电动车辆及其控制方法_2

文档序号:9558061阅读:来源:国知局
13上,而第二电池23和第二电抗器25串联布置在第二电路径14上。第一电容器21与第一电池20并联连接,而第二电容器24与第二电池23并联连接。平滑电容器41连接在高压电路径12和基准电路径11之间。
[0051]包括在电压转换器10中的切换元件31是当在第一电抗器22中累积(充电)的电力输出到输出电路径26,或在第二电抗器25中累积(充电)的电力输出到输出电路径26时接通的切换元件。切换元件32是当在第二电抗器25中累积(充电)第二电池23的电力,或在第一电抗器22中累积(充电)的电力输出到输出电路径26时接通的切换元件。切换元件33是当在第一电抗器22中累积(充电)第一电池20的电力,或在第二电抗器25中累积(充电)第二电池23的电力时接通的切换元件。切换元件34是当在第一电抗器22中累积(充电)第一电池20的电力,或在第二电抗器25中累积(充电)的电力输出到输出电路径26时接通的切换元件。
[0052]第一电池20包括检测电压VB1的电压传感器61和检测温度TB1的温度传感器62。第二电池23包括检测电压VB2的电压传感器71和检测温度TB2的温度传感器72。分别检测第一和第二电路径13、14的电流IL1、IL2的电流传感器65、75安装在第一和第二电路径13、14上。在第一电路径13和基准电路径11之间,提供检测第一电容器21两端的电压VL1的电压传感器64。在第二电路径14上提供检测第二电抗器24两端的电压VL2的电压传感器74。在高压电路径12和基准电路径11之间,提供检测平滑电容器41两端的电压VH的电压传感器91。
[0053]逆变器40包括未示出的多个切换元件,并且对每一相位,接通和/或断开切换元件来将从电压转换器10的输出电路径26 (由基准电路径11和高压电路径12构成)输出的直流电转换成将分别从输出线43、44、45输出的三相交流(AC)电。分别为U、V和W相的输出线43、44、45连接到电动发电机50。检测每一相的电流的电流传感器92、93分别附接到V相输出线44和W相输出线45。检测转子的转速和旋转角的分解器94附接到电动发电机50。电动发电机50的输出轴51连接到附接车轴53的档位(gear)装置52。车轮54附接到车轴53,由车轴53的转速检测车速的速度传感器95附接到该车轴53。在电动车辆100内部,提供加速器踏板55、制动踏板56和起动开关57。加速器踏板的下压量传感器96和制动踏板的下压量传感器97分别附接到加速器踏板55和制动踏板56。
[0054]控制单元80包括执行计算和信息处理的CPU 81、存储单元82和连接各个单元和传感器的装置/传感器接口 83。存储单元82存储稍后所述的控制程序85、控制数据86和操作模式切换程序87,以及电力分配比变更程序88。控制单元80被配置成计算机,其中CPU 81、存储单元82和装置/传感器接口 83经数据总线84连接。电压转换器10的切换元件31至34以及逆变器40的切换元件经装置/传感器接口 83,连接到控制单元80,并且根据来自CPU 81的命令接通/断开。电压传感器61、64、71、74、91、电流传感器65、75、92、93、温度传感器62、72、分解器94、速度传感器95、加速器踏板的下压量传感器96、制动踏板的下压量传感器97和起动开关57经装置/传感器接口 83连接到控制单元80。然后,将每一传感器检测数据输出到控制单元80。
[0055]<电压转换器10的基本操作>
[0056]电压转换器10切换四个切换元件31至34的接通/断开操作模式来升高第一和第二电池20、23的电压并且将升高电压输出到输出电路径26。替代地,电压转换器10降低输出电路径26的电压来充电第一和第二电池20、23。由此,电压转换器10在输出电路径26和第一及第二电路径20、23的一个或两者之间执行双向电压转换,同时允许相对于输出电路径26,切换第一和第二电池20、23的串联和并联连接。在下文中,将参考图2至5,简单地描述电压转换器10的基本操作。在下述描述中,由使用符号S1和参考数字31的S1 (31)表示切换元件31,由使用符号S2和参考数字32的S2 (32)表示切换元件32,由使用符号S3和参考数字33的S3 (33)表示切换元件33,由使用符号S4和参考数字34的S4 (34)表示切换元件34。由使用符号D1至D4和参考符号35至38的D1 (35)至D4(38),分别表示与切换元件31至34反并联连接的二极管35至38。类似地,由使用符号B1、B2和参考符号20、23的Bl(20)和B2(23)分别表示第一和第二电池20、23。由使用符号Cl、C2和参考符号21、24的Cl(21)和C2(24)分别表示第一和第二电容器21、24。由使用符号Ll、L2和参考符号22、25的L1 (22)和L2 (25)分别表示第一和第二电抗器22、25。切换元件31至34是半导体元件,例如绝缘栅双极晶体管(IGBT),其中,当接通切换元件时,电流仅在由图1中所示的箭头表示的方向,而不在由箭头的方向相反的方向中流动。在图2至5中,以简化的形式,将切换元件31至34示例为接通/断开开关来表示切换元件31至34的接通/断开状态。
[0057]<当串联连接B1 (20),B2 (23)时的升压/降压操作(串联操作模式)>
[0058]参考图2和3,将描述当串联连接B 1(20),B2 (23)时的升压/降压操作。如图2所示,控制单元80使S3 (33)固定在接通状态,而接通/断开S1(31)、S2(32)和S4(34)。如图2所示,在当断开S1 (31)并且接通S2 (32)、S3 (33)和S4(34)时,建立电流流过[B1 (20)—L1 (22) — S3 (33) — S4 (34) — Bl(20)]的电路R1 和电流流过[B2 (23) — L2 (25) — S2 (32) — S3
(33)— B2(23)]的电路R2。因此,从Bl(20)输出的电力充电在L1 (22)中,而从B2(23)输出的电力充电在L2 (25)中。
[0059]接着,参考图3,在接通Sl(31)并且断开S2(32)及S4(34)时,建立电流流过[Bl(20) — Ll(22) — S3 (33) — B2 (23) — L2 (25) — D1 (35)—高压电路径 12 —基准电路径11—Bl(20)]的电路R3。将已经在L1(22)、L2(25)中充电的电力通过电路R3 (由实线所示),输出到高压电路径12。当由电动发电机50产生再生电力,同时接通S1 (31)时,所产生的再生电力流过电路R4(由虚线所示),其中,电流流过[高压电路径12 — S1 (31) — L2(25) —B2(23) —D3(37) —Ll(22) —Bl(20)—基准电路径 11 —高压电路径 12]。然后,在B2(23)、B1(20)中充电再生电力。
[0060]如上所述,控制单元80在将S3(33)固定在接通状态的情况下,接通/断开S1 (31)、S2 (32)、S4 (34)来升压B1 (20)、B2 (23),并且将它们串联连接到输出电路径26 (高压电路径12、基准电路径11)来通过输出电路径26上的再生电力,充电B1 (20)、B2 (23)。
[0061]<当并联连接B1 (20),B2 (23)时的升压/降压操作(并联操作模式)>
[0062]参考图4和5,将描述当并联连接B1 (20),B2 (23)时的升压/降压操作。如图4和5所示,控制单元80接通/断开S1 (31)至S4(34)。如图4所示,在断开S1 (31)并且接通S2(32)至S4(34)时,从Bl(20)输出的电力充电在L1 (22)中,而从B2(23)输出的电力充电在L2(25)中,如结合图2所述。接着,如图5所示,在当断开S3(33)并且接通Sl(31)、S2(32)和S4(34)时,建立电路R5(由实线所示)和电路R6(由实线所示)。在电路R5中,电流流过[Bl(20) — Ll(22) — D2 (36) — D1 (35)—高压电路径12 —基准电路径11 — Bl(20)]。在电路R6中,电流流过[B2(23) — L2 (25) — D1 (35)—高压电路径12 —基准电路径11 —
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