CN102248895B - 电动车辆的起动控制装置 - Google Patents

Abstract

提供电动车辆起动控制装置。可对主电池(4)、副电池(5)充电且不增加部件个数就能跨接启动。插座(44)从外部电源接受主电池(4)的充电电压和辅助电压。充电用线(Lch)将充电电压连接至主电池(4)，辅助电源线(L5、L6)将辅助电压连接至车辆驱动控制部(452)。主开关(9)设于将电力转换部(6)的输出向车辆驱动控制部(452)输入的稳定线(L4)上。车辆驱动控制部(452)具有电力转换部启动部(75)，在被施加辅助电压时启动，输出电力转换部(6)的启动信号(ST)；和在经由主开关(9)从电力转换部(6)向车辆驱动控制部(452)施加的电压是规定值时维持启动信号(ST)、用来自电力转换部(6)的电力对副电池(5)充电的单元。

Description

电动车辆的起动控制装置

技术领域

本发明涉及电动车辆的起动控制装置，特别涉及由向作为车辆驱动源的电动机(以下，简称为“电动机”)供电的高电压的主电池、和向设置于车辆中的电动机以外的电力驱动设备(辅助设备)供电的低电压的副电池构成的电动车辆的起动控制装置。

背景技术

一般情况下，电动车辆具有向车辆行驶用电动机供电的高电压的主电池和向电动机以外的车载设备供电的低电压的副电池。来自主电池的高压电力由电力转换器(DC-DC转换器)转换为低压而提供给副电池，由此对副电池进行充电。另一方面，在利用来自副电池的电力对车辆驱动控制部进行驱动的结构中，当副电池的容量降低时，即使主电池的容量充足，也不能启动车辆驱动控制部，因此，不能使车辆行驶。

因此，在专利文献1记载的电动车辆中，当副电池的容量降低而不能启动车辆驱动控制部(强电控制器)时，通过点烟器插座从外部电源装置向强电控制器施加起动用电压，由此能够进行所谓的跨接启动(jumping start)。

【专利文献1】日本特开2002-209301号公报

在专利文献1记载的电动车辆中，当副电池的剩余容量小时，能够进行跨接启动，而不会从副电池提供电力。但是，作为外部电源供给单元的点烟器插座仅用于跨接启动，而不用于主电池的充电。在具有作为发电单元的内燃发动机的混合(hybrid)车辆中，虽然通过外部电源装置对主电池进行充电的充电装置是不必要的，但在纯电动车辆(pure-EV)中，通过外部电源装置对主电池进行充电的充电装置是必要的。

因此，当采用如专利文献1所述的那样通过外部电源装置对副电池进行充电的方法时，需要主电池的充电装置以及跨接启动用电力供给装置(点烟器插座)双方，从而产生部件个数增加的问题。

发明内容

针对上述现有技术的课题，本发明的目的在于，提供能够进行主电池充电和用于跨接启动的副电池充电并且能够防止部件个数增加的电动车辆起动控制装置。

用于达成上述目的的本发明是电动车辆的起动控制装置，该起动控制装置具有：主电池，其通过外部的充电器进行充电；主开关，其用于指示车辆的驱动；电动机，其利用从所述主电池供给的电力，产生车辆的驱动力；电力转换部，其将所述主电池的输出电压转换为低电压；副电池，其仅在车辆的主开关接通而电源接入时，利用由所述电力转换部转换为低电压的所述主电池的输出电力进行充电；以及车辆驱动控制部，其利用从所述副电池供给的电力而启动，驱动所述电力转换部，该起动控制装置的第1特征在于，在所述副电池处于不能驱动所述电力转换部的充电水平的情况下，当在所述主开关接通的状态下连接了所述充电器时，所述车辆驱动控制部利用从所述充电器供给的电力，使所述电力转换部工作而使车辆成为能够行驶的状态，并且，当在所述主开关断开的状态下连接了所述充电器时，所述车辆驱动控制部向所述充电器输出对所述主电池进行充电的信号。

另外，本发明的第2特征在于，在连接了所述充电器时，所述车辆驱动控制部使所述电力转换部仅工作规定的时间，通过检测其输出电压来判断主开关的接通/断开。

另外，本发明的第3特征在于，在从所述电力转换部施加的电压不是规定值时，所述车辆驱动控制部停止所述电力转换部的启动，利用来自所述充电用线的外部电力，对主电池进行充电。

此外，本发明的第4特征点在于，所述车辆驱动控制部与逆变器电路一起构成PDU，该逆变器电路驱动所述电动机，从所述充电用线引入高电压的线与所述逆变器电路连接。

根据具有第1特征的本发明，因为可利用从单个接受部接受的外部电源对主电池以及副电池双方进行充电，所以即使在副电池的剩余容量较少的情况下，也能够连接外部电源进行跨接启动，而不必增加部件个数。

根据具有第2特征的本发明，能够判别经由主开关施加给车辆驱动控制部的电压，使电力转换部在使车辆起动而所需的最低限度的时间内工作。

根据具有第3特征的本发明，可利用外部电源对主电池进行充电。

根据具有第4特征的本发明，可对PDU的逆变器电路提供电动机驱动所需的高电压。

附图说明

图1是安装有本发明一个实施方式的起动控制装置的电动车辆的侧视图。

图2是示出本发明一个实施方式的起动控制装置中包含的电力供给装置的主要部分的框图。

图3是示出充电器的结构的框图。

图4是示出控制部(车辆驱动控制部)的主要部分功能的框图。

图5是示出起动控制装置的动作的流程图。

标号说明

1电动车辆；4主电池；5副电池；6降压型稳压器(电力转换部)；7BMU；8继电器装置；9主开关；13电源插头；14自动电源关闭继电器；15节流阀传感器；16角度传感器；18电动机；22坐垫开关；23节流阀传感器；41充电器；44充电用插座(接受部)；452控制部(车辆驱动控制部)。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的一个实施方式。图1是安装有本发明一个实施方式的电力供给装置的电动车辆的左侧视图。电动车辆1是具有低踏板的脚踏型二轮车，在车体框架3上直接或经由其他部件间接地安装有各构成部分。首先，车体框架3由以下部分构成：作为前部的头管(head pipe)31；前端与头管31接合、后端向下方延伸的前框架部分32；从前框架部分32分别向车体宽度方向左右分支并延伸到车体后方的一对主框架部分33；和从主框架部分33向车体上方后侧延伸的后框架部分36。

支承前轮WF的前叉(front fork)2以可自由操舵的方式被头管31支承。具有油门把手的转向把手46与转向轴47的上部连接，该转向轴47从前叉2起向上部延伸，并被头管31支承。在转向把手46上设有节流阀传感器23，该节流阀传感器23检测油门把手的转动角即油门开度。

头管31的前部与由管构成的托架37接合，在该托架37的前端部安装有头灯25、在头灯25的上方设置有被托架37支承的前载物架26。

向车体后方延伸的托架34连接在车体框架3的主框架部分33与后框架部分36的中间区域，在该托架34上设置有在车体宽度方向上延伸的枢轴(ピボツト軸)35，摇臂17以可自由地上下摇动的方式被该枢轴35支承。在摇臂17上设置有作为车辆驱动源的电动机18，电动机18的输出被传递到后轮车轴19，对后轮车轴19所支承的后轮WR进行驱动。包含后轮车轴19的外壳与后框架部分36通过后悬架20连接。

在托架34上设置有在停车时支承车体的侧架24，侧架24具有侧架开关28，该侧架开关28在该侧架24被收容在规定位置时输出检测信号。

在主框架部分33中安装有由多个电池单元构成的高电压(例如额定72伏)的主电池4，主电池4的上部被盖40覆盖。在主电池4的前部连接有空气导入管38，在主电池4的后部设置有吸气风扇39。由吸气风扇39将空气从空气导入管38导入到主电池4，该空气冷却主电池4之后被排出到车体后方。

在后框架部分36上设置有插座44，该插座44能够与从对主电池4进行充电的充电器(未图示)延伸的充电电缆42的插头43接合。在后框架部分36上还设置有后载物架29及尾灯27。

在左右一对后框架部分36之间设置有货箱50，在从该货箱50向下部突出的货箱底部51收容有由主电池4进行充电的低电压(例如，额定12伏)的副电池5。在摇臂17上设置有对电动机18进行控制的动力驱动单元(Power Drive Unit：PDU)45。

在货箱50的上面设置有兼用作货箱50的盖的驾驶员坐垫21，在驾驶员坐垫21上设置有坐垫开关22，该坐垫开关22在驾驶员落座时进行动作并输出落座信号。

图2是示出电力供给装置的系统结构的框图。电力供给装置110具备：主电池4、副电池5、作为电力转换单元的DC-DC降压型稳压器(以下，简称为“降压型稳压器”)6、PDU 45和设置在主电池4内的电池管理单元(BMU)7。PDU 45具有：由FET或IGBT等开关元件构成的逆变器电路451、控制逆变器电路451的控制部(车辆驱动控制部)452。控制部452包含CAN通信用基板。

主电池4例如具有3组24伏锂离子的电池模块，与可由LSI构成的BMU 7一起形成电池包(battery pack)。主电池4经由继电器装置8，通过电力线L1、L2与逆变器电路451的输入侧电连接，该继电器装置8具备相互并联连接的主接触器81和预充电接触器82。逆变器电路451的3相交流输出侧通过3相交流线与电动机18连接。

连接主电池4与逆变器电路451的电力线L1、L2在中途与降压型稳压器6的输入侧连接，并且还分支到充电用插座44。即，在主电池4充电时，电力线L1、L2构成连接充电用插座44与主电池4之间的充电用线Lch的一部分。降压型稳压器6具有将高电压的输入(例如，72伏的主电池4的电压)转换为低电压(例如，副电池5的充电电压)后将其输出的功能。副电池5是控制部452以及辅助设备的控制电源，由12伏电池构成，例如以14.3伏进行充电。

降压型稳压器6的输出与稳定系统线L3连接，稳定系统线L3与BMU 7以及副电池5连接。另外，稳定系统线L3与主开关9连接，主开关9通过主开关系统线L4与控制部452、BMU 7、灯具(尾灯)27、头灯25以及普通电装设备10连接。在主开关系统线L4上设置有自动电源关闭继电器14。

头灯25经由设置在控制部452内的开关元件(FET)11而接地。PDU 45的控制部452与检测电动机18的旋转角度的角度传感器16、节流阀传感器23、坐垫开关22以及侧架开关28连接。

在BMU 7与控制部452之间设置有CAN通信线12。另外，在BMU 7与继电器装置8的主接触器81以及预充电接触器82之间分别设置有信号线48、49，传送从BMU 7输出的主接触器81以及预充电接触器82的开闭指令。

电源插头13与充电器41的输出侧连接，该充电器41的输入侧能够与商用交流电源连接。将电源插头13与充电用插座44连接，从商用交流电源向电力供给装置导入电力。充电器41可生成辅助电源用的电压，该辅助电源用的线L6与控制系统线L5连接，该控制系统线L5连接BMU 7以及控制部452。

图3是示出充电器41的结构的框图。充电器41例如具有与电源插头13连接的2个系统的充电电力产生部52、53和辅助电力产生部54。此外，在充电器41中还设置有充电控制部(控制器部)72，该充电控制部72控制充电电力产生部52、53以及辅助电力产生部54的输出。充电控制部72包含控制器IC以及接口(I/F)电路等。充电控制部72与充电开始/停止开关73连接。

在将充电器41构成为快速充电器时，附加充电电力产生部52，在不构成为快速充电器时，可以不设置充电电力产生部52。充电电力产生部52具有：与电源插头13连接的作为功率因数改善电路的PFC电路56；与PFC电路56的输出侧连接的转换器57；和对转换器57的输出进行控制的FET 58。

充电电力产生部53具有：PFC电路59；与PFC电路59的输出侧连接的转换器60；对转换器60的输出进行控制的FET 61。同样，辅助电力产生部54具有：与PFC电路59的输出侧连接的转换器62；对转换器62的输出进行控制的FET 63。转换器57、60例如产生72伏的直流电压，转换器62产生可作为控制电源来使用的低电压(例如，直流12伏)。

充电电力产生部52、53的输出侧线PL1以及PL3经由充电用连接器70与电力供给装置110的充电用线Lch连接，辅助电力产生部54的输出侧线PL5经由充电用连接器70与辅助电源的线L6连接。此外，充电器41与电力供给置110还通过信号线SL1以及SL2、地线EL连接。

在图2、图3所记载的结构中，在利用剩余容量充足的主电池4使车辆行驶的情况下，首先，使主开关9接通。接着，副电池5的电压被施加给主开关系统线L4，通过该电压对控制部452进行驱动。另外，自动电源关闭继电器14成为接通，副电池5的电压经由主开关系统线L4而被施加给灯具27、头灯25以及普通电装设备10等辅助设备。头灯25经由设置在控制部452内的FET 11而接地，所以会有按照该FET 11的接通时间占空比而控制的电流流过头灯25。

当经由主开关9被施加了来自副电池5的电压时，控制部452将启动信号ST输入到降压型稳压器6。降压型稳压器6响应于该启动信号ST而开始进行动作。

在使主开关9接通的状态下，当节流阀传感器23检测到节流阀的打开操作时，以坐垫开关22以及侧架开关28已接通为前提，即以驾驶员已在坐垫21上落座、侧架24已抬高到收容位置处为条件，控制部452对逆变器电路451进行PWM控制，开始从主电池4到电动机18的电力供给。构成逆变器电路451的开关元件的切换定时是根据由角度传感器16检测的电动机18的旋转角度来决定的。在控制部452中能够使用由角度传感器16检测到的旋转角度来计算车速。因此，角度传感器16还作为由电动机18驱动的车辆的速度检测传感器发挥功能。PWM控制中的占空比控制是根据节流阀传感器23的检测开度来进行的。

当节流阀传感器23的检测开度小于规定值、或者坐垫开关22以及侧架开关25的至少一方断开时，控制部452使指示给逆变器电路451的占空比变为零，停止电动机18的驱动。

当使主开关9断开时，在经过规定时间后自动电源关闭继电器14会关闭，停止对头灯25、其他灯具27以及普通电装设备10等的供电。

这样，在副电池5的剩余容量充足的情况下，能够利用从副电池5输入的电力使控制部452进行动作。但是，在副电池5的剩余容量不充足的情况下，需要进行跨接启动。

在本实施方式中，可经由充电器41以及充电连接器70从外部电源导入电力，容易地执行跨接启动。

图4是示出设置在控制部452内的微型计算机的主要部分功能的框图。当辅助电源电压从辅助电源用线L6施加给控制系统线L5时，启动信号输出部75输出对降压型稳压器6进行驱动的启动信号ST来启动降压型稳压器6。这里的启动信号ST在预先设定的时间停止。在启动信号输出部75输出启动信号ST之后，开关判别部76根据稳定系统线L3的电位是否是规定值以上来判断主开关9是接通还是断开。因为输出了启动信号ST，所以如果主开关9接通，则从降压型稳压器6向稳定系统线L3产生电压，如果主开关9断开，则即使从降压型稳压器6施加电压，也不会在稳定系统线L3上产生规定值以上的电压。这里，将规定电压设定为副电池5施加给控制部452的驱动电压以下、即被视为副电池5已耗尽的电压以下。

开关判别部76在主开关9接通时，将维持上述启动信号ST的指示输出至启动信号输出部75，另一方面，在主开关9关闭时，不输出维持启动信号ST的指示，而在经过上述预先设定的时间后使启动信号ST停止。此外，在主开关9断开时，也可立即使启动信号ST停止。在维持启动信号ST的期间，通过降压型稳压器6对控制部452供电，还能对副电池5进行充电。

在充电时，使充电插头43与充电插座44连接，使电源插头13与外部电源用插座(例如，作为商用电力系统输出部的AC插座)连接。然后，将充电开始/停止开关73切换至开始侧(设为接通)。

在副电池5的剩余容量不足以驱动控制部452时，将主开关9切换为接通。

当充电开始/停止开关接通时，从转换器62向充电控制部72提供控制用电力，充电控制部72向辅助电力产生部54的FET 63输入选通信号(ゲ一ト信号)。由此，从充电器41通过辅助电源用线L6向控制系统线L5施加辅助电源电压(12伏)。利用辅助电源电压(12伏)使BMU 7、PDU 45、降压型稳压器6的FET 68发挥功能。

PDU 45利用CAN通信与BMU 7进行通信来识别主电池4的充电状态，如果能够进行充电，则通过信号线SL1向充电控制部72输入充电许可信号。充电控制部72在被输入了充电许可信号时，向充电电力产生部52、53的FET 61、63输入选通信号来产生充电电力(例如，电压72伏)。FET61、63的接通时间占空比是根据从PDU45向充电控制部72输入的主电池4的状态来控制的。继电器装置8响应于充电许可信号，依次接通预充电接触器82以及主接触器81。经由已接通的继电器装置8从充电电力产生部52、53向主电池4施加电压，对主电池4进行充电。

另外，PDU 45响应于辅助电压的输入而启动降压型稳压器6，所以由降压型稳压器6内的转换器67降压后的来自充电电力产生部52、53的电压与稳定系统线L3连接。利用与该稳定系统线L3连接的电压(14.3伏)，对副电池5进行充电。

图5是将跨接启动模式和主电池充电模式合并后的动作的流程图。在步骤S1中，将电源插头13与外部电源即AC插座连接。由此，启动充电器41。为了跨接启动，在该时刻、即在电源插头13的连接操作之后，接通主开关9。在步骤S2中，判断是否已连接充电连接器70。在步骤S3中，判别充电开始/停止开关73是否已接通。如果步骤S3为“肯定”，则充电器41向线L6输出辅助电源电压(12伏)(步骤S4)。由此，开始对副电池5的充电，通过线L6对BMU 7以及PDU 45的控制部452施加12伏电压，车辆成为可行驶的状态。

在步骤S5中，判断主电池4以及BMU 7是否进行正常动作。该判断是通过控制部452与BMU 7之间的CAN通信线12来进行的。在主电池4以及BMU 7未正常动作的情况下，进入步骤S6，控制部452向充电器41发出输出停止指示。可通过使发送到信号线SL1上的充电许可信号关闭来进行输出停止指示。响应于输出停止指示，充电器41停止输出，车辆停止。即，作为通过线L6而施加给BMU 7以及PDU45的控制部452的辅助电源电压的12伏电压被停止。

如果主电池4以及BMU 7正常动作，则步骤S5为“肯定”，进入步骤S7。在步骤S7中，判断主电池4的剩余容量(SOC)是否是用于防止电池过放电的规定值(％)以上。如果充电容量是规定值以上，则进入步骤S8，使预充电接触器82以及主接触器81接通。预充电接触器82以及主接触器81响应于来自BMU 7的指令而接通。在步骤S9中，根据来自控制部452的启动信号ST来启动降压型稳压器6。这里，在规定时间内维持启动信号ST，降压型稳压器6在该期间内被驱动。

在步骤S10中，判断主开关9是否接通。如果主开关9接通，则转移到行驶模式(跨接启动模式)。首先，在步骤S11中使灯具27、头灯25点亮。然后，在步骤S12中，判断充电连接器70是否断开。如果充电连接器70断开，则进入步骤S13，判断用于行驶禁止的条件(禁止器)是否全部关闭。如果禁止器关闭，则在步骤S14中从控制部452向逆变器电路451输入驱动信号(PWM信号)，驱动电动机18。由此，车辆行驶。

在充电连接器70没有断开或者禁止器没有关闭的情况下，从步骤S12、S13进入步骤S15，启动行驶待机计时器。在步骤S16中，判断行驶待机计时器是否已计测到规定待机时间(例如5分钟)以上。在经过规定待机时间以上之前，步骤S16为“否定”，进入步骤S12。即使行驶待机计时器计测到规定时间以上，如果充电连接器70未断开且禁止器也未关闭，则步骤S16为“肯定”，进入步骤S17，使自动电源关闭继电器14接通，切断主开关系统线L4，使行驶动作中断(自动电源关闭)。

如果主开关9关闭，则步骤S10为“否定”，转移至主电池4的充电模式。即，在步骤S18中，控制部452输出充电许可信号。当充电许可信号已被输出时，则充电器41为了对主电池4进行充电而输出高电压。

在步骤S7为“否定”的情况下，立刻进入步骤S18，开始充电，防止主电池的过放电。

如上所述，根据本实施方式，当副电池5不具有充足的剩余容量时，在连接外部电源的状态下，只要与通常行驶开始时同样地接通主开关9，则降压型稳压器6进行动作，向控制部452供电，所以能够进行跨接启动，并且对副电池5进行充电。在不对副电池5进行充电而仅对主电池4进行充电的情况下，只要使主开关9成为关闭的状态，使充电器41动作即可。

此外，也可以在对主电池4充电时检测副电池5的电压，在该电压为规定值以下时，启动降压型稳压器6，对副电池5进行充电。另外，也可以检测副电池5的电压，在该电压为规定值以下时，利用从充电器41输出的辅助电源的12伏电压，对副电池5进行充电。

本发明不限于上述实施方式，可在权利要求书所记载的事项以及公知技术的范围中进行变形以适用于电动车辆。

Claims (5)

1.一种电动车辆的起动控制装置，该起动控制装置具有：

主电池（4），其通过外部的充电器（41）进行充电；

主开关（9），其用于指示车辆的驱动；

电动机（18），其利用从所述主电池（4）供给的电力，产生车辆的驱动力；

电力转换部（6），其将所述主电池（4）的输出电压转换为低电压；

副电池（5），其仅在车辆的主开关（9）接通而电源接入时，利用由所述电力转换部（6）转换为低电压的所述主电池（4）的输出电力进行充电；以及

车辆驱动控制部（452），其利用从所述副电池（5）供给的电力而启动，驱动所述电力转换部（6），该起动控制装置的特征在于，

在所述副电池（5）处于不能驱动所述电力转换部（6）的充电水平的情况下，当在所述主开关（9）接通的状态下连接了所述充电器（41）时，所述车辆驱动控制部（452）利用从所述充电器（41）供给的电力，进行跨接启动使所述电力转换部（6）工作而使车辆成为能够行驶的状态，

并且，当在所述主开关（9）断开的状态下连接了所述充电器（41）时，所述车辆驱动控制部（452）向所述充电器（41）输出对所述主电池（4）进行充电的信号。

2.根据权利要求1所述的电动车辆的起动控制装置，其特征在于，

在连接了所述充电器（41）时，所述车辆驱动控制部（452）使所述电力转换部（6）仅工作规定的时间，通过检测其输出电压来判断主开关（9）的接通/断开。

3.根据权利要求1或2所述的电动车辆的起动控制装置，其特征在于，

在从所述电力转换部（6）施加的电压不是规定值时，所述车辆驱动控制部（452）停止所述电力转换部（6）的启动，利用来自充电用线（Lch）的外部电力，对主电池（4）进行充电。

4.根据权利要求1或2所述的电动车辆的起动控制装置，其特征在于，

所述车辆驱动控制部（452）与逆变器电路（451）一起构成PDU（45），该逆变器电路（451）驱动所述电动机（18），

从所述充电用线引入高电压的线（L1、L2）与所述逆变器电路（451）连接。

5.根据权利要求3所述的电动车辆的起动控制装置，其特征在于，

所述车辆驱动控制部（452）与逆变器电路（451）一起构成PDU（45），该逆变器电路（451）驱动所述电动机（18），

从所述充电用线引入高电压的线（L1、L2）与所述逆变器电路（451）连接。

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