专利名称：电动车辆的电源装置及其控制方法以及电动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动车辆的电源装置及其控制方法以及电动车辆，更特定的是，涉及一种搭载有通过车辆外部的电源能够对车载蓄电装置进行充电的机构的电动车辆的电力系统。
背景技术：
在通过来自以二次电池为代表的蓄电装置的电力来驱动车辆驱动用电动机的电力机动车或混合动力机动车等电动车辆中，提出了通过车辆外部的电源(以下，也简称为“外部电源”)对该蓄电装置进行充电的结构。而且，以下，将利用外部电源对蓄电装置的充电也称为“外部充电”。例如，在日本特开2009-225587号公报(专利文献I)中记载了一种用于在外部充电时实现充电效率提高及辅机负载系统的动作确保这两者的结构。具体而言，记载了一种以即使在将车辆驱动力用电动机及主蓄电池之间的继电器切断的状态下也能够进行外部充电和辅机负载系统的动作的方式，设置基于外部充电的主蓄电池的充电路径的结构。而且，在专利文献I中记载了一种通过能够对外部充电用的电力转换器沿着双方向进行电力转换，而将主蓄电池的电力转换成交流电力从AC插座输出的结构。另外，在日本特开2009-224256号公报(专利文献2)中，记载了一种鉴于低温时的蓄电池充电效率下降，而用于对蓄电池进行预热的结构。具体而言，记载了在车辆停止中，在通过与外部电源的连接而对电动机驱动用蓄电池进行充电时，制热用电加热器的热量向电动机驱动用蓄电池传递的结构。在先技术文献
专利文献专利文献1:日本特开2009-225587号公报专利文献2:日本特开2009-224256号公报
发明内容
二次电池在低温时，内部电阻升高，因此在充放电时，由于内部电阻的损失增大而效率下降。因此，在专利文献I记载的电动车辆中，在主蓄电池的温度低时，无法提高外部充电的效率。相对于此，根据专利文献2，不设置蓄电池预热专用的电加热器，而在外部充电时能够执行蓄电池预热。然而，在专利文献2的结构中，通过从蓄电池箱体的外部施加热量而进行预热，效率不高，预热所需的电力可能增大。本发明为了解决这样的问题点而作出，本发明的目的是在搭载有通过外部电源对车载蓄电装置进行充电的机构的电动车辆中，高效地对蓄电装置进行预热。在本发明的一方面中，电动车辆的电源装置具备蓄电装置、电力线、电力转换器、连接节点、控制装置。蓄电装置蓄积相对于产生车辆驱动动力的电动机输入输出的电力。电力线在外部充电时与外部电源连接。电力转换器在电力线的交流电力与相对于蓄电装置输入输出的直流电力之间执行双方向的电力转换。连接节点为了在外部电源及蓄电装置之间的路径上连接电负载而设置。控制装置通过电力转换器控制相对于蓄电装置输入输出的直流电力。在外部电源与电力线连接且在外部电源及蓄电装置之间的路径上连接有电负载的情况下，蓄电装置的温度比规定温度低时，控制装置执行使第一状态与第二状态交替产生的升温控制，该第一状态是以伴随着蓄电装置的放电而确保电负载的消耗电力的方式控制电力转换器的状态，该第二状态是以伴随着蓄电装置的充电而确保电负载的消耗电力的方式控制电力转换器的状态。优选的是，控制装置根据蓄电装置的充电状态，控制从第一状态向第二状态的转变、及从第二状态向第一状态的转变。更优选的是，控制装置在第一状态下，当SOC下降至比升温控制的开始时刻的SOC低的第一判定值时，指示向第二状态的转变，并且在第二状态下，当SOC上升至比升温控制的开始时刻的SOC高的第二判定值时，指示向第一状态的转变。另外优选的是，控制装置以使来自第一状态下的蓄电装置的放电电力与电负载的消耗电力相等的方式控制电力转换器。或者优选的是，电力转换器包括:充电装置，用于将电力线的交流电力转换成对蓄电装置进行充电的直流电力；发电装置，用于将来自蓄电装置的直流电力转换成交流电力而向电力线输出。并且，控制装置在第一状态下使发电装置工作并使发电装置停止，在第二状态下使充电装置工作并使发电装置停止。优选的是，连接节点由用于在电力线上连接电负载的输出端构成。在本发明的另一方面中，涉及一种电动车辆，具备用于产生车辆驱动动力的电动机、蓄电装置、电力线、电力转换器、连接节点、控制装置。蓄电装置蓄积相对于电动机输入输出的电力。电力线在外部充电时与外部电源连接。电力转换器在电力线的交流电力与相对于蓄电装置输入输出的直流电力之间执行双方向的电力转换。连接节点为了在外部电源及蓄电装置之间的路径上连接电负载而设置。控制装置通过电力转换器控制相对于蓄电装置输入输出的直流电力。而且，在外部电源与电力线连接且在外部电源及蓄电装置之间的路径上连接有电负载的情况下，蓄电装置的温度比规定温度低时，控制装置执行使第一状态与第二状态交替产生的升温控制，该第一状态是以伴随着蓄电装置的放电而确保电负载的消耗电力的方式控制电力转换器的状态，该第二状态是以伴随着蓄电装置的充电而确保电负载的消耗电力的方式控制电力转换器的状态。优选的是，控制装置以使来自第一状态下的蓄电装置的放电电力与电负载的消耗电力相等的方式控制电力转换器。另外优选的是，电力转换器包括:充电装置，用于将电力线的交流电力转换成对蓄电装置进行充电的直流电力；发电装置，用于将来自蓄电装置的直流电力转换成交流电力而向电力线输出。控制装置在第一状态下使发电装置工作并使充电装置停止，在第二状态下使充电装置工作并使发电装置停止。优选的是，连接节点由用于在电力线上连接电负载的输出端构成。在本发明的又一方面中，涉及一种电动车辆的电源装置的控制方法，所述电动车辆搭载有产生车辆驱动动力的电动机，电源装置具备蓄电装置、电力线、电力转换器、连接节点。蓄电装置蓄积相对于产生车辆驱动动力的电动机输入输出的电力。电力线在外部充电时与外部电源连接。电力转换器在电力线的交流电力与相对于蓄电装置输入输出的直流电力之间执行双方向的电力转换。连接节点为了在外部电源及蓄电装置之间的路径上连接电负载而设置。控制方法包括:在外部电源与电力线连接且在外部电源及蓄电装置之间的路径上连接有电负载的情况下，基于蓄电装置的温度来判定是否需要进行蓄电装置的升温控制的步骤；在判定为需要进行升温控制时，通过使第一状态与第二状态交替产生而执行升温控制的步骤，该第一状态是以伴随着蓄电装置的放电而确保电负载的消耗电力的方式控制电力转换器的状态，该第二状态是以伴随着蓄电装置的充电而确保电负载的消耗电力的方式控制电力转换器的状态。优选的是，执行的步骤包括根据蓄电装置的充电状态，控制从第一状态向第二状态的转变、及从第二状态向第一状态的转变的步骤。更优选的是，进行控制的步骤包括:在第一状态下，当SOC下降至比升温控制的开始时刻的SOC低的第一判定值时，指示向第二状态的转变的步骤；在第二状态下，当SOC上升至比升温控制的开始时刻的SOC高的第二判定值时，指示向第一状态的转变的步骤。另外优选的是，执行的步骤包括以使来自第一状态下的蓄电装置的放电电力与电负载的消耗电力相等的方式控制电力转换器的步骤。或者优选的是，电力转换器包括:充电装置，用于将电力线的交流电力转换成对蓄电装置进行充电的直流电力；发电装置，用于将来自蓄电装置的直流电力转换成交流电力而向电力线输出。执行的步骤具有:在第一状态下，使发电装置工作并使充电装置停止的步骤；在第二状态下，使充电装置工作并使发电装置停止的步骤。发明效果根据本发明，在搭载有通过外部电源进行充电的机构的电动车辆中，能够高效地对蓄电装置进行预热。
图1是表示具备本发明的实施方式的电源装置的电动车辆的结构的框图。图2是表示图1所示的P⑶的结构例的框图。图3是表示图1所示的外部充电器的结构例的电路图。图4是表示本发明的实施方式的蓄电池预热控制的控制处理的流程图。图5是说明本发明的实施方式的蓄电池预热控制的动作的波形图。图6是表示本发明的实施方式的变形例的电动车辆的电源装置的外部充电器的结构例的框图。图7是表示本发明的实施方式的变形例的蓄电池预热控制的控制处理的流程图。
具体实施例方式以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。需要说明的是，以下，对于图中的同一或相当部分，标注同一符号而原则上不重复其说明。图1是表示具备本发明的实施方式的电源装置的电动车辆的结构的框图。参照图1，电动车辆100具备与“蓄电装置”对应的蓄电装置110、系统主继电器(以下，也称为 SMR (System Main Relay)) 115、PCU (Power Control Unit) 120、作为行驶用电动机的电动发电机130、动力传递齿轮140、驱动轮150、控制装置300。蓄电装置110是可充放电地构成的电力储存要素，代表性地由锂离子电池或镍氢电池等二次电池构成。例如，蓄电装置110的输出电压为200V左右。或者蓄电装置110可以通过电双层电容器等蓄电元件或蓄电元件与二次电池的组合来构成。控制装置300由包含未图示的CPU (Central Processing Unit)、存储装置、及输入输出缓冲器在内的电子控制单元(Electronic Control Unit)构成。控制装置300 (以下，也称为ECU300)进行搭载于电动车辆100的各设备的控制。需要说明的是，关于它们的控制，并不局限于基于软件的处理，也可以通过专用的硬件(电子电路)进行处理。蓄电装置110经由SMR115而与电力线PLl及接地线NLl连接。电力线PLl及接地线NLl与用于驱动电动发电机130的P⑶120连接。蓄电装置110将用于产生电动车辆100的驱动力的电力向P⑶120供给。而且，蓄电装置110蓄积由电动发电机130发出的电力。SMR115包含的继电器的一端与蓄电装置110的正极端子及负极端子分别连接。SMRl 15包含的继电器的另一端与连接于P⑶120的电力线PLl及接地线NLl分别连接。并且，SMRl 15基于来自E⑶300的控制信号SEl，而切换蓄电装置110与P⑶120之间的电力的供给和截止。图2是表示P⑶120的内部结构的一例的图。参照图2，PCU120包括转换器121、逆变器122、平滑电容器Cl、C2。转换器121基于来自E⑶300的控制信号PWC，在电力线PLl及接地线NLl与电力线HPL及接地线NLl之间进行双方向的电力转换。关于转换器121，可以任意适用具有直流电压转换功能的电力转换电路(例如，双方向的斩波电路)的电路结构。逆变器122与电力线HPL及接地线NLl连接。逆变器122基于来自E⑶300的控制信号PWI，将从转换器121供给的直流电力转换成交流电力，对电动发电机130进行驱动。关于逆变器122，可以适用通常的三相逆变器的电路结构。需要说明的是，在本实施方式中，示出了电动发电机及逆变器的对设置一对的结构为一例，但也可以具备多对的电动发电机及逆变器的对。平滑电容器Cl设置在电力线PLl及接地线NLl之间，使电力线PLl及接地线NLl间的电压变动减少。而且，电容器C2设置在电力线HPL及接地线NLl之间，使电力线HPL及接地线NLl间的电压变动减少。再次参照图1，电动发电机130例如是具备埋设有永久磁铁的转子的永久磁铁型同步电动机。电动发电机130的输出转矩经由通过未图示的减速机或动力分割机构构成的动力传递齿轮140，向驱动轮150传递。通过向驱动轮150传递的转矩，而电动车辆100行驶。电动发电机130在电动车辆100的再生制动时，通过驱动轮150的旋转力能够进行发电。并且，该发电电力由P⑶120转换成蓄电装置110的充电电力。另外，在除了电动发电机130之外还搭载有发动机(未图示)的混合动力机动车中，通过使该发动机及电动发电机130协调动作，而产生必要的车辆驱动力。这种情况下，也可以使用由发动机的旋转产生的发电电力，对蓄电装置110进行充电。
如此，本实施方式的电动车辆100表示搭载用于产生车辆驱动力的电动机的车辆，并确认地记载有包括通过发动机及电动机产生车辆驱动力的混合动力机动车、以及未搭载发动机的电力机动车及燃料电池机动车等的车辆的点。通过从图1所示的电动车辆100的结构将电动发电机130、动力传递齿轮140及驱动轮150除去后的部分来构成电动车辆的电源装置。电源装置还包括外部充电器200、充电继电器240、充电用入口 250，作为通过来自外部电源260的电力而用于对蓄电装置110进行外部充电的结构(外部充电系统)。通常，外部电源260由商用交流电源构成。再充电用入口 250上连接有用于将外部电源260及电动车辆100电连接的充电线缆280的充电连接器270。并且，来自外部电源260的电力经由充电线缆280向电动车辆100传递。由此，电力线ACL1、ACL2在外部充电时与外部电源260连接。S卩，电力线ACL1、ACL2对应于“电力线”。外部充电器200经由电力线ACL1、ACL2而与充电用入口 250连接。而且，外部充电器200经由电力线PL2及接地线NL2、及在外部充电时接通的充电继电器240 (以下，也称为CHR240)，而与蓄电装置110电连接。CHR240连接在蓄电装置110的正极端子与电力线PL2之间、及蓄电装置110的负极端子与接地线NL2之间。CHR240基于来自E⑶300的控制信号SE2，形成或切断蓄电装置110与外部充电器200之间的通电路径。在外部充电时，通过将CHR240接通，而形成利用来自外部电源260的电力对蓄电装置110进行充电用的通电路径。另一方面，在外部充电时以外(非外部充电时)，通过将SMR240断开，而能够避免对于外部充电系统的设备组施加蓄电装置110的输出电压的情况。外部充电器200按照来自E⑶300的电力指令值Pout*，将从外部电源260供给的交流电力转换成用于对蓄电装置110进行充电的直流电力。而且，外部充电器200按照来自E⑶300的电力指令值Pout*，将来自蓄电装置110的直流电力转换成与来自外部电源260的交流电力相等的交流电力，向电力线ACL1、ACL2输出。外部充电器200执行双方向的AC/DC电力转换。即，外部充电器200对应于“电力转换器”。外部充电器200的输出电力Po由电力检测器205检测。在输出电力Po为正时(Po>0),从外部充电器200向电力线ACL1、ACL2输出电力。另一方面，在输出电力Po为负时(Po〈0)，从电力线ACL1、ACL2向外部充电器200输入电力。因此，在图1的结构中，在Po>0时，蓄电装置110放电，在Po〈0时，蓄电装置110充电。外部充电器200的输出电力Po按照来自E⑶300的电力指令值Pout*进行控制。SP，根据电力指令值Pout*，能够控制蓄电装置110的充电/放电。在图3中示出外部充电器200的结构例。参照图3，外部充电器200包括控制电路201、AC/DC转换器202、DC/DC转换器204。AC/DC转换器202包括电抗器L1、L2、平滑电容器C3、电桥电路112。电抗器LI与电力线ACLl串联连接。电抗器L2与电力线ACL2串联连接。电桥电路112通过电力用半导体开关元件的接通断开控制，而将电力线ACL1、ACL2间的交流电压Vac转换成直流电压，向电力线PL3及接地线NL3之间输出。平滑电容器Cl连接在电力线PL3及接地线NL3之间。DC/DC转换器204包括电桥电路114、116和变压器117。电桥电路114通过电力用半导体开关元件的接通断开控制，而将电力线PL3及接地线NL3的直流电压转换成交流电力，向变压器117的一次侧输出。变压器117按照规定的一次/ 二次侧绕组比，对一次侧的交流电压进行电压转换，向二次侧输出。电桥电路116通过电力用半导体开关元件的接通断开控制，而将变压器117的二次侧的交流电压转换成直流电压，并将转换后的直流电压Vdc向电力线PL2及接地线NL2之间输出。这样，能够在外部电源260及蓄电装置110之间确保绝缘，并同时将来自外部电源260的交流电压Vac (例如100VAC)转换成对蓄电装置110进行充电的直流电压Vdc。在图1及图3的例子中，AC/DC转换器202及DC/DC转换器204分别能够沿着双方向进行电力转换。具体而言，DC/DC转换器204还具有对于从蓄电装置110传递给电力线PL2及接地线NL2的直流电压Vdc进行直流电压转换而向电力线PL3及接地线NL3之间输出的功能。该功能通过构成电桥电路114、116的电力用半导体开关元件的接通断开控制能够实现。同样地，AC/DC转换器202具有将电力线PL3及接地线NL3之间的直流电压转换成与来自外部电源260的电力相等的交流电力，而向电力线ACL1、ACL2输出的功能。该功能通过构成电桥电路112的电力用半导体开关元件的接通断开控制而能够实现。控制电路201按照来自ECU300的电力指令值Pout*，生成AC/DC转换器202的控制信号PWA及DC/DC转换器204的控制信号PWD。构成电桥电路112、114、116的电力用半导体开关元件的接通断开按照控制信号PWA、PWD进行控制。控制信号PWA、PWD根据电力指令值Pout*与检测到的输出电力Po的偏差进行调整。需要说明的是，关于电桥电路112、114、116中的伴随着电力控制的AC/DC转换及DC/AC转换用的电力用半导体开关元件的具体的控制，可以任意地适用公知的结构，因此省略详细的说明。再次参照图1，电源装置还具备输出端230和继电器235。输出端230是用于取出商用交流电源的AC插座。输出端230经由继电器235而与电力线ACL1、ACL2连接。继电器235被控制成对电动车辆100的使用者的开关操作、或向输出端230的电负载290的连接进行响应而接通。在图1的结构例中，输出端230应理解为构成用于将电负载290与外部电源260及蓄电装置110之间的路径连接的“连接节点”。即，电负载290通过与输出端230连接，而能够利用电力线ACL1、ACL2上的交流电力进行工作。电力检测器255检测电负载290的消耗电力P1。检测到的消耗电力Pl向E⑶300送出。在外部电源260与电动车辆100连接的状态下，若在输出端280连接有电负载290，则在外部电源260及蓄电装置110之间的路径连接电负载290。并且，电负载290的消耗电力Pl通过外部充电器200的输出电力Po与来自外部电源260的供给电力Psys之和来确保。即，Pl=Psys+Po的关系成立。在Po〈0时，外部电源260供给蓄电装置110的充电电力与电负载290的消耗电力Pl之和。另一方面，在Po>0时,输出电力Po相对于消耗电力Pl的不足部分从外部电源260供给。需要说明的是，为了避免发生逆流，优选控制成维持 Psys ≥ O。E⑶300输出对SMRl 15、P⑶120、外部充电器200及CHR240等进行控制用的控制信号。E⑶300接受来自蓄电装置110包含的传感器(未图示)的电压VB、温度TB及电流IB的检测值。E⑶300基于这些检测值的至少一部分，运算表示蓄电装置110的充电状态的SOC (State of Charge)。而且，在外部充电时，为了控制蓄电装置110的充放电，而适当地设定电力指令值Pout*。需要说明的是，在图1中，例示了 E⑶300包括性地具有电动车辆100的各设备的控制功能的结构，但可以对ECU300的功能的一部分进行分割配置。例如，关于外部充电系统的设备(例如，外部充电器200及CHR240)的控制功能，可以设置与E⑶300分开的E⑶。通常由二次电池构成的蓄电装置110在低温时，由于内部电阻的上升而充放电的效率下降。因此，在蓄电装置110的低温时，在外部电源260与电动车辆100连接的情况下，为外部充电或之后的车辆行驶作准备，而优选对蓄电装置110进行预热。在本实施方式中，利用与外部电源260及蓄电装置110之间的路径连接的电负载290，执行蓄电装置110的预热控制(以下，也称为蓄电池预热控制)。图4是表示本发明的实施方式的蓄电池预热控制的控制处理的流程图。图4所示的各步骤的处理可以通过基于E⑶300的软件处理或硬件处理来实现。图4所示的流程图在外部电源260与电动车辆100连接，且在外部电源260及蓄电装置110之间的路径上连接电负载290时，周期性地执行。参照图4，E⑶300通过步骤S100，基于蓄电装置110的温度TB，判定蓄电池预热是否为需要的温度。例如，在温度TB比判定值Tth低时，判定为需要蓄电池预热。E⑶300在不需要蓄电池预热时(SlOO的否判定时)，通过步骤S250，将蓄电池预热用的升温控制断开。另一方面，E⑶300在需要蓄电池预热时，通过步骤S110，判定升温控制是否已经执行(接通)。E⑶300在升温控制还未执行时(SI 10的否判定时)，通过步骤S120，将升温控制接通。由此，开始升温控制。E⑶300通过步骤S130，将升温控制开始时的蓄电装置110的SOC存储作为升温控制中的SOC基准值(SOCr)。当升温控制开始时，在下一次的处理中，步骤SllO为是判定。E⑶300在升温控制的接通时(S110的是判定时)，通过以下所示的步骤S150 S210的处理，执行使放电模式(第一状态)与充电模式(第二状态)交替产生的升温控制。E⑶300首先通过步骤S150，判定选择了放电模式及充电模式的哪一个。需要说明的是，预先设定为在升温控制的开始时固定地选择一方的模式(例如，放电模式)。E⑶300在选择放电模式时(S150的是判定时)，通过步骤S160，将当前的SOC与升温控制中的SOC下限值进行比较。该SOC下限值设定成从在步骤S120中设定的SOC基准值(SOCr)减去规定值dSOC所得到的值。E⑶300在放电模式时，在当前的SOC比SOC下限值高时(S160的否判定时)，通过步骤S180，使放电模式继续。而且，E⑶300通过步骤S190，设定为外部充电器200的电力指令值Pout*=+Pa。由此，外部充电器200按照电力指令值(Pout*=Pa)，将从蓄电装置110放电的电力转换成交流电力，向电力线ACL1、ACL2输出。
因此，在放电模式中，外部电源260供给从外部充电器200输出的输出电力Po相对于电负载290的消耗电力Pl的不足部分(Psys=Pl-Pa)。如此，在放电模式中，伴随着蓄电装置110的放电,而确保电负载290的消耗电力P1。另一方面，E⑶300在放电模式时，若当前的SOC比SOC下限值下降(S160的是判定时)，则通过步骤S200，指示从放电模式向充电模式的转变。此外，E⑶300通过步骤S210，设定为外部充电器200的电力指令值Pout*=-Pa。由此，外部充电器200按照电力指令值(Pout*=-Pa)，将电力线ACL1、ACL2的交流电力转换成用于对蓄电装置110进行充电的直流电力而向电力线PL2输出。因此，外部电源260供给蓄电装置110的充电电力(-Pa)和电负载290的消耗电力Pl这两者(Psys=Pl+Pa)。如此，在放电模式中，伴随着蓄电装置110的充电，而确保电负载290的消耗电力Pl。在选择充电模式时(S150的否判定时)，E⑶300通过步骤S170，对当前的SOC与升温控制中的SOC上限值进行比较。该SOC上限值设定成在步骤S120中设定的SOC基准值(SOCr)加上规定值dSOC所得到的值。E⑶300在充电模式时，在当前的SOC比SOC上限值低时(S170的否判定时)，使处理向步骤S200、S210前进，继续充电模式。另一方面，在充电模式时，若当前的SOC比SOC上限值上升(S170的是判定时)，则使处理向步骤S180、S190前进，指示从充电模式向放电模式的转变。如此，通过执行交替地设定充电模式及放电模式的升温控制，蓄电装置110的温度TB由于充放电而上升。并且，通过升温控制，在温度TB比判定值Tth上升时，步骤SlOO进行否判定。由此，E⑶300使处理向步骤S210前进而使升温控制断开。其结果是，升温控制结束。需要说明的是，判定值Tth在升温控制断开时及升温控制接通时期间，S卩，在升温控制的开始判定及结束判定期间优选设置滞后现象。因此，当升温控制开始时，判定值Tth比升温控制的开始前上升。在图5中，示出本发明的实施方式的蓄电池预热控制的动作波形例。参照图5，在时刻tl以前，由于蓄电装置110的温度TB比升温控制的开始判定用的判定值Tthl高，因此将升温控制断开。并且，通过输出端230，与外部电源260及蓄电装置110之间的路径连接的电负载290的消耗电力Pl由外部电源260供给。S卩，Psys=Pl0在时刻tl，若温度TB比判定值Tthl下降，则将升温控制接通。若升温控制开始，则将该时刻(时刻tl)下的SOC设定为升温控制的SOC基准值(SOCr)。而且，升温控制的SOC上限值(SOCr+dSOC)及SOC下限值(S0Cr_dS0C)以SOCr为基准来决定。在图5的例子中，在升温控制的开始时选择放电模式。由此，从时刻tl开始，伴随着蓄电装置110的放电而从外部充电器200输出Pa。因此，来自外部电源260的供给电力Psys从Pl减少为Pl-Pa。在放电模式中，蓄电装置110的SOC逐渐下降。在时刻ta，SOC下降至升温控制中的SOC下限值(S0Cr_dS0C)，由此将升温控制从放电模式切换成充电模式。由此，从时刻tl开始，由于对蓄电装置110进行充电，而成为外部充电器200的输出电力Po=_Pa。因此，来自外部电源260的供给电力Psys向Pl+Pa增力口。在充电模式中，蓄电装置110的SOC逐渐上升。并且，在时刻tb，蓄电装置SOC上升至升温控制中的SOC上限值(SOCr+dSOC)，由此将升温控制从充电模式切换成放电模式。以后，伴随着放电模式中的与蓄电装置110的放电相伴的SOC的下降、及充电模式中的与蓄电装置110的充电相伴的SOC的上升，而交替地设定放电模式和充电模式。其结果是，蓄电装置110反复进行充放电，由此蓄电装置110的温度TB上升。并且，在时刻t2，温度TB达到升温控制的结束判定用的判定值Tth2，由此将升温控制断开。如此，在本实施方式的蓄电池预热控制中，边驱动电负载290，蓄电装置110边反复进行充放电，由此，由于伴随着充放电的内部发热而能够直接将蓄电装置110的内部加热，能够高效地升温。而且，在确保电负载290的消耗电力的期间对蓄电装置110进行充放电，因此不会产生加热用的电加热器等的驱动那样预热控制用的无用的消耗电力。由此，能够抑制蓄电装置110的升温所需的消耗电力，从而能够高效地对蓄电装置110进行预热。此外，根据SOC来判定充电模式及放电模式之间的转变，因此能够管理基于升温控制的SOC的变化范围。尤其是通过以升温开始时刻的SOC为基准而设定SOC的变化范围，能够防止蓄电装置的SOC因升温控制而较大变化的情况。另外，关于从升温控制中的外部充电器200输入输出的电力(Pa),优选与电负载290的消耗电力Pl相等。这样的话，防止从电动车辆100对外部电源260输出电力的情况，即防止发生对系统电力的逆流的情况，而且能够将蓄电装置110的充放电电力确保为最大限度，因此能够提高升温效果。(变形例)图6是表示本发明的实施方式的变形例的电动车辆的电源装置中的外部充电器的结构例的框图。参照图6，在本发明的实施方式的变形例中，在图1的结构中，将外部充电器200置换成图6所示的外部充电器200 口。本发明的实施方式的变形例的电动车辆的电源装置的其他的部分的结构与图1相同，因此不重复详细的说明。外部充电器200 □包括控制电路201 □、充电装置206、发电装置207。充电装置206将电力线ACLl、ACL2上的交流电力转换成用于对蓄电装置110进行充电的直流电力。发电装置207将来自蓄电装置110的电力(直流电力)转换成与来自外部电源260的交流电力相等的交流电力，向电力线ACL1、ACL2输出。S卩，外部充电器200 □相当于将执行双方向的AC/DC电力转换的外部充电器200(图1)分割成单方向的AC/DC电力转换用的充电装置206和单方向的DC/AC电力转换用的发电装置207的结构。例如，在图3所示的外部充电器200中，不使用电力用半导体开关元件而利用二极管电桥构成电桥电路112，由此得到充电装置206。同样地，在图3所示的外部充电器200中，不使用电力用半导体开关元件而利用二极管电桥构成电桥电路114，由此得到发电装置207。控制电路201 □按照来自E⑶300的电力指令值Pout*，生成充电装置206的控制信号PWCH及发电装置207的控制信号PWG。在外部充电器200 □中，根据电力指令值Pout*的正负，选择性地使充电装置206及发电装置207的一方工作。控制信号PWCH或PWG根据电力指令值Pout*与检测到的输出电力Po的偏差来调整。图7是说明本发明的实施方式的变形例的蓄电池预热控制的处理的流程图。
将图7与图4进行比较，在本发明的实施方式的变形例的蓄电池预热控制中，E⑶300取代图4的步骤S190及S210，而执行步骤S190 □及S210 口。关于其他的步骤中的处理，由于与图4相同，因此不重复详细的说明。E⑶300当选择放电模式时，在步骤S190 □中，使发电装置207工作。并且，关于发电装置207的输出电力，设定为电力指令值Pout*=+Pa。此时，在充电装置206中，可以将全部的电力用半导体开关元件固定成断开。而且，由发电装置207进行接通断开控制的电力用半导体开关元件的个数也比图3的外部充电器200少。另一方面，E⑶300当选择充电模式时，在步骤S210 □中，使充电装置206工作。并且，关于充电装置206的输出电力，设定为电力指令值Pout*=-Pa。此时，在发电装置207中，可以将全部的电力用半导体开关元件固定成断开。而且，由充电装置206进行接通断开控制的电力用半导体开关元件的个数也比图3的外部充电器200少。如此，在实施方式的变形例d电动车辆的电源装置中，与图1及图3所示的结构同样地，伴随着蓄电装置Iio的充放电而反复进行用于确保电负载290的消耗电力的放电模式及放电模式，由此能够执行高效率的蓄电池预热控制。而且，在图6所示的结构中，若除去发电装置207，则能够构成适用于未配置输出端230的类型的电动车辆的外部充电器。因此，图6的外部充电器200 □在具备输出端230的类型的电动车辆与未具备的类型的电动车辆之间，能提高部件的共有度，因此在设计的通用化方面有利。需要说明的是，在本实施方式及其变形例中，电力线PLl以后(车辆行驶系)的结构并未限定为图示的结构。即，如上述那样，对于电力机动车、混合动力机动车、燃料电池机动车等搭载有车轮驱动力产生用的电动机的电动车辆，能够共通地适用。而且，关于外部充电器200，明确地记载了若能够进行上述的伴随着电力控制的双方向或单方向的电力转换，则能够适用任意的电路结构的点。例如，在图3中，例示了使用变压器117的绝缘型的外部充电器，但也可以使用非绝缘型的电路结构。另外，在本实施方式及其变形例中，电负载290与输出端230连接，但本发明的适用并未限定为这样的结构。即，电负载290也可以不经由输出端230而与外部电源260及蓄电装置110之间的路径连接。例如，在外部充电时使用的辅机可以作为电负载290而使用于蓄电池预热控制。另外，确认地记载有输出端230的连接目的地即电负载290的连接目的地并未限定为电力线ACL1、ACL2的点。总之，只要通过将电负载290与外部电源260及蓄电装置110之间的路径电连接，而能够实现从蓄电装置110及外部电源260这两者供给电力的结构，就可以适用本发明。应该考虑的是本次公开的实施方式全部的点为例示而不受限制。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书公开，并想要包含与权利要求书的范围均等的意思及范围内的全部的变更。工业上的可利用性本发明能够适用于搭载有通过车辆外部的电源对车载蓄电装置进行充电的机构的电动车辆。符号说明
100电动车辆，110蓄电装置，112、114、116电桥电路，115系统主继电器(SMR)，117变压器，121、170转换器，122逆变器，130电动发电机，140动力传递齿轮，145继电器(SMR)，150驱动轮，200,200 □外部充电器，201,201 □控制电路，202AC/DC转换器，204DC/DC转换器，205,255电力检测器，206充电装置，207发电装置，230输出端，235继电器(输出端)，240充电继电器(CHR)，250充电用入口，260外部电源，270充电连接器，280充电线缆，280 输出端，290 电负载，300 控制装置(ECU)，ACL1、ACL2、HPL、PL1、PL2、PL3、电力线，Cl、C2、C3平滑电容器，IB电流(蓄电装置)，L1、L2、电抗器，NL1、NL2、NL3接地线，PffA, PffD,PWC、PWCH、PWD、PWG、PW1、SE1、SE2控制信号，Pl消耗电力(电负载)，Po输出电力(外部充电器)，Pout*电力指令值，Psys供给电力(外部电源)，TB温度(蓄电装置)，Tth、Tthl、Tth2判定值，VB电压，Vac交流电压，Vdc直流电压。
权利要求
1.一种电动车辆的电源装置，具备: 蓄电装置(110)，用于蓄积相对于产生车辆驱动动力的电动机(130)输入输出的电力； 电力线(ACL1、ACL2)，在外部充电时与外部电源(260)连接； 电力转换器(200)，用于在所述电力线的交流电力与相对于所述蓄电装置输入输出的直流电力之间执行双方向的电力转换； 连接节点(230)，用于在所述外部电源及所述蓄电装置之间的路径上连接电负载(290)； 控制装置(300)，用于通过所述电力转换器控制相对于所述蓄电装置输入输出的直流电力， 所述控制装置构成为，在所述外部电源与所述电力线连接且在所述外部电源及所述蓄电装置之间的路径上连接有所述电负载的情况下，所述蓄电装置的温度(TB)比规定温度(Tthl、Tth2)低时，执行使第一状态与第二状态交替产生的升温控制，所述第一状态是以伴随着所述蓄电装置的放电而确保所述电负载的消耗电力(Pl)的方式控制所述电力转换器的状态，所述第二状态是以伴随着所述蓄电装置的充电而确保所述电负载的消耗电力的方式控制所述电力转换器的状态。
2.根据权利要求1 所述的电动车辆的电源装置，其中， 所述控制装置(300 )根据所 述蓄电装置的充电状态，控制从所述第一状态向所述第二状态的转变、及从所述第二状态向所述第一状态的转变。
3.根据权利要求2所述的电动车辆的电源装置，其中， 所述控制装置(300)在所述第一状态下，当SOC下降至比所述升温控制的开始时刻的SOC低的第一判定值时，指示向所述第二状态的转变，并且在所述第二状态下，当SOC上升至比所述升温控制的开始时刻的SOC高的第二判定值时，指示向所述第一状态的转变。
4.根据权利要求1所述的电动车辆的电源装置，其中， 所述控制装置(300 )以使来自所述第一状态下的所述蓄电装置的放电电力与所述电负载(290)的消耗电力(Pl)相等的方式控制所述电力转换器(200)。
5.根据权利要求1所述的电动车辆的电源装置，其中， 所述电力转换器(200)包括: 充电装置(206 )，用于将所述电力线的所述交流电力转换成对所述蓄电装置进行充电的所述直流电力； 发电装置(207)，用于将来自所述蓄电装置的所述直流电力转换成所述交流电力而向所述电力线输出， 所述控制装置(300)在所述第一状态下使所述发电装置工作并使所述充电装置停止，在所述第二状态下使所述充电装置工作并使所述发电装置停止。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的电动车辆的电源装置，其中， 所述连接节点由用于在所述电力线上连接所述电负载(290)的输出端(230)构成。
7.—种电动车辆,具备: 电动机(130)，用于产生车辆驱动动力； 蓄电装置(110),用于蓄积相对于所述电动机输入输出的电力； 电力线(ACL1、ACL2)，在外部充电时与外部电源(260)连接；电力转换器(200)，用于在所述电力线的交流电力与相对于所述蓄电装置输入输出的直流电力之间执行双方向的电力转换； 连接节点(230)，用于在所述外部电源及所述蓄电装置之间的路径上连接电负载(290)； 控制装置(300)，用于通过所述电力转换器控制相对于所述蓄电装置输入输出的直流电力， 所述控制装置构成为，在所述外部电源与所述电力线连接且在所述外部电源及所述蓄电装置之间的路径上连接有所述电负载的情况下，所述蓄电装置的温度(TB)比规定温度(Tthl、Tth2)低时，执行使第一状态与第二状态交替产生的升温控制，所述第一状态是以伴随着所述蓄电装置的放电而确保所述电负载的消耗电力(Pl)的方式控制所述电力转换器的状态，所述第二状态是以伴随着所述蓄电装置的充电而确保所述电负载的消耗电力的方式控制所述电力转换器的状态。
8.根据权利要求7所述的电动车辆，其中， 所述控制装置(300 )以使来自所述第一状态下的所述蓄电装置的放电电力与所述电负载(290)的消耗电力(Pl)相等的方式控制所述电力转换器(200)。
9.根据权利要求7所述的电动车辆，其中， 所述电力转换器(200)包括: 充电装置(206 )，用于将所述电力线的所述交流电力转换成对所述蓄电装置进行充电的所述直流电力； 发电装置(207)，用于将来自所述蓄电装置的所述直流电力转换成所述交流电力而向所述电力线输出， 所述控制装置(300)在所述第一状态下使所述发电装置工作并使所述发电装置停止，在所述第二状态下使所述充电装置工作并使所述发电装置停止。
10.根据权利要求7 9中任一项所述的电动车辆，其中， 所述连接节点由用于在所述电力线上连接所述电负载(290)的输出端(230)构成。
11.一种电动车辆的电源装置的控制方法，所述电动车辆搭载有产生车辆驱动动力的电动机(130)， 所述电源装置具备: 蓄电装置(110),用于蓄积相对于电动机(130)输入输出的电力； 电力线(ACL1、ACL2)，在外部充电时与外部电源(260)连接； 电力转换器(200)，用于在所述电力线的交流电力与相对于所述蓄电装置输入输出的直流电力之间执行双方向的电力转换； 连接节点(230)，用于在所述外部电源及所述蓄电装置之间的路径上连接电负载(290)， 所述控制方法包括: 在所述外部电源与所述电力线连接且在所述外部电源及所述蓄电装置之间的路径上连接有所述电负载的情况下，基于所述蓄电装置的温度(TB)来判定是否需要进行所述蓄电装置的升温控制的步骤(S100)； 在判定为需要进行所述升温控制时，通过使第一状态与第二状态交替产生而执行所述升温控制的步骤(S150-S210)，所述第一状态是以伴随着所述蓄电装置的放电而确保所述电负载的消耗电力(Pl)的方式控制所述电力转换器的状态，所述第二状态是以伴随着所述蓄电装置的充电而确保所述电负载的消耗电力的方式控制所述电力转换器的状态。
12.根据权利要求11所述的电动车辆的电源装置的控制方法，其中， 所述执行的步骤包括根据所述蓄电装置的充电状态，控制从所述第一状态向所述第二状态的转变、及从所述第二状态向所述第一状态的转变的步骤(S160、S170)。
13.根据权利要求12所述的电动车辆的电源装置的控制方法，其中， 所述进行控制的步骤包括: 在所述第一状态下，当SOC下降至比所述升温控制的开始时刻的SOC低的第一判定值时，指示向所述第二状态的转变的步骤(S160)； 在所述第二状态下，当SOC上升至比所述升温控制的开始时刻的SOC高的第二判定值时，指示向所述第一状态的转变的步骤(S170)。
14.根据权利要求11所述的电动车辆的电源装置的控制方法，其中， 所述执行的步骤包括以使来自所述第一状态下的所述蓄电装置的放电电力与所述电负载(290)的消耗电力(Pl)相等的方式控制所述电力转换器(200)的步骤(S190)。
15.根据权利要求11所述的电动车辆的电源装置的控制方法，其中， 所述电力转换器(200)包括: 充电装置(206 )，用 于将所述电力线的所述交流电力转换成对所述蓄电装置进行充电的所述直流电力； 发电装置(207)，用于将来自所述蓄电装置的所述直流电力转换成所述交流电力而向所述电力线输出， 所述执行的步骤包括: 在所述第一状态下，使所述发电装置工作并使所述充电装置停止的步骤(S190#)； 在所述第二状态下，使所述充电装置工作并使所述发电装置停止的步骤(S210#)。
全文摘要
电负载(290)与外部电源(260)及蓄电装置(110)之间的路径电连接。电负载(290)的消耗电力通过外部充电器(200)的输出电力(Po)与来自外部电源(260)的供给电力Psys之和来确保。ECU(300)在蓄电装置(110)为低温时，伴随着蓄电装置(110)的充放电而执行确保电负载(290)的消耗电力的升温控制。ECU(300)在升温控制的执行时，以交替产生放电模式和充电模式的方式，设定外部充电器(200)的电力指令值(Pout*)，该放电模式将外部充电器(200)的输出电力(Po)控制为正，伴随着蓄电装置(110)的放电而确保电负载(290)的消耗电力，该充电模式将外部充电器(200)的输出电力(Po)控制为负，伴随着蓄电装置(110)的充电而确保电负载(290)的消耗电力。
文档编号H02J7/00GK103189230SQ20108006989
公开日2013年7月3日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者洪远龄 申请人:丰田自动车株式会社