CN103209856B - 电动车辆的电源系统及其控制方法以及电动车辆 - Google Patents

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Abstract

将来自外部电源（260）的电力转换成蓄电装置（110）的充电电力的充电器（200）将电力线（ACL1、ACL2）的交流电力转换成辅机蓄电池（180）的充电电力。CHR（240）形成或切断充电器（200）及蓄电装置（110）之间的路径。DC/DC转换器（230）将与平滑电容器（C2）连接的电力线（PL2）上的直流电力转换成辅机蓄电池（180）的充电电力而向电力线（PL3）输出。ECU（300）在电力线（PL2）的电压（Vo）比判定电压低的情况下，在CHR（240）被切断的放电时，使DC/DC转换器（230）动作而对辅机蓄电池（180）进行充电，由此也对平滑电容器（C1、C2）进行放电。

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
本发明涉及一种电动车辆的电源系统及其控制方法以及电动车辆，尤其是涉及一种搭载有能够通过外部电源充电的行驶用电动机供电用的主蓄电装置（高压）和辅机供电用的副蓄电装置（低压）的电动车辆的电力系统。
背景技术
在通过来自以二次电池为代表的蓄电装置的电力对车辆驱动用电动机进行驱动的电动机动车或混合动力机动车等电动车辆中，提出了通过车辆外部的电源（以下，也简称为“外部电源”）对该蓄电装置进行充电的结构。以下，将外部电源对蓄电装置的充电也称为“外部充电”。
例如，在日本特开2009-225587号公报（专利文献1）中记载有用于在外部充电时兼顾充电效率提高及辅机负载系统的动作确保这两者的结构。具体而言，记载有以即使使在车辆驱动用电动机及主蓄电池之间的继电器保持切断的状态下，也能够进行外部充电和辅机负载系统的动作的方式，设置基于外部充电的主蓄电池的充电路径的结构。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-225587号公报
发明内容
为了外部充电，需要用于将来自外部电源的供给电力转换成以二次电池为代表的车载蓄电装置的充电电力的充电装置。在这样的充电装置中，通常设有用于在电力转换的中段或最终段使直流电压平滑的电容器。
因此，在外部充电结束时，蓄积电荷残留在充电器的电容器中。然而，在专利文献1中，虽然记载了充电器的结构例，但并未提及电容器的放电如何进行。
本发明为了解决这样的问题点而作出，本发明的目的是在搭载有通过外部电源对车载蓄电装置进行充电的充电器的电动车辆中，高效地执行充电器包含的平滑电容器的放电。
在本发明的一方面中，电动车辆的电源系统具备主蓄电装置及副蓄电装置、充电器、电力转换器。主蓄电装置为了蓄积相对于产生车辆驱动动力的电动机输入输出的电力而设置。充电器为了将来自外部电源的电力转换成主蓄电装置的充电电力而包含平滑电容器构成。副蓄电装置的输出电压比主蓄电装置的输出电压低。电力转换器设置在充电器及副蓄电装置之间，构成为将与平滑电容器连接的第一电力线的电力转换成副蓄电装置的充电电力。控制装置基于第一电力线的电压而控制电力转换器的动作。控制装置在充电器进行的外部充电时，在第一电力线的电压比第一判定电压高时，使电力转换器动作而对副蓄电装置进行充电，在第一电力线的电压比第一判定电压低时，使电力转换器停止，而在外部充电结束之际的平滑电容器的放电时，即使第一电力线的电压相比第一判定电压下降，控制装置也使电力转换器动作而将平滑电容器的蓄积电荷转换成副蓄电装置的充电电力。
优选的是，控制装置在第一电力线的电压比第一判定电压高的情况下，以使向副蓄电装置的输出电压或输出电流成为恒定的方式使电力转换器动作，而在第一电力线的电压比第一判定电压低的情况下使电力转换器动作时，以使输出电流成为最大的方式使电力转换器动作。
更优选的是，电源系统还具备第二断续器，该第二断续器绕过电力转换器而连接在第一电力线及副蓄电装置之间。控制装置在放电时，若第一电力线的电压相比低于第一判定电压（Vl）的第二判定电压（Vll）下降，则使第二断续器接通。
而且，更优选的是，电源系统还具备升压电路，该升压电路用于使第一电力线的电压升压而向电力转换器的输入侧输出。并且，控制装置在第一电力线的电压比第一判定电压低的情况下使电力转换器动作时，以通过升压电路使电力转换器的输入电压相比第一判定电压升高的方式进行控制。
或者，还优选的是，平滑电容器包括：第一电容器，与第一电力线连接；第二电容器，与不同于第一电力线的第二电力线连接。并且，充电器包括电力转换单元，该电力转换单元用于在第一电力线及第二电力线之间进行直流电力转换。电力转换单元在放电时，以对第二电力线的电力进行转换而向第一电力线输出的方式动作。
优选的是，第一判定电压对应于电力转换器的额定输入电压范围的下限值而确定。
在本发明的另一方面中，涉及一种电动车辆的电源系统的控制方法，该电动车辆搭载有产生车辆驱动动力的电动机，电源系统具备主蓄电装置及副蓄电装置、充电器、电力转换器。主蓄电装置为了蓄积相对于产生车辆驱动动力的电动机输入输出的电力而设置。充电器为了将来自外部电源的电力转换成主蓄电装置的充电电力而包含平滑电容器构成。副蓄电装置的输出电压比主蓄电装置的输出电压低。电力转换器设置在充电器及副蓄电装置之间，构成为将与平滑电容器连接的第一电力线的电力转换成副蓄电装置的充电电力。控制方法包括：在存在电力转换器的动作指示的情况下，将第一电力线的电压与第一判定电压进行比较的步骤；在第一电力线的电压比第一判定电压高的情况下，使电力转换器动作而对副蓄电装置进行充电的步骤；在第一电力线的电压比第一判定电压低的情况下，在外部充电结束之际的平滑电容器的放电时，使电力转换器动作而将平滑电容器的蓄积电荷转换成副蓄电装置的充电电力的步骤；在第一电力线的电压比第一判定电压低的情况下，在放电时以外使电力转换器停止的步骤。
在本发明的又一方面中，涉及一种通过外部电源能够充电的电动车辆，具备产生车辆驱动动力的电动机、主蓄电装置及副蓄电装置、充电器、电力转换器。主蓄电装置为了蓄积相对于电动机输入输出的电力而设置。充电器为了将来自外部电源的电力转换成主蓄电装置的充电电力而包含平滑电容器构成。副蓄电装置的输出电压比主蓄电装置的输出电压低。电力转换器设置在充电器及副蓄电装置之间，构成为将与平滑电容器连接的第一电力线的电力转换成副蓄电装置的充电电力。控制装置基于第一电力线的电压而控制电力转换器的动作。控制装置在充电器进行的外部充电时，在第一电力线的电压比第一判定电压高时，使电力转换器动作而对副蓄电装置进行充电，在第一电力线的电压比第一判定电压低时，使电力转换器停止，而在外部充电结束之际的平滑电容器的放电时，即使第一电力线的电压相比第一判定电压下降，也使电力转换器动作而将平滑电容器的蓄积电荷转换成副蓄电装置的充电电力。
发明效果
根据本发明，在搭载有通过外部电源对车载蓄电装置进行充电的充电器的电动车辆中，能够高效地执行充电器包含的平滑电容器的放电。
附图说明
图1是表示具备本发明的实施方式1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器的结构例的电路图。
图4是表示实施方式1的电动车辆的电源系统中的DC/DC转换器的控制处理的流程图。
图5是表示具备实施方式1的变形例的电源系统的电动车辆的结构的框图。
图6是表示实施方式2的电动车辆的电源系统的结构的主要部分的框图。
图7是表示实施方式2的电动车辆的电源系统中的DC/DC转换器的控制处理的流程图。
图8是表示实施方式3的电动车辆的电源系统的结构的主要部分的框图。
图9是表示实施方式3的电动车辆的电源系统中的DC/DC转换器的控制处理的流程图。
图10是表示将实施方式2及3组合后的电动车辆的电源系统中的DC/DC转换器的控制处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。需要说明的是，对于图中的同一或相当部分，标注同一标号，原则上不重复其说明。
（实施方式1）
图1是表示具备本发明的实施方式1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具备：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（Power Control Unit）120；作为行驶用电动机的电动发电机130；动力传递齿轮140；驱动轮150；控制装置300。
蓄电装置110是能够充放电地构成的电力贮存要素，代表性地由锂离子电池或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可以通过双电层电容器等蓄电元件或者通过蓄电元件与二次电池的组合来构成。
控制装置300由包括未图示的CPU（Central Processing Unit）、存储装置、及输入输出缓冲器在内的电子控制单元（Electronic ControlUnit）构成。控制装置300（以下，也称为ECU300）进行搭载于电动车辆100的各设备的控制。需要说明的是，关于它们的控制，并不局限于基于软件的处理，也可以通过专用的硬件（电子电路）进行处理。
蓄电装置110经由SMR115而与电力线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的驱动力的电力向PCU120供给。而且，蓄电装置110蓄积由电动发电机130发电的电力。
SMR115包含的继电器的一端与蓄电装置110的正极端子及负极端子分别连接。SMR115包含的继电器的另一端与连接于PCU120的电力线PL1及接地线NL1分别连接。并且，SMR115基于来自ECU300的控制信号SE1，对蓄电装置110与PCU120之间的电力的供给与切断进行切换。
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、平滑电容器C3、C4。
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与电力线HPL及接地线NL1之间进行双方向的电力转换。关于转换器121，能够任意地适用具有直流电压转换功能的电力转换电路（例如，双方向的斩波电路）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供给的直流电力转换成交流电力，来驱动电动发电机130。关于逆变器122，可以适用通常的三相逆变器的电路结构。
需要说明的是，在本实施方式中，示出了设置一个电动发电机及逆变器的对的结构作为一例，但也可以具备多个电动发电机及逆变器的对。
平滑电容器C3设置在电力线PL1及接地线NL1之间，减少电力线PL1及接地线NL1间的电压变动。而且，电容器C4设置在电力线HPL及接地线NL1之间，减少电力线HPL及接地线NL1间的电压变动。
再次参照图1，电动发电机130为交流旋转电机，例如，是具备埋设有永久磁铁的转子的永久磁铁型同步电动机。
电动发电机130的输出转矩经由通过未图示的减速器或动力分割机构构成的动力传递齿轮140，向驱动轮150传递。通过向驱动轮150传递的转矩，而电动车辆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的旋转力而发电。并且，其发电电力由PCU120转换成蓄电装置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）的混合动力机动车中，使该发动机及电动发电机130协调动作，由此产生必要的车辆驱动力。这种情况下，使用发动机的旋转产生的发电电力，也能够对蓄电装置110进行充电。
如此，电动车辆100表示搭载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机动车、以及未搭载发动机的电动机动车及燃料电池机动车等，关于这一点明确地记载了。
通过从图1所示的电动车辆100的结构将电动发电机130、动力传递齿轮140及驱动轮150除去后的部分，而构成电动车辆的电源系统。
电源系统还包括充电器200、充电继电器240、充电入口250，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）。通常，外部电源260由商用交流电源构成。
在充电入口250连接有用于将外部电源260及电动车辆100电连接的充电线缆280的充电连接器270。并且，来自外部电源260的电力经由充电线缆280向电动车辆100传递。在充电线缆280内置有未图示的继电器，该继电器在外部充电时接通，而在外部充电结束时切断。
充电器200经由电力线ACL1、ACL2而与充电入口250连接。而且，充电器200经由电力线PL2及接地线NL2和在外部充电时接通的充电继电器240（以下，也称为CHR24），而与蓄电装置110电连接。
CHR240连接在蓄电装置110的正极端子与电力线PL2之间、及蓄电装置110的负极端子与接地线NL2之间。CHR240基于来自ECU300的控制信号SE2，形成或切断蓄电装置110与充电器200之间的路径。
在外部充电时，通过将CHR240接通，而形成用于借助来自外部电源260的电力对蓄电装置110进行充电的通电路径。
在非外部充电时，通过将SMR240切断，能够避免对外部充电系统的设备组施加蓄电装置110的输出电压的情况。由此，能够延长外部充电系统设备组的寿命。同样地，在外部充电时，通过将SMR115切断，而能够避免将外部充电用的电力向比SMR115靠下游侧的车辆行驶系统的设备组施加的情况。由此，能够防止车辆行驶系统的设备组的寿命因外部充电的影响而下降的情况。
充电器200基于来自ECU300的控制信号PWE，将从外部电源260供给的交流电力转换成用于对蓄电装置110进行充电的直流电力。充电器200包括平滑电容器C1、C2、AC/DC转换单元202、DC/DC转换单元204。
AC/DC转换单元202将电力线ACL1、ACL2间的交流电力转换成直流电力，向电力线PL4及接地线NL4之间输出。平滑电容器C1连接在电力线PL4及接地线NL4之间。
DC/DC转换单元204通过直流电压转换动作，将电力线PL4上的直流电力转换成蓄电装置110的充电电力，向电力线PL2及接地线NL2之间输出。平滑电容器C1连接在电力线PL2及接地线NL2之间。
在图3中，示出充电器200的结构例。
参照图3，AC/DC转换单元202包括电抗器L1、L2、电桥电路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。电桥电路112通过电力用半导体开关元件的接通切断控制，而将电力线ACL1、ACL2间的交流电压Vac转换成直流电压，向电力线PL4及接地线NL4之间输出。平滑电容器C1连接在电力线PL4及接地线NL4之间。
DC/DC转换单元204包括电桥电路114、116、变压器117。
电桥电路114通过电力用半导体开关元件的接通切断控制，将电力线PL4及接地线NL4的直流电压转换成交流电力，向变压器117的一次侧输出。变压器117按照规定的一次/二次侧绕组比，对一次侧的交流电压进行电压转换，向二次侧输出。
电桥电路116通过电力用半导体开关元件的接通切断控制，将变压器117的二次侧的交流电压转换成直流电压，并将转换后的直流电压Vdc向电力线PL2及接地线NL2之间输出。
如此，能够在外部电源260及蓄电装置110之间确保绝缘，并同时将来自外部电源260的交流电压Vac（例如100VAC）转换成对蓄电装置110进行充电的直流电压Vdc。需要说明的是，关于电桥电路112、114、116中的AC/DC转换或DC/AC转换用的电力用半导体开关元件的接通切断控制，可以适用周知的技术，因此省略详细的说明。
再次参照图1，电源系统还包括与“副蓄电装置”对应的辅机蓄电池180、辅机负载190、与“电力转换器”对应的DC/DC转换器230，作为低电压系统（辅机系统）的结构。
辅机蓄电池180代表性地由铅蓄电池构成。辅机蓄电池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包括例如灯类、雨刷、加热器、音响部分、导航系统等。
DC/DC转换器230连接在电力线PL2及接地线NL2与电力线PL3之间。电力线PL2的电压Vo由电压传感器206检测。在图1的结构中，由电压传感器206检测到的电压Vo相当于DC/DC转换器230的输入电压Vdin。
DC/DC转换器230构成为基于来自ECU300的控制信号PWD，对与平滑电容器C2连接的电力线PL2上的直流电压进行降压而向电力线PL3输出。通过电力线PL3，向辅机蓄电池180、辅机负载190及ECU300等车辆整体的低电压系统供给电力。
DC/DC转换器230代表性地是包含电力用半导体开关元件（未图示）的开关调节器，具有输出电压Vax及/或输出电流Iax的控制功能。在DC/DC转换器230中可以适用公知的任意的电路结构。
在外部充电时，DC/DC转换器230将充电器200向电力线PL2输出的、以来自外部电源260的电力为起源的直流电力转换成辅机蓄电池180的充电电力。
需要说明的是，在图1中省略图示，但除了与外部充电系统关联进行动作的DC/DC转换器230之外，还可以配置用于对辅机蓄电池180进行充电的DC/DC转换器。例如，在电力线PL1与电力线PL3之间，可以配置以对电力线PL1的直流电压进行降压而向电力线PL3输出的方式构成的DC/DC转换器。
ECU300输出用于对SMR115、PCU120、充电器200、DC/DC转换器230及CHR240等进行控制的控制信号。
ECU300接受来自蓄电装置110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，运算蓄电装置110的充电状态SOC（State of Charge）。而且，ECU300接受来自辅机蓄电池180包含的传感器（未图示）的电压VB2、温度TB2及电流IB2中的至少一部分的检测值。ECU300能够基于辅机蓄电池180的检测值，来检测辅机蓄电池180的输出状态。
在图1所示的电源系统中，在外部充电时，通过ECU300，来监控蓄电装置110的充电状态。并且，蓄电装置110由于SOC达到了规定等级（满充电等级或预先指示的等级）或经过了规定的充电时间而规定的充电结束条件成立时，ECU300指示外部充电结束。
当外部充电结束时，充电器200停止将来自外部电源260的电力转换成蓄电装置110的充电电力的动作。而且，将CHR240切断，而将蓄电装置110从电力线PL2及接地线NL2分离。而且，将充电线缆280的内置继电器（未图示）切断，而将外部电源260从充电器200电分离。
在结束外部充电时，从安全上来说，需要对充电器200的平滑电容器C1、C2的蓄积电荷进行放电。对于平滑电容器C1、C2，通常设置未图示的放电电路（例如由放电电阻及放电继电器构成）。
在本实施方式中，通过DC/DC转换器230，将平滑电容器C1、C2的蓄积电荷转换成辅机蓄电池180的充电电力，由此对平滑电容器C1、C2进行放电。此时，在充电器200中，AC/DC转换单元202停止。另一方面，DC/DC转换单元202以将电力线PL4上的直流电力转换成电力线PL2上的直流电力的方式进行动作。由此，平滑电容器C1的蓄积电荷向与DC/DC转换器230连接的电力线PL2放电。
图4是表示实施方式1的电动车辆的电源系统中的DC/DC转换器230的控制处理的流程图。图4所示的各步骤的处理通过基于ECU300的软件处理或硬件处理而周期性地执行。
参照图4，ECU300通过步骤S100，判定DC/DC转换器230的动作指令的发生是否为必要的状态。例如，在外部充电中进行辅机蓄电池180的充电时，或者如后述那样在外部充电结束时对平滑电容器的蓄积电荷进行放电之际，产生DC/DC转换器230的动作指令。
在未产生DC/DC转换器230的动作指令时（S100的否判定时），ECU300通过步骤S150，使DC/DC转换器230停止。
另一方面，在产生DC/DC转换器230的动作指令时（S100的是判定时），ECU300通过步骤S110，将由电压传感器206检测到的电力线PL2的电压Vo即DC/DC转换器230的输入电压Vdin与判定电压Vl进行比较。
通常，DC/DC转换器230中输入电压范围的额定被确定。当偏离该额定输入电压范围时，由于担心转换效率的下降等，因而DC/DC转换器230通过被以停止动作的方式进行控制。例如，判定电压Vl对应于额定输入电压范围的下限值而确定。
ECU300在电压Vo（Vdin）比判定电压Vl高时（S110的是判定时），通过步骤S130，借助DC/DC转换器230的通常控制进行动作。在通常控制中，为了使辅机蓄电池180的充电稳定化，DC/DC转换器230以将输出电压Vax或输出电流Iax控制成目标值的方式进行动作。即，DC/DC转换器230在恒定电流控制或恒定电压控制下，将电力线PL2的电力转换成辅机蓄电池180的充电电力而向电力线PL3输出。
另一方面，ECU300在电压Vo（Vdin）比判定电压Vl低时（S110的是判定时），通过步骤S130，判定是否为放电中。当蓄电装置110的充电完成时，将CHR240切断，因此在由于外部充电结束而需要平滑电容器的放电的情况下，将CHR240切断。因此，步骤S130的判定可以通过CHR240是否切断来判定。
ECU300在平滑电容器的放电时（S130的是判定时），使处理进入步骤S140，即使输入电压Vdin比额定输入电压范围低，为了放电，也不使DC/DC转换器230停止而使动作继续。
需要说明的是，在步骤S140中，DC/DC转换器230不是执行步骤S130那样的通常控制，而是为了迅速地使放电结束，执行DC/DC转换器230的输出电流Iax成为最大的控制。例如，优选在将输出电流Iax的目标值设定成额定最大电流，或者将DC/DC转换器的开关元件的占空比固定为最大值的基础下，使DC/DC转换器230动作。这样的话，能够迅速地完成平滑电容器C1、C2的放电。需要说明的是，在CHR240的切断时，由于在电力线PL2仅残留放电对象的电力，因此即使DC/DC转换器230以最大电流进行动作，可预想到输出电流Iax也不会变得过大。
另一方面，ECU300在CHR240接通时（S130的否判定时），使处理进入步骤S150，使DC/DC转换器230停止。即，在非放电时，在输入电压Vdin比额定输入电压范围低时，如通常那样使DC/DC转换器230停止。
如此，在实施方式1的电动车辆的电源装置中，在CHR240的切断时，即使输入电压Vdin比通常范围（额定输入电压范围）低，通过使DC/DC转换器230动作，也将平滑电容器的蓄积电荷转换成辅机蓄电池180的充电电力。由此，与通过放电电路单纯放电的情况相比，能够高效地对平滑电容器的蓄积电荷进行放电。需要说明的是，在放电的最终阶段，也可以通过将未图示的放电电路的动作组合，而可靠地完成平滑电容器的放电。
而且，在低电压范围（Vdin<Vl）中，以与通常控制不同的条件使DC/DC转换器230动作，由此能够早期完成平滑电容器的放电。
（实施方式1的变形例）
图5是表示具备实施方式1的变形例的电源系统的电动车辆的结构的框图。
参照图5，在实施方式1的变形例中，DC/DC转换器230的配置与图1所示的实施方式1的结构不同。DC/DC转换器230连接在将平滑电容器C1连接的电力线PL4及接地线NL4与电力线PL3之间。并且，配置用于检测电力线PL2的电压Vc的电压传感器206#。在图5的结构中，通过电压传感器206检测的电压Vc相当于DC/DC转换器230的输入电压Vdin。图5所示的其他的部分的结构与图1相同，因此不重复详细的说明。
在图5所示的电源系统中，当外部充电结束时，在充电器200中，AC/DC转换单元202停止。由此，停止将来自外部电源260的电力转换成蓄电装置110的充电电力的动作。而且，DC/DC转换单元202以将电力线PL2上的直流电力转换成电力线PL4上的直流电力的方式进行动作。由此，平滑电容器C2的蓄积电荷向与DC/DC转换器230连接的电力线PL1放电。
在图5所示的电源系统中，DC/DC转换器230的控制也可以按照图4所示的流程图进行控制。
因此，即使在实施方式1的变形例的电源系统中，在外部充电结束时，也与实施方式1同样地，能够通过平滑电容器C1、C2的蓄积电荷来产生辅机蓄电池180的充电电力。如此，DC/DC转换器230只要与将构成充电器200的平滑电容器的任一个连接的电力线连接，就能够与实施方式1同样地使用DC/DC转换器230，在外部充电结束时执行平滑电容器的放电。
（实施方式2）
图6是表示实施方式2的电动车辆的电源系统的结构的主要部分的框图。
参照图6，在实施方式2的电动车辆的电源系统中，将实施方式1及其变形例的结构进行比较，在还配置用于绕过DC/DC转换器230的继电器245这一点上不同。关于电源系统的其他的部分的结构，由于与实施方式1或其变形例的电动车辆的电源系统相同，因此不重复说明。
参照图6，继电器245连接在将平滑电容器C2（或C1）连接的电力线PL2（或PL4）及电力线PL3之间、以及将平滑电容器C2（或C1）连接的接地线NL2（或NL4）及接地线NL3之间。即，继电器245在电力线PL2（PL4）及接地线NL2（NL4）与电力线PL3及接地线NL3之间，向绕过了DC/DC转换器230的电气路径介入连接。继电器245通过来自ECU300的控制信号SE3来控制。
在图6的结构中，通过将继电器245接通，不经由DC/DC转换器230，而能够从电力线PL2（或PL4）向电力线PL3直接释放平滑电容器的蓄积电荷。
图7是表示实施方式2的电动车辆的电源系统中的DC/DC转换器的控制处理的流程图。
将图7与图4进行比较，在实施方式2的DC/DC转换器的控制中，在ECU300在步骤S120的是判定时执行步骤S200及S210这一点上不同。关于其他的步骤的处理，与图4相同，因此不重复详细的说明。
ECU300在步骤S120的是判定时，即，在DC/DC转换器230的输入电压Vdin比判定电压Vl低且在放电中时，使处理进入步骤S200。输入电压Vdin相当于由电压传感器206检测到的电压Vo（图1）或由电压传感器206#检测到的电压Vc（图5）。
ECU300在步骤S200中，将输入电压Vdin与判定电压Vll（Vll<Vl）进行比较。在输入电压Vdin比判定电压Vll低时（步骤S200的是判定时），由于平滑电容器的蓄积电荷少，因此即使将继电器245接通而执行放电，过大的电流流过的可能性也小。因此，ECU300使处理进入步骤S210，将继电器245接通。其结果是，不经由DC/DC转换器230，而将平滑电容器C2（或C1）的电荷对电力线PL3直接放电。
另一方面，在输入电压Vdin比判定电压Vll高时（S200的否判定时），ECU300通过与图4同样的步骤S140，通过DC/DC转换器230来执行平滑电容器C2（或C1）的放电。
在实施方式2的电动车辆的电源系统中，当平滑电容器的蓄积电荷减少时，通过将继电器245接通，能够使平滑电容器的放电更迅速地结束。在这样的输入电压Vdin特别低的区域中，DC/DC转换器230的效率可能进一步下降，但根据实施方式2的结构，由于通过继电器245以绕过DC/DC转换器230的方式执行放电，因此在这些区域中能避免DC/DC转换器230执行电力转换的情况。
需要说明的是，关于继电器245，也可以在电动车辆100的碰撞检测时进行动作。ECU300基于G传感器等的输出，在检测到电动车辆100发生了碰撞时，从安全上出发，优选迅速地执行平滑电容器的放电。因此，在电动车辆100的碰撞检测时，优选与DC/DC转换器230的输入电压Vdin无关地将继电器245接通，由此可靠且迅速地执行平滑电容器的放电。
（实施方式3）
图8是表示实施方式3的电动车辆的电源系统的结构的主要部分的框图。
参照图8，在实施方式3的电动车辆的电源系统中，与实施方式1及其变形例的结构相比，在还设有升压电路235这一点上不同。升压电路235配置在电力线PL2（或PL4）及接地线NL2（或NL4）与DC/DC转换器230的输入侧之间。关于电源系统的其他的部分的结构，由于与实施方式1或其变形例的电动车辆的电源系统相同，因此不重复说明。
升压电路235具有电抗器Lc、二极管Dc、开关元件Qc。电抗器Lc连接在电力线PL2（或PL4）与节点N1之间。二极管Dc连接在节点N1及DC/DC转换器230的输入端子之间。开关元件Qc连接在节点N1与接地线NL2（或NL4）之间。开关元件Qc的接通切断通过来自控制电路237的控制信号PWCH来控制。
升压电路235具有通常的升压斩波的结构。在升压电路235中，按照开关元件Qc的占空比（相对于开关周期的接通期间比），控制电压Vo（或Vc）与DC/DC转换器230的输入电压Vdin之间的电压转换比。
另外，二极管Dc以从节点N1朝向DC/DC转换器230的输入端子的方向为正方向而连接。因此，反方向的电流不会从DC/DC转换器230向电力线PL2（或PL4）流动。在升压电路235的停止时，电力线PL2（PL4）的电压Vo（Vc）经由二极管Dc而向DC/DC转换器230输入。
通过使升压电路235动作，即使在平滑电容器的放电时电压Vo（Vc）比判定电压Vl下降，也能够使DC/DC转换器230的输入电压Vdin进入额定输入电压范围。
控制电路237基于电压Vo（Vc）及输入电压Vdin的检测值，以实现与成为Vdin>Vl的电压转换比对应的占空比的方式生成开关元件Qc的控制信号PWCH。
图9是表示实施方式3的电动车辆的电源系统中的DC/DC转换器的控制处理的流程图。
将图9与图4进行比较，在实施方式3的DC/DC转换器的控制下，ECU300在步骤S120的是判定时，除了为放电而使DC/DC转换器的动作继续的步骤S140（图4）之外，还执行步骤S145。关于其他的步骤的处理，由于与图4相同，因此不重复详细的说明。
ECU300在步骤S145中，使升压电路235动作，从而对DC/DC转换器230的输入电压进行升压。由此，即使在电压Vo（Vc）下降的区域中，也能够使DC/DC转换器230在通常的输入电压范围内动作。因此，不会使转换效率显著下降，而能够将平滑电容器的蓄积电荷转换成辅机蓄电池180的充电电力。由此，能够更高效地执行平滑电容器的放电。
另外，也可以将图8所示的实施方式3的电动车辆的电源系统的结构与图6所示的实施方式2的电动车辆的电源系统的结构组合。具体而言，在图8所示的结构中，能够以绕过升压电路235及DC/DC转换器230这双方的方式配置继电器245。即，能够在电力线PL2（或PL1）及电力线PL3之间、以及接地线NL2（或NL4）及接地线NL3之间连接图6所示的继电器245。
图10是表示将实施方式2及3组合后的电动车辆的电源系统中的DC/DC转换器的控制处理的流程图。
将图10与图4进行比较，基于实施方式2及3的组合的电源系统的DC/DC转换器的控制中，ECU300在步骤S120的是判定时，通过与图7同样的步骤S200，将输入电压Vdin与判定电压Vll（Vll<Vl）进行比较。
ECU300在输入电压Vdin比判定电压Vll低时（步骤S200的是判定时），通过与图7同样的步骤S210，将继电器245接通。其结果是，与实施方式2同样地，在平滑电容器的蓄积电荷少的区域中，将平滑电容器C2（或C1）的电荷对电力线PL3直接放电。
另一方面，在输入电压Vdin比判定电压Vll高时（S200的否判定时），ECU300与图9同样地，执行步骤S140及S145。由此，与实施方式3同样地，使DC/DC转换器230在通常的输入电压范围内动作，能够将平滑电容器的蓄积电荷转换成辅机蓄电池180的充电电力。
如此，在将实施方式2及3组合后的电动车辆的电源系统中，能够高效地执行外部充电结束时的充电器200的平滑电容器的放电，并能够迅速地完成。
需要说明的是，在本实施方式及其变形例中，电力线PL1以后（车辆行驶系统）的结构并未限定为图示的结构。即，如上述那样，对于电动机动车、混合动力机动车、燃料电池机动车等搭载有车轮驱动力产生用的电动机的电动车辆，能够共通地适用。
此外，关于外部充电用的充电器200，也明确地记载了只要能够进行上述的必要的范围内的电力转换，就能够适用任意的电路结构这一点。例如，在图3中，例示了使用变压器117的绝缘型的充电装置，但也可以使用非绝缘型的充电装置。
应考虑本次公开的实施方式在全部的点上是例示而并未限制。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书所公开，并想要包含与权利要求书均等的意思及范围内的全部变更。
工业上的可利用性
本发明能够适用于搭载有能够通过外部电源充电的行驶用电动机供电用的主蓄电装置（高压）和辅机供电用的副蓄电装置（低压）的电动车辆。
标号说明
100电动车辆，110蓄电装置，112、114、116、114、116电桥电路，115系统主继电器（SMR），117变压器，121转换器，122逆变器，130电动发电机，140动力传递齿轮，150驱动轮，180辅机蓄电池，190辅机负载，200充电器，202AC/DC转换单元，204DC/DC转换单元，206、206#电压传感器，230DC/DC转换器，235升压电路，237控制电路，240充电继电器（CHR），245继电器，250充电入口，260外部电源，270充电连接器，280充电线缆，300控制装置，ACL1、ACL2、HPL、PL1、PL2、PL3、PL4电力线，C1、C2、C3、C4、C3平滑电容器，Dc二极管（升压电路），NL1、NL2、NL3、NL4接地线，IB1、IB2电流（蓄电装置），Iax输出电流（DC/DC转换器），L1、L1、L2、L2、Lc电抗器，N1节点（升压电路），PWC、PWCH、PWD、PWE、PWI、SE1、SE2、SE3控制信号，Qc开关元件（升压电路），TB1、TB2温度（蓄电装置），VB1、VB2电压（蓄电装置），Vc、Vo电压，Vac交流电压，Vax输出电压（DC/DC转换器），Vdc直流电压，Vdin输入电压（DC/DC转换器），Vl、Vll判定电压。

Claims (15)

1.一种电动车辆的电源系统，其中，
具备：
主蓄电装置(110)，用于蓄积相对于产生车辆驱动动力的电动机(130)输入输出的电力；
充电器(200)，用于将来自外部电源(260)的电力转换成所述主蓄电装置的充电电力，并包括平滑电容器(C1、C2)而构成；
副蓄电装置(180)，输出电压比所述主蓄电装置的输出电压低；
电力转换器(230)，设置在所述充电器及所述副蓄电装置之间，构成为将与所述平滑电容器连接的第一电力线(PL2、PL4)的电力转换成所述副蓄电装置的充电电力；
控制装置(300)，用于基于所述第一电力线的电压(Vo、Vc)而控制所述电力转换器的动作，
所述控制装置在所述第一电力线的电压比第一判定电压(Vl)低的情况下，在所述外部充电结束之际的所述平滑电容器的放电时使所述电力转换器动作而将所述平滑电容器的蓄积电荷转换成所述副蓄电装置的充电电力，而在非放电时使所述电力转换器停止。
2.根据权利要求1所述的电动车辆的电源系统，其中，
所述控制装置(300)在所述第一电力线的电压(Vo、Vc)比所述第一判定电压(Vl)高的情况下，以使向所述副蓄电装置(180)的输出电压(Vax)或输出电流(Iax)成为恒定的方式使所述电力转换器(230)动作，而在所述第一电力线的电压比所述第一判定电压低的情况下使所述电力转换器动作时，以使所述输出电流成为最大的方式使所述电力转换器动作。
3.根据权利要求1或2所述的电动车辆的电源系统，其中，
还具备第二断续器(245)，该第二断续器(245)绕过所述电力转换器(230)而连接在所述第一电力线(PL2、PL4)及所述副蓄电装置(180)之间，
所述控制装置(300)在所述放电时，若所述第一电力线的电压低于第二判定电压(Vll)，则使所述第二断续器接通，其中，所述第二判定电压(Vll)低于所述第一判定电压(Vl)。
4.根据权利要求1或2所述的电动车辆的电源系统，其中，
还具备升压电路(235)，该升压电路(235)用于使所述第一电力线(PL2、PL4)的电压升压而向所述电力转换器(230)的输入侧输出，
所述控制装置(300)在所述第一电力线的电压(Vo、Vc)比所述第一判定电压(Vl)低的情况下使所述电力转换器(230)动作时，以通过所述升压电路使所述电力转换器的输入电压(Vdin)相比所述第一判定电压升高的方式进行控制。
5.根据权利要求1或2所述的电动车辆的电源系统，其中，
所述平滑电容器包括：
第一电容器(C2/C1)，与所述第一电力线连接；
第二电容器(C1/C2)，与不同于所述第一电力线的第二电力线连接，
所述充电器包括电力转换单元(204)，该电力转换单元(204)用于在所述第一电力线(PL2/PL4)及所述第二电力线(PL4/PL2)之间进行直流电力转换，
所述电力转换单元在所述放电时，以对所述第二电力线的电力进行转换而向所述第一电力线输出的方式动作。
6.根据权利要求1或2所述的电动车辆的电源系统，其中，
所述第一判定电压(Vl)对应于所述电力转换器(230)的额定输入电压范围的下限值而确定。
7.一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动力的电动机(130)，其中，
所述电源系统具备：
主蓄电装置(110)，用于蓄积相对于所述电动机(130)输入输出的电力；
充电器(200)，用于将来自外部电源(260)的电力转换成所述主蓄电装置的充电电力，并包括平滑电容器(C1、C2)而构成；
副蓄电装置(180)，输出电压比所述主蓄电装置的输出电压低；
电力转换器(230)，设置在所述充电器及所述副蓄电装置之间，构成为将与所述平滑电容器连接的第一电力线(PL2、PL4)的电力转换成所述副蓄电装置的充电电力，
所述控制方法包括：
在存在所述电力转换器的动作指示的情况下，将所述第一电力线的电压(Vo、Vc)与第一判定电压(Vl)进行比较的步骤(S110)；
在所述第一电力线的电压比第一判定电压(Vl)高的情况下，使所述电力转换器动作而对所述副蓄电装置进行充电的步骤(S130)；
在所述第一电力线的电压比所述第一判定电压低的情况下，在外部充电结束之际的所述平滑电容器的放电时，使所述电力转换器动作而将所述平滑电容器的蓄积电荷转换成所述副蓄电装置的充电电力的步骤(S140)；
在所述第一电力线的电压比所述第一判定电压低的情况下，在非放电时使所述电力转换器停止的步骤(S150)。
8.根据权利要求7所述的电动车辆的电源系统的控制方法，其中，
所述进行充电的步骤(S130)中，以使向所述副蓄电装置(180)的输出电压(Vax)或输出电流(Iax)成为恒定的方式使所述电力转换器(230)动作，
所述进行转换的步骤(S140)中，以使所述输出电流成为最大的方式使所述电力转换器动作。
9.根据权利要求7或8所述的电动车辆的电源系统的控制方法，其中，
所述电源系统还具备第二断续器(245)，该第二断续器(245)绕过所述电力转换器(230)而连接在所述第一电力线(PL2、PL4)及所述副蓄电装置(180)之间，
所述控制方法还包括在所述放电时，在所述第一电力线的电压(Vo、Vc)低于第二判定电压(Vll)时，使所述第二断续器接通的步骤(S210)，其中，所述第二判定电压(Vll)低于所述第一判定电压(Vl)。
10.根据权利要求7或8所述的电动车辆的电源系统的控制方法，其中，
所述电源系统还具备升压电路(235)，该升压电路(235)用于使所述第一电力线(PL2、PL4)的电压升压而向所述电力转换器(230)的输入侧输出，
所述控制方法还包括在所述第一电力线的电压(Vo、Vc)比所述第一判定电压(Vl)低的情况下使所述电力转换器(230)动作时，以通过所述升压电路使所述电力转换器的输入电压(Vdin)相比所述第一判定电压升高的方式进行控制的步骤(S145)。
11.一种电动车辆，能够通过外部电源(260)进行充电，其中，
具备：
电动机(130)，产生车辆驱动动力；
主蓄电装置(110)，用于蓄积相对于所述电动机(130)输入输出的电力；
充电器(200)，用于将来自所述外部电源的电力转换成所述主蓄电装置的充电电力，并包括平滑电容器(C1、C2)而构成；
副蓄电装置(180)，输出电压比所述主蓄电装置的输出电压低；
电力转换器(230)，设置在所述充电器及所述副蓄电装置之间，构成为将与所述平滑电容器连接的第一电力线(PL2、PL4)的电力转换成所述副蓄电装置的充电电力；
控制装置(300)，用于基于所述第一电力线的电压(Vo、Vc)而控制所述电力转换器的动作，
所述控制装置在所述第一电力线的电压比第一判定电压(Vl)低的情况下，在所述外部充电结束之际的所述平滑电容器的放电时使所述电力转换器动作而将所述平滑电容器的蓄积电荷转换成所述副蓄电装置的充电电力，而在非放电时使所述电力转换器停止。
12.根据权利要求11所述的电动车辆，其中，
所述控制装置(300)在所述第一电力线的电压(Vo、Vc)比所述第一判定电压(Vl)高的情况下，以使向所述副蓄电装置(180)的输出电压(Vax)或输出电流(Iax)成为恒定的方式使所述电力转换器(230)动作，而在所述第一电力线的电压比所述第一判定电压低的情况下使所述电力转换器动作时，以使所述输出电流成为最大的方式使所述电力转换器动作。
13.根据权利要求11或12所述的电动车辆，其中，
所述平滑电容器包括：
第一电容器(C2/C1)，与所述第一电力线连接；
第二电容器(C1/C2)，与不同于所述第一电力线的第二电力线连接，
所述充电器包括电力转换单元(204)，该电力转换单元(204)用于在所述第一电力线(PL2/PL4)及所述第二电力线(PL4/PL2)之间进行直流电力转换，
所述电力转换单元在所述放电时，以对所述第二电力线的电力进行转换而向所述第一电力线输出的方式动作。
14.根据权利要求11或12所述的电动车辆，其中，
还具备第二断续器(245)，该第二断续器(245)绕过所述电力转换器(230)而连接在所述第一电力线(PL2、PL4)及所述副蓄电装置(180)之间，
所述控制装置(300)在所述放电时，若所述第一电力线的电压低于第二判定电压(Vll)，则使所述第二断续器接通，其中，所述第二判定电压(Vll)低于所述第一判定电压(Vl)。
15.根据权利要求11或12所述的电动车辆，其中，
还具备升压电路(235)，该升压电路(235)用于使所述第一电力线(PL2、PL4)的电压升压而向所述电力转换器(230)输出，
所述控制装置(300)在所述第一电力线的电压(Vo、Vc)比所述第一判定电压(Vl)低的情况下使所述电力转换器(230)动作时，以通过所述升压电路使所述电力转换器的输入电压(Vdin)相比所述第一判定电压升高的方式进行控制。
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