充放电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种充入和放出电能的充放电系统。
【背景技术】
[0002]为了向作为车辆等的驱动力源的电动机供给电力，能够使用电池。例如将铅蓄电池、锂离子电池等二次电池用作电池。另外，除电池装置以外，还已知通过双电层电容器等来充入和放出电能的装置。
[0003]电池具有以下特性:能够蓄积的容量大，但是若进行高频度的充放电、深度大的充放电则寿命会降低。电容器具有以下特性:耐高频度的充放电、深度大的充放电而寿命长，但能够蓄积的容量比较小。这样，电池与电容器的特性不同，因此在同时搭载电池和电容器的情况下，需要进行与各自的特性相应的控制。
[0004]在日本JP2008-035670A中公开了以下内容:在搭载利用电池和利用电容器的多个充电机构的车辆中，确保输出性能比其它充电机构的输出性能优异的充电机构的充电量。
【发明内容】
[0005]电池若进行高输出、高频度的充放电、深度大的充放电则寿命会降低，因此优选的是使电容器分担这种充放电。另一方面，在以往技术中，切换为电池和电容器中的某一方来进行充放电，因此未必能够高效地进行充放电。
[0006]本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于提供如下的充放电系统:在搭载有电池、电容器等负荷、充放电特性不同的多个充电装置的充放电系统中，能够提高能量效率。
[0007]本发明的一个实施方式是一种充放电系统，该充放电系统具备:电动发电机，其是驱动车辆的驱动力源，利用车辆的动力来进行发电；第一充电装置，其向电动发电机供给电力，被充入电动发电机发电得到的电力；第二充电装置，其是与第一充电装置不同的充电装置；电力转换装置，其使第一充电装置与第二充电装置之间相互进行充放电；以及控制装置，其控制电动发电机和电力转换装置，其中，控制装置基于第一充电装置和第二充电装置的充电状态来使电力转换装置进行以下控制:使被充入到第一充电装置的电力充入到第二充电装置，或者使被充入到第二充电装置的电力充入到第一充电装置。
[0008]下面，参照附图来详细地说明本发明的实施方式、本发明的优点。
【附图说明】
[0009]图1是应用了本发明的实施方式的充放电系统的车辆的说明图。
[0010]图2A是本发明的实施方式的电容器的充放电对应图的一例的说明图。
[0011]图2B是本发明的实施方式的电池的充放电对应图的一例的说明图。
[0012]图2C是本发明的实施方式的电池的充放电对应图的一例的说明图。
[0013]图3是表示搭载有本发明的实施方式的充放电系统的车辆的运转状态和电容器、电池各自的SOC的状态的说明图。
【具体实施方式】
[0014]图1是应用了本发明的实施方式的充放电系统I的车辆的说明图。
[0015]充放电系统I具备逆变器10、电容器20、电力转换装置30、电池40、控制器50、控制器100以及电动发电机60。
[0016]电容器20(第一充电装置)例如由双电层电容器构成，充入和放出电力。电池40 (第二充电装置)例如由锂离子二次电池构成，充入和放出电力。
[0017]电容器20和电池40经由逆变器10将所充入的电力供给到电动发电机60。另外，经由逆变器10充入由电动发电机60发电得到的电力。逆变器10在电容器20及电池40与电动发电机60之间进行交流直流的转换。
[0018]电力转换装置30例如由DC/DC转换器构成，通过在电容器20与电池40之间进行电压的升降来从电容器20向电池40进行充电或者从电池40向电容器20进行充电。
[0019]在电池40上连接有电动辅机70，电池40向电动辅机70供给电力。电动辅机70包括空调、冷却水回路的泵、散热器的风扇、其它电气驱动的装置等。
[0020]电动发电机60 (motor generator)作为车辆的驱动力源而发挥功能，使驱动轮90旋转。另外，电动发电机60在车辆减速时作为发电机而发挥功能，回收为再生电力。发动机80与电动发电机60 —起作为车辆的驱动力源而发挥功能，或由发动机80单体作为车辆的驱动力源而发挥功能。另外，发动机80还能够驱动电动发电机60来使电动发电机60发电。
[0021]控制器50检测电容器20和电池40的充电状态(SOC -State of Charge)。另外，控制器50控制电力转换装置30的动作。控制器100控制逆变器10和发动机80的动作。
[0022]在请求车辆从停止状态起步时，控制器100通过将被充入到电容器20的电力经由逆变器10供给到电动发电机60来使车辆起步。
[0023]在被充入到电容器20的电力被消耗掉时，控制器50将被充入到电池40的电力经由电力转换装置30供给到电容器20。控制器100通过该电力来驱动电动发电机60。此时，控制器100也可以使发动机80运转以成为通过发动机80的驱动力和电动发电机60的驱动力来行驶的混合动力行驶。
[0024]之后，在请求车辆减速的情况下，控制器100使电动发电机60作为发电机来驱动，将发电得到的电力经由逆变器10充入到电容器20。此时，在电容器20的充电状态成为满充电的情况下，控制器50也可以进行控制使得将电动发电机60发电得到的电力经由电力转换装置30充入到电池40。
[0025]接着，说明这样构成的充放电系统的动作。
[0026]电池40由锂离子二次电池构成。电池40若进行高输出、高频度的充放电、深度大的充放电则寿命会显著降低，因此需要进行控制来避免这样的充放电。电容器20由双电层电容器构成。电容器20的充电容量比电池40的充电容量小，但是不容易因高输出、高频度的充放电、深度大的充放电而导致寿命降低。
[0027]根据这种特性，例如在车辆起步时等要在短时间内向电动发电机60供给大的电力这样的情况下，优选使用被充入到电容器20的电力。另一方面，电容器20能够蓄积的电力有限，因此优选设置能够适当地利用被充入到电池40的电力的构造。
[0028]通过这样进行与电容器20及电池40各自的特性相应的适当的电力的充放电控制，能够在不使电池40的寿命降低的同时提高能量效率，能够提高车辆的燃料消耗率。
[0029]在如图1那样构成的充放电系统I中，控制器100基于车辆的状态来进行使电动发电机60驱动或使电动发电机60发电的控制。控制器50控制电力转换装置30来进行使电容器20与电池40之间相互充入和放出电力的控制。
[0030]控制器100例如基于驾驶员的加速、减速请求、车速以及电容器20的SOC来进行电动发电机60的驱动和发电，并且还控制发动机80的运转。
[0031]如接下来说明的那样，控制器50基于电容器20的SOC和电池40的SOC来进行控制，使得从电容器20向电池40进行充电或者从电池40向电容器20进行充电。
[0032]图2A、图2B以及图2C是本发明的实施方式的控制器50所具备的充放电对应图的一例的说明图。图2A表示电容器20的充放电对应图，图2B和图2C分别表示电池40的充放电对应图。这些图2A、图2B以及图2C示出的充放电对应图用于控制器50的控制。
[0033]控制器50获取电容器20的电压来计算电容器20的SOC。同样地，获取电池40的电压和电流值来计算电池40的S0C。
[0034]控制器50根据计算出的电容器20的SOC和电池40的S0C，基于该图2示出的充放电对应图来控制电容器20和电池40的充放电。
[0035]图2A表示电容器20的充放电对应图。根据该充放电对应图，在电容器20的SOC大于规定值x3的情况下，将正侧的输出、即被充入到电容器20的电力经由电力转换装置30输出到电池40。另外，在电容器20的SOC小于规定值x2的情况下，将负侧的输出、即从电池40输出的电力经由电力转换装置30充入到电容器20。
[0036]此外，该电容器20的充放电对应图被设定成在SOC处于从规定值x3至大于x3的x4之间时输出随着SOC变大而变大，并被设定成在成为规定值x4时输出最大。它被设定成固定的斜率，目的在于防止电容器20与电池40之间的充放电电力因SOC的变化而急剧变化。
[0037]同样地，电容器20的充放电对应图被设定成在SOC处于从规定值x2至小于x2的xl之间时输入随着SOC变小而变大，并被设定成在成为规定值xl时输入最大。
[0038]图2B和图2C表示电池的充放电对应图。根据该充放电对应图，在电池40的SOC大于规定值X4的情况下，限制向正侧的输出、即限制从电容器20向电池40的充电。另外，在电池40的SOC小于规定值Xl的情况下，限制负侧的输出。即，限制从电池40向电容器20的充电。
[0039]此外，与前述的电容器20的充放电对应图同样地，在图2B中，设定成在SOC处于从规定值X3至大于X3的X4之间时输出随着SOC变大而变小，并设定成在成为规定值X4时不进行输出、即不进行从电容器20向电池40的充电，其目的在于防止电容器20与电池40之间的充放电电力因SOC的变化而急剧变化。
[0040]同样地，在图2C中，充放电对应图被设定成在SOC处于从规定值X2至小于X2的Xl之间时负侧的输出随着SOC变小而变小，并被设定成在成为规定值Xl时不进行输出、即不进行从电池40向电容器20的充电。
[0041]另外，将这些充放电对应图的充放电量的上限值设定为电力转换装置30的最大输出。
[0042]接着，说明这样构成的车辆的充放电系统I的动作。
[0043]图3是表示搭载有本发明的实施方式的充放电系统的车辆的运转状态和电容器
20、电池40各自的SOC的状态的说明图。
[0044]该图3是说明车辆从停止状态重新起步、行驶一定时