用于車輛的電源系統的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]1.
技術領域
[0002]本發明涉及一種利用外部電源對安裝在車輛上的多個蓄電裝置進行充電的技術。
[0003]2.【背景技術】
[0004]例如，日本專利申請公布N0.2011-199934(JP 2011-199934A)描述了一種電源系統，其包括:第一二次電池，能夠利用外部電源進行充電；第二二次電池，與第一二次電池并聯連接；以及升壓轉換器，連接在第一二次電池和第二二次電池之間并且基于電機發電機所需的電力改變從第二二次電池提供給電機發電機的電力。日本專利申請公布 N0.2010-029051 (JP 2010-029051A)和日本專利申請公布 N0.2010-124535 (JP2010-124535A)也描述了電源系統。
[0005]順便提及，當利用外部電源對安裝在車輛上的多個蓄電裝置進行充電時，需要在短時間段內高效地對蓄電裝置充電。JP 2011-199934A描述了利用外部電源對第一二次電池充電并且利用第一二次電池對第二二次電池充電，但是完全沒有考慮提高充電效率并且減少充電時間，因此仍存在改進的空間。
【發明內容】
[0006]本發明提供了一種用于車輛的電源系統，其在短時間段內利用外部電源對安裝在車輛上的多個蓄電裝置高效地充電。
[0007]本發明的一個方面提供了一種用于車輛的電源系統，包括:第一蓄電裝置、轉換器、第二蓄電裝置、充電裝置和控制裝置。第一蓄電裝置是針對電負載的電力供給源，電負載是車輛的驅動源。轉換器被配置成雙向調節第一蓄電裝置和電負載之間的電壓。第二蓄電裝置是與轉換器并聯地連接到電負載的電力供給源。充電裝置與第二蓄電裝置并聯地連接到轉換器，并且被配置成使用車輛外部的電源對第一蓄電裝置和第二蓄電裝置中的至少一個充電。控制裝置被配置成控制轉換器，使得使用來自第二蓄電裝置的電力和來自充電裝置的電力對第一蓄電裝置充電。
[0008]控制裝置可以被配置成控制轉換器，使得當使用來自第二蓄電裝置的電力和來自充電裝置的電力對第一蓄電裝置充電時，沒有超過第二蓄電裝置的放電電力的允許值和第一蓄電裝置的充電電力的允許值中的至少一個。
[0009]控制裝置可以被配置成:當第二蓄電裝置的剩余水平低于閾值時，在對第一蓄電裝置充電之前，使用充電裝置對第二蓄電裝置充電。
[0010]該電源系統可以進一步包括第一開關，其被配置成:當第一蓄電裝置的剩余水平高于或等于閾值并且第一蓄電裝置被充電時，使第一蓄電裝置從轉換器電氣斷開。
[0011]該電源系統可以進一步包括第二開關，其被配置成:當使用充電裝置對第二蓄電裝置充電時，使充電裝置從轉換器電氣斷開。
[0012]控制裝置可以被配置成在第一開關或第二開關被切換成斷開或連接時以待機時間執行控制。
[0013]控制裝置可以被配置成控制轉換器和充電裝置，使得當使用來自第二蓄電裝置的電力和來自車輛外部的電源的電力對第一蓄電裝置充電時，沒有超過第二蓄電裝置的放電電力的允許值和第一蓄電裝置的充電電力的允許值中的至少一個。
[0014]第一蓄電裝置可以是具有比第二蓄電裝置更高的輸出密度的二次電池。第二蓄電裝置可以是具有比第一蓄電裝置更高的容量密度的二次電池。
[0015]通過這樣配置的用于車輛的電源系統，通過使用來自第二蓄電裝置的電力和來自充電裝置的電力對第一蓄電裝置充電，較之僅使用充電裝置對第一蓄電裝置充電的情況，可以在短時間段內完成第一蓄電裝置的充電。因此，可以在充電期間減少在轉換器中出現損耗等的時段，因此可以提高充電效率。因而，可以提供用于車輛的電源系統，其在短時間段內利用外部電源對安裝在車輛上的多個蓄電裝置高效地充電。
【附圖說明】
[0016]下文將參照附圖描述本發明的示例性實施例的特征、優點以及技術和工業意義，在附圖中:
[0017]圖1是示出根據一個實施例的車輛的配置的框圖；
[0018]圖2是根據該實施例的安裝在車輛上的控制裝置的功能框圖；
[0019]圖3是示出根據該實施例的安裝在車輛上的控制裝置執行的程序的控制結構的流程圖；
[0020]圖4是示出根據該實施例的安裝在車輛上的多個蓄電裝置的充電操作的時序圖；
[0021]圖5是示出根據該實施例的替選實施例的在車輛中執行的充電操作的控制流程的視圖；以及
[0022]圖6是示出根據該實施例的替選實施例的安裝在車輛上的多個蓄電裝置的充電操作的時序圖。
【具體實施方式】
[0023]在下文中，將參照附圖描述本發明的一個實施例。在下面的描述中，相同的附圖標記表示相同的部件。這些名稱和功能也是相同的。因而，將不再重復它們的詳細描述。
[0024]圖1示出了根據本實施例的車輛的整體框圖。根據本實施例的車輛將被描述為例如混合動力車輛，其使用引擎和電機發電機作為驅動源；然而，車輛并非具體限于使用引擎和電機發電機作為驅動源的混合動力車輛。車輛可以是例如混合動力車輛或者僅使用電機發電機作為驅動源的電動車輛。
[0025]如圖1中所示，混合動力車輛(在以下描述中，簡稱為車輛)I包括引擎2，第一電機發電機(以下稱為第一 MG)3，動力劃分機構4，第二電機發電機(以下稱為第二 MG)5，車輪6，逆變器8，轉換器10，第一電池50，第一系統主繼電器(以下稱為第一 SMR) 52，第二電池60，第二系統主繼電器(以下稱為第二 SMR) 62，充電繼電器(以下稱為CHR) 72，控制裝置100，電流傳感器302、452、502、602，電壓傳感器304、306、454、504、604，溫度傳感器308、310，充電裝置450，電容器C1、C2，二極管D3，正電極線PL1、PL2、PL3、PL4以及負電極線NL、NL2、NL30
[0026]根據本實施例的車輛I的電源系統包括轉換器10、第一電池50、第二電池60、控制裝置100和充電裝置450。
[0027]車輛I使用引擎2和第二 MG 5作為動力源來行駛。動力劃分機構4耦接到引擎
2、第一 MG 3和第二 MG 5，并且在這些元件之間配送動力。動力劃分機構4例如由具有三個旋轉軸的行星齒輪單元形成，即恒星齒輪、齒輪架和環形齒輪，并且三個旋轉軸分別連接到引擎2、第一 MG 3和第二 MG 5的旋轉軸。當第一 MG 3的轉子以中空形狀形成并且隨后引擎2的機軸穿過轉子的中心時，允許引擎2、第一 MG 3和第二 MG 5機械連接到動力劃分機構4。第二 MG 5的旋轉軸經由減速齒輪(未示出)或差速齒輪(未示出)耦接到車輪6。第一 MG 3組裝在車輛I中，作為由引擎2驅動的發電機操作，并且作為能夠啟動引擎2的電動機操作。第二 MG 5組裝在車輛I中，作為驅動車輪6的電動機。
[0028]引擎2通過燃燒諸如汽油的燃料連同并聯的第二MG5 —起能夠使車輛I行駛，或者能夠僅通過引擎2自身使車輛I行駛。
[0029]第一電池50和第二電池60中的每個是可充電和可放電的蓄電裝置，并且是例如諸如鎳金屬氫化物電池和鋰離子電池的二次電池。可以使用大電容電容器替代第一電池50和第二電池60中的一個或者第一電池50和第二電池60 二者。
[0030]當驅動車輛I時，第一電池50向轉換器10提供電力，并且在電力再生時，通過從轉換器10提供的電力對第一電池50充電。第一電池50和轉換器10通過正電極線PLl和負電極線NLl彼此連接。正電極線PLl的一端連接到第一電池50的正電極端子，并且負電極線NLl的一端連接到第一電池50的負電極端子。正電極線PLl的另一端連接到轉換器10。負電極線NLl的另一端經由轉換器10連接到逆變器8。第一 SMR 52設置在第一電池50和轉換器10之間的正電極線PLl和負電極線NLl中的預定位置。
[0031]第一 SMR 52基于從控制裝置100接收到的信號切換在第一電池50和轉換器10之間的從導通狀態(接通狀態)到非導通狀態(斷開狀態)中的一個狀態到另一個狀態的導通狀態。
[0032]當第一 SMR 52進入接通狀態時，經由第一電池50和轉換器10之間的正電極線PLl和負電極線NLl實現電力交換。
[0033]另一方面，當第一 SMR 52進入斷開狀態時，第一電池50與轉換器10隔離，因此第一電池50和轉換器10之間的電力交換被禁用。
[0034]第一 SMR 52包括第一 SMRB 54、第一 SMRP 56、第一 SMRG 58和限制電阻器RA。第一SMRB 54設置在正電極線PLl中，并且將正電極線PLl從導通狀態和非導通狀態中的至少一個狀態切換到另一狀態。第一 SMRG 58設置在負電極線NLl中，并且將負電極線NLl從導通狀態和非導通狀態中的至少一個狀態切換到另一狀態。第一 SMRP 56與限制電阻器RA串聯連接。第一 SMRP 56和限制電阻器RA與第一 SMRG 58并聯地連接在負電極線NLl中。
[0035]當第一 SMR 52從斷開狀態切換到接通狀態時，第一 SMRB 54和第一 SMRP 56中的每個在最初時從斷開狀態切換到接通狀態以便防止作為緊接第一 SMR 52進入接通狀態之后的大電流流動的結果而引起的第一 SMR 52的部件的焊接。在第一 SMRB 54和第一 SMRP56中的每個進入接通狀態時，電流從第一電池50輸出到轉換器10。此時，通過與第一 SMRP56串聯連接的限制電阻器RA抑制過度的輸出電流。因此，電壓VL逐漸增加。當電壓VL增加并且隨后變得基本上等于第一電池50的電壓時，第一 SMRP被切換以便進入斷開狀態，并且第一 SMRG 58被切換以便進入接通狀態。
[0036]當第一 SMR 52從接通狀態切換到斷開狀態時，第一 SMRB 54和第一 SMRG 58中的每個從接通狀態切換到斷開狀態。
[0037]第二電池60與轉換器10并聯地連接到電負載(逆變器8、第一 MG3和第二MG 5)。電負載和轉換器10通過正電極線PL2和負電極線NLl彼此連接。正電極線PL3的一端連接到第二電池60的正電極端子。負電極線NL2的一端連接到第二電池60的負電極端子。正電極線PL3的另一端連接到位于正電極線PL2中的第一連接節點a。負電極線NL2的另一端連接到位于負電極線NLl中的第二連接節點b。第二 SMR 62設置在正電極線PL3和負電極線NL2中的預定位置。
[0038]第二 SMR 62基于從控制裝置100接收到的信號切換在第二電池60與第一連接節點a和第二連接節點b 二者之間的從導通狀態(接通狀態)和非導通狀態(斷開狀態)中的一個狀態到另一狀態的導通狀態。
[0039]當第二 SMR 62進入接通狀態時，在第二電池60與第一連接節點a和第二連接節點b 二者之間經由正電極線PL3和負電極線NL2實現電力交換。
[0040]另一方面，當第二 SMR 62進入斷開狀態時，第二電池60與第一連接節點a和第二連接節點b 二者隔離，并且在第二電池60與第一連接節點a和第二連接節點b 二者之間電力交換被禁用。
[0041]第二 SMR 62包括第二 SMRB 64和第二 SMRG 66。第二 SMRB 64設置在正電極線PL3中，并且將正電極線PL3從導通狀態和非導通狀態中的至少一個切換到另一狀態。第二SMRG 66設置在負電極線NL2中，并且將負電極線NL2從導通狀態和非導通狀態中的至少一個狀態切換到另一狀態。
[0042]當第二 SMR 62從斷開狀態切換到接通狀態時，第二 SMRB 64和第二 SMRG 66 二者被切換以便進入接通狀態。當第二 SMR 62從接通狀態切換到斷開狀態時，第二 SMRB 64和第二 SMRG 66 二者被切換以便進入斷開狀態。
[0043]二極管D3設置在第一連接節點a和第二 SMRB 64之間。二極管D3的陽極連接到第二 SMRB 64。二極管D3的