CN103209855A - 电动车辆的电源系统及其控制方法以及电动车辆 - Google Patents

Abstract

将来自外部电源（260）的电力变换为蓄电装置（110）的充电电力的充电装置（200），构成为能够进行双向电力变换。外部充电系统的AC/DC转换器（210）将电力线（ALC1，ALC2）的交流电力变换为辅机电池（180）的充电电力。车辆行驶系统的DC/DC转换器（170）将来自蓄电装置（110）的电力变换为辅机电池（180）的充电电力。控制装置（300）在存在辅机电池的充电要求时，根据辅机电池的输出状态，选择性地执行通过DC/DC转换器（170）对蓄电装置（110）的电力进行变换来对辅机电池（180）充电的第1充电、和通过蓄电装置（200）及AC/DC转换器（210）对蓄电装置（110）的电力进行变换来对辅机电池（180）充电的第2充电。

Description

电动车辆的电源系统及其控制方法以及电动车辆

技术领域

本发明涉及电动车辆的电源系统及其控制方法以及电动车辆，更具体地说，涉及搭载了行驶用电动机供电用的主蓄电装置（高压）、和包含控制装置的辅机供电用的副蓄电装置（低压）的能够通过外部电源进行充电的电动车辆的辅机电池的充电控制。

背景技术

作为构成为能够使用来自以二次电池为代表的车载蓄电装置的电力通过电动机进行行驶的电动车辆，已知电动汽车、混合动力汽车或燃料电池汽车。在电动车辆中，一般为如下结构：搭载有行驶用电动机的供电所使用的高压的蓄电装置（例如，主电池）、和包含控制装置的辅机的供电所使用的低压的蓄电装置（例如，辅机电池）这2种蓄电装置。

另外，近年来，已开发出能够通过车辆外部的电源（以下，也称为“外部电源”）对车载蓄电装置充电的电动车辆。例如，在日本特开2009-27774号公报（专利文献1）中记载了可改善外部充电时的充电效率的电动车辆的结构。

具体地说，专利文献1所记载的电动车辆具备：能够通过外部电源进行充电的主电池、对主电池的电压进行降压并输出的DC/DC转换器和通过DC/DC转换器的输出电压进行充电的辅机电池。并且，在车辆运转时使DC/DC转换器连续运转，另一方面，在外部充电时，使DC/DC转换器间歇运转。由此，能够抑制DC/DC转换器的消耗电力，能够改善外部充电的充电效率。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2009-27774号公报

发明内容

发明要解决的问题

在电动车辆中，当主蓄电装置（主电池）的剩余容量降低时车辆不能行驶。另外，当副蓄电装置（辅机电池）的电压降低时，无法使控制装置正常地动作，由此有可能即使确保了主蓄电装置的剩余容量车辆也不能行驶。尤其在车辆行驶开始时起动系统时，需要考虑以不导致副蓄电装置（辅机电池）的输出降低。

通常，在电动车辆中，在外部充电时与主电池并列地对辅机电池通过来自外部电源的电力进行充电。另一方面，在外部充电时以外，如专利文献1所记载的那样，通过DC/DC转换器对主电池的输出电力进行降压来对辅机电池充电。该DC/DC转换器连接在从主蓄电装置到行驶用电动机的通电路径的中途。一般来说，车辆行驶中在主蓄电装置和行驶用电动机之间授受的电力比外部充电时从外部电源供给的电力大。因此，DC/DC转换器的电力容量比较大，其消耗电力也比外部充电时使用的电力变换器大。

另外，通常在主蓄电装置和行驶用电动机之间的通电路径上配置有系统起动时被接通的容量比较大的主继电器。一般来说，用于使该主继电器接通的励磁电流也是通过辅机电池的电力被供给的。因此，为了在不连接外部电源的状态下开始辅机电池的充电，用于使DC/DC转换器和/或主继电器工作的辅机电池的消耗电力变大。

因此，在难以确保辅机电池的输出的状态下，难以开始用于形成这样的辅机电池的充电路径的控制。其结果，在辅机电池的输出显著降低的情况下，有可能无法起动用于车辆行驶的电力系统。

本发明是为了解决这样的问题而提出的，其目的在于，提供一种电源系统的结构，在能够进行外部充电的电动车辆中，在作为控制系统的电源的副蓄电装置的输出降低时也能够切实地形成基于来自主蓄电装置的电力的副蓄电装置的充电路径。

用于解决问题的手段

本发明的一个方式是电动车辆的电源系统，具备主蓄电装置、充电装置、副蓄电装置、第1电力变换器、第2电力变换器和控制装置。主蓄电装置构成为蓄积相对于产生车辆驱动功率的电动机输入输出的电力。充电装置构成为选择性地执行第1电力变换和第2电力变换，所述第1电力变换是将来自外部电源的电力变换为主蓄电装置的充电电力的电力变换，所述第2电力变换是与第1电力变换相反方向的电力变换中的至少一部分。副蓄电装置的输出电压比主蓄电装置的输出电压低。第1电力变换器连接于主蓄电装置和电动机之间的路径，构成为将来自主蓄电装置的电力变换为副蓄电装置的充电电力。第2电力变换器连接于主蓄电装置和用于与外部电源连接的连接部之间的路径，构成为将由充电装置通过第2电力变换得到的电力变换为副蓄电装置的充电电力。第2电力变换器的额定输出比第1电力变换器的额定输出小。控制装置构成为在对副蓄电装置充电的情况下，根据副蓄电装置的输出状态，选择性地执行使充电装置及第2电力变换器停止而通过第1电力变换器对副蓄电装置充电的第1充电、和使第1电力变换器停止而通过充电装置及第2电力变换器对副蓄电装置充电的第2充电。

优选，控制装置在表示副蓄电装置的输出状态的状态值比预定的判定值低时选择第2充电来对副蓄电装置充电。

更优选，状态值是副蓄电装置的可输出电力上限值、输出电压或温度。

另外优选，外部电源供给交流电力，充电装置包含第3电力变换器和第4电力变换器。第3电力变换器构成为在外部充电时在与外部电源连接的第1电力线和用于传递直流电压的第2电力线之间进行双向的交流/直流电力变换。第4电力变换器构成为在第2电力线和主蓄电装置之间进行双向的直流/直流电力变换。在第2电力变换中，第3电力变换器及第4电力变换器将来自主蓄电装置的电力变换为交流电力并输出到第1电力线。并且，第2电力变换器将通过第2电力变换得到的第1电力线的交流电力变换为用于对副蓄电装置充电的直流电力。

或者优选，外部电源供给交流电力，充电装置包含第3电力变换器和第4电力变换器。第3电力变换器构成为在外部充电时将与外部电源连接的第1电力线的交流电力变换为直流电力，并输出到用于传递直流电压的第2电力线。第4电力变换器构成为在第2电力线和主蓄电装置之间进行双向的直流/直流电力变换。在第2电力变换中，第4电力变换器对来自主蓄电装置的电力进行直流电压变换并输出到第2电力线。第2电力变换器将通过第2电力变换得到的第2电力线的直流电力变换为用于对副蓄电装置充电的直流电力。

优选，第1电力变换器的消耗电力比第2电力变换器的消耗电力与充电装置的通过第2电力变换消耗的消耗电力之和大。

另外优选，第2电力变换器构成为在外部充电时以来自外部电源的电力为源来产生副蓄电装置的充电电力。并且，控制装置在外部充电时执行使第1电力变换器停止而通过第2电力变换器对副蓄电装置充电的第3充电。

本发明的另一方式是能够通过外部电源进行充电的电动车辆，具备产生车辆驱动功率的电动机、主蓄电装置、充电装置、副蓄电装置、第1电力变换器、第2电力变换器和控制装置。主蓄电装置构成为蓄积相对于电动机输入输出的电力。副蓄电装置的输出电压比主蓄电装置的输出电压低。充电装置构成为选择性地执行第1电力变换和第2电力变换，所述第1电力变换是将来自外部电源的电力变换为主蓄电装置的充电电力的电力变换，所述第2电力变换是与第1电力变换相反方向的电力变换中的至少一部分。第1电力变换器连接于主蓄电装置和电动机之间的路径，构成为将来自主蓄电装置的电力变换为副蓄电装置的充电电力。第2电力变换器连接于主蓄电装置和用于与外部电源连接的连接部之间的路径，构成为将由充电装置通过第2电力变换得到的电力变换为副蓄电装置的充电电力。第2电力变换器的额定输出比所述第1电力变换器的额定输出小。控制装置构成为在对副蓄电装置充电的情况下，根据副蓄电装置的输出状态，选择性地执行使充电装置及第2电力变换器停止而通过第1电力变换器对副蓄电装置充电的第1充电、和使第1电力变换器停止而通过充电装置及第2电力变换器对副蓄电装置充电的第2充电。

优选，控制装置在表示副蓄电装置的输出状态的状态值比预定的判定值低时选择第2充电来对副蓄电装置充电。

另外优选，第1电力变换器的消耗电力比第2电力变换器的消耗电力与充电装置的通过第2电力变换消耗的消耗电力之和大。

或者优选，第2电力变换器构成为在外部充电时以来自外部电源的电力为源来产生副蓄电装置的充电电力。并且，控制装置在外部充电时执行使第1电力变换器停止而通过第2电力变换器对副蓄电装置充电的第3充电。

根据本发明的另一方式，是一种电动车辆的电源系统的控制方法，所述电动车辆搭载有产生车辆驱动功率的电动机，电源系统具备主蓄电装置、充电装置、副蓄电装置、第1电力变换器和第2电力变换器。主蓄电装置构成为蓄积相对于电动机输入输出的电力。副蓄电装置的输出电压比主蓄电装置的输出电压低。充电装置构成为选择性地执行第1电力变换和第2电力变换，所述第1电力变换是将来自外部电源的电力变换为主蓄电装置的充电电力的电力变换，所述第2电力变换是与第1电力变换相反方向的电力变换中的至少一部分。第1电力变换器连接于主蓄电装置和电动机之间的路径，构成为将来自主蓄电装置的电力变换为副蓄电装置的充电电力。第2电力变换器连接于主蓄电装置和用于与外部电源连接的连接部之间的路径，构成为将由充电装置通过第2电力变换得到的电力变换为副蓄电装置的充电电力。第2电力变换器的额定输出比第1电力变换器的额定输出小。并且，控制方法包括：对副蓄电装置的充电要求进行检测的步骤；在响应了充电要求的充电开始时对副蓄电装置的输出状态进行检测的步骤；和选择步骤，根据所检测出的输出状态，选择第1充电以及第2充电。在第1充电中，使充电装置及第2电力变换器停止而通过第1电力变换器对副蓄电装置充电。在第2充电中，使第1电力变换器停止而通过充电装置及第2电力变换器对副蓄电装置充电。

优选，选择步骤中，在表示副蓄电装置的输出状态的状态值比预定的判定值低时，选择第2充电来对副蓄电装置充电。

另外优选，状态值是副蓄电装置的可输出电力上限值、输出电压或温度。

发明的效果

根据本发明，在能够进行外部充电的电动车辆及其电源系统中，当作为控制系统的电源的副蓄电装置的输出降低时，也能够切实地形成基于来自主蓄电装置的电力的副蓄电装置的充电路径。

附图说明

图1是表示具备本发明的实施方式涉及的电源系统的电动车辆的结构的框图。

图2是表示图1所示的PCU的结构例的框图。

图3是表示图1所示的外部充电用的充电装置的结构例的电路图。

图4是说明本发明的实施方式涉及的电源系统的辅机电池充电控制的流程图。

图5是表示具备本发明的实施方式的变形例涉及的电源系统的电动车辆的结构的框图。

图6是说明本发明的实施方式的变形例涉及的电源系统的辅机电池充电控制的流程图。

具体实施方式

图1是表示具备本发明的实施方式涉及的电源系统的电动车辆的结构的框图。

参照图1，电动车辆100具有：与“主蓄电装置”对应的蓄电装置110、系统主继电器（以下，也称为SMR（System Main Relay）。）115、PCU（PowerControl Unit：电力控制单元）120、作为行驶用电动机的电动发电机130、动力传递传动装置（gear）140、驱动轮150和控制装置300。

蓄电装置110是构成为能够充放电的电力储存元件，代表性地由锂离子电池、镍氢电池等二次电池构成。例如，蓄电装置110的输出电压为200V左右。或者，蓄电装置110也可以由双电荷层电容器等的蓄电元件或者由蓄电元件与二次电池的组合构成。

控制装置300由包括未图示的CPU（Central Processing Unit）、存储装置及输入输出缓冲器的电子控制单元（Electronic Control Unit）构成。控制装置300（以下，也称为ECU300）对搭载于电动车辆100的各设备进行控制。此外，针对这些控制，不限于通过软件实现的处理，也能够利用专用的硬件（电子电路）进行处理。

蓄电装置110经由SMR115与电力线PL1及接地线NL1连接。电力线PL1及接地线NL1与用于驱动电动发电机130的PCU120连接。蓄电装置110将用于产生电动车辆100的驱动力的电力供给到PCU120。另外，蓄电装置110存储由电动发电机130发电产生的电力。

SMR115所包含的继电器的一端分别与蓄电装置110的正极端子及负极端子连接。SMR115所包含的继电器的另一端分别与连接于PCU120的电力线PL1及接地线NL1连接。并且，SMR115基于来自ECU300的控制信号SE1，对蓄电装置110和PCU120之间的电力的供给和切断进行切换。

图2是表示PCU120的内部结构的一例的图。

参照图2，PCU120包括转换器121、逆变器122和平滑电容器C1、C2。

转换器121基于来自ECU300的控制信号PWC，在电力线PL1及接地线NL1和电力线HPL及接地线NL1之间进行双向的电力变换。就转换器121而言，能够任意地适用具有直流电压变换功能的电力变换电路（例如，双向的斩波电路）的电路结构。

逆变器122与电力线HPL及接地线NL1连接。逆变器122基于来自ECU300的控制信号PWI，将从转换器121供给的直流电力变换为交流电力，驱动电动发电机130。就逆变器122而言，能够适用一般的三相逆变器的电路结构。

此外，在本实施方式中，虽然将设置1对电动发电机及变换器的结构作为一例示出，但是也可以为具有多对电动发电机及变换器的结构。

平滑电容器C1设置在电力线PL1和接地线NL1之间，使电力线PL1和接地线NL1之间的电压变动减少。另外，电容器C2设置在电力线HPL和接地线NL1之间，使电力线HPL和接地线NL1之间的电压变动减少。

再次参照图1，电动发电机130为交流旋转电机，例如，为具有埋设有永磁体的转子的永磁体型同步电动机。

电动发电机130的输出转矩经由由未图示的减速器、动力分配机构构成的动力传递传动装置140传递至驱动轮150。通过传递到驱动轮150的转矩使电动车辆100行驶。电动发电机130在电动车辆100的再生制动时，能够通过驱动轮150的旋转力发电。并且，该发电电力通过PCU120变换为蓄电装置110的充电电力。

另外，在除了电动发电机130之外还搭载有发动机（未图示）的混合动力汽车中，通过使该发动机及电动发电机130协调动作，产生所需要的车辆驱动力。该情况下，也能够利用由发动机的旋转产生的发电电力对蓄电装置110充电。

这样，本实施方式的电动车辆100表示搭载了用于产生车辆驱动力的电动机的车辆，包括通过发动机及电动机产生车辆驱动力的混合动力汽车、以及未搭载发动机的电动汽车及燃料电池汽车等，关于这一点进行确认性地记载。

根据图1所示的电动车辆100的结构，由除了电动发电机130、动力传递传动装置140及驱动轮150以外的部分构成电动车辆的电源系统。

电源系统作为用于通过来自外部电源260的电力对蓄电装置110进行外部充电的结构（外部充电系统），还包括充电装置200、AC/DC转换器210、充电继电器240和连接部250。一般来说，外部电源260由商用交流电源构成。

连接部250与用于使外部电源260及电动车辆100电连接的充电电缆280的充电连接器270连接。并且，来自外部电源260的电力经由充电电缆280传递到电动车辆100。

充电装置200经由电力线ACL1、ACL2与连接部250连接。另外，充电装置200经由电力线PL2及接地线NL2、和外部充电时被接通的充电继电器240（以下，也称为CHR240）与蓄电装置110电连接。

CHR240连接于蓄电装置110的正极端子和电力线PL2之间、以及蓄电装置110的负极端子和接地线NL2之间。CHR240基于来自ECU300的控制信号SE2，形成或者切断蓄电装置110和充电装置200之间的通电路径。

在外部充电时，通过使CHR240接通，形成用于通过来自外部电源260的电力对主蓄电装置110及辅机电池180充电的通电路径。另一方面，在外部充电时以外（非外部充电时），通过使CHR240断开，能够避免对外部充电系统的设备群施加蓄电装置110的输出电压。由此，能够延长外部充电系统设备群的寿命。同样地，在外部充电时，通过使SMR115断开，能够使用于外部充电的电力不会被施加到SMR115的下游侧的车辆行驶系统的设备群。由此，能够防止车辆行驶系统的设备群的寿命因外部充电的影响而降低。

充电装置200基于来自ECU300的控制信号PWE，将从外部电源260供给的交流电力变换为用于对蓄电装置110充电的直流电力。充电装置200包含AC/DC变换器202及DC/DC变换器204。

AC/DC变换器202将电力线ACL1、ACL2之间的交流电力变换为直流电力，并输出到电力线PL4和接地线NL4之间。即，AC/DC变换器202对应于“第3电力变换器”，电力线ACL1、ACL2对应于“第1电力线”。

DC/DC变换器204通过直流电压变换动作，将电力线PL4上的直流电力变换为蓄电装置110的充电电力，并输出到电力线PL2及接地线NL2之间。即，DC/DC变换器204对应于“第4电力变换器”，电力线PL4对应于“第2电力线”。

图3示出了充电装置200的结构例。

参照图3，AC/DC变换器202包括电抗器L1、L2、平滑电容器C3和桥式电路112。

电抗器L1与电力线ACL1串联连接。电抗器L2与电力线ACL2串联连接。桥式电路112通过电力用半导体开关元件的接通断开控制将电力线ACL1、ACL2之间的交流电压Vac变换为直流电压，并输出到电力线PL4和接地线NL4之间。平滑电容器C1连接在电力线PL4和接地线NL4之间。

DC/DC变换器204包含桥式电路114、116和变压器117。

桥式电路114通过电力用半导体开关元件的接通断开控制，将电力线PL4和接地线NL4的直流电压变换为交流电力，并输出到变压器117的初级侧。变压器117根据预定的初级/次级侧绕组比对初级侧的交流电压进行电压变换，并向次级侧输出。

桥式电路116通过电力用半导体开关元件的接通断开控制，将变压器117的次级侧的交流电压变换为直流电压，将变换后的直流电压Vdc输出到电力线PL2及接地线NL2之间。

这样一来，能够在外部电源260和蓄电装置110之间确保绝缘，并将来自外部电源260的交流电压Vac（例如100VAC）变换为对蓄电装置110充电的直流电压Vdc。

充电装置200构成为执行与用于进行上述外部充电的电力变换相反方向的电力变换的至少一部分。在图1及图3的例子中，AC/DC变换器202及DC/DC变换器204各自构成为能够进行双向电力变换。

具体地说，DC/DC变换器204还具有对从蓄电装置110传递到电力线PL2及接地线NL2的直流电压Vdc进行直流电压变换并输出到电力线PL4和接地线NL4之间的功能。该功能能够通过构成桥式电路114、116的电力用半导体开关元件的接通断开控制来实现。

同样地，AC/DC变换器202具有将电力线PL4和接地线NL4之间的直流电压变换为与来自外部电源260的电力同等的交流电力、并输出到电力线ACL1、ACL2的功能。该功能能够通过构成桥式电路112的电力用半导体开关元件的接通断开控制来实现。

此外，关于桥式电路112、114、116的用于进行AC/DC变换或DC/AC变换的电力用半导体开关元件的接通断开控制，能够适用周知的技术，因此省略详细的说明。

再次参照图1，作为低电压系统（辅机系统）的结构，电源系统还包含DC/DC转换器170、与“副蓄电装置”对应的辅机电池180、和辅机负载190。

DC/DC转换器170与电力线PL1及接地线NL1连接，基于来自ECU300的控制信号PWD，对从蓄电装置110供给的直流电压进行降压。并且，DC/DC转换器170经由电力线PL3向辅机电池180、辅机负载190及ECU300等的车辆整体的低电压系统供给电力。另外，DC/DC转换器170的动作电力（例如，控制用电源的消耗电力）也通过辅机电池180的电力被从电力线PL3供给。

这样，DC/DC转换器170构成为与蓄电装置110和电动发电机130之间的路径连接，并将来自蓄电装置110的电力变换为辅机电池180的充电电力。此外，DC/DC转换器170代表性地为包含电力用半导体开关元件（未图示）的开关调节器，能够适用公知的任意的电路结构。

辅机电池180代表性地由铅蓄电池构成。辅机电池180的输出电压比蓄电装置110的输出电压低，例如为12V左右。

辅机负载190包含例如灯类、刮水器、加热器、音响、导航系统等。关于对来自ECU300的控制信号SE1、SE2进行了响应的SMR115及CHR240的励磁电流，也通过辅机电池180的电力被从电力线PL3供给。

AC/DC转换器210连接在电力线ACL1、ACL2与电力线PL3之间。AC/DC转换器210优选使用以外部充电时对辅机电池180充电为目的而设置的装置。

AC/DC转换器210受来自ECU300的控制信号PWF控制，将从外部电源260供给的交流电压变换为直流电压。由此，在外部充电中，保持SMR115断开的状态不使DC/DC转换器170起动，在外部充电中，使用来自AC/DC转换器210的电力，能够进行辅机电池180的充电及辅机负载190的驱动。

在此，在电动车辆100中，车辆运转中在蓄电装置110及电动发电机130之间授受的电力比外部充电中从外部电源260供给到蓄电装置110的电力大。因此，车辆运转中工作的SMR115的电流容量比外部充电中工作的CHR240的电流容量大。因此，用于使SMR115接通的消耗电力（主要是继电器的励磁电流）比用于使CHR240接通的消耗电力大。

同样地，DC/DC转换器170为了向车辆运转中的辅机系统供给电力，如上所述通常采用比较大容量的装置。与此相对，AC/DC转换器210设置为在外部充电时向低电压系统供给电力。在外部充电时，虽然有时也会通过驾驶员使辅机负载190运转，但是该情况下的辅机负载190的消耗电力往往比车辆运转中的消耗电力小。因此，AC/DC转换器210能够采用额定输出比上述的DC/DC转换器170的额定输出小的装置。其结果，AC/DC转换器210工作时的消耗电力比DC/DC转换器170工作时的消耗电力小。由于充电装置200也是以外部充电时的电力变换为目的，所以其额定电力及工作时的消耗电力比较小。

ECU300输出用于控制SMR115、PCU120、DC/DC转换器170、充电装置200、AC/DC转换器210以及CHR240等的控制信号。

ECU300接收来自蓄电装置110所包含的传感器（未图示）的电压VB1、温度TB1及电流IB1的检测值。ECU300基于这些检测值的至少一部分，对蓄电装置110的充电状态SOC（State of Charge）进行运算。进而，ECU300接收来自辅机电池180所包含的传感器（未图示）的电压VB2、温度TB2及电流IB2中的至少一部分检测值。ECU300能够基于辅机电池180的检测值对辅机电池180的输出状态进行检测。

此外，在图1中，虽然例示了使ECU300概括性持有电动车辆100的各设备的控制功能的结构，但是也能够将ECU300的功能的一部分分开配置。例如，就外部充电系统的设备（例如，充电装置200及CHR240）的控制功能而言，也可以设置与ECU300不同的ECU。

在未连接外部电源260的状态下要求了辅机电池180的充电的情况下，通常，通过DC/DC转换器170对来自蓄电装置110的电力进行变换，从而产生辅机电池180的充电电力。然而，如上所述，在辅机电池180充电时，需要从辅机电池180供给SMR115的接通及DC/DC转换器170的动作电力。因此，在辅机电池180的输出降低了的情况下，有可能对辅机电池180造成过大的负担。尤其，在辅机电池180的输出极其低的情况下，无法确保用于起动SMR115及DC/DC转换器170的电力，有可能无法开始辅机电池180的充电。

另一方面，在本实施方式的电动车辆100中，即使在外部电源260未与电动车辆100连接的状态（非外部充电时）下，通过与由充电装置200进行的外部充电时相反方向的电力变换，也能够将蓄电装置110的输出变换为交流电力，并向电力线ACL1、ACL2输出。因此，即使在非外部充电时，也能够使用消耗电力较小的外部充电系统的设备，将来自蓄电装置110的电力变换为低电压系统的电力、即辅机电池180的充电电力。即，通过使CHR240、充电装置200及AC/DC转换器210进行动作，能够在使消耗电力较大的SMR115及DC/DC转换器170维持停止的状态下对辅机电池180充电。

因此，在本实施方式的电动车辆的电源系统中，将辅机电池180的输出状态反映在充电控制中。

图4示出了说明本实施方式涉及的电动车辆的电源系统的辅机电池充电控制的流程图。

图4所示的流程图在外部电源260未与电动车辆100连接的状态（非外部充电时）下通过ECU300包含运转停止时并按每个预定周期来执行。即，在能够通过外部电源260对辅机电池180充电的状态下，在存在辅机电池的充电要求时，应优先通过AC/DC转换器210使用来自外部电源260的电力对辅机电池180充电。

参照图4，ECU300通过步骤S100判定是否存在辅机电池180的充电要求。S100的判定基于例如辅机电池180的SOC或电压VB2来执行。辅机电池180的充电一旦开始，直到该充电完成的期间，S100都维持判定为“是”。

在存在辅机电池180的充电要求的情况下（S100判定为“是”时），ECU300将处理前进至步骤S110。在步骤S110中，判定辅机电池180是否处于充电中。ECU300在充电开始时，通过S110判定为“否”而将处理前进至步骤S120。

ECU300在步骤S120中对表示辅机电池的输出状态的输出状态值进行检测。该状态值例如是辅机电池180的输出电力上限值Wout2。例如，输出电力上限值Wout2能够基于辅机电池180的电流IB2、充电量（SOC）、温度TB2、电压VB2等来算出。

另外，为了简单地求出状态值，也可以将通过辅机电池180的电压VB2或温度TB2本身或两者的组合而算出的参数值检测为辅机电池180的输出状态值。

ECU300在步骤S130中，将步骤S120中检测出的辅机电池180的输出状态值与预定的判定值作比较。并且当输出状态值比判定值低时（S130判定为“是”时），判断为辅机电池180的输出降低。因此，ECU300将处理前进至步骤S150，选择通过充电装置200及AC/DC转换器210进行的辅机电池充电。即，ECU300维持SMR115断开和DC/DC转换器170停止而指示CHR240接通以及充电装置200和AC/DC转换器210起动。

另一方面，在输出状态值不低于判定值时（S130判定为“否”时），ECU300判断为辅机电池180的输出没有降低。因此，ECU300将处理前进至步骤S140，选择由DC/DC转换器170进行的辅机电池充电。即，ECU300使外部充电系统的设备（CHR240、充电装置200及AC/DC转换器210）保持停止而指示SMR115接通及DC/DC转换器170起动。

一旦辅机电池的充电开始，直到充电结束的期间，S100判定为“是”，并且S110判定为“是”。因此，在充电开始时继续进行通过步骤S120-S150选择的辅机电池充电。

然后，当辅机电池180的充电完成时，步骤S100判定为“否”。其结果，ECU300通过步骤S160使作为辅机电池的充电元件的DC/DC转换器170、充电装置200及AC/DC转换器210都停止。进而，在为辅机电池充电而使CHR240接通的情况下，在该阶段使CHR240断开。

这样，根据本发明的实施方式涉及的电动车辆及其电源系统，当辅机电池180的输出降低了时，能够不使用消耗电力大的SMR115和DC/DC转换器170而使用消耗电力较小的CHR240、充电装置200及AC/DC转换器210对辅机电池180充电。因此，即使在辅机电池180的输出降低而无法充分确保辅机电池180的输出电压的情况下，也能够切实地形成基于来自蓄电装置110的电力的辅机电池180的充电路径。

此外，在图1的结构中，在没有配置SMR115及CHR240的情况下，或者在DC/DC转换器170与SMR115的上游侧（蓄电装置110侧）连接的情况下，当DC/DC转换器170的消耗电力比通过外部充电系统对辅机电池180充电时的消耗电力的总和大时，也能够适用图4所示的辅机电池充电控制。

［变形例］

图5是表示本发明的实施方式的变形例涉及的电动车辆及其电源系统的结构的框图。

参照图5，实施方式的变形例的电动车辆100#与图1所示的电动车辆100相比较，不同之处在于，代替AC/DC转换器210而配置DC/DC转换器210#。即，在图5的结构中，DC/DC转换器210#对应于“第2电力变换器”。

DC/DC转换器210#构成为基于来自ECU300的控制信号PWF，将电力线PL4和接地线NL4上的直流电力变换为辅机电池180的充电电力。由于DC/DC转换器210#设置在外部充电的路径上，所以与设置在蓄电装置110和行驶用电动机（电动发电机130）之间的路径上的DC/DC转换器170相比较，额定电力和工作时的消耗电力小。

就充电装置200而言，为了向DC/DC转换器210#提供来自蓄电装置110的电力，在与用于进行外部充电的电力变换相反方向的电力变换中，需要确保基于AC/DC变换器202的电力变换。因此，DC/DC变换器204需要构成为与图1同样能够进行双向电力变换。

另一方面，就AC/DC变换器202而言，具有将来自外部电源260的交流电力变换为直流电力并输出到电力线PL4的仅仅单方向的电力变换功能足以。因此，就AC/DC变换器202而言，在图2所示的电路结构中，也能够不使用电力用半导体开关元件而以简单的二极管电桥构成桥式电路116。

由于图5所示的电动车辆100#的其他结构与图1所示的电动车辆100相同，所以不反复进行详细的说明。

图6示出了说明本实施方式的变形例涉及的电动车辆的电源系统的辅机电池充电控制的流程图。图6所示的流程图的控制处理代替图4所示的流程图的控制处理，通过ECU300以预定周期来执行。

参照图6，在实施方式的变形例涉及的电动车辆的辅机电池充电控制中，ECU300在步骤S130判定为“是”时，代替步骤S150（图4）而执行步骤S150#。就其他步骤的处理而言，由于与图4同样，所以不重复详细的说明。

因此，在实施方式的变形例涉及的电动车辆100#中，当辅机电池180的输出降低了时（S130判定为“是”时），能够通过DC/DC变换器204及DC/DC转换器210#对辅机电池180充电。即，与图1的结构同样，能够不使用消耗电力大的SMR115及DC/DC转换器170地对辅机电池180充电。

因此，在实施方式的变形例涉及的电动车辆100#中，也与图1所示的电动车辆100同样，即使在辅机电池180的输出降低而无法充分确保辅机电池180的输出电力的情况下，也能够切实地形成基于来自蓄电装置110的电力的辅机电池180的充电路径。

此外，在本实施方式及其变形例中，电力线PL1之后（车辆行驶系统）的结构并不限定于图示的结构。即，如上所述，能够共同地适用于电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车等搭载有产生车轮驱动力用的电动机的电动车辆。

进而，就用于进行外部充电的充电装置200而言，只要是能够在上述需要的范围内进行双向的电力变换，就能够适用任意的电路结构，关于这一点进行确认性记载。例如，虽然图3例示了使用变压器117的绝缘型的充电装置，但也能够使用非绝缘型的充电装置。

应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是举例说明的内容而并不是限制性内容。本发明的范围并不通过上述说明来限定，而是通过权利要求的范围来限定，与权利要求等同的含义以及权利要求范围内的所有变更也包含在本发明中。

产业上的可利用性

本发明能够适用于搭载有行驶用电动机供电用的主蓄电装置（高压）、和包含控制装置的辅机供电用的副蓄电装置（低压）的能够通过外部电源进行充电的电动车辆。

标号说明

100电动车辆，110蓄电装置，112、114、116桥式电路，115系统主继电器（SMR），117变压器，170、210#DC/DC转换器（辅机电池充电用），121转换器，122逆变器，130电动发电机，140动力传递传动装置，150驱动轮，180辅机电池，190辅机负载，200充电装置，202AC/DC变换器，204DC/DC变换器，240充电继电器（CHR），210AC/DC转换器（辅机电池充电用），250连接部，260外部电源，270充电连接器，280充电电缆，300控制装置，ACL1、ACL2、HPL、PL1、PL2、PL3、PL4电力线，C1、C2、C3平滑电容器，IB1、IB2电流，L1、L2电抗器，NL1、NL2、NL4接地线，PWC、PWD、PWE、PWF、PWI、SE1、SE2、SE1、SE2控制信号，TB1、TB2温度，VB1、VB2电压，Vac交流电压，Vdc直流电压，Wout2输出电力上限值（辅机电池）。

Claims (14)

1.一种电动车辆的电源系统，具备：

主蓄电装置（110），其用于蓄积相对于产生车辆驱动功率的电动机（130）输入输出的电力；

充电装置（200），其用于选择性地执行第1电力变换和第2电力变换，所述第1电力变换是将来自外部电源（260）的电力变换为所述主蓄电装置的充电电力的电力变换，所述第2电力变换是与所述第1电力变换相反方向的电力变换中的至少一部分；

输出电压比所述主蓄电装置低的副蓄电装置（180）；

第1电力变换器（170），其连接于所述主蓄电装置和所述电动机之间的路径，用于将来自所述主蓄电装置的电力变换为所述副蓄电装置的充电电力；

额定输出比所述第1电力变换器小的第2电力变换器（210、210#），其连接于所述主蓄电装置和用于与所述外部电源连接的连接部（250）之间的路径，用于将由所述充电装置通过所述第2电力变换得到的电力变换为所述副蓄电装置的充电电力；和

控制装置（300），其用于在对所述副蓄电装置充电的情况下，根据所述副蓄电装置的输出状态，选择性地执行使所述充电装置及所述第2电力变换器停止而通过所述第1电力变换器对所述副蓄电装置充电的第1充电、和使所述第1电力变换器停止而通过所述充电装置及所述第2电力变换器对所述副蓄电装置充电的第2充电。

2.如权利要求1记载的电动车辆的电源系统，其中，

所述控制装置（300）在表示所述副蓄电装置的输出状态的状态值比预定的判定值低时选择所述第2充电来对所述副蓄电装置充电。

3.如权利要求2记载的电动车辆的电源系统，其中，

所述状态值是所述副蓄电装置的可输出电力上限值（Wout2）、输出电压（VB2）或温度（TB2）。

4.如权利要求1记载的电动车辆的电源系统，其中，

所述外部电源（260）供给交流电力，

所述充电装置（200）包含：

第3电力变换器（202），其用于在外部充电时在与所述外部电源连接的第1电力线（ACL1、ACL2）和用于传递直流电压的第2电力线（PL4）之间进行双向的交流/直流电力变换；和

第4电力变换器（204），其用于在所述第2电力线和所述主蓄电装置之间进行双向的直流/直流电力变换，

在所述第2电力变换中，所述第3电力变换器及所述第4电力变换器将来自所述主蓄电装置的电力变换为交流电力并输出到所述第1电力线，

所述第2电力变换器（210）将通过所述第2电力变换得到的所述第1电力线的交流电力变换为用于对所述副蓄电装置（180）充电的直流电力。

5.如权利要求1记载的电动车辆的电源系统，其中，

所述外部电源（260）供给交流电力，

所述充电装置（200）包含：

第3电力变换器（202），其用于在外部充电时将与所述外部电源连接的第1电力线（ACL1、ACL2）的交流电力变换为直流电力，并输出到用于传递直流电压的第2电力线（PL4）；和

第4电力变换器（204），其用于在所述第2电力线和所述主蓄电装置之间进行双向的直流/直流电力变换，

在所述第2电力变换中，所述第4电力变换器对来自所述主蓄电装置的电力进行直流电压变换并输出到所述第2电力线，

所述第2电力变换器（210#）将通过所述第2电力变换得到的所述第2电力线的直流电力变换为用于对所述副蓄电装置（180）充电的直流电力。

6.如权利要求1至5中任一项记载的电动车辆的电源系统，其中，

所述第1电力变换器（170）的消耗电力比所述第2电力变换器（210、210#）的消耗电力与所述充电装置（200）的通过所述第2电力变换消耗的消耗电力之和大。

7.如权利要求1至5中任一项记载的电动车辆的电源系统，其中，

所述第2电力变换器（210、210#）构成为在外部充电时以来自所述外部电源的电力为源来产生所述副蓄电装置的充电电力，

所述控制装置（300）在所述外部充电时执行使所述第1电力变换器（170）停止而通过所述第2电力变换器对所述副蓄电装置（180）充电的第3充电。

8.一种电动车辆，是能够通过外部电源（260）进行充电的电动车辆（100），具备：

产生车辆驱动功率的电动机（130）；

主蓄电装置（110），其用于蓄积相对于所述电动机输入输出的电力；

输出电压比所述主蓄电装置低的副蓄电装置（180）；

充电装置（200），其用于选择性地执行第1电力变换和第2电力变换，所述第1电力变换是将来自所述外部电源的电力变换为所述主蓄电装置的充电电力的电力变换，所述第2电力变换是与所述第1电力变换相反方向的电力变换中的至少一部分；

第1电力变换器（170），其连接于所述主蓄电装置和所述电动机之间的路径，用于将来自所述主蓄电装置的电力变换为所述副蓄电装置的充电电力；

额定输出比所述第1电力变换器小的第2电力变换器（210、210#），其连接于所述主蓄电装置和用于与所述外部电源连接的连接部（250）之间的路径，用于将由所述充电装置通过所述第2电力变换得到的电力变换为所述副蓄电装置的充电电力；和

控制装置（300），其用于在对所述副蓄电装置充电的情况下，根据所述副蓄电装置的输出状态，选择性地执行使所述充电装置及所述第2电力变换器停止而通过所述第1电力变换器对所述副蓄电装置充电的第1充电、和使所述第1电力变换器停止而通过所述充电装置及所述第2电力变换器对所述副蓄电装置充电的第2充电。

9.如权利要求8记载的电动车辆，其中，

所述控制装置（300）在表示所述副蓄电装置的输出状态的状态值比预定的判定值低时选择所述第2充电来对所述副蓄电装置充电。

10.如权利要求8或9记载的电动车辆，其中，

所述第1电力变换器（170）的消耗电力比所述第2电力变换器（210、210#）的消耗电力与所述充电装置（200）的通过所述第2电力变换消耗的消耗电力之和大。

11.如权利要求8或9记载的电动车辆，其中，

所述第2电力变换器（210、210#）构成为在外部充电时以来自所述外部电源的电力为源来产生所述副蓄电装置的充电电力，

所述控制装置（300）在所述外部充电时执行使所述第1电力变换器（170）停止而通过所述第2电力变换器对所述副蓄电装置（180）充电的第3充电。

12.一种电动车辆的电源系统的控制方法，所述电动车辆搭载有产生车辆驱动功率的电动机（130），

所述电源系统具备：

主蓄电装置（110），其用于蓄积相对于所述电动机输入输出的电力；

输出电压比所述主蓄电装置低的副蓄电装置（180）；

充电装置（200），其用于选择性地执行第1电力变换和第2电力变换，所述第1电力变换是将来自外部电源（260）的电力变换为所述主蓄电装置的充电电力的电力变换，所述第2电力变换是与所述第1电力变换相反方向的电力变换中的至少一部分；

第1电力变换器（170），其连接于所述主蓄电装置和所述电动机之间的路径，用于将来自所述主蓄电装置的电力变换为所述副蓄电装置的充电电力；和

额定输出比所述第1电力变换器小的第2电力变换器（210、210#），其连接于所述主蓄电装置和用于与所述外部电源连接的连接部（250）之间的路径，用于将由所述充电装置通过所述第2电力变换得到的电力变换为所述副蓄电装置的充电电力，

所述控制方法包括：

对所述副蓄电装置的充电要求进行检测的步骤（S100）；

在响应了所述充电要求的充电开始时对所述副蓄电装置的输出状态进行检测的步骤（S120）；和

选择步骤（S130-S150、S150#），根据所检测出的所述输出状态，选择使所述充电装置及所述第2电力变换器停止而通过所述第1电力变换器对所述副蓄电装置充电的第1充电、和使所述第1电力变换器停止而通过所述充电装置及所述第2电力变换器对所述副蓄电装置充电的第2充电。

13.如权利要求12记载的电动车辆的电源系统的控制方法，其中，

所述选择步骤（S130-S150、S150#）中，在表示所述副蓄电装置（180）的输出状态的状态值比预定的判定值低时，选择所述第2充电来对所述副蓄电装置充电。

14.如权利要求13记载的电源系统的控制方法，其中，

所述状态值是所述副蓄电装置的可输出电力上限值（Wout2）、输出电压（VB2）或温度（Tb2）。

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