专利名称：车辆间充电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种例如搭载于电动汽车、混合动力汽车等车辆中对其他的车辆的电池充电的车辆间充电装置。
背景技术：
为了利用电池余量充足的电动汽车或者混合动力汽车等车辆(以下，称作救援车辆)救援所谓的电池用完无法自己行驶的电动汽车等车辆(以下，称作救援对象汽车)，作为在车辆间充放电的现有技术，有专利文献I所述的发明。以下，说明上述现有技术。图19表示，电池余量充足的救援车辆101对电池用完的救援对象车辆102充电的主电路结构。首先，为了抑制连接两车的电池BAI\、BAT2时所产生的冲击电流，在连接线缆5后分别导通继电器RY2a、1 1与1^213、RY3b，利用冲击电流防止电阻I开始预备充电。然后，导通继电器RYla、RYlb，开始从电池BAT1向电池BAT2的主充电。此外，11是连接器。另外，作为向车辆外部供电的现有技术，有专利文献2所述的发明。该现有技术是，具备内燃机和包括将连结成星形(星形接线)的第一多相绕组作为定子绕组的第一旋转电机构成的发电装置，在第一旋转电机中，旋转轴与内燃机的曲柄轴结合，使用内燃机的输出来发电。另外，还包括变电部，它具有包括将连结成星形的第二多相绕组作为定子绕组的第二旋转电机；与第一、第二旋转电机分别对应而设置的第一、第二逆变器；为了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之间产生用于向电负载输出电力的电压差而控制第一、第二逆变器的逆变器控制部；和与第一、第二中性点连接，且从第一、第二中性点向电负载输出电力的电力输出部。上述控制部控制第一旋转电机的发电量，以使第一旋转电机的发电量与从变电部向外部的电负载输出的电能大致相等。发明要解决的课题在专利文献I的现有技术中，为了抑制充电时的冲击电流，需要预充电电路，成本和所占空间增大。另外，充电电流依赖于救援车辆与救援对象车辆的电池规格、还有电池的SOC(充电状态)、SOH(劣化状态)，难以预先获知不超过确切的预充电电阻值、充电电流允许值的主继电器的通电时间。即，在不同种类的车辆之间，有可能无法应用该现有技术。而且，在该现有技术中，因为无法控制充电量，因此，无法进行充满救援对象车辆自己行驶至最近的充电站所需的最低限度充电量这样的运用。
另外，在专利文献2的现有技术中，无需另外追加变电器就能控制供给外部负载的电流，但是，需要两组旋转电机(电动机)以及逆变器，导致成本增大和装置的大型化。另一方面，作为其他的手段，考虑使用搭载了基于标准规格的快速充电器的救援车辆。但是，如果这样，需要单独的快速充电用的DC/DC转换器，存在导致成本增加、空间受限等问题。
专利文献I :日本特开2010-252547号公报(段落0010 0021、图I等)专利文献2 :日本特许第4412270号公报(段落0022、0027 0055、图I等)
发明内容
因此，本发明要解决的课题是，提供一种不使用预充电电路、快速充电用的DC/DC转换器等，就能够供给适合救援对象车辆的电池的充电电流，且能够实现低成本和小型化的车辆间充电装置。用于解决课题的方法为了解决上述课题，发明的第一方面的救援车辆能够利用救援车辆对救援对象车辆的电池充电，其中，上述救援车辆包括电池；将上述电池的直流电压转换成交流电压的逆变器；由上述逆变器驱动的车辆驱动用电动机；和具有上述电池的管理功能、上述逆变 器的控制功能、对其他的救援对象车辆的电池的充电控制功能的控制装置，上述车辆间充电装置包括连接部，上述连接部将从上述电动机的中性点和上述逆变器的正负直流母线中的一个母线输出的充电电流供给至上述救援对象车辆的电池，且在上述控制装置与上述救援对象车辆之间发送接收用于对上述救援对象车辆的电池充电的控制信号。发明的第二方面的救援车辆能够利用救援车辆对救援对象车辆的电池充电，其中，上述救援车辆包括电池；使上述电池的直流电压升压的转换器；将上述转换器的直流输出电压转换成交流电压的逆变器；由上述逆变器驱动的车辆驱动用的电动机；和具有上述电池的管理功能、上述转换器和上述逆变器的控制功能、对其他的救援对象车辆的电池的充电控制功能的控制装置，上述车辆间充电装置包括连接部，上述连接部将从上述电动机的中性点和上述逆变器的正负直流母线中的一个母线输出的充电电流供给至上述救援对象车辆的电池，且在上述控制装置与上述救援对象车辆之间发送接收用于对上述救援对象车辆的电池充电的控制信号。发明的第三方面是，在第一方面或第二方面上述的车辆间充电装置中，上述救援车辆包括发动机、和由上述发动机驱动的发电机，且具有利用上述发电机对上述救援车辆的电池充电的充电控制功能。发明的第四方面是，在第一方面 第三方面中任意一项上述的车辆间充电装置中，上述救援车辆具备指定对上述救援对象车辆的电池充电的充电量的功能。发明的第五方面是，在第一方面 第四方面中任意一项上述的车辆间充电装置中，上述连接部具有标准化的快速充电用的连接器。发明效果根据第一方面的发明，能够共用对救援对象车辆的电池充电的充电电路和救援车辆的电动机驱动电路，任意地控制充电电流。由此，不仅能够不使用预充电电路而抑制充电开始时的冲击电流，并且能够利用适合作为充电对象的救援对象车辆的电池的充电电流进行充电。另外，为了实现这些功能，也不需要现有技术中需要另外设置的充电专用的DC/DC转换器。因此，根据本发明，能够提供一种小型、低成本的，具有相当于快速充电器的充电功能的救援车辆。根据第二方面的发明，除了第一方面的效果外，在救援对象车辆所需的充电电压比救援车辆的电池电压高的情况下也能充电。根据第三方面的发明，除了第一方面、第二方面的效果外，通过由发动机进行的发电能够对救援车辆本身的电池充电。因此，救援车辆的续航距离的制约得到缓解，能够扩大运用范围。根据第四方面的发明，指定救援对象车辆能够自己行驶至最近的充电站所需的最低限度的充电量，能够灵活地进行充电。因此，能够在短时间内进行应急充电，所以，能够缩短救援时间，高效地运用救援车辆。根据第五方面的发明，能够使用标准化的界面，无论何种救援对象车辆都能对其 进行救援。
图I是表示本发明的第一实施例的结构图。图2是表示本发明的第二实施例的结构图。图3是表示本发明的第三实施例的结构图。图4是应用本发明的第一实施方式的电动汽车驱动系统的结构图。图5是图4中的逆变器控制装置的结构图。图6是图4中的充电控制装置的结构图。图7是表示向本发明的实施方式中的救援对象车辆充电的充电动作的流程图。图8是与图7对应的时间图。图9是应用本发明的第二实施方式的电动汽车驱动系统的结构图。图10是图3的救援车辆的具体结构图。图11是图10中的自车充电装置的结构图。图12是三相逆变器的电动机驱动电路。图13是图12所示的三相逆变器的零相等效电路。图14是三相逆变器的电动机驱动电路。图15是图14所示的三相逆变器的零相等效电路。图16是表示以图12所示的电路为对象的PWM脉冲控制模块的图。图17是图16的动作说明图。图18是表示用于利用预先设定的充电电流对救援对象车辆充电的PWM脉冲控制模块的图。图19是专利文献I记载的现有技术的主电路结构图。
具体实施例方式下面，根据
本发明的实施方式。首先，图4是应用本发明的第一实施方式的电动汽车驱动系统的结构图。该系统以电动汽车、混合动力汽车作为救援车辆对其他的救援对象车辆(电动汽车等)的电池充电。
在图4中，电动汽车驱动系统包括用于使电动汽车行驶的永磁同步电动机等电动机M1 ;驱动该电动机M1的三相逆变器INV ；电池BAT1 ;控制装置CONT115另外，I是防止冲击电流用的电阻器，ZaJbdcJcURYpRY2是继电器，3是电容器，4s是作为连接部的标准化的快速充电用的连接器，7、7u、7v、7w是电流检测器，8、8a是电压检测器，10是磁极位置检测器，T11 T16是半导体开关元件。另一方面，控制装置CONT1包括电池管理装置100 ;逆变器控制装置300 ;充电控制装置400 ;上级控制装置500，从外部的充电量设定器200向上级控制装置500输入救援对象车辆的充电量设定值(目标充电量)。该系统的概略动作如下。在车辆行驶时，继电器RYp RY2是开放(开路)状态，逆变器INV由通常的三相逆变器的动作来驱动电动机M1。
另一方面，在向图中未示的救援对象车辆的电池供给充电电流时，闭合继电器RY1, RY2，构成通过连接器4s将电动机M1的中性点与负侧直流母线与救援对象车辆的电池连接的电路。像这样构成电路，例如根据日本特许第3223842号公报，图12所示的三相逆变器的零相等效电路为图13所示，能够构成降压转换器。在图13中，Tu相当于逆变器INV的上臂开关元件，Tb相当于其下臂开关元件，Lz相当于电动机M1的绕组的电抗器，负载相当于救援对象车辆的电池。由于该电路的动作原理已在日本特许第3223842号公报中详细阐述，因此，此处省略。在上述日本特许第3223842号公报中记载有，救援车辆的电池BAT1的电压V1、电动机札的中性点和负侧直流母线之间的电位差V2、上臂的占空比D1之间存在公式I的关系。(公式I)V2 = D1 V1其中，D1 = |，(D1 = 0 I. 0)，T :切换周期，T1 :上臂的接通时间根据公式I，改变上下臂的占空，能够将向电动机M1的中性点与负侧直流母线之间的连接的救援对象车辆供给的供给电压(充电电压)在0 V1之间调整为任意的大小。这意味着能够控制对于救援对象车辆的充电电流，能够恒流充电。因此，在将充电电压的初始值设定为救援对象车辆的电池电压的状态下闭合继电器RYpRY2时，不会产生冲击电流。作为其他的结构，如图14所示，在电动机M1的中性点与正侧直流母线之间连接负载(救援对象车辆的电池)的情况下，三相逆变器的零相等效电路变成图15所示，同样能够构成降压转换器。S卩，通过从电动机M1的中性点与逆变器INV的正负直流母线中的任一个直流母线(任意一方)之间获得输出电压，能够构成将救援车辆的电池BAT1的电压V1作为输入的降压转换器。下面，对改变以图12所示的电路作为对象的上下臂的占空的单元进行说明。图16是表示PWM脉冲控制模块的图，SWp SW2表示开关，9u、9v、9w表示加减运算器，12表示PWM生成器。另外，图17是表示该模块的PWM脉冲生成方法的图。如图17所示，在PWM生成器12中，比较作为载波的三角波与作为信号波的电压指令值Vz' Vul' Vvl' Vwl*的大小，生成PWM脉冲。作为改变上下臂的占空的方法，如图16所示，利用开关SW1断开电动机驱动用的交流电压指令值Vul' Vvl' Vwl*(Vul*, Vvl' Vwl*也可以分别为零)，另一方面，闭合开关SW2,向各相输入相同的电压指令值AC。结果是，逆变器INV的各相上下臂的开关元件T11 T16的开关成为相同的类型，具有构成图13所示的降压转换器的开关元件Ub的功能。此处，如果控制Vz%那么可知能够改变上下臂的占空。图18是表示用于利用预先设定的充电电流对救援对象车辆充电的PWM脉冲控制模块的图。构成以上述的降压转换器的输出电流(充电电流)检测值izdet作为反馈量的电流调节器ACR，将其输出为向各相输入的相电压指令值V，根据预先设定的电流指令值1。％能够对救援对象车辆的电池充电。另外，9a是加减运算器。作为充电停止的判断单元，利用标准化的充电界面，在救援车辆与救援对象车辆之间通过上述连接器4s进行通信，由此取得搭载于救援对象车辆的电池的S0C，如果其数值到达预先设定的S0C，则停止充电即可。下面，图9是本发明的第二实施方式的电动汽车驱动系统的结构图。重点说明与图4的不同点，在该第二实施方式中，附加使救援车辆的电池BAT1的电压升压的DC/DC转换器，在逆变器INV的主电路的开关元件T11 T16的耐压限度内使电池BAT1的电压升压，向直流母线供给。此外，600是设置于控制装置CONT2中的DC/DC转换器控制装置。上述DC/DC转换器(升压转换器)由和逆变器INV并联连接的开关元件T21、T22的串联电路以及电抗器L1构成，电抗器L1与电容器3的一端和开关元件T21、T22彼此的串联连接点之间相连。另外，3a是与开关元件T21、T22的串联电路并联连接的电容器，7a是电流检测器。此处，可知电池BAT1的电压V1与直流母线电SV3之间存在公式2的关系。另外，为了方便，上臂的导通时间T21与开关元件T21使用相同的符号。(公式2)
权利要求
1.一种车辆间充电装置，其特征在于 能够利用救援车辆对救援对象车辆的电池充电，其中，所述救援车辆包括电池；将所述电池的直流电压转换成交流电压的逆变器；由所述逆变器驱动的车辆驱动用电动机；和具有所述电池的管理功能、所述逆变器的控制功能、对其他的救援对象车辆的电池的充电控制功能的控制装置， 所述车辆间充电装置包括连接部，所述连接部将从所述电动机的中性点和所述逆变器的正负直流母线中的一个母线输出的充电电流供给至所述救援对象车辆的电池，且在所述控制装置与所述救援对象车辆之间发送接收用于对所述救援对象车辆的电池充电的控制信号。
2.—种车辆间充电装置，其特征在于 能够利用救援车辆对救援对象车辆的电池充电，其中，所述救援车辆包括电池；使所述电池的直流电压升压的转换器；将所述转换器的直流输出电压转换成交流电压的逆变器；由所述逆变器驱动的车辆驱动用的电动机；和具有所述电池的管理功能、所述转换器和所述逆变器的控制功能、对其他的救援对象车辆的电池的充电控制功能的控制装置， 所述车辆间充电装置包括连接部，所述连接部将从所述电动机的中性点和所述逆变器的正负直流母线中的一个母线输出的充电电流供给至所述救援对象车辆的电池，且在所述控制装置与所述救援对象车辆之间发送接收用于对所述救援对象车辆的电池充电的控制信号。
3.如权利要求I或2所述的车辆间充电装置，其特征在于 所述救援车辆包括发动机、和由所述发动机驱动的发电机，且具有利用所述发电机对所述救援车辆的电池充电的充电控制功能。
4.如权利要求I 3中任意一项所述的车辆间充电装置，其特征在于 所述救援车辆具备指定对所述救援对象车辆的电池充电的充电量的功能。
5.如权利要求I 4中任意一项所述的车辆间充电装置，其特征在于 所述连接部具有标准化的快速充电用的连接器。
全文摘要
本发明提供一种车辆间充电装置。本发明提供不使用快速充电用DC/DC转换器，就能够供给适合救援对象车辆的电池的充电电流、低成本且小型的车辆间充电装置。救援车辆包括电池；逆变器；由逆变器驱动的车辆驱动用电动机；和具有电池的管理功能、逆变器的控制功能、对于其他的救援对象车辆的电池充电的充电控制功能的控制装置，在利用该救援车辆对救援对象车辆的电池充电的车辆间充电装置中，包括用于将从电动机的中性点和逆变器的正负直流母线中的一个母线输出的充电电流供给电池，且在控制装置与救援对象车辆之间发送接收用于对电池充电的控制信号的标准化的连接器、线缆。
文档编号B60R16/02GK102684248SQ201210058530
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月7日 优先权日2011年3月18日
发明者平形政树 申请人:富士电机株式会社