(jié)點a和第二 SMRB 64之間。二極管D3的陽極連接到第二 SMRB 64。二極管D3的