專利名稱：電動車輛的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動車輛，特別涉及構成為能夠從外部充電的車輛。
背景技術：
以往以來，已知混合動力汽車、電動汽車、燃料電池汽車等使用電動電機作為驅動 源的車輛。在這樣的車輛中，為了蓄積向電動電機供給的電力而搭載有電池等蓄電裝置。近年來，在上述那樣的車輛中，提出了通過例如家庭的電源等車輛外部的電源 (下面也簡稱為外部電源)對蓄電機構充電的結構。具體地說，通過電纜連結設置于家庭 的插座與設置于車輛的連接器，由此通過從家庭的電源供給的電力對車輛的蓄電裝置(電 池)充電。下面，也將能夠利用車輛的外部電源對搭載于車輛的電池等蓄電裝置進行充電 的車輛稱作“插電式車”。在日本特開平10-136570號公報(專利文獻1)中，公開了搭載于電動汽車的充電 裝置。該充電裝置具備對輸入的直流電壓進行DC/DC轉換并輸出的DC/DC轉換器和充電模 式控制單元。充電模式控制單元在通過來自外部電源的電力對電池充電時，將電機從DC/ DC轉換器電切離。而且，充電模式控制單元將來自外部電源的電壓直接或間接地輸入DC/ DC轉換器，將從DC/DC轉換器輸出的直流電壓施加于電池。專利文獻1 日本特開平10-136570號公報專利文獻2 日本特開2002-84676號公報專利文獻3 日本特開平9-233710號公報

發(fā)明內容
在電動汽車中，希望一次充電能夠行駛的距離較長。在搭載內燃機和蓄電池以及 電機的混合動力汽車中，在采用能夠從外部對充電裝置充電的結構的情況下，也同樣希望 每一次充電不使用內燃機而能夠行駛的距離較長。因此，也研究了搭載多個電池的混合動 力汽車。然而，在日本特開平10-136570號公報中，僅公開了用于對一個電池充電的結構。 因此，存在不能將日本特開平10-136570號公報中公開的充電裝置簡單地應適用于搭載多 個電池的混合動力汽車的可能性。本發(fā)明的目的在于提供一種用于利用車輛外部的交流電源對搭載于電動車輛的 多個電池進行充電的技術。本發(fā)明概括而言，是一種電動車輛，具備能夠充放電的第1蓄電裝置和第2蓄電 裝置；第1電力線，其相對于第1蓄電裝置和電動車輛的外部的交流電源以共用的方式設 置；接受直流電力進行工作的負載裝置；第2電力線，其用于向負載裝置供給直流電力；第 1電力變換部，其對向第1電力線提供的交流電力和直流電力的任一方、和向第2電力線提 供的直流電力進行相互變換；電壓變換部，其電連接于第2蓄電裝置和第2電力線；第1連 接部，其連接于第1蓄電裝置和第1電力線，具有導通狀態(tài)和非導通狀態(tài)；第2連接部，其連接于第1蓄電裝置和電壓變換部，具有導通狀態(tài)和非導通狀態(tài)；和控制裝置，其至少控制電 壓變換部、第1連接部和第2連接部?？刂蒲b置在從電動車輛的外部向第1電力線提供交 流電力的情況下，將第1連接部和第2連接部分別控制為非導通狀態(tài)和導通狀態(tài)，并且基于 向第2電力線提供的直流電力的電壓值來控制電壓變換部，使得向第1蓄電裝置和第2蓄 電裝置提供目標電壓。
優(yōu)選的是，控制裝置在從電動車輛輸出交流電力的情況下，將第1連接部和第2連 接部分別控制為非導通狀態(tài)和導通狀態(tài)，并且控制電壓變換部使得向第2電力線提供直流 電壓。第1電力變換部將來自第2電力線的直流電力變換為交流電力，將其變換后的交流 電力輸出至第1電力線。優(yōu)選的是，第2電力線包括正母線和負母線。第1電力變換部包括電抗器，其一 方端連接于第1電力線；第1開關元件，其連接在電抗器的另一方端與正母線之間；第2開 關元件，其連接在電抗器的另一方端與負母線之間；第3開關元件和第4開關元件，其串聯(lián) 連接在正母線和負母線之間；第1 二極管和第2 二極管，其分別相對于第1開關元件和第2 開關元件反并聯(lián)連接；和第3 二極管和第4 二極管，其分別相對于第3開關元件和第4開關 元件反并聯(lián)連接。更優(yōu)選的是，負載裝置包括第2電力變換部，其將向第2電力線提供的直流電力 變換為交流電力；和電機，其接受由第2電力變換部變換后的交流電力，產生用于驅動電動 車輛的驅動力。根據本發(fā)明，能夠利用車輛外部的交流電源對搭載于電動車輛的多個電池進行充 H1^ ο


圖1是表示根據本發(fā)明的實施方式的混合動力汽車的動力傳動系的概略框圖。圖2是表示根據本實施方式的混合動力汽車100作為交流電源而使用的狀態(tài)的3是圖1及圖2所示的混合動力汽車100的動力傳動系的電路圖。圖4是變換器30的電路圖。圖5是簡略化表示圖2的電路圖中與由車輛外部的商用電源55對電池Bi、B2充 電相關的部分的圖。圖6是表示充電時的晶體管的控制狀態(tài)的一例的圖。圖7是簡略化表示圖2的電路圖中用于向車輛外部的電氣設備56輸出交流電力 的部分的圖。圖8是表示交流電力輸出時的晶體管的控制狀態(tài)的一例的圖。圖9是說明控制裝置60執(zhí)行的電池B1、B2的充電控制處理的流程圖。圖10是說明控制裝置60執(zhí)行的交流電力輸出處理的流程圖。符號說明2 車輪；3 動力分配機構；4 :發(fā)動機；10、20 升壓轉換器；11、12 斬波電路；30、 40 變換器；32 :U相臂；34 :V相臂；36 相臂；50 連接器；51 插頭；52 輸入輸出切換裝 置；53 充電按鍵；54 =AC輸出按鍵；55 商用電源；56 電氣設備；60 控制裝置；70 74 電壓傳感器；80、82 84 電流傳感器；100 混合動力汽車；102 動力輸出裝置；Bi、B2 電池；BUI、BU2 電池單元；Cl C3 電容器；Dl D6、Dll D16 二極管；Li、L2 電抗器； MG1、MG2 電動發(fā)電機；Ni、N2 中性點；PLl PL4 電源線；Ql Q6、Qll Q16 :npn型晶 體管；RYURY2 繼電器；SL 接地線；SRUSR2 系統(tǒng)繼電器；UUU2 :U相線圈；ULUUL2 :U相 線；V1、V2 :V 相線圈；VL1、VL2 :V 相線；W1、W2 相線圈；WL1、WL2 相線。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。對于圖中同一或者相當部分 標記同一符號，不重復其說明。(電動車輛的結構)作為本發(fā)明的實施方式的電動車輛，例示插電式混合動力車(下面，稱作“混合動 力汽車”)。但是，本發(fā)明也能夠適用于僅通過來自電機的驅動力行駛的電動汽車或者搭載 于由燃料電池車購成的插電式車的蓄電裝置的充 電系統(tǒng)。圖1是表示根據本發(fā)明的實施方式的混合動力汽車的動力傳動系的概略框圖。參 照圖1，混合動力汽車100具備電池單元BU1、BU2、動力輸出裝置102、連接器50、輸入輸出 切換裝置52和控制裝置60。各個電池單元BUI、BU2包括能夠充放電的電池(未圖示)。各個電池單元BU1、 BU2產生直流電力，向動力輸出裝置102供給該直流電力。各個電池單元BUI、BU2儲存從 動力輸出裝置102接受的直流電力。動力輸出裝置102包括發(fā)動機以及電動發(fā)電機(都未圖示，以下相同。)，基于從 控制裝置60接受的指令來產生該混合動力汽車100的驅動力。另外，動力輸出裝置102基 于從控制裝置60接受的指令，將由連接器50接受的來自車外的商用電源55的交流電力變 換為直流電力，將該變換后的直流電力向電池單元BUI、BU2輸出。在電池單元BUl、BU2由車外的商用電源55充電時，連接器50被連接于插頭51。 由此將來自商用電源55的交流電力提供至連接器50?？刂蒲b置60通過后述的方法，進行用于動力輸出裝置102產生驅動力的控制。另 夕卜，控制裝置60通過后述的方法，進行用于動力輸出裝置102將由連接器50接受的來自商 用電源55的交流電力變換為直流電力并向電池單元BU1、BU2輸出的控制。輸入輸出切換裝置52如下裝置用于用戶切換電池單元BUI、BU2的充電(向電 池單元BU1、BU2輸入電力)與從混合動力汽車100向外部輸出交流電力。輸入輸出切換裝 置52包括由用戶操作的充電按鍵53以及AC輸出按鍵54。在用戶按壓了充電按鍵53的情 況下，輸入輸出切換裝置52生成用于開始電池單元BUI、BU2的充電的指令，將該指令輸出 至控制裝置60。控制裝置根據充電開始的指令來控制動力輸出裝置102，由此對電池單元 BUU BU2 充電。圖2是表示根據本實施方式的混合動力汽車100作為交流電源而使用的狀態(tài)的 圖。參照圖2，混合動力汽車100經由插頭51連接于電氣設備56。在用戶按壓AC輸出按 鍵54時，輸入輸出切換裝置52生成用于從混合動力汽車向外部輸出交流電力的指令，將該 指令輸出至控制裝置60?？刂蒲b置60通過后述的方法，進行用于動力輸出裝置102將從電池單元BU1、BU2 輸出的直流電力變換為交流電力而向連接器50輸出的控制。由此，能夠在例如緊急時刻使用從混合動力汽車100輸出的交流電力來使各種電氣設備工作。
圖3是圖1及圖2所示的混合動力汽車100的動力傳動系的電路圖。參照圖3， 混合動力汽車100包括電池單元BUI、BU2、升壓轉換器10、20、變換器(inverter，逆變 器)30、40、連接器50、控制裝置60、電源線PLl PL4、接地線SL、U相線ULU UL2、V相線 VL1、VL2、W相線WL1、WL2、電動發(fā)電機MG1、MG2、發(fā)動機4、動力分配機構3、以及車輪2。在該電路圖中，除去電池單元BUl、BU2、連接器50和控制裝置60的部分與圖1所 示的動力輸出裝置102相對應。另外，電動發(fā)電機MG1、MG2和分別連接于電動發(fā)電機MG1、 MG2的變換器30、40構成負載裝置。動力分配機構3是結合于發(fā)動機4和電動發(fā)電機MGl、MG2而在其間分配動力的機 構。例如作為動力分配機構可以使用具有太陽齒輪、行星齒輪、齒圈的三個旋轉軸的行星齒 輪機構。這三個旋轉軸分別連接于發(fā)動機4、電動發(fā)電機MGl、MG2的各旋轉軸。例如，可以 通過將電動發(fā)電機MGl的轉子設為中空而使發(fā)動機4的曲軸穿過其中心從而在動力分配機 構3上機械地連接發(fā)動機4和電動發(fā)電機MGl、MG2。電動發(fā)電機MG2的旋轉軸通過未圖示的減速齒輪、工作齒輪而結合于車輪2。另 夕卜，也可以在動力分配機構3的內部進而組裝相對于電動發(fā)電機MG2的旋轉軸的減速機。電動發(fā)電機MGl設為作為由發(fā)動機4驅動的發(fā)電機進行工作并且作為能夠啟動發(fā) 動機4的電動機進行工作的設備而組裝于混合動力汽車100。電動發(fā)電機MG2作為驅動驅 動輪即車輪2的電動機而組裝于混合動力汽車100。電動發(fā)電機MG1、MG2是例如三相交流同步電動機。電動發(fā)電機MGl包括由U相線 圈Ul、V相線圈VI、W相線圈Wl構成的三相線圈作為定子線圈。電動發(fā)電機MG2包括由U 相線圈U2、V相線圈V2、W相線圈W2構成的三相線圈作為定子線圈。而且，電動發(fā)電機MGl使用發(fā)動機輸出來產生三相交流電壓，將其產生的三相交 流電壓向變換器30輸出。另外，電動發(fā)電機MGl通過從變換器30接受的三相交流電壓來 產生驅動力，使用該驅動力來啟動發(fā)動機。電動發(fā)電機MG2通過從變換器40接受的三相交流電壓來產生車輛的驅動轉矩。 另外，電動發(fā)電機MG2在車輛再生制動時，產生三相交流電壓，將該交流電壓向變換器40輸出。電池單元BUl包括電池Bi、電壓傳感器70、電流傳感器84和系統(tǒng)繼電器SR1。電 池Bl的負極連接于接地線SL。電池Bl的正極經由系統(tǒng)繼電器SRl而連接于電源線PL1。 電壓傳感器70檢測電池Bl的電壓VB1，將其檢測出的電壓VBl向控制裝置60輸出。電流 傳感器84檢測流到電池Bl的電流IB1，將其檢測出的電流IBl向控制裝置60輸出。系統(tǒng) 繼電器SRl設置在電池Bl的正極與電源線PLl之間，響應來自控制裝置60的信號CONTl而 接通/斷開。例如，系統(tǒng)繼電器SRl響應H(邏輯高)電平的信號CONTl而接通，響應L(邏 輯低)電平的信號CONTl而斷開。電池單元BU2包括電池B2、電壓傳感器71、電流傳感器83和系統(tǒng)繼電器SR2。電 池B2的負極連接于接地線SL。電池B2的正極經由系統(tǒng)繼電器SR2而連接于電源線PL3。 電壓傳感器71檢測電池B2的電壓VB2，將其檢測出的電壓VB2向控制裝置60輸出。電流 傳感器83檢測流到電池B2的電流IB2，將其檢測出的電流IB2向控制裝置60輸出。系統(tǒng) 繼電器SR2設置在電池B2的正極與電源線PL3之間，響應來自控制裝置60的信號C0NT2而接通/斷開。例如，系統(tǒng)繼電器SR2響應H電平的信號C0NT2而接通，響應L電平的信號 C0NT2而斷開。電池B1、B2作為能夠充放電的蓄電裝置而搭載于混合動力汽車100。電池B1、B2 為例如鎳氫、鋰離子等二次電池。但是，也可以代替電池Bl (或者電池B2)而將大容量的雙 電荷層電容器作為能夠充放電的蓄電裝置搭載于混合動力汽車100。另外，電池Bl的蓄電容量與電池B2的蓄電容量可以相同，也可以不同。因此，例 如也可以使電池Bl的蓄電容量比電池B2的蓄電容量大。升壓轉換器10包括斬波電路11、12。斬波電路11包括電抗器Li、npn型晶體管Q1、Q2和二極管D1、D2。電抗器Ll的一方端連接于電源線PL1，電抗器Ll的另一方端連接 于npn型晶體管Q1、Q2的連接點。npn型晶體管Q1、Q2串聯(lián)連接在電源線PL2與接地線SL 之間，在基極接收來自控制裝置60的信號PWC11。在npn型晶體管Q1、Q2上分別反并聯(lián)連 接有二極管D1、D2。各個二極管D1、D2連接在對應的npn型晶體管之間使得電流從發(fā)射極 側流向集電極側。斬波電路12包括npn型晶體管Q3、Q4和二極管D3、D4。npn型晶體管Q3、Q4串 聯(lián)連接在電源線PL2與接地線SL之間，在基極接收來自控制裝置60的信號PWC12。在npn 型晶體管Q3、Q4上分別反并聯(lián)連接有二極管D3、D4。各個二極管D3、D4連接在對應的npn 型晶體管之間使得電流從發(fā)射極側流向集電極側。升壓轉換器20包括電抗器L2、npn型晶體管Q5、Q6和二極管D5、D6。電抗器L2 的一端連接于電源線PL3，另一端連接于npn型晶體管Q5、Q6的連接點。npn型晶體管Q5、 Q6串聯(lián)連接在電源線PL2與接地線SL之間，在基極接收來自控制裝置60的信號PWC2。而 且，在各npn型晶體管Q5、Q6的集電極-發(fā)射極之間，分別連接有二極管D5、D6使得電流從 發(fā)射極側流向集電極側。作為上述的npn型晶體管以及下面的本說明書中的npn型晶體管，可以使用 例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor 絕緣柵雙極型晶體管)。另外，在本 實施方式中，也可以代替npn型晶體管，使用功率M0SFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor 金屬氧化物半導體場效應晶體管)作為開關元件。接下來，說明變換器30、40的結構。圖4是變換器30的電路圖。參照圖4，變換器 30包括U相臂32、V相臂34以及W相臂36。U相臂32、V相臂34以及W相臂36并聯(lián)連接 在電源線PL2與接地線SL之間。U相臂32包括串聯(lián)連接的npn型晶體管Q11、Q12。V相臂34包括串聯(lián)連接的npn 型晶體管Q13、Q14。W相臂36包括串聯(lián)連接的npn型晶體管Q15、Q16。在各npn型晶體管 Qll Q16的集電極-發(fā)射極之間，分別連接有使電流從發(fā)射極側流向集電極側的二極管 Dll D16。各相臂中的各npn型晶體管的連接點經由U相線UL1、V相線VLl以及W相線 WLl分別連接于電動發(fā)電機MGl的各相線圈的不同于中性點m的線圈端(參照圖3)。各 npn型晶體管Qll Q16在基極接收來自控制裝置60的信號PWM1。變換器40的結構與圖4所示的變換器30的結構同樣。但是，各相臂中的各npn 型晶體管的連接點經由U相線UL2、V相線VL2以及W相線WL2分別連接于電動發(fā)電機MG2 的各相線圈的不同于中性點N2的線圈端(參照圖3)。向變換器40輸入來自控制裝置60 的信號PWM2。
返回圖3，混合動力汽車100還包括繼電器RYl、RY2、電容器Cl C3、電壓傳感器 72 74和電流傳感器80、82。繼電器RYl設置在電源線PLl與連接器50之間，響應來自控制裝置60的信號 C0NT3而接通/斷開。例如，繼電器RYl響應H電平的信號C0NT3而接通，響應L電平的信 號C0NT3而斷開。電源線PL4的一方端連接于連接器50。電源線PL4的另一方端連接于npn型晶體 管Q3、Q4的連接點。連接器50包括未圖示的第1及第2端子。第1及第2端子分別連接 于電源線PL4的一方端以及繼電器RYl。繼電器RY2設置在電池Bl的正極與電源線PL3之間，響應來自控制裝置60的信 號C0NT4而接通/斷開。例如，繼電器RY2響應H電平的信號C0NT4而接通，響應L電平的 信號C0NT4而斷開。電容器Cl連接在電源線PLl與接地線SL之間，降低由電壓變動引起的對電池Bl 以及升壓轉換器10的影響。電壓傳感器73檢測電源線PLl與接地線SL之間的電壓VDl， 將其檢測出的電壓VD1輸出至控制裝置60。
電容器C2連接在電源線PL2與接地線SL之間，降低由電壓變動引起的對變換器 30,40以及升壓轉換器10、20的影響。電壓傳感器72檢測電源線PL2與接地線SL之間的 電壓VH，將其檢測出的電壓VH輸出至控制裝置60。電容器C3連接在電源線PL3與接地線SL之間，降低由電壓變動引起的對電池B2 以及升壓轉換器20的影響。電壓傳感器74檢測電源線PL3與接地線SL之間的電壓VD2， 將其檢測出的電壓VD2輸出至控制裝置60。變換器30基于來自控制裝置60的信號PWM1，將從電源線PL2供給的直流電壓變 換為三相交流電壓來驅動電動發(fā)電機MG1。由此，電動發(fā)電機MGl被驅動以產生由轉矩指 令值TRl指定的轉矩。另外，變換器30基于來自控制裝置60的信號PWMl來將電動發(fā)電機 MGl接受來自發(fā)動機4的輸出而發(fā)電產生的三相交流電壓變換為直流電壓，將其變換后的 直流電壓向電源線PL2輸出。變換器40基于來自控制裝置60的信號PWM2，將從電源線PL2供給的直流電壓變 換為三相交流電壓來驅動電動發(fā)電機MG2。由此，電動發(fā)電機MG2被驅動以產生由轉矩指令 值TR2指定的轉矩。另外，變換器40基于來自控制裝置60的信號PWM2來將在混合動力汽 車100再生制動時電動發(fā)電機MG2接受來自驅動軸的旋轉力而發(fā)電產生的三相交流電壓變 換為直流電壓，將其變換后的直流電壓向電源線PL2輸出。在此所說的再生制動包括伴隨由駕駛混合動力汽車100的駕駛者進行的腳制動 器操作時的再生發(fā)電的制動和、不操作腳制動器而通過在行駛中松開加速踏板從而進行再 生發(fā)電的同時使車輛減速(或者中止加速)。電流傳感器80檢測流到電動發(fā)電機MGl的電機電流MCRTl，將其檢測出的電機電 流MCRTl向控制裝置60輸出。電流傳感器82檢測流到電動發(fā)電機MG2的電機電流MCRT2， 將其檢測出的電機電流MCRT2向控制裝置60輸出。控制裝置60基于從設置于外部的ECU (Electronic Control Unit 電子控制單 元)輸出的電動發(fā)電機MG1、MG2的轉矩指令值TR1、TR2、電機轉速MRN1、MRN2、來自電壓傳 感器73的電壓VDl、來自電壓傳感器74的電壓VD2、來自電壓傳感器72的電壓VH，生成用于驅動升壓轉換器10的信號PWC11、PWC12，并且生成用于驅動升壓轉換器20的信號PWC2。 控制裝置60將信號PWClUPWC12向升壓轉換器10輸出，并且將信號PWC2向升壓轉換器20 輸出。另外，控制裝置60基于電壓VH、電動發(fā)電機MGl的電機電流MCRTl以及轉矩指令 值TR1，生成用于驅動電動發(fā)電機MGl的信號PWM1，將其生成的信號PWMl向變換器30輸出。 進而，控制裝置60基于電壓VH、電動發(fā)電機MG2的電機電流MCRT2以及轉矩指令值TR2，生 成用于驅動電動發(fā)電機MG2的信號PWM2，將其生成的信號PWM2向變換器30輸出。在從電池單元BUl經由電源線PLl向升壓轉換器10供給直流電壓時，升壓轉換器 10響應來自控制裝置60的信號PWCl 1，對該直流電壓進行升壓并將其輸出至電源線PL2。在經由電源線PL2從變換器30及40的任一方或者雙方向升壓轉換器10供給直 流電壓時，升壓轉換器10響應來自控制裝置60的信號PWC11，將該直流電壓降壓到電池Bl 的電壓級別來對電池Bl進行充電。同樣，在從電池單元BU2經由電源線PL3向升壓轉換器20供給直流電壓時，升壓 轉換器20響應來自控制裝置60的信號PWC2，對該直流電壓進行升壓并將其輸出至電源線 PL2。在經由電源線PL2從變換器30及40的任一方或者雙方向升壓轉換器20供給直 流電壓時，升壓轉換器20響應來自控制裝置60的信號PWC2，將該直流電壓降壓到電池B2 的電壓級別來對電池B2進行充電。在從混合動力汽車100的外部向升壓轉換器10供給交流電壓時，控制裝置60基 于來自輸入輸出切換裝置52的指令，分別向系統(tǒng)繼電器SR2、繼電器RY1、RY2發(fā)送信號 C0NT2、C0NT3、C0NT4，接通這些繼電器。升壓轉換器10對經由連接器50以及電源線PL1、 PL4供給的交流電壓進行整流。進而，升壓轉換器10響應來自控制裝置60的信號PWC11， 對整流電壓進行升壓。并且，升壓轉換器10將升壓后的電壓向電源線PL2輸出。升壓轉換器20從電源線PL2接受電壓VH。進而升壓轉換器20響應來自控制裝置 60的信號PWC2來向電源線PL3輸出電壓VD2。系統(tǒng)繼電器SR2以及繼電器RY2都設為接 通，所以電池B1、B2被并聯(lián)連接于電源線PL3以及接地線SL。由此，電池B1、B2都被充電。控制裝置60以電壓VD2變?yōu)檫m于電池B1、B2的充電的電壓的方式，生成用于控制 升壓轉換器10、20的信號PWM1、PWM2。在例如升壓轉換器10的內部被整流的電壓(電壓 VH)的峰值超過適于電池B1、B2的充電的電壓值的上限的情況下，控制裝置60生成用于對 電壓VH進行降壓的信號PWC2，將該信號PWC2向升壓轉換器20輸出。升壓轉換器20響應 信號PWC2，對電壓VH進行降壓使得電壓VD2不超過適于電池Bi、B2的充電的電壓值的上 限。在升壓轉換器10的內部被整流的電壓(電壓VH)的峰值低于適于電池Bi、B2的 充電的電壓值的下限的情況下，控制裝置60生成用于對電壓VH進行升壓的信號PWClldf 該信號PWCll向升壓轉換器10輸出。升壓轉換器10響應信號PWCl，對整流電壓進行升壓 使得電壓VH—直高于該下限值。此時，例如根據來自控制裝置60的信號PWC2來控制升壓 轉換器20，使其輸出與從升壓轉換器10輸出的電壓相同大小的電壓。通過這樣控制裝置60控制升壓轉換器10、20，能夠控制流到電池B1、B2的充電電 流。
在混合動力汽車100向混合動力汽車100的外部的負載(圖2所示的電氣設備 56)供給交流電力的情況下，升壓轉換器10響應來自控制裝置60的信號PWC11、PWC12，將 電源線PL2與接地線SL之間的直流電壓(電壓VH)變換為交流電壓。升壓轉換器10將該 交流電壓向電源線PL1、PL4輸出。因為繼電器RYl接通，所以來自升壓轉換器10的交流電 壓被供給到連接于連接器50的電氣設備56 (參照圖2)。(電池的充電以及交流電力的輸出)下面，將npn型晶體管簡稱為“晶體管”。圖5是簡略化表示圖2的電路圖中與通過車輛外部的商用電源55對電池Bi、B2 充電相關的部分的圖。在圖5中，示出電池單元BUI、BU2、升壓轉換器10、20、繼電器RY1、 RY2、電源線PLl PL3、接地線SL、電容器C2以及控制裝置60。在由商用電源55對電池 B1、B2充電時，包含于斬波電路12的晶體管Q3、Q4斷開。因此，在圖5中，省略晶體管Q3、 Q4的圖示。如已經說明的那樣，在由商用電源55對電池Bi、B2充電時，通過控制裝置60，繼 電器RY1、RY2以及系統(tǒng)繼電器SR2接通，并且系統(tǒng)繼電器SRl斷開。圖6是表示充電時的晶體管的控制狀態(tài)的一例的圖。參照圖5、圖6，首先在電壓 VAC > 0即電源線PL4的電壓比電源線PLl的電壓高時，升壓轉換器10的晶體管Ql被控制 為開關狀態(tài)，晶體管Q2被控制為截止狀態(tài)?？刂蒲b置60基于電壓VH的值來算出晶體管Ql的開關的周期以及占空比。然后 控制裝置60生成表示算出的開關周期以及占空比的信號PWCll并向升壓轉換器10輸出信 號PWC11?？刂蒲b置60以電壓VH變?yōu)榈?目標電壓的方式控制升壓轉換器10。在電壓VAC < 0即電源線PL4的電壓比電源線PLl的電壓低時，升壓轉換器10的 晶體管Ql被控制為截止狀態(tài)，晶體管Q2被控制為開關狀態(tài)?？刂蒲b置60基于電壓VH的值來算出晶體管Q2的開關的周期以及占空比。然后 控制裝置60生成表示算出的開關周期以及占空比的信號PWCll并向升壓轉換器10輸出信 號PWC11。控制裝置60以電壓VH變?yōu)榈?目標電壓的方式控制升壓轉換器10。二極管D3、D4以電流以順向從接地線SL流向電源線PL2的方式串聯(lián)連接在電源 線PL2與接地線SL之間。因為電源線PL4連接于二極管D3、D4的連接點，所以在升壓轉換 器10的升壓動作中來自商用電源55的交流電壓被整流。另一方面，升壓轉換器20的晶體管Q5被控制為關閉狀態(tài)，晶體管Q6被控制為截 止狀態(tài)。由此，升壓轉換器20對電壓VH進行降壓并向電源線PL3輸出電壓VD2。因此，升 壓轉換器20能夠使充電電流從電源線PL2流向電源線PL3。通過將該充電電流向供給到電 池B1、B2，從而對電池B1、B2充電?？刂蒲b置60基于電壓VH的值以及電壓VD2的值來算出晶體管Q5的開關的周期 以及占空比。然后控制裝置60生成表示算出的開關周期以及占空比的信號PWC2并向升壓 轉換器20輸出信號PWC2。控制裝置60以電壓VD2變?yōu)榈?目標電壓的方式控制升壓轉換 器20。通過升壓轉換器10、20這樣工作，能夠控制向電池B1、B2供給的充電電流。由此能 夠適當地對電池Bi、B2充電。圖7是簡略化表示圖2的電路圖中用于向車輛外部的電氣設備56輸出交流電力的部分的圖。在圖7中，示出電池單元BUl、BU2、升壓轉換器10、20、繼電器RYl、RY2、電源線PLl PL3、接地線SL、電容器C2以及控制裝置60。另外，在從車輛輸出交流電力時，通 過控制裝置60，繼電器RY1、RY2以及系統(tǒng)繼電器SR2接通，并且系統(tǒng)繼電器SRl斷開。圖8是表示交流電力輸出時的晶體管的控制狀態(tài)的一例的圖。參照圖7、圖8，升 壓轉換器20的晶體管Q5被控制為導通狀態(tài)，晶體管Q6被控制為斷開狀態(tài)。由此電壓VH 變得等于電壓VD2。電池Bl兩端的電壓也等于電壓VD2?？刂蒲b置60也可以通過將晶體 管Q5控制為斷開狀態(tài)并且將晶體管Q6控制為開關狀態(tài)從而對電壓VD2進行升壓?？刂蒲b 置60基于電壓VH的值以及電壓VD2的值來算出晶體管Q6的開關的周期以及占空比。然 后控制裝置60生成表示算出的開關周期以及占空比的信號PWC2并向升壓轉換器20輸出 信號PWC2。控制裝置60將晶體管Ql控制為導通狀態(tài)，將晶體管Q2控制為截止狀態(tài)?？刂蒲b 置60進而交替地導通晶體管Q3、Q4。S卩，在晶體管Q3為導通狀態(tài)時晶體管Q4變?yōu)榻刂範?態(tài)，在晶體管Q3為截止狀態(tài)時晶體管Q4變?yōu)閷顟B(tài)?？刂蒲b置60通過進行PWM(Pulse Width Modulation 脈沖寬度調制)控制而使晶體管Q3、Q4的導通期間變化。作為PWM控 制的方法，可以使用眾所周知的各種方法。
接下來控制裝置60將晶體管Ql控制為截止狀態(tài)，將晶體管Q2控制為導通狀態(tài)。 控制裝置60進而交替地導通晶體管Q3、Q4?？刂蒲b置60通過進行PWM控制而使晶體管Q3、 Q4的導通期間變化。通過控制裝置60這樣控制晶體管Ql Q4，電壓VAC變?yōu)榻涣麟妷骸Ｔ诰w管Ql 為導通狀態(tài)并且晶體管Q2為截止狀態(tài)時，電壓VAC的極性為負。在晶體管Ql為截止狀態(tài) 并且晶體管Q2為導通狀態(tài)時，電壓VAC的極性為正。圖9是說明控制裝置60執(zhí)行的電池Bi、B2的充電控制處理的流程圖。該流程圖 所示的處理每隔一定的時間或者預定的條件成立時從主例程中調出并執(zhí)行。參照圖9以及圖3，在開始處理時，在步驟Sl中，控制裝置60判定有無充電指令。 在用戶按壓輸入輸出切換裝置52的充電按鍵53時，輸入輸出切換裝置52生成充電指令， 將該充電指令輸出至控制裝置60。當在步驟Sl中沒有充電指令時(在步驟Sl中“否”)，控制返回到主例程。另一 方面，當在步驟Sl中控制裝置60接收到充電指令時(在步驟Sl中“是”)，處理進入步驟 S20在步驟S2中，控制裝置60判定在連接器50上是否連接有插頭51。例如，控制裝 置60通過檢測在連接器50上物理性地插入有插頭51從而判定為在連接器50上連接有插 頭51。當在連接器50上沒有連接插頭51時(在步驟S2中“否”)，控制返回到主例程。 另一方面，當在連接器50上連接有插頭51時(在步驟S2中“是”)，處理進入步驟S3。在步驟S3中，控制裝置60分別向繼電器RY1、RY2以及系統(tǒng)繼電器SR2發(fā)送信號 C0NT3、C0NT4、C0NT2。與此相應，繼電器RY1、RY2以及系統(tǒng)繼電器SR2接通。在步驟S4中，控制裝置60通過控制晶體管Ql、Q2、Q5、Q6來對電池Bi、B2充電。 具體地說，控制裝置60實現圖6所示的晶體管Ql、Q2、Q5、Q6的狀態(tài)。在電池B1(B2)的充電狀態(tài)變?yōu)槌錆M電狀態(tài)時，控制裝置60結束電池Bl (B2)的充 電。對結束電池Bl (B2)的充電時的控制裝置60的處理進行說明?？刂蒲b置60判定電池Bl的充電狀態(tài)SOC是否小于表示充滿電狀態(tài)的閾值。在電池Bl的充電狀態(tài)SOC大于等于 表示充滿電狀態(tài)的閾值時，控制裝置60將L電平的信號C0NT4發(fā)送到繼電器RY2。繼電器 RY2響應L電平的信號C0NT4而斷開，所以電池Bl的充電結束。同樣，控制裝置60判定電池B2的充電狀態(tài)SOC是否小于表示充滿電狀態(tài)的閾值。 在電池B2的充電狀態(tài)SOC大于等于表示充滿電狀態(tài)的閾值時，控制裝置60將L電平的信 號C0NT2發(fā)送到系統(tǒng)繼電器SR2。系統(tǒng)繼電器SR2響應L電平的信號C0NT2而斷開，所以電 池B2的充電結束。控制裝置60在電池Bl的充電以及電池B2的充電結束時，將L電平的信號C0NT3 發(fā)送到繼電器RYl，使繼電器RYl斷開。通過斷開繼電器RYl，步驟S4的充電處理結束。步 驟S4的充電處理結束，由此控制返回到主例程。在本實施方式中，電池Bi、B2同時被充電，但也可以先對電池Bl充電，然后對電 池B2充電。另外，也可以先對電池B2充電，然后對電池Bl充電。在電池Bl充電時，控制 裝置60使繼電器RY1、RY2接通，并且使系統(tǒng)繼電器SR2斷開。在電池B2充電時，控制裝置 60使繼電器RYl以及系統(tǒng)繼電器SR2斷開，并且使繼電器RY2接通。圖10是說明控制裝置60執(zhí)行的交流電力輸出處理的流程圖。該流程圖所示的處 理每隔一定的時間或者預定的條件成立時從主例程中調出并執(zhí)行。參照圖10以及圖3，在開始處理時，在步驟Sll中，控制裝置60判定有無交流電源 輸出指令。在用戶按壓輸入輸出切換裝置52的AC輸出按鍵54時，輸入輸出切換裝置52 生成交流電源輸出指令，將該交流電源輸出指令輸出至控制裝置60。當在步驟Sll中沒有交流電源輸出指令時(在步驟Sll中“否”)，控制返回到主 例程。另一方面，當在步驟Sll中控制裝置60接收到交流電源輸出指令時(在步驟Sll中 “是”)，處理進入步驟S12。在步驟S12中，控制裝置60判定在連接器50上是否連接有插頭51。步驟S12的 處理與圖9的步驟S2的處理同樣，所以不重復以后的說明。當在連接器50上沒有連接插 頭51時(在步驟S12中“否”)，控制返回到主例程。另一方面，當在連接器50上連接有插 頭51時(在步驟S12中“是”)，處理進入步驟S13。在步驟S13中，控制裝置60使繼電器RY1、RY2以及系統(tǒng)繼電器SR2接通。步驟 S13的處理與圖9的步驟S3的處理同樣，所以不重復以后的說明。在步驟S14中，控制裝置60控制晶體管Ql Q6。由此升壓轉換器10將輸入的 直流電力變換為交流電力，并且將該交流電力輸出至連接器50。具體地說，控制裝置60實 現圖8所示的晶體管Q1、Q2、Q5、Q6的狀態(tài)。進行了步驟S14的處理之后，控制返回到主例程。在本實施方式中，電源線PLl是相對于電池Bl以及商用電源55以共用的方式設 置的電力線。另外，升壓轉換器10如下的電力變換部對向電源線PLl提供的交流電力(來 自商用電源55的電力)和直流電力(來自電池B1的直流電力)的任一方、與向電源線PL2 提供的直流電力進行相互轉換。應該認為，本次所公開的實施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的內容。 本發(fā)明的范圍不是由上述的說明而是由權利要求表示，包括與權利要求等同的意思以及范 圍內的所有的變更。
權利要求
一種電動車輛，具備能夠充放電的第1蓄電裝置和第2蓄電裝置(B1、B2)；第1電力線(PL1)，其相對于所述第1蓄電裝置(B1)和所述電動車輛的外部的交流電源(55)以共用的方式設置；接受直流電力進行工作的負載裝置(MG1、MG2、30、40)；第2電力線(PL2、SL)，其用于向所述負載裝置(MG1、MG2、30、40)供給直流電力；第1電力變換部(10)，其對向所述第1電力線(PL1)提供的交流電力和直流電力的任一方、和向所述第2電力線(PL2、SL)提供的直流電力進行相互變換；電壓變換部(20)，其電連接于所述第2蓄電裝置(B2)和所述第2電力線(PL2、SL)；第1連接部(SR1)，其連接于所述第1蓄電裝置(B1)和所述第1電力線(PL1)，具有導通狀態(tài)和非導通狀態(tài)；第2連接部(RY2、SR2)，其連接于所述第1蓄電裝置(B1)和所述電壓變換部(20)，具有導通狀態(tài)和非導通狀態(tài)；和控制裝置(60)，其至少控制所述電壓變換部(20)、所述第1連接部(SR1)和所述第2連接部(RY2、SR2)，所述控制裝置(60)，在從所述電動車輛的外部向所述第1電力線(PL1)提供交流電力的情況下，將所述第1連接部和所述第2連接部(SR1、RY2、SR2)分別控制為非導通狀態(tài)和導通狀態(tài)，并且基于向所述第2電力線(PL2、SL)提供的直流電力的電壓值(VH)來控制所述電壓變換部(20)，使得向所述第1蓄電裝置和所述第2蓄電裝置(B1、B2)提供目標電壓。
2.如權利要求1所述的電動車輛，其中，所述控制裝置(60)，在從所述電動車輛輸出交流電力的情況下，將所述第1連接部和 所述第2連接部(SR1、RY2、SR2)分別控制為非導通狀態(tài)和導通狀態(tài)，并且控制所述電壓變 換部(20)使得向所述第2電力線(PL2、SL)提供直流電壓，所述第1電力變換部(10)將來自所述第2電力線(PL2、SL)的直流電力變換為交流電 力，將其變換后的交流電力輸出至所述第1電力線(PL1)。
3.如權利要求1所述的電動車輛，其中， 所述第2電力線(PL2、SL)包括 正母線(PL2)；和負母線(SL)，所述第1電力變換部(10)包括電抗器(L1)，其一方端連接于所述第1電力線(PL1)；第1開關元件(Q1)，其連接在所述電抗器(L1)的另一方端與所述正母線(PL2)之間； 第2開關元件(Q2)，其連接在所述電抗器(L1)的所述另一方端與所述負母線(SL)之間；第3開關元件和第4開關元件(Q3、Q4)，其串聯(lián)連接在所述正母線(PL2)和負母線(SL) 之間；第1 二極管和第2 二極管(Dl、D2)，其分別相對于所述第1開關元件和所述第2開關 元件(Q1、Q2)反并聯(lián)連接；和第3 二極管和第4 二極管(D3、D4)，其分別相對于所述第3開關元件和所述第4開關元件(Q3、Q4)反并聯(lián)連接。
4.如權利要求1所述的電動車輛，其中， 所述負載裝置(MG1、MG2、30、40)包括第2電力變換部(40)，其將向所述第2電力線(PL2、SL)提供的直流電力變換為交流 電力；和電機(MG2)，其接受由所述第2電力變換部(40)變換后的交流電力，產生用于驅動所述 電動車輛的驅動力。
全文摘要
控制裝置(60)使系統(tǒng)繼電器(SR2)以及繼電器(RY1、RY2)接通。第1升壓轉換器(10)對經由連接器(50)以及第1電源線(PL1、PL4)供給的交流電壓進行整流。進而升壓轉換器(10)響應來自控制裝置(60)的信號(PWC11)來對整流電壓進行升壓，將升壓后的電壓向第2電源線(PL2)輸出。第2升壓轉換器(20)從第2電源線(PL2)接受電壓(VH)，根據來自控制裝置(60)的信號(PWC2)對該電壓(VH)進行轉換并向第3電源線(PL3)輸出。因為系統(tǒng)繼電器(SR2)以及繼電器(RY2)都接通，所以第1以及第2電池(B1、B2)并聯(lián)連接于第3電源線(PL3)和接地線(SL)。由此第1以及第2電池(B1、B2)被充電。
文檔編號B60K6/445GK101836343SQ20088011277
公開日2010年9月15日 申請日期2008年10月21日 優(yōu)先權日2007年10月23日
發(fā)明者杉本哲也, 杉浦浩一, 石丸泰彥, 近藤禎人 申請人:豐田自動車株式會社