CN102089177A - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

通过第一继电器(150A)和第二继电器(150B)的接通而形成基于外部充电(400)的主电池(10)的充电路径。该充电路径被设置成独立于通过第三继电器(150C)的接通而形成的、用于产生车辆驱动力的电动发电机(30)与主电池(10)之间的通电路径。并且，包括辅机电池(70)的辅机负载系统，不与上述通电路径连接而被从第二继电器(150B)与电力变换器(110)之间的电源布线(151)供应工作电力，由此使得即使断开了第三继电器(150C)，辅机负载系统也能够进行工作。

Description

电动车辆
技术领域
本发明涉及电动车辆，更特定的是涉及搭载有蓄电装置的电动车辆的电气系统，所述蓄电装置能够通过车辆外部的电源进行充电。
背景技术
在通过来自以二次电池为代表的蓄电装置的电力来驱动车辆驱动用电动机的电动汽车或混合动力汽车等电动车辆中，提出了通过车辆外部的电源(以下也简称为“外部电源”)对该蓄电装置进行充电的结构。另外，以下也将通过外部电源进行的蓄电装置充电称为“外部充电”。
例如，在日本专利文献特开2001-163041号公报(专利文献1)中记载了以下结构：在对经由能够与外部的商用电源连接的连接器获得的交流电力进行了整流平滑后，升压至预定的电压而对用于驱动车轴的电池进行充电。并且，在专利文献1中，记载了在能够使用蓄存在该电池中的电荷来驱动构成制冷循环的压缩机的汽车用空调装置中设置有以下电路：在通常的情况下，通过来自电池的电力来电力驱动制冷循环中的压缩机，另一方面当在停车于露营地等的状态下通过空调来调节车内气温时，能够将电池从压缩机驱动电路断开，将来自交流电源的进行了整流平滑后的电力直接用于压缩机的驱动。
由此，在专利文献1的汽车用空调装置中，在露营地等中停车期间能够使空调装置长时间运行而不必在意电池的消耗，另外不必为了发电而持续驱动发动机。
另外，在日本专利文献特开2000-299988号公报(专利文献2)中记载了在车辆用商用电源装置中能够通过逆变器和商用电源来自动地切换电源插座的结构。根据专利文献2的结构，通过切换开关，能够选择性地将从商用电源输入的交流电力、或者由逆变器对来自电池的电力进行转换并输出的交流电压中的一方与由商用电源和逆变器共用的电源输出用插座连接。
另外，在日本专利文献特开2001-45673号公报(专利文献3)中，作为电动装置及其电池用单元的结构，记载了在通过商用电源和充电单元形成的电池单元的充电路径、以及从电池单元到负载的驱动单元的通电路径上分别独立地配置开关的电路结构。
专利文献1：日本专利文献特开2001-163041号公报；
专利文献2：日本专利文献特开2000-299988号公报；
专利文献3：日本专利文献特开2001-45673号公报。
发明内容
但是，在专利文献1所记载的结构中，通过单一的开关(SW1)来执行通过外部电源(商用电源)对电池(B1)进行充电的路径、和向动力电动机供给电池的电力的路径的切换。该开关为了流过从电池向动力电动机的供给电流而需要设为较大容量的开关，因此可以预想到用于接点之间的连接的驱动功率变大。因此，在当进行外部充电时需要通过该开关来连接B侧的接点的专利文献1的结构中，充电时的效果可能会下降。
另外，在专利文献1中，通过与上述开关不同的开关(SW2)将接点之间进行连接，由此在进行外部充电时也能够使包括压缩机(13)在内的空调设备工作。这样，对这样的车辆的辅机负载系统，有时会出现在外部充电时也需要根据用户要求进行工作的情况。此时，要求一种用于在提高了充电效率的基础上确保这样的辅机负载系统的工作的电气系统的结构，但是专利文献2和3完全未提及这样的辅机负载系统的结构。
本发明是为了解决这样的问题而完成的，本发明的目的在于提供一种电气系统的结构，该电气系统的结构在搭载有能够通过外部电源进行充电的蓄电装置的电动车辆中，在进行外部充电时能够实现提高充电效率和确保辅机负载系统的工作这双方。
本发明的电动车辆搭载有构成为能够通过外部电源进行充电的蓄电装置，该电动车辆包括充电连接器、电力变换器、电力控制单元、第一开关、第二开关、以及辅机负载系统。充电连接器在通过外部电源对蓄电装置进行充电的外部充电时，接受来自外部电源的供应电力。电力变换器将来自外部电源的供应电力变换为蓄电装置的充电电力。电力控制单元连接在蓄电装置与用于产生车辆驱动力的电动机之间，构成为驱动控制电动机。第一开关插入连接在充电连接器与电力变换器之间的通电路径上。第二开关插入连接在电力变换器与蓄电装置之间的通电路径上。辅机负载系统配置成被从第一布线供应电力，所述第一布线将第二开关和电力变换器之间电连接。
根据上述电动车辆，通过闭合第一和第二开关，能够独立于从外部电源经由电力控制单元向车辆驱动力产生用电动机通电的通电路径，确保将蓄电装置、辅机负载系统、以及外部电源之间连接的通电路径。这里，因为第一和第二开关不设置在向车辆驱动力产生用电动机通电的通电路径上，因此能够抑制电流容量。因此，通过抑制外部充电时的开关(即第一和第二开关)的消耗电力，能够在提高充电效率并且使辅机负载系统工作。
优选的是，电动车辆还包括：插入连接在蓄电装置与电力控制单元之间的通电路径上的第三开关、和控制部。控制部在外部充电时，闭合第一开关和第二开关、另一方面断开第三开关，并且使电力变换器工作来对蓄电装置进行充电。
这样一来，因为能够断开电流容量大于第一以及第二开关的、设置在向车辆驱动力产生用电动机通电的通电路径上的第三开关而进行外部充电，所以能够抑制外部充电时的开关的消耗电力并提高充电效率。
更加优选的是，控制部在外部充电时对蓄电装置的充电完成进行响应，断开第二开关。
这样一来，能够响应于蓄电装置的充电完成而断开形成外部充电路径的开关(第二开关)来抑制无用的电力消耗，并且能够通过经由第一开关从外部电源供应的电力来使辅机负载系统工作。
另外，优选的是，辅机负载系统包括：输出电压比蓄电装置的输出电压低的辅机用蓄电装置；辅机用电力变换器，其将第一布线上的电力变换为辅机用蓄电装置的充电电力；以及负载设备，其利用来自辅机用蓄电装置的电力进行动作。
这样一来，在进行外部充电时，能够通过来自外部电源的电力对辅机用蓄电装置(辅机电池)进行充电。
或者，优选的是，电动车辆还包括控制部。控制部在外部充电时，使辅机用电力变换器工作来对辅机用蓄电装置进行充电，并且对辅机用蓄电装置的充电完成进行响应而使辅机用电力变换器停止。
这样一来，在进行外部充电时，由于响应于辅机用蓄电装置的充电完成而使辅机用电力变换器的动作停止，因此能够抑制无用的电力消耗。
另外，优选的是，外部电源是系统电源，电动车辆还包括插座和控制部。插座被设置为用于从第二布线输出与系统电源同等的交流电力，所述第二布线将第一开关和电力变换器之间电连接。第四开关连接在第二布线与插座之间的通电路径上。控制部在外部充电时，当指示了电动车辆的电气系统的起动时闭合第四开关。
这样一来，在进行外部充电时能够从设置于电动车辆的插座输出来自系统电源的交流电力。由此，能够抑制蓄电装置的电力消耗。
更加优选的是，电力变换器构成为能够双向地进行电力变换，能够将来自蓄电装置的电力变换为交流电力。并且，控制部在第四开关闭合时，当外部电源停电时，使电力变换器工作而使变换后得到的交流电力输出到第二布线。
这样一来，当进行外部充电时，在外部电源停电的情况下，能够通过蓄电装置的电力从插座输出与系统电源同等的交流电力。
优选的是，设置有多个蓄电装置，分别与多个蓄电装置对应地设置有多个第二开关和第一布线。并且，辅机负载系统配置成被从多个第一布线中的至少一个第一布线供应电力。并且，优选的是，电动车辆还包括多个第三开关和控制部，所述多个第三开关分别插入连接在多个蓄电装置与电力控制单元之间的各条通电路径上。控制部在外部充电时，闭合第一开关和至少一个第二开关、另一方面断开各第三开关，并且使电力变换器工作来对多个蓄电装置中的至少一个蓄电装置进行充电。而且，控制部在外部充电时对各蓄电装置的充电完成进行响应，断开对应的第二开关。
这样一来，在设置有多个蓄电装置的电气系统中，通过抑制外部充电时的开关(即第一和第二开关)的消耗功率，能够提高充电效率并且使辅机负载系统工作。并且，通过按每个蓄电装置对充电完成进行响应来断开对应的第二开关，能够抑制无用的电力消耗。
优选的是，电动车辆还包括第三开关、第三布线以及第四布线，所述第三开关插入连接在蓄电装置与电力控制单元之间的通电路径上。第三布线将第三开关和电力控制单元之间电连接。第四布线将第一布线和第三布线电连接。或者，在设置有多个蓄电装置的结构中，电动车辆还具备第三布线和第四布线。第三布线将分别与多个蓄电装置对应的多个第三开关和电力控制单元之间电连接。第四布线将多个第一布线中的向辅机负载系统供给电力的至少一条布线和第三布线电连接。
这样一来，即使断开第二开关，也能够通过来自蓄电装置的电力使辅机负载系统工作。因此，通过在通常行驶时断开第二开关，能够实现抑制消耗功率的从而改善燃料消耗率。另外，当蓄电装置发生了异常时，即使通过断开第二和第三开关而将蓄电装置从电气系统断开，也能够通过来自车辆驱动用电动机的再生电力来确保辅机负载系统的工作。
根据本发明的电动车辆，在通过外部电源对蓄电装置进行充电时能够实现提高充电效率和确保辅机负载系统的工作这双方。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式一的电动车辆的电气系统结构的框图；
图2是表示图1所示的电力变换器的结构示例的电路图；
图3是说明图1所示的电动车辆的电气系统中的各个继电器的接通断开控制的图表；
图4是说明图1所示的电动车辆的电气系统中的进行外部充电时的继电器控制动作的第一流程图；
图5是说明图1所示的电动车辆的电气系统中的进行外部充电时的继电器控制动作的第二流程图；
图6是表示本发明的实施方式二的电动车辆的电气系统的结构的框图；
图7是说明本发明的实施方式三的电动车辆的电气系统结构的框图；
图8是说明本发明的实施方式三的变形示例的电动车辆的电气系统结构的框图。
附图标记说明：
5控制装置；10、10(1)～10(n)主电池；15、15(1)～15(n)电池ECU；22平滑电容器；25MG-ECU；30电动发电机；40传动装置；50驱动轮；60DC/DC转换器；65空调设备；70辅机电池；80辅机负载；100电动车辆；105充电连接器；110电力变换器；112、114、116桥电路；115变压器；117、118电源布线；120AC电源插座(车内)；150A、150B、150B(1)～150B(n)、150C、150C(1)～150C(n)、150D继电器；151～154电源布线；200充电电缆；205充电连接器；210充电插头；400外部电源；405电源插座；500太阳能电池；C1平滑电容器；L1、L2电抗器；N1、N2节点(AC侧)；N3、N4节点(DC侧)；Vac交流电压；Vdc直流电压。
具体实施方式
以下，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。另外，以下对附图中的相同或相当的部分标注相同的附图标记并在原则上不重复对该部分的说明。
(实施方式一)
图1是表示本发明的实施方式一的电动车辆的电气系统结构的框图。
参照图1，电动车辆100包括控制装置5、主电池10、电力控制单元(PCU)20、平滑电容器22、电动发电机30、传动装置40、以及驱动轮50。
控制装置5表示控制电动车辆100所搭载的设备的功能中的、控制各个继电器的接通(闭合)·断开(开放)和/或各个设备的工作(电源接通)·停止(电源断开)的功能部分。另外，控制装置5可以构成为：通过执行预先存储在未图示的内置存储器中的程序来实现预定的运算处理、和/或通过电子电路等硬件来实现预定的运算处理，由此实现上述功能。
作为“蓄电装置”的代表例而表示了主电池10，该主电池10代表性地由锂离子电池和/或镍氢电池等二次电池构成。例如，主电池10的输出电压为200V左右。或者，也可以通过双电层电容器、或者通过二次电池与电容器的组合等来构成“蓄电装置”。
PCU20将主电池10的蓄存电力变换为用于对电动发电机30进行驱动控制的电力。例如，电动发电机30由永磁体型的三相同步电动机构成，PCU20由三相逆变器构成。或者，PCU20也可以由对来自主电池10的输出电压进行可变控制的转换器和将转换器的输出电压变换为交流电压的三相逆变器的组合构成。
在主电池10与PCU20之间的通电路径上连接有与“第三开关”相对应的继电器150C。继电器150C与响应于电动车辆100的电气系统的起动指令、例如点火开关的接通(IG-ON)而被接通的系统主继电器(SMR)相对应。主电池10经由继电器150C与PCU20的电源布线153连接。平滑电容器22与电源布线153连接，发挥对直流电压进行平滑的功能。
电动发电机30的输出转矩经由由减速器和/或动力分配机构构成的传动装置40传递至驱动轮50，使电动车辆100行驶。
电动发电机30能够在电动车辆100执行再生制动动作时通过驱动轮50的旋转力进行发电。并且，该发电电力被PCU20变换为主电池10的充电电力。
另外，在除了电动发电机30以外还搭载有发动机(未图示)的混合动力汽车中，通过使该发动机和电动发电机30协调地动作来产生电动车辆100需要的车辆驱动力。此时，也可以使用通过发动机的旋转产生的发电电力对电池10进行充电。即，电动车辆100表示搭载有用于产生车辆驱动力的电动机的车辆，包括通过发动机和电动机来产生车辆驱动力的混合动力汽车、未搭载发动机的电动汽车、以及燃料电池车等。
对主电池10和PCU20设置用于管理·控制它们各自的动作的电子控制单元(ECU)。例如，对主电池10设置电池ECU15，对PCU20设置MG-ECU25。
电池ECU15基于设置于主电池10的未图示的温度传感器、电流传感器、电压传感器等来管理控制主电池的充放电状态。代表性地，通过电池ECU15计算出主电池10的剩余容量(SOC：State of Charge)。
MG-ECU25控制PCU20的电力变换动作，具体地说控制构成上述逆变器(未图示)、或者构成逆变器和转换器(未图示)的电力用半导体开关元件的接通断开动作，使得电动发电机30按照动作指令(代表性地按照转矩指令值)来动作。
作为用于对主电池10(蓄电装置)进行外部充电的结构，电动车辆100包括充电连接器105和电力变换器110。并且，在电动车辆100上配置有用于获取商用交流电源的AC电源插座120。
充电连接器105经由充电电缆200与外部电源400连接。外部电源400代表性地由系统电源构成。充电电缆200具有充电连接器205和充电插头210。
当进行外部充电时，外部电源400的电源插座405与充电插头210连接，并且充电连接器205与电动车辆100的充电连接器105连接，由此将来自外部电源400的电力供应给充电连接器205。
充电连接器105具有在与外部电源400电连接了时将该情况通知给控制装置5的功能。
电力变换器110在节点N1、N2间的交流电压Vac与节点N3、N4间的直流电压Vdc之间执行电力变换。电力变换器110的节点N1和N2与电源布线152连接。电源布线152经由与“第一开关”相对应的继电器150A与充电连接器105电连接。并且，电源布线152经由与“第四开关”相对应的继电器150D与AC电源插座120电连接。
电力变换器110的节点N3和N4与电源布线151连接。并且，电源布线151经由与“第二开关”相对应的继电器150B与主电池10电连接。
各个继电器150A～150D，代表性地由以下的电磁继电器构成，该电磁继电器在通电时通过对节点之间进行连接而闭合(接通)，另一方面在不通电时通过使节点之间不连接而开放(断开)。另外，通过继电器150C而在车辆驱动用的电动发电机30与主电池10之间授受的电流，比在进行外部充电时通过继电器150A、150B的电流、以及通过继电器150D并从AC电源插座110输出的电流大。因此，继电器150C的电流容量大于其他继电器150A、150B、150D的电流容量，也大于接通时通过励磁线圈的电流。因此，继电器150C接通时的消耗电力也大于其他继电器150A、150B、150D的消耗电力。
电动车辆100还具有从电源布线151接受电力供应(直流电压Vdc)的辅机系统负载。辅机系统负载包括DC/DC转换器60、空调设备65、辅机电池70、以及辅机负载80。
空调设备65包括将电源布线151上的直流电压Vdc变换为对压缩机(未图示)进行驱动控制的交流电力的逆变器(未图示)。辅机电池70的输出电压比主电池10的输出电压低(例如为12V左右)。辅机负载80综合地标记了通过来自辅机电池70的供应电力进行动作的设备类，包括音频设备和/或小型电机类。以控制装置5为首，各ECU均是通过来自辅机电池70的供应电力而动作。
DC/DC转换器60将电源布线151上的直流电压Vdc、即主电池10的输出电压降压为辅机电池70的充电电压。
电力变换器110构成为：在进行外部充电时，将传输至节点N1、N2之间的来自外部电源400的交流电压Vac变换为直流电压Vdc并输出到节点N3、N4之间。直流电压Vdc相当于主电池10的输出电压。
优选的是，电力变换器110构成为还具有将节点N3、N4之间的直流电压Vdc变换为用于从AC电源插座120输出的交流电压Vac的功能。因此，在本实施方式中，电力变换器110构成为能够进行双向的直流/交流电压变换。
图2是表示电力变换器110的结构示例的电路图。
参照图2，电力变换器110包括：与节点N1串联连接的电抗器L1，与节点N2串联连接的电抗器L2，平滑电容器C1，桥电路112、114、116，以及变压器115。
桥电路112通过电力用半导体开关元件的接通断开控制，将节点N1、N2之间的交流电压Vac变换为直流电压并输出到电源布线117、118之间。在电源布线117和118之间连接有平滑电容器C1。
桥电路112通过电力用半导体开关元件的接通断开控制，将电源布线117、118之间的直流电压变换为交流电力并向变压器115的一次侧输出。变压器115按照预定的一次/二次侧匝数比对一次侧的交流电压进行电压变换并向二次侧输出。
桥电路116通过电力用半导体开关元件的接通断开控制，将变压器115的二次侧的交流电压变换为直流电压，并将变换后的直流电压Vdc输出到节点N3、N4之间。
这样一来，能够执行以下的AC/DC变换动作：在外部电源400与主电池10之间确保了绝缘的同时将来自外部电源400的交流电压Vac(例如100VAC)变换为对主电池10进行充电的直流电压Vdc。
或者，电力变换器110还能够进行与上述AC/DC变换动作相反方向的动作，将节点N3、N4之间的直流电压Vdc变换为交流电压Vac并输出到节点N1、N2之间。
在该DC/AC变换动作时，桥电路116将节点N3、N4之间的直流电压Vdc变换为交流电压并向变压器115输出。然后，桥电路114将通过变压器115传输来的交流电压变换为直流电压并输出到电源布线117、118之间。然后，桥电路112将电源布线117、118之间的直流电压变换为与系统电源同等的交流电压Vac并输出到节点N1、N2之间。
关于桥电路112、114、116中的用于AC/DC变换和/或DC/AC变换的电力用半导体开关元件的接通断开控制，可以应用公知的方式，因此省略详细的说明。
接下来，参照图3和图1来说明图1所示的电动车辆的电气系统中的各个继电器的接通断开控制。
参照图3，当车辆行驶时，通过点火开关的接通(IG-ON)，电动车辆100的电气系统被起动。在该状态下，继电器150A被断开，另一方面各个继电器150B～150D被接通。
参照图1，当车辆行驶时，通过相当于系统主继电器的继电器150C的接通，能够在主电池10与电动发电机30之间授受电力，能够通过主电池10的蓄存电力对电动发电机30进行驱动控制。由此，能够使用利用主电池10的电力的电动发电机30来产生车辆驱动力，并且能够通过电动发电机30的再生发电电力对主电池10进行充电。
另外，通过接通继电器150B，连接有辅机负载系统的电源布线151与主电池10电连接。由此，能够通过来自主电池10的电力向辅机负载系统供应电力。并且，通过接通继电器150D，还能够将主电池10的直流电压通过电力变换器110变换为交流电压Vac并从AC电源插座120输出。另外，通过控制装置5，车载的各个ECU和各个设备的电源被接通。
另一方面，当车辆行驶时，由于不执行外部充电，因此继电器150A被断开。
再次参照图3，当进行外部电源400与充电连接器105连接的外部充电时，继电器150A、150B被接通，另一方面继电器150C被断开。并且，继电器150D的开闭按照用户是否接通了指示电气系统起动的点火开关而被控制。
再次参照图1，当进行外部充电时，通过接通继电器150A和150B，能够构成将来自外部电源400的供应电力(交流电压Vac)通过电力变换器110变换为直流电力(直流电压Vdc)并供应给主电池10的通电路径。由此，能够对主电池10进行外部充电。
并且，关于与电源布线151连接的辅机负载系统，通过接通继电器150A，也能够通过对来自外部电源400的供应电力进行变换后获得的直流电压Vdc进行动作。即，通过将辅机负载系统与电源布线151连接而不是与电源布线153连接，即使断开了继电器150C，也能够向辅机负载系统供应工作电力，其中所述电源布线153与相当于系统主继电器的继电器150C连接。并且，在辅机负载系统中，能够通过DC/DC转换器60来供应辅机电池70的充电电力和辅机负载80的工作电力。
由此，当进行外部充电时，即使为了传输与车辆驱动力相当的电力而断开了较大容量的继电器150C，也能够对主电池10进行充电并向辅机负载系统供应电力。即，当进行外部充电时，由于能够断开继电器150C，因此能够提高充电效率。
另一方面，继电器150D在用户未起动电气系统时被断开，另一方面在电气系统被起动(IG-ON)的情况下被接通。由此，在用户起动了电气系统的情况下，能够从AC电源插座120输出交流电力。当进行外部充电时，由于继电器150A、150D均被接通，因此基本上能够不使用来自主电池10的电力而将从外部电源400供应的交流电压Vac从AC电源插座120输出。从这一方面来看，能够在进行外部充电时迅速地对主电池10进行充电。
当进行外部充电时，控制装置5在不起动电气系统整体而仅接通进行外部充电所需要的ECU和设备。具体地说，电池ECU15、电力变换器110、以及DC/DC转换器60的电源被接通，另一方面其他的设备基本上被断开。通过仅使进行外部充电所需要的最小限度的设备工作，进一步提高了外部充电的效率。
即使在进行外部充电时，在用户操作点火开关而起动了电气系统的情况下(IG-ON)，各个ECU和各个设备的电源被接通。
这里，在图1的结构中，如上所述，继电器150A～150D分别与“第一开关”～“第四开关”相对应。另外，电源布线151～153分别与“第一布线”～“第三布线”相对应。并且，DC/DC转换器60与“辅机用电力变换器”相对应，辅机电池70与“辅机用蓄电装置”相对应。
接下来，使用图4和图5来说明图1所示的电动车辆的电气系统中的进行外部充电时的继电器控制动作。图4和图5所示的控制动作例如通过控制装置5执行预先存储的程序来实现。
在图4中表示了与继电器150A～150C的控制相关的处理步骤。
参照图4，控制装置5通过步骤S100来判定外部电源400是否与充电连接器105连接了。例如，在充电电缆200上设置有输出表示正在从外部电源400供应电力的电信号的电路。并且，通过构成为在充电电缆200已与充电连接器105连接了时将来自该电路的上述电信号传输给控制装置5，能够基于该电信号的有无来执行步骤S100的判定。
当外部电源400与充电连接器105连接了时(在S100中为肯定判定时)，控制装置5识别出是进行外部充电时，将处理推进到步骤S110。控制装置5在步骤S110中起动进行外部充电所需要的最小限度的电池ECU15、外部充电用的电力变换器110、以及DC/DC转换器60。
然后，控制装置5通过步骤S120接通继电器150A、150B，另一方面断开继电器150C。然后，在步骤S130中，利用通过继电器150A、150B的接通而形成的通电路径，通过控制电力变换器110以将来自外部电源400的交流电压Vac变换为用于对主电池10进行充电的直流电压Vdc来执行外部充电。
控制装置5在进行外部充电时将处理推进到步骤S140，判定辅机电池70的充电是否完成了。然后，当辅机电池70的充电完成时(在S140中为肯定判定时)，控制装置5将处理推进到步骤S150，停止DC/DC转换器60。由此，能够避免在辅机电池70的充电结束后DC/DC转换器60无用地消耗电力。
另一方面，当辅机电池70的充电未完成时(在S140中为否定判定时)，跳过步骤S150的处理，维持DC/DC转换器60的工作。
控制装置5再通过步骤S160来判定主电池10的充电是否结束了。例如，能够基于由电池ECU15管理的主电池10的SOC来执行步骤S160的判定。控制装置5在主电池的充电结束时(在S160中为肯定判定时)，将处理推进到步骤S170，断开继电器150B。由此，当主电池10的充电完成时，断开继电器150B，能够避免由于维持不需要的充电路径而导致继电器150B无用地消耗电力。
此时，控制装置5在通过步骤S180断开了继电器150D时，即使在继电器150B断开之后，也能够通过经由继电器150A和继电器150D而将来自外部电源400的电力从AC电源插座120输出。
另一方面，在主电池10的充电未完成时(在S160中为否定判定时)，使处理返回到步骤S130，继续进行外部充电。即，当进行在充电连接器105上连接了外部电源的外部充电时，通过步骤S120实现的继电器150B的接通被维持到主电池10的充电结束。另外，在步骤S110中起动了的DC/DC转换器60一直工作直到辅机电池70的充电完成。
在图5中表示了与继电器150D的控制有关的控制装置5的处理程序。
参照图5，控制装置5在进行外部充电时(在S100中为肯定判定时)，通过步骤S200来判定用户是否接通了点火开关(IG)。
控制装置5在IG被断开了的情况下(在S200中为否定判定时)，控制装置5为了仅执行外部充电，通过步骤S240断开继电器150D。并且，通过也断开对音频等辅机类的电源，能够通过DC/DC转换器60迅速地对辅机电池70进行充电。另外，能够抑制辅机负载系统的消耗电力，高效地执行外部充电。
另一方面，在IG接通、即电气系统被起动了的情况下(在S200中为肯定判定时)，控制装置5通过步骤S210接通继电器150D并接通各个ECU和各个辅机类的电源。然后，控制装置5将处理推进到步骤S220，判定外部电源400是否停电了。例如，通过在充电连接器105等上设置零交叉检测器(未图示)，能够执行步骤S220的判定。
然后，控制装置5在外部电源400停电时(在S220中为肯定判定时)，将处理推进到步骤S230，产生控制指示以将来自主电池10的直流电力通过电力变换器110变换为与系统电源同等的交流电力。由此，输出到电源布线152的交流电压Vac经由继电器150D从AC电源插座120输出。
另一方面，当外部电源未停电时(在S220中为否定判定时)，跳过步骤S220，不执行电力变换器110进行的DC/AC变换动作。于是，从AC电源插座120，不消耗主电池10的电力而通过继电器150A和150B的接通输出来自外部电源400的交流电力。
这样，能够按照用户有无起动电气系统(IG接通/断开)来执行/停止输出来自AC电源插座120的交流电力。
如上所述，根据本发明的实施方式一的电动车辆的电气系统，当进行外部充电时，在断开了大容量的继电器150C、直接通过继电器150A和150B的接通，形成通过来自外部电源400的供应电力对主电池10进行充电的路径，并且能够向与辅机负载系统连接的电源布线151供应电力，所述继电器150C形成向用于产生车辆驱动力的电动机(电动发电机30)通电的通电路径。因此，在进行外部充电时，能够在确保了辅机负载系统的动作的基础上通过抑制继电器(开关)的消耗电力来提高充电效率。
(实施方式二)
图6是表示本发明的实施方式二的电动车辆的电气系统的结构的框图。
比较图6和图1，在实施方式二的电动车辆的电气系统中，设置多个主电池10(1)～10(n)，这一点与实施方式一不同。这里，n为大于等于2的整数。关于电池ECU，为了分别管理主电池10(1)～10(n)的剩余容量，各自设置电池ECU15(1)～15(n)。
在设置有多个主电池10的结构中，在主电池10(1)～10(n)与电源布线153之间分别配置有各自的继电器150C(1)～150C(n)，它们的接通断开分别独立地进行控制。各个继电器150C(1)～150C(n)基本上在电气系统起动时被接通。
在电力变换器110与主电池10(1)～10(n)之间，也各自设置有与主电池10(1)～10(n)分别对应的继电器150B(1)～150B(n)。继电器150B(1)～150B(n)的接通断开也分别独立地进行控制。
电力变换器110与各个主电池10(1)～10(n)对应地具有各自的图2所示的节点N3、N4。例如，在图2所示的结构中，与主电池10的个数相应，将变压器115的二次侧(桥电路116侧)绕组和桥电路116并列配置n个，由此能够实现图6所示的结构。在该情况下，通过独立地对n个桥电路116进行开关控制，能够独立地控制与各个主电池10(1)～10(n)对应的直流电压Vdc。
由此，关于电源布线151，也按每个主电池10(1)～10(n)来独立地配置。包括DC/DC转换器60、空调设备65、辅机电池70、以及辅机负载80在内的辅机负载系统与这n条电源布线151中的至少一个连接。
接下来，说明图6的电气系统中的配置有多个的继电器150B、150C的接通断开控制。
当进行外部充电时，在各个继电器150B(1)～150B(n)被接通后，按照主电池10(1)到10(n)的充电状态、即以针对每个主电池10独立地执行图4的步骤S160、S170的方式来独立地控制继电器150B(1)～150B(n)的断开。但是，关于与与辅机负载系统连接的电源布线151对应的继电器150B，即使在对应的主电池10的充电完成了的情况下，也需要至少维持接通直到辅机电池70的充电结束。
各个继电器150C(1)～150C(n)与实施方式一中的继电器150C同样地进行控制。
当车辆行驶时，不需要使所有的继电器150B(1)～150B(n)全部接通，基本上仅接通与与辅机负载系统连接的电源布线151对应的继电器150B。在多个电源布线151与辅机负载系统连接的情况下，也可以按照对应的主电池10的状态(SOC等)来切换对应的多个继电器150(B)的接通断开。
另外，为了供应来自AC电源插座120的输出电力，也可以构成为限于主电池10(1)～10(n)中的剩余容量(SOC)大的一部分电池来接通继电器150B。
贯穿车辆行驶期间和外部充电期间，对发生了异常的主电池10(i)断开对应的继电器150B(i)和150C(i)，由此能够将该主电池从电气系统断开。
关于其他部分的电气系统结构和控制，由于与实施方式一相同，因此不重复详细的说明。
这样，根据实施方式二的电动车辆的电气系统，能够通过并列地配置多个主电池的结构来得到与实施方式一的电动车辆的电气系统相同的效果。
(实施方式三)
图7是表示本发明的实施方式三的电动车辆的电气系统的结构的框图。
比较图7和图1，在实施方式三的电动车辆的电气系统中，与实施方式一的结构相比，在还配置有用于将电源布线151、153之间电连接的、与“第四布线”相对应的电源布线154这一点上不同。关于其他的结构和各个继电器的控制，由于与图1所示的相同，因此不重复详细的说明。
在没有配置电源布线154的图1的电气系统的结构中，如果在车辆行驶中继电器150B发生了断开故障，则对与电源布线151连接的辅机系统负载的电力供应路径断开。另外，在主电池10发生了异常、需要断开继电器150B、150C的情况下也是同样的。
在这些情况下，进行电动车辆100的退避行驶，但是由于如上所述无法确保对辅机电池70的供电路径，因此向各个ECU的电源供应由于辅机电池70的电压下降而变得不充分，因此可能会在确保退避行驶距离上产生问题。
与此相对，在图7所示的实施方式三的电气系统的结构中，通过设置电源布线154，即使断开了继电器150B，也能够通过经由继电器150C供应的来自主电池10的电力，向包括DC/DC转换器60在内的辅机负载系统供应电力。由此，在通常的车辆行驶时，由于能够始终断开继电器150B，因此还能够降低继电器的消耗电力并改善燃油消耗率。
另外，即使在车辆行驶中主电池10发生了异常而断开了继电器150B、150C，或者即使在车辆行驶中继电器150B发生了断开故障，也能够通过来自电动发电机30的再生电力向包括DC/DC转换器60在内的辅机负载系统供应电力。因此，与图1的结构相比，可以期待能够确保相对长的退避行驶距离。
在图7的结构中，在外部充电结束时，在平滑电容器22中蓄积了电荷。因此，优选的是，响应于外部充电的结束(例如充电电缆200的断开)，暂时起动MG-ECU25，使PCU20动作以通过PCU20和电动发电机30将平滑电容器22中的蓄存电力作为无效电力消耗掉。例如，进行控制以使电动发电机30的输出转矩变为零，使电流通过电动发电机30的线圈绕组，由此能够消耗平滑电容器22的蓄存电力。
(实施方式三的变形示例)
图8是说明本发明的实施方式三的变形示例的电动车辆的电气系统结构的框图。
参照图8和图1，在实施方式三的变形示例的电动车辆的电气系统中，还设置有用于对辅机电池70进行充电的太阳能电池500，这一点与实施方式一不同。
太阳能电池500设置在电动车辆100的车顶等能够接收日光的地方，该太阳能电池500按照受光量来进行发电。这样一来，由于能够确保辅机电池70的充电电力，因此能够确保通过辅机电池70供应动作电力的辅机负载80(包括各个ECU)的动作期间，这也包括退避行驶时在内。另外，当进行外部充电时，还能够期待通过缩短继电器150B的接通期间来提高充电效率。
也可以组合图7和图8的结构而对图1的结构增加电源布线154和太阳能电池500这两者。或者，还可以采用以下结构：对配置有多个主电池10的图6的结构，按照图7、图8所示的结构增加电源布线154和/或太阳能电池500。
应认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示而不具有限制性。本发明的范围通过权利要求而非上述说明来表示，并包括与权利要求等同的含义和范围内的所有变更。
本发明可以应用于搭载有能够通过车辆外部的电源进行充电的蓄电装置的电动汽车、混合动力汽车等电动车辆。

Claims (13)

1.一种电动车辆，搭载有构成为能够通过外部电源(400)进行充电的蓄电装置(10)，所述电动车辆包括：
充电连接器(105)，在通过所述外部电源对所述蓄电装置进行充电的外部充电时，接受来自所述外部电源的供应电力；
电力变换器(110)，将来自所述外部电源的供应电力变换为所述蓄电装置的充电电力；
电力控制单元(20)，连接在所述蓄电装置与用于产生车辆驱动力的电动机(30)之间，构成为驱动控制所述电动机；
第一开关(150A)，插入连接在所述充电连接器与所述电力变换器之间的通电路径上；
第二开关(150B)，插入连接在所述电力变换器与所述蓄电装置之间的通电路径上；以及
辅机负载系统(60、70、80)，配置成被从第一布线(151)供应电力，所述第一布线(151)将所述第二开关和所述电力变换器之间电连接。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，还包括：
第三开关(150C)，插入连接在所述蓄电装置(10)与所述电力控制单元(20)之间的通电路径上；以及
控制部(5)，在所述外部充电时，闭合所述第一开关(150A)和所述第二开关(150B)、另一方面断开所述第三开关(150C)，并且使所述电力变换器(110)工作来对所述蓄电装置进行充电。
3.根据权利要求2所述的电动车辆，其中，
所述控制部(5)在所述外部充电时对所述蓄电装置(10)的充电完成进行响应，断开所述第二开关(150B)。
4.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，
所述辅机负载系统(60、70、80)包括：
输出电压比所述蓄电装置(10)的输出电压低的辅机用蓄电装置(70)；
辅机用电力变换器(60)，将所述第一布线(151)上的电力变换为所述辅机用蓄电装置的充电电力；以及
负载设备(80)，利用来自所述辅机用蓄电装置的电力进行动作。
5.根据权利要求4所述的电动车辆，其中，
还包括控制部，该控制部在所述外部充电时，使所述辅机用电力变换器(60)工作来对所述辅机用蓄电装置(70)进行充电，并且对所述辅机用蓄电装置的充电完成进行响应而使所述辅机用电力变换器停止。
6.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，
所述外部电源(400)是系统电源，
所述电动车辆还包括：
插座(120)，用于从第二布线(152)输出与所述系统电源同等的交流电力，所述第二布线(152)将所述第一开关(150A)和所述电力变换器(110)之间电连接；
第四开关(150D)，连接在所述第二布线与所述插座之间的通电路径上；以及
控制部(5)，在所述外部充电时，当指示了所述电动车辆的电气系统的起动时闭合所述第四开关。
7.根据权利要求6所述的电动车辆，其中，
所述电力变换器(110)构成为能够双向地进行电力变换，能够将来自所述蓄电装置(10)的电力变换为所述交流电力，
所述控制部(5)在所述第四开关(150D)闭合时，当所述外部电源(400)停电时，使所述电力变换器工作而使变换后得到的所述交流电力输出到所述第二布线(152)。
8.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，
设置有多个所述蓄电装置(10)，
分别与所述多个蓄电装置(10(1)～10(n))对应地设置有多个所述第二开关(150B)和所述第一布线(151)，
所述辅机负载系统(60、70、80)配置成被从所述多个第一布线中的至少一个第一布线供应电力。
9.根据权利要求8所述的电动车辆，还包括：
多个第三开关(150C)，分别插入连接在所述多个蓄电装置(10(1)～10(n))与所述电力控制单元(20)之间的各条通电路径上；以及
控制部(5)，在所述外部充电时，闭合所述第一开关(150A)和至少一个所述第二开关(150B)、另一方面断开各所述第三开关(150C)，并且使所述电力变换器(110)工作来对所述多个蓄电装置中的至少一个蓄电装置进行充电。
10.根据权利要求9所述的电动车辆，其中，
所述控制部(5)在所述外部充电时对各所述蓄电装置(10)的充电完成进行响应，断开对应的所述第二开关(150B)。
11.根据权利要求1、4～7中的任一项所述的电动车辆，还包括：
第三开关(150C)，插入连接在所述蓄电装置(10)与所述电力控制单元(20)之间的通电路径上；
第三布线(153)，将所述第三开关和所述电力控制单元之间电连接；以及
第四布线(154)，将所述第一布线(151)和所述第三布线电连接。
12.根据权利要求2或3所述的电动车辆，还包括：
第三布线(153)，将所述第三开关(150C)和所述电力控制单元(20)之间电连接；以及
第四布线(154)，将所述第一布线(151)和所述第三布线电连接。
13.根据权利要求8～10中的任一项所述的电动车辆，还包括：
第三布线(153)，将所述多个第三开关(150C(1)～150C(n))和所述电力控制单元(20)之间电连接；以及
第四布线(154)，将所述多个第一布线中的向所述辅机负载系统(60、70、80)供应电力的至少一个第一布线、和所述第三布线电连接。
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