专利名称：充电控制装置与电动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及充电控制装置与电动车辆。具体而言，本发明涉及用于装 在例如电气车辆和混合动力车等电动车辆中的蓄电装置的充电控制装置。
背景技术：
日本专利特开No. 04-295202 7>开了一种用于由电动车辆的电积4区动 与动力处理i殳备。这种电机驱动与动力处理系统包含二次电池、变换器IA 与IB、感应电机MA与MB以及控制单元。感应电机MA与MB分别包 含Y形连接的绕组CA与CB。输7W输出端口经由EMI滤波器被连接到绕 组CA与绕组CB的中性点NA与NB。分别与感应电机MA与MB对应地提供变换器IA与IB，且变换器IA 与IB分别被连接到绕组CA与CB。变换器1A与IB与二次电池并联连接。在这种电机驱动与动力处理设备中，当运行在再充电模式下时，AC 电力从被连接到输入/输出端口的单相电源经由EMI滤波器被供到绕组CA 与绕組CB的中性点NA与NB之间，且变换器IA与IB将被供到中性点 NA与NB之间的AC电力转换为用于对DC电源充电的DC电力。日本专利特开No.04-295202所公开的电机驱动与动力处理设备在不需 要对DC电源充电的附加AC/DC转换器的方面是有利的，但在当供自连 接到输入Z输出端口的单相电源的AC电压根据DC电源电压等级被转换为 DC电压时发生的变换器IA与IB的开关损耗方面是不利的。另外，变换器IA与IB的开关控制可能会变得复杂，因为被供到绕组 CA与CB的中性点NA与NB之间的AC电压由变换器IA与IB根据DC 电源的电压等级,皮转换为DC电压。发明内容鉴于上述情况，本发明的目的在于提供这样的充电控制装置其不必 装有用于由外部电源对蓄电装置充电的附加专用转换器，并消除了对变换 器开关操作的需要。本发明的另一目的在于提供一种电动车辆，该车辆不必装有用于由车 辆外部的电源对蓄电装置充电的附加专用转换器，并消除了当由车辆外部 的电源进行充电时对变换器开关操作的需要。根据本发明的充电控制装置被指向 一种对蓄电装置充电的充电控制装 置，并包含星形连接的第一多相绕组；星形连接的第二多相绕组；第一 与第二变换器，其分别连接到第一与第二多相绕组，并包含与各开关元件 并联连接的反并联二极管；转换器，其被布置在第一与第二变换器中的各 个与蓄电装置之间；升压装置，其被布置在第一多相绕组的第一中性点与 第二多相绕组的第二中性点的各个与电源之间，将供自电源的电压升高到 高于蓄电装置电压的电压等级，以便将升压电压供到第一与第二中性点。 第一与第二转换器将由升压装置升压并供到第一与第二中性点的电压经由反并联二极管输出到转换器。转换器对蓄电装置充电，同时，基于蓄电装 置的充电状态控制蓄电装置的充电电流。在本发明的充电控制装置中，来自电源的电力^皮供到第 一多相绕组的 第一中性点以及第二多相绕组的第二中性点，以便经由第一与第二变换器 以及转换器实现蓄电装置的充电。由于升压装置将供自电源的电压升高到 高于蓄电装置电压的电压等级并将升压电压供到第一与第二中性点，第一 与第二变换器可经由反并联二极管将施加在第一与第二中性点上的电压供 到转换器而不必运行各开关元件。蓄电装置的电流控制通过转换器实现。根据本发明的充电控制装置，充电中的损耗可得到降低，因为不需要 第一与第二变换器的开关。另外，充电过程中的控制得到促进，因为不需 要第一与第二变换器的开关控制。优选为，供自电源的电压为AC电压。升压装置包含对供自电源的AC 电压进行升压的变压器(transformer)。第一与第二变换器使用反并联二极管来对由变换器升压和施加到第一与第二中性点的AC电压进行整流， 以便输出到转换器。由于升压装置由充电控制装置中的变压器构成，变压器二次侧从一次 侧隔离。才艮据该充电控制装置，第一与第二变换器、转换器、蓄电装置可 从电源隔离。进一步优选的是，电源为商用AC电源。才艮据该充电控制装置，蓄电装置可使用商用AC电源一一例如家里的 AC电源——安全且容易地充电。优选为，第 一与第二多相绕组分别作为定子绕组;故包含在第 一与第二电机中。第一与第二电机、蓄电装置、转换器、第一与第二变换器以及变 压器的二次绕组净皮装在将第一与第二电机中的至少一个作为动力源的电动 车辆中。在充电控制装置中，变压器的二次绕组被装在电动车辆中，而变压器的一次绕组裙:设置在车辆外部。根据该充电控制装置，电动车辆的蓄电装 置可以以非接触方式从车辆外部的电源充电。根据本发明，电动车辆包含蓄电装置；第一电机，其具有作为定子 绕组的星形连接的第一多相绕组；第二电才几，其具有作为定子绕組的星形 连接的第二多相绕组；第一与第二变换器，其分别与第一与第二电机对应 提供，并具有与各开关单元并联连接的反并联二极管；转换器，其被布置 在第一与第二变换器中的各个与蓄电装置之间；升压装置，其被布置在第一多相绕组的第一中性点与第二多相绕组的第二中性点中的各个与车辆外 部的电源之间，将供自电源的电压升高到高于蓄电装置电压的电压等级， 以便将升压电压供到第 一与第二中性点。当由电源实现蓄电装置的充电时， 第一与第二变换器将由升压装置升高并施加到第一与第二中性点的电压经由反并联二极管输出到转换器，且转换器对蓄电装置充电，同时，基于蓄 电装置的充电状态对蓄电装置的充电电流进行控制。根据本发明的电动车辆，电力由车辆外部的电源供到第一电机的第一 中性点和第二电机的第二中性点，且蓄电装置的充电经由第一与第二变换器以及转换器实现。由于升压装置将供自电源的电压升高到高于蓄电装置 电压的电压等级以便供到第一与第二中性点，第一与第二变换器可将施加 到第 一与第二中性点的电压经由反并联二极管供到转换器而不必运行各开 关元件。蓄电装置的电流控制通过转换器实现。根据本发明的电动车辆，蓄电装置可由车辆外部的电源充电而不需要 专用的充电用转换器。由于在充电过程中不需要第一与第二变换器的开关， 充电中的损耗能够得以降低。另外，充电过程中的控制得到促进，因为不 需要第一与第二变换器的开关控制。优选为，供自电源的电压为AC电压。升压装置包含对供自电源的AC 电压进行升压的变压器。第 一与第二变换器使用反并联二极管来对由变压 器升压并供到第一与第二中性点的AC电压进行整流，以便输出到转换器。由于升压装置由电动车辆中的变压器构成，变压器的二次侧从一次侧 隔离。根据电动车辆，第一与第二变换器、转换器、蓄电装置可从电源隔 离。进一步优选的是，电源为商用AC电源。根据该电动车辆，蓄电装置可使用商用AC电源一一例如家中的AC 电源一一安全且容易地充电。由于来自电源的电压被本发明的升压装置升高到高于蓄电装置电压的 电压等级以供到第一与第二中性点，可消除第一与第二变换器的开关运行。 因此，充电中的损耗能够得以降低。另外，充电过程中的控制得到促进。通过^f吏用充电装置用变压器，第一与第二变换器、转换器以及蓄电装 置可从电源隔离。另外，蓄电装置可以以非接触方式从外部电源充电。
图1为混合动力车的总体框图，其被示为根据本发明一实施例的电动 车辆的实例；图2为图1所示控制装置的功能框图；图3为程序控制构造的流程图，该程序与图2所示AC输入控制单元进行的蓄电装置充电执行判断有关；图4为图2所示转换器控制单元的功能框图；图5为图2所示第一与第二变换器控制单元的功能框图；图6为根据本发明的实施例的变型的混合动力车的总体框图。
具体实施方式
下面将参照附图详细介绍本发明的实施例，在附图中，相同或对应的 部件分配相同的参考标号，并不再对其重复进行介绍。图1为混合动力车的总体框图，其作为根据本发明一实施例的电动车 辆的实例。参照图1，混合动力车100包含蓄电装置B、升压转换器IO、 变换器20与30、电动发电机MG1与MG2、发动机4、动力分割机构3、 车轮2、控制装置60。混合动力车100还包含输入端子90、整流器92、变换器94、变压器 86、 AC线ACL1与ACL2。另夕卜，混合动力车100包含电源线PL1与PL2、 接地线SL、电容器Cl与C2、 U相线UL1-UL3、 V相线VL1-VL3、 W相 线WL1-WL3、电压传感器71、 72与74、电流传感器80、 82与84。动力分割机构3被连接到发动机4以及电动发电机MG1与MG2，以 便在它们之间分割动力。例如，包含恒星齿轮、行星齿轮架、环形齿轮的 三个旋转轴的行星齿轮机构可被用为动力分割机构3。三个旋转轴被连接 到发动机4、电动发电机MG1与MG2的各旋转轴。例如，通过使发动机 4的曲轴穿过电动发电机MG1的中空转子的中心，发动机4和电动发电机 MG1、 MG2能被机械连接到动力分割机构3。被连接到车轮2。另夕卜，用于电动发电机MG2的旋转轴的减速齿轮可装在 动力分割机构3之中。电动发电机MG1装在混合动力车100中，作为由发动机4驱动的发 电机以及作为能够起动发动机4的电动机运行，电动发电机MG2装在混 合动力车100中，作为对驱动轮2—一其被称作被驱动轮一一进行驱动的电动机运行。蓄电装置B具有连接到电源线PL1的正电极和连接到接地线SL的负 电极。电容器C1连接在电源线PL1与接地线SL之间。升压转换器10包含电抗器L、 npn晶体管Ql与Q2、反并联二极管 Dl与D2。 NPN晶体管Ql与Q2串联连接在电源线PL2与接地线SL之 间。在NPN晶体管Ql与Q2的集电极与发射极之间分别连接反并联二 极管D1、 D2，以便传导从发射极侧到集电极侧的电流。电抗器L一端连 接到NPN晶体管Ql与Q2的连接节点，另一端连接到电源线PL1。对于上面介绍的叩n晶体管以及本说明书在下文介绍的npn晶体管， 可使用例如IGBT (绝缘栅型双极晶体管)。另夕卜，例如功率MOSFET (金 属氧化物半导体场效应管)等功率开关元件可代替npn晶体管使用。电容器C2被连接在电源线PL2与接地线SL之间。变换器20包含U 相臂22、 V相臂24、 W相臂26。 U相臂22、 V相臂24、 W相臂26并联 连接在电源线PL2与接地线SL之间。U相臂22由串联连接的叩n晶体 管Qll、 Q12构成。V相臂24由串联连接的叩n晶体管Q13、 Q14构成。 W相臂26由串联连接的npn晶体管Q15、Q16构成。npn晶体管Q11-Q16 的集电极与发射极之间分别连接从发射极侧向集电极侧传导电流的反并联 二极管Dll-D16。电动发电机MG1包^Ht为定子线圏的三相线圈12。构成三相线圏12 的U相线圏U1、 V相线圏V1、 W相线圏Wl有一端彼此连接以形成中性 点N1，另一端连接到变换器20的U相臂22、 V相臂24、 W相臂26的各 npn晶体管的连接节点。变换器30包含U相臂32、 V相臂34、 W相臂36。电动发电机MG2 包含作为定子线圏的三相线圏14。变换器30与电动发电机MG2的构造分 别类似于变换器20和电动发电机MG1的构造。变压器86包含一次线圏87和二次线圏88。 二次线圏88分别经由AC 线ACL1与ACL2连接到电动发电机MG1与MG2的三相线圏12与14 的中性点Nl与N2。 一次线圏87被连接到变换器94。整流器92 ,皮连接在变换器94的一次侧。输入端子90被连接在整流器92的一次侧。蓄电装置B为可再充电的DC电源，例如镍氢二次电池或锂离子二次 电池。蓄电装置B向升压转换器10提供DC电力。蓄电装置B由升压转 换器10充电。具有大电容的电容器可被用作蓄电装置B。电压传感器71检测蓄电装置B的电压VB，以便将检测到的电压VB 提供给控制装置60。电流传感器84检测相对于蓄电装置B输入/输出的电 流IB，以便将所检测到的电流IB提供给控制装置60。电容器Cl对电源 线PL1与接地线SL之间的电压变化进行平滑。升压转换器10响应于来自控制装置60的信号PWC，使用电抗器L 对来自蓄电装置B的DC电压进^f亍升压，并将升压电压提供到电源线PL2 上。具体而言，基于来自控制装置60的信号PWC，升压转换器10响应于 叩n晶体管Q2的开关操作地在电抗器L上将流动的电流蓄积为磁场能量， 以便对来自蓄电装置的DC电压进行升压。升压转换器10将升压电压与 npn晶体管Q2的关断定时同步地经由反并联二极管Dl输出到电源线 PL2。当由车辆外部且连接到输入端子90的商用电源实现蓄电装置B的充 电时，升压转换器10基于来自控制装置60的信号PWC控制蓄电装置B 的充电电5危。电容器C2对电源线PL2与接地线SL之间的电压变化进行平滑。电 压传感器72检测电容器C2端子之间的电压，即相对于接地线SL在电源 线PL2上的电压VH，并将检测得到的电压VH提供给控制装置60。基于来自控制装置60的信号PWM1，变换器20将来自电源线PL2 的DC电压转换为三相AC电压，其被提供给电动发电机MG1。相应地， 电动发电机MG1被驱动以产生指定的转矩。基于来自控制装置60的信号 PWM1，变换器20将电动发电机MG1在收到发动机4的输出时产生的三 相AC电压转换为DC电压，并将转换得到的DC电压输出到电源线PL2 上。基于来自控制装置60的信号PWM2，变换器30将来自电源线PL2 的DC电压转换为三相AC电压，并将转换得到的三相AC电压输出到电动发电机MG2。相应地，电动发电机MG2被驱动以产生指定的转矩。在 车辆再生制动模式下，基于来自控制装置60的信号PWM2，变换器30将 电动发电机MG2在收到来自车轮2的旋转力时产生的三相AC电压转换 为DC电压，并将转换得到的DC电压提供到电源线PL2上。这里所用的"再生制动"包含当混合车辆的驾驶者按下足刹装置时 伴有再生发电的制动运行，或者，在不操作足刹装置的情况下，在行驶期 间，通过关闭加速器踏板的在再生发电过程中的车辆减速(或停止加速)。当由连接到输入端子卯的商用电源实现蓄电装置B的充电时，变换 器20与30对由变压器86升压并施加到三相线圈12与14的中性点Nl与 N2的AC电压进行整流，用于输出到电压线PL2上。当蓄电装置B由商 用电源充电时，变换器20与30的叩n晶体管Q11-Q16和Q21-Q26均被 关断(门(Gate)关闭)，整流由反并联二极管D11-D16和D21-D26进 行。电动发电机MG1、 MG2为三相AC电机，并由例如三相交流同步电 机构成。电动发电机MG1使用发动机4的输出产生三相AC电压，其被 输出到变换器20。电动发电机MG1通过来自变换器20的三相AC电压产 生驱动动力以起动发动机4。电动发电机MG2通过接收自变换器30的三 相AC电压产生车辆的驱动转矩。在车辆的再生制动模式下，电动发电机 MG2产生并将三相AC电压输出到变换器30。变压器86将来自变换器94的高频AC电压升压到高于蓄电装置B的 电压VB的电压等级，并将升压AC电压输出到AC线ACL1与ACL2。 变压器86将各元件一一例如装在车辆中的变换器20与30_—与连接到输 入端子卯的商用电源隔离开。电压传感器74检测AC线ACL1与ACL2 之间的电压VAC,并将检测得到的电压VAC输出到控制装置60。当蓄电装置B由车辆外部的商用电源充电时，输入端子卯用于接收 商用AC电压。整流器92对供到输入端子90的商用AC电压进行整流， 以4更输出到变换器94。变换器94将来自整流器92的DC电压转换为高频 AC电压，其4皮输出到变换器86的一次线圈87。ii借助整流器92和变换器94在频率上对来自商用电源的商用AC电压 进行提高的原因在于可通过在高频下运行变压器86来减小变压器86的尺 寸。电流传感器80检测流到电动发电机MG1的电机电流MCRT1，并将 检测得到的电机电流MCRT1输出到控制装置60。电流传感器82检测流 到电动发电4几MG2的电机电流MCRT2，并将检测得到的电才几电流 MCRT2输出到控制装置60。控制装置60分别产生驱动升压转换器10的信号PWC以及驱动变换 器20与30的信号PWM1与PWM2。所产生的信号PWC、PWM1 、PWM2 分别被输出到升压转换器IO、变换器20、变换器30。控制装置60判断是否由连接到输入端子卯的商用电源对蓄电装置B 充电，并在执行蓄电装置B的充电时关断变换器20与30的所有npn晶体 管Q11-Q16以及Q21-Q26，并借助升压转换器10实现蓄电装置B的充电 控制。图2为图1的控制装置60的功能框图。参照图2，控制装置60包含 转换器控制单元61、第一变换器控制单元62、第二变换器控制单元63以 及AC输入控制单元64。基于来自电压传感器71的电压VB、来自电压传感器72的电压VH、 输出自HV-ECU (未示出，下面同样适用)的电动发电机MG1与MG2 的电机速度MRN1与MRN2以及转矩指令值TR1与TR2、来自电流传感 器84的电流IB、来自AC输入控制单元64的充电电流目标值IBR以及充 电控制指令CHG，转换器控制单元61产生用于开通/关断升压转换器10 的叩n晶体管Ql、 Q2的信号PWC,以便将所产生的信号PWC输出到 升压转换器10。基于电动发电机MG1的电机电流MCRT1和转矩指令值TR1以及电 压VH，第一变换器控制单元62产生用于开通/关断变换器20的npn晶体 管Q11-Q16的信号PWM1，以便将所产生的信号PWM1提供给变换器20。 在接收到来自AC输入控制单元64的门关断指令GOFF时，第一变换器控制单元62产生并将信号PWM1提供给变换器20，以便关断变换器20 的所有npn晶体管Qll-Q16。基于电动发电机MG2的电机电流MCRT2和转矩指令值TR2以及电 压VH，第二变换器控制单元63产生用于开通/关断变换器30的叩n晶体 管Q21-Q26的信号PWM2。所产生的信号PWM2被输出到变换器30。在 接收到来自AC输入控制单元64的门关断指令GOFF时，第二变换器控 制单元63产生并将信号PWM2提供给变换器30，以便关断变换器30的 所有叩n晶体管Q21-Q26。基于来自未示出的点火,(或点火开关，下面同样适用)的信号IG 以及来自电压传感器74的电压VAC， AC输入控制单元64判断是否由车 辆外部的商用电源实现对蓄电装置B的充电。在蓄电装置B充电执行过程 中，AC输入控制单元64向第一与第二变换器控制单元62与63输出门关 断指令GOFF，并向转换器控制单元61输出充电控制指令CHG。充电控 制指令CHG为指示转换器控制单元61实现蓄电装置B的充电控制的指 令。当蓄电装置B的充电净皮执行时，AC输入控制单元64基于接收自 HV-ECU的蓄电装置B的充电状态(SOC )计算蓄电装置B的充电电流目 标值IBR,并将计算得到的充电电流目标值IBR提供给转换器控制单元61 。 蓄电装置B的SOC由未示出的电池ECU基于7^知方案计算得出。图3为程序控制构造的流程图，该程序与由图2所示AC输入控制单 元64进行的、蓄电装置B的充电执行的判断有关。此流程图的过程以恒 定的时间间隔或每当满足预定条件时由主程序调用并执行。参照图3， AC输入控制单元64基于来自点火掩睫的信号IG判断点 火M是否已被旋转到OFF位置(步骤SIO)。在判断为点火掩睫不处在 OFF位置时(步骤SIO中的否)，AC输入控制单元64判断为不适合将商 用电源连接到输入端子90以^更对蓄电装置B充电，控制进行到步骤S60。 控制^^皮转移到主程序。当在步骤S10中作出点火M对应于OFF位置的判断时(步骤S10中的是)，AC输入控制单元64基于来自电压传感器74的电压VAC判断 来自商用电源的商用AC电压是否被施加到输入端子卯上(步骤S20 )。 在判断为商用AC电压未4皮输入时(步骤S20中的否)，AC输入控制单 元64不实现充电处理，控制进行到步骤S60。因此，控制返回到主程序。 当确定商用AC电压到输入端子90的输入时(步骤S20中的是)， AC输入控制单元64基于蓄电装置B的SOC计算蓄电装置B的充电电流 目标值IBR。计算得到的充电电流目标值IBR被输出到转换器控制单元61 (步骤S30)。例如，当蓄电装置B的SOC低于对应于蓄电装置B的足 够的SOC的基准值时，AC输入控制单元64将蓄电装置B的充电电流目 标值IBR设置在预定值。充电电流目标值IBR的值可根据蓄电装置B的 SOC而变化。当步骤S30中蓄电装置B的充电电流净皮设置时，AC输入控制单元64 将门关断指令GOFF输出到第一与第二变换器控制单元62与63 (步骤 S40)。作为响应，第一与第二变换器控制单元62与63分别关断变换器 20与30中的所有叩n晶体管Q11-Q16和Q21-Q26。变换器20与30的开 关在从连接到输入端子卯的商用电源向蓄电装置B充电的过程中净皮抑制。在步骤S40的处理之后，AC输入控制单元64将充电控制指令CHG 输出到转换器控制单元61，以便指示转换器控制单元61执行蓄电装置B 的充电控制(步骤S50)。相应地，转换器控制单元61执行蓄电装置B的 充电控制，如同将在下文中介绍的那样。在蓄电装置B的充电过程中，升 压转换器IO对蓄电装置B充电，同时，将蓄电装置B的电流控制在充电 电流目标值IBR的等级。于是，控制返回到主程序(步骤S60)。图4为图2的转换器控制单元61的功能框图。参照图4,转换器控制 单元61包含变换器输入电压指令计算单元111、减法器112与114、 PI控 制单元113、反馈电压指令计算单元115、占空比计算单元116、 PWM信 号转换单元117。变换器输入电压指令计算单元111基于来自HV-ECU的电机速度 MRN1与MRN2以及转矩指令值TR1与TR2计算变换器输入电压的最优值(目标值)，即电压指令VH—com。计算得到的电压指令VH—com被输 出到反馈电压指令计算单元115。减法器112接收来自AC输入控制单元64的充电电流目标值IBR以 及来自电流传感器84的电流IB,以便从充电电流目标值IBR中减去电流 IB。计算得到的结果被输出到PI控制单元113。PI控制单元113将接收自减法器112的、充电电流目标值IBR与电流 IB之间的偏差用作输入进行比例积分运算。计算得到的结果被输出到减法 器114。减法器114接收Pl控制单元113的输出值以及来自电压传感器72的 电压VH,以便从电压VH中减去PI控制单元113的输出值。计算得到的 结果作为电压指令VHJB被输出到反馈电压指令计算单元115。反馈电压指令计算单元115接收电压VH、来自AC输出控制单元64 的充电控制指令CHG、来自变换器输入电压指令计算单元111的电压指令 VH—com、来自减法器114的电压指令VH—IB。当充电控制指令CHG非 激活时，反馈电压指令计算单元115基于电压VH以及来自变换器输入电 压指令计算单元in的电压指令VH—com计算反馈电压指令VH_fb，以便 将电压VH控制在电压指令VH—com的等级。计算得到的反馈电压指令 VH—fb被输出到占空比计算单元116。当充电控制指令CHG激活时，反馈电压指令计算单元115基于电压 VH和来自减法器114的电压指令VH—IB计算反馈电压指令VH_fb,以便 将电压VH控制在电压指令VH—IB的等级。计算得到的反馈电压指令 VH—fb被输出到占空比计算单元116。基于来自电压传感器71的电压VB、电压VH、来自反馈电压指令计 算单元115的反馈电压指令VI^fb，占空比计算单元116计算占空比，以 便将电压VH控制在电压指令VH一com或VH_IB的等级。计算得到的占 空比被输出到PWM信号转换单元117。基于来自占空比计算单元116的占空比，PWM信号转换单元117产 生PWM (脉宽调制)信号，以^t开通/关断升压转换器10的npn晶体管Ql与Q2。所产生的PWM信号作为信号PWC被输出到升压转换器10的 npn晶体管Ql与Q2。当来自AC输入控制单元64的充电控制指令CHG非激活时，即当蓄 电装置B由商用电源的充电未被执行时，转换器控制单元61控制升压转 换器10的上臂与下臂的开关占空，使得电压VH被控制在由变换器输入电 压指令计算单元m计算得到的电压指令VH—com的等级。相反，当来自AC输入控制单元64的充电控制指令CHG激活时，即 当执行蓄电装置B由商用电源的充电时，对升压转换器10的上臂与下臂 的开关占空进行控制，4吏得蓄电装置B的充电电流IB ,皮控制在充电电流 目标值IBR的等级。图5为图2的第一与第二变换器控制单元62与63的功能框图。参照 图5，第一与第二变换器控制单元62与63各自包含用于电机控制的相电 压计算单元120和PWM信号转换单元122。电机控制相电压计算单元120从电压传感器72接收电压VH (其为变 换器20与30的输入电压)，从电流传感器80 (或82 )接收流过电动发电 机MG1 (或MG2 )各相的电机电流MCRT1 (或MCRT2 ),并从HV-ECU 接收转矩指令值TR1 (或TR2 )。电机控制相电压计算单元120基于输入 的值计算将被施加到电动发电机MG1 (或MG2)的各相线圏的电压。各 相线圏的计算得到的电压被输出到PWM信号转换单元122。当来自AC输入控制单元64的门关断指令GOFF非激活时，PWM信 号转换单元122响应于接收自电机控制相电压计算单元120的各相线圏的 电流指令，以产生开通/关断变换器20 (或30 )的各npn晶体管Q11-Q16 (或Q21-Q26)的信号PWM1J)(信号PWM1的一种类型)(或信号 PWM2—0 (信号PWM2的一种类型))。因此，各叩n晶体管Q11-Q16 (或Q21-Q26)受到开关控制，将被传 导到电动发电机MG1 (或MG2)各相的电流受到调节，使得电动发电机 MG1 (或MG2)输出指定转矩。结果，输出对应于转矩指令值TR1 (或 TR2)的电机转头巨。当来自AC输入控制单元64的门关断指令GOFF激活时，PWM信号 转换单元122产生关断变换器20 (或30 )的所有npn晶体管Q11-Q16 (或 Q21-Q26)的信号PWM1_1 (信号PWM1的一种类型)(或信号PWM2_1 (信号PWM2的一种类型))，无论电机控制相电压计算单元120的输出 如何。所产生的信号PWM1—1 (或PWM2—1)被输出到变换器20 (或30 ) 的npn晶体管Q11-Q16 (或Q21-Q26)。再度参照图1，将介绍混合动力车100的整体运行。混合动力车100 将发动机4和电动发电机MG2用作动力源行驶。电力由电动发电机MG1 使用发动机4的输出产生，以便向蓄电装置B供给电力。在车辆的再生制 动才莫式中，再生发电由电动发电才几MG2^f吏用电动发电机MG2的旋转力进 行，以便向蓄电装置B供给电力。混合动力车100上，蓄电装置B可使用连接到输入端子卯的商用电 源充电。施加到输入端子卯的商用AC电压被整流器92和变换器94转换 为高频AC电压，以〗更施加到变压器86。变压器86将来自变换器94的高频AC电压升压到高于蓄电装置B的 电压等级VB的电压等级。升压后的AC电压经由AC线ACL1与ACL2 被输出到电动发电机MG1与MG2的三相线圏12与14的中性点Nl与 N2。施加到中性点Nl与N2的AC电压被变换器20与30整流，以便输 出到电源线PL2上。当蓄电装置B的充电由商用电源实现时，变换器20与30的各npn晶 体管Q11-Q16和Q21-Q26均净皮关断而不开关。由于施加到中性点Nl与 N2的AC电压被变压器86升高到高于蓄电装置B的电压VB的电压等级， 变换器20与30的反并联二极管D11-D16以及D21-D26作为整流电路，对 施加到中性点Nl与N2的AC电压进行整流，以便输出到电源线PL2上。控制装置60基于蓄电装置B的SOC设置蓄电装置B的充电电流。升 压转换器10响应于来自控制装置60的信号PWC以便对蓄电装置B充电， 同时，控制从电源线PL2向蓄电装置B的充电电流。根据本实施例，从车辆外部的商用电源到电动发电机MG1与MG2的三相线圏12与14的中性点N1与N2的AC电力供给允许对蓄电装置B充 电，而不必另外提供专用AC/DC转换器。由于变压器86被设置在输入端子卯与中性点Nl及N2之间、使得来 自商用电源的商用AC电压被升高到高于蓄电装置B的电压VB的电压等 级以施加到中性点N1、 N2上，在蓄电装置B从商用电源充电时不需要变 换器20与30的开关。因此，可消除变换器20与30的开关损耗，使得充 电中的损耗的减小成为可能。另外，可保证例如电动发电机MG1与MG2 以及变换器20与30等装置从商用电源的隔离。从输入端子卯到变压器86的一次线圏87的路径可从混合动力车外部 提供。图6为根据本发明该实施例的变型的混合动力车的总体框图。参照图 6,混合动力车100A包含变压器86的二次线圏88。变压器86的一次线圏 87、输入端子卯、整流器92、变换器94在混合动力车IOOA外部提供。变压器86的一次线圏87、输入端子卯、整流器92、变换器94被构 成为车辆外部的充电设备。当蓄电装置B将从连接到输入端子卯的商用 电源充电时， 一次线圏87被 没置在装入混合动力车100A的二次线圏88 的附近，以^更允许对来自商用电源的商用AC电压进行升压以施加到中性 点Nl与N2。才艮据混合动力车IOOA，当蓄电装置B由商用电源充电时，以非接触 的方式允许关于混合动力车IOOA的充电。另外，由于变压器86的一次线 圏87、输入端子卯、整流器92、变换器94被设置在车辆外部，与上文介 绍的混合动力车100相比，可减轻混合动力车100A的重量。尽管上面介绍的实施例包含输入端子90与变压器86之间的整流器92 和变换器94以减小变压器86的尺寸，即使没有整流器92和变换器94， 本发明也适用。尽管在上面介绍的实施例中混合动力车被介绍为本发明的电动车辆的 实例，本发明也适用于除燃料电池外装有例如电池或电容器等蓄电装置的 燃料电池车辆以及电气车辆。在上面给出的介绍中，三相线圏12和14分别对应于本发明的"第一 多相绕组，，和"第二多相绕组，，。变换器20与30分别对应于本发明的"第 一变换器，，和"第二变换器，，。升压转换器10和变压器86分别对应于本 发明的"转换器"和"升压装置"。另外，电动发电机MG1与MG2分别 对应于本发明的"第一电机，，与"第二电机，，。应当明了，这里公开的实施例在任何方面为说明性、非限制性。本发 明的范围由权利要求书的条款而不是上面的说明书限定，并旨在包含属于 与权利要求书的条款对应的含义和范围的任何变型。
权利要求
1. 一种充电控制装置，其用于对蓄电装置充电，其包含第一多相绕组，其为星形连接，第二多相绕组，其为星形连接，第一与第二变换器，其分别被连接到所述第一与第二多相绕组，并包含与各开关元件并联连接的反并联二极管，转换器，其被布置在所述第一与第二变换器中的每一个和所述蓄电装置之间，以及升压装置，其被布置在所述第一多相绕组的第一中性点与所述第二多相绕组的第二中性点中的每一个和电源之间，将供自所述电源的电压升高到高于所述蓄电装置的电压的电压等级，并将其施加到所述第一与第二中性点，其中所述第一与第二变换器经由所述反并联二极管将由所述升压装置升压和施加到所述第一与第二中性点的电压输出到所述转换器，所述转换器在基于所述蓄电装置的充电状态控制所述蓄电装置的充电电流的同时对所述蓄电装置进行充电。
5. —种电动车，其包含 蓄电装置，第一电机，其包含作为定子绕组的、星形连接的第一多相绕组， 第二电机，其包含作为定子绕组的、星形连接的第二多相绕组， 第一与第二变换器，其分别与所述第一与第二电机对应地设置，并包含与各开关几件并联连接的反并联二极管，转换器，其净皮布置在所述第 一与第二变换器中的每一个和所述蓄电装 置之间，以及升压装置，其被布置在所述第一多相绕组的第一中性点和所述第二多 相绕组的第二中性点中的每一个与车辆外部的电源之间，将供自所述电源 的电压升高到高于所述蓄电装置的电压的电压等级，并将其施加到所述第 一与第二中性点，其中当所述蓄电装置的充电由所述电源实现时，所述第 一与第二变换器经由所述反并联二极管将由所述升压装置升压 和施加到所述第 一与第二中性点的电压输出到所述转换器，所述转换器在基于所述蓄电装置的充电状态控制所述蓄电装置的充电 电流的同时对所述蓄电装置进行充电。
6. 根据权利要求5的电动车，其中，供自所述电源的电压为AC电压， 所述升压装置包含对供自所述电源的AC电压进行升压的变压器，且 所述第一与第二变换器使用所述反并联二极管对由所述变压器升压和施加到所述第一与第二中性点的AC电压进行整流，并将其输出到所述转 换器。
7. 根据权利要求6的电动车，其中，所述电源为商业用AC电源。
全文摘要
从车辆外部的商用电源施加到输入端子(90)的商用AC电压由变压器(86)升压到高于蓄电装置(B)的电压(VB)的电压等级，并施加到中性点(N1，N2)。在蓄电装置(B)由商用电源充电的模式中，变换器(20，30)中的所有npn晶体管被关断。施加到中性点(N1，N2)的AC电压被变换器(20，30)的反并联二极管整流，以便供到电源线(PL2)。升压转换器(10)控制从电源线(PL2)到蓄电装置(B)的充电电流。
文档编号B60L11/18GK101253666SQ20068003189
公开日2008年8月27日 申请日期2006年8月30日 优先权日2005年9月1日
发明者中村诚, 及部七郎斋, 峰泽幸弘, 石川哲浩 申请人:丰田自动车株式会社