充放電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種充入和放出電能的充放電系統。
【背景技術】
[0002]為了向作為車輛等的驅動力源的電動機供給電力，能夠使用電池。例如將鉛蓄電池、鋰離子電池等二次電池用作電池。另外，除電池裝置以外，還已知通過雙電層電容器等來充入和放出電能的裝置。
[0003]電池具有以下特性:能夠蓄積的容量大，但是若進行高頻度的充放電、深度大的充放電則壽命會降低。電容器具有以下特性:耐高頻度的充放電、深度大的充放電而壽命長，但能夠蓄積的容量比較小。這樣，電池與電容器的特性不同，因此在同時搭載電池和電容器的情況下，需要進行與各自的特性相應的控制。
[0004]在日本JP2008-035670A中公開了以下內容:在搭載利用電池和利用電容器的多個充電機構的車輛中，確保輸出性能比其它充電機構的輸出性能優異的充電機構的充電量。
【發明內容】
[0005]電池若進行高輸出、高頻度的充放電、深度大的充放電則壽命會降低，因此優選的是使電容器分擔這種充放電。另一方面，在以往技術中，切換為電池和電容器中的某一方來進行充放電，因此未必能夠高效地進行充放電。
[0006]本發明是鑒于這種問題而完成的，其目的在于提供如下的充放電系統:在搭載有電池、電容器等負荷、充放電特性不同的多個充電裝置的充放電系統中，能夠提高能量效率。
[0007]本發明的一個實施方式是一種充放電系統，該充放電系統具備:電動發電機，其是驅動車輛的驅動力源，利用車輛的動力來進行發電；第一充電裝置，其向電動發電機供給電力，被充入電動發電機發電得到的電力；第二充電裝置，其是與第一充電裝置不同的充電裝置；電力轉換裝置，其使第一充電裝置與第二充電裝置之間相互進行充放電；以及控制裝置，其控制電動發電機和電力轉換裝置，其中，控制裝置基于第一充電裝置和第二充電裝置的充電狀態來使電力轉換裝置進行以下控制:使被充入到第一充電裝置的電力充入到第二充電裝置，或者使被充入到第二充電裝置的電力充入到第一充電裝置。
[0008]下面，參照附圖來詳細地說明本發明的實施方式、本發明的優點。
【附圖說明】
[0009]圖1是應用了本發明的實施方式的充放電系統的車輛的說明圖。
[0010]圖2A是本發明的實施方式的電容器的充放電對應圖的一例的說明圖。
[0011]圖2B是本發明的實施方式的電池的充放電對應圖的一例的說明圖。
[0012]圖2C是本發明的實施方式的電池的充放電對應圖的一例的說明圖。
[0013]圖3是表示搭載有本發明的實施方式的充放電系統的車輛的運轉狀態和電容器、電池各自的SOC的狀態的說明圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1是應用了本發明的實施方式的充放電系統I的車輛的說明圖。
[0015]充放電系統I具備逆變器10、電容器20、電力轉換裝置30、電池40、控制器50、控制器100以及電動發電機60。
[0016]電容器20(第一充電裝置)例如由雙電層電容器構成，充入和放出電力。電池40 (第二充電裝置)例如由鋰離子二次電池構成，充入和放出電力。
[0017]電容器20和電池40經由逆變器10將所充入的電力供給到電動發電機60。另外，經由逆變器10充入由電動發電機60發電得到的電力。逆變器10在電容器20及電池40與電動發電機60之間進行交流直流的轉換。
[0018]電力轉換裝置30例如由DC/DC轉換器構成，通過在電容器20與電池40之間進行電壓的升降來從電容器20向電池40進行充電或者從電池40向電容器20進行充電。
[0019]在電池40上連接有電動輔機70，電池40向電動輔機70供給電力。電動輔機70包括空調、冷卻水回路的泵、散熱器的風扇、其它電氣驅動的裝置等。
[0020]電動發電機60 (motor generator)作為車輛的驅動力源而發揮功能，使驅動輪90旋轉。另外，電動發電機60在車輛減速時作為發電機而發揮功能，回收為再生電力。發動機80與電動發電機60 —起作為車輛的驅動力源而發揮功能，或由發動機80單體作為車輛的驅動力源而發揮功能。另外，發動機80還能夠驅動電動發電機60來使電動發電機60發電。
[0021]控制器50檢測電容器20和電池40的充電狀態(SOC -State of Charge)。另外，控制器50控制電力轉換裝置30的動作。控制器100控制逆變器10和發動機80的動作。
[0022]在請求車輛從停止狀態起步時，控制器100通過將被充入到電容器20的電力經由逆變器10供給到電動發電機60來使車輛起步。
[0023]在被充入到電容器20的電力被消耗掉時，控制器50將被充入到電池40的電力經由電力轉換裝置30供給到電容器20。控制器100通過該電力來驅動電動發電機60。此時，控制器100也可以使發動機80運轉以成為通過發動機80的驅動力和電動發電機60的驅動力來行駛的混合動力行駛。
[0024]之后，在請求車輛減速的情況下，控制器100使電動發電機60作為發電機來驅動，將發電得到的電力經由逆變器10充入到電容器20。此時，在電容器20的充電狀態成為滿充電的情況下，控制器50也可以進行控制使得將電動發電機60發電得到的電力經由電力轉換裝置30充入到電池40。
[0025]接著，說明這樣構成的充放電系統的動作。
[0026]電池40由鋰離子二次電池構成。電池40若進行高輸出、高頻度的充放電、深度大的充放電則壽命會顯著降低，因此需要進行控制來避免這樣的充放電。電容器20由雙電層電容器構成。電容器20的充電容量比電池40的充電容量小，但是不容易因高輸出、高頻度的充放電、深度大的充放電而導致壽命降低。
[0027]根據這種特性，例如在車輛起步時等要在短時間內向電動發電機60供給大的電力這樣的情況下，優選使用被充入到電容器20的電力。另一方面，電容器20能夠蓄積的電力有限，因此優選設置能夠適當地利用被充入到電池40的電力的構造。
[0028]通過這樣進行與電容器20及電池40各自的特性相應的適當的電力的充放電控制，能夠在不使電池40的壽命降低的同時提高能量效率，能夠提高車輛的燃料消耗率。
[0029]在如圖1那樣構成的充放電系統I中，控制器100基于車輛的狀態來進行使電動發電機60驅動或使電動發電機60發電的控制。控制器50控制電力轉換裝置30來進行使電容器20與電池40之間相互充入和放出電力的控制。
[0030]控制器100例如基于駕駛員的加速、減速請求、車速以及電容器20的SOC來進行電動發電機60的驅動和發電，并且還控制發動機80的運轉。
[0031]如接下來說明的那樣，控制器50基于電容器20的SOC和電池40的SOC來進行控制，使得從電容器20向電池40進行充電或者從電池40向電容器20進行充電。
[0032]圖2A、圖2B以及圖2C是本發明的實施方式的控制器50所具備的充放電對應圖的一例的說明圖。圖2A表示電容器20的充放電對應圖，圖2B和圖2C分別表示電池40的充放電對應圖。這些圖2A、圖2B以及圖2C示出的充放電對應圖用于控制器50的控制。
[0033]控制器50獲取電容器20的電壓來計算電容器20的SOC。同樣地，獲取電池40的電壓和電流值來計算電池40的S0C。
[0034]控制器50根據計算出的電容器20的SOC和電池40的S0C，基于該圖2示出的充放電對應圖來控制電容器20和電池40的充放電。
[0035]圖2A表示電容器20的充放電對應圖。根據該充放電對應圖，在電容器20的SOC大于規定值x3的情況下，將正側的輸出、即被充入到電容器20的電力經由電力轉換裝置30輸出到電池40。另外，在電容器20的SOC小于規定值x2的情況下，將負側的輸出、即從電池40輸出的電力經由電力轉換裝置30充入到電容器20。
[0036]此外，該電容器20的充放電對應圖被設定成在SOC處于從規定值x3至大于x3的x4之間時輸出隨著SOC變大而變大，并被設定成在成為規定值x4時輸出最大。它被設定成固定的斜率，目的在于防止電容器20與電池40之間的充放電電力因SOC的變化而急劇變化。
[0037]同樣地，電容器20的充放電對應圖被設定成在SOC處于從規定值x2至小于x2的xl之間時輸入隨著SOC變小而變大，并被設定成在成為規定值xl時輸入最大。
[0038]圖2B和圖2C表示電池的充放電對應圖。根據該充放電對應圖，在電池40的SOC大于規定值X4的情況下，限制向正側的輸出、即限制從電容器20向電池40的充電。另外，在電池40的SOC小于規定值Xl的情況下，限制負側的輸出。即，限制從電池40向電容器20的充電。
[0039]此外，與前述的電容器20的充放電對應圖同樣地，在圖2B中，設定成在SOC處于從規定值X3至大于X3的X4之間時輸出隨著SOC變大而變小，并設定成在成為規定值X4時不進行輸出、即不進行從電容器20向電池40的充電，其目的在于防止電容器20與電池40之間的充放電電力因SOC的變化而急劇變化。
[0040]同樣地，在圖2C中，充放電對應圖被設定成在SOC處于從規定值X2至小于X2的Xl之間時負側的輸出隨著SOC變小而變小，并被設定成在成為規定值Xl時不進行輸出、即不進行從電池40向電容器20的充電。
[0041]另外，將這些充放電對應圖的充放電量的上限值設定為電力轉換裝置30的最大輸出。
[0042]接著，說明這樣構成的車輛的充放電系統I的動作。
[0043]圖3是表示搭載有本發明的實施方式的充放電系統的車輛的運轉狀態和電容器
20、電池40各自的SOC的狀態的說明圖。
[0044]該圖3是說明車輛從停止狀態重新起步、行駛一定時