CN104999922A - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动车辆。一种混合动力车辆包括电池、升压转换器、电池温度传感器、电池电流传感器、高电压传感器和控制部。控制部包括：间歇升压操作程序，其在电池温度等于或高于预定温度并且电池电流的绝对值处于±I0范围时停止升压转换器，以及在实际升压电压处于从VH2到VH4的范围之外时重启升压转换器；阈值切换程序，其在电池温度低于预定温度时，将阈值范围切换到比±I0范围更宽的±I2，以及将从阈值VH2到阈值VH4的范围切换到从阈值VH3到阈值VH5的更宽范围。

Description

电动车辆
优先权信息
本申请要求2014年4月15日提交的编号为2014-083656的日本专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用的方式在此纳入。
技术领域
本发明涉及电动车辆的配置。
背景技术
近几年，大量混合动力车辆或电动车辆已投入使用。混合动力车辆包括引擎、电动机和发电机，并且混合动力车辆根据行驶状况，由来自引擎的输出和来自电动机的输出所构成的总输出驱动，或者在由来自引擎的剩余输出和来自电动机的输出所构成的总输出驱动的同时，使用来自引擎的一部分输出驱动发电机以给电池充电，或者使用来自引擎的输出驱动发电机以通过所产生的电力驱动电动机，从而驱动车辆。许多此类混合动力车辆或电动车辆使用这样的方法：使用升压转换器将电池的低DC电压转换为高DC电压，将高DC电压提供给逆变器(inverter)，逆变器分别向电动机发送电力以及从发电机接收电力，其中逆变器将DC电力转换为用于电动机的驱动的三相AC电力，从而允许电动机被驱动；或者使用这样的方法：将发电机所产生的三相AC电力转换为DC电力以给电池充电。
另一方面，电池的输出电压和输出电流伴随着温度一致地降低。这样，在混合动力车辆和电动车辆中，当被安装的电池具有低温时，通常执行电池升温操作，以将电池的温度升高到适合于驱动的温度。已经针对电池升温操作提出多种方法。例如，已经提出这样的方法：其中，通过降低升压转换器的切换频率来增加电池中的纹波电流，从而使电池升温(例如，请参阅编号为2010-259217的日本专利公开)。
但是，当根据编号为2010-259217的日本专利公开中描述的传统技术执行电池升温操作时，包括电池、升压电路、逆变器和电动发电机的作为整体的电路中的噪声因为电池中的电流纹波而增大。例如，当车辆继续稳定行驶(以恒定的速度行驶)时，如果引擎声音和道路噪声较低，则驾驶员会注意到喧吵的噪声并且感到不适。
发明内容
因此，本发明的目的是使用不同于用于更改升压转换器的切换频率的技术的方法，在稳定行驶期间抑制可能的噪声增加的同时，有效地使电池升温。
根据本发明的电动车辆包括：电池；升压转换器，其被连接到所述电池；逆变器，其被连接到所述升压转换器；电动发电机，其被连接到所述逆变器；温度传感器，其检测所述电池的温度；电流传感器，其检测所述电池中的电流；电压传感器，其检测所述升压转换器提供的实际升压电压；以及控制部，其启动和停止所述升压转换器。所述控制部包括：间歇升压操作单元，其用于在所述电池中的电流处于第一阈值范围之内时停止所述升压转换器，以及在所述升压转换器提供的实际升压电压处于第二阈值范围之外时重启所述升压转换器；以及阈值切换单元，其用于在所述电池的温度低于预定温度时将所述第一阈值范围切换到比所述第一阈值范围宽的第三阈值范围。
在根据本发明的电动车辆中，优选地，所述阈值切换单元在所述电池的温度低于所述预定温度时将所述第二阈值范围切换到比所述第二阈值范围宽的第四阈值范围。
优选地，根据本发明的电动车辆包括检测所述车辆的速度的车速传感器，所述间歇升压操作单元在所述车辆的速度等于或高于预定速度，并且所述电池中的电流处于所述第一阈值范围之内时停止所述升压转换器，以及在所述升压转换器提供的实际升压电压处于所述第二阈值范围之外时重启所述升压转换器。优选地，所述电动车辆包括升压目标电压更改单元，该升压目标电压更改单元用于在所述车辆的速度低于预定速度，并且所述电池的温度低于所述预定温度时更改所述升压转换器的升压目标电压。
本发明具有以下优点：其使用不同于升压转换器切换频率更改技术的方法，在稳定行驶期间抑制可能的噪声增加的同时，有效地使电池升温。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的配置的示意图；
图2是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆中的机械动力、电力和电流的流动的说明图；
图3是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的操作的流程图；
图4是示出根据本发明的实施例的混合动力车辆的另一操作的流程图；
图5A是示出图3所示的操作期间的电池电流的时间变化的图形；
图5B是示出图3所示的操作期间的高DC电压的时间变化的图形；
图5C是示出图3所示的操作期间的电池温度的时间变化的图形；
图6A是示出图4所示的操作期间的电池电流的时间变化的图形；
图6B是示出图4所示的操作期间的高DC电压的时间变化的图形；以及
图6C是示出图4所示的操作期间的电池温度的时间变化的图形。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的实施例。下面描述本发明应用于包括引擎和两个电动发电机的混合动力车辆的情况。本发明不限于混合动力车辆，也可应用于不带引擎的电动车辆。如图1所示，根据本实施例的混合动力车辆100包括：电池10，该电池是可充电和可放电的二次电池；升压转换器20，其被连接到电池10；第一逆变器30，其被连接到升压转换器20；第二逆变器40，其被连接到升压转换器20和第一逆变器30；第一电动发电机50，其是被连接到第一逆变器30的发电机；第二电动发电机60；其是被连接到第二逆变器40的电动机；引擎70，其可以驱动第一电动发电机50；以及控制部90，其控制引擎70、升压转换器20、以及第一和第二逆变器30和40。
而且，如图1所示，混合动力车辆100包括：动力分配机构72，其将引擎70的输出转矩分为到输出轴73的转矩、以及驱动第一电动发电机50的转矩，该输出轴73与第二电动发电机60相连；被连接到输出轴73的驱动齿轮装置74；连接到驱动齿轮装置74的车轴75；以及被安装到车轴75的车轮76。解角器(resolver)51、61和71被安装到第一和第二电动发电机50和60、以及引擎70，以检测转子或曲轴的旋转角度或旋转速度。而且，车速传感器86被安装到车轴75，以检测车轴的旋转速度，从而检测混合动力车辆100的车速。
升压转换器20包括：负侧电路17，其被连接到电池10的负侧；低压电路18，其被连接到电池10的正侧；以及高压电路19，其被连接到升压转换器20的正侧输出端。升压转换器20包括：上臂开关元件13，其被设置在低压电路18与高压电路19之间；下臂开关元件14，其被设置在负侧电路17与低压电路18之间；电抗器12，其被设置为与低压电路18串联；电抗器电流传感器84，其检测流过电抗器12的电抗器电流IL；滤波电容器11，其被设置在低压电路18与负侧电路17之间；以及低电压传感器82，其检测跨滤波电容器11的低DC电压VL。而且，二极管15和16分别与开关元件13和14反并联连接。升压转换器20接通下臂开关元件14，并关断上臂开关元件13以在电抗器12中积蓄来自电池10的电能，然后关断下臂开关元件14，并接通上臂开关元件13以借助在电抗器12中积蓄的电能升高电压。这样，升压转换器20向高压电路19提供作为升压电压的高DC电压VH。
电池电压传感器81被安装到电池10，以检测电池电压VB。电池电流传感器83被安装到位于电池10与升压转换器20之间的低压电路18，以检测在电池10与升压转换器20之间流动的电池电流IB。而且，电池温度传感器89被安装到电池10，以检测电池10的温度TB。电池10输出的电力是(电池电压VB×电池电流IB)，因此，电池电压传感器81和电池电流传感器83包括电力检测单元，该电力检测单元用于检测在电池10与升压转换器20之间发送和接收的电力。此外，电池10输出的电力(电池电压VB×电池电流IB)等于通过电抗器12的电力(低DC电压VL×电抗器电流IL)，并且电池电压VB等于由低电压传感器82检测到的跨滤波电容器11的低DC电压VL。这样，与电池电压传感器81和电池电流传感器83相同，低电压传感器82和电抗器电流传感器84包括电力检测单元，该电力检测单元用于检测在电池10与升压转换器20之间发送和接收的电力。
第一逆变器30和第二逆变器40包括：公共高压电路22，其被连接到升压转换器20的高压电路19；公共负侧电路21，其被连接到升压转换器20的负侧电路17。平流电容器(smoothing capacitor)23被设置在高压电路22与负侧电路21之间，以将高压电路22和负侧电路21连接在一起，以便对升压转换器20提供的DC电流进行平滑处理。作为被提供给逆变器30和40的升压电压的高DC电压VH由高电压传感器85检测，该传感器检测跨平流电容器23的电压。这样，由高电压传感器85检测到的高DC电压VH是实际升压电压(实际升压电压VHr)。在该实施例中，被提供给第一和第二逆变器30和40的实际升压电压VHr是同一电压。第一逆变器30将从升压转换器20接收到的DC电力转换为三相第一AC电力，然后将三相第一AC电力提供给第一电动发电机50。第一逆变器30进一步将第一电动发电机50所产生的三相第一AC电力转换为DC电力，以经由升压转换器20给电池10充电，或者将所产生的DC电力提供给第二逆变器40。第二逆变器40将从升压转换器20接收到的DC电力转换为三相第二AC电力，然后将三相AC电力提供给第二电动发电机60。第二逆变器40进一步将第二电动发电机60所产生的三相第二AC电力转换为DC电力，以经由升压转换器20给电池10充电，或者将所产生的DC电力提供给第一逆变器30。
第一逆变器30内部包括总共包括六个开关元件31，其分别用于U相、V相和W相的上臂和下臂。二极管32与各个开关元件31反并联连接(在图1中，仅示出六个开关元件中的一个、以及二极管中的一个，省略了其它开关元件和二极管)。输出线33、34和35分别被连接在第一逆变器30中的U、V和W相的上臂的开关元件中的对应一者与U、V和W相的下臂的开关元件中的对应一者之间，这样，分别通过输出线33、34和35输出U相电流、V相电流和W相电流。输出线33、34和35被连接到第一电动发电机50的U、V和W相的输入端子。而且，在该实施例中，电流传感器53和52被安装到V和W相输出线34和35，以检测相应的电流。没有任何电流传感器被安装到U相输出线33。但是，对于三相交流电，U、V和W相电流之和为零，这样，可根据V相电流值和W相电流值，以计算的方式确定U相电流值。
第二逆变器40(开关元件41、二极管42以及输出线43、44和45)以及电流传感器62和63的配置与上述第一逆变器30以及电流传感器52和53的配置类似。而且，以下部件安装到混合动力车辆100：加速踏板下压量检测传感器87和制动踏板下压量检测传感器88，它们检测加速踏板和制动踏板各自的下压量。
如图1所示，控制部90包括执行运算处理的CPU 91、存储部92和设备与传感器接口93。执行运算处理的CPU 91、存储部92和设备与传感器接口93是经由数据总线99连接在一起的计算机。存储部92在内部存储混合动力车辆100的控制数据97、控制程序98、作为下述间歇升压操作单元的间歇升压操作程序94、作为阈值切换单元的阈值切换程序95、以及作为升压目标电压更改单元的升压目标电压更改程序96。而且，上述升压转换器20的开关元件13和14、以及第一和第二逆变器30和40的开关元件31和41通过设备与传感器接口93被连接到控制部90，并且被配置为根据来自控制部90的指令执行操作。此外，控制部90通过设备与传感器接口93接收来自电池电压传感器81和电池温度传感器89、低电压传感器82、高电压传感器85、电池电流传感器83、电抗器电流传感器84、电流传感器52、53、62和63、解角器51、61和71、车速传感器86、加速踏板下压量检测传感器87和制动踏板下压量检测传感器88的输出。
对在根据上述方式配置的混合动力车辆100稳定行驶(以恒定的速度)的同时执行电池10的升温操作进行描述之前，将参考图2简要地描述混合动力车辆100的基本操作。混合动力车辆100具有多种驱动模式。下面将描述驱动模式，其中混合动力车辆100通过来自引擎70和第二电动发电机60的输出而被驱动。
引擎70发出引擎输出Pe和引擎转矩Te。引擎转矩Te被动力分配机构72分为驱动第一电动发电机50的第一Tg，以及经由输出轴73和驱动齿轮装置74驱动车轮76的引擎传动转矩Td。动力分配机构72例如可以是行星齿轮装置。第一电动发电机50充当发电机，并且由来自动力分配机构72的第一转矩Tg驱动，从而向第一逆变器30输出三相AC发电电力Pg。第一逆变器30将所输入的AC发电电力Pg转换为具有高DC电压VH的DC电力，然后将DC电力输出到高压电路22和负侧电路21。输出的直流电流Is经由平流电容器23被输入到第二逆变器40。
另一方面，电池10所提供的具有电池电压VB的电池电流IB给升压转换器20的滤波电容器11充电，以将跨滤波电容器11的电压设定为低DC电压VL。这样，通过将电池10和升压转换器20连接在一起以及对滤波电容器11充电，电池电压VB是与低DC电压VL相同的电压。如上所述，升压转换器20接通下臂开关元件14，并关断上臂开关元件13以在电抗器12中积蓄来自电池10的电能。升压转换器20然后关断下臂开关元件14，并接通上臂开关元件13以借助在电抗器12中积蓄的电能升高电压。这样，升压转换器20向高压电路19输出作为升压电压的高DC电压VH。此时，电池10向升压转换器20提供电力(电池电压VB×电池电流IB)或电力(低DC电压VL×电抗器电流IL)。升压转换器20输出所提供的电力作为电力(高DC电压VH×平均电流Ih)。控制部90控制开关元件13和14的接通与关断的占空比，以将高DC电压VH调整为升压目标电压VH1。
升压转换器20输出的具有高DC电压VH的直流电流Ih与第一逆变器30输出的具有高DC电压VH的直流电流Is合流。最终形成的直流电流Is被输入到第二逆变器40。第二逆变器40将输入的具有高DC电压VH和直流电流(Is+Ih)的DC电力转换为三相供应电力Pm，然后将三相供应电力Pm提供给充当电动机的第二电动发电机60。第二电动发电机60由供应电力Pm驱动并且将电动机转矩Tm提供给输出轴73。然后，上述引擎传动转矩Td和电动机转矩Tm被输入到输出轴73，并且总转矩Ta被传输到驱动齿轮装置74。车轮76由引擎70和第二电动发电机60输出的转矩Td和Tm构成的总转矩Ta驱动。在对电力的描述中，在朝着电动发电机50和60的方向上的电力为正，而在从电动发电机到逆变器30和40的方向上的电力为负。这样，第一电动发电机50的发电电力Pg为负，而到第二电动发电机60的供应电力Pm为正。而且，从电池10输出到第一和第二电动发电机的电力为正，而被输入到电池10的电力(充电电力)为负。
当混合动力车辆100只需低驱动力时，第一逆变器30输出的具有高DC电压VH和直流电流Is的DC电力的电压被升压转换器20降低，而非被提供给第二逆变器40，电池10使用DC电力而被充电。而且，当混合动力车辆100被制动时，第二电动发电机60也充当发电机，并且所产生的AC电流(负)被第二逆变器40转换为DC电力，使用该DC电力给电池10充电。
现在参考图3、图4、图5A、图5B和图5C，将描述电池升温操作，其中在根据本发明的混合动力车辆100稳定行驶(以恒定的速度)的同时对电池10进行升温。首先，将描述控制部90的操作，此操作在这样的行驶状态下执行：其中，在升压转换器20停止时，高DC电压VH降低。“稳定行驶”指示这样的操作状况：其中被提供给第二电动发电机60的供应电力Pm(正)在绝对值方面近似地等于第一电动发电机50所产生的发电电力Pg(负)，这样，即使在使升压转换器20停止之后，也可使行驶状态保持一定的时间量。例如，对于配备有允许车辆以恒定的速度自动行驶的所谓“巡航开关”的车辆，“稳定行驶”对应于“巡航开关”被接通的状况和车辆在高速公路上以恒定的高速(50到60km/h)行驶(以预定的速度或更高的速度行驶)的状况。要描述的操作是在以下情况下执行的操作：当在混合动力车辆100的冷启动之后，车辆在电池10达到预定温度T1之前(在温度低于T1期间)开始上述的此类稳定行驶时。
在图5A所示的时间点0(初始状态)处，升压转换器20处于操作状态，如图5B所示，作为高电压传感器85所检测到的高DC电压VH的实际升压电压VHr等于升压目标电压VH1。而且，在时间点0(初始状态)处，电池10输出的电池电流IB(电池电流传感器83检测到的电流)由I1表示，电池温度传感器89检测到的电池10的温度TB由T0表示。电池电压传感器81检测到的电池10的电压是电池电压VB，这样，电池10向升压转换器20提供DC电力(VB×I1)。此外，引擎70处于操作状态，第一电动发电机50由引擎70驱动以作为发电机，并且来自第一电动发电机50的发电电力Pg是Pg0(负)。如参考图2所述，发电电力Pg0被第一逆变器30转换为具有升压目标电压VH1和直流电流Is的DC电力(VH1×Is)＝Pg0，该DC电力被输入到第二逆变器40。然后，第二逆变器40接收来自第一逆变器30的DC电力(VH1×Is)＝Pg0和来自电池10的DC电力(VB×I1)构成的总DC电力。第二逆变器40将总DC电力转换为要被提供给第二电动发电机60的供应电力Pm(正)，并输出供应电力Pm。换言之，要被提供给第二电动发电机60的供应电力Pm是((VH1×Is)+(VB×I1))＝(Pg0)+(VB×I1)。被提供给第二电动发电机60的供应电力Pm(正)的绝对值大于第一电动发电机50产生的发电电力Pg0(负)的绝对值。不足的电力(VB×I1)由电池10提供。
如图3中的步骤S100所示，控制部90从电池温度传感器89获取电池10的温度TB，从车速传感器86获取车速。如图3中的步骤S101所示，控制部90判定电池10的温度TB是否低于预定温度T1。当电池10的温度不低于预定温度T1，而是等于或高于预定温度T1时，控制部90返回到图1中的步骤S101以继续监视电池10的温度TB。如上所述，时间点0处电池10的初始温度为T0，此温度低于预定温度T1，如图5C所示。这样，控制部90继续到图3中的步骤S102以判定车速是否等于或高于预定速度。当车速低于预定速度时，通常很难有效地使用这样的方法使电池10升温：间歇地停止升压转换器20或切换用于重启的阈值以允许升压转换器20执行下面描述的更频繁的间歇操作。这样，当车速不等于或高于预定速度时，控制部90从图3中的终端1跳到图4中的终端1以执行图1所示的升压目标电压更改程序96，以及更改升压目标电压VH1，如图4中的步骤S118所示。而且，当车速等于或高于预定速度时，可以使用这样的方法有效地使电池10升温：间歇地停止升压转换器20或切换用于重启的阈值以允许升压转换器20执行下面描述的更频繁的间歇操作。这样，控制部90继续到图3中的步骤S103以执行图1所示的间歇升压操作程序94和阈值切换程序95。
如图3中的步骤S103所示，控制部90将电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值从阈值I0切换到大于阈值I0的阈值I2，其中电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值允许控制部90确定停止升压转换器20，阈值I0对应于电池10的温度等于或高于预定温度T1的情况。而且，控制部90将高DC电压VH的阈值从阈值VH2切换到小于阈值VH2的阈值VH3，其中在升压转换器20停止时，如果高DC电压VH降低，则该高DC电压VH的阈值允许控制部90确定重启升压转换器20。而且，控制部90将高DC电压VH的阈值从阈值VH4切换到大于阈值VH4的阈值VH5，其中在升压转换器20停止时，如果高DC电压VH升高，则该高DC电压VH的阈值允许控制部90确定重启升压转换器20。换言之，当电池10的温度低于预定温度T1时，控制部90将其中使升压转换器20停止的电流值范围从作为第一阈值范围的(±I0)切换到比作为第一阈值范围宽的第三阈值范围的(±I2)。而且，当电池10的温度低于预定温度T1时，控制部90将其中升压转换器20被重启的高DC电压VH的范围从落在第二阈值范围之外的(至多VH2，至少VH4，处于从VH2到VH4的范围之外)切换到落在比第二阈值范围宽的第四阈值范围之外的(至多VH3，至少VH5，处于从VH3到VH5的范围之外)。
当被提供给第二电动发电机60的供应电力Pm从处于初始状态的Pm0逐渐下降到Pm1时，电池电流IB的绝对值(|IB|)也从时间点0处的I1逐渐下降，如图5A中的从时间点0到时间点t1所示。然后，当电池电流IB的绝对值(|IB|)在图5A所示的时间点t1处达到处于第三阈值范围内的I2时，控制部90在图3中的步骤S105确定电池电流IB的绝对值(|IB|)等于或小于阈值I2(已经落在第三阈值范围(±I2)内)。此时，被提供给第二电动发电机60的供应电力Pm1(正)的绝对值稍大于第一电动发电机50产生的发电电力Pg0(负)的绝对值，并且电池10提供电力(|Pm2|-|Pg0|＝VB×I2)(正)。由于I2大于I0，因此，被电池10提供给第二电动发电机60的电力(VB×I2)(正)高于当电池10的温度等于或高于预定温度T1时被电池10提供给第二电动发电机60的电力(VB×I0)(正)。
然后，如图3中的步骤S106所示，控制部90在使升压转换器20停止之前再次检查电池10的温度TB是否低于预定温度T1。在此操作中，在时间点t1处，电池10的温度TB低于预定温度T1，但是仅稍高于初始温度T0，如图5C所示。因此，控制部90继续到图3中的步骤S107以停止升压转换器20。当电池10的温度TB等于或高于预定温度T1时，控制部90继续到图3中的步骤S117以结束电池10的升温操作，从而返回到正常控制。
如图3中的步骤S107所示，当控制部90输出停止升压转换器20的指令时，升压转换器20的上臂开关元件13和下臂开关元件14被保持关断状态，并且升压转换器20被断开与第一和第二逆变器30和40的连接。在升压转换器20停止时，控制部90使用高电压传感器85检测实际升压电压VHr，如图3中的步骤S108所示。然后，如图3中的步骤S109所示，控制部90判定实际升压电压VHr是否已经降低或升高。如上所述，在此操作中，在使升压转换器20停止的时间点t1处，被提供给第二电动发电机60的供应电力Pm1(正)的绝对值大于第一电动发电机50产生的发电电力Pg0(负)的绝对值。结果，当使升压转换器20在时间点t1处停止时，平流电容器23接着释放对应于Pm1与(|Pg0|)之差的电力。这样，如图5B所示，实际升压电压VHr从升压目标电压VH1逐渐降低。因此，在图3中的步骤S109，在此操作中，控制部90确定实际升压电压VHr已经降低，然后继续到图3中的步骤S110以判定实际升压电压VHr是否等于或低于阈值VH3。当实际升压电压VHr不等于或低于阈值VH3时，控制部90返回到图3中的步骤S108以继续监视实际升压电压VHr。在此期间，实际升压电压VHr继续降低。
在升压转换器20停止时，被电池10提供给第二电动发电机60的电力(VB×I2)(正)高于当电池10的温度等于或高于预定温度T1时被电池10提供给第二电动发电机60的电力(VB×I0)(正)。结果，被平流电容器23释放的电力也高于当电池10的温度等于或高于预定温度T1时被平流电容器23释放的电力。因此，与电池10的温度等于或高于预定温度T1时相比，实际升压电压VHr降低得更快(实际升压电压VHr的降低速度增加)。因此，与电池10的温度等于或高于预定温度T1时相比，实际升压电压VHr从目标值VH1降到阈值VH3所需的时间缩短。然后，电池10的充电和放电周期缩短以增加电池10的损耗。这样允许电池10更快地被升温。
如图5B所示，当实际升压电压VHr在时间点t2处达到阈值VH3时，控制部90在图3中的步骤S110确定实际升压电压VHr已经达到VH3或更小值。控制部90然后输出重启升压转换器20的指令，如图3中的步骤S111所示。当升压转换器20被重启时，控制部90反馈实际升压电压VHr与目标电压VH1之间的偏差，从而允许升压转换器20的开关元件13和14的接通和关断的占空比被控制，以将实际升压电压VHr调整为升压目标电压VH1。这样，紧接在时间点t2(实际升压电压VHr与目标电压VH1之间具有显著的偏差)之后，电池电流IB暂时突然升高并超过阈值I2。接下来，使用电池10提供的电力给平流电容器23充电，并且实际升压电压VHr逐渐升高并接近升压目标电压VH1。然后，实际升压电压VHr与目标电压VH1之间的偏差减小，从而减小电池电流IB。
允许控制部90确定重启升压转换器20的高DC电压VH的阈值VH3小于在电池10的温度等于或高于预定温度T1的情况下的阈值VH2。结果，时间点t2处实际升压电压VHr与目标电压VH1之间的偏差(VH1-VH3)大于在电池10的温度等于或高于预定温度T1的情况下的偏差(VH1–VH2)。这样，与电池10的温度等于或高于预定温度T1的情况相比，在图5A中时间点t2处电池电流IB超过阈值I2的程度更高。然后，电池10的损耗增加以允许电池10更快地被升温。
如图3中的步骤S112所示，控制部90在电池电流IB增加的同时监视电池电流IB，并且在电池电流IB开始减小时返回到图3中步骤S104。控制部90然后检测电池电流IB(绝对值|IB|)以判定电池电流是否等于或小于阈值I2。如图3中的步骤S105所示，当电池电流IB不等于或小于阈值I2时，控制部90返回到图3中的步骤S104以继续电池电流IB。然后，如图5A中的时间点t3所示，当电池电流IB达到阈值I2时，控制部90判定电池10的温度是否低于预定温度T1，如图3中的步骤S106所示。如图5C所示，时间点t3处的电池温度TB大约介于初始温度T0与预定温度T1之间，并且低于预定温度T1。因此，如上所述，控制部90继续到图3中的步骤S107以停止升压转换器20，并且如图3中的步骤S108和S109所示，监视实际升压电压VHr。如图3中的步骤S110所示，当实际升压电压VHr降为阈值VH3时，控制部90重启升压转换器20，如图3中的步骤S111所示。
如上所述，在此操作中，控制部90重复这样的操作：其中如果电池10的温度低于预定温度T1，则控制部90在电池电流IB等于或小于阈值I2时停止升压转换器20，并且在实际升压电压VHr等于或小于阈值VH3时重启升压转换器20。这样，电池10输出的电池电流IB发生变化，如图5A所示，并且电池10的电池温度TB逐渐升高，如图5C所示。
然后，如图5C中的时间点t7所示，当电池温度TB等于或高于预定温度T1时，控制部90判定电池10已经被完全升温，并且从图3中的步骤S106继续到图3中的步骤S117以返回到正常操作。在返回到正常操作时，控制部90将在图3中的步骤S103中被更改的阈值恢复为初始设定。换言之，控制部90将阈值从阈值I2恢复到阈值I0，其中该阈值对应于电池电流IB的绝对值(|IB|)，其允许控制部90确定停止升压转换器20，阈值I0对应于电池10的温度等于或高于预定温度T1的情况。而且，控制部90将高DC电压VH的阈值从阈值VH3切换到初始阈值VH2，其中在升压转换器20停止时，如果高DC电压VH下降，则该高DC电压VH的阈值允许控制部确定重启升压转换器20。
因此，如图5A所示，即使电池电流IB在时间点t7处达到I2，控制部90也不停止升压转换器20，而是当电池电流IB在时间点t8处达到阈值I0时，停止升压转换器20。这样，当电池电流IB小时，第一电动发电机50的发电电力Pg和被提供给第二电动发电机60的电力Pm之差也小。结果，在升压转换器20停止时观察到的高DC电压VH的降低速度低于在如果电池电流IB达到阈值I2，使升压转换器20停止时观察到的高DC电压VH的降低速度。高DC电压VH缓慢地降低。然后，当实际升压电压VHr在时间点t9处降为阈值VH2时，控制部90重启升压转换器20以升高高DC电压VH。控制部90接下来针对升压转换器执行正常的类似间歇操作。
如上所述，在根据该实施例的操作中，当电池10的温度低时，控制部90将电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值切换到大于阈值I0的阈值I2，其中电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值允许控制部90确定停止升压转换器20，I0对应于电池10的温度等于或高于预定温度T1的情况。然后，实际升压电压VHr的降低速度增加以缩短电池10的充电和放电周期，从而增加电池10的损耗以允许电池10更快地被升温。而且，当电池10的温度低时，控制部90将高DC电压VH的阈值VH2切换到小阈值VH3，高DC电压VH的阈值允许控制部90确定重启升压转换器20。这样增加在升压转换器20被重启时提供的电池电流IB的峰值，从而增加电池10的损耗以允许电池10更快地被升温。这样，根据该实施例的操作允许在不降低载波频率的情况下执行电池10的升温操作。结果，电池10可以在抑制可能的噪声增加的情况下，有效地被升温。而且，在上述描述中，根据该实施例的操作包括切换电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值和切换高DC电压VH的阈值，电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值允许控制部90确定停止升压转换器20，高DC电压VH的阈值允许控制部90确定重启升压转换器20。但是，电池10可被升温，以使车辆仅执行电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值的切换，从而缩短电池10的充电和放电周期以增加电池10的损耗，其中电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值允许控制部90确定停止升压转换器20。备选地，电池10可被升温，以使车辆仅执行高DC电压VH的阈值的切换，这使控制部90增加在升压转换器20被重启时提供的电池电流IB的峰值，从而增加电池10的损耗。
现在，参考图6A、图6B和图6C，将描述控制部90的操作，此操作在这样的行驶状况下操作：其中在升压转换器20停止时，高DC电压VH升高。将简要描述与上面参考图3、图4、图5A、图5B和图5C描述的实施例的各方面类似的操作的各方面。
在此操作中，在图6A的时间点0处的初始状态下，由电池10输入的电池电流IB(用于充电)为I1(负)，电池10的温度TB为T0。电池10的电压为电池电压VB，这样，电池10从升压转换器20接收DC电力(VB×I1)(负)(用于充电)。而且，引擎70处于操作状态，并且第一电动发电机50由引擎70驱动以作为发电机。第一电动发电机50的发电电力Pg是Pg0(负)。如参考图2所述，发电电力Pg0被第一逆变器30转换为具有升压目标电压VH1和直流电流Is的DC电力(VH1×Is)＝Pg0，该电力然后被输入到第二逆变器40。另一方面，向第二电动发电机60提供电力Pm(正)。在此操作中，第一电动发电机50的发电电力Pg0(负)的绝对值大于被提供给第二电动发电机60的电力Pm(正)的绝对值。这样，使用对应于差(|Pm|-|Pg0|)的电力给电池10充电。因此，电池10的充电电力(负)为(VB×I1)＝(|Pm|-|Pg0|)。
控制部90执行图1所示的间歇升压操作程序94，以使用电池温度传感器89获取电池10的温度TB，如图3中的步骤S101所示。控制部90然后判定电池10的温度TB是否低于预定温度T1，如图3中的步骤S102所示。控制部90然后继续到图3中的步骤S103以执行图1所示的阈值切换程序95。
控制部90将电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值从阈值I0切换到大于阈值I0的阈值I2，其中电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值允许控制部90确定停止升压转换器20，阈值I0对应于电池10的温度等于或高于预定温度T1的情况。控制部90进一步将高DC电压VH的阈值从阈值VH4切换到大于阈值VH4的阈值VH5，其中在升压转换器20停止时，如果高DC电压VH升高，则该阈值允许控制部90确定重启升压转换器20。
当被提供给第二电动发电机60的供应电力Pm从处于初始状态的Pm0逐渐升高到Pm2时，被充给电池10的电量减小。这样，如图6A中从时间点0到时间点t1所示，电池电流IB的绝对值(|IB|)从时间点0处的I1逐渐降低。当电池电流IB的绝对值(|IB|)在图5A所示的时间t1处达到处于第三阈值范围内的I2(电池电流IB达到-I2)时，控制部90在图3中的步骤S105确定电池电流IB的绝对值(|IB|)等于或小于阈值I2(已经落在第三阈值范围(±I2)内)。此时，第一电动发电机50产生的发电电力Pg0(负)的绝对值稍大于被提供给第二电动发电机60的供应电力Pm2(正)的绝对值，并且电力(|Pm2|-|Pg0|＝VB×I2)(负)被输入电池10(用于充电)。由于I2大于I0，因此，被电池10提供给第二电动发电机60的电力(VB×I2)(负)的绝对值高于当电池10的温度等于或高于预定温度T1时被电池10提供给第二电动发电机60的电力(VB×I0)(负)的绝对值。
然后，如图3中的步骤S106所示，控制部90在使升压转换器20停止之前再次检查电池10的温度TB是否低于预定温度T1。控制部90继续到图3中的步骤S107以停止升压转换器20。
在升压转换器20停止时，控制部90使用高电压传感器85检测实际升压电压VHr，如图3中的步骤S108所示。然后，如图3中的步骤S109所示，控制部90判定实际升压电压VHr是否已经降低或升高。如上所述，在此操作中，在使升压转换器20停止的时间点t1处，第一电动发电机50产生的发电电力Pg0(负)的绝对值稍大于被提供给第二电动发电机60的供应电力Pm2(正)的绝对值。结果，当使升压转换器20在时间点t1处停止时，平流电容器23接着使用对应于Pm2与(|Pg0|)之差的电力而被充电。这样，如图6B所示，实际升压电压VHr从升压目标电压VH1逐渐升高。因此，在图3中的步骤S109，在此操作中，控制部90确定实际升压电压VHr已经升高，然后继续到图4中的步骤S113和S114以判定实际升压电压VHr是否等于或高于阈值VH5。当实际升压电压VHr不等于或高于阈值VH5时，控制部90返回到图4中的步骤S113以继续监视实际升压电压VHr。在此期间，实际升压电压VHr继续升高。
当升压转换器20停止时，被电池10提供给第二电动发电机60的电力(VB×I2)(负)的绝对值大于当电池10的温度等于或高于预定温度T1时被电池10提供给第二电动发电机60的电力(VB×I0)(负)的绝对值。结果，被提供给平流电容器23进行充电的电力也高于当电池10的温度等于或高于预定温度T1时被提供给平流电容器23进行充电的电力。因此，与电池10的温度等于或高于预定温度T1时相比，实际升压电压VHr升高得更快(实际升压电压VHr的升高速度增加)。因此，与电池10的温度等于或高于预定温度T1时相比，实际升压电压VHr从目标值VH1升到阈值VH5所需的时间缩短。然后，电池10的充电和放电周期缩短以增加电池10的损耗。这样允许电池10更快地被升温。
如图6B所示，当实际升压电压VHr在时间点t2处达到阈值VH5时，控制部90在图4中的步骤S114确定实际升压电压VHr已经达到VH5或更大值。控制部90然后输出重启升压转换器20的指令，如图4中的步骤S115所示。当升压转换器20被重启时，控制部90反馈实际升压电压VHr与目标电压VH1之间的偏差，从而允许升压转换器20的开关元件13和14的接通和关断的占空比被控制以将实际升压电压VHr调整为升压目标电压VH1。这样，紧接在时间点t2(具有显著的偏差)之后，电池电流IB的绝对值(|IB|)暂时突然升高并超过阈值I2。接下来，当存储在平流电容器23中的电荷被提供给电池10进行充电时，实际升压电压VHr逐渐降低并接近升压目标电压VH1。然后，实际升压电压VHr与目标电压VH1之间的偏差减小，从而减小电池电流IB的绝对值(|IB|)。
允许控制部90确定重启升压转换器20的高DC电压VH的阈值VH5大于在电池10的温度等于或高于预定温度T1的情况下的阈值VH4。结果，时间点t2处实际升压电压VHr与目标电压VH1之间的偏差(VH5-VH1)大于在电池10的温度等于或高于预定温度T1的情况下的偏差(VH4–VH1)。这样，与电池10的温度等于或高于预定温度T1的情况相比，图5A中时间点t2处电池电流IB超过阈值I2的程度更高。然后，电池10的损耗增加以允许电池10更快地被升温。
如图4中的步骤S116所示，控制部90在电池电流IB的绝对值(|IB|)增加(IB朝着负侧增加)的同时监视电池电流IB，并且在电池电流IB的绝对值(|IB|)开始减小(开始从负侧流到正侧)时返回到图3中步骤S104。控制部90然后检测电池电流IB(绝对值|IB|)以判定电池电流IB的绝对值|IB|是否等于或小于阈值I2。如图3中的步骤S105所示，当电池电流IB的绝对值|IB|不等于或小于阈值I2时，控制部90返回到图3中的步骤S104以继续监视电池电流IB。然后，如图5A中的时间点t3所示，当电池电流IB的绝对值|IB|达到阈值I2时，控制部90判定电池10的温度是否低于预定温度T1，如图3中的步骤S106所示。如图6C所示，时间点t3处的电池温度TB大约介于初始温度T0与预定温度T1之间，并且低于预定温度T1。因此，如上所述，控制部90继续到图3中的步骤S107以停止升压转换器20，并且如图4中的步骤S113和S114所示，监视实际升压电压VHr。如图4中的步骤S114所示，当实际升压电压VHr降为阈值VH5时，控制部90重启升压转换器20，如图4中的步骤S115所示。
如上所述，在此操作中，控制部90重复这样的操作：其中如果电池10的温度低于预定温度T1，则控制部90在电池电流IB的绝对值|IB|等于或小于阈值I2时停止升压转换器20，并且在实际升压电压VHr等于或大于阈值VH5时重启升压转换器20。这样，被输入到电池10的电池电流IB(负)发生变化，如图6A所示，并且电池10的电池温度TB逐渐升高，如图6C所示。然后，如图6C中的时间点t7所示，当电池温度TB等于或高于预定温度T1时，控制部90判定电池10已经被完全升温，并且从图3中的步骤S106继续到图3中的步骤S117以返回到正常操作。
在上述根据该实施例的操作中，控制部90按照下面的描述工作，就像参考图3、图4、图5A、图5B和图5C描述的操作那样。当电池10的温度低时，控制部90将电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值从阈值I0切换到大于阈值I0的阈值I2，其中电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值允许控制部90确定停止升压转换器20，I0对应于电池10的温度等于或高于预定温度T1的情况。然后，实际升压电压VHr的升高速度增加以缩短电池10的充电和放电周期，从而增加电池10的损耗以允许电池10更快地被升温。而且，当电池10的温度低时，控制部90将高DC电压VH的阈值VH4切换到大阈值VH5，高DC电压VH的阈值可使控制部90确定重启升压转换器。这样增加在升压转换器20被重启时提供的电池电流IB的峰值，从而增加电池10的损耗以允许电池10更快地被升温。这样，根据该实施例的操作允许在不降低载波频率的情况下执行电池10的升温操作，就像在上述实施例中那样。结果，电池10可以在抑制可能的噪声增加的情况下，有效地被升温。在该实施例中，就像在上述实施例中那样，电池10可被升温，以使车辆仅执行电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值的切换或高DC电压VH的阈值的切换，从而增加电池10的损耗，其中电池电流IB的绝对值(|IB|)的阈值允许控制部90确定停止升压转换器20。
如上所述，在低速区域(例如，在市区)行驶时，混合动力车辆经常重复地停车、启动、加速、减速和停车，并且很少执行上述稳定的行驶。这样，通常难以使用这样的方法有效地使电池10升温：间歇地停止升压转换器20或切换用于重启的阈值以允许升压转换器20执行更频繁的间歇操作，如参考图3到6C描述的那样。
这样，在图3中的步骤S103，当车速不等于或高于预定速度(车速低于预定速度)时，例如，车速等于或低于30到40(km/h)时，控制部90跳到图4中的步骤S118以执行图1所示的升压目标电压更改程序96，并且更改升压目标电压VH1。如图4中的步骤S118所示，控制部90周期性地升高和降低升压转换器20的升压目标电压VH1。这样，电池10输出的电池电流IB被重复地输出(当IB为正，并且电池10被放电时)和输入(当IB为负，并且电池10被充电时)以遭受损耗，从而导致发热和升温。在图4中的步骤S119，控制部90判定电池10的温度是否等于或高于预定温度T1。当电池10的温度不等于或高于预定温度T1时，控制部90返回到图4中的步骤S118以继续执行升压目标电压更改程序96。当电池10的温度等于或高于预定温度T1时，控制部90继续到图4中的步骤S120以结束升压目标电压更改程序96的执行，从而返回到正常控制。此操作具有这样的优点：即使在混合动力车辆100以低速行驶期间，也可靠地允许电池10被升温。
在稳定行驶期间(以预定的或更高的速度行驶期间)，根据该实施例的混合动力车辆100使用执行阈值切换程序95以及执行间歇升压操作程序94的方法，在抑制可能的噪声增加的同时有效地执行电池10的升温，其中阈值切换程序95切换允许升压转换器20间歇地停止和重启的阈值，间歇升压操作程序94允许升压转换器20执行更频繁的间歇操作。在低速行驶(以低于预定速度的速度行驶)期间，混合动力车辆100通过周期性地升高和降低升压目标电压VH1来使电池10升温。这样，混合动力车100具有这样的优点：允许电池10在不管混合动力车辆100的行驶状况如何的情况下有效地被升温。
本发明不限于上述实施例，而是包含不偏离权利要求定义的本发明的技术范围或本质的所有更改和修改。例如，在实施例的描述中，当电池电流传感器83检测到的电池电流IB的绝对值等于或小于阈值I2或I0时，使升压转换器20停止。但是，也可以使升压转换器20在与电池电流传感器83串联连接的电抗器电流传感器84检测到的电抗器电流IL等于或小于阈值I2或I0时停止。

Claims (6)

1.一种电动车辆，包括：
电池；
升压转换器，其被连接到所述电池；
逆变器，其被连接到所述升压转换器；
电动发电机，其被连接到所述逆变器；
温度传感器，其检测所述电池的温度；
电流传感器，其检测所述电池中的电流；
电压传感器，其检测所述升压转换器提供的实际升压电压；以及
控制部，其启动和停止所述升压转换器，
其中所述控制部包括：
间歇升压操作单元，其用于在所述电池中的电流落在第一阈值范围之内时停止所述升压转换器，以及在所述升压转换器提供的实际升压电压落在第二阈值范围之外时重启所述升压转换器；以及
阈值切换单元，其用于在所述电池的温度低于预定温度时将所述第一阈值范围切换到比所述第一阈值范围宽的第三阈值范围。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中所述阈值切换单元在所述电池的温度低于所述预定温度时将所述第二阈值范围切换到比所述第二阈值范围宽的第四阈值范围。
3.根据权利要求1所述的电动车辆，进一步包括检测所述车辆的速度的车速传感器；
其中所述间歇升压操作单元在所述车辆的速度等于或高于预定速度，并且所述电池中的电流处于所述第一阈值范围之内时停止所述升压转换器，以及在所述升压转换器提供的实际升压电压处于所述第二阈值范围之外时重启所述升压转换器。
4.根据权利要求2所述的电动车辆，进一步包括检测所述车辆的速度的车速传感器；
其中所述间歇升压操作单元在所述车辆的速度等于或高于预定速度，并且所述电池中的电流处于所述第一阈值范围之内时停止所述升压转换器，以及在所述升压转换器提供的实际升压电压处于所述第二阈值范围之外时重启所述升压转换器。
5.根据权利要求1所述的电动车辆，其中所述控制部包括：
升压目标电压更改单元，其用于在所述车辆的速度低于预定速度，并且所述电池的温度低于所述预定温度时更改所述升压转换器的升压目标电压。
6.根据权利要求2所述的电动车辆，其中所述控制部包括：
升压目标电压更改单元，其用于在所述车辆的速度低于预定速度，并且所述电池的温度低于所述预定温度时更改所述升压转换器的升压目标电压。
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