CN115699501A - 电源系统 - Google Patents

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CN115699501A
CN115699501A CN202180037160.1A CN202180037160A CN115699501A CN 115699501 A CN115699501 A CN 115699501A CN 202180037160 A CN202180037160 A CN 202180037160A CN 115699501 A CN115699501 A CN 115699501A
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voltage
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power storage
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内山正规
黑田大辅
深谷淳
谷敬弥
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Denso Corp
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Abstract

包括:逆变器(30),上述逆变器经由正极侧电气路径(LP)及负极侧电气路径(LN)与电源部(20)连接,并且具有多个开关元件;旋转电机(40),上述旋转电机具有被中性点连接的多个绕组(41),并且经由逆变器在上述旋转电机与电源部之间进行电力的输入输出;连接路径(LC),上述连接路径将电源部中的各蓄电池之间的中间点(PB)与绕组的中性点(PA)电连接;以及具有能够实现与电源部之间的通电的第一端子和第二端子的设备(50、63),设备的第一端子与连接路径连接,设备的第二端子与正极侧电气路径及负极侧电气路径中的至少任一方连接。

Description

电源系统
相关申请的援引
本申请以2020年5月27日申请的日本专利申请号2020-092690号专利和2021年5月26日申请的日本专利申请号2021-088406号专利为基础,在此援引其记载内容。
技术领域
本公开涉及一种以串联连接有多个蓄电池的串联连接体为电源部的电源系统。
背景技术
例如,在车辆的电源系统中,近年来,谋求蓄电池的高电压化,提出了如下的技术:将作为数100V的蓄电池的第一蓄电池和第二蓄电池串联连接并作为串联连接体,在车辆行驶时,从第一蓄电池和第二蓄电池的串联连接体向旋转电机供给电力。由此,能够向旋转电机供给大电力。
另外,已知对串联连接的第一蓄电池和第二蓄电池分别进行放电或充电的技术。例如专利文献1所记载的电源系统包括第一分割继电器和第二分割继电器,上述第一分割继电器的输入端子分别与正极侧电力线和第一蓄电池及第二蓄电池的中间点连接,并且输出端子与辅助设备负载连接,上述第二分割继电器的输入端子与第一蓄电池及第二蓄电池的中间点和负极侧电力线连接,并且输出端子与辅助设备负载连接。而且,通过仅使第一分割继电器和第二分割继电器中的一方接通,能够对第一蓄电池和第二蓄电池进行单独的放电或充电。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2018-114869号公报
发明内容
在专利文献1所记载的电源系统中,针对串联连接的每个蓄电池设置分割继电器,在这些各分割继电器中进行与蓄电池连接的正侧和负侧的输入端子的开闭,电源系统的结构变得复杂化。
本公开是为了解决上述技术问题而作出的,其目的在于在包括串联连接的多个蓄电池的电源系统中,在实现结构的简化的同时,理想地进行各蓄电池的通电。
用于解决上述技术问题的第一方式是一种电源系统,上述电源系统将串联连接有多个蓄电池的串联连接体作为电源部,其中,上述电源系统构成为包括:逆变器,上述逆变器经由正极侧电气路径及负极侧电气路径与上述电源部连接,并且具有多个开关元件;旋转电机,上述旋转电机具有被中性点连接的多个绕组,并且经由上述逆变器在上述旋转电机与上述电源部之间进行电力的输入输出;连接路径,上述连接路径将上述电源部中的各上述蓄电池之间的中间点与上述绕组的中性点电连接;以及具有能够实现与上述电源部之间的通电的第一端子和第二端子的设备,上述设备的上述第一端子与上述连接路径连接,上述设备的上述第二端子与上述正极侧电气路径及上述负极侧电气路径中的至少一方连接。
在上述结构的电源系统中,将串联连接有多个蓄电池的串联连接体作为电源部,利用该电源部进行充放电。在该电源系统中,旋转电机经由逆变器与电源部连接,能够在旋转电机与电源部之间进行电力的输入输出。各蓄电池之间的中间点经由连接路径与绕组的中性点电连接,在该连接路径中连接有设备的第一端子。另外,针对第二端子,在电源部的正极侧电气路径和负极侧电气路径中的至少一方中连接有设备的第二端子。
例如,在设备是将电源部作为电力供给源的辅助设备的结构中,在第二端子与正极侧电气路径连接的情况下,经由正极侧电气路径及连接路径从位于比中性点更靠正极侧的位置的正极侧蓄电池向辅助设备直接供给电力。另外,位于比中性点更靠负极侧的位置的负极侧蓄电池的正极侧与绕组的中性点连接,通过逆变器进行开关控制,在旋转电机的绕组中,负极侧蓄电池的正极侧的电压被升压,使用该升压后的电压向辅助设备供给电力。在这种情况下,通过负极侧蓄电池的电力进行向辅助设备的电力供给。另外,在第二端子与负极侧电气路径连接的情况下,通过连接路径及负极侧电气路径从负极侧蓄电池向辅助设备直接供给电力。另外,正极侧蓄电池的负极侧与绕组的中性点连接,通过由逆变器进行开关控制,在旋转电机的绕组中,负极侧蓄电池的负极侧的电压被降压,使用该降压后的电压向辅助设备供给电力。在这种情况下,通过负极侧蓄电池的电力进行向辅助设备的电力供给。
另外,在设备是将电源部作为充电对象进行充电的充电设备的结构中,在第二端子与负极侧电气路径连接的情况下,经由连接路径及负极侧电气路径从充电设备向负极侧蓄电池直接充电。另外,正极侧蓄电池的负极侧与绕组的中性点连接,通过由逆变器进行开关控制,在旋转电机的绕组中,输入到充电设备的充电电压被升压,使用该升压后的电压对正极侧蓄电池进行充电。
在这些通电的方式中,在对电源部中的正极侧蓄电池及负极侧蓄电池中的一方的蓄电池进行通电的情况和对另一方的蓄电池进行通电的情况下,不需要切换电源部与设备的连接状态。因此,能够在简化电源系统的结构的同时,理想地进行各蓄电池的通电。
在第二方式中,上述电源系统包括系统主继电器,上述系统主继电器设置于上述正极侧电气路径中的比连接有上述第二端子的连接点更靠上述电源部侧的位置以及上述负极侧电气路径中的比连接有上述第二端子的连接点更靠上述电源部侧的位置中的至少任一个。
根据上述结构,例如,在第二端子与正极侧电气路径连接的结构中,通过断开系统主继电器,停止正极侧蓄电池与设备之间的通电。另外,通过断开系统主继电器,旋转电机的绕组中的升压动作停止,负极侧蓄电池与设备之间的通电停止。即,能够使用系统主继电器停止各蓄电池与设备之间的通电。
在第三方式中,上述电源部具有由上述多个蓄电池中的至少一个蓄电池构成的正极侧的第一蓄电部和由剩余的蓄电池构成的负极侧的第二蓄电部,上述连接路径与上述第一蓄电部和上述第二蓄电部之间的上述中间点连接,上述设备是将上述第一蓄电部和上述第二蓄电部作为电力供给源来接收电力供给的辅助设备,上述第二端子与上述正极侧电气路径和上述负极侧电气路径中的任一方连接,将上述第一蓄电部和上述第二蓄电部中的经由上述正极侧电气路径或上述负极侧电气路径连接有上述第二端子的一侧的蓄电部作为特定蓄电部,将与上述特定蓄电部不同的蓄电部作为非特定蓄电部,上述电源系统包括实施由上述开关元件的开闭实现的逆变器控制的控制装置,上述控制装置切换实施第一控制和第二控制,上述第一控制在从上述特定蓄电部向上述辅助设备供给电力的情况下,以使电流不流过上述连接路径的方式实施上述逆变器控制,上述第二控制在从上述非特定蓄电部向上述辅助设备供给电力的情况下,以使规定的电流流过上述连接路径的方式实施上述逆变器控制。
在以使电流不流过连接路径的方式控制逆变器的第一控制中,不进行经由连接路径和旋转电机的绕组从非特定电池向辅助设备的电力供给。因此,从特定蓄电部向辅助设备供给电力。另一方面,在以使电流流过连接路径的方式控制逆变器的第二控制中,经由连接路径和旋转电机的绕组从非特定蓄电部向辅助设备供给电力。在上述结构中,切换实施第一控制和第二控制。由此,不需要进行电源部与设备的连接状态的切换,就能够从各蓄电部分别理想地供给电力。
在第四方式中,上述逆变器具有上臂开关和下臂开关的串联连接体,上述控制装置在上述第一控制中,通过使上述上臂开关被闭合的期间与上述下臂开关被闭合的期间相等,使电流不流过上述连接路径,在上述第二控制中,通过使上述上臂开关和上述下臂开关中的经由上述正极侧电气路径或上述负极侧电气路径连接有上述非特定蓄电部的一侧的特定开关被闭合的期间比与上述特定开关不同的非特定开关被闭合的期间长,使规定的电流流过上述连接路径。
在中间点与中性点经由连接路径电连接的结构中,通过使上臂开关被闭合的期间与下臂开关被闭合的期间相等,能够设为电流不流过连接路径的状态,通过使这些期间不同,能够设为与闭合时间较长的开关对应的方向的电流流过连接路径的状态。在上述结构中,通过对上臂开关被闭合的期间和下臂开关被闭合的期间进行调节,对流过连接路径的电流进行控制。由此,能够使用逆变器适当地切换向辅助设备供给电力的蓄电部。
在第五方式中,上述电源系统包括对流过上述第一蓄电部和上述第二蓄电部的电流进行检测的多个电流传感器,上述电流传感器设置于上述连接路径中的比与上述第一端子连接的连接点更靠上述电源部侧的第一电流检测点、上述特定蓄电部与上述逆变器之间的电气路径中的比与上述第二端子连接的连接点更靠上述电源部侧的第二电流检测点以及上述非特定蓄电部与上述逆变器之间的电气路径上的第三电流检测点中的至少两个电流检测点,上述控制装置基于上述电流传感器的检测电流对上述第一控制和上述第二控制进行切换。
通过在第一电流检测点~第三电流检测点中的至少两个电流检测点处设置电流传感器,能够基于这些电流传感器的检测电流对在各蓄电部与辅助设备之间流动的充放电电流进行计算,能够基于该电流对各蓄电部的剩余容量进行计算。在上述结构中,基于这些电流传感器的检测电流,对第一控制和第二控制进行切换。由此,能够使各蓄电部的剩余容量均等化。
在第六方式中,上述电源部通过串联连接三个以上的上述蓄电池,在各上述蓄电池之间具有多个上述中间点,上述连接路径针对每个上述中间点分支地设置,并且能够选择性地与多个上述中间点中的一个连接,上述控制装置获取与上述辅助设备的驱动电压相关的信息,并且根据所获取的上述驱动电压,对连接到上述连接路径的上述中间点进行切换并对上述特定蓄电部的输出电压进行调节。
在电源系统中,针对辅助设备的驱动电压的要求值有时不同。针对这点,在上述结构中,根据辅助设备的驱动电压,对连接到连接路径的中间点进行切换来对特定蓄电部的输出电压进行调节。由此,能够将特定蓄电部的输出电压设定为与辅助设备的驱动电压相同的电压或大致相同的电压。在这种情况下,会想到特定蓄电部和非特定蓄电部的输出电压不同,但是对于非特定蓄电部的输出电压,能够通过逆变器的控制转换为与辅助设备的驱动电压相同的电压。
在第七方式中,上述电源系统包括切换部,上述切换部对上述第二端子与上述正极侧电气路径连接的状态和上述第二端子与上述负极侧电气路径连接的状态进行切换。
在对辅助设备直接供给电力的特定蓄电部和经由旋转电机的绕组向辅助设备供给电力的非特定蓄电部中,电力消耗的速度不同,认为会在这两个蓄电部中产生剩余容量的差异。针对这点,在上述结构中,在第一蓄电部与第二蓄电部之间切换供第二端子连接的一侧的蓄电部。由此,能够实现各蓄电部的剩余容量的均等化。
在第八方式中,上述电源系统包括选择切断装置,上述选择切断装置设置在上述连接路径中的比与上述第一端子连接的连接点更靠上述旋转电机侧的位置。
在不从非特定电池向辅助设备供给电力的情况下,若中间点与中性点经由连接路径电连接,则在从特定电池向辅助设备供给电力时,在电流暂时流过连接路径的情况下,会不必要地消耗特定电池的电力。针对这点,在上述结构中,在连接路径中的比与第一端子连接的连接点更靠旋转电机侧的位置处设置有选择切断装置。因此,在不从非特定电池向辅助设备供给电力的情况下,通过将选择切断装置设为切断状态,能够抑制特定电池的电力消耗。
在第九方式中,上述电源系统包括电力切断装置,上述电力切断装置设置于将上述第一端子与上述连接路径连接的路径、将上述正极侧电气路径和上述负极侧电气路径中的任一方与上述第二端子连接的路径以及上述连接路径中的比与上述第一端子连接的连接点更靠上述电源部侧的位置中的至少一个。
在电源系统中,有时想要在继续旋转电机的旋转动作的同时停止向辅助设备的电力供给。例如,在使用系统主继电器作为停止向辅助设备的电力供给的手段的情况下,若断开系统主继电器,则旋转电机的旋转动作也会停止。针对这点,在上述结构中,在将第一端子与连接路径连接的路径、将正极侧电气路径和负极侧电气路径中的任一方与第二端子连接的路径以及连接路径中的比与第一端子连接的连接点更靠电源部侧的位置中的至少一个处设置有电力切断装置。因此,通过将电力切断装置设为切断状态,能够在继续旋转电机的旋转动作的同时停止向辅助设备的电力供给。
在第十方式中,上述电源部具有由上述多个蓄电池中的至少一个蓄电池构成的正极侧的第一蓄电部和由剩余的蓄电池构成的负极侧的第二蓄电部,上述连接路径与上述第一蓄电部和上述第二蓄电部之间的上述中间点连接,上述设备是能够与充电装置连接且从上述充电装置输入充电电力的充电设备,上述第二端子与上述负极侧电气路径连接,上述电源系统包括实施由上述开关元件的开闭实现的逆变器控制的控制装置,上述控制装置在上述电源部充电时将来自上述充电设备的充电电力经由上述连接路径及上述负极侧电气路径向上述第二蓄电部供给,从而对该第二蓄电部进行充电,另一方面,通过上述逆变器控制使上述第二蓄电部的正极侧电压升压,通过该升压电压对上述第一蓄电部进行充电。
在上述结构中,来自充电设备的充电电力经由连接路径和负极侧电气路径向第二蓄电部供给,从而对第二蓄电部进行充电。另外,通过逆变器控制使第二蓄电部的正极侧电压升压,通过该升压电压对第一蓄电部进行充电。即,通过对逆变器进行控制,能够与第二蓄电部的充电一并地同时对第一蓄电部进行充电。由此,不需要切换电源部与充电设备的连接状态,就能够对第一蓄电部和第二蓄电部进行充电,能够简化电源系统的结构。
在第十一方式中,上述第二端子分别与上述正极侧电气路径和上述负极侧电气路径连接,上述电力系统包括电力切断装置,上述电力切断装置设置于上述连接路径中的比与上述第一端子连接的连接点更靠上述中间点侧的位置,上述控制装置获取与上述充电装置的充电电压相关的信息,并且在上述电源部充电时,在所获取的上述充电电压是相当于上述电源部的总电压的电压的情况下,断开上述电力切断装置,在所获取的上述充电电压是比相当于上述电源部的总电压的电压低的中间电压的情况下,闭合上述电力切断装置。
针对充电装置的充电电压,想到不仅存在相对于电源部的总电压的中间电压、即比电源部的总电压低的电压的情况,还存在是相当于电源部的总电压的电压的情况。在充电装置的充电电压是相当于电源部的总电压的电压的情况下,若充电装置的充电电压经由连接路径及负极侧电气路径施加于第二蓄电部,则大电流会流过第二蓄电部,有可能会使第二蓄电部过充电。
在上述结构中,在连接路径中的比与第一端子连接的连接点更靠中间点侧的位置处设置有电力切断装置。而且,在电源部充电时,在充电装置的充电电压是相当于电源部的总电压的电压的情况下,断开电力切断装置,在充电装置的充电电压是比相当于电源部的总电压的电压低的中间电压的情况下,闭合电力切断装置。由此,能够根据充电装置的充电电压适当地对第一蓄电部和第二蓄电部进行充电。
在第十二方式中,上述电源部通过串联连接三个以上的上述蓄电池,在各上述蓄电池之间具有多个上述中间点,上述连接路径针对每个上述中间点分支地设置,并且能够选择性地与多个上述中间点中的一个连接,上述控制装置获取与上述充电装置的充电电压有关的信息,并且根据所获取的上述充电电压,对连接到上述连接路径的上述中间点进行切换,并且根据该中间点的切换位置,改变由上述逆变器控制实现的上述升压电压。
在充电装置的充电电压是比电源部的总电压低的中间电压的情况下,会想到该中间电压每次都不同。在这种情况下,若充电装置的充电电压与第二蓄电部的正极侧的电压不同,则需要将充电电压转换为第二蓄电部的正极侧的电压的结构。在上述结构中,根据充电装置的充电电压,对连接到连接路径的中间点进行切换,并且根据该中间点的切换位置,改变由逆变器控制实现的升压电压。由此,能够将第二蓄电部的正极侧的电压设为与充电电压相同的电压或大致相同的电压。因此,在逆变器和旋转电机之外,不需要对充电装置的充电电压进行转换的结构,能够实现电源系统的结构的简化。
在第十三方式中,上述逆变器具有上臂开关和下臂开关的串联连接体,上述控制装置在上述电源部的充电时进行上述逆变器控制时,使上述上臂开关被断开的期间比上述下臂开关被断开的期间长,并且所获取的上述充电电压越低,上述上臂开关被断开的期间越长。
在中间点与中性点经由连接路径电连接的结构中,通过使上臂开关被断开的期间比下臂开关被断开的期间长,使充电电压升压。另外,上臂开关被断开的期间越长,充电电压的升压量越大。在上述结构中,通过根据充电装置的充电电压对上臂开关被断开的期间进行调节,对充电电压的升压量进行调节。由此,能够使用逆变器适当地对第一蓄电部进行充电。
附图说明
参照附图和以下详细的记述,可以更明确本公开的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。
图1是第一实施方式中的电源系统的整体结构图。
图2是表示第一实施方式中的辅助设备驱动处理的步骤的流程图。
图3是表示电源系统的等效电路的图。
图4是表示流过连接路径的电流的图。
图5是表示流过电源系统的电流的图。
图6是第一实施方式的第一变形例中的电源系统的整体结构图。
图7是表示第一实施方式的第一变形例中的辅助设备驱动处理的步骤的流程图。
图8是表示流过电源系统的电流的图。
图9是第一实施方式的第二变形例中的电源系统的整体结构图。
图10是第二实施方式中的电源系统的整体结构图。
图11是表示第二实施方式中的辅助设备驱动处理的步骤的流程图。
图12是第三实施方式中的电源系统的整体结构图。
图13是表示第三实施方式中的辅助设备驱动处理的步骤的流程图。
图14是第四实施方式中的电源系统的整体结构图。
图15是表示第四实施方式中的辅助设备驱动处理的步骤的流程图。
图16是第五实施方式中的电源系统的整体结构图。
图17是第六实施方式中的电源系统的整体结构图。
图18是表示第六实施方式中的充电处理的步骤的流程图。
图19是表示流过电源系统的电流的图。
图20是第七实施方式中的电源系统的整体结构图。
图21是表示第七实施方式中的充电处理的步骤的流程图。
图22是其他实施方式中的电源系统的整体结构图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下,参照附图对将本公开的电源系统具体化为车载的电源系统10的实施方式进行说明。
如图1所示,电源系统10是向旋转电机40和作为设备的DCDC转换器(以下,称为转换器)50供给电力的系统。如图1所示,电源系统10包括作为电源部的电池组20、逆变器30、旋转电机40、转换器50和控制装置60。
旋转电机40是三相同步机,包括作为定子绕组而星形接线的U相绕组41U、V相绕组41V、W相绕组41W。旋转电机40例如是永磁体同步机。在本实施方式中,旋转电机40是车载主机,并且为车辆的行驶动力源。
逆变器30包括与三相对应数量的上臂开关32(32U、32V、32W)和下臂开关34(34U、34V、34W)的串联连接体。在本实施方式中,作为各开关32、34,使用电压控制型的半导体开关元件,具体而言,使用IGBT。因此,各开关32、34的高电位侧端子是集电极,低电位侧端子是发射极。在各开关32、34上反向并联连接有作为续流二极管的上臂二极管33的(33U、33V、33W)或下臂二极管35的(35U、35V、35W)。
U相绕组41U的第一端经由母线等U相导电构件36U与U相上臂开关32U的发射极和U相下臂开关34U的集电极连接。V相绕组41V的第一端经由母线等V相导电构件36V与V相上臂开关32V的发射极和V相下臂开关34V的集电极连接。W相绕组41W的第一端经由母线等W相导电构件36W与W相上臂开关32W的发射极和W相下臂开关34W的集电极连接。U相绕组41U、V相绕组41V、W相绕组41W的第二端彼此在中性点PA处连接。
各上臂开关32U、32V、32W的集电极经由正极侧电气路径LP与电池组20的正极端子连接,各下臂开关34U、34V、34W的发射极经由负极侧电气路径LN与电池组20的负极端子连接。旋转电机40经由正极侧、负极侧电气路径LP、LN和逆变器30与电池组20连接,在与电池组20之间进行电力的输入输出。
电池组20构成为作为单电池的电池单体的串联连接体,端子电压例如为数百V。在本实施方式中,构成电池组20的各电池单体的端子电压(例如额定电压)被设定为彼此相同。作为电池单体,例如能够使用锂离子电池等二次电池。
在本实施方式中,构成电池组20的电池单体中的、高电位侧的多个电池单体的串联连接体构成第一蓄电部21,低电位侧的多个电池单体的串联连接体构成第二蓄电部22。即,通过将电池组20分为两个块,构成第一蓄电部21和与第一蓄电部21的负极侧串联连接的第二蓄电部22。在本实施方式中构成为,构成第一蓄电部21的电池单体数量与构成第二蓄电部22的电池单体数量相同,第一蓄电部21的端子电压与第二蓄电部22的端子电压相同。另外,构成第一蓄电部21的电池单体数量与构成第二蓄电部22的电池单体数量也可以不同,第一蓄电部21的端子电压与第二蓄电部22的端子电压也可以不同。另外,在本实施方式中,第一蓄电部21和第二蓄电部22相当于“多个蓄电池”。
在电池组20中,在第一蓄电部21的负极端子与第二蓄电部22的正极端子之间的中间点处设置有中间端子PB。在本实施方式中,中间端子PB经由连接路径LC与旋转电机40的中性点PA连接。
转换器50将第一蓄电部21和第二蓄电部22作为电力供给源,对第一蓄电部21和第二蓄电部22的端子电压进行电压转换(降压)并供给至低压蓄电池23。低压蓄电池23例如是额定电压为12V的铅蓄电池。
作为用于接收电力供给的输入端子,转换器50包括高压侧输入端子PP和低压侧输入端子PN。在本实施方式中,高压侧输入端子PP在高压侧连接点PU处与正极侧电气路径LP连接,低压侧输入端子PN在低压侧连接点PD处与连接路径LC连接。即,高压侧输入端子PP与电池组20的第一蓄电部21侧连接。此外,在本实施方式中,低压侧输入端子PN相当于“第一端子”,高压侧输入端子PP相当于“第二端子”,第一蓄电部21相当于“特定蓄电部”,第二蓄电部22相当于“非特定蓄电部”。
电源系统10包括第一系统主继电器开关(以下,称为继电器开关)SMR1、第二继电器开关SMR2、作为选择切断装置的连接开关51、第一电流传感器61和第二电流传感器62。第一继电器开关SMR1设置在正极侧电气路径LP中的比高压侧连接点PU更靠电池组20侧的位置,第二继电器开关SMR2设置在负极侧电气路径LN中。通过第一继电器开关SMR1和第二继电器开关SMR2,对电池组20与旋转电机40之间的通电和通电切断进行切换。
连接开关51是设置在连接路径LC中的比低压侧连接点PD更靠旋转电机40侧的位置的继电器开关。通过连接开关51,在确保第一蓄电部21及第二蓄电部22与转换器50之间的通电的同时,对第一蓄电部21及第二蓄电部22与旋转电机40之间的通电和通电切断进行切换。
第一电流传感器61设置在连接路径LC中的比低压侧连接点PD更靠电池组20侧的位置,第二电流传感器62设置在负极侧电气路径LN中。第一电流传感器61和第二电流传感器62对流过设置有各传感器61、62的部分的电流的大小和方向进行检测。第一电流传感器61所检测出的第一检测电流ID1和第二电流传感器62所检测出的第二检测电流ID2被输入到控制装置60。此外,在本实施方式中,设置有第一电流传感器61的部分相当于“第一电流检测点”,设置有第二电流传感器62的部分相当于“第三电流检测点”。
控制装置60以微型计算机为主体构成,通过执行存储在自身所包括的存储装置中的程序,实现各种控制功能。控制装置60对第一继电器开关SMR1、第二继电器开关SMR2和连接开关51的开闭状态进行控制。另外,控制装置60与车辆的IG开关52连接,并对IG开关52的开闭状态进行监视。IG开关52是车辆的起动开关。
另外,控制装置60对构成逆变器30的各开关32、34的开闭状态进行控制,并进行逆变器30的开关控制(逆变器控制),以将旋转电机40的控制量反馈控制为其指令值。控制量例如是转矩。在各相中,上臂开关32和下臂开关34交替地闭合。
在逆变器30的开关控制中,控制装置60基于第一电流传感器61的第一检测电流ID1和第二电流传感器62的第二检测电流ID2,实施使第一蓄电部21和第二蓄电部22的剩余容量均等化的辅助设备驱动处理。
图2示出了本实施方式的辅助设备驱动处理的流程图。在IG开关52被闭合时,控制装置60针对每个规定的控制周期反复实施辅助设备驱动处理。
在开始辅助设备驱动处理时,首先,在步骤S10中,从第一电流传感器61和第二电流传感器62获取第一检测电流ID1和第二检测电流ID2。接着,在步骤S12中,对第一蓄电部21和第二蓄电部22的剩余容量进行计算。剩余容量是表示各蓄电部21、22的蓄电容量的SOC(State Of Charge:充电状态)。在第一蓄电部21和第二蓄电部22处于通电状态(充电状态或放电状态)的情况下,使用第一蓄电部21和第二蓄电部22的充放电电流的时间积分值即电流累加值来计算剩余容量。
例如,在第一蓄电部21和第二蓄电部22的放电状态下,在流过连接路径LC的第一检测电流ID1的方向是从旋转电机40朝向电池组20的方向的情况下,将第一检测电流ID1与第二检测电流ID2相加而得到的加法值成为第一蓄电部21的放电电流,第二检测电流ID2成为第二蓄电部22的放电电流。另外,例如,在第一蓄电部21和第二蓄电部22的放电状态下,在流过连接路径LC的第一检测电流ID1的方向是从电池组20朝向旋转电机40的方向的情况下,从第二检测电流ID2减去第一检测电流ID1而得到的减法值成为第一蓄电部21的放电电流,第二检测电流ID2成为第二蓄电部22的放电电流。在步骤S12中,对第一蓄电部21的充放电电流进行时间积分来计算第一蓄电部21的第一剩余容量Q1,对第二蓄电部22的充放电电流进行时间积分来计算第二蓄电部22的第二剩余容量Q2。
在步骤S14中,对第一剩余容量Q1是否比第二剩余容量Q2大进行判定。若在步骤S14中作出肯定判定,则在步骤S16中断开连接开关51。接着,在步骤S18中,实施以从第一蓄电部21向转换器50供给电力的方式对各开关32、34进行开关控制的第一控制,并结束辅助设备驱动处理。
另一方面,若在步骤S14中作出否定判定,则在步骤S20中,闭合连接开关51。接着,在步骤S22中,实施以从第二蓄电部22向转换器50供给电力的方式对各开关32、34进行开关控制的第二控制,并结束辅助设备驱动处理。此外,图2所示的辅助设备驱动处理也可以以产生对作为辅助设备的转换器50的供电请求为条件来实施。
以下,对辅助设备驱动处理中的第一控制和第二控制进行说明。
图3的(a)示出了在均等化控制中使用的电源系统10的等效电路。在图3的(a)中,将各相绕组41U~41W表示为绕组41,将各上臂开关32U、32V、32W表示为上臂开关32,将各上臂二极管33U、33V、33W表示为上臂二极管33。另外,将各下臂开关34U、34V、34W表示为下臂开关34,将各下臂二极管35U、35V、35W表示为下臂二极管35。
图3的(a)的等效电路能够表示为图3的(b)的电路。图3的(b)的电路是能够在第一蓄电部21与第二蓄电部22之间进行双向的电力传输的升降压斩波电路。
在中间端子PB与中性点PA经由连接路径LC连接的结构中,如图4的(a)所示,在上臂开关32闭合、下臂开关34断开时,由于第一蓄电部21的电力,电流流过包括第一蓄电部21和绕组41的闭合回路(参照箭头Y1)。由此,励磁电流在绕组41中沿朝向中性点PA的方向即正方向流动,在连接路径LC中流过从中性点PA朝向中间端子PB的方向的电流IM。
另一方面,如图4的(b)所示,在上臂开关32断开、下臂开关34闭合时,由于第二蓄电部22的电力,电流流过包含第二蓄电部22和绕组41的闭合回路(参照箭头Y2)。由此,励磁电流在绕组41中沿与正方向相反的负方向流动,在连接路径LC中流过从中间端子PB朝向中性点PA的方向的电流IM。
即,在中间端子PB与中性点PA经由连接路径LC连接的结构中,通过闭合上臂开关32,在连接路径LC中流过朝向中间端子PB的电流IM。另外,在绕组41中流过正方向的励磁电流,成为中性点PA侧的电压比各开关32、34侧的电压低的降压状态。另外,通过闭合下臂开关34,在连接路径LC中流过朝向中性点PA的电流IM。另外,在绕组41中流过负方向的励磁电流,成为各开关32、34侧的电压比中性点PA侧的电压高的升压状态。
在本实施方式中,在第二控制中,通过在连接路径LC中流过朝向中性点PA的电流IM,从第二蓄电部22向转换器50供给电力。具体而言,以使上臂开关32和下臂开关34交替地闭合,且使下臂开关34被闭合的期间(下臂开关34的接通时间)比上臂开关32被闭合的期间(上臂开关32的接通时间)长的方式,对各开关32、34进行开关控制。此外,在本实施方式中,上臂开关32相当于“非特定开关”,下臂开关34相当于“特定开关”。
使用图5的(a),对在连接路径LC中流过朝向中性点PA的电流IM与从第二蓄电部22向转换器50供给电力的关系进行具体说明。此外,在图5的(a)中,省略了低压蓄电池23、第一继电器开关SMR1、第二继电器开关SMR2、连接开关51、IG开关52、第一电流传感器61、第二电流传感器62以及控制装置70的记载。对于图5的(b)、图8的(a)、图8的(b)也是同样的。
如图5的(a)所示,在连接路径LC中流过朝向中性点PA的电流IM的情况下(参照箭头Y3),能够进行由绕组41实现的升压。在这种情况下,在通过对各开关32、34进行开关控制使绕组41成为升压状态时,绕组41的各开关32、34侧的电压比中性点PA侧的电压高。即,经由上臂开关32与绕组41的各开关32、34侧连接的正极侧电气路径LP的电压比经由连接路径LC与中性点PA连接的第二蓄电部22的正极侧的电压高。该正极侧电气路径LP的电压被输入到转换器50的高压侧输入端子PP,第二蓄电部22的正极侧的电压被输入到转换器50的低压侧输入端子PN,从而从第二蓄电部22向转换器50供给电力(参照箭头Y4)。另外,流向中性点PA的电流IM的一部分经由下臂开关34流向第二蓄电部22的负极(参照箭头Y5)。即,通过使电流在第二蓄电部22与绕组41之间回流(参照箭头Y3、Y5),从第二蓄电部22向转换器50供给电力(参照箭头Y4)。
另外,在第一控制中,使电流IM不流过连接路径LC,从第一蓄电部21向转换器50供给电力。具体而言,以使上臂开关32和下臂开关34交替地闭合,且使下臂开关34被闭合的期间与上臂开关32被闭合的期间相等的方式,对各开关32、34进行开关控制。
如图5的(b)所示,若使电流IM不流过连接路径LC,则不能进行由绕组41实现的升降压,即使中间端子PB与中性点PA经由连接路径LC连接,也不会从第二蓄电部22向转换器50供给电力。因此,从第一蓄电部21经由正极侧电气路径LP及连接路径LC向转换器50直接供给电力(参照箭头Y6)。
在本实施方式的辅助设备驱动处理中,根据第一剩余容量Q1是否大于第二剩余容量Q2,对第一控制和第二控制进行切换,并且对向转换器50供给电力的蓄电部21、22进行切换。由此,能够从剩余容量较大的蓄电部21、22向转换器50供给电力,第一蓄电部21的剩余容量Q1和第二蓄电部22的剩余容量Q2被均等化。
根据以上详述的本实施方式,能够得到以下效果。
·在本实施方式中,第一蓄电部21与第二蓄电部22之间的中间端子PB经由连接路径LC与绕组41的中性点PA电连接。转换器50具有用于接收电力供给的高压侧输入端子PP和低压侧输入端子PN,高压侧输入端子PP与正极侧电气路径LP连接,低压侧输入端子PN与连接路径LC连接。在该结构中,从第一蓄电部21经由正极侧电气路径LP及连接路径LC向转换器50直接供给电力。另外,第二蓄电部22的正极侧与绕组41的中性点PA连接,通过由逆变器30进行开关控制,在旋转电机40的绕组41中,第二蓄电部22的正极侧电压被升压并向转换器50供给电力。在这种情况下,通过第二蓄电部22的电力进行向转换器50的电力供给。
在这些电力供给中,由于第一蓄电部21与第二蓄电部22之间的中间端子PB都与转换器50的低压侧输入端子PN连接,因此,不需要对电池组20与转换器50的连接状态进行切换,不需要用于对电池组20与转换器50的连接状态进行切换的开关。因此,能够在简化电源系统10的结构的同时,从各蓄电部21、22向转换器50供给电力。
·在本实施方式中,在连接有高压侧输入端子PP的正极侧电气路径LP中,将第一继电器开关SMR1设置在比高压侧连接点PU更靠电池组20侧的位置。在该结构中,通过断开第一继电器开关SMR1,停止从第一蓄电部21向转换器50的电力供给。另外,通过断开第一继电器开关SMR1,旋转电机40的绕组41中的升压动作停止,从第二蓄电部22向转换器50的电力供给停止。即,能够使用第一继电器开关SMR1来停止从各蓄电部21、22向转换器50的电力供给。
·在以使电流IM不流过连接路径LC的方式控制逆变器30的第一控制中,不经由连接路径LC和旋转电机40的绕组41从第二蓄电部22向转换器50供给电力。因此,从第一蓄电部21向转换器50供给电力。另一方面,在以使电流IM流过连接路径LC的方式对逆变器30进行控制的第二控制中,经由连接路径LC和旋转电机40的绕组41从第二蓄电部22向转换器50供给电力。在本实施方式中,切换实施第一控制和第二控制。由此,不需要切换电池组20和转换器50的连接状态,就能够从各蓄电部21、22分别理想地供给电力。
·在中间端子PB与中性点PA经由连接路径LC电连接的结构中,通过使上臂开关32被闭合的期间与下臂开关34被闭合的期间相等,电流IM不流过连接路径LC,通过使这些期间不同,在连接路径中流过与被闭合的期间较长的开关对应的方向的电流IM。在本实施方式中,通过对上臂开关32被闭合的期间和下臂开关34被闭合的期间进行调节,对流过连接路径LC的电流IM进行控制。由此,能够使用逆变器30适当地切换向转换器50供给电力的蓄电部21、22。
·通过设置第一电流传感器61和第二电流传感器62,能够基于这些电流传感器61、62的检测电流ID1、ID2对在各蓄电部21、22与转换器50之间流动的充放电电流进行计算,并且能够基于该电流对各蓄电部21、22的剩余容量Q1、Q2进行计算。在本实施方式中,基于第一电流传感器61的检测电流ID1和第二电流传感器62的检测电流ID2,对第一控制和第二控制进行切换。由此,能够使各蓄电部21、22的剩余容量Q1、Q2均等化。
·在不从第二蓄电部22向转换器50供给电力的第一控制中,若中间端子PB与中性点PA经由连接路径LC电连接,则在从第一蓄电部21向转换器50供给电力时,电流IM暂时流过连接路径LC的情况下,会不必要地消耗第一蓄电部21的电力。针对这点,在本实施方式中,在连接路径LC中的比低压侧连接点PD更靠旋转电机40侧的位置处设置连接开关51。因此,在不从第二蓄电部22向转换器50供给电力的第一控制中,通过断开连接开关51,能够抑制第一蓄电部21的电力消耗。
(第一实施方式的第一变形例)
如图6所示,也可以是转换器50的高压侧输入端子PP在高压侧连接点PU处与连接路径LC连接,低压侧输入端子PN在低压侧连接点PD处与负极侧电气路径LN连接。即,也可以是低压侧输入端子PN与电池组20的第二蓄电部22侧连接。另外,在本变形例中,高压侧输入端子PP相当于“第一端子”,低压侧输入端子PN相当于“第二端子”,第二蓄电部22相当于“特定蓄电部”,第一蓄电部21相当于“非特定蓄电部”。
第二继电器开关SMR2设置于负极侧电气路径LN中的比低压侧连接点PD更靠电池组20侧的位置。连接开关51设置于连接路径LC中的比高压侧连接点PU更靠旋转电机40侧的位置。第一电流传感器61设置于连接路径LC中的比高压侧连接点PU更靠电池组20侧的位置,第二电流传感器62设置于负极侧电气路径LN中的比低压侧连接点PD更靠电池组20侧的位置,对流过设置有第二电流传感器62的部分的电流的大小和方向进行检测。另外,在本变形例中,设置有第二电流传感器62的部分相当于“第二电流检测点”。
图7示出了本变形例的辅助设备驱动处理的流程图。在图7中,为了方便,对与先前的图2所示的处理相同的处理,标注相同的步骤编号并省略说明。
在本变形例的辅助设备驱动处理中,若在步骤S14中作出肯定判定,则在步骤S30中闭合连接开关51。接着,在步骤S32中,实施以从第一蓄电部21向转换器50供给电力的方式对各开关32、34进行开关控制的第三控制,并结束辅助设备驱动处理。
另一方面,若在步骤S14中作出否定判定,则在步骤S34中,断开连接开关51。接着,在步骤S36中,实施以从第二蓄电部22向转换器50供给电力的方式对各开关32、34进行开关控制的第四控制,并结束辅助设备驱动处理。
以下,对辅助设备驱动处理中的第三控制和第四控制进行说明。此外,在本变形例中,第三控制相当于“第二控制”,第四控制相当于“第一控制”。
在本变形例中,在第三控制中,通过在连接路径LC中流过朝向中间端子PB的电流IM,从第一蓄电部21向转换器50供给电力。具体而言,以使上臂开关32和下臂开关34交替地闭合,并使上臂开关32被闭合的期间比下臂开关34被闭合的期间长的方式对各开关32、34进行开关控制。此外,在本实施方式中,上臂开关32相当于“特定开关”,下臂开关34相当于“非特定开关”。
如图8的(a)所示,在连接路径LC中流过朝向中间端子PB的电流IM的情况下(参照箭头Y7),能够进行由绕组41实现的降压。在这种情况下,在通过对各开关32、34进行开关控制使绕组41成为降压状态时,绕组41的各开关32、34侧的电压比中性点PA侧的电压低。即,经由下臂开关34与绕组41的各开关32、34侧连接的负极侧电气路径LN的电压比经由连接路径LC与中性点PA连接的第一蓄电部21的负极侧的电压低。该负极侧电气路径LN的电压被输入到转换器50的低压侧输入端子PN,第一蓄电部21的正极侧的电压被输入到转换器50的高压侧输入端子PP,从而从第一蓄电部21向转换器50供给电力(参照箭头Y8)。另外,流向中间端子PB的电流IM的一部分经由上臂开关32从第一蓄电部21的正极流出(参照箭头Y9)。即,通过使电流在第一蓄电部21与绕组41之间回流(参照箭头Y7、Y9),从第一蓄电部21向转换器50供给电力(参照箭头Y8)。
另外,在第四控制中,使电流IM不流过连接路径LC,从第二蓄电部22向转换器50供给电力。具体而言,如图8的(b)所示,若使电流IM不流过连接路径LC,则不能进行由绕组41实现的升降压,即使中间端子PB与中性点PA经由连接路径LC连接,也不会从第一蓄电部21向转换器50供给电力。因此,从第二蓄电部22经由负极侧电气路径LN及连接路径LC向转换器50直接供给电力(参照箭头Y10)。
根据以上详述的本变形例,高压侧输入端子PP与连接路径LC连接,低压侧输入端子PN与负极侧电气路径LN连接。在该结构中,从第二蓄电部22经由连接路径LC和负极侧电气路径LN向转换器50直接供给电力。另外,第一蓄电部21的负极侧与绕组41的中性点PA连接,通过由逆变器30进行开关控制,在旋转电机40的绕组41中,第一蓄电部21的正极侧的电压被降压,使用该降压后的电压向转换器50供给电力。在这种情况下,通过第一蓄电部21的电力进行向转换器50的电力供给。
在这些电力供给中,由于第一蓄电部21与第二蓄电部22之间的中间端子PB都与转换器50的高压侧输入端子PP连接,因此,不需要对中间端子PB和转换器50的连接状态进行切换,不需要用于切换连接状态的开关。因此,能够在简化电源系统10的结构的同时,从各蓄电部21、22向转换器50供给电力。
(第一实施方式的第二变形例)
如图9所示,也可以构成为能够对转换器50的高压侧输入端子PP与正极侧电气路径LP连接的状态和与连接路径LC连接的状态进行切换。此外,也可以构成为,与之连动地,能够对低压侧输入端子PN与连接路径LC连接的状态和与负极侧电气路径LN连接的状态进行切换。
具体而言,电源系统10包括切换开关53。切换开关53具有第一基准端子PK1和第二基准端子PK2以及与第一基准端子PK1和第二基准端子PK2连接的第一连接端子PS1~第三连接端子PS3,是与各基准端子PK1、PK2连接的连接端子PS1~PS3连动地切换的双连开关。第一基准端子PK1与高压侧输入端子PP连接,第二基准端子PK2与低压侧输入端子PN连接。第一连接端子PS1在第一连接点PX1处与正极侧电气路径LP连接,第二连接端子PS2在第二连接点PX2处与负极侧电气路径LN连接,第三连接端子PS3在第三连接点PX3处与连接路径LC连接。此外,切换开关53的连接状态由控制装置60控制。在本变形例中,切换开关53相当于“切换部”。
在切换开关53中,在第一基准端子PK1与第一连接端子PS1连接的情况下,第二基准端子PK2与第三连接端子PS3连接。由此,本变形例的电源系统10与第一实施方式的电源系统10相等。在这种情况下,第一连接点PX1相当于高压侧连接点PU,第三连接点PX3相当于低压侧连接点PD。
另外,在第一基准端子PK1与第三连接端子PS3连接的情况下,第二基准端子PK2与第二连接端子PS2连接。由此,本变形例的电源系统10与第一变形例的电源系统10相同。在这种情况下,第二连接点PX2相当于低压侧连接点PD,第三连接点PX3相当于高压侧连接点PU。
即,在切换开关53中,通过连接状态的切换,第一基准端子PK1、第二基准端子PK2中的一方与连接路径LC连接。另外,通过连接状态的切换,在第一基准端子PK1和第二基准端子PK2中的另一方与正极侧电气路径LP连接的状态和与负极侧电气路径LN连接的状态之间进行切换。由此,能够向转换器50直接供给电力的蓄电部在第一蓄电部21与第二蓄电部22之间进行切换。
根据以上详述的本变形例,能够得到以下的效果。
在对转换器50直接供给电力的蓄电部和经由旋转电机40的绕组41向转换器50供给电力的蓄电部中,电力消耗的速度不同,认为会在这两个蓄电部中产生剩余容量的差异。例如,与不能向转换器50直接供给电力的蓄电部、即经由旋转电机40的绕组41向转换器50供给电力的蓄电池相比,能够对转换器50直接供给电力的蓄电部更容易向转换器50供给电力,认为剩余容量Q1、Q2容易减少。针对这点,在本变形例中,能够向转换器50直接供给电力的蓄电部能够在第一蓄电部21与第二蓄电部22之间进行切换。由此,能够使各蓄电部21、22的剩余容量Q1、Q2均等化。
(第二实施方式)
以下,参照图10、图11,以与第一实施方式的不同点为中心,对第二实施方式进行说明。
如图10所示,在本实施方式中,在连接路径LC中的比低压侧连接点PD更靠电池组20侧的位置设置有连接开关54,在这一点上与第一实施方式不同。以下,为了区别,将连接开关51称为第一连接开关51,将连接开关54称为第二连接开关54。第二连接开关54是继电器开关,控制装置60对第二连接开关54的开闭状态进行控制。由此,能够对第一蓄电部21及第二蓄电部22与转换器50之间的通电和通电切断进行切换。此外,在本实施方式中,第二连接开关54相当于“电力切断装置”。
另外,在本实施方式中,在辅助设备驱动处理中,对是否产生了对作为辅助设备的转换器50的供电请求进行判定,在这一点上与第一实施方式不同。例如,在没有驱动从低压蓄电池23接收电力供给的电负载的情况下,不产生对转换器50的供电请求。在本实施方式中,在没有产生供电请求的情况下,在辅助设备驱动处理中,在继续旋转电机40的旋转动作的同时,停止向转换器50的电力供给。
图11示出了本实施方式的辅助设备驱动处理的流程图。在图11中,为了方便,对于与先前的图2所示的处理相同的处理,标注相同的步骤编号并省略说明。
在本实施方式的辅助设备驱动处理中,首先,在步骤S40中,对是否产生了对转换器50的供电请求进行判定。例如,能够根据从低压蓄电池23接收电力供给的电负载的驱动状态,对是否需要转换器50中的电压转换进行判定。
若在步骤S40中作出肯定判定,则在步骤S42中,闭合第二连接开关54,并前进至步骤S10。另一方面,若在步骤S40中作出否定判定,则在步骤S44中,断开第二连接开关54,并结束辅助设备驱动处理。
根据以上详述的本实施方式,能够得到以下效果。
在电源系统10中,有时想要在继续旋转电机40的旋转动作的同时停止向转换器50的电力供给。通过断开第一继电器开关SMR1,能够停止向转换器50的电力供给,或者若断开第一继电器开关SMR1,则旋转电机40的旋转动作也停止。针对这点,在本实施方式中,在连接路径LC中的比低压侧连接点PD更靠电池组20侧的位置处设置有第二连接开关54。因此,通过断开第二连接开关54,能够在继续旋转电机40的旋转动作的同时停止向转换器50的电力供给。
(第三实施方式)
以下,参照图12、图13,以与第二实施方式的不同点为中心,对第三实施方式进行说明。
如图12所示,在本实施方式中,正极侧电气路径LP与连接路径LC通过第一中间路径LS1连接且在该第一中间路径LS1中设置有第三连接开关55,在这一点上与第二实施方式不同。第一中间路径LS1在比第一继电器开关SMR1更靠逆变器30侧的位置处与正极侧电气路径LP连接,在比第二连接开关54更靠电池组20侧的位置处与连接路径LC连接。
另外,连接路径LC与负极侧电气路径LN通过第二中间路径LS2连接且在该第二中间路径LS2中设置有第四连接开关56,在这一点上与第二实施方式不同。第二中间路径LS2在第一连接开关51与第二连接开关54之间的位置处与连接路径LC连接,在比第二继电器开关SMR2更靠逆变器30侧的位置处与负极侧电气路径LN连接。第三连接开关55和第四连接开关56是继电器开关,控制装置60对第三连接开关55和第四连接开关56的开闭状态进行控制。
另外,在本实施方式中,在辅助设备驱动处理中,对第一蓄电部21和第二蓄电部22发生了异常进行判定,在这一点上与第二实施方式不同。在第一蓄电部21和第二蓄电部22中发生异常的情况下,旋转电机40的旋转动作停止,但是为了通知随着旋转动作的停止产生的车辆的停止,有时想要继续向转换器50供给电力。在本实施方式中,在辅助设备驱动处理中,在第一蓄电部21和第二蓄电部22中发生异常时继续向转换器50供给电力。
图13示出了本实施方式的辅助设备驱动处理的流程图。在图13中,为了方便,对于与先前的图2所示的处理相同的处理,标注相同的步骤编号并省略说明。
在本实施方式的辅助设备驱动处理中,首先,在步骤S50、S52中,对在第一蓄电部21和第二蓄电部22的任一方中是否发生了异常进行判定。具体而言,在步骤S50中,对第一蓄电部21是否发生了异常进行判定。若在步骤S50中作出否定判定,则在步骤S52中,对第二蓄电部22是否发生了异常进行判定。在本实施方式中,蓄电部的异常包括蓄电部过度成为高电压、低电压、高温或低温的状态异常、短路异常、蓄电部的输入输出被过度限制的输入输出异常、对蓄电部的状态进行检测的传感器的异常、传感器侧的输出异常以及通电路径的断线等通电路径异常。
在判定为在任一蓄电部21、22中都没有发生异常的情况下,在步骤S52中作出否定判定。在这种情况下,在步骤S54,断开第三连接开关55和第四连接开关56。接着,在步骤S56中,闭合第二连接开关54,并前进至步骤S10。
另一方面,在判定为任一方的蓄电部21、22中发生了异常的情况下,实施停止来自发生了异常的蓄电部的电力供给,并且继续从没有发生异常的蓄电部向转换器50的电力供给的处理。
具体而言,若在步骤S50中作出肯定判定,则首先,在步骤S60中,断开第一继电器开关SMR1。接着,在步骤S62中,断开第一连接开关51和第二连接开关54。接着,在步骤S64中,闭合第三连接开关55和第四连接开关56,并结束辅助设备驱动处理。由此,经由第三连接开关55和第四连接开关56以及第二继电器开关SMR2,从第二蓄电部22向转换器50供给电力。
另外,若在步骤S52中作出肯定判定,则首先,在步骤S70中,断开第二继电器开关SMR2。接着,在步骤S72中,断开第一连接开关51、第三连接开关55、第四连接开关56。接着,在步骤S64中,闭合第二连接开关54,并结束辅助设备驱动处理。由此,经由第一继电器开关SMR1和第二连接开关54,从第一蓄电部21向转换器50供给电力。
根据以上详述的本实施方式,能够得到以下效果。
在电源系统10中,即使在任一方的蓄电部21、22发生了异常的情况下,有时也想要继续向转换器50供给电力。针对这点,在本实施方式中,正极侧电气路径LP与连接路径LC通过第一中间路径LS1连接,在该第一中间路径LS1中设置有第三连接开关55。另外,连接路径LC与负极侧电气路径LN通过第二中间路径LS2连接,在该第二中间路径LS2中设置有第四连接开关56。因此,通过根据发生了异常的蓄电部21、22适当地切换包括第三连接开关55和第四连接开关56的各种开关,能够继续向转换器50的电力供给。
(第四实施方式)
以下,参照图14、图15,以与第一实施方式的不同点为中心,对第四实施方式进行说明。
如图14所示,在本实施方式中,由八个蓄电池BA1~BA8串联连接而成的串联连接体构成电池组20,在这一点上与第一实施方式不同。在各蓄电池BA1~BA8之间的中间点处设置有中间端子PB1~PB7。具体而言,在第n蓄电池BAn(n=1~7)的负极端子与第n+1蓄电池BAn+1的正极端子之间的中间点处设置有第n中间端子PBn。
连接路径LC以针对每个中间端子PB1~PB7分支的方式设置,通过针对每个中间端子PB1~PB7设置的选择开关SW1~SW7,中性点PA能够选择性地与中间端子PB1~PB7中的一个连接。具体而言,通过闭合第n选择开关SWn(n=1~7),将第n中间端子PBn与中性点PA连接。控制装置60在将中性点PA与中间端子PB1~PB7中的任一个连接的情况下,闭合选择开关SW1~SW7中的一个,并断开剩余的六个。
在本实施方式中,第一蓄电部21由蓄电池BA1~BA8中的位于比与连接路径LC连接的中间端子PB1~PB7更靠正极侧的位置的至少一个蓄电池构成,第二蓄电部22由剩余的蓄电池构成。即,在本实施方式中,第一蓄电部21和第二蓄电部22所包含的蓄电池的数量是可变的,由此,第一蓄电部21和第二蓄电部22的端子电压(输出电压)是可变的。
另外,在本实施方式中,作为辅助设备而包括对车辆的转向进行控制的电动动力转向装置50a和空调用的电动压缩机50b,在这一点上与第一实施方式不同。电动动力转向装置50a和电动压缩机50b的高压侧输入端子PP分别与正极侧电气路径LP连接,低压侧输入端子PN分别与连接路径LC连接。
在电动动力转向装置50a的高压侧输入端子PP与正极侧电气路径LP之间设置有第一调节开关SC1。在电动动力转向装置50a的低压侧输入端子PN与连接路径LC之间设置有第二调节开关SC2。在电动压缩机50b的高压侧输入端子PP与正极侧电气路径LP之间设置有第三调节开关SC3。在电动压缩机50b的低压侧输入端子PN与连接路径LC之间设置有第四调节开关SC4。控制装置60在向电动动力转向装置50a供给电力的情况下,闭合第一调节开关SC1和第二调节开关SC2,并断开第三调节开关SC3和第四调节开关SC4。另外,控制装置60在向电动压缩机50b供给电力的情况下,断开第一调节开关SC1和第二调节开关SC2,并闭合第三调节开关SC3和第四调节开关SC4。
电动压缩机50b的驱动电压与电动动力转向装置50a的驱动电压不同。在本实施方式中,电动压缩机50b的驱动电压比电动动力转向装置50a的驱动电压高。因此,例如在第一蓄电部21的端子电压与电动压缩机50b的驱动电压对应地设定得比电动动力转向装置50a的驱动电压高的情况下,在从第一蓄电部21向电动动力转向装置50a供给电力的情况下,需要对第一蓄电部21的端子电压进行电压转换。在本实施方式中,根据辅助设备的驱动电压,对连接到连接路径LC的中间端子PB1~PB7进行切换,不需要在逆变器30及旋转电机40之外设置转换器。
图15示出了本实施方式的辅助设备驱动处理的流程图。在图15中,为了方便,对于与先前的图2所示的处理相同的处理,标注相同的步骤编号并省略说明。
在本实施方式的辅助设备驱动处理中,首先,在步骤S80中,获取电力供给对象的驱动电压,并前进至步骤S81。例如,能够根据向哪个辅助设备供给电力的信息来获取辅助设备的驱动电压。
在步骤S81中,根据在步骤S80中获取的驱动电压,对连接到连接路径LC的中间端子PB1~PB7进行切换,并前进至步骤S10。在本实施方式中,对连接到连接路径LC的中间端子PB1~PB7进行切换,从而以使第一蓄电部21的端子电压成为与电力供给对象的辅助设备的驱动电压相同的电压或大致相同的电压的方式对第一蓄电部21的端子电压进行调节。
此外,在步骤S22的第二控制中,根据连接到连接路径LC的中间端子PB1~PB7,对由各开关32、34的开闭实现的开关控制进行切换。由此,即使在第二蓄电部22的端子电压根据连接到连接路径LC的中间端子PB1~PB7而变化的情况下,也能够使用逆变器30及旋转电机40将第二蓄电部22的端子电压转换为与电力供给对象的辅助设备的驱动电压相同的电压或大致相同的电压。
根据以上详述的本实施方式,能够得到以下效果。
在电源系统10中,辅助设备的驱动电压有时彼此不同。针对这点,在本实施方式中,根据辅助设备的驱动电压,对连接到连接路径LC的中间端子PB1~PB7进行切换来对第一蓄电部21的端子电压进行调节。由此,能够将第一蓄电部21的端子电压设定为与辅助设备的驱动电压相同的电压或大致相同的电压。在这种情况下,会想到第一蓄电部21和第二蓄电部22的端子间电压不同,但是对于第二蓄电部22的端子间电压,能够通过逆变器30的控制转换为与辅助设备的驱动电压相同的电压。
(第五实施方式)
以下,参照图16,以与第三实施方式的不同点为中心,对第五实施方式进行说明。
如图16所示,在电源系统10中,通过将作为充电口等充电设备的充电部63与电源系统10外部的充电装置连接,利用从充电装置输入的充电电力对第一蓄电部21和第二蓄电部22进行充电。在该结构中,为了在使充电装置的充电电压与电池组20的额定电压(总电压)、即第一蓄电部21的额定电压与第二蓄电部22的额定电压相加而得到的值相等的情况和使充电装置的充电电压与第二蓄电部22的额定电压(中间电压)相等的情况中的任一情况下都能够对电池组20进行充电,在充电部63与电池组20之间包括根据充电装置的充电电压对充电对象的蓄电部21、22进行切换的切换开关57。
切换开关57具有第四基准端子PK4~第六基准端子PK6和分别与各基准端子PK4~PK6连接的第四连接端子PS4~第六连接端子PS6,独立地切换各基准端子PK4~PK6和与之对应的连接端子PS4~PS6的开闭状态。第四基准端子PK4和第五基准端子PK5与充电部63中的高压侧的输入端子即第一外部端子PT1连接,第六基准端子PK6与充电部63中的低压侧的输入端子即第二外部端子PT2连接。第四连接端子PS4在比第一继电器开关SMR1更靠逆变器30侧的位置处与正极侧电气路径LP连接,第五连接端子PS5在比第二连接开关54更靠电池组20侧的位置处与连接路径LC连接,第六连接端子PS6在比第二继电器开关SMR2更靠逆变器30侧的位置处与负极侧电气路径LN连接。此外,切换开关57的连接状态由控制装置60控制。
各基准端子PK4~PK6的连接状态由控制装置60控制。具体而言,在与充电部63连接的充电装置的充电电压与电池组20的额定电压相等的情况下,以使第四基准端子PK4与第四连接端子PS4连接,第六基准端子PK6与第六连接端子PS6连接的方式进行控制。另一方面,第五基准端子PK5被控制为不与第五连接端子PS5连接。
另外,在与充电部63连接的充电装置的充电电压与第二蓄电部22的额定电压相等的情况下,以使第五基准端子PK5与第五连接端子PS5连接,第六基准端子PK6与第六连接端子PS6连接的方式进行控制。另一方面,第四基准端子PK4被控制为不与第四连接端子PS4连接。
而且,在第一蓄电部21中发生异常的情况下,以使第四基准端子PK4与第四连接端子PS4连接,第五基准端子PK5与第五连接端子PS5连接的方式进行控制。由此,正极侧电气路径LP与连接路径LC经由切换开关57连接,经由该切换开关57从第二蓄电部22向转换器50供给电力。
根据以上详述的本实施方式,由于能够将切换开关57用作第三连接开关55,因此,不需要在切换开关57以外设置第三连接开关55。因此,能够简化电源系统10的结构。
(第六实施方式)
以下,参照图17~图19,以与第一实施方式的不同点为中心,对第六实施方式进行说明。
如图17所示,在本实施方式中,包括作为设备的充电部63,在这一点上与第一实施方式不同。充电部63的第一外部端子PT1与连接路径LC连接,第二外部端子PT2与负极侧电气路径LN连接。在本实施方式中,第一连接开关51设置在连接路径LC中的比与第一外部端子PT1连接的连接点更靠中间端子PB侧的位置。
在本实施方式中,为了在与充电部63连接的充电装置的充电电压与电池组20的额定电压相等的情况和与第二蓄电部22的额定电压相等的情况中的任一情况下都能够对电池组20进行充电,根据充电装置的充电电压来对第一连接开关51的开闭状态进行切换。
图18示出了本实施方式的充电处理的流程图。在充电装置与充电部63连接时,控制装置60实施充电处理。
在开始辅助设备驱动处理时,首先,在步骤S90中获取充电装置的充电电压,并前进至步骤S91。例如,通过充电装置与充电部63连接时进行的与充电装置之间的通信,获取充电装置的充电电压。
在步骤S91中,对在步骤S90中获取的充电电压是否是相当于电池组20的额定电压的电压进行判定。在步骤S91中,如果所获取的充电电压是以电池组20的额定电压为中心的规定范围内的电压,则作出肯定判定,并前进至步骤S92。另一方面,如果所获取的充电电压是比该规定范围低的电压、即比相当于电池组20的额定电压的电压低的中间电压,则作出否定判定,并前进至步骤S93。
在步骤S92中,断开第一连接开关51,并结束充电处理。
在步骤S93中,闭合第一连接开关51。接着,在步骤S94中,实施以使充电装置的充电电压升压至与电池组20的额定电压相同的电压或大致相同的电压的方式对各开关32、34进行开关控制的升压控制,并结束充电处理。
以下,分别对充电装置的充电电压为电池组20的中间电压的情况和充电装置的充电电压为电池组20的额定电压的情况下的电流路径进行说明。首先,使用图19的(a)对充电装置的充电电压是中间电压时的电流路径进行说明。此外,在图19的(a)中,省略了第一继电器开关SMR1、第二继电器开关SMR2、IG开关52、第一电流传感器61、第二电流传感器62以及控制装置70的记载。对于图19的(a)也是同样的。
在充电装置的充电电压是中间电压的情况下,闭合第一连接开关51。在这种情况下,来自充电部63的充电电力经由连接路径LC和负极侧电气路径LN供给至第二蓄电部22,并对第二蓄电部22进行充电。另外,通过各开关32、34的开关控制,第二蓄电部22的正极侧电压被升压,通过该升压电压对第一蓄电部21进行充电。
具体而言,如图19的(a)所示,从充电部63的第一外部端子PT1流出的电流IM在与连接路径LC连接的连接点处分支,电流IM的一部分流向第二蓄电部22(参照箭头Y11)。由此,第二蓄电部22被充电。
在与连接路径LC连接的连接点处分支的电流IM的剩余部分流向中性点PA(参照箭头Y11)。在连接路径LC中流过朝向中性点PA的电流IM且第一连接开关51被闭合的情况下,能够进行由绕组41实现的升压。在这种情况下,在通过各开关32、34的开关控制使绕组41成为升压状态时,第二蓄电部22的正极侧电压被升压,并且在正极侧电气路径LP中流过朝向第一蓄电部21的电流IM(参照箭头Y13)。由此,第一蓄电部21被充电。即,在充电装置的充电电压是中间电压的情况下,通过对逆变器30进行控制,与第二蓄电部22的充电一并地同时对第一蓄电部21进行充电。
另一方面,在充电装置的充电电压是相当于电池组20的额定电压的电压的情况下,断开第一连接开关51。在这种情况下,来自充电部63的充电电力经由连接路径LC、绕组41和正极侧电气路径LP供给至电池组20,并对电池组20进行充电。
具体而言,如图19的(b)所示,从充电部63的第一外部端子PT1流过的电流IM在与连接路径LC连接的连接点处不分支地流向中性点PA(参照箭头Y14)。即使在连接路径LC中流过朝向中性点PA的电流IM,在第一连接开关51被断开的情况下,也不能进行由绕组41实现的升降压。在这种情况下,在维持第二蓄电部22的正极侧电压的状态下,在绕组41和正极侧电气路径LP中流过朝向电池组20的电流IM(参照箭头Y15)。由此,第一蓄电部21和第二蓄电部22被充电。即,在充电装置的充电电压是相当于电池组20的额定电压的电压的情况下,不需要控制逆变器30,就能够同时对第一蓄电部21和第二蓄电部22进行充电。
根据以上详述的本实施方式,能够得到以下效果。
·在本实施方式中,在充电部63的充电电压为比相当于电池组20的额定电压的电压低的中间电压的情况下,来自充电部63的充电电力经由连接路径LC及负极侧电气路径LN向第二蓄电部22供给,从而对第二蓄电部22进行充电。另外,通过各开关32、34的开关控制,第二蓄电部22的正极侧电压被升压,通过该升压电压对第一蓄电部21进行充电。即,通过对逆变器30进行控制,能够与第二蓄电部22的充电一并地同时对第一蓄电部21进行充电。由此,不需要切换电池组20与充电部63的连接状态,就能够对第一蓄电部21和第二蓄电部22进行充电,能够简化电源系统10的结构。
·针对充电部63的充电电压,会想到不仅是中间电压的情况,还是相当于电池组20的额定电压的电压的情况。在充电部63的充电电压是相当于电池组20的额定电压的电压的情况下,若充电部63的充电电压经由连接路径LC及负极侧电气路径LN施加于第二蓄电部22,则大电流会流过第二蓄电部22,有可能会使第二蓄电部22过充电。
在本实施方式中,在连接路径LC中的比与充电部63的第一外部端子PT1连接的连接点更靠中间端子PB侧的位置处设置有第一连接开关51。而且,在电池组20充电时,在充电部63的充电电压是相当于电池组20的额定电压的电压的情况下,断开第一连接开关51,在充电部63的充电电压是比相当于电池组20的额定电压的电压低的中间电压的情况下,闭合第一连接开关51。由此,能够根据充电部63的充电电压适当地对第一蓄电部21和第二蓄电部22进行充电。
(第七实施方式)
以下,参照图20、图21,以与第六实施方式的不同点为中心,对第七实施方式进行说明。
如图20所示,在本实施方式中,由八个蓄电池BA1~BA8串联连接而成的串联连接体构成电池组20,在这一点上与第六实施方式不同。此外,本实施方式中的电池组20和连接路径LC的结构与第四实施方式中的电池组20和连接路径LC的结构相同,因此省略说明。
另外,在本实施方式中,充电部63的第一外部端子PT1与连接路径LC和正极侧电气路径LP连接,在这一点上与第六实施方式不同。针对充电部63,为了对将第一外部端子PT1与连接路径LC及正极侧电气路径LP的任一路径的连接进行切换,设置有调节开关SC5、SC6。第五调节开关SC5设置在充电部63的第一外部端子PT1与连接路径LC之间。第六调节开关SC6设置在充电部63的第一外部端子PT1与正极侧电气路径LP之间。
控制装置60在判定为充电部63的充电电压相当于电池组20的额定电压的情况下,断开第五调节开关SC5,并闭合第六调节开关SC6。另外,控制装置60在判定为充电部63的充电电压是比相当于电池组20的额定电压的电压低的中间电压的情况下,闭合第五调节开关SC5,并断开第六调节开关SC6。
在充电部63的充电电压是中间电压的情况下,有时其中间电压每次都不同。在这种情况下,在充电部63的充电电压是中间电压的情况下,若充电部63的充电电压与第二蓄电部22的正极侧电压不同,则需要对充电部63的充电电压进行电压转换。在本实施方式中,根据充电部63的充电电压,对与连接路径LC连接的中间端子PB1~PB7进行切换,不需要在逆变器30及旋转电机40以外设置转换器。
图21示出了本实施方式的充电处理的流程图。在图21中,为了方便,对于与先前的图18所示的处理相同的处理,标注相同的步骤编号并省略说明。
在本实施方式的充电处理中,若在步骤S91中作出肯定判定,则前进至步骤S95。另外,若在步骤S91中作出否定判定,则前进至步骤S96。
在步骤S95中,断开第五调节开关SC5,并闭合第六调节开关SC6。接着,在步骤S97中,断开所有的选择开关SW1~SW7,并结束充电处理。
在步骤S96中,闭合第五调节开关SC5,并断开第六调节开关SC6。接着,在步骤S98中,根据在步骤S90中获取的充电电压,对与连接路径LC连接的中间端子PB1~PB7进行切换,并前进至步骤S99。在本实施方式中,对连接到连接路径LC的中间端子PB1~PB7进行切换,从而使第二蓄电部22的正极侧电压成为与充电部63的充电电压相同的电压或大致相同的电压。
在步骤S99的升压控制中,根据与连接路径LC连接的中间端子PB1~PB7,对由各开关32、34的开闭实现的开关控制进行切换。具体而言,以使上臂开关32被断开的期间比下臂开关34被断开的期间长的方式对各开关32、34进行开关控制,从而将绕组41设为升压状态。此外,在步骤S90中获取的充电电压越低,上臂开关32被断开的期间越长。由此,根据充电部63的充电电压,能够将充电部63的充电电压升压至与电池组20的额定电压相同的电压或大致相同的电压。
根据以上详述的本实施方式,能够得到以下效果。
·在本实施方式中,根据充电部63的充电电压,对连接到连接路径LC的中间端子PB1~PB7进行切换,并且根据该中间端子PB1~PB7的切换位置,改变由各开关32、34的开关控制实现的升压电压。由此,能够将第二蓄电部22的正极侧电压设为与充电电压相同的电压或大致相同的电压。因此,在逆变器30和旋转电机40之外,不需要对充电部63的充电电压进行转换的结构,能够实现电源系统的结构的简化。
·在中间端子PB1~PB7与中性点PA经由连接路径LC电连接的结构中,通过使上臂开关32被断开的期间比下臂开关34被断开的期间长,使充电电压升压。另外,上臂开关32被断开的期间越长,充电电压的升压量越大。在本实施方式中,通过根据充电部63的充电电压对上臂开关32被断开的期间进行调节,对充电电压的升压量进行调节。由此,能够使用逆变器30和旋转电机40适当地对第一蓄电部进行充电。
<其他实施方式>
另外,上述各实施方式也可进行以下变更来实施。
·对第一蓄电部21和第二蓄电部22的充放电电流进行检测的电流传感器的设置部位不限于图1所例示的部位。例如,在图1中,电流传感器设置于连接路径LC中的比低压侧连接点PD更靠电池组20侧的第一电流检测点、正极侧电气路径LP中的比高压侧连接点PU更靠电池组20侧的第二电流检测点以及负极侧电气路径LN上的第三电流检测点中的至少两个电流检测点即可。
·第一连接开关51不是必须的。另外,在第一实施方式、第二实施方式中,第二继电器开关SMR2不是必须的,在第一实施方式的第一变形例中,第一继电器开关SMR1不是必须的。
·在第二实施方式中,第二连接开关54的设置部位不限于图10所示的设置部位。第二连接开关54也可以设置在将高压侧输入端子PP与高压侧连接点PU连接的路径上、或者将低压侧输入端子PN与低压侧连接点PD连接的路径上。
·作为第一连接开关51和第二连接开关54,不限于继电器。作为第一连接开关51和第二连接开关54,例如也可以使用N通道MOSFET或IGBT等可逆切断装置。
·作为第三连接开关55,不限于继电器。作为第三连接开关55,例如,也可以使用烧断器(日文:パイロクローサー)或保险丝等不可逆切断装置。对于第四连接开关56也是同样的。
·针对第一剩余容量Q1是否大于第二剩余容量Q2的判定,可以对第一剩余容量Q1与第二剩余容量Q2的差是否为规定值以上进行判定,也可以对第一剩余容量Q1与第二剩余容量Q2的比是否为规定值以上进行判定。
·剩余容量也可以是放电容量。放电容量是达到规定SOC所需的电流累加容量。
另外,剩余容量可以是电池组20所包含的各电池单体中的具有最大的剩余容量的电池单体的剩余容量,也可以是具有最小的剩余容量的电池单体的剩余容量。另外,也可以是电池组20所包含的各电池单体的剩余容量的平均值。
·在上述实施方式中,中间端子PB也可以是能装拆的维修接头(日文:サービスプラグ)。在这种情况下,理想的是三端子式的维修接头。
·作为旋转电机和逆变器,也可以是五相或七相等三相以外的旋转电机和逆变器。
·作为构成逆变器的上臂开关、下臂开关,不限于IGBT,例如也可以是N通道MOSFET。
·第一蓄电部和第二蓄电部也可以不构成电池组。
·也可以针对充电装置的每个充电电压设置充电部63。在图22所示的示例中,分别设置有第一充电部63a和第二充电部63b。第一充电部63a的第一外部端子PT1与连接路径LC连接,第二外部端子PT2与负极侧电气路径LN连接。第二充电部63b的第一外部端子PT1与连接路径LC连接,第二外部端子PT2与负极侧电气路径LN连接。在这种情况下,也可以针对每个充电部63a、63b设置盖64a、64b,为了确保安全性,在一个盖打开的情况下,其他的盖不打开。
虽然基于实施例对本公开进行了记述,但是应当理解,本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外,各种各样的组合、方式,进一步包括有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。

Claims (13)

1.一种电源系统,所述电源系统(10)以串联连接有多个蓄电池的串联连接体为电源部(20),所述电源系统构成为包括:
逆变器(30),所述逆变器经由正极侧电气路径(LP)及负极侧电气路径(LN)与所述电源部连接,并且具有多个开关元件;
旋转电机(40),所述旋转电机具有被中性点连接的多个绕组(41),并且经由所述逆变器在所述旋转电机与所述电源部之间进行电力的输入输出;
连接路径(LC),所述连接路径将所述电源部中的各所述蓄电池之间的中间点(PB)与所述绕组的中性点(PA)电连接;以及
具有能够实现与所述电源部之间的通电的第一端子和第二端子的设备(50、63),
所述设备的所述第一端子与所述连接路径连接,所述设备的所述第二端子与所述正极侧电气路径及所述负极侧电气路径中的至少一方连接。
2.如权利要求1所述的电源系统,其特征在于,
所述电源系统包括系统主继电器(SMR1、SMR2),所述系统主继电器设置于所述正极侧电气路径中的比连接有所述第二端子的连接点(PU)更靠所述电源部侧的位置以及所述负极侧电气路径中的比连接有所述第二端子的连接点(PD)更靠所述电源部侧的位置中的至少任一个。
3.如权利要求1或2所述的电源系统,其特征在于,
所述电源部具有正极侧的第一蓄电部(21)和负极侧的第二蓄电部(22),所述第一蓄电部包括所述多个蓄电池中的至少一个蓄电池,所述第二蓄电部包括剩余的蓄电池,
所述连接路径与所述第一蓄电部和所述第二蓄电部之间的所述中间点连接,
所述设备是将所述第一蓄电部和所述第二蓄电部作为电力供给源来接收电力供给的辅助设备(50),
所述第二端子与所述正极侧电气路径和所述负极侧电气路径中的任一方连接,
将所述第一蓄电部和所述第二蓄电部中的经由所述正极侧电气路径或所述负极侧电气路径连接有所述第二端子的一侧的蓄电部作为特定蓄电部,将与所述特定蓄电部不同的蓄电部作为非特定蓄电部,
所述电源系统包括实施由所述开关元件的开闭实现的逆变器控制的控制装置(60),
所述控制装置切换实施第一控制和第二控制,
所述第一控制在从所述特定蓄电部向所述辅助设备供给电力的情况下,以使电流不流过所述连接路径的方式实施所述逆变器控制,
所述第二控制在从所述非特定蓄电部向所述辅助设备供给电力的情况下,以使规定的电流流过所述连接路径的方式实施所述逆变器控制。
4.如权利要求3所述的电源系统,其特征在于,
所述逆变器具有上臂开关(32)和下臂开关(34)的串联连接体,
所述控制装置在所述第一控制中,通过使所述上臂开关被闭合的期间与所述下臂开关被闭合的期间相等,使电流不流过所述连接路径,
在所述第二控制中,通过使所述上臂开关和所述下臂开关中的经由所述正极侧电气路径或所述负极侧电气路径连接到所述非特定蓄电部的一侧的特定开关被闭合的期间比与所述特定开关不同的非特定开关被闭合的期间长,使规定的电流流过所述连接路径。
5.如权利要求3或4所述的电源系统,其特征在于,
所述电源系统包括对流过所述第一蓄电部和所述第二蓄电部的电流进行检测的多个电流传感器(61、62),
所述电流传感器设置于第一电流检测点、第二电流检测点和第三电流检测点中的至少两个电流检测点,
所述第一电流检测点位于所述连接路径中的比与所述第一端子连接的连接点更靠所述电源部侧的位置,所述第二电流检测点位于所述特定蓄电部与所述逆变器之间的电气路径中的比与所述第二端子连接的连接点更靠所述电源部侧的位置,
所述第三电流检测点位于所述非特定蓄电部与所述逆变器之间的电气路径上,
所述控制装置基于所述电流传感器的检测电流对所述第一控制和所述第二控制进行切换。
6.如权利要求3至5中任一项所述的电源系统,其特征在于,
所述电源部通过串联连接三个以上的所述蓄电池,在各所述蓄电池之间具有多个所述中间点,
所述连接路径针对每个所述中间点分支地设置,并且能够选择性地与多个所述中间点中的一个连接,
所述控制装置获取与所述辅助设备的驱动电压相关的信息,并且根据所获取的所述驱动电压,对连接到所述连接路径的所述中间点进行切换并对所述特定蓄电部的输出电压进行调节。
7.如权利要求3至6中任一项所述的电源系统,其特征在于,
所述电源系统包括切换部(53),所述切换部对所述第二端子与所述正极侧电气路径连接的状态和所述第二端子与所述负极侧电气路径连接的状态进行切换。
8.如权利要求3至7中任一项所述的电源系统,其特征在于,
所述电源系统包括选择切断装置(51),所述选择切断装置设置在所述连接路径中的比与所述第一端子连接的连接点更靠所述旋转电机侧的位置。
9.如权利要求3至8中任一项所述的电源系统,其特征在于,
所述电源系统包括电力切断装置(54),所述电力切断装置设置于将所述第一端子与所述连接路径连接的路径、将所述正极侧电气路径和所述负极侧电气路径中的任一方与所述第二端子连接的路径以及所述连接路径中的比与所述第一端子连接的连接点更靠所述电源部侧的位置中的至少一个。
10.如权利要求1或2所述的电源系统,其特征在于,
所述电源部具有正极侧的第一蓄电部(21)和负极侧的第二蓄电部(22),所述第一蓄电部包括所述多个蓄电池中的至少一个蓄电池,所述第二蓄电部包括剩余的蓄电池,
所述连接路径与所述第一蓄电部和所述第二蓄电部之间的所述中间点连接,
所述设备是能够与充电装置连接且从所述充电装置输入充电电力的充电设备(63),
所述第二端子与所述负极侧电气路径连接,所述电源系统包括实施由所述开关元件的开闭实现的逆变器控制的控制装置(60),
所述控制装置在所述电源部充电时将来自所述充电设备的充电电力经由所述连接路径及所述负极侧电气路径向所述第二蓄电部供给,从而对该第二蓄电部进行充电,另一方面,通过所述逆变器控制使所述第二蓄电部的正极侧电压升压,通过升压电压对所述第一蓄电部进行充电。
11.如权利要求10所述的电源系统,其特征在于,
所述第二端子分别与所述正极侧电气路径和所述负极侧电气路径连接,
所述电源系统包括电力切断装置(54),所述电力切断装置设置于所述连接路径中的比与所述第一端子连接的连接点更靠所述中间点侧的位置,
所述控制装置获取与所述充电装置的充电电压相关的信息,并且在所述电源部充电时,在所获取的所述充电电压是相当于所述电源部的总电压的电压的情况下,断开所述电力切断装置,在所获取的所述充电电压是比相当于所述电源部的总电压的电压低的中间电压的情况下,闭合所述电力切断装置。
12.如权利要求10或11所述的电源系统,其特征在于,
所述电源部通过串联连接三个以上的所述蓄电池,在各所述蓄电池之间具有多个所述中间点,
所述连接路径针对每个所述中间点分支地设置,并且能够选择性地与多个所述中间点中的一个连接,
所述控制装置获取与所述充电装置的充电电压相关的信息,并且根据所获取的所述充电电压,对连接到所述连接路径的所述中间点进行切换,并且根据该中间点的切换位置,改变由所述逆变器控制实现的所述升压电压。
13.如权利要求12所述的电源系统,其特征在于,
所述逆变器具有上臂开关(32)和下臂开关(34)的串联连接体,
所述控制装置在所述电源部的充电时进行所述逆变器控制时,使所述上臂开关被断开的期间比所述下臂开关被断开的期间长,并且所获取的所述充电电压越低,所述上臂开关被断开的期间越长。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111391718B (zh) * 2020-06-04 2020-10-23 比亚迪股份有限公司 电池能量处理装置、方法及车辆
JP2023023568A (ja) * 2021-08-05 2023-02-16 株式会社デンソー 電力変換装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001037247A (ja) * 1999-07-19 2001-02-09 Toyota Motor Corp 電源装置、この電源装置を備えた機器およびモータ駆動装置並びに電動車輌
JP2003102181A (ja) * 2001-09-25 2003-04-04 Toyota Motor Corp 電力供給システムおよび電力供給方法
JP5493532B2 (ja) * 2009-07-17 2014-05-14 富士電機株式会社 負荷駆動装置及びこれを使用した電気自動車
JP6173787B2 (ja) * 2013-06-14 2017-08-02 株式会社東芝 電力制御蓄電装置
DE102016203150A1 (de) * 2016-02-29 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Spannungswandler und elektrisches Antriebssystem mit einem Spannungswandler
JP2018114869A (ja) 2017-01-19 2018-07-26 トヨタ自動車株式会社 電源システム
JP7449526B2 (ja) 2018-12-07 2024-03-14 学校法人東京理科大学 エクオール誘導体の産生のための組成物
CN110976336B (zh) 2019-12-03 2020-12-22 浙江鼎兴企业管理有限公司 一种包装箱的检测装置

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