CN103269898A - 电动车辆及其控制方法 - Google Patents

Abstract

在第一蓄电池（110）与用于传递对行驶用电动机（30）进行输入输出的电力的电力线（PL1）之间配置转换器（130）。另一方面，第二蓄电池（120）经由继电器（RL1）而与电力线（PL1）连接。控制装置（150）根据电动机（30）的工作状态，控制继电器（RL1）的接通、断开。

Description

电动车辆及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动车辆及其控制方法，更特定地，涉及一种搭载有多个蓄电装置的电动车辆的控制。

背景技术

混合动力车、电动车等电动车辆搭载有蓄电装置（代表而言，为二次电池），该蓄电装置用于蓄积对行驶用电动机输入输出的电力。

在日本特开2010-166790号公报（专利文献1）中记载了一种将多个高压蓄电池并联连接而能够向作为车载电力转换电路的升压转换器供给电力的结构。在专利文献1的结构中，通过升压转换器，能够对逆变器的直流侧电压，即，向行驶用电动机施加的脉冲状电压的振幅进行可变控制。

另外，作为将多个蓄电装置连接的另一例，在日本特开2010-110124号公报（专利文献2）中公开了一种搭载有主二次电池块、辅助二次电池块的电源系统。在专利文献2的电源系统中，设有用于对辅助二次电池块的输出电压进行电压转换的DC-DC转换器。并且，记载有如下情况：通过DC-DC转换器，在放电时，使辅助二次电池块的电压升压而向负载供给电力，并且，在充电时，使主二次电池块的电压降压而向辅助二次电池块供给电力。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-166790号公报

专利文献2：日本特开2010-110124号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的结构中，配置有继电器，以便于既能够将两个高压蓄电池分别单独与升压转换器连接，也能够并联连接。然而，无论对于哪个高压蓄电池的充放电，都会发生在升压转换器的电力损失。而且，高压蓄电池彼此是在升压转换器的低电压侧直接并联连接的结构，因此当蓄电池电压水平不一致时，难以并联地使用两个高压蓄电池。

另一方面，在专利文献2的电源系统中，仅对于辅助二次电池块配置DC-DC转换器。并且，记载有如下情况：通过DC-DC转换器将辅助二次电池块的输出电压升压至与主二次电池块同等，由此使辅助二次电池块及主二次电池块并联地工作，对负载进行充放电。

然而，在专利文献2的结构中，成为对负载始终连接有主二次电池块的结构。因此，向负载供给的直流电压成为一定水平。即，当将专利文献2的结构适用于专利文献1那样的车载电源装置时，无法对逆变器的直流侧电压进行可变控制。

在专利文献2中，为了对向负载的供给电压进行可变控制，在主二次电池块与负载之间也需要配置DC-DC转换器。然而，若如此构成，则会导致电源系统的大型化及成本上升。

本发明为了解决这种问题点而作出，本发明的目的是确保直流电压的可变控制功能并简单、有效地构成搭载有多个蓄电装置的电动车辆的电源系统。

用于解决课题的手段

在本发明的一方面中，电动车辆具备用于产生车辆驱动力的电动机、第一蓄电装置、第二蓄电装置、用于传递相对于电动机输入输出的电力的电力线、转换器、开关、及控制装置。转换器在第一蓄电装置与电力线之间执行双方向的直流电压转换。开关连接在第二蓄电装置与电力线之间。控制装置根据电动机的工作状态来控制开关的接通、断开。

在本发明的另一方面中，涉及一种电动车辆的控制方法，电动车辆搭载有用于产生车辆驱动力的电动机、第一蓄电装置、第二蓄电装置、用于在第一蓄电装置与电力线之间执行双方向的直流电压转换的转换器，所述电力线用于传递相对于电动机输入输出的电力。并且，控制方法具有：检测第二蓄电装置的输出电压的步骤；及根据电动机的工作状态，对连接在第二蓄电装置与电力线之间的开关的接通、断开进行控制的步骤。

优选的是，控制装置根据电动机的转矩及转速而算出电力线的需要最低电压。并且，开关在第二蓄电装置的输出电压比需要最低电压低时断开。

还优选的是，控制装置根据电动机的转矩及转速，在需要最低电压以上的范围内设定电力线的电压指令值。开关在第二蓄电装置的输出电压比电压指令值高时接通，而在输出电压比电压指令值低时断开。

还优选的是，开关在从第二蓄电装置的输出电压减去电压指令值所得到的电压差大于规定的阈值时断开。

另外，优选的是，开关在第二蓄电装置的充电水平比规定值降低时，将开关断开。

优选的是，第一及第二蓄电装置整体的充放电电力上限值在开关断开时，基于第一蓄电装置的充放电电力上限值和在转换器的损失电力值而设定，而在开关的接通时，基于第一蓄电装置的充放电电力上限值、第二蓄电装置的充放电电力上限值、在转换器的损失电力值而设定。

另外，优选的是，第一蓄电装置的输出电压的额定值比第二蓄电装置的输出电压的额定值低。

或者优选的是，第一蓄电装置的功率密度比第二蓄电装置的功率密度高，第一蓄电装置的能量密度比第二蓄电装置的能量密度低。

发明效果

根据本发明，能够确保直流电压的可变控制功能并简单、有效地构成搭载有多个蓄电装置的电动车辆的电源系统。

附图说明

图1是说明本发明的实施方式的电动车辆的结构的框图。

图2是表示系统电压与电动发电机的可工作区域之间的关系的概念图。

图3是说明本发明的实施方式的电动车辆中的电源系统的控制处理的第一例的流程图。

图4是说明本发明的实施方式的电动车辆中的电源系统的控制处理的第二例的流程图。

图5是表示本发明的实施方式的电动车辆中的电源系统的充放电电力上限值的图表。

图6是说明本发明的实施方式的电动车辆中的电源系统的控制处理的变形例的流程图。

图7是说明本发明的实施方式的电动车辆中的电源系统的蓄电装置的特性的概念图。

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，以下，对于图中的相同或相当部分，标注同一标号，原则上不重复其说明。

图1是说明本发明的实施方式的电动车辆的结构的框图。

参照图1，本发明的实施方式的电动车辆5具备负载10、电源系统100、控制装置150。负载10具备逆变器20、电动发电机30、动力传递齿轮40、驱动轮50。

电动发电机30代表性地由永磁铁型的三相同步电动机构成。电动发电机30的输出转矩经由利用未图示的减速器、动力分割机构构成的动力传递齿轮40而向驱动轮传递，使电动车辆5行驶。即，电动发电机30对应于用于产生车辆驱动力的“电动机”。

电动发电机30在电动车辆5的再生制动动作时，通过驱动轮50的旋转力能够发电。并且，该发电电力由逆变器20转换成用于对电源系统100的蓄电装置110及/或120进行充电的直流电力。

逆变器20由在专利文献1中也记载的一般的三相逆变器构成。逆变器20将电力线PL1上的直流电压转换成交流电压，向电动发电机30的各相施加。即，逆变器20在电力线PL1上的直流电力与对电动发电机30进行驱动控制的交流电力之间执行双方向的DC/AC转换。电力线PL1对应于用于传递相对于电动发电机30输入输出的电力的“第一电力线”。

控制装置150由内置有未图示的CPU（Central Processing Unit）及存储器的电子控制单元（ECU）构成。ECU基于存储于该存储器的映射及程序，进行使用了基于各传感器的检测值的运算处理。或者，ECU的至少一部分也可以构成为通过电子电路等硬件而执行规定的数值/逻辑运算处理。

电源系统100包括对应于“第一蓄电装置”的蓄电装置110、对应于“第二蓄电装置”的蓄电装置120、系统主继电器SMR1、SMR2、继电器RL1、RL2、转换器130、及平滑电容器140。

蓄电装置110、120分别代表性地由锂离子电池、镍氢电池等二次电池构成。因此，以下，将蓄电装置110及蓄电装置120也分别称为蓄电池110及蓄电池120。但是，也可以通过双电荷层等其他的蓄电元件、或其他的蓄电元件与蓄电池的组合，来构成蓄电装置110、120。

另外，蓄电装置110及120既可以由同一种类的蓄电装置构成，也可以由不同种类的蓄电装置构成。关于利用不同种类的蓄电装置构成蓄电装置110及120时的优选的例子，在后面详细说明。

蓄电池110及120分别由串联连接的电池单体构成。即，蓄电池110及120的各自的输出电压的额定值取决于串联连接的电池单体的个数。

在蓄电池110中设有用于检测蓄电池电压Vb1、蓄电池电流Ib1、蓄电池温度Tb1的电池传感器115。同样地，在蓄电池120设有用于检测蓄电池电压Vb2、蓄电池电流Ib2、蓄电池温度Tb2的电池传感器125。基于电池传感器115、125的检测值向控制装置150传递。

系统主继电器SMR1电连接在蓄电池110的正极端子与电力线PL2之间。系统主继电器SMR2电连接在蓄电池110的负极端子及电力线GL之间。电力线PL1、PL2传递直流电压。电力线GL相当于接地线。

继电器RL1电连接在蓄电池120的正极端子与电力线PL1之间。继电器RL2电连接在蓄电池120的负极端子与电力线GL之间。继电器RL1对应于“开关”。

需要说明的是，关于继电器RL2，通过将蓄电池120的负极端子与蓄电池110的负极端子电连接，也可以省略配置。如此，通过削减继电器的个数，能实现小型化及低成本化。另一方面，当如图1的结构那样配置继电器RL2时，能够将蓄电池110完全从电源系统电切离，因此能够形成为安全上优选的结构。

系统主继电器SMR1、SMR2及继电器RL1、RL2的接通（闭合）及断开（打开）由控制装置150控制。

需要说明的是，本实施方式所示的各继电器代表性地由电磁继电器构成，该电磁继电器在通电时通过将接点间连接而闭合（接通），而在非通电时通过使接点间为非连接而打开（断开）。但是，只要是能够控制闭合（接通）及打开（断开）的结构即可，以半导体继电器为首，能够适用任意的开关。

转换器130在电力线PL1与蓄电池110之间执行双方向的直流电压转换。例如，在图1的结构例中，转换器130具有非绝缘型断继开关电路的结构。

具体而言，转换器130包括电力用半导体开关元件Q1、Q2、电抗器L。在本实施方式中，作为电力用半导体开关元件（以下，也仅称为“开关元件”），例示了IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管）。但是，也可以使用电力用MOS（Metal OxideSemiconductor：金属氧化物半导体）晶体管或电力用双极晶体管等能够控制接通、断开的任意的元件作为开关元件。对于开关元件Q1、Q2，分别配置反并联二极管D1、D2。

电抗器L连接在电力线PL2及节点N1之间。开关元件Q1连接在电力线PL1及节点N1之间。开关元件Q2连接在节点N1及电力线（接地线）GL之间。开关元件Q1、Q2的接通、断开通过来自控制装置150的控制信号进行控制。

平滑电容器140连接在电力线PL1及电力线GL之间。电压传感器205检测电力线PL1的直流电压VH。电压传感器205的检测值向控制装置150传递。以下，将与逆变器20的直流侧电压相当的直流电压VH也称为系统电压VH。

转换器130通过开关元件Q1及/或Q2的接通、断开控制，而控制电力线PL2的直流电压VL与电力线PL1的系统电压VH的电压转换比（VH/Vb）。具体而言，以系统电压VH与电压指令值VHr一致的方式控制开关元件Q1、Q2的占空比。需要说明的是，在无需使系统电压VH从直流电压VL升压时，将开关元件Q1及Q2分别固定为接通及断开，由此也能够形成为VH=VL（电压转换比=1.0）。

在转换器130中，基本上，在各开关周期内以开关元件Q1及Q2互补且交替地进行接通、断开的方式进行控制。如此，不用根据电流方向而特别地切换控制动作，蓄电池110的充电及放电都能够应对，能够将系统电压VH控制成电压指令值VHr。

控制装置150接受电池传感器115、125的检测值（Vb1、Ib1、Tb1、Vb2、Ib2、Tb2）及电压传感器205的检测值（VH）。此外，控制装置150为了使电源系统100适当地工作，而基于电动发电机30的工作状态及各传感器的检测值，生成对系统主继电器SMR1、SMR2及继电器RL1、RL2的接通、断开进行控制的信号、转换器130的控制信号。关于由控制装置150进行的控制处理，在后面进一步详细说明。

如此，在本发明的实施方式的电动车辆5中，电源系统100包含多个蓄电池110及120而构成。并且，蓄电池120不经由转换器，而直接与电力线PL1电连接。因此，在继电器RL1、RL2接通时，无法使系统电压VH比蓄电池电压Vb2高。

另一方面，蓄电池110经由转换器130而与电力线PL1连接。因此，在蓄电池电压Vb1比系统电压VH低的状态下，也能够从蓄电池110向电力线PL1供给电力，并能够利用电力线PL1的电力对蓄电池110进行充电。

因此，蓄电池110的输出电压的额定值优选比蓄电池120的输出电压的额定值低。如此，即使减少在蓄电池110串联连接的电池单体数，也能够并联地使用蓄电池110、120。

接着，详细说明电动发电机30的工作状态与系统电压VH之间的关系。

为了顺畅地驱动电动发电机30，需要根据电动发电机30的工作点，具体而言，根据转速及转矩，而适当地设定系统电压VH。首先，由于在逆变器20的DC/AC转换的调制率中存在一定的极限，因此存在对于系统电压VH能够输出的上限转矩。

图2是表示系统电压与电动发电机的可工作区域之间的关系的概念图。

参照图2，电动发电机30的工作区域及工作点通过转速及转矩的组合来表示。最大输出线200表示系统电压VH=Vmax（上限电压）时的可工作区域的极限。最大输出线200即使在转矩T<Tmax（最大转矩）且转速N<Nmax（最高转速）下，也具有通过相当于输出电力的T×N来限制的部分。当系统电压VH下降时，可工作区域变窄。

例如，工作点P1通过系统电压VH=Va能够实现。从该状态开始，在由于使用者的油门操作而电动车辆5加速时，车辆驱动力的要求值升高。由此，电动发电机30的输出转矩增加，因此工作点变化为P2。然而，在工作点P2，若不使系统电压VH向Vb（Vb>Va）上升，则无法应对。

基于图2所示的系统电压VH与工作区域的极限线之间的关系，能够求出电动发电机30的各工作点（转速、转矩）下的系统电压VH的下限值（需要最低电压VHmin）。

另外，在电动发电机30中产生与转速成比例的感应电压。当该感应电压比系统电压VH高时，无法控制电动发电机30的电流。因此，在电动发电机30的转速升高的电动车辆5的高速行驶时，系统电压VH的需要最低电压VHmin上升。

从这些观点出发可知，对应于电动发电机30的工作点，能够预先算出用于确保按照该工作点的输出的需要最低电压VHmin。

图3是说明本发明的实施方式的电动车辆中的电源系统的控制处理的第一例的流程图。需要说明的是，以图3为首，以下所示的流程图的各步骤的处理通过基于控制装置150的软件处理或硬件处理来执行。而且，基于以下所示的各流程图的一连串的控制处理由控制装置150按照规定的控制周期来执行。

参照图3，控制装置150在步骤S100中，根据电动发电机30的工作状态，使用上述的需要电压映射，算出需要最低电压VHmin。进而，在步骤S110中，考虑需要最低电压VHmin而设定电压指令值VHr。

电压指令值VHr设定为VHr=VHmin或VHr>VHmin。例如，在VH>VHmin的区域，与VH=VHmin时相比，电源系统100及负载10中的损失最小的电压存在时，从燃耗优先的观点出发，优选将电压指令值VHr设定为该电压。另一方面，在要积极地使用蓄电池120的情况下，电压指令值VHr越低越优选，因此也可以设定为VHr=VHmin。

如此，电压指令值VHr在考虑了需要最低电压VHmin的基础上，可以对应于电动发电机30的工作点来计算出。因此，可以预先制成用于对应于电动发电机30的工作点而算出按照该工作点的电压指令值VHr的映射（电压指令值映射）。电压指令值映射存储在控制装置150的未图示的存储器中。如此，在本实施方式的电动车辆中，为了顺畅且有效地驱动电动发电机30，而对系统电压VH进行可变控制。即，向电动发电机30施加的电压振幅（脉冲电压振幅）根据电动发电机30的工作状态（转速/转矩）而进行可变控制。

控制装置150在步骤S110中，基于图1所示的电池传感器115、125的检测值，读入蓄电池信息。在蓄电池信息中至少包含蓄电池电压Vb2。

控制装置150通过步骤S120，将蓄电池电压Vb2与在步骤S100中设定的电压指令值VHr进行比较。在Vb2>VHr时（S120判定为“是”时），控制装置150使处理进入步骤S130，将继电器RL1、RL2接通。由此，蓄电池120与电力线PL1连接。

转换器130以使系统电压VH与电压指令值VHr一致的方式控制蓄电池110的充放电。由此，能够并联使用蓄电池110、120来控制对负载10的充放电。在该状态下，当电动车辆5进行再生制动时，能够并联地对蓄电池110、120进行充电。

另一方面，在Vb2<VHr时（S120判定为“否”时），控制装置150使处理进入步骤S140，将继电器RL1、RL2断开。由此，蓄电池120从电力线PL1切离。如上所述，由于VHr≥VHmin，因此通过步骤S120的判定，至少在Vb2<VHmin时会可靠地将继电器RL1断开。

此时，经由转换器130，仅使用蓄电池110，来控制对负载10的充放电。在该状态下，当电动车辆5进行再生制动时，仅对蓄电池110充电。

如此，在本实施方式的电动车辆中，在具备多个蓄电池110、120的电源系统中，即便是仅在蓄电池110设置转换器的结构，也能够实现与电动发电机30的工作状态对应的系统电压VH的可变控制。其结果是，能够简单且高效地构成通过多个蓄电装置（蓄电池110、120）的电力能够扩大基于电动发电机30的输出的行驶距离的电源系统。

尤其是对于与车辆加速时等对应的系统电压VH的高电压区域，将输出电压比电压指令值（需要最低电压）低的蓄电池120从电力线PL1切离，并且由转换器130使蓄电池蓄电池110的输出电压升压，由此能够应对。而且，蓄电池120的输出电压比电压指令值（需要最低电压）高而能够使用蓄电池120时，能够并联地使用蓄电池110、120。如此，能够有效地利用多个蓄电装置（蓄电池110、120），能够供给基于电动发电机30的输出的行驶用的电力，因此能够小型化且低成本、有效地构成电源系统。

需要说明的是，在使用蓄电池120时，若电压指令值VHr与蓄电池电压Vb2的电压差ΔV（ΔV=Vb2-VHr）大，则超过基于转换器130的控制的极限，由此，系统电压VH可能过高。考虑这一点，也能够适用图4所示的控制处理。

图4是说明本发明的实施方式的电动车辆中的电源系统的控制处理的第二例的流程图。

将图4与图3相比，在第二控制处理例中，控制装置150取代图3的步骤S120而执行步骤S120＃。

控制装置150在步骤S120＃中，判定电压指令值VHr与蓄电池电压Vb2之差是否在一定范围内。具体而言，判定蓄电池电压Vb2V是否在VHr<Vb2<VHr+α的范围内。需要说明的是，α是规定的阈值。

并且，在VHr<Vb2<VHr+α时（S120＃判定为“是”时），控制装置150使处理进入步骤S130，将蓄电池120与电力线PL1连接。另一方面，在Vb2<VHr或Vb2>VHr+α时（S120＃判定为“否”时），控制装置150使处理进入步骤S130，将蓄电池120从电力线PL1切离。

如此，除了上述的本实施方式的电动车辆的效果之外，能够防止系统电压VH变得过高的情况。

（电源系统中的充放电限制）

需要说明的是，在电动车辆的电源系统中，设定从电源系统100对负载10能够充放电的电力范围。并且，通常以充放电电力收敛在该电力范围内的方式限制电动发电机30的输出（转矩）。可充放电的电力范围由充电电力上限值Win及放电电力上限值Wout来规定。以下，Win、Wout均表示充放电的电力的大小（绝对值）。

在本实施的电动车辆的电源系统中，选择使用蓄电池120的第一模式和不使用蓄电池120的第二模式。分别关于第一及第二模式，基于蓄电池110单体中的充电电力上限值Win1及放电电力上限值Wout1、以及蓄电池120单体中的充电电力上限值Win2及放电电力上限值Wout2，控制装置150将电源系统整体的Win、Wout如下设定。

控制装置150基于蓄电池电流Ib1、蓄电池电压Vb1及蓄电池温度Tb1，算出蓄电池110的Win1、Wout1。同样地，控制装置150基于蓄电池电流Ib2、蓄电池电压Vb2及蓄电池温度Tb2，算出蓄电池120的Win2、Wout2。关于各蓄电池的Win、Wout的计算，可以适用公知的任意的方法，因此省略详细的说明。

参照图5，在使用蓄电池120的第一模式下，将蓄电池110、120与负载10并联连接。因此，控制装置150通过下述（1）式来确定在电源系统100整体的放电电力上限值Wout。而且，通过下述（2）式求出充电电力上限值Win。

Wout=Wout1-（L1+Lc）+Wout2-L2  …（1）

Win=Win1+（L1+Lc）+Win2+L2     …（2）

需要说明的是，在（1）、（2）式中，L2是在从蓄电池120向电力线PL1的通电路径产生的损失，包括电力线缆的损失及基于继电器RL1的损失等。同样地，L1是在从蓄电池110向电力线PL1的通电路径产生的损失。而且，Lc是在转换器130中产生的电力损失。

所述损失项L1、L2、Lc可以基于实验结果等而预先确定。L1、L2、Lc可以是常数（固定值），也可以设为根据电流等参数而变化的变量。

另一方面，在不使用蓄电池120的第二模式中，仅将蓄电池110与负载10连接。因此，控制装置150通过下述（3）式来确定电源系统100整体的放电电力上限值Wout。而且，通过下述（4）式求出充电电力上限值Win。

Wout=Wout1-（L1+Lc）       …（3）

Win=Win1+（L1+Lc）         …（4）

如此，根据蓄电池110的使用、不使用的切换，反映通电路径的损失及基于转换器130的损失的不同，能够精密地设定电源系统100整体的可充放电的电力范围。由此，能够进行使用了蓄电池110、120的全部能力为止的充放电，因此能够有效地使用蓄电池110、120的电力。

（控制处理的变形例）

图6是说明本发明的实施方式的电动车辆中的电源系统的控制处理的变形例的流程图。

参照图6，控制装置150在变形例的控制处理中，与图3或图4所示的流程图相比，进而执行步骤S200。而且，在步骤S110中读入的蓄电池信息除了蓄电池电压Vb2之外，还包括蓄电池120的SOC（Stateof Charge：充电状态）。以下，关于蓄电池120的SOC，标记为SOC2。

众所周知，SOC以百分率来表示蓄电池的当前的剩余容量相对于满充电容量之比。关于SOC，提出了各种基于蓄电池电流、电压等而算出的方法。通过适当使用这些公知的方法，控制装置150能够取得蓄电池120的SOC。

控制装置150利用步骤S200，将SOC2与阈值Smin进行比较。阈值Smin对应于蓄电池120因过放电而产生劣化的SOC区域的边界值来设定。

控制装置150在SOC2<Smin时（步骤S200判定为“是”时），使处理进入步骤S140，将继电器RL1、RL2断开。由此，蓄电池120从电力线PL1被切离而不使用。

在并联使用蓄电池110、120的状态下，附随于转换器130对蓄电池110的充放电控制，确定蓄电池120的充放电电力。因此，由于转换器130产生的控制误差，当蓄电池120的SOC比设想下降时，可能会导致过放电引起的劣化。因此，在这样的SOC区域中，优选的是，无论电动发电机30的工作状态（即，电压指令值VHr）如何，都将蓄电池120从电力线PL1切离。由此，能够保护蓄电池120免于发生过放电。

另一方面，控制装置150在SOC2>Smin时（S200判定为“否”时），与图3或图4同样地，通过步骤S120（或S120＃）～S140的处理，来控制蓄电池110的使用及不使用。

根据该变形例，在本发明的电动车辆的电源系统中，能够保护蓄电池120免于发生过放电。

（多个蓄电装置的适用例）

在本实施方式的电动车辆的电源系统中，具备多个蓄电装置（蓄电池110、120）。可知，上述的电源系统的控制处理对于输出特性及输出电压共通的多个蓄电装置，也能够适用。然而，在本实施方式中，成为仅对一方侧的蓄电装置（蓄电池110）配置转换器130的非对称的结构。考虑到这一点，若使多个蓄电装置（蓄电池110、120）的输出特性及/或输出电压不同，则能够更有效地设计电源系统。

首先，关于蓄电装置的输出电压，如上所述，能够使设有转换器130的蓄电池110的输出电压额定值比蓄电池120的输出电压额定值低。如此，能够抑制蓄电池110中的串联连接的电池单体数。同样地，通过将蓄电池120的输出电压额定值适当地设计在比系统电压VH的上限电压Vmax低的范围内，由此能够抑制蓄电池120中的串联连接的电池单体数。

在图7中示出用于说明蓄电装置的输出特性的Ragone图（Ragoneplot）。

参照图7，纵轴表示蓄电装置的功率密度（W/Kg），横轴表示蓄电装置的能量密度（Wh/Kg）。在考虑车载蓄电装置向电动车辆的适用的情况下，对于加速要求等的短时间的高转矩输出要求，功率密度高的蓄电装置有利。另一方面，为了延长通常行驶下的行驶距离，能量密度高的蓄电装置有利。

能量密度及功率密度根据蓄电装置的种类（蓄电池/电容器）或蓄电池的种类（镍氢电池/锂离子二次电池）而不同。或者即使是同一种类的蓄电装置，根据设计的不同也能够改变能量密度及功率密度。

例如，在二次电池中，根据将活性物质向基材涂敷时的厚度，而输出特性变化。作为一例，若薄且宽地涂敷活性物质，则有助于单位时间的反应的活性物质的个数增加，因此能够实现功率密度相对高的蓄电池。另一方面，若较厚地涂敷活性物质，则功率密度相对下降，但能够提高能量密度。

在本实施方式的电动车辆的电源系统中，在由于电动车辆5的加速、高速行驶而电动发电机30要求高功率时（即，电压指令值VHr高时），不使用蓄电池120。因此，蓄电池120在电动发电机30的输出功率比较低的区域中使用。因此，关于蓄电池120，优选适用图6的区域220所示那样的能量密度高、功率密度小的高能量型的蓄电装置。由此，在混合动力车中，能够延长仅使用了电动发电机30的所谓EV（Electric Vehicle）行驶的距离。在电动车中，可续航距离变长。

另一方面，蓄电池110需要应对电动发电机30输出高功率的情况下的电力供给。因此，关于蓄电池110，优选使用图6的区域210所示的功率密度高的能量密度低的蓄电装置。

如此，关于蓄电池110、120，优选根据图6的区域210及220分别表示的特性的蓄电装置而分开使用。如此，能够在对应于来自使用者的高输出要求（加速、高速行驶）的基础上，以延长基于电动发电机30的输出的行驶距离的方式有效地构成电源系统。

需要说明的是，图1所示的电动车辆5的负载10（即，驱动系统）的结构并未限定为图示的结构。即，如上述那样，对于电动车、混合动力车、燃料电池车等搭载有行驶用电动机的电动车辆，能够共通地适用本发明。而且，关于行驶用电动机的个数，也没有特别限定。

另外，关于转换器130，在本实施方式中，例示了非绝缘型断继开关电路，但只要在蓄电池（蓄电装置）110与电力线PL1之间能够进行同等的直流电压转换即可，能够适用任意的电路结构。

应考虑的是本次公开的实施方式全部的点是例示而不是限制性内容。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书表示，并意图包括与权利要求书的范围同等的意思及范围内的全部的变更。

工业实用性

本发明能够适用于搭载有多个蓄电装置的电动车辆。

标号说明

5电动车辆，10负载，20逆变器，30电动发电机，40动力传递齿轮，50驱动轮，100电源系统，110、120蓄电池（蓄电装置），115、125电池传感器，120蓄电装置，120蓄电池，130转换器，140平滑电容器，150控制装置，200最大输出线，205电压传感器，D1、D2反并联二极管，GL、PL1、PL2电力线，Ib1、Ib2蓄电池电流，L电抗器，L1、L2、Lc损失项，N1节点，P1、P2工作点，Q1、Q2电力用半导体开关元件，RL1、RL2继电器，SMR1、SMR2系统主继电器，Smin阈值（SOC），Tb1、Tb2蓄电池温度，VH直流电压（系统电压），VHmin需要最低电压，VHr电压指令值，Vb1、Vb2V蓄电池电压，Win、Win1、Win2充电电力上限值，Wout、Wout1、Wout2放电电力上限值。

Claims (13)

1.一种电动车辆，其具备：

用于产生车辆驱动力的电动机（30）；

第一蓄电装置（110）；

第二蓄电装置（120）；

用于传递相对于所述电动机输入输出的电力的电力线（PL1）；

用于在所述第一蓄电装置与所述电力线之间执行双方向的直流电压转换的转换器（130）；

连接在所述第二蓄电装置与所述电力线之间的开关（RL1）；及

根据所述电动机的工作状态来控制所述开关的接通、断开的控制装置（150）。

2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，

所述控制装置（150）根据所述电动机（30）的转矩及转速而算出所述电力线（PL1）的需要最低电压（VHmin），并且在所述第二蓄电装置的输出电压（Vb2）比所述需要最低电压低时将所述开关断开。

3.根据权利要求2所述的电动车辆，其中，

所述控制装置（150）根据所述电动机（30）的转矩及转速，在所述需要最低电压（VHmin）以上的范围内设定所述电力线（PL1）的电压指令值（VHr），并且在所述第二蓄电装置的输出电压（Vb2）比所述电压指令值高时将所述开关（RL1）接通，而在所述输出电压比所述电压指令值低时将所述开关断开。

4.根据权利要求3所述的电动车辆，其中，

所述控制装置（150）在从所述第二蓄电装置的输出电压（Vb2）减去所述电压指令值（VHr）所得到的电压差大于规定的阈值时，将所述开关（RL1）断开。

5.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，

所述控制装置（150）在所述第二蓄电装置（110）的充电水平（SOC2）比规定值（Smin）降低时，将所述开关（RL1）断开。

6.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，

在所述开关（RL1）断开时，所述控制装置（150）基于所述第一蓄电装置（110）的充放电电力上限值（Win1、Wout1）和在所述转换器（130）的损失电力值（Lc），设定在所述第一及第二蓄电装置整体的充放电电力上限值（Win、Wout），在所述开关接通时，所述控制装置（150）基于所述第一蓄电装置的充放电电力上限值、所述第二蓄电装置（120）的充放电电力上限值（Win2、Wout2）、及在所述转换器的损失电力值，设定在所述第一及第二蓄电装置整体的充放电电力上限值（Win、Wout）。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电动车辆，其中，

所述第一蓄电装置（110）的输出电压（Vb1）的额定值比所述第二蓄电装置（120）的输出电压（Vb2）的额定值低。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的电动车辆，其中，

所述第一蓄电装置（110）的功率密度比所述第二蓄电装置（120）的功率密度高，

所述第一蓄电装置的能量密度比所述第二蓄电装置的能量密度低。

9.一种电动车辆的控制方法，所述电动车辆搭载有用于产生车辆驱动力的电动机（30）、第一蓄电装置（110）、第二蓄电装置（120）、及用于在所述第一蓄电装置与电力线（PL1）之间执行双方向的直流电压转换的转换器（130），所述电力线（PL1）用于传递相对于所述电动机输入输出的电力，所述电动车辆的控制方法具有：

检测所述第二蓄电装置的输出电压（Vb2）的步骤（S110）；及

根据所述电动机的工作状态，对连接在所述第二蓄电装置与所述电力线之间的开关（RL1）的接通、断开进行控制的步骤（S120、S120＃-S140）。

10.根据权利要求9所述的电动车辆的控制方法，其中，

还具有根据所述电动机（30）的转矩及转速来计算所述电力线（PL1）的需要最低电压（VHmin）的步骤（S100），

所述进行控制的步骤（S120、S140）在所述第二蓄电装置的输出电压（Vb2）比所述需要最低电压低时，将所述开关断开。

11.根据权利要求10所述的电动车辆的控制方法，其中，

所述进行计算的步骤（S100）根据所述电动机（30）的转矩及转速，在所述需要最低电压（VHmin）以上的范围内设定所述电力线（PL1）的电压指令值（VHr），

所述进行控制的步骤（S120-S140）在所述第二蓄电装置的输出电压（Vb2）比所述电压指令值高时将所述开关（RL1）接通，而在所述输出电压比所述电压指令值低时将所述开关断开。

12.根据权利要求11所述的电动车辆的控制方法，其中，

所述进行控制的步骤（S120＃、S140）在从所述第二蓄电装置的输出电压（Vb2）减去所述电压指令值（VHr）所得到的电压差大于规定的阈值（α）时，将所述开关（RL1）断开。

13.根据权利要求9所述的电动车辆的控制方法，其中，

还具有当所述第二蓄电装置（110）的充电水平（SOC2）比规定值（Smin）降低时将所述开关（RL1）断开的步骤（S200）。

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