CN102858582A - 电动车辆的电源装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

充电器（200），在外部充电时，将来自外部电源（400）的交流电力变换成主电池（10）的充电电力。AC/DC转换器（170）将电力线（151）的交流电力变换成辅机系统电力并输出到电力线（155p）。充电器（200）还能够执行将主电池（10）的输出电力变换成交流电力并输出到电力线（151）的电力变换。在车辆行驶时，通常，充电器（200）以及AC/DC转换器（170）停止，通过主DC/DC转换器（60），对主电池（10）的输出电力进行变换后的辅机系统电力被输出到电力线（155p）。在车辆再生制动时，在主电池（10）的充电被禁止或被限制的情况下，通过还使充电器（200）以及AC/DC转换器（170）动作，有意地使损失电力增大而产生辅机系统电力。

Description

电动车辆的电源装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动车辆的电源装置及其控制方法，更特定地涉及搭载有能够通过车辆外部的电源进行充电的主蓄电装置以及副蓄电装置的电动车辆的电源装置。

背景技术

作为构成为能够使用来自二次电池所代表的车载蓄电装置的电力来驱动车辆驱动用电动机的电动车辆，已知有电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。在电动车辆中，提出了通过车辆外部的电源（以下，也简称为“外部电源”）对车载蓄电装置充电的结构。以下，将由外部电源进行的蓄电装置的充电也简称为“外部充电”。

在日本特开2009-225587号公报（专利文献1）中记载了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的结构。在专利文献1所记载的电动车辆中，在外部充电时为了兼顾充电效率以及确保辅机负载系的动作，使包含辅机电池的辅机负载系连接于用于外部充电的电力变换器与主电池之间的电力路径。

另一方面，在电动车辆中，在减速时通过由车辆驱动用电动机进行的再生发电来回收能量。然而，在车载蓄电装置的充电被禁止或其强度被限制时，无法由蓄电装置回收再生电力。在这种状况下，用于使生成再生电力的余地产生的控制，记载在日本特开2008-193772号公报（专利文献2）以及日本特开2007-159236号公报（专利文献3）中。

在日本特开2008-193772号公报（专利文献2）中记载了如下控制：在检测到车辆下滑的情况下，通过压缩机等电气负载消耗电池（蓄电装置）的蓄积电力或电动机的再生电力。由此，能够获得良好的上坡路起步性能。

在日本特开2007-159236号公报（专利文献3）中记载了如下控制：在行驶用电动机产生了再生电力的情况下，根据主蓄电装置的可接受电力，控制辅机系统的DC/DC转换器并对副蓄电装置进行充放电。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2009-225587号公报

专利文献2：日本特开2008-193772号公报

专利文献3：日本特开2007-159236号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所记载的能够外部充电的电动车辆中，也通过由车辆驱动用电动机产生的再生制动力和由液压等产生的机械制动力的组合来产生车辆制动力。因此，在向主蓄电装置的充电被限制或被禁止的情况下，存在难以由电动机产生再生制动力的情况。在这种情况下，由于用于产生机械制动力的制动机构的使用频率变高，因此可能会导致该制动机构的过热。

本发明是为了解决这样的问题点而完成的，本发明的目的在于，在搭载有能够进行外部充电的主蓄电装置以及副蓄电装置的电动车辆中，提供一种用于即使在向主蓄电装置的充电被禁止或被限制的情况下也能产生再生制动力的控制。

用于解决问题的技术方案

在本发明的某一方式中，电动车辆的电源装置具备主蓄电装置、电力控制单元、输出电压比所述主蓄电装置的输出电压低的副蓄电装置、电力线、充电器、第1电力变换器、第2电力变换器、以及控制充电器、第1电力变换器以及第2电力变换器的动作的控制装置。电力控制单元构成为通过电动机与主蓄电装置之间的电力变换来控制电动机的输出，所述电动机构成为能够在与车轮之间授受驱动力。电力线与副蓄电装置连接，供给用于使辅机负载工作的辅机系统电力。第1电力变换器构成为将主蓄电装置的输出电力变换成辅机系统电力并向电力线输出。充电器构成为在外部充电时执行将来自外部电源的电力变换成主蓄电装置的充电电力的第1电力变换。第2电力变换器连接于第1电力变换的路径上的预定节点，构成为将预定节点的电力变换成辅机系统电力并向电力线输出。第1电力变换器通过对来自控制装置的第1辅机供电指示进行响应而动作从而输出辅机系统电力。充电器构成为在车辆行驶时执行如下的第2电力变换：对来自控制装置的第2辅机供电指示进行响应，通过第1电力变换的至少一部分的逆变换，将主蓄电装置的电力变换成向第2电力变换器的输入电力并向预定节点输出。第2电力变换器，在车辆行驶时，通过对来自控制装置的第2辅机供电指示进行响应而动作从而输出辅机系统电力。并且，控制装置，在车辆行驶时，根据主蓄电装置的充电限制以及由电动机产生的再生电力的至少一方，控制充电器、第1电力变换器以及第2电力变换器，以切换第1模式和第2模式来产生辅机系统电力，所述第1模式是仅产生第1辅机供电指示的模式，所述第2模式是产生第1辅机供电指示以及第2辅机供电指示双方的模式。

优选，控制装置，在车辆行驶时，当向主蓄电装置的充电被禁止时，选择第2模式。

另外优选，控制装置，在车辆行驶时，当电动机处于再生发电中且向主蓄电装置的充电电力上限值低于预定值时，选择第2模式。

优选，控制装置，在选择了第2模式时，根据来自第1电力变换器以及第2电力变换器的总输出电力，控制第1电力变换器的输出电力与第2电力变换器的输出电力的比率。

进而优选，控制装置，基于按每个总输出电力预先求出使第1电力变换器以及第2电力变换器中的损失的合计成为最大的比率的映射，设定选择了第2模式时的比率。

根据本发明的另一方式，一种电动车辆的电源装置的控制方法，是具备主蓄电装置以及输出电压比主蓄电装置低的副蓄电装置的电动车辆的电源装置的控制方法，电源装置具备电力控制单元、电力线、第1电力变换器、充电器以及第2电力变换器。电力控制单元构成为通过电动机与主蓄电装置之间的电力变换来控制电动机的输出，所述电动机构成为能够在与车轮之间授受驱动力。电力线与副蓄电装置连接，供给用于使辅机负载工作的辅机系统电力。第1电力变换器将主蓄电装置的输出电力变换成辅机系统电力并向电力线输出。充电器构成为在外部充电时执行将来自外部电源的电力变换成主蓄电装置的充电电力的第1电力变换。第2电力变换器连接于第1电力变换的路径上的预定节点，构成为将预定节点的电力变换成辅机系统电力并向电力线输出。第1电力变换器通过对第1辅机供电指示进行响应而动作从而输出辅机系统电力。充电器构成为在车辆行驶时执行如下的第2电力变换：对第2辅机供电指示进行响应，通过第1电力变换的至少一部分的逆变换，将主蓄电装置的电力变换成向第2电力变换器的输入电力并向预定节点输出。第2电力变换器，在车辆行驶时，通过对第2辅机供电指示进行响应而动作从而输出辅机系统电力。控制方法包括：选择步骤，在车辆行驶时，根据主蓄电装置的充电限制以及由电动机产生的再生电力的至少一方，选择第1模式和第2模式的一方，所述第1模式是仅产生第1辅机供电指示的模式，所述第2模式是产生第1辅机供电指示以及第2辅机供电指示双方的模式；和控制步骤，控制充电器、第1电力变换器以及第2电力变换器以按照所选择的第1模式或第2模式产生辅机系统电力。

优选，控制步骤包括如下的设定步骤：在选择了第2模式时，根据来自第1电力变换器以及第2电力变换器的总输出电力，设定第1电力变换器的输出电力与第2电力变换器的输出电力的比率。

进而优选，在设定步骤中，基于按每个总输出电力预先求出使第1电力变换器以及第2电力变换器中的损失的合计成为最大的比率的映射，设定选择了第2模式时的比率。

发明的效果

根据本发明，在搭载有能够进行外部充电的主蓄电装置以及副蓄电装置的电动车辆中，即使在向主蓄电装置的充电被禁止或被限制的情况下也能够产生再生制动力。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电动车辆的电源装置的构成例的框图。

图2是用于说明图1所示的充电器的构成例的电路图。

图3是用于说明本发明的实施方式的电动车辆的电源装置中的车辆行驶时的辅机供电系统的控制动作的流程图。

图4是表示主DC/DC转换器与AC/DC转换器的输出电力之比和电力损失的关系的图。

图5是表示预先存储辅机电力和损失成为最大的电力比之间的关系的映射的概念图。

图6是表示本发明的实施方式的电动车辆的电源装置的第1变形例的电路图。

图7是表示本发明的实施方式的电动车辆的电源装置的第2变形例的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，对以下图中相同或相当的部分标记相同的附图标记，原则上不重复其说明。

图1是表示本发明的实施方式的电动车辆的电源装置的构成例的框图。

参照图1，电动车辆100具备主电池10、电力控制单元（PCU：PowerControl Unit）20、电动发电机30、动力传递齿轮40、驱动轮50、制动机构55和ECU（Electronic Control Unit：电子控制单元）80。

主电池10作为“主蓄电装置”的一例示出，代表性地由锂离子电池、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。此外，也可以通过双电荷层电容器或二次电池与电容器的组合来构成主蓄电装置。

PCU20将主电池10的充放电电力变换成用于驱动控制电动发电机30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，并且，PCU20构成为包含变换器（inverter）26。

电动发电机30的输出转矩经由通过减速器和/或动力分配机构构成的动力传递齿轮40传递到驱动轮，使电动车辆100行驶。电动发电机30，在电动车辆100再生制动时，能够通过驱动轮50的旋转力来发电。并且该发电电力通过PCU20变换成主电池10的充电电力。

制动机构55对车轮50产生机械制动力。制动机构55代表性地由根据液压的供给产生摩擦制动力的液压制动器构成。在电动车辆100的制动踏板操作时，通过由制动机构55产生的机械制动力和由电动发电机30产生的再生制动力之和来确保与制动踏板操作对应的整体制动力。也就是说，ECU80，对主电池10的充电电力上限值Win进行反映，在主电池10不会过充电的范围内由电动发电机30产生再生制动力。另一方面，整体制动力和再生制动力的差，通过由制动机构55产生的机械制动力来确保。因此，在主电池10的充电被禁止的情况下，产生仅使制动机构55继续动作的需要。在这种情况下，担心制动机构55的过热。

此外，在除了电动发电机30还搭载有发动机（未图示）的混合动力汽车中，通过使该发动机以及电动发电机30协调地动作，产生所需的电动车辆100的车辆驱动力。此时，也能够使用通过发动机的旋转产生的发电电力对主电池10充电。

也就是说，电动车辆100表示搭载有车辆驱动力产生用的电动机的车辆，包括通过发动机以及电动机产生车辆驱动力的混合动力汽车、没有搭载发动机的电动汽车、燃料电池车等。

通过从所图示的电动车辆100的构成中除去电动发电机30、动力传递齿轮40以及驱动轮50剩下的部分构成“电动车辆的电源装置”。以下，详细说明电源装置的构成。

电力控制单元（PCU）20包括转换器CNV、平滑电容器CH和变换器26。

转换器CNV构成为在电力线153p、153g间的直流电压VL与电力线154p、154g间的直流电压VH之间进行直流电压变换。

电力线153p、153g分别经由系统主继电器SMR1以及SMR2与主电池10的正极端子以及负极端子分别电连接。平滑电容器CH连接于电力线154p、154g使直流电压平滑。同样地平滑电容器C0连接于电力线153p、153g使直流电压VL平滑。

转换器CNV，如图1所示，构成为包含电力用半导体开关元件Qa、Qb、电抗器L0和平滑电容器C0的斩波电路。在本实施方式中，作为电力用半导体开关元件（以下，也简称为“开关元件”），例示IGBT（InsulatedGate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管）。但是，也可以将电力用MOS（Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体）晶体管或电力用双极性晶体管等能够控制导通截止的任意的元件用作开关元件。

在开关元件Qa、Qb分别连接有逆并联二极管，因此转换器CNV能够在电力线153p以及电力线154p之间执行双向的电压变换。或者，也能够将作为上臂元件的开关元件Qa固定为导通而将作为下臂元件的开关元件Qb固定为截止，使转换器CNV动作以使电力线154p以及153p的电压相同（VH=VL），

变换器26是一般的三相变换器，因此关于详细的电路构成省略了图示。例如，在各相配置上臂元件以及下臂元件，并且使各相的上下臂元件的连接点与电动发电机30的对应相的定子线圈绕组连接，以此构成变换器26。

在电动车辆100行驶时，变换器26通过由ECU80对各开关元件进行导通截止控制，将电力线154p的直流电压变换成三相交流电压并向电动发电机30供给。或者，在电动车辆100再生制动动作时，变换器26通过由ECU80对各开关元件进行导通截止控制，以将来自电动发电机30的交流电压变换成直流电压并向电力线154p输出。

ECU80由内置有未图示的CPU（Central Processing Unit：中央处理单元）以及存储器的电子控制单元构成，构成为基于存储在该存储器中的映射以及程序进行使用了各传感器的检测值的运算处理。或者，ECU80的至少一部分，可以构成为通过电子电路等硬件执行预定的数值、逻辑运算处理。ECU80概括性地表示为具有电动车辆100的车辆行驶时以及外部充电时的控制功能的功能框。ECU80通过被从电力线155p供给低电压系统的电源电压来动作。

电动车辆100的电源装置，作为低电压系统（辅机系统）的构成，包含主DC/DC转换器60、辅机电池70和电力线155p。辅机电池70连接于电力线155p。辅机电池70作为“副蓄电装置”的一例示出。例如，辅机电池70由铅蓄电池构成。辅机电池70的输出电压相当于低电压系统的电源电压Vs。该电源电压Vs的规格比主电池10的输出电压低，例如为12V左右。

主DC/DC转换器60的输出侧与电力线155p连接。主DC/DC转换器60的输入侧与电力线153p、153g连接。主DC/DC转换器60将主电池10的输出电力变换成辅机系统电力（电源电压Vs电平）并输出到电力线155p。通过该电力变换，主电池10的输出电压（直流电压VL）被降压到辅机系统的电源电压Vs。主DC/DC转换器60，代表性地是包含半导体开关元件（未图示）的开关调节器，可以适用公知的任意的电路构成。

在电力线155p连接有低电压系统的辅机负载群95。辅机负载群95例如包括音频设备、导航设备，照明设备（危险预警灯、室内灯、头灯等）等。这些辅机负载群，在车辆行驶中以及外部充电时，分别根据用户操作进行工作从而消耗电力。

进而，电动车辆100的电源装置，作为主电池10的外部充电系统的构成，包含充电连接器105、AC插座120、LC滤波器130、AC/DC转换器170、充电器200、继电器RL1、RL2。

充电连接器105，通过与连接于外部电源400的状态下的充电电缆的充电插头410连接，从而与外部电源400电连接。此外，在充电电缆中内置有用于切断外部电源400的充电路径的继电器405。一般而言，外部电源400由商用交流电源构成。

此外，可以取代图1所示的构成而设为以使外部电源400和电动车辆100在非接触状态下磁耦合的方式供给电力的构成，具体而言，在外部电源侧设置一次线圈，并且在车辆侧设置二次线圈，利用一次线圈与二次线圈之间的相互感应，从外部电源400向电动车辆100供给电力。在如此进行外部充电的情况下，对来自外部电源400的供给电力进行转换的LC滤波器130以后的构成也可以共用。

电力线151将充电连接器105以及充电器200之间电连接。LC滤波器130插入连接于电力线151，除去交流电压的高频成分。

充电器200将传递到电力线151的来自外部电源400的交流电压变换成用于对主电池10充电的直流电压。变换后的直流电压被输出到电力线152p、152g之间。此时，电力线152p、152g的直流电压被控制成适于主电池10的充电的电压电平。

继电器RL1电连接在电力线152p和主电池10的正极之间。继电器RL2电连接在电力线152g和主电池10的负极之间。

继电器RL1、RL2以及系统主继电器SMR1、SMR2各自代表性地由电磁继电器构成，所述电磁继电器在由未图示的励磁电路供给励磁电流时闭合（ON）而在没有供给励磁电流时断开（OFF）。但是，只要是能够控制通电路径的接通（ON）/断开（OFF）的开关，可以将任意的电路元件用作该继电器或系统主继电器。

ECU80生成用于控制系统主继电器SMR1、SMR2以及继电器RL1、RL2的接通断开的控制指令SM1、SM2、SR1、SR2。响应于控制指令SM1、SM2以及SR1、SR2各自，以辅机电池70作为电源，产生对应的系统主继电器或继电器的励磁电流。

AC插座120与电力线151连接。连接于AC插座120的电气设备（未图示），能够通过电力线151上的交流电力进行工作。此外，在连接了充电电缆时，能够通过来自外部电源400的电力，从AC插座120供给交流电力。另外，通过由双向的电力变换器构成充电器200，在没有连接充电电缆时，也能够从AC插座120供给交流电力。在该情况下，充电器200需要具有将主电池10的输出电力变换成与来自外部电源400的交流电力同等的交流电力的功能。换言之，在具有AC插座120的电动车辆中，优选使充电器200具有双向的电力变换功能。但是，关于对不具有AC插座120的电动车辆也能够应用本发明这一点，进行确认性地记载。

图2是用于说明图1的充电器200的构成例的电路图。

参照图2，充电器200包括电力变换单元210、电力变换单元220、平滑电感器L1以及平滑电容器C1、C2。

电力变换单元210包含电力用半导体开关元件Q9～Q12。相对于开关元件Q9～Q12，分别配置有逆并联二极管D9~D12。

开关元件Q9~Q12，在电力线151与电力线157p、157g之间，构成全桥式电路（以下，也称为第1全桥式电路）。开关元件Q9～Q12的导通截止，响应于来自ECU80（图1）的控制信号CS2而被控制。

电力变换单元220包括开关元件Q1~Q4以及Q5~Q8和绝缘变压器230。在开关元件Q1～Q8分别连接有逆并联二极管D1~D8。开关元件Q1～Q8的导通截止，响应于来自ECU80的控制信号CS1而被控制。

开关元件Q1~Q4在电力线157p、157g与电力线158之间构成全桥式电路（以下，也称为第2全桥式电路）。开关元件Q5~Q8在电力线159与电力线152p、152g之间构成全桥式电路（以下，也称为第3全桥式电路）。

电力变换单元210、220的各全桥式电路，众所周知，能够通过开关元件的导通截止控制执行双向的AC/DC电力变换。另外，已知通过导通截止控制中的开关元件的占空比控制，对直流电压（电流）或者交流电压（电流）的电平也能够进行控制。

绝缘变压器230具有与电力线158连接的一次侧和与电力线159连接的二次侧。众所周知，绝缘变压器230构成为在使一次侧和二次侧电绝缘之后根据匝数对交流电压进行转换。

平滑电容器C2使电力线157p、157g的直流电压平滑。平滑电容器C1以及平滑电感器L1使电力线152p、152g的直流电压以及直流电流平滑。

接着，对充电器200的动作进一步进行详细说明。充电器200在外部充电时进行以下的电力变换（第1电力变换）。

在外部充电时，ECU80使继电器RL1、RL2接通。另外，当允许外部充电的条件具备时，充电电缆内的继电器405被接通。由此，向电力线151供给来自外部电源400的交流电压。

电力变换单元210的第1全桥式电路（Q9～Q12），将电力线151上的交流电压变换成直流电压并输出到电力线157p、157g。此时，电力变换单元210控制AC/DC转换，以改善来自外部电源400的供给电力的功率因数，也就是说，电力变换单元210在外部充电时优选也作为PFC（PowerFactor Correction：功率因数修正）电路进行动作。

一般而言，外部充电时的电力线157p、157g的电压，通过电力变换单元210控制成比来自外部电源400的交流电压振幅高的直流电压。

在电力变换单元250中，第2全桥式电路（Q1~Q4）将电力线157p、157g的直流电压变换成高频交流电压并输出到电力线158。输出到电力线158的高频交流电压，依照绝缘变压器230的一次侧和二次侧的匝数比被变压并输出到电力线159。

第3全桥式电路（Q5~Q8）将输出到电力线159的高频交流电压变换成直流电压并输出到电力线152p、152g。通过构成第2以及第3全桥式电路的开关元件Q1~Q8的导通截止控制，控制电力线152p、152g的直流电压。

在外部充电时，继电器RL1、RL2被接通，因此通过电力线152p、152g的直流电压对主电池10充电。

充电器200，通过输出电压以及/或者输出电流的反馈控制，依照外部充电时的充电指令，输出用于对主电池10充电的直流电力。该充电指令根据主电池10的状态例如SOC（State Of Charge：充电状态）和/或温度而设定。

并且，ECU80，当外部充电结束时，使继电器RL1、RL2断开。如此，充电器200，在外部充电时，执行将来自外部电源400的交流电力变换成主电池10的充电电力的第1电力变换。

AC/DC转换器170连接于包含于由充电器200实现的上述电力变换路径的电力线151。也就是说，在图1以及图2的构成例中，电力线151对应于“预定节点”。AC/DC转换器170将电力线151上的交流电压变换成辅机系统电力（电源电压Vs电平）并向电力线155p输出。此外，AC/DC转换器170也可以构成为与充电器200一体。AC/DC转换器170，与主DC/DC转换器60同样地，由包含半导体开关元件（未图示）的开关调节器构成，可以适用公知的任意的电路构成。

如上所述，电力变换单元210、220的各全桥式电路，能够执行双向的AC/DC电力变换。因此，充电器200能够执行与上述第1电力变换逆变换的第2电力变换。具体而言，通过继电器RL1、RL2的接通而传递到电力线152p、152g的主电池10的输出电压，通过第3全桥式电路（Q5～Q8）变换成高频交流电压并输出到电力线159。然后，通过绝缘变压器230从电力线159传递到电力线158的高频交流电压，通过第2全桥式电路（Q1~Q4）变换成直流电压并输出到电力线157p、157g。然后，电力变换单元210的第1全桥式电路（Q9～Q12），将电力线157p、157g上的直流电压变换成交流电压并输出到电力线151。由此，通过充电器200，能够将主电池10的输出电力变换成经由充电电缆返回外部电源400的交流电力以及/或者从AC插座120输出的交流电力。

再次参照图1，说明外部充电时以及车辆行驶时各自的电源装置的动作。

在外部充电时，继电器RL1、RL2被接通而系统主继电器SMR1、SMR2被断开。由此，经由接通状态的继电器RL1、RL2，通过由充电器300对来自外部电源400的交流电力进行变换得到的直流电压，对主电池10充电。

另外，通过断开状态的系统主继电器SMR1、SMR2，电力线153p、153g被从充电器200以及主电池10电切断。因此，对以PCU20为首的高压系统设备没有施加主电池10的输出电压（直流电压VL），因此能够防止由于外部充电使高压系统设备的构成部品的耐久寿命降低。

在低电压系统（辅机系统）中，在外部充电时，由于AC/DC转换器170工作，即使系统主继电器SMR1、SMR2被断开，也能够对电力线155p供给辅机系统电力。由此，能够停止主DC/DC转换器60，因此能够抑制电力损失。

此外，AC/DC转换器170的电力容量（输出规格），设计成能够覆盖外部充电时的辅机系统（低电压系统）的通常的消耗电力。因此，AC/DC转换器170的输出规格（例如，输出电力规格为100W左右），与需要提供车辆行驶时的ECU80以及辅机负载群95的消耗电力的主DC/DC转换器60的输出规格（例如，输出电力规格为数kW左右）相比，能够抑制得较低。

在外部充电时，通过停止主DC/DC转换器60而由AC/DC转换器170产生低电压系统的电源电压Vs，可实现外部充电的效率提高。

在电动车辆100中，在车辆行驶时，系统主继电器SMR1、SMR2被接通。由此，来自主电池10的输出电压经由接通状态的系统主继电器SMR1、SMR2传递到电力线153p、153g。也就是说，与主电池10电连接的电力线153p、153g的电力，通过PCU20被用于电动发电机30的驱动控制。

在车辆行驶时，继电器RL1、RL2基本上被断开。由此，通过断开状态的继电器RL1、RL2，能够将以充电器200为首的外部充电构成从主电池10以及电力线153p、153g电切断。

在本实施方式的电动车辆的电源装置中，车辆行驶时的低电压系统（辅机系统）的供电，在通常模式（第1模式）和损失增加模式（第2模式）之间切换。主DC/DC转换器60对应于“第1电力变换器”，AC/DC转换器170对应于“第2电力变换器”。

ECU80，在通常模式下，如上所述，使继电器RL1、RL2断开，并且停止充电器200以及AC/DC转换器170，仅对主DC/DC转换器60产生供电指示。由此，AC/DC转换器170进行动作，将主电池10的输出电力变换成辅机系统电力。

ECU80，在损失增加模式下，除了对主DC/DC转换器60产生供电指示以外，还对充电器200以及AC/DC转换器170产生供电指示。进而，ECU80使继电器RL1、RL2接通。由此，为了供给辅机系统电力，除了主DC/DC转换器60以外，充电器200、AC/DC转换器170以及继电器RL1、RL2也进行动作。因此，在输出相同的辅机系统电力时，在第2模式下，与第1模式相比，消耗电力增加。也就是说，电源装置中的电力损失增加。

在主DC/DC转换器60，设置用于检测输出电流以及/或则输出电压的传感器65。同样地，在DC/DC转换器170，设置用于检测输出电压以及/或者输出电流的传感器175。

传感器65、175设计成能够检测AC/DC转换器170以及主DC/DC转换器60的输出电力。进而，AC/DC转换器170以及主DC/DC转换器60的至少一方，构成为能够控制其输出电力。

一般而言，主DC/DC转换器60构成为输出与电压指令值相应的一定电压的定电压调节器。因此，作为传感器65，设置用于检测主DC/DC转换器60的输出电流的电流传感器，从而能够检测主DC/DC转换器的输出电力。另外，通过使主DC/DC转换器60的电压指令值变化，能够对主DC/DC转换器60的输出电力进行等效地控制。

同样地，对于AC/DC转换器170，也通过设置传感器175以能够检测输出电流，从而能够检测输出电力。另外，通过调整输出电压指令值或者输出电流指令值，能够控制AC/DC转换器170的输出电力。

如此，图1所示的电动车辆的电源装置，构成为能够控制与由主DC/DC转换器60以及AC/DC转换器170产生的总供给电力Ptl对应的、主DC/DC转换器60的输出电力与AC/DC转换器170的输出电力之比。

通过总供给电力Ptl和辅机电池70的充放电电力之和，供给辅机负载群95的消耗电力。另外，通过使主DC/DC转换器60以及/或者AC/DC转换器170的输出电压或输出电流变化，能够使总供给电力Ptl以及主DC/DC转换器60和AC/DC转换器170的输出电力比变化。

图3是用于说明本发明的实施方式的电动车辆的电源装置中的车辆行驶时的辅机系统供电的控制动作的流程图。图3所示的控制处理，通过ECU80按预定周期执行。另外，图3所示的各步骤的控制处理，通过由ECU80实现的硬件处理以及/或者软件处理来执行。

参照图3，ECU80通过步骤S100判定是否处于行驶中。在包括外部充电时的非行驶中（S100判断为“否”时），不执行以下说明的控制处理。

ECU80，在车辆行驶中（S100判断为“是”时），使处理进入步骤S110，判定是否处于主电池10的充电被限制的状态。若正进行充电的限制，则设定为主电池10的充电电力上限值Win=0，禁止向主电池10充电。也就是说，步骤S110中判定的“充电限制”是包括“充电禁止”的概念。在此，在Win=0时（即充电禁止时），步骤S100中判定为“是”。

ECU80通过步骤S120判定电动车辆100是否处于再生制动中、即电动发电机30是否正在产生再生电力。

通过步骤S110以及S120的判定结果，对辅机系统供电，选择第1模式（通常模式）以及第2模式（损失增加模式）的一方。

在图3的例子中，ECU80，在步骤S110以及S120这两方都判定为“是”时，即在再生发电中且主电池10的充电被禁止时，使处理进入步骤S130，选择损失增加模式（第2模式）。

ECU80，在步骤S110以及S120的至少一方判定为“否”时，使处理进入步骤S160，选择通常模式（第1模式）。

ECU80，在选择了通常模式时，通过步骤S170，使充电器200以及AC/DC转换器170停止，并且使继电器RL1、RL2断开。然后，ECU80通过步骤S180，生成主DC/DC转换器60的输出指令值。一般而言，主DC/DC转换器60的输出电压被控制成定电压。

另一方面，ECU80，在选择了损失增加模式时，通过步骤S140，使充电器200以及AC/DC转换器170工作，并且使继电器RL1、RL2接通。

图4是表示主DC/DC转换器60与AC/DC转换器170的输出电力之比和电力损失的关系的图。

图4的横轴表示主DC/DC转换器60的输出电力与由主DC/DC转换器60以及AC/DC转换器170产生的总供给电力Ptl之间的比（电力比）。电力比=1.0表示仅主DC/DC转换器60动作的状态、即选择了通常模式的状态。另一方面，电力比<1.0表示选择了损失增加模式的状态。

图4的纵轴表示辅机系统供电中的电源装置整体的电力损失。图4中，总供给电力Ptl=P1时的特性以符号501表示，Ptl=P2（P2>P1）时的特性以符号502表示。

从图4可知：通过从第1模式向第2模式转移，由于充电器200、AC/DC转换器170以及继电器RL1、RL2的消耗电力，使电源装置整体的损失增加。进而可知：在第2模式下，与电力比相应地损失改变，因此存在使损失成为最大的电力比。并且，使损失成为最大的电力比，根据总供给电力Ptl而改变。

因此，在有意增大损失的第2模式下，根据总供给电力Ptl，能够预先通过实验等求出最佳电力比、即使电源装置的损失成为最大的电力比Pr。

并且，如图5所示，能够形成预先存储有总供给电力Ptl和使损失成为最大的电力比的关系的映射85。该映射85存储于例如装载于ECU80的存储器中。

再次参照图3，ECU80，接着步骤S140，使处理进入步骤S150。ECU80在步骤S150中，基于传感器65、175的输出算出总供给电力Ptl，并且通过根据所算出的总供给电力Ptl并参照映射85（图5）来求出使损失成为最大的电力比Pr。然后，能够设定与最佳电力比Pr相应的、主DC／C转换器60的输出电力以及AC/DC转换器170的输出电力的分配。ECU80生成主DC/DC转换器60以及AC/DC转换器170的指令值以实现该电力分配。

然后，ECU80通过步骤S200，根据步骤S140、S150、S160、S170中的设定，生成主DC/DC转换器60、充电器200以及AC/DC转换器170的动作指令或停止指令。

此外，关于用于选择第1以及第2模式的步骤S110、S120，也可以设为以下的变形例。例如，可以对控制处理进行如下变形：省略步骤S120，在主电池10的充电禁止时，选择第2模式，使得即使不产生再生电力，也使主电池10的放电电力增大。

另外，关于步骤S110，也可以判定是否是|Win|<α（α：预定的阈值），使得在主电池10的充电没有被禁止但一定程度上限制了充电时判定为“是”。无论哪一方，在本实施方式的电动车辆的电源装置中，在车辆行驶时，都是根据主电池10的充电限制（或禁止）以及由电动发电机30产生的再生电力的至少一方，选择第1模式或第2模式。

如此，根据本发明的实施方式的电动车辆的电源装置，在由于主电池10的充电限制（或充电禁止）使由电动发电机30产生的再生电力的接受余地低时（或没有接受余地时），能够通过选择第2模式使辅机供电系统的损失增加。由此，能够消耗所产生的再生电力。或者，在再生制动前预备性地消耗主电池10的电力，能够确保再生电力的接受余地。因此，在向主电池10的充电被限制或被禁止的情况下，都能够避免不能持续产生再生制动力的情况。其结果，能够抑制机械的制动机构的发热。

（外部充电系统中的辅机供电构成的变形例）

图6是表示本发明的实施方式的电动车辆的电源装置的第1变形例的电路图。

将图6与图2相比，在第1变形例中，充电器200，与图2所示的构成相比，电力变换单元220的绝缘变压器230的构成不同。充电器200的其他部分的构成与图2同样，因此不重复详细说明。

绝缘变压器230，与图2的构成相比，还具有线圈绕组261。线圈绕组261能够通过在图2的绝缘变压器230还设置分接头（tap）来构成。并且，AC/DC转换器170与绝缘变压器230的线圈绕组261连接。也就是说，在图6的构成中，线圈绕组261对应于“预定节点”。

AC/DC转换器170将在线圈绕组261产生的交流电压变换成辅机系统电力并产生于电力线155p。因此，AC/DC转换器170，在外部充电时，能够以来自外部电源400的交流电力为源，从由充电器200实现的电力变换路径中的绝缘变压器230（线圈绕组261）的电力产生辅机系统电力。

进而，AC/DC转换器170，在车辆行驶时，通过使继电器RL1、RL2接通并且使充电器200动作，能够以来自主电池10的电力为源，通过对在线圈绕组261产生的交流电压进行变换来输出辅机系统电力。

因此，在图6所示的第1变形例中，也能够应用图3所示的控制处理。也就是说，能够在车辆行驶中选择第1模式以及第2模式来产生辅机系统电力。

图7是表示本发明的实施方式的电动车辆的电源装置的第2变形例的电路图。

将图7与图2相比，在第2变形例中，取代AC／C转换器170，设置副DC/DC转换器171作为“第2电力变换器”。副DC／C转换器171连接于电力线157p、157g。也就是说，在图7的构成中，电力线157p、157g对应于“预定节点”。此外，副DC/DC转换器171的电力容量（输出规格）与AC/DC转换器170同等。

副DC/DC转换器171，通过由充电器200实现的第1电力变换，将在电力线157p、157g产生的直流电压变换成辅机系统电力并产生于电力线155p。因此，副DC/DC转换器171，在外部充电时，能够以来自外部电源400的交流电力为源，从由充电器200实现的电力变换路径中的电力线157p、157g的电力中产生辅机系统电力。

进而，在车辆行驶时，通过使继电器RL1、RL2接通并且使充电器200动作，能够通过由充电器200实现的第2电力变换，在电力线157p、157g产生直流电力。因此，通过副DC/DC转换器171对在电力线157p、157g产生的直流电力进行变换，能够以来自主电池10的电力为源来输出辅机系统电力。

其结果，在图7所示的第2变形例中，也能够适用图3所示的控制处理。也就是说，能够在车辆行驶中选择第1模式以及第2模式来产生辅机系统电力。

如图6以及图7所示的变形例，也能够设为如下构成：在由充电器200实现的主电池10以及电力线151之间的电力变换路径的途中，设置辅机电力产生用的AC/DC转换器170或副DC/DC转换器171（即第2电力变换器）。

此外，在本实施方式的电动车辆的电源装置及其变形例中，电力线153p、153g以后（车辆行驶系统）的构成并不限定于图示的构成。也就是说，如上所述，对电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等搭载有行驶用电动机的电动车辆，并不限定行驶用电动机的个数和/或驱动系统的构成，本发明能够共同地适用。

应该认为，本次所公开的实施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求表示，包括与权利要求等同的意思以及范围内的所有的变更。

产业上的可利用性

本发明能够适用于搭载有能够通过车辆外部的电源进行充电的主蓄电装置以及副蓄电装置的电动车辆。

附图标记的说明

10主电池；20PCU；26变换器；30电动发电机；40动力传递齿轮；50驱动轮；55制动机构；60主DC/DC转换器；65、175、175传感器；70辅机电池；85映射（电力比率）；95辅机负载群；100电动车辆；105充电连接器；120AC插座；130LC滤波器；151、152p、152g、153p、153g、154p、155p、157p、157g、158、159电力线；170AC/DC转换器；171副DC/DC转换器；200充电器；210、220、250电力变换单元；230绝缘变压器；261线圈绕组；400外部电源；405继电器（充电电缆）；410充电插头；C0、C1、C2、CH电容器；CNV转换器；CS1、CS2控制信号（充电器）；D1~D12逆并联二极管；L0、L1电感器；Pr电力比；Ptl总供给电力；Q1～Q12、Qa、Qb电力用半导体开关元件；RL1、RL2继电器；SM1、SM2、SR1、SR2控制指令（继电器）；SMR1、SMR2系统主继电器；VH、VL直流电压；Vs电源电压（辅机系统）。

Claims (8)

1.一种电动车辆的电源装置，具备：

主蓄电装置（10）；

电力控制单元（20），其构成为通过电动机（30）与所述主蓄电装置之间的电力变换来控制所述电动机的输出，所述电动机（30）构成为能够在与车轮（50）之间授受驱动力；

副蓄电装置（70），其输出电压比所述主蓄电装置的输出电压低；

电力线（155p），其与所述副蓄电装置连接，供给用于使辅机负载（95）工作的辅机系统电力；

第1电力变换器（60），其用于将所述主蓄电装置的输出电力变换成所述辅机系统电力并向所述电力线输出；

充电器（200），其用于在外部充电时执行将来自外部电源（400）的电力变换成所述主蓄电装置的充电电力的第1电力变换；

第2电力变换器（170、171），其连接于所述第1电力变换的路径上的预定节点，用于将所述预定节点的电力变换成所述辅机系统电力并向所述电力线输出；以及

控制装置（80），其用于控制所述充电器、所述第1电力变换器以及所述第2电力变换器的动作，

所述第1电力变换器通过对来自所述控制装置的第1辅机供电指示进行响应而动作从而输出所述辅机系统电力，

所述充电器构成为在车辆行驶时执行如下的第2电力变换：对来自所述控制装置的第2辅机供电指示进行响应，通过所述第1电力变换的至少一部分的逆变换，将所述主蓄电装置的电力变换成向所述第2电力变换器的输入电力并向所述预定节点输出，

所述第2电力变换器，在所述车辆行驶时，通过对来自所述控制装置的所述第2辅机供电指示进行响应而动作从而输出所述辅机系统电力，

所述控制装置，在所述车辆行驶时，根据所述主蓄电装置的充电限制以及由所述电动机产生的再生电力的至少一方，控制所述充电器、所述第1电力变换器以及所述第2电力变换器，以切换第1模式和第2模式来产生所述辅机系统电力，所述第1模式是仅产生所述第1辅机供电指示的模式，所述第2模式是产生所述第1辅机供电指示以及所述第2辅机供电指示双方的模式。

2.根据权利要求1所述的电动车辆的电源装置，

所述控制装置（80），在所述车辆行驶时，当向所述主蓄电装置（10）的充电被禁止时，选择所述第2模式。

3.根据权利要求1所述的电动车辆的电源装置，

所述控制装置（80），在所述车辆行驶时，当所述电动机（30）处于再生发电中且向所述主蓄电装置的充电电力上限值低于预定值时，选择所述第2模式。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电动车辆的电源装置，

所述控制装置（80），在选择了所述第2模式时，根据来自所述第1电力变换器以及所述第2电力变换器的总输出电力，控制所述第1电力变换器（60）的输出电力与所述第2电力变换器（170、171）的输出电力的比率（Pr）。

5.根据权利要求4所述的电动车辆的电源装置，

所述控制装置，基于按每个所述总输出电力预先求出使所述第1电力变换器以及所述第2电力变换器中的损失的合计成为最大的所述比率的映射（85），设定选择了所述第2模式时的所述比率（Pr）。

6.一种电动车辆的电源装置的控制方法，是具备主蓄电装置以及输出电压比所述主蓄电装置低的副蓄电装置的电动车辆的电源装置的控制方法，

所述电源装置具备：

电力控制单元（20），其构成为通过电动机（30）与所述主蓄电装置之间的电力变换来控制所述电动机的输出，所述电动机（30）构成为能够在与车轮（50）之间授受驱动力；

电力线（155p），其与所述副蓄电装置连接，供给用于使辅机负载（95）工作的辅机系统电力；

第1电力变换器（60），其用于将所述主蓄电装置的输出电力变换成所述辅机系统电力并向所述电力线输出；

充电器（200），其用于在外部充电时执行将来自外部电源（400）的电力变换成所述主蓄电装置的充电电力的第1电力变换；以及

第2电力变换器（170、171），其连接于所述第1电力变换的路径上的预定节点，用于将所述预定节点的电力变换成所述辅机系统电力并向所述电力线输出，

所述第1电力变换器通过对第1辅机供电指示进行响应而动作从而输出所述辅机系统电力，

所述充电器构成为在车辆行驶时执行如下的第2电力变换：对第2辅机供电指示进行响应，通过所述第1电力变换的至少一部分的逆变换，将所述主蓄电装置的电力变换成向所述第2电力变换器的输入电力并向所述预定节点输出，

所述第2电力变换器，在所述车辆行驶时，通过对所述第2辅机供电指示进行响应而动作从而输出所述辅机系统电力，

所述控制方法包括：

选择步骤（S110-S130、S160），在所述车辆行驶时，根据所述主蓄电装置的充电限制以及由所述电动机产生的再生电力的至少一方，选择第1模式和第2模式的一方，所述第1模式是仅产生所述第1辅机供电指示的模式，所述第2模式是产生所述第1辅机供电指示以及所述第2辅机供电指示双方的模式；和

控制步骤（S140、S150、S170、S180、S200），控制所述充电器、所述第1电力变换器以及所述第2电力变换器以按照所选择的所述第1模式或所述第2模式产生所述辅机系统电力。

7.根据权利要求6所述的电动车辆的电源装置的控制方法，

所述控制步骤包括如下的设定步骤（S150）：在选择了所述第2模式时，根据来自所述第1电力变换器以及所述第2电力变换器的总输出电力（Ptl），设定所述第1电力变换器（60）的输出电力与所述第2电力变换器（170、171）的输出电力的比率（Pr）。

8.根据权利要求7所述的电动车辆的电源装置的控制方法，

所述设定步骤（S150）中，基于按每个所述总输出电力（Ptl）预先求出使所述第1电力变换器以及所述第2电力变换器中的损失的合计成为最大的所述比率（Pr）的映射（85），设定选择了所述第2模式时的所述比率。

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