CN102673415A - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

并联配置电动系统类电子设备和充电类电子设备的电动车辆具备主电池；充电类电子设备，进行包括主电池的车载电源的充电；电动系统类电子设备，包括将主电池的直流电力变换为交流电力驱动行驶用电动机的逆变器；第1高压电线，将充电类电子设备及电动系统类电子设备连接于主电池阳极或负极侧一方；第2高压电线，将充电类电子设备及电动系统类电子设备连接于主电池阳极或负极侧另一方；第1触点继电器，能使第1高压电线断路；第2触点继电器，能使第2高压电线断路；第1触点继电器配置在主电池和充电类电子设备间；使第1触点继电器旁通的第1预充电继电器与第1触点继电器并联配置，第2触点继电器配置在充电类电子设备和电动系统类电子设备间。

Description

电动车辆
技术领域
本发明涉及具备可由外部电源进行充电的蓄电装置的电动车辆。
本申请主张基于2011年3月8日申请的日本专利申请第2011-050265号的优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
虽然以下明确地引用了专利、专利申请、专利公报、科学文献等，但是为了更充分地说明本发明的现有技术，将这些内容全部援引于此。
以往，在利用主电池中蓄电的电力来驱动行驶用的电动机的电动车辆中，公知一种可通过由外部充电装置供给的电力来对主电池进行充电的电动车辆。作为这种电动车辆，例如有时将利用来自外部充电装置的电力来对主电池进行充电的充电器等充电类电子设备、和电动机驱动用的逆变器等电动系统类电子设备分别并联地连接于主电池(例如，参照日本特开2009-89577号公报)。
可是，在上述的现有的电动车辆的情况下，在主电池的充电过程中，有时会对运转所不必要的逆变器、升压器、及高压类辅机种类等电动系统类电子设备施加充电电压，因而在车辆的行驶时间以外的充电时间，会不必要地对电动系统类电子设备的主电池侧的电路继续施加电压。故，有在电动系统类电子设备的主电池侧的电路中设置的平滑用的电容器等负担会增加的顾虑。
发明内容
本发明提供一种既能抑制部件个数的增加又能实现在向主电池充电时涉及的电动系统类电子设备的负担减轻的电动车辆。
一种电动车辆，具备：主电池；充电类电子设备，其进行包括该主电池在内的车载电源的充电；电动系统类电子设备，其包括逆变器，该逆变器将所述主电池的直流电力变换为交流电力来驱动行驶用电动机；第1高压电线，其将所述充电类电子设备及所述电动系统类电子设备连接于所述主电池的阳极侧或负极侧中的任意的一方；和第2高压电线，其将所述充电类电子设备及所述电动系统类电子设备连接于所述主电池的阳极侧或负极侧中的任意的另一方；在该电动车辆中，依次并联配置所述电动系统类电子设备和所述充电类电子设备，该电动车辆的特征在于，所述电动车辆具有：第1触点继电器，其能够使所述第1高压电线断路；和第2触点继电器，其能够使所述第2高压电线断路；所述第1触点继电器配置在所述主电池和所述充电类电子设备之间；使所述第1触点继电器旁通(bypass)的第1预充电继电器与所述第1触点继电器并联配置，所述第2触点继电器配置在所述充电类电子设备和所述电动系统类电子设备之间。
也可，在利用所述充电类电子设备进行充电的情况下，自所述第1预充电继电器、所述第1触点继电器、和所述第2触点继电器开放的状态开始，在维持着所述第2触点继电器的开放状态的状态下将所述第1预充电继电器设为闭塞状态之后，将所述第1触点继电器切换为闭塞状态；在起动所述电动系统类电子设备时，自所述第1预充电继电器、所述第1触点继电器、和所述第2触点继电器开放的状态开始，将所述第2触点继电器切换为闭塞状态；另一方面，在将所述第1预充电继电器设为闭塞状态之后，将所述第1触点继电器切换为闭塞状态。
也可，将使所述第2触点继电器旁通的第2预充电继电器与所述第2触点继电器并联配置。
也可，在利用所述充电类电子设备进行充电时，自所述第1预充电继电器、所述第1触点继电器、和所述第2触点继电器开放的状态开始，在维持着所述第2触点继电器的开放状态的状态下将所述第1预充电继电器设为闭塞状态之后，将所述第1触点继电器切换为闭塞状态；另一方面，在起动所述电动系统类电子设备时，自所述第1预充电继电器、所述第2预充电继电器、所述第1触点继电器、和所述第2触点继电器开放的状态开始，在将所述第2预充电继电器设为闭塞状态之后，将所述第2触点继电器切换为闭塞状态，进而在所述充电类电子设备和所述电动系统类电子设备所保有的平滑电容器的各电位上升到规定电位之后，将所述第1预充电继电器设为闭塞状态，然后将所述第1触点继电器切换为闭塞状态。
根据本发明，由于与第1触点继电器并联连接的第1预充电继电器配置在主电池和充电类电子设备之间，第2触点继电器配置在充电类电子设备和电动系统类电子设备之间，由此在通过充电类电子设备来对主电池进行充电时，可以通过第2触点继电器来切断充电类电子设备和电动系统类电子设备，故能够防止在主电池充电时向电动系统类电子设备施加电压的情况。
因此，不会使得部件个数增加，可实现在向主电池充电时涉及的电动系统类电子设备的负担减轻。
根据本发明，由于在利用充电类电子设备开始充电时，在使第1触点继电器闭塞之前使第1预充电继电器处于闭塞状态，由此能够抑制向位于充电类电子设备的主电池侧的电容器冲击的冲击电流(inrush current)，并且在利用充电类电子设备进行了充电之后，在起动电动系统类电子设备时，在将第2触点继电器切换为闭塞状态之后使第1预充电继电器处于闭塞状态，由此能够抑制向位于电动系统类电子设备的主电池侧的电容器冲击的冲击电流。
因此，能够分别减轻给位于充电类电子设备的主电池侧的电容器带来的负担、以及给设置在电动系统类电子设备的主电池侧的电容器带来的负担，并且能够防止第1触点继电器的触点的劣化，故不利用电流耐量或耐压大的高性能的触点继电器或电容器，就可实现第1触点继电器或电容器的长寿命化。
根据本发明，由于在通过充电类电子设备来对主电池进行充电之后起动电动系统类电子设备的情况下，即便在位于电动系统类电子设备的主电池侧的电容器和位于充电类电子设备的主电池侧的电容器中产生电位差，通过在使第2触点继电器处于闭塞状态之前使第2预充电继电器处于闭塞状态，由此使得电流缓慢地从充电类电子设备的电容器流向电动系统类电子设备的电容器，各电容器的电位得到平均化，故能够防止在将第2触点继电器设为闭塞状态时在电容器之间流动的冲击电流。因此，能够防止第2触点继电器的触点的劣化，并且可减轻电容器的负担而实现进一步的长寿命化。
附图说明
本申请添加的参考附图构成了本发明公开的一部分。
图1是表示本发明的第1实施方式中的电动车辆的示意结构的电路图。
图2是本发明的第2实施方式中的相当于图1的电路图。
图3是表示本发明的第2实施方式中的对主电池进行充电时的动作的流程图。
图4是表示本发明的第2实施方式中的起动电动系统类电子设备17时的动作的流程图。
图5是本发明的实施方式的变形例中的相当于图1的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。本发明的实施方式的以下说明分别具体地说明由添加的权利要求所限定的发明及其等效物，关于本领域的技术人员来说，基于本申请记载的内容可明确以下说明并非限定。
其次，参照附图说明本发明的实施方式中的电动车辆的充电系统。
图1是表示本发明的第1实施方式中的电动车辆的示意结构的电路图。图1表示作为本实施方式的电动车辆的电动汽车100，电动汽车100具备：经由齿轮箱等与驱动轮的驱动轴(都未图示)连接的DC无刷电动机等行驶用电动机10、和向该行驶用电动机10供给电力的主电池11；通过功率驱动单元12来控制向行驶用电动机10的通电。这里，上述主电池11是输出电压比各种辅机用的电池电压(例如12V)的输出电压高的所谓的高压电池。
功率驱动单元12将主电池11的直流电力变换为交流电力来驱动行驶用电动机10，并且构成为具备基于IGBT等多个开关器件(未图示)被桥式连接而成的桥式电路的脉冲宽度调制(PWM)的PWM逆变器(未图示)。功率驱动单元12接受来自未图示的电动机控制装置的控制指令来控制行驶用电动机10的驱动。此外，除了通过来自主电池11的电力来驱动上述的行驶用电动机10之外，也可在基于再生动作的发电时将由行驶用电动机10输出的电力充电给主电池11。
功率驱动单元12经由高压电线13与主电池11的正极侧连接，而且经由高压电线14与主电池11的负极侧连接。在功率驱动单元12与主电池11之间的高压电线13和高压电线14中，串联地插入安装升压器15，并且分支连接辅机16。
升压器15例如具备通过开关器件(未图示)的开关将施加给主电池11侧的电压升压至行驶用电动机10的驱动所需的电压之后输出给功率驱动单元12侧的电路。
辅机16是车辆空调机的逆变器等负荷，较之升压电路15连接在更靠近主电池11侧。此外，在该实施方式的电动汽车100中，通过功率驱动单元12、升压器15、和辅机16构成对行驶用电动机10或车辆空调机的逆变器等进行驱动的电动系统类电子设备17。
较之电动系统类电子设备17在更靠近主电池11侧分别分支连接了12V电压变换器18和充电器19。
12V电压变换器18具备对比主电池11的电压低的低压类(例如12V)的电池(未图示)进行充电、或者为了驱动低压类的负荷(未图示)而降压输出主电池11的输出电压的电路。
充电器19具备通过由设置在停车场等车辆外部的快速充电设备供给的电力来对主电池11进行充电的电路。例如，在电动汽车100中设置了可电连接设置于充电设备中的供电连接器的受电连接器，通过连接这些受电连接器和供电连接器，从而可由快速充电设备供给电力。此外，在本实施方式的电动汽车100中，通过12V电压变换器18和充电器19构成对主电池11和低压类的电池进行充电的充电类电子设备20，也就是说上述的电动系统类电子设备17和充电类电子设备20相对于主电池11而依次并联配置。
在高压电线13中，在充电类电子设备20与主电池11之间插入安装第1触点继电器21。该第1触点继电器21基于控制装置(未图示)的控制指令使该触点21a开放(OFF)或闭塞(ON)，来进行高压电线13的电连接、断路。进而，在高压电线13中连接使第1触点继电器21旁通的旁通电线13a，并在该旁通电线13a中，串联地插入安装第1预充电继电器22和预充电电阻23。第1预充电继电器22基于控制装置的控制指令使触点22a开放及闭塞，来进行旁通电线13a的电连接、断路。
在高压电线14中，在电动系统类电子设备17与充电类电子设备20之间插入安装第2触点继电器24。该第2触点继电器24与上述的第1触点继电器21同样地，基于控制装置的控制指令使触点24a开放及闭塞，来进行高压电线14的电连接及断路。
在上述的电动系统类电子设备17及充电类电子设备20的各设备的主电池11侧的电源输入电路中，分别设置具有整流用的电容器c等电容性元件的电路。
本实施方式的电动汽车100具备上述的结构，其次分别说明该电动汽车100的动作，更具体而言，对主电池11进行充电时的动作、以及启动电动系统类电子设备17时的动作。此外，第1触点继电器21、第1预充电继电器22、及第2触点继电器24分别在初始状态时处于开放状态，并且电容器c未被充电。
首先，在对主电池11进行充电时，使第1预充电继电器22闭塞。于是，来自主电池11的电流经由预充电电阻23而流入到充电类电子设备20的12V电压变换器18及充电器19的电容器c中。由于该电流流经预充电电阻23，故抑制了冲击电流。其次，在充分地对电容器c进行了充电的时刻，使第1触点继电器21闭塞。通过该第1触点继电器21的闭塞，从而可开始充电器19对主电池11的充电。这里，当判定为主电池11的基于充电器19的充电结束时，第1触点继电器21被开放。充电的结束是基于安装于高压电线13或高压电线14中的未图示的电流传感器、或对主电池11的端子间电压进行测定的电压传感器等的检测结果来判定的。此外，第1预充电继电器22也可在第1触点继电器21被闭塞的时刻开放。
另一方面，在起动电动系统类电子设备17时，首先使第2触点继电器24闭塞。其次，使第1预充电继电器22闭塞，来对设置在电动系统类电子设备17和充电类电子设备20的各设备中的电容器c进行充电。由此，对电动系统类电子设备17和充电类电子设备20的各电容器c进行充电，并且其端子电压得到了平均化。并且，若最后使第1触点继电器21闭塞，则处于主电池11的电力被供给到电动系统类电子设备17的状态。
因此，根据上述的第1实施方式的电动汽车100，由于与第1触点继电器21并联连接的第1预充电继电器22配置在主电池11与充电类电子设备20之间，第2触点继电器24配置在充电类电子设备20与电动系统类电子设备17之间，由此在通过充电类电子设备20对主电池11进行充电时，可通过第2触点继电器24切断充电类电子设备20和电动系统类电子设备17，故能够防止在主电池11充电时向电动系统类电子设备17施加电压，其结果，不会使得部件个数增加，可实现在向主电池11充电时涉及的电动系统类电子设备17的负担减轻。
而且，在利用充电类电子设备20开始充电时，由于在使第1触点继电器21闭塞之前使第1预充电继电器22处于闭塞状态，由此能够抑制向位于充电类电子设备20的主电池11侧的电容器c冲击的冲击电流，并且，由于在利用充电类电子设备20进行充电之后，在起动电动系统类电子设备17时，在将第2触点继电器24切换为闭塞状态之后使第1预充电继电器22处于闭塞状态，由此能够抑制向位于电动系统类电子设备17的主电池11侧的电容器c冲击的冲击电流，故能够分别减轻给设置在充电类电子设备20的主电池11侧的电容器c带来的负担、和给位于电动系统类电子设备17的主电池11侧的电容器c带来的负担，其结果，不利用高性能的电容器c，就可实现电容器c的长寿命化。
其次，参照附图说明作为本发明的第2实施方式的电动车辆的电动汽车200。此外，该第2实施方式的电动汽车200由于追加了使上述的第1实施方式的电动汽车100的第2触点继电器24旁通的预充电电路，因而对同一部分赋予同一符号来进行说明。
图2是本发明的第2实施方式中的相当于图1的电路图。如图2所示，本实施方式的电动汽车200，在高压电线14的电动系统类电子设备17与充电类电子设备20之间插入安装第2触点继电器24。而且，在高压电线14中，连接使第2触点继电器24旁通的旁通电线14a，在该旁通电线14a中，串联地插入安装第2预充电继电器25和预充电电阻26。此外，关于其他结构，由于与上述的第1实施方式相同，因而省略其详细说明。
其次，参照流程图来说明上述的电动汽车200的动作，特别是对主电池11进行充电时的动作、以及起动电动系统类电子设备17时的动作。
图3是表示本发明的第2实施方式中的对主电池进行充电时的动作的流程图。图4是表示本发明的第2实施方式中的起动电动系统类电子设备17时的动作的流程图。
首先，如图3所示，在开始充电时，自第1触点继电器21、第1预充电继电器22、第2触点继电器24、及第2预充电继电器25被开放的状态开始，仅使第1预充电继电器22闭塞(步骤S01)，经由预充电电阻23进行对充电类电子设备20的电容器c的充电(预充电)。此时，第2预充电继电器25维持着开放状态。
其次，使第1触点继电器21闭塞(步骤S02)，使第1预充电继电器22闭塞(步骤S03)。由此，充电器19经由高压电线13及高压电线14而与主电池11的正极侧及负极侧连接。
其次，如图4所示，在起动电动系统类电子设备17时，自第1触点继电器21、第1预充电继电器22、第2触点继电器24、及第2预充电继电器25被开放(OFF)的状态开始，仅使第2预充电继电器25闭塞(ON)(步骤S10)。
由此，例如，在对主电池11进行充电后的情况下，经由预充电电阻26进行从充电量多的充电类电子设备20的各电容器c向充电量相对少的电动系统类电子设备17的各电容器c的电荷移动(预充电)，其结果，充电类电子设备20的各电容器c和电动系统类电子设备17的各电容器c的端子电压(电位)得到了平均化。此外，例如可通过经过时间等来判定各电容器c的端子电压得到了平均化。
并且，若充电类电子设备20及电动系统类电子设备17的各电容器c的端子电压得到了平均化，则使第2触点继电器24闭塞(ON)(步骤S11)，使第2预充电继电器25开放(OFF)(步骤S12)。
然后，为了向电动系统类电子设备17及充电类电子设备20(特别是12V电压变换器)供给来自主电池11的电力，而使第1预充电继电器22闭塞(ON)(步骤S13)，进行对电动系统类电子设备17及充电类电子设备20的各电容器c的充电(预充电)。若对电动系统类电子设备17及充电类电子设备20的各电容器c的充电结束，则使第1触点继电器21闭塞(ON)(步骤S14)，使第1预充电继电器22开放(OFF)。由此，第1触点继电器21及第2触点继电器24双方都被闭塞(ON)，从而主电池11的电力被供给到电动系统类电子设备17及充电类电子设备20。
因此，根据上述的第2实施方式，在通过充电类电子设备20对主电池11进行了充电之后起动电动系统类电子设备17的情况下，即便在位于电动系统类电子设备17的主电池11侧的电容器c和位于充电类电子设备20的主电池11侧的电容器c中产生了电位差，由于在使第2触点继电器24处于闭塞状态之前将第2预充电继电器25设为闭塞状态，由此电流经由预充电电阻26从充电类电子设备20的电容器c缓慢地流向电动系统类电子设备17的电容器c，各电容器c的电位得到了平均化，因而能够防止在使第2触点继电器24处于闭塞状态时在电容器c之间流动的冲击电流，其结果，能够防止第2触点继电器24的触点的劣化，且可减轻电容器c的负担而实现进一步的长寿命化。
此外，本发明并不限于上述的各实施方式的结构，在不脱离本发明主旨的范围内可进行设计的变更。
例如，在上述的各实施方式中，虽然说明了在连接于主电池11的正极侧的高压电线13的主电池11与充电类电子设备20之间设置了第1触点继电器21及第1预充电继电器22，而在连接于主电池11的负极侧的高压电线14的充电类电子设备20与电动系统类电子设备17之间设置了第2触点继电器24的情况，但是并不限于该结构。图5是本发明的实施方式的变形例中的相当于图1的电路图。例如，也可如图5所示的变形例那样更换电路极性。即、也可在连接于主电池11的正极侧的高压电线13的充电类电子设备20与电动系统类电子设备17之间配置第2触点继电器24，在连接于主电池11的负极侧的高压电线14的充电类电子设备20与主电池11之间配置第1触点继电器21。

Claims (4)

1.一种电动车辆，具备：
主电池；
充电类电子设备，其进行包括该主电池在内的车载电源的充电；
电动系统类电子设备，其包括逆变器，该逆变器将所述主电池的直流电力变换为交流电力来驱动行驶用电动机；
第1高压电线，其将所述充电类电子设备及所述电动系统类电子设备连接于所述主电池的阳极侧或负极侧中的任意的一方；和
第2高压电线，其将所述充电类电子设备及所述电动系统类电子设备连接于所述主电池的阳极侧或负极侧中的任意的另一方，
在该电动车辆中，依次并联配置所述电动系统类电子设备和所述充电类电子设备，该电动车辆的特征在于，
所述电动车辆具有：
第1触点继电器，其能够使所述第1高压电线断路；和
第2触点继电器，其能够使所述第2高压电线断路，
所述第1触点继电器配置在所述主电池和所述充电类电子设备之间，
使所述第1触点继电器旁通的第1预充电继电器与所述第1触点继电器并联配置，所述第2触点继电器配置在所述充电类电子设备和所述电动系统类电子设备之间。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其特征在于，
在利用所述充电类电子设备进行充电的情况下，自所述第1预充电继电器、所述第1触点继电器、和所述第2触点继电器开放的状态开始，在维持着所述第2触点继电器的开放状态的状态下将所述第1预充电继电器设为闭塞状态之后，将所述第1触点继电器切换为闭塞状态，
在起动所述电动系统类电子设备时，自所述第1预充电继电器、所述第1触点继电器、和所述第2触点继电器开放的状态开始，将所述第2触点继电器切换为闭塞状态，
另一方面，在将所述第1预充电继电器设为闭塞状态之后，将所述第1触点继电器切换为闭塞状态。
3.根据权利要求1所述的电动车辆，其特征在于，
使所述第2触点继电器旁通的第2预充电继电器与所述第2触点继电器并联配置。
4.根据权利要求3所述的电动车辆，其特征在于，
在利用所述充电类电子设备进行充电时，自所述第1预充电继电器、所述第1触点继电器、和所述第2触点继电器开放的状态开始，在维持着所述第2触点继电器的开放状态的状态下将所述第1预充电继电器设为闭塞状态之后，将所述第1触点继电器切换为闭塞状态，
另一方面，在起动所述电动系统类电子设备时，自所述第1预充电继电器、所述第2预充电继电器、所述第1触点继电器、和所述第2触点继电器开放的状态开始，在将所述第2预充电继电器设为闭塞状态之后，将所述第2触点继电器切换为闭塞状态，进而在所述充电类电子设备和所述电动系统类电子设备所保有的平滑电容器的各电位上升到规定电位之后，将所述第1预充电继电器设为闭塞状态，然后将所述第1触点继电器切换为闭塞状态。
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