CN102933420B - 车辆电力单元及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种安装在车辆(2)上的车辆用电力单元，该车辆用电力单元包含：基本电池（100）；升压转换器（200），其将供自基本电池（100）的电压转换为目标电压，以便将电力供到变换器（202）；电力线（PL1），其将变换器（202）与升压转换器（200）连接；第一电池（150）与第二电池（160），其相应的正电极与设置在电力线（PL1）上的节点（212）连接，从而向变换器（202）供给电力。

Description

车辆电力单元及其控制方法
技术领域
本发明涉及车辆电力单元，其从多个蓄电装置向车辆的动力源供给电力，具体而言，本发明涉及一种用于容易地安装蓄电装置并在蓄电装置之间平滑地切换不同电力供给源的技术。
背景技术
近些年来，将电动机用作驱动动力源的混合动力车、燃料电池动力车、电气车辆等已经作为对抗环境问题的措施受到了人们的注意。
例如，日本专利申请公开No.2004-364481(JP-A-2004-364481)介绍了一种电气车辆，其能在其行驶距离不依赖于主电池容量受到限制的情况下行驶，减小了其成本。除了主电池以外，电气车辆也可装有用于对主电池进行充电的蓄电池，并通过来自这些电池的输出行驶。
根据上面介绍的电气车辆，通过用蓄电池对主电池进行交换，电气车辆能行驶长的路程。
然而，如果安装在车辆上的多个蓄电装置彼此并联连接，在彼此并联连接的多个蓄电装置中的一个被选择为向电气负载供给电力以及类似情况下，在蓄电装置之间电气导通时，可能由于所述多个蓄电装置间的电压差而发生电弧放电，或者，可能在蓄电装置间发生电流循环。为了解决这样的问题，一般需要附加的部件，例如线圈、二极管、转换器或类似物。这些部件的附加带来了制造成本的增加。
特别地，由于充电状态、电池单体特性等等，被构建为电池或类似物的蓄电装置不能完全相同地制造。因此，当在蓄电装置之间建立起导通状态时，不可避免地产生电压差，并可能发生电流循环。
在上面介绍的电气车辆中，完全没有考虑这些问题。
发明内容
本发明提供了一种车辆电力单元，其使得可以容易地安装多个蓄电装置，并在蓄电装置间平滑地在不同的电力供给源之间进行切换，本发明还提供了一种控制车辆电力单元的方法。
本发明的第一实施形态涉及一种安装在车辆上的车辆用电力单元。该车辆用电力单元包含：第一蓄电装置；转换器，其用于将供自第一蓄电装置的电压转换为目标电压，并将经电压转换后的电力供到电气部件；电力线，其将电气部件与转换器连接；第二蓄电装置，其具有与设置在电力线的正电极电力线上的节点相连接的正电极，用于向电气部件供给电力。
在本发明的上述实施形态中，第二蓄电装置可具有下限阈值电压，其被设置为高于第一蓄电装置的上限阈值电压。
在本发明的上述实施形态中，电力线的正电极电力线可被连接到第二蓄电装置的正电极、电气部件的正电极、转换器的正电极。另外，电力线的负电极电力线可连接到第一蓄电装置的负电极、第二蓄电装置的负电极、电气部件的负电极、转换器的负电极。
在本发明的上述实施形态中，第一蓄电装置的正电极可经由转换器连接到设置在电力线的正电极电力线上的节点。
在本发明的上述实施形态中，车辆用电力单元还可包含：第一继电器，其被设置为与第二蓄电装置串联，用于将第二蓄电装置与电力线连接以及断开；系统主继电器，其被设置在第一蓄电装置和转换器之间，用于将第一蓄电装置与转换器连接以及断开；继电器控制单元，其对第一继电器以及系统主继电器进行控制。继电器控制单元可对系统主继电器进行控制，以便连接第一蓄电装置和转换器，一直到供自第一蓄电装置的电压达到目标电压。当供自第一蓄电装置的电压达到目标电压时，继电器控制单元可对第一继电器进行控制，以便将第二蓄电装置与电力线相连接。
在本发明的上述实施形态中，车辆用电力单元还可包含：第一继电器，其与第二蓄电装置串联设置，用于将第二蓄电装置与电力线连接以及断开；第三蓄电装置；第二继电器，其被设置为与第三蓄电装置串联，用于将第三蓄电装置与电力线连接以及断开；继电器控制单元，其对第一以及第二继电器进行控制。第二蓄电装置及第一继电器的串联组合与第三蓄电装置及第二继电器的串联组合可彼此并联连接。继电器控制单元可以以这样的方式对第一继电器和第二继电器进行控制：独立地将第一继电器以及第二继电器与电力线相连接。
在本发明的上述实施形态中，车辆用电力单元还可包含：检测单元，用于检测第二蓄电装置的正电极与节点之间的电流；转换器控制单元，用于根据由检测单元检测的电流来控制转换器。转换器控制单元可对转换器进行控制，使得当将电力供给源从第二蓄电装置和第三蓄电装置中的一个切换到另一蓄电装置时，由检测单元检测到的电流变得等于或小于阈值电流。当由检测单元检测到的电流下降到或低于阈值电流时，转换器控制单元可命令继电器控制单元切换电力供给源。
在本发明的上述实施形态中，车辆用电力单元还可包含：第一继电器，其被设置为与第二蓄电装置串联，用于将第二蓄电装置与电力线连接以及断开；系统主继电器，其被设置在第一蓄电装置和转换器之间，用于将第一蓄电装置与转换器连接以及断开；继电器控制单元，用于控制第一继电器和系统主继电器；转换器控制单元，用于控制转换器；充电控制单元，其控制继电器控制单元和转换器控制单元。当第二蓄电装置的蓄电量下降到低于下限阈值时，充电控制单元可对转换器控制单元进行控制，使得供自第一蓄电装置的电压接近供自第二蓄电装置的电压。当供自第一蓄电装置的电压和供自第二蓄电装置的电压之间的差下降到低于预定值时，充电控制器可对第一继电器进行控制，以便将第二蓄电装置与电力线连接，并对系统主继电器进行控制，以便将第一蓄电装置与转换器相连接。
本发明的第二实施形态涉及一种对车辆用电力单元进行控制的方法，其至少包含能够与电气部件连接的第一蓄电装置和第二蓄电装置。对车辆用电力单元进行控制的方法包含：当第一蓄电装置与电气部件相连接时，将供自第二蓄电装置的电压控制为与供自第一蓄电装置的电压匹配；当供自第二蓄电装置的电压与供自第一蓄电装置的电压之间的差下降为低于预定值时，将第一蓄电装置从电气部件断开，并将第二蓄电装置与电气部件相连接。
附图说明
参照附图，将在下面对本发明的示例性实施例的详细介绍中介绍本发明的特征、优点以及技术和工业显著性，在附图中，类似的标号表示类似的元件，且其中：
图1示出了根据本发明该实施例的车辆电力单元的整体构造；
图2示出了SOC和开路电压OCV之间的关系；
图3为根据本发明该实施例的车辆电力单元的ECU的第一功能框图；
图4为第一流程图，其示出了由车辆电力单元的ECU执行的程序的控制结构；
图5为第一组定时图，示出了车辆电力单元ECU的运行；
图6为车辆电力单元ECU的第二功能框图；
图7为第二流程图，其示出了由车辆电力单元ECU执行的程序的控制结构；
图8为第二组定时图，其示出了车辆电力单元ECU的运行；
图9为车辆电力单元ECU的第三功能框图；以及
图10为第三流程图，其示出了由车辆电力单元ECU执行的程序的控制结构。
具体实施方式
下面将参照附图介绍本发明的一实施例。在下面的介绍中，类似的部件用类似的参考标号表示。相同的参考表示的部件在名称和功能上相同。因此，将不重复对这些部件详细进行介绍。
根据本发明此实施例的车辆2包含电池组件10、动力控制单元(PCU)20、电动发电机30。
PCU 20将从电池组件10供给的直流电力(DC电力)转换为交流电力(AC电力)，并将AC电力供到电动发电机30，由此驱动电动发电机30。
电动发电机30为车辆2的驱动动力源，并使用从PCU 20吸取的电力对驱动轮进行驱动。电动发电机30可以为例如三相交流同步电动机。
电池组件10包含基本电池100、第一(视情况可选的)电池150、第二(视情况可选的)电池160。第一电池150被设置为与第二电池160并联。
PCU 20包含：变换器202，其驱动电动发电机30；电力线PL1，其将电力供到变换器202；升压转换器200，其进行电压转换，并被设置在基本电池100和电力线PL1、平滑电容器204、放电电阻器206之间。应当注意，附图中的电阻器用锯齿线表示。
根据发送自电子控制单元(ECU)300的控制信号，升压转换器200将供自基本电池100的电压转换为目标电压。升压转换器200经由电力线PL1和接地线SL1连接到变换器202。
升压转换器200包含：电抗器208，其在一端连接到电力线PL2；IGBT元件Q1、Q2，其相互串联连接在电力线PL1和接地线SL1之间；二极管D1、D2，其分别与IGBT元件Q1、Q2并联连接。
电抗器208的另一端连接到IGBT元件Q1的发射极和IGBT元件Q2的集电极。二极管D1的阴极与IGBT元件Q1的集电极连接，二极管D1的阳极与IGBT元件Q1的发射极连接。二极管D2的阴极与IGBT元件Q2的集电极连接，二极管D2的阳极与IGBT元件Q2的发射极连接。
平滑电容器204连接在电力线PL1与接地线SL1之间。平滑电容器204对从升压转换器200输出到变换器202的电压进行平滑。
电压传感器214检测变换器202侧的升压转换器200的输出电压Vc。电压传感器214检测电力线PL1与接地线SL1之间的电压Vc，并将指示检测到的电压Vc的信号发送到ECU 300。
放电电阻器206连接在电力线PL1与接地线SL1之间，分别与升压转换器200、变换器202、平滑电容器204并联。在车辆2的系统停止后等时，放电电阻器206用于对在平滑电容器204上积聚的电荷进行放电。
电流传感器210在电池组件10和升压转换器200之间检测电力线PL1上的电流Ia。电流传感器210将指示检测到的电流Ia的信号发送到ECU300。
根据从ECU 300接收的控制信号，变换器202将从升压转换器200给与的DC电压转换为三相AC电压，并将三相AC电压输出到电动发电机30。
基本电池100包含：基本电池体102；系统主继电器SMR1、SMR2、SMR3；限流电阻器110，其与系统主继电器SMR1串联连接；电压传感器114，其用于检测基本电池100的电压Vb；电流传感器116，其用于检测电力线PL2的电流Ib。
电压传感器114向ECU 300发送指示基本电池100的检测电压Vb的信号。电流传感器116向ECU 300发送指示检测电流Ib的信号。
系统主继电器SMR2被布置在基本电池体102的正电极和电力线PL2之间。系统主继电器SMR1和限流电阻器110与系统主继电器SMR2并联连接。系统主继电器SMR3布置在基本电池体102的负电极和接地线SL1之间。
系统主继电器SMR1、SMR2、SMR3的通电状态根据分别从ECU 30给出的控制信号CONT1、CONT2、CONT3受到控制。
第一电池150包含：第一电池体154；第一继电器152，其与第一电池体154串联连接；电压传感器156，用于检测第一电池150的电压Vop1。第二电池160包含：第二电池体164；第二继电器162，其与第二电池体164串联连接；电压传感器168，用于检测第二电池160的电压Vop2。
电压传感器156将指示检测电压Vop1的信号发送到ECU 300。电压传感器168将指示检测电压Vop2的信号发送到ECU 300。
第一电池体154的正电极经由第一继电器152与设置在电力线PL1上的节点212连接。第二电池体164经由第二继电器162与节点212连接。节点212在升压转换器200与变换器202之间设置在电力线PL1上。
也就是说，第一电池体154和第一继电器152连接在电力线PL1和接地线SL1之间。另外，第二电池体164和第二继电器162连接在电力线PL1和接地线SL1之间。
也就是说，第一电池150、第二电池160、升压转换器200、变换器202彼此并联连接。
第一继电器152根据从ECU 300给出的控制信号CONT4受到激励。第二继电器162根据从ECU 300给出的控制信号CONT5受到激励。
在本发明此实施例中，基本电池体102、第一电池体154、第二电池体164不受特别限制，只要它们为蓄电装置。例如，基本电池体102、第一电池体154、第二电池体164可以为二次电池，例如铅蓄电池、镍氢化物电池、锂离子二次电池或类似物。或者，可代替电池使用大容量电容器，例如电气双层电容器或类似物。
装有根据本发明此实施例的车辆电力单元的车辆2的特征在于，第一电池150或第二电池160的正电极与升压转换器200和变换器202之间的节点212连接，以便将电力供到变换器202。
另外，在根据本发明此实施例的车辆电力单元中，第一电池150和第二电池160各自的下限电压被设置为高于基本电池100的上限电压。在本发明此实施例中，根据相应的容量，第一电池150和第二电池160的电压下限被设置为预定的下限阈值。
例如，图2显示出第一电池150中的充电状态(SOC)和开路电压OCV之间的关系。图2中的纵坐标代表开路电压OCV，图2中的横坐标代表SOC。如图2所示，随着SOC下降，开路电压OCV倾向于下降。
如图2所示，第一电池150被设计为使得第一电池150的电压Vd在第一电池150的SOC等于预定下限阈值时高于基本电池100的电压Vb。应当注意，第二电池160也以与第一电池150相同的方式设计。因此，将不再重复对第二电池160详细进行介绍。
另外，根据本发明此实施例的车辆电力单元的ECU 300对第一继电器152和第二继电器162进行控制，使得第一继电器152和第二继电器162不同时受到激励。
另外，ECU 300对升压转换器200进行控制，使得当用于变换器202的电力供给源从第一电池150和第二电池160中的一个切换到另一个时，由电流传感器210检测到的电流变得等于或小于指示蓄电装置中的一个的电压等于从升压转换器200输出到变换器202侧的输出电压的预定值。当电流传感器210检测到的电流等于或低于规定电流时，ECU 300以这样的方式控制第一继电器152和第二继电器162，以便切换电力供给源。
将介绍在致动车辆2的系统时将第一电池150用作电力供给源的车辆电力单元的操作。
图3示出了用于在致动车辆的系统时通过车辆电力单元ECU 300将电力供给源从基本电池切换到第一电池或第二电池的功能框图。
ECU 300包含系统致动判断单元302、基本电池继电器控制单元304、升压控制单元306、电压确定部分308、视情况可选的电池继电器控制单元310、转换器关闭控制单元312。
系统致动判断单元302判断是否存在致动车辆2的系统的请求。例如，如果系统致动判断单元302从起动开关接收到操作信号，系统致动判断单元302判断为存在致动车辆2的系统的请求。系统致动判断单元302可开启致动请求判断标识，如果判断为存在致动车辆2的系统的请求的话。
如果判断为存在致动车辆2的系统的请求，基本电池继电器控制单元304连接系统主继电器SMR1、SMR3。例如，当致动请求判断标识被开启时，基本电池继电器控制单元304可连接系统主继电器SMR1、SMR3。
在连接系统主继电器SMR1、SMR3之后预定的时间段已经过去后，基本电池继电器控制单元304连接系统主继电器SMR2，断开系统主继电器SMR1。
当系统主继电器SMR1、SMR3被连接时，升压控制单元306用第一电池150的电压Vop1控制升压转换器200。由电压传感器156检测到的第一电池150的电压Vop1被设置为目标电压。具体而言，升压控制单元306控制升压转换器200，使得由电压传感器214检测到的变换器202侧的升压转换器200输出电压Vc与目标电压Vop1一致。
电压判断单元308判断第一电池150的电压Vop1和输出电压Vc之间的差的绝对值是否等于或小于预定值A。预定值A为指示输出电压Vc等于电压Vop1的值，不限于特定值。应当注意，例如，当输出电压Vc与电压Vop1之间的差的绝对值等于或小于预定值A时，电压判断单元308可以开启电压判断标识。
如果输出电压Vc和电压Vop1之间的差的绝对值等于或低于预定值A，视情况可选的电池继电器控制单元310对第一继电器152进行控制，使得对第一继电器152进行激励。例如，当电压判断标识开启时，电池继电器控制单元310可对第一继电器152进行控制，使得第一继电器152被激励。
转换器关闭控制单元312与第一继电器152的导通同时或在之前或之后地关闭升压转换器200。具体而言，转换器关闭单元312停止IGBT元件Q1、Q2的开关操作。
在本发明此实施例中，系统致动判断单元302、基本电池继电器控制单元304、升压控制单元306、电压判断单元308、视情况可选的电池继电器控制单元310、转换器关闭控制单元312均被介绍为作为通过由ECU 300的CPU执行存储在存储器中的程序来实现的软件部件来发挥作用，但也可通过硬件部件实现。程序可被记录在存储介质上并安装在车辆上。
参照图4，将介绍在致动车辆系统时用于将电力供给源从基本电池切换到该电池的程序的控制结构，其由车辆电力单元ECU 300执行。
在步骤(下面称为S)100中，ECU 300判断车辆2的系统是否致动。如果判断为车辆2的系统被致动(S100中的是)，过程进行到S102。否则(S100中的否)，过程返回到S100。
在S102中，ECU 300连接基本电池100的系统主继电器SMR1、SMR3。在S104中，ECU 300对升压转换器200进行控制，使得升压转换器200的输出电压Vc变得等于目标电压Vop1。
在S106中，ECU 300判断输出电压Vc和电压Vop1之间的差的绝对值是否等于或低于预定值A。如果视情况可选的电池的电压Vop1和输出电压Vc之间的差的绝对值等于或低于预定值A(S106中的是)，过程进行到S108。否则(S106中的否)，过程返回到S104。
在S108中，ECU 300连接第一继电器152，使得第一继电器152变为导通。在S110中，ECU 300关闭升压转换器200。
将参照图5来介绍当车辆2被致动时由上面介绍的车辆电力单元ECU300执行的在车辆2的系统的致动中到作为电力供给源的第一电池150的切换。
例如，假设车辆2的系统关闭。当驾驶者在时刻Ta(0)操作起动开关以致动车辆2(S100中的是)时，基本电池100的系统主继电器SMR1、SMR2被致动(S102)，开始对于升压转换器200的升压控制(S104)。
因此，输出电压Vc接近第一电池150的电压Vop1。因此，输出电压Vc和电压Vop1之间的差的绝对值减小。
当输出电压Vc和目标电压Vop1之间的差的绝对值在时刻Ta(1)等于或低于预定值A(S106中的是)时，第一继电器152被激励(S108)，升压转换器200被关闭(S110)。
通过由此控制升压转换器200、使得输出电压Vc接近第一电池150的电压，当第一继电器152被连接时，在接触部分发生电弧的可能性较低。
尽管上面已经介绍了在致动车辆2的系统时将电力供给源切换到第一电池150的操作，同样的情况对于在致动车辆2的系统时将电力供给源切换到第二电池150成立。因此，不再重复对此操作进行详细介绍。在致动车辆2的系统时，ECU 300可以将例如具有与另一个相比较低的SOC的第一电池150或第二电池160或具有与另一个相比较高的SOC的一个用作电源。
下面将介绍当第一电池150的SOC已经下降到低于下限阈值B时将电源切换到第二电池160的操作。
图6示出了使用包含在车辆电力单元中的ECU 300将电力供给源从第一电池150切换到第二电池160的功能框图。
ECU 300包含SOC判断单元352、第一升压控制单元354、电流判断单元356、第一继电器控制单元358、第二升压控制单元360、电压判断单元362、第二继电器控制单元364、转换器关闭控制单元366。
SOC判断单元353判断第一电池150的SOC是否已经下降到低于下限阈值B。基于例如第一电池150的电压Vop1和电流Ia，SOC判断单元352推定第一电池150的SOC，并判断推定的SOC是否已经下降到低于下限阈值B。应当注意，例如，SOC判断单元352可以开启第一SOC减小判断标识，如果其判断为推定的SOC已经下降到低于下限阈值B的话。
当第一电池150的SOC已经下降到低于下限阈值B时，第一升压控制单元354将第一电池150的电压Vop1设置为目标电压，并对升压转换器200进行控制，使得变换器202侧的升压转换器200的输出电压Vc接近目标电压Vop1。
应当注意，例如，当第一SOC减小判断标识被开启时，第一升压控制单元354可控制升压转换器200，使得变换器202侧的升压转换器200的输出电压Vc接近目标电压Vop1。
电流判断单元356判断电流Ia是否等于或低于阈值电流C。阈值电流C的值可以为这样的值：在该值处，输出电压Vc等于目标电压Vop1，也就是说，指示没有电流正在流经电池组件10和升压转换器200之间的电力线PL1的值。例如，阈值电流C可以为零，或者，可以为大于零的这样的值：其将电流传感器210的误差等等被考虑在内。
例如，电流判断单元356可以开启电流判断标识，如果其判断为电流Ia等于或低于阈值电流C的话。
如果判断为电流Ia等于或低于阈值电流C，第一继电器控制单元358发送控制信号CONT4，以便命令第一继电器152断开。例如，当电流判断标识被开启时，第一继电器控制单元358可断开第一继电器152。
在第一继电器152断开后，第二升压控制单元360将第二电池160的电压Vop2设置为目标电压，并对升压转换器200进行控制，使得变换器202侧的升压转换器200的输出电压Vc变得等于目标电压Vop2。
电压判断单元362判断第二电池160的电压Vop2和输出电压Vc之间的差的绝对值是否等于或低于预定值D。应当注意，所述预定值D可以为这样的阈值：其使得可以判断输出电压Vc和电压Vop2大致彼此相等。例如，所述预定值D可被设置为零，或者可为大于零的值，以便将电压传感器166、208的读数中的可能的误差等等考虑在内。
如果输出电压Vc和电压Vop2之间的差的绝对值等于或低于所述预定值D，第二继电器控制单元364向第二继电器162发送控制信号CONT5，以便连接第二继电器162。应当注意，例如，如果电压判断标识开启，第二继电器控制单元364可连接第二继电器162。
在第二继电器162开通后，转换器关闭控制单元366关断升压转换器200。具体而言，转换器关闭控制单元366停止IGBT元件Q1、Q2的开关操作。
在本发明此实施例中，SOC判断单元352、第一升压控制单元354、电流判断单元356、第一继电器控制单元358、第二升压控制单元360、电压判断单元362、第二继电器控制单元364、转换器关闭控制单元366均被描述为通过由ECU 300的CPU执行存储在存储器中的软件来实现，但也可通过硬件来实现。应当注意，这种程序也可记录在存储介质上，并安装在车辆上。
下面，参照图7，将要介绍当第一电池150的SOC已经下降时，由车辆电力单元ECU 300执行以便将电力供给源从第一电池150切换到第二电池160的程序的控制结构。
在S200中，ECU 300判断第一电池150的SOC是否已经下降为低于下限阈值B。如果第一电池150的SOC已经下降为低于下限阈值B(S200中的是)，过程进行到S202。否则(S200中的否)，过程返回到S200。
在S202中，ECU 300执行第一升压控制。也就是说，ECU 300将第一电池150的电压Vop1设置为目标电压，并对升压转换器200进行控制，以便将变换器202侧上的升压转换器200的输出电压Vc升高为目标电压Vop1。
在S204中，ECU 300判断电流Ia是否等于或低于阈值电流C。如果电流Ia等于或低于阈值电流C(S204中的是)，过程进行到S206。否则(S204中的否)，过程返回到S202。
在S206中，ECU 300断开第一继电器152。在S208中，ECU 300执行第二升压控制。也就是说，ECU 300将第二电池160的电压Vop2设置为目标电压，并对升压转换器200进行控制，以便将升压转换器200的输出电压Vc升高为目标电压Vop2。
在S210中，ECU 300判断第二电池160的电压Vop2和输出电压Vc之间的差的绝对值是否等于或小于所述预定值D。如果判断为第二电池160的电压Vop2和输出电压Vc之间的差的绝对值等于或低于所述预定值D(S210中的是)，过程进行到S212。否则(S210中的否)，过程返回到S208。
在S212中，ECU 300连接第二电池160的第二继电器162。在S214中，ECU 300关闭升压转换器200。
下面将参照图8介绍在车辆2的系统的致动期间当第一电池150的SOC已经下降时由车辆电力单元ECU 300执行的将电力供给源从第一电池150切换到第二电池160的操作。
例如，如果车辆正在电动发电机30通过吸取来自第一电池150的电力受到驱动的情况下行驶，第一电池150的SOC将会随时间下降。
当第一电池150的SOC已经在时刻Tb(0)下降为低于下限阈值B(S200中的是)时，升压转换器200被开启，第一升压控制被执行(S202)。因此，电流Ia在时刻Tb(0)开始下降。
如果电流Ia在时刻Tb(1)下降到或低于下限阈值B(S204中的是)，第一电池150的第一继电器152被断开(S206)，并且，执行第二升压控制(S208)。
随着时间，通过第二升压控制，输出电压Vc将会接近电压Vop2。因此，第二电池160的电压Vop2和输出电压Vc之间的差的绝对值在时刻Tb(1)开始下降。
另外，在此时刻，第一继电器152和第二继电器162均被断开。因此，基本电池100的电力——其由升压转换器200升高——被供到变换器202。
如果第二电池160的电压Vop2和输出电压Vc之间的差的绝对值在时刻Tb(2)等于或低于所述预定值d，第二电池160的第二继电器162被连接，升压转换器20被关闭。此时，第二电池160的电力被供到变换器202。
通过由此确保不存在第一继电器152和第二继电器162同时被连接的时间段并将电力供给源从第一电池150切换到第二电池160，在断开第一继电器152以及连接第二继电器162等时在接触部分上的电弧可受到抑制。另外，在电力供给源到第二电池160的切换完成之前第一继电器152和第二继电器162均被断开的时间段中，通过从基本电池100吸取电力，车辆可继续行驶，而不导致驱动力的下降，
上面已经介绍了当通过从第一电池150吸取电力而驱动电动发电机30时，根据第一电池150的SOC的下降从第一电池150向第二电池160切换电力供给源的操作。然而，同样的情况对于当通过从第二电池吸取电力来驱动电动发电机30时根据第二电池160的SOC的下降将电力供给源从第二电池160切换到第一电池150的操作成立。因此，不再重复对此操作进行详细介绍。
在来自第一电池150的电力正在被吸取时，当基本电池100的SOC已经下降到低于下限阈值E时的车辆电力单元的操作如下所述。
图9示出了根据本发明此实施例，在来自第一电池150的电力正在被吸取时，当基本电池100的SOC已经下降到低于下限阈值B时，由车辆电力单元ECU 300执行的基本电池100的充电操作的功能框图。
ECU 300包含SOC判断单元402、基本电池充电控制单元404、充电完成判断单元406。
SOC判断单元402判断基本电池100的SOC是否已经下降到低于下限阈值E。例如，基于基本电池100的电压Vb和电流Ib，SOC判断单元402推定基本电池100的SOC，以便判断推定SOC是否已经下降为低于下限阈值B。应当注意，例如，SOC判断单元402可以开启第二SOC下降判断标识，如果其判断为推定SOC已经下降为低于下限阈值B的话。
如果基本电池100的SOC已经下降为低于下限阈值B，基本电池充电控制单元404开始对基本电池100进行充电。例如，基本电池充电控制单元404对升压转换器200进行控制，以便从第一电池150吸取电力，从而对基本电池100进行充电。
具体而言，当第一电池150的第一继电器152和第二电池160的第二继电器162均被开通时，基本电池充电控制单元404将低于第一电池150的电压Vop1的预定电压设置为目标电压，并对升压转换器200进行控制，使得所设置的目标电压被获得。被设置为目标电压的电压不应特别受到限制，只要其为基本电池100通过从第一电池150吸取电力而得到适当充电的电压。
例如，当第二SOC下降判断标识被开启时，基本电池充电控制单元404可设置目标电压，并对升压转换器200进行控制，使得所设置的目标电压被获得。
另外，作为通过从第一电池150吸取电力对基本电池100充电的附加或作为替代地，例如在由车辆2进行再生制动期间，基本电池充电控制单元404可使用由变换器202产生的电力对基本电池100进行充电。同样，以这种方式，基本电池100可被充电。
充电完成判断单元406判断基本电池100的充电是否已经完全充电。例如，当基本电池100的SOC等于或超过上限阈值F时或在基本电池充电控制单元404已经开始基本电池100的充电后预定的时间段已经过去时，充电完成判断单元406可判断基本电池100的充电为完全充电。上限阈值F不应特别受到限制，只要其大于下限阈值E。上限阈值F可按照经验确定或在理论上推定。
当判断为基本电池100已经完全充电时，例如，充电完成判断单元406可开启充电完成判断标识。
接着，参照图10，下面将要介绍在从第一电池150吸取电力的同时，当基本电池100的SOC已经下降为低于下限阈值E时，车辆电力单元ECU300的操作。
在S300中，ECU 300判断基本电池100的SOC是否已经下降为低于下限阈值B。如果基本电池100的SOC已经下降为低于下限阈值E(S300中的是)，过程进行到S302。否则(S300中的否)，过程返回到S300。
在S302中，ECU 300执行基本电池充电控制。也就是说，ECU 300控制升压转换器200，以便从第一电池150吸取电力，从而对基本电池100充电。
在S304中，ECU 300判断基本电池100的充电是否已经完成。如果基本电池100的充电已经完成(S304中的是)，此过程终止。否则(S304中的否)，过程返回到S302。
下面将介绍在从第一电池150吸取电力的同时，当基本电池100的SOC已经下降到低于所述预定下限阈值E时，由车辆电力单元ECU 300执行的操作。
例如，如果车辆2正在电动发电机30通过从第一电池150吸取电力受到驱动的情况下行驶时，即使没有电力被供到电动发电机30，由于DC/DC转换器的操作或空调逆变器的运行，基本电池100的SOC可随时间连续下降。
如果基本电池100的SOC已经下降到低于阈值E(S300中的是)，基本电池100通过从第一电池150吸取电力来充电(S302)。因此，基本电池100的SOC增大。
电池150的电压高于基本电池100的电压，即使当第一电池150的SOC接近指示下限值的下限阈值B时，基本电池100因此可通过从第一电池150吸取电力来充电，直到到第二电池160的切换完成。
当基本电池100的SOC至少达到上限阈值F时，或当在充电开始后规定的时间段已经过去时，判断为基本电池150已经完全充电(S304中的是)。
当车辆操作过程中由于第一电池150的SOC的减小从第一电池150切换到第二电池160时，基本电池100的充电控制可被暂停。
如上所述，即使在基本电池100的SOC在第一电池150使用期间已经下降时，基本电池100可通过从第一电池150吸取电力而被充电。
尽管在上面已经介绍了在第一电池150使用期间当基本电池100的SOC已经下降时通过吸取第一电池150的电力而对基本电池100进行充电的操作，同样的情况在第二电池160使用期间当基本电池100的SOC已经下降时通过吸取二次电池160的电力对基本电池100进行充电时成立。
通过上面介绍的方式，根据具有基本电池、转换器和变换器的构造的车辆电力单元，根据本发明此实施例，将第一电池的正电极与在升压转换器和变换器之间设置在电力线上的节点连接。因此，在车辆制造过程中或在车辆的售后服务期间，相比于第一电池与基本电池并联连接的情况，安装电池时的电弧受到抑制。另外，由于基本电池和第一电池或第二电池共用一个接地线SL1，电池组件可使用仅仅三个电力电缆与PCU连接。另外，可使用一个电流传感器21来监视流经第一电池和第二电池二者的电流。因此，可以抑制由于添加了视情况可选的电池引起的部件数量的不必要的增大。
另外，当第一电池的SOC接近下限阈值电压时，第一电池的下限阈值电压被设置为高于基本电池的上限阈值电压。因此，即使当基本电池的SOC已经下降时，基本电池可使用第一电池的电力充电。
另外，第一继电器和第二继电器受到控制，使得二者不同时受到激励。因此，当连接或断开第一继电器和第二继电器时的电弧以及第一电池与第二电池之间的电流循环可受到抑制。
另外，当接收到将电力供给源从第一电池切换到第二电池的请求时，ECU将第一电池的电压设置为目标电压，对升压转换器进行控制，使得电流Ia变得大致等于零，对第一继电器和第二继电器进行控制，以便切换电力供给源，由此使得抑制在断开第一继电器时的电弧成为可能。另外，在第一继电器被关断后，ECU将第二电池的电压设置为目标电压，并对升压转换器进行控制，使得输出电压和目标电压之间的差接近零，由此使得可以抑制在连接第二继电器时的电弧。
在本发明的上面介绍的实施例中，电力从第一电池和第二电池中的至少一个供到基本电池。然而，本发明不限于这种构造。例如，采用这样的构造也是适宜的：电力从基本电池供到第一电池和第二电池中的至少一个。
尽管参照其示例性实施例介绍了本发明，将会明了，本发明不限于所介绍的实施例。相反，本发明旨在覆盖多种修改和等效布置。另外，尽管以多种示例性组合和配置示出了所公开的发明的多种元件，包含更多、更少或仅仅一个元件的其他组合和构造也落在所附权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种安装在车辆上的车辆用电力单元，所述电力单元的特征在于包含：
第一蓄电装置；
转换器(200)，其用于将供自所述第一蓄电装置的电压转换为目标电压，并将经电压转换后的电力供到电气部件(202)；
电力线(PL1，SL1)，其将所述电气部件(202)与所述转换器(200)相连接；以及
第二蓄电装置，其正电极与设置在所述电力线(PL1，SL1)的正电极电力线(PL1)上的节点(212)相连接，用于向所述电气部件(202)供给电力，
其中，所述第二蓄电装置具有这样的下限阈值电压：其被设置为高于所述第一蓄电装置的上限阈值电压，所述电力单元还包含：
第一继电器，其被设置为与所述第二蓄电装置串联，用于将所述第二蓄电装置与所述电力线(PL1，SL1)连接以及断开；
第三蓄电装置；
第二继电器，其被设置为与所述第三蓄电装置串联，用于将所述第三蓄电装置与所述电力线(PL1，SL1)连接以及断开；
继电器控制单元(304，310，358，364)，其对所述第一继电器以及所述第二继电器进行控制，
其中，所述第二蓄电装置及所述第一继电器的串联组合与所述第三蓄电装置及所述第二继电器的串联组合彼此并联连接，且
其中，所述继电器控制单元(304，310，358，364)以这样的方式对所述第一继电器以及所述第二继电器进行控制：单独将所述第一继电器以及所述第二继电器与所述电力线(PL1，SL1)相连接，所述电力单元还包含：
检测单元(210)，用于检测所述第二蓄电装置的正电极与所述节点(212)之间的电流；以及
转换器控制单元(306，312，354，360，366)，用于根据由所述检测单元(210)检测到的电流对所述转换器(200)进行控制，
其中，所述转换器控制单元(306，312，354，360，366)对所述转换器(200)进行控制，使得当将电力供给源从所述第二蓄电装置和所述第三蓄电装置中的一个切换到另一个蓄电装置时，由所述检测单元(210)检测到的电流变得等于或小于阈值电流，且
其中，当由所述检测单元(210)检测到的电流下降到或低于所述阈值电流时，所述转换器控制单元(306，312，354，360，366)命令所述继电器控制单元(304，310，358，364)切换所述电力供给源。
2.根据权利要求1的车辆用电力单元，其中，
所述电力线(PL1，SL1)的所述正电极电力线(PL1)被连接到所述第二蓄电装置的所述正电极、所述电气部件(202)的正电极以及所述转换器(200)的正电极；且
所述电力线(PL1，SL1)的负电极电力线(SL1)被连接到所述第一蓄电装置的负电极、所述第二蓄电装置的负电极、所述电气部件(202)的负电极以及所述转换器(200)的负电极。
3.根据权利要求2的车辆用电力单元，其中，所述第一蓄电装置的正电极经由所述转换器(200)被连接到设置在所述电力线(PL1，SL1)的所述正电极电力线(PL1)上的所述节点(212)。
4.根据权利要求1-3中任意一项的车辆用电力单元，其还包含：
系统主继电器，其被设置在所述第一蓄电装置和所述转换器(200)之间，用于将所述第一蓄电装置与所述转换器(200)连接以及断开；其中
所述继电器控制单元(304，310，358，364)还对所述系统主继电器进行控制，
其中，所述继电器控制单元(304，310，358，364)对所述系统主继电器进行控制，以便连接所述第一蓄电装置和所述转换器(200)，一直到供自所述第一蓄电装置的电压达到所述目标电压，且
其中，当供自所述第一蓄电装置的所述电压达到所述目标电压时，所述继电器控制单元(304，310，358，364)对所述第一继电器进行控制，以便将所述第二蓄电装置与所述电力线(PL1，SL1)相连接。
5.根据权利要求1-3中任意一项的车辆用电力单元，其还包含：
系统主继电器，其被设置在所述第一蓄电装置和所述转换器(200)之间，用于将所述第一蓄电装置与所述转换器(200)连接以及断开；
所述继电器控制单元(304，310，358，364)还用于对所述系统主继电器进行控制；以及
充电控制单元(404)，其对所述继电器控制单元(304，310，358，364)以及所述转换器控制单元(306，312，354，360，366)进行控制，
其中，所述充电控制单元(404)对所述转换器控制单元(306，312，354，360，366)进行控制，使得当所述第二蓄电装置的蓄电量下降到低于下限阈值时，供自所述第一蓄电装置的电压接近供自所述第二蓄电装置的电压，且
其中，当供自所述第一蓄电装置的所述电压与供自所述第二蓄电装置的所述电压之间的差下降到低于预定值时，所述充电控制单元(404)对所述第一继电器进行控制，以便将所述第二蓄电装置与所述电力线(PL1，SL1)相连接，并且，所述充电控制单元(404)对所述系统主继电器进行控制，以便连接所述第一蓄电装置与所述转换器(200)。
6.一种对车辆用电力单元进行控制的方法，所述车辆用电力单元至少包含：能与电气部件(202)相连接的第一蓄电装置、第二蓄电装置以及第三蓄电装置；转换器(200)，其用于将供自所述第一蓄电装置的电压转换为目标电压，并将经电压转换后的电力供到电气部件(202)；第一继电器，其被设置为与所述第二蓄电装置串联，用于将所述第二蓄电装置与电力线(PL1，SL1)连接以及断开；第二继电器，其被设置为与所述第三蓄电装置串联，用于将所述第三蓄电装置与所述电力线(PL1，SL1)连接以及断开；继电器控制单元(304，310，358，364)，其对所述第一继电器以及所述第二继电器进行控制，其中，所述第二蓄电装置及所述第一继电器的串联组合与所述第三蓄电装置及所述第二继电器的串联组合彼此并联连接；检测单元(210)，用于检测所述第二蓄电装置的正电极与节点(212)之间的电流；转换器控制单元(306，312，354，360，366)，用于根据由所述检测单元(210)检测到的电流对所述转换器(200)进行控制，所述方法的特征在于包含：
当所述第一蓄电装置与所述电气部件(202)相连接时，将供自所述第二蓄电装置的电压控制为与供自所述第一蓄电装置的电压相匹配；以及
当供自所述第二蓄电装置的所述电压与供自所述第一蓄电装置的所述电压之间的差下降为低于预定值时，将所述第一蓄电装置从所述电气部件(202)断开，并将所述第二蓄电装置与所述电气部件(202)相连接，
其中，所述第二蓄电装置具有这样的下限阈值电压：其被设置为高于所述第一蓄电装置的上限阈值电压，所述方法还包含：
以这样的方式对所述第一继电器以及所述第二继电器进行控制：单独将所述第一继电器以及所述第二继电器与所述电力线(PL1，SL1)相连接，
对所述转换器(200)进行控制，使得当将电力供给源从所述第二蓄电装置和所述第三蓄电装置中的一个切换到另一个蓄电装置时，由所述检测单元(210)检测到的电流变得等于或小于阈值电流，且
当由所述检测单元(210)检测到的电流下降到或低于所述阈值电流时，命令所述继电器控制单元(304，310，358，364)切换所述电力供给源。
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