車輛的電源裝置的制作方法

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專利名稱：車輛的電源裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及車輛的電源裝置，特別涉及搭載有能夠利用來自外部的電力來進行充電的蓄電裝置的車輛的電源裝置。
背景技術：
近年來，以環(huán)境問題為背景，混合動力汽車(Hybrid Vehicle)、電動汽車(Electric Vehicle)等受人注目。這些車輛搭載電動機來作為動力源，例如將稱為二次電池的蓄電裝置用作其電力源。
也提出了利用車輛外部的電源來對搭載于這些車輛的蓄電裝置進行充電的技術。例如日本特開平8-65815號公報，公開了對利用供給外部電源的充電器向車栽電池進行的充電進行控制的電動汽車用充電控制裝置。該控制裝置具備指示車載電氣負載的優(yōu)先驅動的指示單元。該控制裝置還具備如下單元當在車栽電池的充電時判別出來自指示單元的優(yōu)選驅動車載電氣負載的指示時，通過充電器來驅動該車載電氣負載。
日本特開平8-65815號>^才艮所7>開的電動汽車具有電池始終連接于充電器的結構。因此，認為在車載電氣負載(具體為電動空調)的工作中因持續(xù)電池的充電而電池變成過充電。在日本特開平8-65815號公報中，公開了在車載電氣負載的工作中判斷為電池變成了滿充電狀態(tài)的情況下，結束電池的充電。但是，為了更可靠地防止電池的過充電，優(yōu)選采用不同的多種方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種車輛的電源裝置，其能夠在通過車輛的外部電源來驅動車輛的輔機負載的情況下保護搭載于車輛的蓄電裝置。
本發(fā)明概括為一種搭載于車輛的電源裝置。電源裝置具備構成為能夠充放電的蓄電裝置；電力線；具有將蓄電裝置電連接到電力線的連接狀態(tài)、以及將蓄電裝置和電力線電分離的非連接狀態(tài)的連接部；從車輛的外部取得與電力指令相應的供給電力、并且輸出到電力線的電力供給部；連接到電力線的輔機負載；檢測電力線的電壓的電壓檢測部；以及至少控制連接部、電力供給部、和輔機負載的控制裝置?？刂蒲b置在利用供給電力來驅動輔機負載的情況下，將連接部設定為非連接狀態(tài)，并且根據(jù)電力線的電壓的預先確定的目標值、和電壓檢測部的檢測結果，生成電力指令，使得電壓檢測部的檢測結果變成目標值。
優(yōu)選的是，目標值是連接部為非連接狀態(tài)、且輔機負載的消耗電力和供給電力相等的情況下的作為電力線的電壓的值而預先確定的值。
優(yōu)選的是，控制裝置在利用供給電力進行的輔機負載的驅動之前，判定表示蓄電裝置的充電狀態(tài)的狀態(tài)值是否為預定值以上?？刂蒲b置在狀態(tài) 值為預定值以上的情況下，將連接部設定為非連接狀態(tài)。
優(yōu)選的是，控制裝置在狀態(tài)值小于預定值的情況下，將連接部設定為連接狀態(tài)，并且生成電力指令，使得電壓檢測部的檢測結果表示供給電力大于輔機負載的消耗電力的情況下的電力線的電壓。
優(yōu)選的是，控制裝置在電力指令表示供給電力的最大值、且電壓檢測部的檢測結果表示輔機負載的消耗電力大于供給電力的情況下，將連接部設定為連接狀態(tài)。
優(yōu)選的是，控制裝置在電力指令表示供給電力的最大值、且電壓檢測部的檢測結果表示輔機負載的消耗電力大于供給電力的情況下，限制輔機負載的動作，使得電力線的電壓變成目標值。
因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠在利用車輛外部的電源來驅動車輛的輔機負載的情況下，保護搭載于車輛的蓄電裝置。

圖l是表示本發(fā)明實施方式的車輛l的主要結構的圖。
圖2是表示圖1的變換器14和22的詳細結構的電路圖。圖3是表示圖1的升壓轉換器12的詳細結構的電路圖。圖4是對在由充電器6供給充電電力的情況下、控制裝置30執(zhí)行的處理進行說明的流程圖。
圖5是示意說明電壓VH的時間變動的圖。
圖6是用于說明對電池B1進行充電、使輔機負載45動作的情況下的控制裝置30的處理的流程圖。
以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。需說明的是，對圖中相同或相當?shù)牟糠謽擞浵嗤姆枺⒉恢貜推湔f明。 [實施方式1
圖1是表示本發(fā)明實施方式的車輛1的主要結構的圖。參照圖1，車輛l包括作為蓄電裝置的電池B1、連接部20、電源線PL1、 PL2、接地線 SL2、升壓轉換器(converter) 12、平滑用電容器CL、 CH、電壓傳感器 10、 13、變換器(inverter) 14、 22、發(fā)動機4、電動發(fā)電機MG1、 MG2、動力分配機構3、控制裝置30。
搭載于車輛l的蓄電裝置(即電池B1)能夠從外部進行充電。為此，車輛1還包括用于將電池B1連接到例如AC100V的商用電源8的充電器6。
充電器6與電源線PL1和接地線SL2連接。充電器6按一定周期從^ 制裝置30接受表示電力值的電力指令Pchg。充電器6例如基于電力指令 Pchg進行電流控制，由此從商用電源8取得具有由電力指令Pchg確定的大小的交流電力，并且將該交流電力交換成直流電力。充電器6將變換后的直流電力輸出到電源線PL1和接地線SL2。
在本實施方式中，電池Bl是鎳氫電池、鋰離子電池等二次電池。但是，搭載于車輛1的蓄電裝置只要構成為能夠充放電，則不需要限定于二次電池，也可以采用例如雙電層電容器等大容量電容器。連接部20具有導通狀態(tài)(連接狀態(tài))和斷開狀態(tài)(非連接狀態(tài))，根據(jù)來自控制裝置30的信號CNT1、 CNT2、 CNT3來切換導通狀態(tài)和斷開狀態(tài)。連接部20在導通狀態(tài)時，分別將電池B1的正極和負極連接到電源線PL1和接地線SL2。連接部20在斷開狀態(tài)時，使電池Bl的正極與電源線PL1電分離，并且使電池B1的負極與接地線SL2電分離。
連接部20包括系統(tǒng)主繼電器SMR1 ~ SMR3和限制電阻R。系統(tǒng)主繼電器件SMR1連接在電池Bl的正極和電源線PL1之間。系統(tǒng)主繼電器 SMR2連接在電池Bl的負極和接地線SL2之間。系統(tǒng)主繼電器SMR3與限制電阻R串聯(lián)連接在電池B1的負極和接地線SL2之間。系統(tǒng)主繼電器 SMR1 SMR3分別根據(jù)從控制裝置30提供的信號CNT1、 CNT2、 CNT3 來控制連接/非連接狀態(tài)。
升壓轉換器12為雙向轉換器。升壓轉換器12使電源線PL1和接地線 SL2之間的電壓、和電源線PL2和接地線SL2之間的電壓相互變換。
平滑用電容器CL對電源線PL1和接地線SL2之間的電壓進行平滑化。平滑用電容器CH對由升壓轉換器12升壓后的電壓(即電源線PL2 和接地線SL2之間的電源)進行平滑化。
電壓傳感器10檢測電池B1的電壓VB，并輸出到控制裝置30。電壓傳感器13檢測平滑用電容器CH的端子間電壓VH，并輸出到控制裝置30。
變換器14將從升壓轉換器12提供的直流電壓變換成三相交流電壓，輸出到電動發(fā)電機MG1。變換器22將從升壓轉換器12提供的直流電壓變換成三相交流電壓，輸出到電動發(fā)電機MG2。
動力分配機構3是與發(fā)動機4和電動發(fā)電機MG1、 MG2連結來在它們之間分配動力的機構。例如可以將具有太陽輪、行星架(Planet carrier)、齒圏(ring gear)這三個旋轉軸的行星齒輪機構用作動力分配機構3。行星齒輪機構構成為當三個旋轉軸中的兩個旋轉軸的旋轉被確定時，則另外一個旋轉軸的旋轉被強制確定。這三個旋轉軸分別連接于發(fā)動機4、電動發(fā)電機MG1、 MG2的各旋轉軸。另外，電動發(fā)電機MG2的旋轉軸通過未作圖示的減速齒輪、差動齒輪而與車輪連結。另外，可以在動力分配機
7構3的內部裝入對于電動發(fā)電機MG2的旋轉軸的減速器。
變換器14與電源線PL2和接地線SL2連接。變換器14從升壓轉換器 12接受升壓后的電壓，例如為了使發(fā)動機4起動而驅動電動發(fā)電機MG1 。另外，變換器14使利用從發(fā)動機4傳遞的動力而由電動發(fā)電機MG1發(fā)電產(chǎn)生的電力返回到升壓轉換器12。此時，升壓轉換器12由控制裝置30控制成作為降壓電路進行動作。
變換器22與變換器14并聯(lián)連接于電源線PL2和接地線SL2。變換器 22將升壓轉換器12輸出的直流電壓變換成三相交流電壓，并對驅動車輪 (未作圖示)的電動發(fā)電機MG2進行輸出。另外，變換器22使伴隨再生制動而在電動發(fā)電機MG2中發(fā)電產(chǎn)生的電力返回到升壓轉換器12。此時，升壓轉換器12由控制裝置30控制成作為降壓電路進行動作。
這樣，變換器14、 22、電動發(fā)電機MG1、 MG2構成用于產(chǎn)生車輛1 的驅動力的負載。
車輛1還包括電流傳感器11、 SOC ( State Of Charge:充電狀態(tài))檢測部37。
電流傳感器11為了與電壓傳感器10 —同監(jiān)視電池Bl的SOC，對電池Bl中流過的電流IB進行檢測。SOC檢測部37對作為電池Bl的SOC 的SOC1進行檢測，SOC檢測部37基于電池Bl的開路電壓和電池Bl中流過的電流IB的累計來算出充電狀態(tài)，并輸出到控制裝置30。
控制裝置30接收電動發(fā)電機MG1、 MG2的各轉矩指令值、電壓VB、 VH的^i?？刂蒲b置30還接收電機電流值、轉速以M動信號(均未作圖示)。并且，控制裝置30基于這些值，對升壓轉換器12輸出升壓指示、降壓指示和禁止動作指示。
而且，控制裝置30對變換器14輸出將作為升壓轉換器12的輸出的直流電壓變換成用于驅動電動發(fā)電機MG1的交流電壓的驅動指示、和將由電動發(fā)電機MG1發(fā)電產(chǎn)生的交流電壓變換成直流電壓而將其返回到升壓轉換器12的再生指示。
同樣地，控制裝置30對變換器22輸出將直流電壓變換成用于驅動電動發(fā)電機MG2的交流電壓的驅動指示、和將由電動發(fā)電機MG2發(fā)電產(chǎn)生的交流電壓變換成直流電壓而將其返回到升壓轉換器12的再生指示。
車輛1還包括電氣設備35、用于驅動電氣設備35的電池B2以及 DC/DC轉換器33。 DC/DC轉換器33與電源線PL1和接地線SL2連接。電氣設備35例如包括控制裝置30的電源電路、音響設備、前照燈 (headlight)、室內燈(room lamp )、電動車窗(power window )、喇叭(horn)、方向指示燈(winker)等。
車輛1還包括空調40?？照{40包括變換器41和壓縮機42。變換器 41將電源線PL1和接地線SL2之間的直流電壓變換成交流電壓。壓縮機 42接受來自變換器41的交流電壓對冷卻介質進行壓縮。
變換器41、壓縮機42以及電氣設備35構成車輛1的輔機負載45。
圖2是表示圖1的變換器14和22的詳細結構的電路圖。參照圖1、圖2，變換器14包括U相臂15、 V相臂16以及W相臂17。 U相臂15、 V相臂16以及W相臂17并聯(lián)連接在電源線PL2和接地線SL2之間。
U相臂15包括串聯(lián)連接在電源線PL2和接地線SL2之間的IGBT元件Q3、 Q4、以及分別與IGBT元件Q3、 Q4并聯(lián)連接的二極管D3、 D4。二極管D3的陰極與IGBT元件Q3的集電極連接，二極管D3的陽極與 IGBT元件Q3的發(fā)射極連接。二極管D4的陰極與IGBT元件Q4的集電極連接，二極管D4的陽極與IGBT元件Q4的發(fā)射極連接。
V相臂16包括串聯(lián)連接在電源線PL2和接地線SL2之間的IGBT元件Q5、 Q6、以及分別與IGBT元件Q5、 Q6并聯(lián)連接的二極管D5、 D6。二極管D5的陰極與IGBT元件Q5的集電極連接，二極管D5的陽極與 IGBT元件Q5的發(fā)射極連接。二極管D6的陰極與IGBT元件Q6的集電極連接，二極管D6的陽極與IGBT元件Q6的發(fā)射極連接。
W相臂17包括串聯(lián)連接在電源線PL2和接地線SL2之間的IGBT元件Q7、 Q8、以及分別與IGBT元件Q7、 Q8并聯(lián)連接的二極管D7、 D8。二極管D7的陰極與IGBT元件Q7的集電極連接，二極管D7的陽極與 IGBT元件Q7的發(fā)射極連接。二極管D8的陰極與IGBT元件Q8的集電極連接，二極管D8的陽極與IGBT元件Q8的發(fā)射極連接。
各相臂的中間點與電動發(fā)電機MG1的各相線圏的各相端連接。即，電動發(fā)電機MG1是三相的永磁體同步電機，U、 V、 W相的3個線圖的各自的一端均連接到中點。并且，U相線圏的另一端連接到從IGBT元件Q3、Q4的連接節(jié)點引出的線UL。另外，V相線圈的另一端連接到從IGBT元件Q5、 Q6的連接節(jié)點引出的線VL。另外，W相線圏的另一端連接到從IGBT元件Q7、 Q8的連接節(jié)點引出的線WL。
關于圖l的變換器22，在連接到電動發(fā)電機MG2這一點與變換器14不同，但內部的電路結構與變換器14相同，因此不重復詳細的說明。另夕卜，在圖2中示出了對變換器提供控制信號PWMI、PWMC，控制信號PWMI、PWMC是分別對應于驅動指示和再生指示的信號。
圖3是表示圖1的升壓轉換器12的詳細結構的電路圖。參照圖l、圖3，升壓轉換器12包括一端連接到電源線PL1的電抗器(reactor) Ll、串聯(lián)連接在電源線PL2和接地線SL2之間的IGBT元件Ql 、 Q2、分別與IGBT元件Q1、 Q2并聯(lián)連接的二極管D1、 D2。
電抗器Ll的另一端與IGBT元件Ql的發(fā)射極和IGBT元件Q2的集電極連接。二極管D1的陰極與IGBT元件Q1的集電極連接，二極管D1的陽極與IGBT元件Ql的發(fā)射極連接。二極管D2的陰極與IGBT元件Q2的集電極連接，二極管D2的陽極與IGBT元件Q2的發(fā)射極連接。
在圖3中示出了對升壓轉換器12提供控制信號PWU、 PWD，控制信號PWU、 PWD是分別對應于升壓指示、降壓指示的信號。
進一步詳細說明升壓轉換器12的電壓變換動作(升壓動作和降壓動作)。在以下的說明中，電池B1的正極和負極分別連接到電源線PL1和接地線SL2，沒有來自充電器6的電力供給，輔機負載45也不動作。
在升壓動作時，控制裝置30將IGBT元件Q1維持為斷開狀態(tài)，并且使IGBT元件Q2以預定的占空比(duty ratio )進行導通/斷開。在IGBT元件Q2的導通期間，從電池B1依次在電源線PL1、電抗器L1、二極管Dl以及電源線PL2流it^t電電流，并且從電池B1依次經(jīng)由電源線PL1、電抗器LI 、 IGBT元件Q2以及接地線SL2流過泵電流(pump current)。電抗器Ll利用該泵電流蓄積電磁能。并且，當IGBT元件Q2從導通狀態(tài)轉變成斷開狀態(tài)時，電抗器Ll在放電電流疊加蓄積的電磁能。其結果，從升壓轉換器12向電源線PL2和接地線SL2供給的直流電力的平均電壓，根據(jù)占空比而上升與蓄積在電抗器Ll中的電磁能相當?shù)碾妷骸?br> 另一方面，在降壓動作時，控制裝置30使IGBT元件Q1以預定的占空比導通/斷開，并且，使IGBT元件Q2維持在斷開狀態(tài)。在IGBT元件Ql的導通期間，充電電流從電源線PL2依次經(jīng)由IGBT元件Q1、電抗器Ll以及電源線PL1而流向電池B1。并且，當IGBT元件Ql從導通狀態(tài)轉變成斷開狀態(tài)時，電抗器Ll以妨礙電流變化的方式產(chǎn)生磁通量，因此充電電流依次經(jīng)由二極管D2、電抗器L1以及電源線PL1而持續(xù)流動。另一方面，從電能這一點來看，由電源線PL2和接地線SL2供給直流電力的只是IGBT元件Q1的導通期間，因此當充電電流保持一定(電抗器l的感應系數(shù)取為足夠大時)，從升壓轉換器12向電池B1供給的直流電力的平均電壓，變成對電源線PL2和接地線SL2之間的直流電壓(即圖l所示的電壓VH)乘以占空比后的值。
為了控制這樣的升壓轉換器12的電壓變換動作，控制裝置30生成用于控制IGBT元件Q1、 Q2的導通/斷開的控制信號PWU、 PWD。
在此，控制信號30分別將IGBT元件Ql、 Q2保持在導通狀態(tài)和斷開狀態(tài)。在該情況下，電壓傳感器13檢測出的電壓VH最終變成與電源線PL1和接地線SL2之間的電壓相等。由此，即使不在電源線PL1和接地線SL2之間設置電壓傳感器，也能夠測定這些線之間的電壓。
回到圖l，本實施方式的車輛的電源裝置具備電池B1、電力線(電源線PL1、接地線SL2)、連接部20、作為電力供給部的充電器6、輔機負載45、電壓傳感器13以及控制裝置30。
控制裝置30在檢測出充電器6與商用電源8連接的情況下，判斷輔機負載45是否為動作狀態(tài)。例如，根據(jù)用戶對控制裝置30發(fā)出使輔機負栽45動作那樣的指示，控制裝置30能夠判斷輔機負載45是否為動作狀態(tài)。控制裝置30在輔機負載45為動作狀態(tài)的情況下，向連接部20發(fā)送信號CNT1、 CNT2、 CNT3， 4吏系統(tǒng)主繼電器SMR1 ~ SMR3全部為斷開。由此，切斷電池B1和充電器6的電連接?？刂蒲b置30為了使電壓傳感器 13檢測出的電壓VH變成預先確定的目標電壓，還基于該目標電壓和電壓 VH生成電力指令Pchg。如上所述，控制裝置30控制升壓轉換器12，使得電壓VH表示電源線PL1和接地線SL2之間的電壓。進一步，控制裝置 30使變換器14、 22停止。
輔機負栽45的消耗電力能夠在輔機負栽45的動作中進行變動。因此，也能發(fā)生來自充電器6的直流電力較大地超過輔機負載45的消耗電力這一情況。當此時電池B1連接于充電器6時，充電電力和輔機負栽45的消耗電力的差值的電力被提供至電池B1，所以電池B1被進行充電。雖然電池 Bl的充電狀態(tài)接近滿充電狀態(tài)，但若繼續(xù)電池B1的充電時，則電池B1 有可能變成過充電狀態(tài)。
在本實施方式中，控制裝置30在輔機負載45為動作狀態(tài)的情況下，將連接部20 (系統(tǒng)主繼電器SMR1 ~ SMR3 )設成非連接狀態(tài)，因此能切斷充電器6和電池B1的電連接。因此能夠防止電池B1的過充電。
而且，通過切斷充電器6和電池B1的電連接，電力指令Pchg(即從充電器6供給的直流電力)和輔機負載45的消耗電力的大小關系能夠根據(jù) 電壓VH的時間變化率來判斷。具體而言，當電力指令Pchg變得大于輔機負載45的消耗電力時，電壓VH或者平滑電容器CL的電壓上升，當電力指令Pchg變得小于輔機負載45的消耗電力時，電壓VH或者平滑電容器CL的電壓下降。
因此，控制裝置30控制電力指令Pchg，使得電壓VH變成目標電壓，由此能夠控制充電電力，使得由充電器6供給的電力(以下，稱為"充電電力")和輔機負載45的消耗電力的差變小。由此，即使假設充電連接電器6和電池B1，也能夠控制充電電力，〗吏得電池B1不變?yōu)檫^充電。
這樣，在本實施方式中，能夠通過不同的多種方法來防止電池Bl變成過充電，所以能夠在輔機負栽利用充電電力來動作的情況下，更可靠地
12防止電池B1的過充電。而且，由于能夠防止電源線PL1和接地線SL2之間的電壓大幅度上升，因此能夠防止在電氣設備35施加例如超過電氣設備35的耐壓那樣的電壓。
目標電壓優(yōu)選為切斷充電器6和電池B1的電連接、且充電電力和輔機負載45的消耗電力相等的情況下的VH的值。由此，能夠提高防止電池Bl的過充電的可能性。需說明的是，這樣的電壓VH的目標值例如能根據(jù)DC/DC轉換器33的動作電壓范圍來預先求得。
而且，才艮據(jù)本實施方式，在輔^L負載利用充電電力來動作的期間，包含在升壓轉換器12中的IGBT元件Q1、Q2分別被_保持在導通狀態(tài)和斷開狀態(tài)，因此能夠減少升壓轉換器12中的損失(開關損失等)。
車輛1還包括表示部50和輔機使用開關60。在輔機負栽45的消耗電力大于充電電力的情況下，控制裝置30對表示部50進行指示，使得顯示表示如下情況的信息，該情況為用于使輔機負栽45動作的電力不足。
當在對電池Bl進行充電時向電池Bl供給較大的電流時，由于電池Bl的內部電阻引起的發(fā)熱等，可能對電池B1的特性產(chǎn)生影響。因此，充電器6能供給的單位時間的充電電力的最大值，被確定為不會對電池Bl的特性造成影響那樣的比較小的值。另一方面，圖1所示的輔^^負栽45的構成要素中，壓縮機42的單位時間的消耗電力比較大。
因此，在連接部20為非連接狀態(tài)、且充電器6供給充電電力、且空調40工作的情況下，輔機負栽45的消耗電力變成超過充電電力。例如，在為了在用戶的乘車時刻使車內的溫度變成預定的溫度而控制裝置30使空調40工作的情況下，會發(fā)生這樣的狀況。
顯示部50按照來自控制裝置30的指示來顯示表示電力不足的信息。只要用戶能夠識別電力不足，則顯示部50的種類并沒有特別限定。例如，顯示部50可以是能夠通過文字、圖形來顯示各種信息的顯示器，也可以是通過使燈點亮來表示各種信息的顯示板。
輔機使用開關60由用戶進行操作。在用戶使輔機使用開關60導通的情況下，從輔機使用開關60輸出的標志FLG變成ON。另一方面，在輔機寸吏用開關60斷開的情況下，標志FLG變成OFF。
在輔機負栽45的消耗電力超過來自充電器6的充電電力的情況下，控制裝置30判斷標志FLG為ON和OFF的哪一種狀態(tài)。
在標志FLG為OFF的情況下，控制裝置30使輔機負載45停止。在輔機負栽45的消耗電力超過充電電力的情況下，由于大電流流過充電器6，充電器6有可能會損傷。通過使輔機負栽45停止，能夠避免這樣的問題，因此能夠保護充電器6。
另一方面，在標志FLG為ON的情況下，控制裝置30控制輔機負載45的動作，使得輔機負載45的消耗電力不超過充電電力。在該情況下，控制裝置30例如使空調40的壓縮機42間歇工作，使DC/DC轉換器33的目標電壓(提供給電氣設備35的直流電壓的目標值)降低。由此，雖然限制了輔機負栽45的動作，但能夠使輔機負載45繼續(xù)動作。因此，例如能夠使空調40工作而使得用戶的乘車時刻的車內溫度與目標溫度無較大差異，因此能夠在用戶的乘車時對用戶提供舒適的環(huán)境。
圖4是對從充電器6供給充電電力的情況下、控制裝置30所執(zhí)行的處理進行說明的流程圖。該流程圖所示的處理，在預定的條件成立時或者按一定的時間由主程序調出來執(zhí)行。
參照圖4和圖1，控制裝置30基于從SOC檢測部37輸出的SOC1來判斷電池B1的SOC是否為預定值以上(步驟S1)。該值例如是作為電池Bl為滿充電狀態(tài)而預先確定的值(例如80%)。
當電池B1的SOC小于預定值時(在步驟S1中為"否")，如后述那樣進行電池B1的充電(在圖中由參照符號"A，，表示)。當電池B1的SOC為預定值以上時(步驟S1中為"是")，控制裝置30判斷輔機負載45是否為動作狀態(tài)(步驟S2)。該判斷例如基于用戶對控制裝置30輸入的輔機負載45的動作指示來進行。
在輔機負載45不動作的情況下(在步驟S2中為"否")，控制裝置30將信號CNT1 ~ CNT3發(fā)送至連接部20,將連接部20設為非連接狀態(tài)(步驟Sll)。當步驟S11的處理結束時，則整體的處理結束。在輔機負載45為動作狀態(tài)的情況下(在步驟S2中為"是")，控制裝置30將信號CNT1 ~ CNT3發(fā)送至連接部20，將連接部20設為非連接狀態(tài)(步驟S3)。接著，控制裝置30基于電壓傳感器13檢測出的電壓 VH來判斷充電電力是否為輔機負栽45的消耗電力(以下，稱為"輔機消耗電力")以上(步驟S4)。
圖5是示意說明電壓VH的時間變動的圖。參照圖5,在充電電力比輔機消耗電力大的情況下，電壓VH上升。另一方面，在充電電力比輔機消耗電力小的情況下，電壓VH下降。當充電電力和輔機消耗電力相等時，電壓VH為一定?？刂蒲b置30例如按一定時間對電壓VH的值進行采樣來算出電壓VH的時間變化率?？刂蒲b置30基于該時間變化率來判斷充電電力是否為輔機消耗電力以上。
控制裝置30可以在電壓VH的值超過預定的上限值的情況下，判斷為充電電力大于輔機消耗電力，在電壓VH的值低于預定的下限值的情況下，判斷為充電電力小于輔機消耗電力。
根據(jù)輔機負載的動作狀態(tài)(例如，壓縮機42的工作狀態(tài))，輔機負載 45的消耗電力發(fā)生變化。為了正確求得輔機消耗電力，設置例如用于檢測流入輔機負載45的電流的傳感器即可，但是車輛的成本會上升。因此在本實施方式中，通過基于電壓VH的變動來推定充電電力和輔機消耗電力的大小關系，從而能夠在抑制成本上升的同時確定充電電力和輔機消耗電力的大小關系。
回到圖4，控制裝置30在判斷為充電電力為輔機消耗電力以上的情況下(在步驟S4中為"是")，生成用于控制電壓VH來使電壓VH變成與目標電壓VIP相等的電力指令Pchg (步驟S5)。目標電壓VI^是充電電力和輔機消耗電力相等時的電壓VH的值。例如被設定成DC200V。當步驟S5的處理結束時，則整體的處理結束。
控制裝置30進行的電壓VH的控制(即生成電力指令Pchg )，只要是基于電壓VH和目標電壓VHA的控制，則其種類沒有特別限定。作為這樣的控制的一個例子，例如可以例舉采用了電壓VH和目標電壓VIP的偏差的PI (比例積分)控制。
控制裝置30在判斷為充電電力比輔機消耗電力小的情況下(在步驟 S4中為"否")，判斷標志FLG是否為ON (步驟S6)。標志FLG為 ON，意味著用戶選擇了使用輔機負載。在該情況(在步驟S6中為"是") 下，控制裝置30對輔機消耗電力進行限制，使得輔機消耗電力變?yōu)槌潆婋?力以下(步驟S7)。表示具體例子，則控制裝置30使空調40的壓縮機42 間歇運行，或降低DC/DC轉換器33的輸出電壓(電池B2的兩端的電壓) 的目標值。需說明的是，在該情況下，控制裝置30將電力指令Pchg設定為充電器6能夠供給的充電電力的最大值。而且，控制裝置30進行輔機負載45的控制，使得電壓傳感器13檢測出的電壓VH變成目標電壓VH*。
接著，控制裝置30通過進行與步驟S4中的處理相同的處理來判斷充電電力是否大于輔機消耗電力(步驟S8)。在輔機消耗電力比充電電力大的情況下(在步驟S8中為"否")，控制裝置30使顯示部50顯示電力不足的信息(步驟S9)。在充電電力為輔機消耗電力以上的情況下(在步驟 S8中為"是，，)、和步驟S9的處理已結束的情況下，整體的處理結束。
另外，控制裝置30在判斷為標志FLG為OFF的情況下(在步驟S6 中為"否")，使輔機負載45停止(步驟SIO)。標志FLG為OFF，意味著判斷為用戶可以不使輔機負載45動作。因此在該情況下，控制裝置 30使輔機負栽45停止。由此能夠保護充電器6。當步驟S10的處理結束時，則整體的處理結束。
圖6是用于說明對電池B1進行充電、且使輔機負載45動作的情況下的控制裝置30的處理的流程圖。如上所述，該處理接著圖4的步驟Sl的處理進行。
參照圖6,控制裝置30判斷輔機負栽45是否為動作狀態(tài)(步驟S21)。與圖4的步驟S2中的處理同樣地，控制裝置30例如基于用戶輸入的輔機負載45的動作指示來判斷輔機負載45是否為動作狀態(tài)。在輔機負載45 為動作狀態(tài)的情況下(在步驟S21中為"是")，處理進入至步驟S22，在輔機負載45停止的情況下(在步驟S21中為"否")，處理進入至步驟S31。
在步驟S22中，控制裝置30判斷充電電力是否為輔機消耗電力以上(步驟S22)。該判斷處理與步驟S4同樣地，是基于連接部20為非連接狀態(tài) 的情況下的電壓VH的變動來進4亍的。當充電電力為輔機消耗電力以上時 (在步驟S22中為"是")，控制裝置30將信號CNT1 ~ CNT3發(fā)送至連接部20，將連接部20設定為連接狀態(tài)(步驟S23)。由此，充電器6和電池B1被電連接。
由于充電電力為輔機消耗電力以上，因此充電電力和輔機消耗電力的差值的電力被供給至電池B1。其結果，對電池B1進行充電。接著，控制裝置30不更新電力指令Pchg而保持當前的值不變(步驟S24)。即，控制裝置30生成電力指令Pchg，使得電壓VH表示充電電力比輔機消耗電力大時的電壓。由此，能夠保持充電電力比輔機消耗電力大的狀態(tài)，所以能夠繼續(xù)電池B1的充電。當步驟S24的處理結束時，全部的處理返回到圖4的流程圖，并且結束。
另一方面，控制裝置30在判斷為充電電力小于輔機消耗電力的情況下 (在步驟S22中為"否")，判斷標志FLG是否為ON (步驟S25)。在標志FLG為ON的情況下(在步驟S25中為"是")，控制裝置30將連接部20設定為連接狀態(tài)(步驟S26 )，繼續(xù)輔機負載45的動作(步驟S27 )。此時，控制裝置30限制輔機負載45的消耗電力，使得充電電力變?yōu)檩o機消耗電力以上。該處理與步驟S7的處理相同，控制裝置30將電力指令Pchg 設定成充電器6能夠供給的充電電力的最大值。而且，控制裝置30進行輔機負栽45的控制，使得電壓傳感器13檢測出的電壓VH變成目標電壓 VH*。由此，在充電電力為輔機消耗電力以上的情況下，由充電器6對電池B1供給電力，所以電池B1被進行充電。
在此，在充電電力比輔機消耗電力小而持續(xù)使輔機負載45動作的情況下，也會繼續(xù)電池B1的放電。步驟S21以后的處理是電池B1的SOC比預定值(上述的例子中為80%)低的情況下的處理。因此，在步驟S1的階，在電池B1的SOC的值較小的情況下，當繼續(xù)放電時，電池B1有可能變成過放電。因此，在步驟S28中，控制裝置30判斷電壓VH是否為下限值以上(步驟S28)。該下限值是作為用于防止電池B1的it^L電的電壓VH的最低值而預先確定的值。當電壓VH為下P艮值以上時(在步驟S28 中為"是")，整體的處理返回到圖4的流程圖(參照圖4、 6所示的符號 "B")，并且結束。
另一方面，在電壓VH小于下限值的情況下(在步驟S28中為"否")，控制裝置30停止輔機負載45 (步驟S30 )。另外，控制裝置30在標志FLG 為OFF的情況下(在步驟S25中為"否，，)，將連接部20設定成連接狀態(tài)(步驟S29)，停止輔機負載45 (步驟S30)。在這些情況下，控制裝置30優(yōu)先執(zhí)行電池B1的充電。當步驟S30的處理結束時，則整體的處理返回到圖4的流程圖，并且結束。
而且，控制裝置30在步驟S21中判斷為輔機負載45未動作的情況下 (在步驟S21中為"否，，)，將連接部20設定成連接狀態(tài)(步驟S31)，設定用于對電池Bl進行充電的電力指令Pchg (步驟S32)。在該情況下，電池Bl利用由充電器6供給的充電電力來進行充電。在步驟S32的處理已結束的情況下，整體的處理返回到圖4的流程圖，并且結束。
需說明的是，在步驟S30、 S32中，例如控制裝置30基于電壓傳感器 IO檢測出的電壓VB、以及存儲在控制裝置30的內部的映射(map)(例如4吏電壓VB和充電電力對應的映射)，生成電力指令Pchg,并將該電力指令Pchg發(fā)送到充電器6。充電器6從外部取得電力指令Pchg表示的大小的電力。由此來控制電池B1的充電。
對以上說明的結構和基于流程圖的車輛1 (特別是控制裝置30)的動作進行說明。
控制裝置30在利用外部電力來進行輔機負栽的動作的情況下(在步驟 S2中為"是")，將連接部20設定成非連接狀態(tài)(步驟S3)。而且，控制裝置30基于電壓傳感器13檢測出的電壓VH和目標電壓VH*，生成電力指令Pchg,使得電壓VH變得與目標電壓VIP相等(步驟S5)。該目標電壓VEP是充電電力和輔機消耗電力相等時的電壓VH的值。通過使連接部20變成非連接狀態(tài)，使電池B1和充電器6電分離，所以向電池B1的電流供給被停止。由此，能夠避免在使輔機負栽45繼續(xù)動作時電池B1變成過充電狀態(tài)。而且，控制裝置30控制充電電力，〗吏得其變成與輔機負載的消耗電力相等(即，確定電力指令Pchg的值)，因此，即使假設連接部20為連接狀態(tài)，也能夠避免電池B1變成過充電狀態(tài)。這樣，本實施方式的電源裝置具有多種用于避免電池Bl的過充電的方法，因此能夠可靠地避免電池B1的過充電。
而且，通過使連接部20變成非連接狀態(tài)，控制裝置30能夠基于電壓 VH的變動來把握充電電力和輔機負載的消耗電力的大小關系。具體而言，控制裝置30在使升壓轉換器12的開關動作停止后的狀態(tài)下，對電壓VH 進行檢測。由此，能夠減少升壓轉換器12的損失，從而也能夠減少電源裝置的損失。
而且，上述的處理是在電池Bl的SOC為預定值以上的情況下(在步驟S1中為"是"的情況)進行的。該預定值是電池B1為滿充電狀態(tài)時的值。在本實施方式中，在電池B1為滿充電狀態(tài)的情況下，不向電池B1進行電力供給，因此能夠防止電池B1的過充電。另外，當電池Bl的SOC 為預定值以下時(在步驟S1中為"否"的情況下)，能夠使電池B1的充電優(yōu)先(步驟S21 ~ S32 )。
另外，在本實施方式中，當電池B1的SOC為預定值以下時(在步驟 Sl中為"否")、且充電電力比輔機消耗電力大時(在步驟S22中為"是")，控制裝置30將連接部20設定成連接狀態(tài)(步驟S23 ),并且生成電力指令Pchg，使得電壓VH表示充電電力比輔機消耗電力大時的電壓(步驟 S24)。由此，保持為充電電力比輔機消耗電力大，所以能夠對電池B1進行充電，并且也驅動輔機負載45。由此，例如能夠提高用戶的便利性。
另外，控制裝置30在雖然電力指令Pchg表示充電器6能夠供給的充電電力的最大值、但充電電力小于輔機消耗電力(在步驟S4中為"否")、且標志FLG為ON的情況下(在步驟S6中為"是")，控制輔機消耗電力(步驟S7)，使得輔機消耗電力變得與充電電力相等(電壓VH變成目標電壓VH"。通過控制輔機消耗電力而使得輔機消耗電力變成在充電電力內，從而能夠防止在充電器6流過超過其能力的電力。由此，能夠防止充電器6的損傷。
本實施方式中列舉了安裝有能夠通過動力分配機構將發(fā)動機的動力分配傳遞至車軸和發(fā)電機的串粉并聯(lián)型混合動力系統(tǒng)的汽車。但是，本發(fā)明只要是具備能夠充放電的蓄電裝置、為了對該蓄電裝置進行充電而從車輛外部取得電力的充電器、構成為能夠從該充電器和蓄電裝置兩方接受電力的輔機負載的汽車就能夠適用。因此，本發(fā)明也能夠適用于各種形式的混合動力汽車、電動汽車等。
應該認為，本次公開的實施方式，在所有方面都只是例示而并非限制性的內容。本發(fā)明的范圍并不是由上述的說明而是由權利要求所表示，包括與權利要求同等的含義和范圍內的所有變更。
權利要求
1.一種搭載于車輛的電源裝置，該電源裝置具備構成為能夠充放電的蓄電裝置(B1)；電力線(PL1、SL2)；具有將所述蓄電裝置(B1)電連接到所述電力線(PL1、SL2)的連接狀態(tài)、以及將所述蓄電裝置(B1)和所述電力線(PL1、SL2)電分離的非連接狀態(tài)的連接部(20)；從所述車輛的外部取得與電力指令相應的供給電力、并且輸出到所述電力線(PL1、SL2)的電力供給部(6)；連接到所述電力線(PL1、SL2)的輔機負載(45)；檢測所述電力線(PL1、SL2)的電壓的電壓檢測部(13)；以及至少控制所述連接部(20)、所述電力供給部(6)、和所述輔機負載(45)的控制裝置(30)，所述控制裝置(30)，在利用所述供給電力來驅動所述輔機負載(45)的情況下，將所述連接部(20)設定為所述非連接狀態(tài)，并且根據(jù)所述電力線(PL1、SL2)的電壓的預先確定的目標值(VH＊)和所述電壓檢測部(13)的檢測結果(VH)，生成所述電力指令，使得所述電壓檢測部(13)的所述檢測結果(VH)變成所述目標值(VH＊)。
2. 根據(jù)權利要求l所述的車輛的電源裝置，其中，所述目標值(VH*)，是所述連接部(20)為所述非連接狀態(tài)、且所述輔機負載(45)的消耗電力和所述供給電力相等的情況下的作為所述電力線(PL1、 SL2)的電壓的值而預先確定的值。
3. 根據(jù)權利要求l所述的車輛的電源裝置，其中，所述控制裝置(30)，在利用所述供給電力進行的所述輔機負載(45)的驅動之前，判定表示所述蓄電裝置(Bl)的充電狀態(tài)的狀態(tài)值是否為預定值以上，在所述狀態(tài)值為所述預定值以上的情況下，將所述連接部(20) 設定為所述非連接狀態(tài)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的車輛的電源裝置，其中，所述控制裝置(30),在所述狀態(tài)值小于所述預定值的情況下，將所述連接部(20)設定為所述連接狀態(tài)，并且生成所述電力指令，使得所述電壓檢測部(13 )的所述檢測結果(VH)表示所述供給電力大于所述輔機負載(45)的消耗電力的情況下的所述電力線(PL1、 SL2)的電壓。
5. 根據(jù)權利要求l所述的車輛的電源裝置，其中，所述控制裝置(30)，在所述電力指令表示所述供給電力的最大值、且所述電壓檢測部(13)的所述檢測結果(VH)表示所述輔機負載(45) 的消耗電力大于所述供給電力的情況下，將所述連接部(20)設定為所述連接狀態(tài)。
6. 根據(jù)權利要求1所述的車輛的電源裝置，其中，所述控制裝置(30)，在所述電力指令表示所述供給電力的最大值、且所述電壓檢測部(13)的所述檢測結果(VH)表示所述輔機負載(45) 的消耗電力大于所述供給電力的情況下，限制所述輔機負載(45)的動作，使得所述電力線(PL1、 SL2)的電壓變成所述目標值(VH*)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車輛的電源裝置，所述電源裝置具備電池(B1)、電力線(電源線(PL1)和接地線(SL2))、連接部(20)、作為電力供給部的充電器(6)，輔機負載(45)、電壓傳感器(13)以及控制裝置(30)?？刂蒲b置(30)在輔機負載(45)為動作狀態(tài)的情況下，向連接部(20)發(fā)送信號(CNT1、CNT2、CNT3)，使三個系統(tǒng)主繼電器(SMR1～SMR3)全部斷開。由此來切斷電池(B1)和充電器(6)的電連接?？刂蒲b置(30)還為了使電壓傳感器(13)檢測出的電壓(VH)變成預先確定的目標電壓，而基于該目標電壓和檢測出的電壓(VH)來生成電力指令(Pchg)。
文檔編號H02J7/00GK101689768SQ20088002286
公開日2010年3月31日申請日期2008年7月3日優(yōu)先權日2007年7月18日
發(fā)明者市川真士申請人:豐田自動車株式會社

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