车辆、车辆电源装置与电流检测装置的制作方法

文档序号:7427908阅读:258来源:国知局
专利名称:车辆、车辆电源装置与电流检测装置的制作方法
技术领域
本发明涉及车辆、车辆电源装置以及电流检测装置。
技术背景近来,各自具有用于驱动车轮的电动机的电气车辆和燃料电池车辆、 具有各自用于驱动车轮的电动机和发动机的混合动力车等等作为考虑环境 的车辆受到关注。这样的车辆具有用于驱动电动机的大容量二次电池。车辆在监视二次电池充电状态(soc)的同时行驶。在车辆为电气车辆的情况下,如果有必要,其控制装置通知驾驶者对二次电池进行充电。在车辆为混合动力车 的情况下,其控制装置起动发动机,致动发电机,并对二次电池进行充电。例如,日本特开No.2003-23703公开了 一种在监视SOC的同时行驶的 混合动力车。作为使得混合动力车广泛可用的条件之一,将通用部件和单元用于多 种车辆类型。同时,大容量二次电池改进了一次燃料补给的行驶距离,但 增大了车辆的重量。因此,必须考虑经济方面对二次电池的最优容量进行 选择。然而,由于车辆使用状况(例如长距离行驶的必要性和频率)、社会 现实的变化(例如汽油价格的变化)等等,这种最优容量的选择是困难的。 另外,在汽油不方便获得的区域或商用电力不贵的区域,作为对燃料补给 的补充,可实现二次电池在家中的充电。二次电池技术明显发展,且按照体积或按照重量的容量值逐渐提高。 为了实现高效的混合动力车,采用这种改进后的二次电池是有利的。如上所述,如果与电池容量变化一致地设计多种混合系统,产生了这车辆的工时变大。 发明内容本发明的目的在于提供一种装有具有多种容量的二次电池且以缩短的 工时开发的车辆、该车辆的电源装置以及用于该电源装置的电流检测装置。简言之,本发明提供了一种车辆,其包含蓄电装置,其具有不同于 基准容量的容量;电流检测单元,其检测输入到蓄电装置/从蓄电装置输出 的电流,根据蓄电装置的容量与基准容量之间的比率对检测值进行转换并 输出结果;充电控制装置,其接收来自电流检测单元的输出,进行电流积 分,并确定蓄电装置的充电状态。优选为,电流检测单元包含传感器,其对流过被连接到蓄电装置的 导线的电流进行测量;转换单元,其根据蓄电装置的容量与基准容量之间 的比率对来自传感器的输出进行转换。更为优选的是,当蓄电装置的容量是基准容量的n倍时,转换单元将 来自传感器的输出乘以1/n,然后输出结果。优选为,车辆还包含连接部件,该部件将用于外部充电的电力线连接 到蓄电装置。优选为,车辆还包含旋转电机,其使用存储在蓄电装置中的电力对 车辆进行推进;内燃机,其与旋转电机协作地推进车辆。根据另一实施形态,本发明提供了一种车辆电源装置,其包含蓄电 装置,其具有不同于基准容量的容量;电流检测单元,其检测输入到蓄电 装置/从蓄电装置输出的电流,根据蓄电装置的容量与基准容量之间的比率 对检测值进行转换,并输出结果。电流检测单元将检测值输出到充电控制 装置,该装置进行电流积分并确定蓄电装置的充电状态。优选为,电流检测单元包含传感器,其测量流经被连接到蓄电装置 的导线的电流;转换单元,其根据蓄电装置的容量与基准容量之间的比率 对来自传感器的输出进行转换。更为优选的是,当蓄电装置的容量是基准容量的n倍时,转换单元将来自传感器的输出乘以l/n,然后输出结果。优选为,电源装置还包含连接部件,该部件将用于外部充电的电力线 连接到蓄电装置。优选为,车辆包含旋转电机,其使用存储在蓄电装置中的电力推进 车辆;内燃机,其与旋转电机协作地推进车辆。根据又一实施形态,本发明提供了一种用于车辆电源装置的电流检测 装置。电流检测装置被连接在具有不同于基准容量的容量的蓄电装置与充 电控制装置之间。电流检测装置检测输入到蓄电装置/从蓄电装置输出的电 流,根据蓄电装置的容量与基准容量之间的比率对检测值进行转换,并输 出结果。充电控制装置进行电流积分,并确定蓄电装置的充电状态。优选为,电流检测装置包含传感器,其测量流经被连接到蓄电装置 的导线的电流;转换单元,其根据蓄电装置的容量与基准容量之间的比率 对来自传感器的输出进行转换。更为优选的是,当蓄电装置的容量是基准容量的n倍时,转换单元将 来自传感器的输出乘以1/n,然后输出结果。优选为,车辆包含连接部件,该部件将用于外部充电的电力线连接到 蓄电装置。优选为,车辆包含旋转电机,其使用存储在蓄电装置中的电力推进 车辆;内燃机,其与旋转电机协作地推进车辆。根据本发明,可以容易地实现适用于二次电池的多种容量的混合动力车。


图1为根据本发明一实施例的车辆的原理框图;图2示出了各自在图1中示出的电池单元BU与控制装置60的更为具 体的构造;图3为一流程图,其示出了在图2所示电池控制ECU 61中用于电池 Bl的SOC计算的处理结构;图4示出了图1所示电池B1的SOC与OCV之间的相互关系; 图5以简化的方式示出了图l的电路图中用于充电的部分; 图6示出了在充电时的晶体管控制的状态;图7为一流程图,其示出了关于由图l所示控制装置60执行的充电开 始判断的程序的控制结构。
具体实施方式
下面参照附图给出对本发明的实施例的详细介绍。在附图中,相同或 对应的部分用同样的参考标号表示,因此,不再重复给出对其的详细介绍。图l为根据本发明的实施例的车辆的原理框图。参照图1,车辆100包含电池单元BU,升压转换器IO,变换器20 与30,电源线PL1与PL2,地线SL, U相线UL1与UL2, V相线VL1 与VL2, W相线WL1与WL2,电动发电机MG1与MG2,发动机4,动 力传送机构3,车轮2。车辆100为具有各自用于驱动车轮的电机与发动机的混合动力车。动力传送机构3向各自耦合于其上的发动机4、电动发电机MG1与 MG2传送动力。例如,这样的动力传送机构可以为具有三个旋转轴的行星 齿轮机构恒星齿轮、行星齿轮架和环形齿轮。三个旋转轴分别被连接到 发动机4的旋转轴、电动发电机MG1的旋转轴以及电动发电机MG2的旋 转轴。例如,电动发电机MG1包含中空的转子,发动机4的曲轴被插入 中空转子的中心。因此,发动机4、电动发电机MG1与电动发电机MG2 可净皮机械连接到动力传送机构3。这里,电动发电机MG2的旋转轴通过减速齿轮或运行齿轮(未示出) 被耦合到车轮2。另夕卜,用于电动发电机MG2的旋转轴的减速器可被装入 动力传送机构3。这里,电动发电机MG1净皮装入混合动力车,以4更作为由发动机驱动 的发电机运行,并且也作为能够起动发动机的电动机运行。电动发电机 MG2被装入混合动力车,以便作为用于驱动混合动力车驱动轮的电动M行。例如,电动发电机MG1与MG2各自为三相AC同步电机。电动发电 才几MG1包含作为定子线圏的三相线圏,其包含U相线圏Ul、 V相线圏 VI、 W相线圏W1。电动发电机MG2包含作为定子线圏的三相线圏,其 包含U相线圏U2、 V相线圏V2、 W相线圏W2。这里,电动发电4几MG1由来自发动;f几的输出动力产生三相AC电压, 并将所产生的三相AC电压输出到变换器20。另外,电动发电机MG1接 收来自变换器20的三相AC电压,由此三相AC电压产生驱动力,并起动 发动机。电动发电机MG2接收来自变换器30的三相AC电压,以产生用于驱 动车辆的转矩。另夕卜,在车辆再生制动时,电动发电机MG2产生三相AC 电压并将此三相AC电压输出到变换器30。电池单元BU包含电池B1,其对应于具有连接到地线SL的负电极 的蓄电装置;电压传感器70,其测量电池B1上的电压;电流传感器84, 其测量电池B1的电流。车辆负载包括电动发电机MG1与MG2、变换器 20与30、对电压进行升压并将结果得到的电压提供给变换器20与30中的 每一个的升压转换器10。在电池单元BU中,允许电池B1具有多种可变的蓄电容量。例如,电 池Bl可为例如镍金属氬化物电池、锂离子电池或铅蓄电池等二次电池。 另外,大容量双层电容器可用于代替电池B1。电池单元BU向升压转换器10输出自电池Bl输出的DC电压。另夕卜, 电池单元BU中的电池Bl由输出自升压转换器10的DC电压进行充电。升压转换器10包含电抗器L、 npn型晶体管Ql与Q2、 二极管Dl与 D2。电抗器L的第一末端连接到电源线PL1,第二末端连接到npn型晶体 管Ql与Q2之间的节点。这里,npn型晶体管Ql与Q2串联连接在电源 线PL2与地线SL之间。Npn型晶体管Ql与Q2中的每一个具有从控制 装置60接收信号PWC的基极。这里,二极管Dl被连接在npn型晶体管 Ql的集电极与发射极之间,二极管D2被连接在npn型晶体管Q2的集电极与发射极之间,使得电流从各发射极流向各集电极。例如,IGBT (绝缘栅型双极型晶体管)可用作上面介绍的叩n型晶 体管以及本说明书中下面介绍的npn型晶体管。另夕卜,例如功率MOSFET (金属氧化物半导体场效应管)的功率开关元件可替代叩n型晶体管使用。变换器20包含U相臂22、 V相臂24以及W相臂26。 U相臂22、 V 相臂24以及W相臂26并联连接在电源线PL2与地线SL之间。U相臂22包含串联连接的npn型晶体管Qll与Q12, V相臂24包含 串联连接的npn型晶体管Q13与Q14, W相臂26包含串联连接的npn型 晶体管Q15与Q16。 二极管Dll连接在npn型晶体管Qll的集电极与发 射极之间,二极管D12连接在叩n型晶体管Q12的集电极与发射极之间, 二极管D13连接在npn型晶体管Q13的集电极与发射极之间,二极管D14 连接在 叩ii型晶体管Q14的集电极与发射极之间,二极管D15连接在npn 型晶体管Q15的集电极与发射极之间,二极管D16连接在npn型晶体管 Q16的集电极与发射极之间,使得电流从各发射极流向各集电极。U相臂 22中npn型晶体管Qll与Q12之间的节点通过U相线UL1净皮连接到电动 发电机MG1的U相线圏Ul的不同于中性点Nl的线圏末端,V相臂24 中npn型晶体管Q13与Q14之间的节点通过V相线VL1净皮连接到电动发 电才几MG1的V相线圏VI的不同于中性点Nl的线圏末端,W相臂26中 叩n型晶体管Q15与Q16之间的节点通过W相线WL1被连接到电动发 电才几MG1的W相线圏Wl的不同于中性点Nl的线圏末端。变换器30包含U相臂32、 V相臂34和W相臂36。 U相臂32、 V相 臂34和W相臂36并联连接在电源线PL2与地线SL之间。U相臂32包含串联连接的npn型晶体管Q21与Q22, V相臂34包含 串联连接的npn型晶体管Q23与Q24, W相臂36包含串联连接的npn型 晶体管Q25与Q26。 二极管D21连接在叩n型晶体管Q21的集电极与发 射极之间,二极管D22连接在npn型晶体管Q22的集电极与发射极之间, 二极管D23连接在npn型晶体管Q23的集电极与发射极之间,二极管D24 连接在npn型晶体管Q24的集电极与发射极之间,二极管D25连接在叩n型晶体管Q25的集电极与发射极之间,二极管D26连接在npn型晶体管 Q26的集电极与发射极之间,使得电流从各发射极流向各集电极。同样地, 在变换器30中,U相臂32中npn型晶体管Q21与Q22之间的节点通过U 相线UL2被连接到电动发电机MG2的U相线圏U2的不同于中性点N2 的线圏末端,V相臂34中npn型晶体管Q23与Q24之间的节点通过V相 线VL2被连接到电动发电机MG2的V相线圏V2的不同于中性点N2的 线圈末端,W相臂36中npn型晶体管Q25与Q26之间的节点通过W相 线WL2被连接到电动发电机MG2的W相线圏W2的不同于中性点N2 的线圏末端。车辆100还包含电容器C1与C2,继电器电路40,连接器50, EV 优先开关52、控制装置60、 AC线ACL1与ACL2、电压传感器72到74、 电流传感器80与82。电容器Cl被连接在电源线PL1与地线SL之间,减小由于电压变化 产生并施加在电池Bl与升压转换器10上的影响。电压传感器73测量电 源线PL1与地线SL之间的电压VL。电容器C2被连接在电源线PL2与地线SL之间,减小由于电压变化 产生并施加在变换器20与30以及升压转换器10上的影响。电压传感器 72测量电源线PL2与地线SL之间的电压VH。升压转换器10对经由电源线PL1供自电池单元BU的DC电压进4亍 升压,并将结果得到的DC电压输出到电源线PL2。具体而言,基于来自 控制装置60的信号PWC,升压转换器10将根据叩n型晶体管Q2的开关 操作流动的电流在电抗器L中存储为磁场能量,并接着与npn型晶体管 Q2被关断的定时同步地允许电流经过二极管Dl流入电源线PL2,由此释 放所存储的能量。因此,升压转换器对电压进行升压。另夕卜,基于来自控制装置60的信号PWC,升压转换器IO通过电源线 PL2接收来自变换器20与30中的任意一个或二者的DC电压,以电池单 元BU的电压等级对DC电压进行降压,并对电池单元BU中的电池进行 充电。基于来自控制装置60的信号PWM1,变换器20将供自电源线PL2 的DC电压转换为三相AC电压以驱动电动发电机MG1。因此,电动发电机MG1被驱动以产生由转矩指令值TR1指定的转矩。 另外,变换器20基于来自控制装置60的信号PWM1将由电动发电机MG1 通过接收来自发动机的输出动力产生的三相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。基于来自控制装置60的信号PWM2,变换器30将供自电源线PL2 的DC电压转换为三相AC电压以驱动电动发电机MG2。因此,电动发电机MG2被驱动以产生由转矩指令值TR2指定的转矩。 另夕卜,在装有车辆100的混合动力车再生制动时,变换器30基于来自控制 装置60的信号PWM2将由电动发电机MG2通过接收来自驱动轴的旋转 力产生的三相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。这里提到的再生制动的实例包括以混合动力车的驾驶者按下足刹的 方式涉及再生的制动,以及以驾驶者不按下足刹但在车辆行驶时关闭加速 器踏板的方式涉及再生的减速(或加速的停止)。继电器电路40包含继电器RY1与RY2。继电器RY1与RY2各自为 例如机械触点继电器,但可以为半导体继电器。继电器RY1被设置在AC 线ACL1与连接器50之间,并根据来自控制装置60的控制信号CNTL被 开启或关闭。继电器RY2被设置在AC线ACL2与连接器50之间,并根 据来自控制装置60的控制信号CNTL被开启或关闭。继电器电路40在AC线ACL1与ACL2中的每一个与连接器50之间 才艮据来自控制装置60的控制信号CNTL连接或断开。具体而言,继电器 电路40接收来自控制装置60的、H(逻辑高)电平的控制信号CNTL, 以便将AC线ACL1与ACL2中的每一个电气连接到连接器50。另 一方面, 继电器电路40接收来自控制装置60的L(逻辑低)电平的控制信号CNTL, 以便将AC线ACL1与ACL2中的每一个从连接器50电气断开。连接器50为在电动发电机MG1的中性点Nl与电动发电机MG2的中性点N2之间输入外部AC电压的端子。此AC电压可以为例如来自家 用商业电力线的AC 100V。 AC线ACL1与ACL2之间的电压VAC由电 压传感器74进行测量,测量值纟皮传送到控制装置60。电压传感器70检测电池B1的电池电压VB1,并将检测得到的电池电 压VB1输出到控制装置60。电压传感器73检测电容器Cl两端的电压, 即升压转换器10的输入电压VL,并将检测得到的电压VL输出到控制装 置60。电压传感器72检测电容器C2两端的电压,即升压转换器10的输 出电压VH (对应于变换器20与30的输入电压,下面同样适用),并将 检测得到的电压VH输出到控制装置60。电流传感器80检测流过电动发电机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 经电动发电才几MG2的电才几电流MCRT2,并将检测得到的电才几电流 MCRT2输出到控制装置60。基于各自输出于外部ECU (电子控制单元)的电动发电机MG1与 MG2的电枳凌转速度MRN1与MRN2以及转矩指令值TR1与TR2、输 出自电压传感器73的电压VL、输出自电压传感器72的电压VH,控制装 置60产生用于驱动升压转换器10的信号PWC,并将所产生的信号PWC 输出到升压转换器10。另外,基于电动发电机MG1的转矩指令值TR1与电机电流MCRT1 以及电压VH,控制装置60产生用于驱动电动发电机MG1的信号PWM1, 并将所产生的信号PWM1输出到变换器20。另外,基于电动发电机MG2 的转矩指令值TR2与电机电流MCRT2以及电压VH,控制装置60产生 用于驱动电动发电机MG2的信号PWM2,并将所产生的信号PWM2输出 到变换器30。基于来自点火开关(或点火掩睫)的信号IG以及电池Bl的SOC, 这里,控制装置60产生用于控制变换器20与30的信号PWM1与PWM2, 使得电池Bl使用施加在电动发电机MG1的中性点Nl与电动发电机MG2 的中性点N2之间的商用电源的AC电压进行充电。基于电池Bl的SOC,进一步地,控制装置60判断电池B1是否可从 外部充电。如果电池B1可充电,控制装置60向继电器电路40输出H电 平的控制信号CNTL。另一方面,如果电池B1几乎被完全充电且因此不 能充电,控制装置60向继电器电路40输出L电平的控制信号CNTL。如 果信号IG表示停止状态,控制装置60停止变换器20与30。根据驾驶者通过EV优先开关52给出的指令,控制装置60在以通常 的汽油消耗为前提的混合行驶模式与优先使用电池电力使得与混合行驶模 式相比最大转矩受到抑制且车辆仅由电动机驱动的EV优先行驶模式之间 切换。图2示出了各自如图1所示的电池单元BU以及控制装置60的更为详 细的构造。参照图2,电池单元BU包含连接在电源线PL1与地线SL之间的 电池B1,用于测量电池Bl的电压VB1的电压传感器70,用于检测输入 到电池Bl/从电池B1输出的电流的电流传感器84。电池Bl包含并联连接的n个单元电池B-l到B-n。单元电池B-l到 Bl-n在容量值上彼此相等。相应地,这里假设一个单元电池的容量值被定 义为基准容量值。如果电池B1包含"n,,个单元电池,电池B1的容量值 是基准容量值的n倍。电流传感器84包含用于测量流经被连接到用作蓄电装置的电池B1的 地线SL的电流的传感器85,以及用于根据电池Bl的容量与基准容量之 间的比率对来自传感器85的输出进行转换的转换单元86。具体而言,如 果电池Bl的容量值是基准容量值的n倍,转换单元86将来自传感器85 的输出转换为与1/n电流值对应的值,并将此值输出为电流值IB1。控制装置60包含电池控制ECU 61和混合系统控制HV ECU 62。电 池控制ECU 61包含CPU 63与存储器64。尽管图中未示出,存储器64可 包含易失性随机访问存储器(RAM),保存程序与图(map)的只读存 储器(ROM),《呆存程序、图、多种测量值、多种计算值等等的非易失性 存储器。基于电池电压VB1、电流IB1、关于存储器64的信息,电池控制ECU 61计算电池Bl的SOC并将计算得到的SOC输出到HV-ECU 62。电M 制ECU 61通过在电池B1的容量等于基准容量的情况下适用的电流积分计 算SOC的变化量,然后基于此变化量计算SOC。HV-ECU 62基于SOC、电压VL与VH以及VAC、转矩指令值TR1 与TR2、电机S走转速度MRN1与MRN2以及电才几电流值MCRT1与 MCRT2输出控制信号PWC、 PWM1、 PWM2、 CNTL。也就是说,车辆100包含作为蓄电装置的电池B1,其具有不同于基 准容量的容量;电流传感器84,其检测输入到蓄电装置/从蓄电装置输出的 电流,根据蓄电装置的容量与基准容量之间的比率对检测值进行转换,并 输出结果值;控制装置60,其在蓄电装置的容量等于基准容量的情况下适 用,接收来自电流检测单元的输出以进行电流积分,并确定蓄电装置的充 电状态。优选为,电流传感器84包含传感器85,其测量流经被连接到 蓄电装置的导线的电流;转换单元86,其根据蓄电装置容量与基准容量之 间的比率对来自传感器的输出进行转换。更为优选的是,当蓄电装置的容 量是基准容量的n倍时,转换单元86将来自传感器的输出乘以1/n,然后 输出结果所得的输出。(关于SOC的计算的介绍)图3为一流程图,其示出了在图2所示电池控制ECU 61中用于计算 电池B1的SOC的处理结构。参照图3,当这种混合系统,^动时(步骤SIO),电压传感器70检 测电池Bl的端子之间的电压VB1并将检测得到的电压VB1输出到ECU 61,温度传感器46检测电池B1的温度TB1,并向ECU61输出检测得到 的温度TB1 (步骤S20)。ECU 61的CPU 63接收电压VB1和温度TB1,以使羞于电压VB1计 算电池B1的开路电压(下面也称为"OCV")(步骤S30)。接着,CPU 63从存储器64中读取表示电池B1的OCV与SOC之间的相互关系的图 或才莫型公式,然后基于所计算的、电池Bl的OCV和检测得到的、电池Bl的温度TBI,使用读取的图或模型公式,计算电池Bl的SOC的初始 值(步骤S40 )。作为推定二次电池的SOC的方法,这样的方法是典型已知的检测二 次电池端子之间电压,由检测电压推定二次电池的OCV,基于推定的OCV 推定二次电池的SOC。图4示出了图1所示电池B1的SOC与OCV之间的相互关系。参照图4,电池B1的SOC与OCV之间的相互关系具有下面的特征。 也就是说,在OCV与SOC之间不存在线性关系,且曲线的斜率除SOC 的上限附近的部分以及SOC的下限附近的部分以外是柔緩的。例如,这样的相互关系作为图被存储在存储器64中,使得与初始OCV 对应的SOC可由图获得。更为优选的是,以温度TB1被转换为变量的形 式准备三维图。如上所述获得的SOC的初始值也被用于获得受到充电/放电的电池Bl 的SOC。这里,电池B1在通电时具有大的电压下降量,因此,必须如下 面所介绍的那样监视电流值,以便获得充电/放电时的SOC。再度参照图3,当电池Bl的SOC的初始值在步骤S40中计算时,处 理进行到步骤S50。在步骤S50中,开始二次电池的充电/放电。在步骤S60中,接下来, 电压传感器70、温度传感器46、电流传感器85分别检测电池Bl端子之 间的电压VB1以及电池B1的温度TB1与电流IB1,并分别将检测到的电 压VB1、温度TB1、电流IB1输出到ECU61。在收到电压VB1、温度TB1、电流IB1后,CPU 63基于温度TBI和 电流IB1计算电池Bl的电压下降量VR,并从电压VB1中减去计算得到 的电压下降量VR,以计算电池B1的OCV (步骤S70)。更为优选的是, 这里,根据通电时间对由于电池B1的极化引起的电压下降量VDYN进行 校正。下面,基于计算得到的电池Bl的OCV、检测得到的电池Bl的温度 TBI, CPU63使用表示电池B1的OCV与SOC之间的相互关系的图或模型公式重新计算电池Bl的SOC (步骤S80 )。在步骤S卯中,接下来,CPU 63将电池B1的计算得到的SOC输出 到HV-ECU62。此后,CPU 63判断是否接收关于此混合系统的停止的外部指令(步骤 S100 )。如果CPU 63没有接收关于系统停止的指令(步骤S100中的否), 处理返回到步骤S60。另一方面,如果CPU接收关于系统停止的此外部指 令(步骤S100中的是),处理序列结束。这里,系统前次完成时计算得到的SOC被存储在非易失性存储器中, SOC的初始值可在步骤S40中基于此被存储的SOC进行计算。电池控制ECU 61通过例如电流积分计算从0%到100%的范围内的 SOC。这里假设具有等于基准容量的容量的电池的SOC在0%到100%的 范围内计算。当具有基准容量N倍的容量的电池被使用以便简单地连接到 电^控制ECU 61时,计算SOC的初始充电量的1/N。为了控制车辆, HV-ECU 62不使用由电流积分获得的值,而是使用由电池控制ECU 61计 算得到的SOC的值,并表达为0%到100%范围内的百分比。结果,如果 将被连接的电池具有基准容量N倍的容量,实际可用的容量仅为基准容量 的跳也就是说,即使电池的容量是基准容量的N倍,电池控制ECU61不 能认识到这一事实,结果,不能使用电池的增大的容量。本实施例可避免 这样的问题。在转换单元86不在图2中提供的情况下,每当装有具有变化容量的电 池B1的车辆被开发时,由电流积分进行的计算SOC的功能必须在ECU 61 的软件中进行修改。如果这样的变化;故忽略,可存在下面的缺点。也就是 说,即使电池B1的容量变为基准容量的三倍,ECU 61仍认为电池B1的 容量等于基准容量。结果,当预定量的电流被吸取时,ECU 61错误地判 断为电池B1必须被充电。因此,即使当电池B1的容量变大时,发动机被 立即起动以^更对电池B1进行充电。结果,存储在电池B1中的电力不能完 全使用。相反,本发明的实施例带来下列优点。也就是说,在图2所示单元电 池的数量变化的情况下,用于普遍制备的电池控制ECU 61的软件适用于 基准容量。通过4又对转换单元86的变量进行转换,电池控制ECU 61可在 所有可能下没有问题地计算SOC。因此,混合系统容易地为多种车辆类型 开发,而不会增大开发用于电池控制ECU61的软件的工时。注意,为便于理解,图2显示出具有这样的构造的电池B1:各自具有 等于基准容量的容量的电池并联连接以增大容量,转换单元86的系数根据 容量比率而改变。然而,电池Bl的构造不限于这种构造。或者, 一个电 池可具有大的容量。另外,转换单元86没有必要与传感器85独立地提供。 转换单元86具有将与用于电池B1容量等于基准容量的情况下的电流传感 器相比对应于1/n的值输出为电流值的特性就够了。 (关于外部充电的介绍)下面,将给出对于车辆100中的商用电源由AC电压VAC产生DC充 电电压的方法的介绍。图5以简化的方式示出了图1中的电路中用于充电的部分。 图5示例性地示出了图1所示的变换器20与30的U相臂。另外,图 5示例性地示出了电动发电机的三相线圏中的U相线圏。这里,将给出U 相的示例性介绍。由于同相电流流经U相线圏、V相线圏、W相线圏中的 每一个,V相电路与W相电路如同U相电路一样地运行。由图5可见,U 相线圏Ul与U相臂22的一组以及U相线圏U2与U相臂32的一组在结 构上与升压转换器22类似。因此,IOOV的AC电压可被转换为DC电压。 另外,转换得到的DC电压可通过升压操作转换为大约200V的电池充电 电压。图6示出了充电时的晶体管的控制状态。参照图5和6,在电压VAOO的情况下,也就是说,在线ACL1上的 电压VM1高于线ACL2上的电压VM2的情况下,在升压转换器中,晶体 管Ql4皮:没置在ON状态,晶体管Q2被^殳置在OFF状态。因此,升压转 换器10允许充电电流从电源线PL2向电源线PL1流动。在第一变换器中,接着,晶体管Q12以各自对应于电压VAC的周期 和占空比受到开关,晶体管Qll被设置在OFF状态或者晶体管Qll与二 极管Dll的导通同时导通的开关状态。在第二变换器中,另一方面,晶体 管Q21被设置在OFF状态,晶体管Q22被设置在ON状态。在电压VAC>0的情况下,在晶体管Q12的ON状态下,电流连续流 经线圏Ul、晶体管Q12、 二极管D22和线圏U2。这里,线圏Ul与U2 中存储的能量在晶体管Q12被设置在OFF状态时被释放,电流经由二极 管Dll流进电源线PL2。为了减少二极管Dll中的损耗,晶体管Qll可 与二极管Dll的导通周期同时导通。基于电压VAC与VH的值,获得升 压比,且确定晶体管Q12的开关周期和占空比。接下来,在电压VAC<0的情况下,也即在线ACL1上的电压VM1 低于线ACL2上的电压VM2的情况下,在升压转换器中,晶体管Ql净皮i殳 置在ON状态,晶体管Q被设置在OFF状态。因此,升压转换器IO允许 充电电流从电源线PL2向电源线PL1流动。在第二变换器中,接着,晶体管Q22以各自对应于电压VAC的周期 和占空比受到开关,晶体管Q21被i殳置在OFF状态或者晶体管Q21与二 极管D21的导通同时导通的开关状态。在第一变换器中,另一方面,晶体 管Ql被设置在OFF状态,晶体管Q12被设置在ON状态。在电压VAC<0的情况下,在晶体管Q22的ON状态下,电流连续流 经线圏U2、晶体管Q22、 二极管D12、线圏U1。这里,线圏Ul与U2中 存储的能量在晶体管Q22被设置在OFF状态时被释放,电流经由二极管 D21流进电源线PL2。为了减少二极管D21中的损耗,晶体管Q21可与二 极管D21的导通周期同时导通。在这种情况下,同样地,基于电压VAC 与VH的值,获得升压比,且确定晶体管Q22的开关周期和占空比。图7为一流程图,其示出了由图l所示控制装置60执行的关于充电开 始的判断的程序的控制结构。此流程图中的处理每隔特定时间间隔或每当 满足预定条件时在被主程序调用时执行。参照图1和7,首先,在步骤S210中,控制装置60判断信号IG是否被i殳置在OFF状态。如果步骤S210中信号IG不是^皮设置在OFF状态, 以充电电缆被连接到车辆的方式对电池充电是不适合的。于是,处理进行 到步骤S260,控制被转移到主程序。如果信号IG在步骤S210中被设置在OFF状态,适合对电池进行充 电。于是,处理进行到步骤S220。在步骤S220中,继电器RY1与RY2 受到控制,以i更从非导通状态改变到导通状态,电压传感器74测量电压 VAC。在没有AC电压被监视的情况下,认为充电电缆没有被连接到连接 器50的插座;因此,不执行充电操作。于是,处理进行到步骤S260,控 制被转移到主程序。在步骤S220中,另一方面,当监视到作为电压VAC的AC电压时, 处理进行到步骤S230。在步骤S230中,控制装置60判断电池Bl的SOC 是否小于表示满充电状态的阈值Sth(F)。如果满足SOC〈Sth(F)的关系,电池处于可充电状态,因此,处理进行 到步骤S240。在步骤S240中,控制装置60对两个变换器进行控制,使得 变换器彼此协作,由此对电池Bl进行充电。如果在步骤S230中不满足SOCXSth(F)的关系,电池Bl处于满充电 状态,因此,没有充电的必要。于是,处理进行到步骤S250。在步骤S250 中,进行充电停止操作。具体而言,停止变换器20与30,并断开继电器 RY1与RY2,使得AC电力到车辆100的输入被截止。于是,处理进行到 步骤S260,控制返回到主程序。关于这样的可充电混合动力车,类似地,本发明的实施例带来以下优 点。即,在图2所示单元电池的数量改变的情况下,通过转换单元86的变 量的转换,ECU61可在所有可能情况下计算SOC而没有问题。因此,可 容易地为多种车辆类型开发混合系统,而不会增大开发ECU 61用软件的 工时。应当明了 ,这里所公开的实施例在所有方面是示例性而不是限制性的。 由于本发明的范围由所附权利要求书而不是前面的说明限定,所有落入权 利要求范围内的改变或其范围的等价内容属于权利要求书的范围。
权利要求
1.一种车辆,其包含蓄电装置,其具有与基准容量不同的容量;电流检测单元,其检测输入到所述蓄电装置/从所述蓄电装置输出的电流,根据所述蓄电装置的容量与所述基准容量之间的比率对检测值进行转换,并输出结果;以及充电控制装置,其接收来自所述电流检测单元的输出,进行电流积分,并判断所述蓄电装置的充电状态。
2.根据权利要求l的车辆,其中所述电流检测单元包含,传感器,其测量流经连接到所述蓄电装置的导线的电流;以及 转换单元,其根据所述蓄电装置的容量与所述基准容量之间的比率对 来自所述传感器的输出进行转换。
3. 根据权利要求2的车辆,其中当所述蓄电装置的容量是所述基准容量的n倍时,所述转换单元将来 自所述传感器的输出乘以1/n,然后输出结果。
4. 根据权利要求l的车辆,其还包含连接部件,其将用于外部充电的电力线连接到所述蓄电装置。
5. 根据权利要求l的车辆,其还包含旋转电机,其使用所述蓄电装置中存储的电力推进所述车辆;以及 内燃机,其与所述旋转电机协作地推进所述车辆。
6. —种车辆电源装置,其包含蓄电装置,其具有与基准容量不同的容量;以及电流检测单元,其检测输入到所述蓄电装置/从所述蓄电装置输出的电 流,根据所述蓄电装置的容量与所述基准容量之间的比率对检测值进行转 换,并输出结果,其中,所述电流检测单元将所述检测值输出到进行电流积分并判断所述蓄电装置的充电状态的充电控制装置。
7. 根据权利要求6的电源装置,其中 所述电流检测单元包含传感器,其测量流经连接到所述蓄电装置的导线的电流;以及 转换单元,其根据所述蓄电装置的容量与所述基准容量之间的比率对 来自所述传感器的输出进行转换。
8. 根据权利要求7的电源装置,其中当所述蓄电装置的容量是所述基准容量的n倍时,所述转换单元将来 自所述传感器的输出乘以1/n,然后输出结果。
9. 根据权利要求6的电源装置,其还包含连接部件,其将用于外部充电的电力线连接到所述蓄电装置。
10. 根据权利要求6的电源装置,其中, 所述车辆包含旋转电机,其使用所述蓄电装置中存储的电力推进所述车辆;以及 内燃机,其与所述旋转电机协作地推进所述车辆。
11. 一种用于车辆电源装置的电流检测装置,所述电流检测装置被连接在具有与基准容量不同的容量的蓄电装置与 充电控制装置之间,所述电流检测装置被配置为检测输入到所述蓄电装置/从所述蓄电装 置输出的电流,根据所述蓄电装置的容量与所述基准容量之间的比率对检 测值进行转换,并输出结果,其中,所述充电控制装置进行电流积分并判断所述蓄电装置的充电状态。
12. 根据权利要求ll的电流检测装置,其包含传感器,其测量流经连接到所述蓄电装置的导线的电流;以及 转换单元,其根据所述蓄电装置的容量与所述基准容量之间的比率对 来自所述传感器的输出进行转换。
13. 根据权利要求12的电流检测装置,其中当所述蓄电装置的容量是所述基准容量的n倍时,所述转换单元将来自所述传感器的输出乘以1/n,然后输出结果。
14. 根据权利要求ll的电流检测装置,其中所述车辆包含连接部件,该部件将用于外部充电的电力线连接到所述 蓄电装置。
15. 根据权利要求ll的电流检测装置,其中, 所述车辆包含旋转电机,其使用所述蓄电装置中存储的电力推进所述车辆;以及 内燃机,其与所述旋转电机协作地推进所述车辆。
全文摘要
一种车辆(100),其包含电池(B1),即具有不同于基准容量的容量的蓄电单元;电流传感器(84),其用于检测输入到蓄电单元或从蓄电单元输出的电流,并通过取决于蓄电单元容量与基准容量的比率对之进行转换来传送检测值;控制器(60),其通过接收来自电流检测部分的输出进行电流积分并判断蓄电单元的充电状态。电流传感器(84)优选为包含传感器,其用于测量流经与蓄电单元连接的导线的电流;以及转换部分,其取决于蓄电单元容量与基准容量的比率对传感器输出进行转换。当蓄电单元的容量等于基准容量的n倍时,转换部分在乘以1/n时传送传感器输出。
文档编号H02J7/00GK101253414SQ20068003180
公开日2008年8月27日 申请日期2006年8月15日 优先权日2005年9月2日
发明者中村诚, 及部七郎斋, 矢野刚志 申请人:丰田自动车株式会社
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