BR102015029432B1

BR102015029432B1 - Veículo elétrico

Info

Publication number: BR102015029432B1
Application number: BR102015029432-8A
Authority: BR
Inventors: Takashi Nozawa
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2015-11-24
Publication date: 2022-08-02
Also published as: BR102015029432A2; CN105620289A; US20160144725A1; DE102015223069A1; JP2016101057A; JP6201967B2; CN105620289B; DE102015223069B4; US9873338B2

Abstract

VEÍCULO ELÉTRICO. A presente invenção refere-se a um veículo elétrico descrito no relatório descritivo que inclui uma bateria principal, um cabo principal de alimentação de energia elétrica conectado com a bateria principal, uma unidade de controle de energia elétrica, incluindo um capacitor de filtragem que suaviza a tensão do fio principal de alimentação de energia elétrica, um interruptor que comuta o fio principal de alimentação de energia elétrica entre condução e de não condução, uma bateria secundária tendo uma tensão mais baixa do que a bateria principal, um fio secundário de alimentação de energia elétrica conectado à bateria secundária um primeiro conversor CC-CC, que pode executar uma operação de reforço a partir do fio secundário de alimentação de energia elétrica para o fio principal de alimentação de energia elétrica no lado da unidade de controle de energia elétrica em relação ao interruptor, e um segundo conversor de CC-CC que pode executar uma operação de reforço a partir do fio principal de alimentação de energia elétrica no lado da bateria principal para o fio secundário de alimentação de energia elétrica.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO 1. CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A tecnologia descrita no relatório descritivo refere-se a um veículo que tem um motor elétrico para rodar. O "veículo elétrico" no relatório descritivo inclui tanto um veículo elétrico tendo apenas um motor para rodar sem ter uma máquina propulsora e um veículo híbrido tendo o motor para rodar, bem como a máquina propulsora.

2. DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[002] Publicação da Patente Japonesa No 2007-318849 descreve um veículo elétrico, incluindo uma bateria principal, um fio principal de alimentação de energia elétrica conectado com a bateria principal, uma unidade de controle de energia elétrica, incluindo um capacitor de filtragem que suaviza a tensão do fio principal de alimentação de energia elétrica, um interruptor que está entre a bateria principal e a unidade de controle de energia elétrica e que alterna o principal fio de alimentação de energia elétrica entre a condução e não condução, uma bateria secundária tendo uma tensão mais baixa do que a bateria principal, um fio secundário de alimentação de energia elétrica conectado com a bateria secundária, e um conversor CC-CC, que liga o principal fio de alimentação de energia elétrica no lado da unidade de controle de energia elétrica em relação ao interruptor e o fio secundário de alimentação de energia elétrica e que pode executar uma operação de reforço para aumentar a potência elétrica a partir do fio secundário de alimentação de energia elétrica e alimentar a energia elétrica ao fio principal de alimentação de energia elétrica.

[003] No veículo elétrico acima, quando o interruptor é comutado da não condução para a condução, uma corrente de alta irrupção flui através do cabo principal de alimentação de energia elétrica logo após o interruptor ser comutado para a condução, e a tensão da bateria principal for diferente da tensão do capacitor de filtragem da unidade de controle de energia elétrica. Assim, antes que o interruptor seja comutado da não condução para a condução, é necessário executar a pré-carga do capacitor de filtragem de tal forma que a tensão da bateria principal coincida com a tensão do capacitor de filtragem. No veículo elétrico em JP 2007-318849 A, o conversor CC-CC executa a operação de reforço antes que o interruptor seja comutado da não condução para a condução. Deste modo, é possível executar a pré-carga do capacitor de filtragem através da alimentação de energia elétrica a partir da bateria secundária Nesta ocasião, no conversor CC-CC, um indutor e transformador internos suprimem uma mudança brusca na corrente de saída, e, por conseguinte, uma corrente de irrupção alta não flui através do capacitor de filtragem.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[004] No caso de realizar a pré-carga do capacitor de filtragem através da alimentação de energia elétrica a partir da bateria secundária, uma vez que a bateria secundária não pode alimentar uma energia elétrica elevada, a pré-carga exige um longo período de tempo. O relatório descritivo fornece uma técnica que faz com que seja possível encurtar o tempo necessário para a pré-carga do capacitor de filtragem.

[005] Um veículo elétrico de acordo com um aspecto da invenção inclui: uma bateria principal; um fio de alimentação de energia elétrica principal conectado com a bateria principal; uma unidade de controle de energia elétrica, incluindo um capacitor de filtragem que suaviza a tensão do fio principal de alimentação de energia elétrica, um interruptor fornecido entre a bateria principal e a unidade de controle de energia elétrica, o interruptor estando configurado para comutar o fio principal de alimentação de energia elétrica entre a condução e não condução; uma bateria secundária que tem uma tensão mais baixa do que a bateria principal; um fio secundário de alimentação de energia elétrica conectado com a bateria secundária; um primeiro conversor CC-CC conectando o fio principal de alimentação de energia elétrica e o fio secundário de alimentação de energia elétrica, o fio principal de alimentação de energia elétrica conectando o interruptor e a unidade de controle de energia elétrica, o primeiro conversor CC-CC estando configurado para reforçar a energia elétrica a partir do fio secundário de alimentação de energia elétrica e para alimentar a energia elétrica ao fio principal de alimentação de energia elétrica; e um segundo conversor CC-CC conectando o fio principal de alimentação de energia elétrica e o fio secundário de alimentação de energia elétrica, o fio principal de alimentação de energia elétrica conectando o interruptor e o fio de alimentação de energia elétrica secundário, o fio principal de alimentação de energia elétrica conectando o interruptor e a bateria principal, o segundo conversor CC-CC sendo configurado para reverter energia elétrica do fio principal de alimentação de energia elétrica para o fio de alimentação de energia elétrica secundário.

[006] No veículo elétrico acima, o primeiro conversor CC-CC executa a operação de reforço. Deste modo, é possível efetuar a pré- carga do capacitor de filtragem, através da alimentação de energia elétrica a partir do fio secundário de alimentação de energia elétrica ao fio principal de alimentação de energia elétrica no lado da unidade de controle de energia elétrica. Neste momento, no veículo elétrico acima, o segundo conversor CC-CC executa a operação de reversão. Deste modo, não apenas a energia elétrica é fornecida a partir da bateria secundária ao capacitor de filtragem através do primeiro conversor CCCC, mas também a energia elétrica é alimentada a partir da bateria principal ao capacitor de filtragem através do segundo conversor CCCC e o primeiro conversor CC-CC. Tal configuração torna possível encurtar o tempo necessário para a pré-carga do capacitor de filtragem, comparado ao caso de realizar a pré-carga por alimentação de energia elétrica a partir apenas da bateria secundária. Aqui, nesta ocasião, no primeiro conversor CC-CC, um indutor e transformador internos suprimem uma mudança brusca na corrente de saída, e, por conseguinte, uma corrente de irrupção alta não flui através do capacitor de filtragem.

[007] Detalhes e outras melhorias para a técnica revelada no relatório descritivo serão descritos em pormenores, em DESCRIÇÃO DETALHADA DA CONCRETIZAÇÃO.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] Características, vantagens, e significado técnico e industrial de concretizações exemplificativas da invenção serão descritas abaixo com referência aos desenhos anexos, em que números iguais indicam elementos semelhantes, e em que:

[009] A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema elétrico de um veículo elétrico de acordo com uma concretização;

[0010] A Figura 2 é um diagrama que mostra uma configuração esquemática de um primeiro conversor CC-CC e um segundo conversor CC-CC de acordo com a concretização;

[0011] A Figura 3 é um diagrama que mostra uma forma da pré- carga de um capacitor de filtragem no o veículo elétrico de acordo com a concretização;

[0012] A Figura 4 é um diagrama que mostra uma configuração esquemática de uma modificação do primeiro conversor CC-CC e um segundo conversor CC-CC de acordo com a concretização;

[0013] A Figura 5 é um diagrama que mostra uma configuração esquemática de uma modificação alternativa do primeiro conversor CCCC e um segundo conversor CC-CC de acordo com a concretização;

[0014] A Figura 6 é um diagrama que mostra uma configuração esquemática de uma modificação alternativa adicional do primeiro conversor CC-CC e do segundo conversor CC-CC de acordo com a concretização;

[0015] A Figura 7 é um diagrama que mostra uma configuração esquemática de uma modificação alternativa adicional do primeiro conversor CC-CC e do segundo conversor CC-CC de acordo com a concretização; e

[0016] A Figura 8 é um diagrama que mostra uma configuração esquemática de uma modificação alternativa adicional do primeiro conversor CC-CC e do segundo conversor CC-CC de acordo com a concretização.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES

[0017] Em algumas concretizações, no veículo elétrico, o primeiro conversor CC-CC é um conversor CC-CC bidirecional adicionalmente capaz de realizar uma operação de reversão de energia elétrica do fio principal de alimentação de energia elétrica e para alimentar a energia elétrica ao fio secundário de alimentação de energia elétrica. Tal configuração faz com que seja possível carregar a bateria secundária através da alimentação de energia elétrica a partir da unidade de controle de energia elétrica para a bateria secundária, independentemente da condução/não condução do interruptor. Além disso, tal configuração torna possível carregar a bateria secundária utilizando tanto o primeiro conversor CC-CC como o segundo conversor CC-CC, durante a condução do interruptor, permitindo o encurtamento do tempo necessário para a carga da bateria secundária.

[0018] Em algumas concretizações, no veículo elétrico, o segundo conversor CC-CC é um conversor CC-CC unidirecional capaz de realizar apenas a operação de reversão. Tal configuração faz com que seja possível reduzir o custo de produção.

[0019] Alternativamente, em algumas concretizações, no veículo elétrico, o segundo conversor CC-CC é um conversor CC-CC bidirecional adicionalmente capaz de realizar uma operação de reforço para aumentar a potência elétrica do fio secundário de alimentação de energia elétrica e para alimentar a energia elétrica ao fio principal de alimentação de energia elétrica. Tal configuração faz com que seja possível carregar a bateria principal através da alimentação de energia elétrica a partir da unidade de controle de energia elétrica e/ou a bateria secundária, independentemente da condução/não condução do interruptor.

[0020] Em algumas concretizações, o veículo elétrico inclui ainda um filtro configurado para suprimir a geração de ruído no lado do fio secundário de alimentação de energia elétrica do primeiro conversor CC-CC e para suprimir a geração de ruído no lado do fio secundário de alimentação de energia elétrica do segundo conversor CC-CC. Tal configuração faz com que seja possível reduzir o custo de produção, comparado ao caso de fornecer separadamente um filtro para suprimir a geração de ruído no lado do fio secundário de alimentação de energia elétrica do primeiro conversor CC-CC e um filtro para suprimir a geração de ruído do lado do fio secundário de alimentação de energia elétrica do segundo conversor CC-CC.

[0021] Em algumas concretizações, o veículo elétrico inclui ainda um circuito de controle configurado para controlar uma operação de um circuito de comutação do primeiro conversor CC-CC e para controlar uma operação de um circuito de comutação do segundo conversor CCCC. Tal configuração faz com que seja possível reduzir o custo de produção, comparado ao caso de fornecer separadamente um circuito de controle para controlar a operação do circuito de comutação do primeiro conversor CC-CC e um circuito de controle para controlar a operação do circuito de comutação do segundo conversor CC-CC.

[0022] A Figura 1 mostra um diagrama de blocos de um sistema elétrico de um veículo elétrico 2 de acordo com uma concretização. O veículo elétrico 2 de acordo com a concretização é um veículo híbrido que pode rodar, utilizando a energia dinâmica de uma máquina propulsora (não ilustrado) e pode rodar utilizando energia elétrica de uma bateria principal 4. No caso em que o veículo elétrico 2 roda, utilizando a força dinâmica da máquina propulsora, parte da energia dinâmica gerada pela máquina propulsora é transmitida para acionar as rodas (não ilustrado). Com isso, o resto da energia dinâmica da máquina propulsora é utilizado para a geração de energia elétrica de um primeiro motor 6, e através da energia elétrica gerada no primeiro motor 6, um segundo motor 8 é impulsionado, de modo que as rodas motrizes sejam giradas. Aqui, quando o motor é ligado, a energia elétrica da bateria principal 4 é alimentada ao primeiro motor 6, e o primeiro motor 6 funciona como um motor de arranque. No caso em que o veículo elétrico 2 roda, utilizando a energia elétrica da bateria principal 4, o segundo motor 8 é acionado pela energia elétrica da bateria principal 4, de modo que as rodas motrizes são giradas.

[0023] A bateria principal 4 é uma bateria secundária, como uma bateria de hidreto de níquel metálico ou uma bateria de íons de lítio. Na concretização, a tensão da bateria principal 4 é aproximadamente 300 V. O veículo elétrico 2 pode gerar energia elétrica no primeiro motor 6, usando a energia dinâmica da máquina propulsora, e pode carregar a bateria principal 4 por meio da energia elétrica gerada no primeiro motor 6. Além disso, quando o veículo elétrico correndo 2 desacelera, o veículo elétrico 2 pode regenerar energia elétrica no segundo motor 8, e pode carregar a bateria principal 4 por meio da energia elétrica gerada no segundo motor 8.

[0024] A bateria principal 4 está ligada a uma unidade de controle de energia elétrica (PCU) 12 através de um cabo principal de alimentação de energia elétrica 10. O cabo principal de alimentação de energia elétrica 10 10a inclui um fio de eletrodo positivo ligado a um terminal de eletrodo positivo da bateria principal 4, e um fio de eletrodo negativo 10b ligado a um terminal de eletrodo negativo da bateria principal 4.

[0025] A PCU 12 é fornecida entre a bateria principal 4 e o primeiro e segundo motores 6, 8. A PCU 12 inclui um capacitor de filtragem 14, um conversor 16 e um inversor 18. O capacitor de filtragem 14 suaviza a tensão do fio principal de alimentação de energia elétrica 10. O conversor 16, conforme necessário aumenta a energia elétrica fornecida pela bateria principal 4, para uma tensão apropriada para o acionamento do primeiro motor 6 ou o segundo motor 8. Além disso, o conversor 16 pode reverter a tensão da energia elétrica gerada pelo primeiro motor 6 ou pelo segundo motor 8, para uma tensão apropriada para a carga da bateria principal 4. Na concretização, a tensão a ser utilizada para o acionamento do primeiro motor 6 ou o segundo motor 8 é de aproximadamente 600 V. O inversor 18 transforma a energia elétrica de corrente contínua fornecida pela bateria principal 4, em corrente alterna trifásica de energia elétrica para acionar o primeiro motor 6 ou o segundo motor 8. Além disso, o inversor 18 pode transformar a corrente de energia elétrica alterna trifásica gerada pelo primeiro motor 6 ou o segundo motor 8, em energia elétrica de corrente contínua para carregar a bateria principal 4.

[0026] Entre a bateria principal 4 e a PCU 12, um relé principal do sistema (SMR) 20 é fornecido. O SMR 20 inclui um interruptor 20a que comuta fio eletrodo positivo 10a do fio principal 10 de alimentação de energia elétrica entre condução e não condução, e um interruptor 20b que comuta o fio do eletrodo negativo 10b do fio principal de alimentação de energia elétrica 10 entre condução e não condução. Ou seja, o SMR 20 alterna o fio principal 10 de alimentação de energia elétrica entre condução e não condução.

[0027] O veículo elétrico 2 inclui uma bateria secundária 22 que tem uma tensão mais baixa do que a bateria principal 4. A sub-bateria 22 é uma bateria secundária tal como uma bateria de chumbo-ácido. Na concretização, a tensão da bateria secundária 22 é aproximadamente de 13 V a 14,5 V. A bateria secundária 22 está ligada a máquinas auxiliares 26, tais como direção hidráulica e ar-condicionado, através de um cabo secundário de alimentação de energia elétrica 24. O fio secundário de alimentação de energia elétrica 24 inclui um fio de eletrodo positivo 24a conectado a um terminal de eletrodo positivo da bateria secundária 22, e um fio 24b de eletrodo negativo conectado a um terminal de eletrodo negativo da bateria secundária 22. O fio 24b do elétrodo negativo o fio secundário de alimentação da energia elétrica 24 fornece o potencial de terra.

[0028] O fio principal de alimentação de energia elétrica 10 no lado da PCU 12 em relação ao SMR 20 e o fio secundário de alimentação de energia elétrica 24 estão ligados através de um primeiro conversor CCCC 28. O primeiro conversor CC-CC 28 pode executar uma operação de reversão para reverter a energia elétrica do fio principal de alimentação de energia elétrica 10 e para alimentar energia elétrica ao cabo secundário de alimentação energia elétrica 24, e pode executar uma operação de reforço para aumentar a potência elétrica do fio secundário 24 de alimentação de energia elétrica e para suprir energia elétrica ao fio principal de alimentação de energia elétrica 10. O primeiro conversor CC-CC 28 é um conversor chamado de bidirecional CC-CC, e é um conversor CC-CC de reversão - reforço. No veículo elétrico 2, a operação de reversão do primeiro conversor CC-CC 28 faz com que seja possível carregar a bateria secundária 22 através da energia elétrica gerada pelo primeiro motor 6 ou pelo segundo motor 8, independentemente da condução/não condução do SMR 20. Além disso, no veículo elétrico 2, a operação de reforço do primeiro conversor CC-CC 28 faz com que seja possível acionar o primeiro motor 6 ou o segundo motor 8 através da utilização da energia elétrica da bateria secundária 22, independentemente da condução/não condução do SMR 20.

[0029] O fio principal 10 de alimentação de energia elétrica no lado da bateria principal 4 em relação ao SMR 20 e o fio secundário de alimentação de energia elétrica 24 estão ligados através de um segundo conversor CC-CC 30. O segundo conversor CC-CC 30 pode realizar apenas uma operação de reversão para reverter a energia elétrica do fio principal de alimentação de energia elétrica 10 e para suprir de energia elétrica o cabo secundário de alimentação de energia elétrica 24. O segundo conversor CC-CC 30 é um conversor unidirecional chamado CC-CC, e é um conversor CC-CC de reversão. No veículo elétrico 2, quando o SMR 20 conduz, o primeiro conversor CC-CC 28 executa a operação de reversão, e o segundo conversor CC-CC 30 executa a operação de reversão. Deste modo, tanto por meio do primeiro conversor CC-CC 28 e o segundo conversor CC-CC 30, é possível carregar a bateria secundária 22 por meio da energia elétrica da bateria principal 4 e a energia elétrica gerada pelo primeiro motor 6 ou pelo segundo motor 8. Neste caso, é possível aumentar a corrente a ser fornecida à bateria secundária 22 e encurtar o tempo necessário para carregar a bateria secundária 22, em comparação com o caso da carga da bateria secundária 22 através apenas de um dos dois: o primeiro conversor CC-CC 28 ou o segundo conversor CC-CC 30.

[0030] A Figura 2 mostra uma configuração esquemática do primeiro conversor CC-CC 28 e o segundo conversor CC-CC 30. Na descrição a seguir, com respeito ao primeiro conversor CC-CC 28, o lado do fio principal 10 de alimentação de energia elétrica (isto é, o lado da PCU 12) é designado como o lado primário, e o lado do cabo secundário de alimentação de energia elétrica 24 (isto é, o lado da bateria secundária 22) é designado como o lado secundário. Da mesma forma, no que diz respeito ao segundo conversor CC-CC 30, o lado do fio principal 10 de alimentação de energia elétrica (isto é, o lado da bateria principal 4) é designado o lado primário, e o e o lado do cabo secundário de alimentação de energia elétrica 24 (isto é, o lado da bateria secundária 22) é designado como o lado secundário.

[0031] O primeiro conversor CC-CC 28 inclui um filtro do lado primário 32, um circuito do lado do primário 34, um transformador 36, um circuito 38 do lado do secundário, um filtro 40 do lado do secundário, e um circuito de controle 42. O primeiro conversor CC-CC 28 é um conversor CC-CC isolado. O filtro 32 do lado do primário, o circuito 34 do lado do primário, o transformador 36, o circuito 38 do lado do secundário, o filtro do lado do secundário 40, e o circuito de controle 42 estão contidos numa caixa 56.

[0032] O filtro 32 do lado do primário suprime a geração de ruído no lado do fio principal de alimentação energia elétrica 10 do primeiro conversor CC-CC 28. Na concretização, o filtro 32 do lado do primário inclui um capacitor 32a.

[0033] O circuito do lado primário 34 inclui elementos de comutação 34a, 34b, 34c, 34d, e diodos de refluxo 34e, 34f, 34g, 34h ligados em paralelo com os elementos de comutação 34a, 34b, 34c, 34d, respectivamente. O elemento de comutação 34a e o elemento de comutação 34b estão ligados em série, e o elemento de comutação 34c e o elemento de comutação 34d estão ligados em série. Pode-se dizer que o circuito do lado do primário 34 é um circuito de comutação.

[0034] O transformador 36 inclui uma bobina 36a do lado primário e uma bobina 36b do lado secundário. O transformador 36 pode reverter a energia elétrica da bobina 36a do lado do primário para suprir a energia elétrica para a bobina 36b do lado do secundário, e pode aumentar a potência elétrica da bobina 36b do lado do secundário, para suprir a energia elétrica à bobina 36a do lado do primário. Uma extremidade da bobina 36a do lado primário está ligada entre o elemento de comutação 34a e o elemento de comutação 34b, e a outra extremidade da bobina 36a do lado do primário está ligada entre o elemento de comutação 34c e o elemento de comutação 34d.

[0035] O circuito 38 do lado do secundário inclui elementos de comutação 38a, 38b, 38c, 38d, diodos de refluxo 38e, 37f, 38g, 38h ligados em paralelo com os elementos de comutação 38a, 38b, 38c, 38d, respectivamente, um indutor 38i, e o condensador 38j. O elemento de comutação 38a e o elemento de comutação 38b estão ligados em série, e o elemento de comutação 38c e o elemento de comutação 38d estão ligados em série. Uma extremidade da bobina 36a do lado secundário está ligada entre o elemento de comutação 38a e o elemento de comutação 38b, e a outra extremidade da bobina 36b do lado do secundário está ligada entre o elemento de comutação 38c e o elemento de comutação 38d. Pode-se dizer que o circuito do lado do secundário 38 é um circuito de comutação.

[0036] O filtro 40 do lado do secundário suprime a geração de ruído no lado do fio secundário de alimentação energia elétrica 24 do primeiro conversor CC-CC 28. Na concretização, o filtro 40 do lado do secundário inclui um indutor 40a e um capacitor 40b.

[0037] O circuito de controle 42 controla a operação dos elementos de comutação 34a, 34b, 34c, 34d do circuito do lado do primário 34, e a operação dos elementos de comutação 38a, 38b, 38c, 38d do circuito 38 do lado do secundário.

[0038] A operação do primeiro conversor CC-CC 28 será descrita. Quando o primeiro conversor CC-CC 28 executa a operação de reversão, o circuito 34 do lado do primário transforma a energia elétrica de corrente contínua em energia elétrica de corrente alternada, e após a reversão pelo transformador 36, o circuito 38 do lado do secundário transforma a energia elétrica de corrente alternada em energia elétrica de corrente contínua. Nesta ocasião, no circuito 38 do lado do secundário, sem a operação dos elementos de comutação, 38a, 38b, 38c, 38d, os diodos de refluxo 38e, 38f, 38g, 38h executam a retificação e o indutor 38i e o capacitor 38j realizam a filtragem. Desse modo, é possível reverter a energia elétrica do fio principal 10 de alimentação de energia elétrica e suprir a energia elétrica ao fio secundário de alimentação energia elétrica 24. Por outro lado, quando o primeiro conversor CC-CC 28 executa a operação de reforço, o circuito 38 do lado do secundário transforma energia elétrica de corrente contínua em energia elétrica de corrente alternada, e após o reforço pelo transformador 36, o circuito 34 do lado do primário transforma a energia elétrica de corrente alternada em energia elétrica de corrente contínua. Nesta ocasião, no circuito 34 do lado do secundário, sem a operação dos elementos de comutação, 34a, 38b, 38c, 38d, os diodos de refluxo 38e, 38f, 34g, 38h executam a retificação e o indutor 38i e o capacitor 38j realizam a filtragem.

[0039] Aqui, a configuração do circuito específico do filtro 32 do lado do primário, circuito 34 do lado do primário, o circuito do lado do secundário 38 e filtro do lado do secundário 40 do primeiro conversor CC-CC 28 mostrado na figura 2 é apenas um exemplo. Como o primeiro conversor CC-CC 28, qualquer configuração pode ser usada se ela puder executar a operação de reversão para reverter a energia elétrica do fio principal 10 de alimentação de energia elétrica e para alimentar o fio secundário de alimentação energia elétrica 24, e pode executar uma operação de reforço para aumentar a potência elétrica do fio secundário 24 de alimentação de energia elétrica e para suprir energia elétrica ao fio principal de alimentação de energia elétrica 10.

[0040] O segundo conversor CC-CC 30 inclui um filtro do lado primário 44, um circuito do lado do primário 46, um transformador 48, um circuito 50 do lado do secundário, um filtro 52 do lado do secundário, e um circuito de controle 54. O segundo conversor CC-CC 30 é um conversor CC-CC isolado. O filtro 44 do lado do primário, o circuito 46 do lado do primário, o transformador 48, o circuito 50 do lado do secundário, o filtro do lado do secundário 52, e o circuito de controle 54 estão contidos numa caixa 58.

[0041] O filtro 44 do lado do primário suprime a geração de ruído no lado do fio principal de alimentação energia elétrica 10 do segundo conversor CC-CC 30. Na concretização, o filtro 44 do lado do primário inclui um capacitor 44a.

[0042] O circuito do lado primário 46 inclui elementos de comutação 46a, 46b, 46c, 46d, e diodos de refluxo 46e, 46f, 46g, 46h ligados em paralelo com os elementos de comutação 46a, 46b, 46c, 46d, respectivamente. O elemento de comutação 46a e o elemento de comutação 46b estão ligados em série, e o elemento de comutação 46c e o elemento de comutação 46d estão ligados em série. Pode-se dizer que o circuito do lado do primário 46 é um circuito de comutação.

[0043] O transformador 48 inclui uma bobina 48a do lado primário e uma bobina 48b do lado secundário. O transformador 48 pode reverter a energia elétrica da bobina 48a do lado do primário para suprir a energia elétrica para a bobina 48b do lado do secundário. Uma extremidade da bobina 48a do lado primário está ligada entre o elemento de comutação 46a e o elemento de comutação 46b, e a outra extremidade da bobina 48a do lado do primário está ligada entre o elemento de comutação 46c e o elemento de comutação 46d.

[0044] O circuito do lado do secundário 50 inclui diodos 50a, 50b, 50c, 50d, 50e um indutor e um capacitor 50f. O 50a diodos, 50b, 50c, 50d, constituem um circuito em ponte.

[0045] O filtro 52 do lado do secundário suprime a geração de ruído no lado do fio secundário de alimentação energia elétrica 24 do segundo conversor CC-CC 30. Na concretização, o filtro 52 do lado do secundário inclui um indutor 52a e um capacitor 52b.

[0046] O circuito de controle 54 controla a operação dos elementos de comutação 46a, 46b, 46c, 46d do circuito 46 do lado do primário.

[0047] A operação do segundo conversor CC-CC 30 será descrita. Quando o segundo conversor CC-CC 30 executa a operação de reversão, o circuito 46 do lado do primário transforma a energia elétrica de corrente contínua em energia elétrica de corrente alternada, e após a reversão pelo transformador 48, o circuito 50 do lado do secundário transforma a energia elétrica de corrente alternada em energia elétrica de corrente contínua. Nesta ocasião, no circuito 50 do lado do secundário, os diodos 50a, 50b, 50c, 50d executam a retificação e o indutor 50e e o capacitor 50f realizam a filtragem. Desse modo, é possível reverter a energia elétrica do fio principal 10 de alimentação de energia elétrica e suprir energia elétrica ao fio secundário 24 de alimentação energia elétrica.

[0048] Aqui, o segundo conversor CC-CC 30 não está limitado à configuração mostrada na Figura 2, em que o circuito 46 do lado do primário inclui os elementos de comutação 46a, 46b, 46c, 46d e o circuito de controle 54 controla o funcionamento do circuito 46 do lado do primário. É admissível adotar uma configuração em que o circuito do lado do secundário 50 inclua elementos de comutação e o circuito de controle 54 controla o funcionamento do circuito 50 do lado do secundário, ou uma configuração na qual tanto o circuito 46 do lado do primário e o circuito 50 do lado do secundário incluem elementos de comutação e o circuito de controle 54 controla o funcionamento de ambos, do circuito 46 do lado do primário e do circuito 50 do lado do secundário. A configuração específica do circuito do filtro 44 do lado do primário, o circuito 46 do lado do primário, o circuito 50 do lado do secundário e o filtro 52 do lado do secundário do segundo conversor CC-CC 30 mostrado na Figura 2 é apenas um exemplo. Como o segundo conversor CC-CC 30, qualquer configuração pode ser usada se ela puder executar a operação de reversão para reverter a energia elétrica do fio principal 10 de alimentação de energia elétrica e para suprir a energia elétrica ao fio secundário de alimentação de energia elétrica 24.

[0049] No veículo elétrico 2 mostrado na Figura 1, quando o SMR 20 é comutado da não condução para a condução, uma corrente de alta irrupção flui através do fio principal 10 de alimentação energia elétrica pouco depois do SMR 20 ser comutado para a condução, se a tensão da bateria principal 4 for diferente da tensão do capacitor de filtragem 14 da PCU 12. Assim, antes do SMR 20 ser comutado da não condução para a condução, o veículo elétrico 2 realiza a pré-carga do capacitor de filtragem 14 de tal modo que a tensão da bateria principal 4 coincide com a voltagem do capacitor de filtragem 14.

[0050] Conforme mostrado na Figura 3, no veículo elétrico 2 de acordo com a concretização, no momento da pré-carga do capacitor de filtragem 14, o primeiro conversor CC-CC 28 executa a operação de reforço, e o segundo conversor CC-CC 30 executa a operação de reversão. Nesta ocasião, uma corrente I1 a ser fornecida pela bateria principal 4 através do segundo conversor CC-CC 30 é introduzida no lado do cabo secundário 24 de alimentação de energia elétrica do primeiro conversor CC-CC 28, além de uma corrente I2 para ser alimentada a partir da bateria secundária 22. Portanto, para o capacitor de filtragem 14, a bateria 22 alimenta a energia elétrica através do primeiro conversor CC-CC 28, e, além disso, a bateria principal 4 também alimenta energia elétrica através do segundo conversor CC-CC 30 e do primeiro conversor CC-CC 28. A configuração torna possível encurtar o tempo necessário para a pré-carga do capacitor de filtragem, comparado ao caso de realizar a pré-carga por alimentação de energia elétrica a partir apenas da bateria secundária 22.

[0051] Aqui, para encurtar o tempo necessário para a pré-carga do capacitor de filtragem 14, é necessário apenas que o primeiro conversor CC-CC 28 possa executar a operação de reforço e o segundo conversor CC-CC 30 possa executar a operação de reversão. Portanto, por exemplo, como mostrado na Figura 4, o primeiro conversor CC-CC 28 pode ser um conversor CC-CC de reforço unidirecional que pode executar apenas a operação reforço para aumentar a potência elétrica do fio secundário de alimentação de energia elétrica 24 e para alimentar a energia elétrica ao fio principal 10 de alimentação de energia elétrica. No exemplo mostrado na Figura 4, o circuito 34 do lado do primário do primeiro conversor CC-CC 28 inclui os diodos 34i, 34j, 34k, 34l. Os diodos 34i, 34j, 34k, 34I, constituem um circuito em ponte. Neste caso, é possível reduzir o custo de produção, em comparação com o caso em que o primeiro conversor CC-CC 28 é um conversor CC-CC de reforço- reversão bidirecional.

[0052] Alternativamente, como mostrado na Figura. 5, o segundo conversor CC-CC 30 pode ser um conversor CC-CC de reforço- reversão bidirecional que pode executar a operação de reversão para reverter a energia elétrica do fio principal 10 de alimentação de energia elétrica 10 e para alimentar a energia elétrica ao fio secundário de alimentação de energia elétrica 24 e a operação reforço para aumentar a potência elétrica do fio secundário de alimentação de energia elétrica 24 e para alimentar a energia elétrica ao fio principal 10 de alimentação de energia elétrica. No exemplo mostrado na Figura 5, o circuito 50 do lado do secundário do segundo conversor CC-CC 30 inclui elementos de comutação 50g, 50h, 50i, 50j, diodos de refluxo 50k, 50l, 50m, 50n ligados em paralelo com os elementos de comutação 50g, 50h, 50i, 50j respectivamente, um indutor 50e, 50f e um capacitor. O elemento de comutação 50g e o elemento de comutação 50h estão ligados em série, e o elemento de comutação 50i e o elemento de comutação 50j estão ligados em série. Uma extremidade da bobina 48b do lado secundário do transformador 48 está ligada entre o elemento de comutação 50g e o elemento de comutação 50h, e a outra extremidade da bobina 48b do lado do secundário está ligada entre o elemento de comutação 50i e o elemento de comutação 50j. Pode-se dizer que o circuito do lado do secundário 50 é um circuito de comutação. Neste caso, o segundo conversor CC-CC 30 executa a operação de reforço. Deste modo, é possível carregar a bateria principal 4, utilizando a energia elétrica da bateria secundária 22, independentemente da condução/não condução da SMR 20. Além disso, o primeiro conversor CC-CC 28 executa a operação de reversão, e o segundo conversor CC-CC 30 executa a operação de reforço. Deste modo, é possível carregar a bateria principal 4 por meio da energia elétrica gerada pelo primeiro motor 6 ou pelo segundo motor 8, independentemente da condução/não condução do SMR 20.

[0053] Aqui, o primeiro conversor CC-CC 28 e o segundo conversor CC-CC 30 pode ser montado no veículo elétrico 2, de várias maneiras. Por exemplo, como mostrado na Figura 2, o primeiro conversor CC-CC 28 e o segundo conversor CC-CC 30 podem ser montados no veículo elétrico 2 enquanto está sendo contidos nas caixas separadas 56, 58. Neste caso, é possível reduzir o tamanho de cada uma das caixas 56, 58, e, por conseguinte, aumentar a flexibilidade da montagem no veículo elétrico 2, em comparação com o caso em que o primeiro conversor CCCC 28 e o segundo conversor CC-CC 30 estão contidos em uma única caixa.

[0054] Alternativamente, como mostrado na Figura 6 à Figura 8, o primeiro conversor CC-CC 28 e o segundo conversor CC-CC 30 podem ser montados enquanto que estão sendo contidos em uma única caixa. Neste caso, é possível compartilhar vários elementos constituintes e para reduzir o custo de produção, ao contrário do caso em que o primeiro conversor CC-CC 28 e o segundo conversor CC-CC 30 são contidos em caixas separadas.

[0055] Por exemplo, como mostrado na Figura 6, o primeiro conversor CC-CC 28 e o segundo conversor CC-CC 30 podem estar contidos em uma caixa única 60, e o circuito de controle 42 do primeiro conversor CC-CC 28 e o circuito de controle 54 do segundo conversor CC-CC 30 pode ser implementado como um circuito de controle 62 compartilhado. Neste caso, o circuito de controle individual 62 controla o funcionamento do circuito 34 do lado do primário e/ou o circuito 38 do lado do secundário, os quais são os circuitos de comutação do primeiro conversor CC-CC 28, e o funcionamento do circuito 46 do lado do primário e/ou os circuitos do lado do secundário 50, que são os circuitos de comutação do segundo conversor CC-CC 30.

[0056] Alternativamente, como mostrado na Figura 7, o primeiro conversor CC-CC 28 e o segundo conversor CC-CC 30 podem estar contidos na caixa individual 60, e o filtro 40 do lado do secundário do primeiro conversor CC-CC 28 e o filtro 52 do lado do secundário do segundo conversor CC-CC 30 pode ser implementado como um filtro 64 do lado do secundário compartilhado. No exemplo mostrado na Figura 7, o filtro 64 do lado do secundário inclui um indutor 64a e um capacitor 64b. O filtro 64 do lado do secundário suprime a geração de ruído no fio secundário de alimentação de energia elétrica 24 no lado do primeiro conversor CC-CC 28, e suprime a geração de ruído no fio secundário de alimentação de energia elétrica 24 do lado do segundo conversor CC-CC 30. Neste caso, por exemplo, conforme ilustrado na Figura 8, o filtro 64 compartilhado do lado do secundário pode ser disposto no exterior da caixa 60, em vez de no interior da caixa 60. No exemplo mostrado na Figura 8, o filtro 64 compartilhado do lado do secundário está contido em um conector 66, que liga a caixa 60 e o fio secundário de alimentação de energia elétrica 24. Normalmente, o filtro 64 do lado do secundário é fornecido para suprimir a geração de ruído de rádio no fio secundário de alimentação de energia elétrica 24, e é necessário efetuar o ajuste de modo diferente para cada tipo de veículo do veículo elétrico 2. De acordo com a configuração mostrada na Figura 8, apenas é necessário efetuar a sintonia do filtro 64 do lado do secundário no conector 66, correspondente ao tipo de veículo do veículo elétrico 2, e não é necessário alterar os elementos constitutivos, no caso 60.

[0057] Aqui, de modo semelhante ao exemplo mostrado na Figura 6, os exemplos mostrados na Figura 7 e Figura 8 podem ser configurados de tal modo que o circuito de controle 42 do primeiro conversor CC-CC 28 e o circuito de controle 54 do segundo conversor CC-CC 30 são implementados como o circuito de controle compartilhado 62 e o circuito 62 de controle simples controla o funcionamento do circuito 34 do lado do primário e/ou o circuito 38 do lado do secundário, que são os circuitos de comutação do primeiro conversor CC-CC 28, e o funcionamento do circuito 46 do lado primário e/ou o circuito 50 do lado do secundário, que são os circuitos de comutação do segundo conversor CC-CC 30.

[0058] Conforme descrito acima, o veículo elétrico 2 de acordo com a concretização inclui a bateria principal 4, o fio principal 10 de alimentação de energia elétrica conectado com a bateria principal 4, o PCU 12 incluindo o capacitor de filtragem 14 que suaviza a tensão do fio principal 10 de alimentação de energia elétrica, o SMR 20 (que corresponde ao interruptor) que se encontra entre a bateria principal 4 e a PCU 12 e que comuta o fio principal 10 de alimentação de energia elétrica entre a condução e a não condução, a bateria secundária 22 tendo uma tensão mais baixa do que a bateria principal 4, o fio secundário de alimentação de energia elétrica 24 ligado com a bateria secundária 22, o primeiro conversor CC-CC 28 que conecta o fio principal 10 de alimentação de energia elétrica no lado da PCU 12 com relação ao SMR 20 e o fio secundário de alimentação de energia elétrica 24 e que pode executar a operação reforço para aumentar a energia elétrica do fio secundário de alimentação de energia elétrica 24 e para suprir energia elétrica ao fio principal 10 de alimentação de energia elétrica, e o segundo conversor CC-CC 30 que liga o fio principal 10 de alimentação de energia elétrica e para suprir energia elétrica ao fio secundário de alimentação de energia elétrica 24.

[0059] Assim, os exemplos específicos da invenção terem sido descritos em detalhe. Eles são apenas exemplos, e não limitam o âmbito das reivindicações. A técnica descrita nas reivindicações inclui várias modificações e alterações dos exemplos específicos acima descritos. Os elementos técnicos descritos no relatório descritivo e os desenhos exercem a utilidade técnica, independentemente ou através de várias combinações, sem estar limitados às combinações descritas nas reivindicações, no momento do pedido. Além disso, a técnica exemplificada no relatório descritivo ou nos desenhos pode conseguir uma pluralidade de objetos simultaneamente, e tem utilidade técnica apenas pela realização de um objeto deles.

Claims

1. Veículo elétrico compreendendo: uma bateria principal (4); fio principal de alimentação de energia elétrica (10) conectado à bateria principal (4); uma unidade de controle de energia elétrica (12) incluindo um capacitor de filtragem (14) que suaviza uma tensão do fio principal de alimentação de energia elétrica (10); um interruptor (20a) fornecido entre a bateria principal (4) e a unidade de controle de energia elétrica (12), o interruptor (20a) estando configurado para comutar o fio principal de alimentação de energia elétrica (10) entre a condução e não condução; uma sub-bateria (22) que tem uma tensão mais baixa do que a bateria principal (4); um fio secundário de alimentação de energia elétrica (24) conectado à sub-bateria (22); e um primeiro conversor CC-CC (28) conectando o fio principal de alimentação de energia elétrica (10) e o fio secundário de alimentação de energia elétrica (24), o fio principal de alimentação de energia elétrica (10) conectando o interruptor e a unidade de controle de energia elétrica (12), o primeiro conversor CC-CC (28) sendo configurado para aumentar a potência elétrica do fio secundário de alimentação de energia elétrica (24) e para suprir energia elétrica ao fio principal de alimentação de energia elétrica (10), caracterizado por um segundo conversor CC-CC (30) conectando o fio principal de alimentação de energia elétrica (10) e o fio secundário de alimentação de energia elétrica (24), o fio principal de alimentação de energia elétrica (10) conectando o interruptor e a bateria principal (4), o segundo conversor CC-CC (30) sendo configurado para reverter a energia elétrica do fio principal de alimentação de energia elétrica (10) e para suprir energia elétrica ao fio secundário de alimentação de energia elétrica (24), em que em um caso no qual o interruptor é comutado de não condução para condução, antes de o interruptor ser comutado da não condução para a condução, o pré-carregamento do capacitor de filtragem (14) é realizável, e quando o pré-carregamento do capacitor de filtragem (14) é realizado, as operações do primeiro conversor CC e do segundo conversor CC-CC (30) são controladas de modo que a sub-bateria (22) forneça energia elétrica para o capacitor de filtragem (14) através do primeiro conversor CC-CC (28), e a bateria principal (4) fornece energia elétrica para o capacitor de filtragem (14) através do segundo conversor CC-CC (30) e do primeiro conversor CC-CC (28).

2. Veículo elétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro conversor CC-CC (28) é um conversor CC-CC bidirecional adicionalmente capaz de realizar uma operação de reversão para reverter a energia elétrica da energia elétrica do fio principal de alimentação de energia elétrica (10) e suprir energia elétrica ao fio secundário de alimentação de energia elétrica (24).

3. Veículo elétrico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o segundo conversor CC-CC (30) é um conversor CC-CC unidirecional capaz de realizar apenas a operação de reversão.

4. Veículo elétrico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o segundo conversor CC-CC (30) é um conversor CC-CC bidirecional adicionalmente capaz de realizar uma operação de reforço para aumentar a potência elétrica do fio secundário de alimentação de energia elétrica (24) e suprir energia elétrica ao fio principal de alimentação de energia elétrica (10).

5. Veículo elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um filtro configurado para suprimir a geração de ruído no lado do fio secundário de alimentação de energia elétrica (24) do primeiro conversor CC-CC (28); e suprimir a geração de ruído no lado do fio secundário de alimentação de energia elétrica (24) do segundo conversor CC-CC (30).

6. Veículo elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que ainda compreende um circuito de controle configurado para controlar uma operação de um circuito de comutação do primeiro conversor CC-CC (28); e controlar uma operação de um circuito de comutação do segundo conversor CCCC (30).