CN117897301A - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电动车辆，其能够在实现第二储能装置的尺寸减小的同时防止在车辆行驶期间第二储能装置的能量的短缺，并且能够提高第一储能装置的寿命。本发明包括：第一储能装置4；第二储能装置5；功率转换器10；第一开关S3，其形成将功率转换器10和逆变器2连接的电路，而在功率转换器10和逆变器2之间没有第二储能装置5；第二开关S4，其形成经由第二储能装置5将功率转换器10和逆变器2连接的电路；以及第三开关S5，其形成将第二储能装置5和地面连接的电路，其中，当马达1停止和/或马达1被供电时，第一开关S3被置于连接状态，第二开关S4被置于断开状态，第三开关S5被置于连接状态，并且在来自第一储能装置4的输出电压减小的同时，能量从第一储能装置4被供应到第二储能装置5。

Description

电动车辆
技术领域
本发明涉及一种机动车辆，该机动车辆包括能够进行动力驱动和再生的马达以及能够将能量供应到马达的储能装置。
背景技术
例如，专利文献1描述了一种机动车辆，该机动车辆包括能够进行动力驱动和再生的马达以及能够将能量供应到马达的储能装置，该机动车辆通过马达的驱动力获得推力，并且能够通过调节驱动轮的制动扭矩而将能量回收在储能装置中。根据这种机动车辆，能量可以在给定时刻从具有大容量特征的电池和具有高功率特征的电容器中的每一者被供应到逆变器以驱动马达。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2018-166367
发明内容
技术问题
然而，在上述相关技术中，尽管电池(第一储能装置)和电容器(第二储能装置)可以共用能量供应来驱动马达，但是，当通过再生的充电不及时并且电容器的能量不足时，需要仅从电池供应能量。即便如此，例如，由于在车辆加速时需要快速能量供应，因此当仅从电池供应能量时，存在电池由于快速能量供应而产生热量的可能性，并且电池的寿命缩短。此外，为了防止在车辆行驶时电容器的能量的短缺，可以想到通过使用充电器预先用大量的能量对电容器充电，例如，当车辆不在使用中时。然而，在这种情况下，存在电容器的尺寸增大的问题。
本发明是鉴于这种情况而作出的，并且提供了一种机动车辆，该机动车辆能够在车辆行驶时抑制第二储能装置的能量的短缺，同时减小第二储能装置的尺寸，并且能够提高第一储能装置的寿命。
技术方案
根据权利要求1的发明是一种机动车辆，所述机动车辆包括：马达，所述马达能够进行动力驱动；以及逆变器，所述逆变器能够将直流电转换为交流电，所述机动车辆包括：第一储能装置，所述第一储能装置具有大容量特征；第二储能装置，所述第二储能装置具有高功率特征；功率转换器，所述功率转换器具有在所述动力驱动期间逐步降低电压的功能；电路，在所述电路中，具有在所述动力驱动期间逐步降低电压的功能的所述功率转换器连接到所述第一储能装置，并且其中，所述第二储能装置串联连接在所述功率转换器的电抗器和所述逆变器之间；第一开关，所述第一开关形成不经由所述第二储能装置将所述功率转换器和所述逆变器连接的电路；第二开关，所述第二开关形成经由所述第二储能装置将所述功率转换器和所述逆变器连接的电路；以及第三开关，所述第三开关形成将所述第二储能装置和地面连接的电路，其中在所述马达的停止期间和/或所述马达的所述动力驱动期间，所述第一开关被设定为连接状态，所述第二开关被设定为断开状态，并且所述第三开关被设定为连接状态，并且在所述第一储能装置的输出电压逐步降低的同时，能量从所述第一储能装置被供应到所述第二储能装置。
根据权利要求2的发明，在根据权利要求1所述的机动车辆中，能够基于所述第二储能装置的电压来确定所述第二储能装置的储能状态，并且在所述第二储能装置的储能状态小于或等于预定值的情况下，在所述第一储能装置的输出电压逐步降低的同时，能量被供应到所述第二储能装置。
根据权利要求3的发明，在根据权利要求1或2所述的机动车辆中，所述马达能够进行所述动力驱动和再生，所述功率转换器具有在所述动力驱动期间逐步降低电压的功能以及在所述再生期间逐步升高电压的功能，并且在所述马达的所述再生期间，所述第一开关被设定为断开状态，所述第二开关被设定为连接状态，并且所述第三开关被设定为断开状态，并且在所述第二储能装置的输出电压逐步升高的同时，能量被回收在所述第一储能装置和所述第二储能装置中。
根据权利要求4的发明，在根据权利要求1至3中的任一项所述的机动车辆中，在所述马达的所述动力驱动期间，所述第一开关被设定为断开状态，所述第二开关被设定为连接状态，并且所述第三开关被设定为断开状态，并且在所述第一储能装置的输出电压逐步降低的同时，能量从所述第一储能装置和所述第二储能装置被供应到所述逆变器。
根据权利要求5的发明，在根据权利要求1至4中的任一项所述的机动车辆中，在所述马达的所述动力驱动期间，所述第一开关被设定为断开状态，所述第二开关被设定为断开状态，并且所述第三开关被设定为连接状态，并且能量从所述第二储能装置被供应到所述逆变器。
根据权利要求6的发明，在根据权利要求5所述的机动车辆中，能够基于所述第一储能装置的温度来确定所述第一储能装置的温度状态，并且在所述马达的所述动力驱动期间，在所述第一储能装置的温度大于或等于预定值的情况下，能量从所述第二储能装置被供应到所述逆变器。
根据权利要求7的发明，在根据权利要求1至6中的任一项所述的机动车辆中，所述第一储能装置比所述第二储能装置具有更高的电压特征。
根据权利要求8的发明，在根据权利要求1至7中的任一项所述的机动车辆中，所述第一储能装置在充满电时的能量大于所述第二储能装置在充满电时的能量。
根据权利要求9的发明，在根据权利要求1至8中的任一项所述的机动车辆中，所述第一储能装置包括能更换的盒式储能装置。
根据权利要求10的发明，在根据权利要求1至9中的任一项所述的机动车辆中，所述第一储能装置包括大容量锂离子电池或大容量镍金属氢化物电池，并且所述第二储能装置包括高功率锂离子电池、高功率镍金属氢化物电池、锂离子电容器和双电层电容器中的任一者。
有益效果
根据本发明，在所述马达的停止期间和/或在所述马达的动力驱动期间，所述第一开关被设定为连接状态，所述第二开关被设定为断开状态，并且所述第三开关被设定为连接状态，并且在所述第一储能装置的输出电压逐步降低的同时，能量从所述第一储能装置被供应到所述第二储能装置。因此，可以在车辆行驶时抑制所述第二储能装置的能量的短缺，同时减小所述第二储能装置的尺寸，并且提高所述第一储能装置寿命。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方式的机动车辆的示意图。
图2是示出机动车辆的功率转换器的电路图。
图3是示出机动车辆的功率转换器的概念图。
图4是示出机动车辆的控制关系的示意图。
图5是示出机动车辆的功率控制的时序图。
图6是示出机动车辆的整个功率控制的流程图。
图7是示出机动车辆的请求特征(驱动轮的车辆请求)的曲线图。
图8是示出机动车辆的请求特征(驱动轮的马达请求)的曲线图。
图9是示出机动车辆的请求特征(从动轮的车辆请求)的曲线图。
图10是示出机动车辆的请求特征(从动轮的制动请求)的曲线图。
图11是示出机动车辆的功率控制的请求处理控制的流程图。
图12是示出机动车辆的驾驶员请求表(表1)的曲线图。
图13是示出机动车辆的驾驶员请求表(表2)的曲线图。
图14是示出机动车辆的驾驶员请求表(表3)的曲线图。
图15是示出机动车辆的驾驶员请求表(表4)的曲线图。
图16是示出机动车辆的驾驶员请求表(表5)的曲线图。
图17是示出机动车辆的驾驶员请求表(表6)的曲线图。
图18a是示出机动车辆的功率控制的马达控制的流程图。
图18b是示出机动车辆的功率控制的马达控制的流程图。
图19是示出机动车辆的功率转换电路控制的表。
图20是示出机动车辆的电压请求表(表A)的曲线图。
图21是示出机动车辆的电压请求表(表B)的曲线图。
图22是示出机动车辆的电压请求表(表C)的曲线图。
图23是示出机动车辆的电压请求表(表D)的曲线图。
图24是示出机动车辆的电压请求表(表E)的曲线图。
图25是示出机动车辆的第一储能装置的储能状态的曲线图。
图26是示出机动车辆的第二储能装置的储能状态的曲线图。
图27是示出机动车辆的储能装置的组合的表。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方式。
根据该实施方式的机动车辆包括能够通过马达的驱动力行驶的诸如摩托车的鞍座型车辆。如图1至图4中所示，机动车辆主要包括马达1、逆变器2、机械制动器3a和3b、第一储能装置4、第二储能装置5、加速器操作装置6、机械制动操作装置7、再生制动操作装置8、功率转换器10、ECU 11、起动开关12和监测器13(辅助装置)。
马达1(马达)包括用于通过能量供应获得驱动力的电磁马达。如图2和图3中所示，马达1可以经由逆变器2电连接到第二储能装置5、功率转换器10和第一储能装置4，并且能够进行动力驱动和再生。逆变器2(DC-AC逆变器)能够将直流电转换为交流电。在本实施方式中，逆变器2可以将第一储能装置4和第二储能装置5的直流电转换为交流电，并且将该交流电供应到马达1。
机械制动器包括能够通过释放能量进行制动的制动装置，例如盘式制动器或鼓式制动器。机械制动器包括用于通过释放驱动轮Ta的动能来制动的驱动轮机械制动器3a和用于通过释放从动轮Tb的动能来制动的从动轮机械制动器3b。驱动轮机械制动器3a和从动轮机械制动器3b经由制动致动器9而连接到机械制动操作装置7。
机械制动操作装置7包括能够控制机械制动器(从动轮机械制动器3b)以调节制动扭矩的部件(在本实施方式中，为附接到把手的右端部分的操作杆)。机械制动操作装置7被配置成使得机械制动控制单元18(参见图4)能够根据操作量致动制动致动器9，以操作从动轮机械制动器3b。
加速器操作装置6包括能够控制马达1以调节驱动轮Ta的驱动扭矩的部件(在本实施方式中，为附接到把手的右端部分的加速器手柄)。如图4中所示，加速器操作装置6被配置成根据操作量通过使用逆变器控制单元16来估计扭矩请求，并且致动马达1以获得期望的驱动力。注意，逆变器控制单元16是形成在ECU 11中的控制单元中的一种。
储能装置能够将能量供应到马达1。在本实施方式中，储能装置包括第一储能装置4和第二储能装置5。第一储能装置4包括具有大容量特征的蓄电池。例如，如图27中所示，大容量锂离子电池或大容量镍金属氢化物电池可以用于第一储能装置4。第二储能装置5包括具有高功率特征的蓄电池。例如，如图27中所示，高功率锂离子电池、高功率镍金属氢化物电池、锂离子电容器和双电层电容器中的任一者可以用于第二储能装置5。
更具体地，第一储能装置4比第二储能装置5具有更高的电压特征，并且此外，第一储能装置4在充满电时的能量大于第二储能装置5在充满电时的能量。此外，根据本实施方式的第一储能装置4包括可以从车辆移除的可更换的盒式储能装置。根据第一储能装置4的储能状态，可以用处于充满电状态的第一储能装置4来更换第一储能装置4。
再生制动操作装置8包括能够控制马达1以调节驱动轮Ta的制动扭矩并且将能量回收在储能装置(第一储能装置4和第二储能装置5)中的部件(在本实施方式中，为附接到把手的左端部分的操作杆)。再生制动操作装置8被配置成使马达1根据操作量进行再生，以获得期望的制动力。通过马达1的再生，可以将能量回收在第一储能装置4和第二储能装置5中。
功率转换器10具有在马达1的动力驱动期间(当能量被供应到马达1时)逐步降低电压的功能以及在马达1的再生期间(当从马达1回收能量时)逐步升高电压的功能。如图2和图3中所示，功率转换器10在电路中连接在第一储能装置4和第二储能装置5之间。更具体地，如图2中所示，功率转换器10包括两个半导体开关元件(MOSFET)10a和10b以及电抗器10c(线圈)。两个半导体开关元件(MOSFET)10a和10b包括开关S1和S2和作为整流器的二极管。
根据本实施方式的功率转换器10，通过快速地开关半导体开关元件10a和10b的开关S1和S2(执行开关S1和S2的占空比(duty)控制)，在马达1的动力驱动期间(在图3中当电流向右流动时)，由于电抗器10c定位在半导体开关元件10a和10b的下游，电压可以逐步降低，并且在马达1的再生期间(在图3中当电流向左流动时)，由于电抗器10c定位在半导体开关元件10a和10b的上游，电压可以逐步升高。
更具体地，如图2和图3中所示，本实施方式提供了一种电路，其中，具有在动力驱动期间逐步降低电压的功能的功率转换器10连接到第一储能装置4，并且其中，第二储能装置5串联连接在功率转换器10的电抗器10c和逆变器2之间。因此，在马达1的动力驱动期间，功率转换器10逐步降低第一储能装置4的输出电压(Vdc1)，以将能量从第一储能装置4和第二储能装置5供应到逆变器2，并且此外，在马达1的再生期间，功率转换器10逐步升高第二储能装置5的输出电压(Vinv-Vdc2)，以将能量回收在第一储能装置4和第二储能装置5中。
本实施方式还提供了第一开关S3、第二开关S4和第三开关S5。如图2中所示，第一开关S3形成不经由第二储能装置5而连接功率转换器10和逆变器2的电路，第二开关S4形成经由第二储能装置5而连接功率转换器10和逆变器2的电路，并且第三开关S5形成连接第二储能装置5和地面的电路(接地连接)。注意，用于稳定的电容器Ca和Cb连接到根据本实施方式的电路。
此外，根据本实施方式的第一开关S3和第二开关S4由半导体开关元件(MOSFET)14和15(包括如在半导体开关元件10a和10b中作为整流器的二极管)配置，并且第三开关S5由能够接通/关断(连接或断开)电流的传导的开关配置。第一开关S3、第二开关S4和第三开关S5可以在电路控制单元17的控制下在给定时刻接通/关断(被设定为连接状态或断开状态)。
ECU 11用于根据来自驾驶员的请求输入来控制马达1等。如图4中所示，ECU 11包括逆变器控制单元16、电路控制单元17和机械制动控制单元18，并且连接到逆变器2、功率转换器10、第一储能装置4、第二储能装置5和制动致动器9。还设置有电压检测传感器4a和温度检测传感器4b以及电压检测传感器5a。电压检测传感器4a能够检测第一储能装置4的电压，温度检测传感器4b能够检测第一储能装置4的温度，并且电压检测传感器5a能够检测第二储能装置5的电压。
然而，电压检测传感器4a、温度检测传感器4b和电压检测传感器5a电连接到电路控制单元17。因此，可以基于由电压检测传感器4a和电压检测传感器5a检测到的电压来确定第一储能装置4和第二储能装置5的储能状态，并且可以由温度检测传感器4b来检测第一储能装置4的温度。注意，第一储能装置4的储能状态在图25中示出，并且第二储能装置5的储能状态在图26中示出。
在马达1的动力驱动期间，在第二储能装置5的储能状态小于或等于充电确定值(小于或等于图26中的充电确定值)的情况下，第一开关S3被设定为连接状态(ON(接通)状态)，第二开关S4被设定为断开状态(OFF(关断)状态)，并且第三开关S5被设定为连接状态(ON状态)，并且在第一储能装置4的输出电压(Vdc1)逐步降低的同时，能量从第一储能装置4被供应到逆变器2和第二储能装置5。
也就是说，在马达1的动力驱动期间，通过将第一开关S3设定为连接状态(ON状态)、将第二开关S4设定为断开状态(OFF状态)并且将第三开关S5设定为连接状态(ON状态)，能量从第一储能装置4被供应到逆变器2并且还被供应到第二储能装置5，使得能够对第二储能装置5充电。类似地，在马达1的停止期间，通过将第一开关S3设定为连接状态(ON状态)，将第二开关S4设定为断开状态(OFF状态)，并且将第三开关S5设定为连接状态(ON状态)，在第一储能装置4的输出电压(Vdc1)逐步降低的同时，能量从第一储能装置4被供应到第二储能装置5。
以这种方式，在根据本实施方式的机动车辆中，在马达1的停止期间和/或在马达1的动力驱动期间，第一开关S3被设定为连接状态，第二开关S4被设定为断开状态，并且第三开关S5被设定为连接状态，并且能量从第一储能装置4被供应到第二储能装置5，使得在第一储能装置4的输出电压逐步降低的同时，对第二储能装置5充电。此外，在根据本实施方式的机动车辆中，在马达1的再生期间，第一开关S3被设定为断开状态，第二开关S4被设定为连接状态，并且第三开关S5被设定为断开状态，并且在第二储能装置5的输出电压(Vinv-Vdc2)逐步升高的同时，能量可以被回收(再生能量可以被积聚)在第一储能装置4和第二储能装置5中。
根据该实施方式的机动车辆也被配置如下。在马达1的动力驱动期间，在第二储能装置5的储能状态大于或等于预定值(大于或等于图26中的预定下限值)的情况下，第一开关S3被设定为断开状态，第二开关S4被设定为连接状态，并且第三开关S5被设定为断开状态，并且在第一储能装置4的输出电压逐步降低的同时，能量从第一储能装置4和第二储能装置5被供应到逆变器2。
此外，在马达1的动力驱动期间，第一开关S3被设定为断开状态，第二开关S4被设定为断开状态，并且第三开关S5被设定为连接状态，并且能量从第二储能装置5被供应到逆变器2。具体地，可以基于第一储能装置4的温度由温度检测传感器4b来确定第一储能装置4的温度状态，并且在马达1的动力驱动期间，在第一储能装置4的温度大于或等于预定值的情况下，在从第一储能装置4的能量供应停止的同时，能量从第二储能装置5被供应到逆变器2。
起动开关12包括允许车辆行驶的操作开关。通过在起动开关12被操作之后来操作加速器操作装置6，可以致动马达1，以用于行驶。监测器13包括附接到车辆的诸如液晶监测器的辅助装置。例如，监测器13可以显示车辆的状况(速度、储能状态或者是否已发生了故障)或者导航系统的地图。
这里，如图4中所示，本实施方式提供了检测装置19，该检测装置包括检测马达1的转速的传感器。当由检测装置19检测到的马达1的转速大于或等于预定值时，通过再生制动产生根据再生制动操作装置8的操作量的预定制动扭矩(特别地，在本实施方式中，仅通过再生制动来产生预定制动扭矩)。此外，在马达1的再生期间，预定制动扭矩的最大值是马达1的额定扭矩。
此外，当由检测装置19检测到的马达1的转速小于预定值时，由机械制动器(驱动轮机械制动器3a)根据再生制动操作装置8的操作量产生制动扭矩。另外，当第一储能装置4的充电电平大于或等于预定值时，由机械制动器(驱动轮机械制动器3a)根据再生制动操作装置8的操作量产生制动扭矩。
图5示出了在根据上述实施方式的机动车辆中在起动开关12接通之后操作加速器操作装置6和再生制动操作装置8的情况下的参数的改变。在本实施方式中，在起动开关12接通之后，在马达1的停止期间和马达1的动力驱动期间，开始充电并且对第二储能装置5充电。注意，图5中的表格中的“FCCNO”(功能电路控制编号)与图4、图18b和图19中所示的“FCCNO”相对应。
接下来，将参考图6中的流程图来描述根据本实施方式的机动车辆的控制(主控制)。
首先，在S1中确定起动开关12是否已接通。如果确定起动开关已接通，则在S2中确定第一储能装置4的储能状态(Soc1)是否大于预定下限值(参见图25)。如果确定储能状态(Soc1)大于预定下限值，则依次执行请求处理(S3)、马达控制(S4)和机械制动控制(S5)。
接下来，将参考图7至图10描述根据本实施方式的机动车辆的请求特征。
驱动轮Ta处的驱动扭矩和制动扭矩中的每一者与车速之间的关系具有如图7中所示的特征，并且驱动轮Ta处的马达扭矩与马达1的转速(ω)之间的关系则具有如图8中所示的特征。特别地，在图7中，在高速行驶的情况下，驱动扭矩相对于车速逐渐减小，而制动扭矩是恒定的。在图8中，竖直轴线的正侧(上半部)表示根据加速器操作装置6的操作量的驱动扭矩，而竖直轴线的负侧(下半部)表示与再生制动操作装置8的操作量相对应的制动扭矩。图8中的附图标记Tm1表示马达1的额定扭矩。
在从动轮Tb处的制动扭矩与车速之间的关系具有如图9中所示的特征，并且在从动轮Tb处的制动扭矩(机械制动扭矩(Tbmf))与马达1的转速(ω)之间的关系则具有如图10中所示的特征。由于图9和图10示出了从动轮Tb的特征，因此仅示出竖直轴线的负侧(下半部)的特征(制动扭矩)。
接下来，将参考图11中的流程图来描述根据本实施方式的机动车辆的控制(请求处理控制)。
首先，在S1中基于故障信号的存在或不存在来确定再生系统是否正常。如果确定不存在故障信号，则在S2中确定加速器操作装置6是否操作(加速器操作量Ap是否大于0)。如果确定加速器操作装置6操作，则处理进行到S5，并且基于图12中所示的表1来计算根据加速器操作装置6的操作量的马达扭矩(Tm)。
在S5中的计算之后，处理进行到S9，并且基于图16中所示的表5来计算根据再生制动操作装置8的操作量的机械制动扭矩(Tbmr)。随后，处理进行到S13，并且基于图17中所示的表6来计算根据机械制动操作装置7的操作量的机械制动扭矩(Tbmf)。注意，在S9中计算出的机械制动扭矩(Tbmr)被设定为驱动轮Ta的制动扭矩，并且在S13中计算出的机械制动扭矩(Tbmf)被设定为从动轮Tb的制动扭矩。
如果在S2中确定加速器操作装置6没有操作，则在S3中确定马达1的再生是否可能。在该确定中，在第一储能装置4的储能状态(Soc1)小于或等于预定上限值(参见图25)并且马达1的转速大于或等于ω1(参见图8)的情况下，确定马达1的再生是可能的。如果确定马达1的再生是可能的，则在S4中确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)是否大于预定上限值(参见图26)。
如果在S4中确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)大于预定上限值(参见图26)，则处理进行到S6，并且基于图13中所示的表2来计算根据再生制动操作装置8的操作量的马达扭矩(Tm)。这里，在基于表2的马达扭矩(Tm)的计算中，在马达1的转速小于或等于图8中所示的预定转速(ω2)的情况下，执行Tm＝Tm(ω-ω1)/(ω2-ω1)的校正。在S6中的计算之后，处理进行到S10，并且基于图15中所示的表4来计算根据再生制动操作装置8的操作量的机械制动扭矩(Tbmr)。随后，依次执行上述S13。
如果在S4中确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)不大于预定上限值(参见图26)，则处理进行到S7，并且基于图14所示的表3来计算根据再生制动操作装置8的操作量的马达扭矩(Tm)。这里，在基于表3的马达扭矩(Tm)的计算中，如在表2的情况下，在马达1的转速小于或等于图8中所示的预定转速(ω2)的情况下，执行Tm＝Tm(ω-ω1)/(ω2-ω1)的校正。在S7中的计算之后，在S11中将机械制动扭矩(Tbmr)设定为0。随后，执行上述S13。
另一方面，如果在S1中确定存在故障信号，或者如果在S3中确定再生不可能，则处理进行到S8，并且马达扭矩(Tm)被设定为0。随后，处理进行到S12，并且基于图16中所示的表5来计算根据再生制动操作装置8的操作量的机械制动扭矩(Tbmr)。因此，如果确定再生系统中已经发生了故障或者如果确定再生不可能，则可以由机械制动器(驱动轮机械制动器3a)根据再生制动操作装置8的操作量产生制动扭矩。在S12中的计算之后，执行上述S13。
接下来，将基于图18a和图18b中的流程图来描述根据本实施方式的机动车辆的控制(马达控制)。
首先，在S1中基于故障信号的存在或不存在来确定再生系统是否正常。如果确定不存在故障信号，则在S2中确定加速器操作装置6是否操作(加速器操作量Ap是否大于0)。如果确定加速器操作装置6操作，则在S3中确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)是否大于预定下限值(参见图26)。
如果在S3中确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)不大于预定下限值(参见图26)，则处理进行到S10，并且FCC(功能电路控制)被设定为1。如果在S3中确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)大于预定下限值(参见图26)，则处理进行到S4，并且确定马达1的转速(ω)是否小于ω3。
如果在S4中确定马达1的转速(ω)不小于ω3，则处理进行到S11，并且将FCC设定为2。如果在S4中确定马达1的转速(ω)小于ω3，则处理进行到S5，并且确定第一储能装置4的温度是否小于预定值。如果在S5中确定第一储能装置4的温度不小于预定值，则处理进行到S13，并且将FCC设定为4。如果在S5中确定第一储能装置4的温度小于预定值，则处理进行到S6，并且确定加速器操作量Ap是否小于预定值。
随后，如果在S6中确定加速器操作量Ap不小于预定值，则处理进行到S11，并且FCC被设定为2。如果在S6中确定加速器操作量Ap小于预定值，则处理进行到S12，并且FCC被设定3。另一方面，如果在S2中确定加速器操作装置6没有操作，则处理进行到S7，并且确定马达1的再生是否可能。如果确定再生是可能的，则处理进行到S8，并且确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)是否大于预定上限值。
如果在S8中确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)大于预定上限值，则处理进行到S14，并且将FCC设定为5。如果在S8中确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)不大于预定上限值，则处理进行到S15，并且将FCC设定为6。如果在S7中确定马达1的再生不可能，则处理进行到S9，并且确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)是否小于或等于充电确定值。
如果在S9中确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)小于或等于充电确定值，则处理进行到S16，并且将FCC设定为7。如果在S9中确定第二储能装置5的储能状态(Soc2)大于充电确定值，则处理进行到S17，并且将FCC设定为8。此外，如果在S1中确定存在故障信号，则处理进行到S17，并且将FCC设定为8。
在如上所述确定了模式(FCC)1至8之后，在S18中确定在当前处理中所确定的模式(FCC)是否从在先前处理中所确定的模式(FCCO)改变。如果确定模式没有改变，则处理进行到S19，并且在S10至17中所确定的FCC被维持。如果确定模式改变，则处理进行到S20，并且将FCCNO设定为8。随后，在S21中，执行根据FCCNO的电路控制，并且在S22中，执行根据FCCNO的充电控制。随后，在S23中，将在当前处理所确定的模式(FCC)存储为FCCO，并且在S24中，执行逆变器控制。
这里，基于图19中的控制表来执行S21中的控制。下面将描述基于该控制表的控制的细节。
如果FCCNO＝1，则在动力驱动期间对半导体开关元件10a和10b的开关S1和S2执行占空比控制，功率转换器10逐步降低第一储能装置4的输出电压，第一开关S3被设定为连接状态(接通状态)，第二开关S4被设定为断开状态(关断状态)，并且第三开关S5被设定为断开状态(关断状态)。此外，如果FCCNO＝1，则基于图20中所示的表A来执行逆变器2的电流控制。
根据表A，假设逆变器2的电流控制通过PWM控制(脉宽调制)来执行，如图20中所示，可以根据马达1的转速(ω)来控制逆变器2的直流电压。另外，对于稍后描述的表B至表E，也假设通过PWM控制来进行逆变器2的电流控制。
如果FCCNO＝2，则在动力驱动期间对半导体开关元件10a和10b的开关S1和S2执行占空比控制，功率转换器10逐步降低第一储能装置4的输出电压，第一开关S3被设定为断开状态(关断状态)，第二开关S4被设定为连接状态(接通状态)，并且第三开关S5被设定为断开状态(关断状态)。此外，如果FCCNO＝2，则基于图21中所示的表B执行逆变器2的电流控制。
如果FCCNO＝3，则在动力驱动期间和充电期间对半导体开关元件10a和10b的开关S1和S2执行占空比控制，功率转换器10逐步降低第一储能装置4的输出电压，第一开关S3被设定为连接状态(接通状态)，第二开关S4被设定为断开状态(关断状态)，并且第三开关S5被设定为连接状态(接通状态)。此外，如果FCCNO＝3，则基于图22中所示的表C执行逆变器2的电流控制。
如果FCCNO＝4，则半导体开关元件10a和10b的开关S1和S2被设定为关断状态(功率转换器10被设定为关断状态)，第一开关S3和第二开关S4被设定为断开状态(关断状态)，并且第三开关S5被设定为连接状态(接通状态)。此外，如果FCCNO＝4，则基于图22中所示的表C执行逆变器2的电流控制。
如果FCCNO＝5，则在再生期间对半导体开关元件10a和10b的开关S1和S2执行占空比控制，以逐步升高电压，第一开关S3被设定为连接状态(接通状态)，第二开关S4被设定为断开状态(关断状态)，并且第三开关S5被设定为断开状态(关断状态)。此外，如果FCCNO＝5，则基于图23中所示的表D执行逆变器2的电流控制。
如果FCCNO＝6，则在再生期间对半导体开关元件10a和10b的开关S1和S2执行占空比控制，以逐步升高电压，第一开关S3被设定为断开状态(关断状态)，第二开关S4被设定为连接状态(接通状态)，并且第三开关S5被设定为断开状态(关断状态)。此外，如果FCCNO＝6，则基于图24中所示的表E执行逆变器2的电流控制。
如果FCCNO＝7，则在停止期间对半导体开关元件10a和10b的开关S1和S2执行占空比控制以逐步降低电压，第一开关S3被设定为连接状态(接通状态)，第二开关S4被设定为断开状态(关断状态)，并且第三开关S5被设定为连接状态(接通状态)。此外，如果FCCNO＝7，则基于图22中所示的表C执行逆变器2的电流控制。
如果FCCNO＝8，则半导体开关元件10a和10b的开关S1和S2被设定为关断状态(功率转换器10被设定为关断状态)，第一开关S3、第二开关S4和第三开关S5被设定为关断状态。如果FCCNO＝9，则对半导体开关元件10a和10b的开关S1和S2执行占空比控制，第一开关S3、第二开关S4和第三开关S5被设定为关断状态。
根据上述实施方式的机动车辆，在马达1的停止期间和/或在马达1的动力驱动期间，第一开关S3被设定为连接状态，第二开关S4被设定为断开状态，并且第三开关S5被设定为连接状态，并且在第一储能装置4的输出电压(Vdc1)逐步降低的同时，能量从第一储能装置4被供应到第二储能装置5。因此，在马达1的停止期间和/或在马达1的动力驱动期间，可以对第二储能装置5充电。因此，能够抑制在车辆行驶时第二储能装置5的能量的短缺，同时减小第二储能装置5的尺寸，并且提高第一储能装置4的寿命。
特别地，在根据该实施方式的机动车辆中，可以基于第二储能装置5的电压来确定第二储能装置5的储能状态，并且在第二储能装置5的储能状态小于或等于预定值的情况下，在第一储能装置4的输出电压逐步降低的同时，能量被供应到第二储能装置5。因此，可以根据第二储能装置5的储能状态对第二储能装置5进行充电。此外，在马达1的再生期间，第一开关S3被设定为断开状态，第二开关S4被设定为连接状态，并且第三开关S5被设定为断开状态，并且能量(再生能量)被回收在第一储能装置4和第二储能装置5中。因此，可以有效地回收再生能量。
此外，在马达1的动力驱动期间，第一开关S3被设定为断开状态，第二开关S4被设定为连接状态，并且第三开关S5被设定为断开状态，并且在第一储能装置4的输出电压逐步降低的同时，能量从第一储能装置4和第二储能装置5被供应到逆变器2。因此，可以将能量从第一储能装置4和第二储能装置5两者供应到逆变器2，并且机动车辆可以行驶。
此外，在马达1的动力驱动期间，第一开关S3被设定为断开状态，第二开关S4被设定为断开状态，并且第三开关S5被设定为连接状态，并且能量从第二储能装置5被供应到逆变器2。因此，在第一储能装置4停止的同时，可以从第二储能装置5供应能量，并且机动车辆可以行驶。特别地，可以基于第一储能装置4的温度来确定第一储能装置4的温度状态，并且在马达1的动力驱动期间，在第一储能装置4的温度大于或等于预定值的情况下，能量从第二储能装置5被供应到逆变器2。因此，可以从第二储能装置5供应能量，同时避免第一储能装置4过热，并且机动车辆可以行驶。
此外，储能装置包括具有大容量特征的第一储能装置4和具有高功率特征的第二储能装置5。储能装置还包括电路，其中，具有在动力驱动期间逐步降低电压的功能的功率转换器10连接到第一储能装置4，并且其中，第二储能装置5串联连接在功率转换器10的电抗器10c和逆变器2之间，并且在马达1的再生期间使用该电路将能量回收在第一储能装置4和第二储能装置5中。因此，在马达1的再生期间，与能够仅由第一储能装置4产生额定扭矩所处的马达转速相比，可以仅通过再生制动产生额定扭矩到更高的转速。
此外，在马达的动力驱动期间，第一储能装置4的输出电压逐步降低，并且能量从第一储能装置4和第二储能装置5被供应到逆变器2。因此，可以通过组合使用第二储能装置5的逐步升高功能来使电压逐步降低和逐步升高。因此，由于第一储能装置4的输出电压可以逐步升高和逐步降低以被调节成与逆变器2的直流电压设置相匹配，因此即使当逆变器2的直流电压设置值改变时，也可以使用具有标准电压的蓄电池，并且可以防止制造成本的增加。
特别地，根据本实施方式，在动力驱动期间，对功率转换器10的半导体开关元件10a和10b的开关S1和S2执行占空比控制。因此，能够最佳地进行马达1的逆变器直流电压相对于第一储能装置4的电压的逐步升高/逐步降低控制。此外，由于第一储能装置4和第二储能装置5共用用于动力驱动的能量供应，因此与仅第一储能装置4供应相同量的用于动力驱动的能量的情况相比，第一储能装置4的电流减小。因此，即使在用于动力驱动的能量较大的情况下，第一储能装置4的电流也可以减小，并且可以提高第一储能装置4的寿命。
然而，由于第一储能装置4比第二储能装置5具有更高的电压特征，因此第一储能装置4的输出电压可以逐步降低，以将能量供应到第二储能装置5。另外，第一储能装置4在充满电时的能量大于第二储能装置5在充满电时的能量。因此，能够将能量从第一储能装置4平稳地供应到第二储能装置5。此外，由于第一储能装置4包括可更换的盒式储能装置，因此当需要时可以在短时间内更换第一储能装置4，并且可以将能量从第一储能装置4稳定地供应到第二储能装置5。
尽管上面已经描述了该实施方式，但是本发明不限于此。例如，第一开关S3、第二开关S4和第三开关S5可以是其他形式的开关，并且可以添加单独需要的开关。此外，半导体开关元件可以是IGBT而非MOSFET。此外，本发明可以被应用于未设置有监测器13的车辆，或者诸如童车(buggy)的三轮车辆或四轮车辆。
工业适用性
只要机动车辆是这样的机动车辆，其中，在马达的停止期间和/或在马达的动力驱动期间，第一开关被设定为连接状态，第二开关被设定为断开状态并且第三开关被设定为连接状态，并且在第一储能装置的输出电压逐步降低的同时，能量从第一储能装置被供应到第二储能装置，本发明就可以被应用于具有不同外部形状或具有附加到其上的其它功能的机动车辆。
附图标记列表
1：马达
2：逆变器
3a：驱动轮机械制动器
3b：从动轮机械制动器
4：第一储能装置
4a：电压检测传感器
4b：温度检测传感器
5：第二储能装置
5a：电压检测传感器
6：加速器操作装置
7：机械制动操作装置
8：再生制动操作装置
9：制动致动器
10：功率转换器
10a、10b：半导体开关元件(MOSFET)
10c：电抗器(线圈)
11：ECU
12：起动开关
13：监测器(辅助装置)
14、15：半导体开关元件(MOSFET)
16：逆变器控制单元
17：电路控制单元
18：机械制动控制单元
19：检测装置
Ta：驱动轮
Tb：从动轮
S3：第一开关
S4：第二开关
S5：第三开关
Ca：滤波电容器(smoothing capacitor)
Cb：滤波电容器
Vdc1：第一储能装置(电池)电压
Vdc2：第二储能装置(电容器)电压
Vinv：逆变器直流电压
V1：S2端子平均电压

Claims (10)

1.一种机动车辆，所述机动车辆包括：
马达，所述马达能够进行动力驱动；以及
逆变器，所述逆变器能够将直流电转换为交流电，
所述机动车辆包括：
第一储能装置，所述第一储能装置具有大容量特征；
第二储能装置，所述第二储能装置具有高功率特征；
功率转换器，所述功率转换器具有在所述动力驱动期间逐步降低电压的功能；
电路，在所述电路中，具有在所述动力驱动期间逐步降低电压的功能的所述功率转换器连接到所述第一储能装置，并且在所述电路中，所述第二储能装置串联连接在所述功率转换器的电抗器和所述逆变器之间；
第一开关，所述第一开关形成不经由所述第二储能装置将所述功率转换器和所述逆变器连接的电路；
第二开关，所述第二开关形成经由所述第二储能装置将所述功率转换器和所述逆变器连接的电路；以及
第三开关，所述第三开关形成将所述第二储能装置和地面连接的电路，其中
在所述马达的停止期间和/或所述马达的所述动力驱动期间，所述第一开关被设定为连接状态，所述第二开关被设定为断开状态，并且所述第三开关被设定为连接状态，并且在所述第一储能装置的输出电压逐步降低的同时，能量从所述第一储能装置被供应到所述第二储能装置。
2.根据权利要求1所述的机动车辆，其中，能够基于所述第二储能装置的电压来确定所述第二储能装置的储能状态，并且在所述第二储能装置的储能状态小于或等于预定值的情况下，在所述第一储能装置的输出电压逐步降低的同时，能量被供应到所述第二储能装置。
3.根据权利要求1或2所述的机动车辆，其中，所述马达能够进行所述动力驱动和再生，所述功率转换器具有在所述动力驱动期间逐步降低电压的功能以及在所述再生期间逐步升高电压的功能，并且在所述马达的所述再生期间，所述第一开关被设定为断开状态，所述第二开关被设定为连接状态，并且所述第三开关被设定为断开状态，并且在所述第二储能装置的输出电压逐步升高的同时，能量被回收在所述第一储能装置和所述第二储能装置中。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的机动车辆，其中，在所述马达的所述动力驱动期间，所述第一开关被设定为断开状态，所述第二开关被设定为连接状态，并且所述第三开关被设定为断开状态，并且在所述第一储能装置的输出电压逐步降低的同时，能量从所述第一储能装置和所述第二储能装置被供应到所述逆变器。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的机动车辆，其中，在所述马达的所述动力驱动期间，所述第一开关被设定为断开状态，所述第二开关被设定为断开状态，并且所述第三开关被设定为连接状态，并且能量从所述第二储能装置被供应到所述逆变器。
6.根据权利要求5所述的机动车辆，其中，能够基于所述第一储能装置的温度来确定所述第一储能装置的温度状态，并且在所述马达的所述动力驱动期间，在所述第一储能装置的温度大于或等于预定值的情况下，能量从所述第二储能装置被供应到所述逆变器。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的机动车辆，其中，所述第一储能装置比所述第二储能装置具有更高的电压特征。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的机动车辆，其中，所述第一储能装置在充满电时的能量大于所述第二储能装置在充满电时的能量。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的机动车辆，其中，所述第一储能装置包括能更换的盒式储能装置。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的机动车辆，其中，所述第一储能装置包括大容量锂离子电池或大容量镍金属氢化物电池，并且所述第二储能装置包括高功率锂离子电池、高功率镍金属氢化物电池、锂离子电容器和双电层电容器中的任一者。
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