专利名称：电源装置及电动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具备并联连接了多个蓄电器件的电源装置以及电动车辆。
背景技术：
以往，以高容量化和高输出化为目的，提出了具备并联连接了多个蓄电器件的电 源装置。这样的电源装置例如用于电动车辆等。 —般，各蓄电器件的输出特性依赖于各蓄电器件的温度，具有各蓄电器件的温度 越低则各蓄电器件的输出特性越降低的趋势。 所以，提出了具备能够进行与多个蓄电器件中的一个蓄电器件之间的电连接切换 的预热用负载的电源装置(参照专利文献l)。预热一个蓄电器件时，从一个蓄电器件向预 热用负载进行放电之后，相互电连接多个蓄电器件并使电流流过一个蓄电器件。由此，利用 一个蓄电器件的内部电阻的发热，能够预热一个蓄电器件。
专利文献1特开2003-32901号公报 但是，在专利文献1中记载的电源装置中，不能分别选择性地预热多个蓄电器件。 因此，存在多个蓄电器件各自的温度产生偏差的问题。由于因这样的各蓄电器件的温度的 偏差而导致各蓄电器件的劣化程度上产生偏差，因此电源装置的寿命会变短。
发明内容
本发明为了解决上述课题而实现，目的在于提供一种能够在抑制多个蓄电器件的
温度上产生偏差的情况下预热多个蓄电器件的每一个的电源装置以及电动车辆。 本发明的特征所涉及的电源装置具备与负载连接的多个蓄电器件，其特征在于，
具备温度检测部，检测多个蓄电器件各自的温度；开关元件，分别在多个蓄电器件与负载
之间，并且分别与多个蓄电器件串联连接；和控制部，控制开关元件的接通状态和开关元件
的关断状态；多个蓄电器件相互并联连接，控制部在由温度检测部检测出的温度比第一温
度低的情况下，执行使一个蓄电器件所涉及的开关元件的接通状态和关断状态的控制中的
接通状态的时间比率高于其它蓄电器件所涉及的开关元件的接通状态和关断状态的控制
中的接通状态的时间比率的预热控制。 在本发明的特征所涉及的电源装置中，第一温度可以是多个蓄电器件各自的最大 输出低于多个蓄电器件各自的额定输出的温度。 本发明的特征所涉及的电源装置可具备空气搅拌装置，其搅拌配置多个蓄电器件 的空间的空气，控制部在由温度检测部检测出的多个蓄电器件各自的温度比第二温度高的 情况下，使空气搅拌装置工作，第二温度比第一温度高。 在本发明的特征所涉及的电源装置中， 一个蓄电器件可以是由温度检测部检测出 的温度最低的蓄电器件。 在本发明的特征所涉及的电源装置中， 一个蓄电器件也可以是由温度检测部检测 出的温度比第一温度低的蓄电器件之中温度最高的蓄电器件。
3
本发明的特征所涉及的电动车辆具备上述的电源装置；通过由电源装置提供的 电力产生动力的电动机；和被传递电动机所产生的动力的驱动轮。
(发明效果) 根据本发明，可提供一种能够在抑制多个蓄电器件的温度上产生偏差的情况下预 热多个蓄电器件的每一个的电源装置以及电动车辆。
图1是表示第1实施方式的电源装置100的电路图。 图2是用于说明蓄电器件的温度与蓄电器件的最大输出之间的关系的图。 图3是表示第1实施方式的控制部50的启动控制的动作的流程图。 图4是表示第1实施方式的控制部50的预热控制的动作的流程图。 图5是表示第1实施方式的控制部50的空气搅拌控制的动作的流程图。 图6是表示第2实施方式的电动车辆200的结构的图。 图中10-蓄电器件;21、22-FET ;31、32、41-电阻;40-NTC ;45-空气搅拌装置;
50-控制部；100-电源装置；110-负载；200-电动车辆；201_电源装置；202_电力变换部；
203-马达；204-驱动轮；205-加速器；206-制动器；207-旋转传感器；208-电流传感器； 209-控制部；210-引擎。
具体实施例方式以下，参照
本发明的实施方式的电源装置。另外，在以下的附图记载中，
对相同或类似的部分标注了相同或类似的标记。 但是，附图是示意图，应注意各尺寸的比率等与实际的结构不同。因此，具体的尺
寸等应参考以下的说明来判断。另外，附图相互之间显然包括相互的尺寸关系或比率不同 的部分。[第1实施方式]
(电源装置的结构) 以下，参照
第1实施方式的电源装置。图1是表示第1实施方式的电源 装置100的电路图。 如图1所示，电源装置100具有多个蓄电器件(蓄电器件10A 10C)、多个开关
元件(FET21A/22A 21C/22C)、多个电阻(电阻31A/32A 31C/32C)、多个温度检测部
(NTC40A 40C)、多个电阻(电阻41A 41C)、空气搅拌装置45、控制部50。 蓄电器件10A 10C相互并联连接，每个蓄电器件10A IOC与负载IIO电连接。
蓄电器件10A 10C分别具有内部电阻Ra Rc。例如，电源装置100设置在电动车辆(EV :
Electric Vehicle,HEV :Hybrid ElectricVehicle)上时，负载110是设置在电动车辆上的
马达等。 这里，应注意蓄电器件10A所涉及的电路 蓄电器件IOC所涉及的电路分别具有 相同的结构。 蓄电器件10A IOC是蓄积电荷的器件。蓄电器件10A 10C的正极与FET22A 22C的漏极连接。蓄电器件10A 10C的负极与负载110连接。
FET21A/22A 21C/22C是具有栅极、源极、漏极的场效应晶体管(FieldEffect Transistor) 。 FET21A/22A 21C/22C与蓄电器件10A 10C串联连接，分别切换蓄电器件 10A IOC与负载110之间的连接状态。蓄电器件10A 10C通过FET21A/22A 21C/22C 与负载110电连接。FET21A/22A 21C/22C呈"导通状态"时，蓄电器件10A 10C与负载 110连接，FET21A/22A 21C/22C呈"截止状态"时，蓄电器件10A 10C从负载110断开。
FET21A/22A 21C/22C的栅极通过电阻32A 32C与控制部50连接。FET21A 21C的漏极与负载110连接，FET21A 21C的源极与FET22A 22C的源极和电阻31A 31C的一端连接。FET22A 22C的漏极与蓄电器件10A 10C的正极连接，FET22A 22C 的源极与FET21A 21C的源极和电阻31A 31C的一端连接。 NTC40A 40C是检测蓄电器件10A 10C的温度的热敏电阻，这里，作为热敏电阻 的一个例子，使用NTC(Negative Temperature Coefficient)。另外，作为热敏电阻，也可以 使用PTC (Positive Temperature Coefficient)。 这里，随着NTC40A 40C的温度的上升，NTC40A 40C的电阻值降低。另外， NTC40A 40C设置在蓄电器件10A 10C的附近。S卩，NTC40A 40C的温度与蓄电器件 10A 10C的温度Tl T3大致相等。 NTC40A 40C通过电阻41A 41C与FET22A 22C的漏极连接，并与蓄电器件 10A 10C并联连接。根据施加在NTC40A 40C上的电压VT1 VT3获得NTC40A 40C的 电阻值，根据NTC40A 40C的电阻值获得NTC40A 40C的温度(即，蓄电器件10A 10C 的温度Tl T3)。 空气搅拌装置45在控制部50的控制下以搅拌模式和冷却模式中的任一种模式工 作，其中，搅拌模式是搅拌配置蓄电器件10A 10C的空间的空气的模式，冷却模式是通过 向蓄电器件10A 10C送风来冷却蓄电器件10A 10C的模式。对空气搅拌装置45的工 作条件将在后面叙述。空气搅拌装置45例如是鼓风机或用于在空气冷却装置中引入外部 空气的阀等。空气搅拌装置45为鼓风机时能够根据转速切换搅拌模式与冷却模式，空气搅 拌装置45为阀时，能够根据开度切换搅拌模式与冷却模式。 控制部50控制开关元件(FET21A/22A 21C/22C)的导通状态和截止状态。在 第1实施方式中，控制部50在蓄电器件10A 10C启动时，当蓄电器件10A 10C的温度 Tl T3的任一个比第一温度TF低时，执行使比第一温度低的一个蓄电器件所涉及的开关 元件的导通状态的时间比率高于其它蓄电器件所涉及的开关元件的导通状态的时间比率 的预热控制。 具体而言，控制部50根据施加在NTC40A 40C上的电压VT1 VT3测定蓄电器件 10A 10C的温度Tl T3。之后，当蓄电器件10A 10C的温度Tl T3的某一个比第一 温度TF低时，控制部50进行使温度最低的蓄电器件10所涉及的开关元件的Duty比高于 其它蓄电器件所涉及的开关元件的Duty比的Duty比控制。Duty比是单位时间内开关元件 的导通状态所占的时间比率，即，是单位时间内蓄电器件10A 10C分别与负载110连接的 时间比率。 另外，第一温度TF是蓄电器件10A 10C的最大输出低于蓄电器件10A 10C的 额定输出的温度。这里，如图2所示，蓄电器件的最大输出通常在蓄电器件的温度降低时会 急剧降低。因此，如图2所示，能够将蓄电器件的最大输出变成蓄电器件的额定输出的80%的温度设定为第一温度。 另外，控制部50在执行预热控制的过程中，当蓄电器件10A 10C的温度Tl T3 的每一个比第二温度TS高时，使空气搅拌装置45以搅拌模式进行工作。第二温度TS是蓄 电器件的最大输出低于蓄电器件的额定输出的温度，且是比第一温度TF高的温度。另外， 在电源装置100启动时，控制部50将空气搅拌装置45从搅拌模式切换到冷却模式。
(电源装置的动作) 以下，参照
第1实施方式的电源装置的动作。 图3是表示第1实施方式的电源装置100(控制部50)的启动控制的动作的流程 图。在启动控制中，控制部50判断是否能够启动从蓄电器件10A 10C向负载110的电力供给。 在步骤S101中，控制部50检测蓄电器件10A IOC的温度Tl T3。
从步骤S102到步骤S104中，控制部50判断温度Tl T3的每一个是否比第一温 度TF大。温度Tl T3均比第一温度TF大时，处理进入步骤S105。温度Tl T3的某一 个比第一温度TF低时，处理进入步骤S106。 在步骤S105中，控制部50作为能够启动从蓄电器件10A IOC向负载110的电 力供给的情况，启动电源装置100。 在步骤S106中，控制部50作为不能够启动从蓄电器件10A IOC向负载110的 电力供给的情况，开时后述的预热控制。之后，在结束了预热控制的，处理返回步骤SIOI。
另外，处理从步骤S106返回到步骤S101时，也可以经过待机规定时间的步骤。这 样的规定的时间根据蓄电器件10A IOC或电源装置100的温度变化的趋势而设定。例如， 温度变化的趋势小时，优选设定长的规定时间。 图4是表示第1实施方式的电源装置100(控制部50)的预热控制的动作的流程 图。 在步骤S201中，控制部50从温度Tl T3中检测最低温度TMIN。 在步骤S202中，控制部50判断温度Tl是否为最低温度TMIN。温度Tl不是最低温
度TMIN时，处理进入步骤S203。温度Tl是最低温度TMIN时，处理进入步骤S204。 在步骤S203中，控制部50判断温度T2是否为最低温度TMIN。温度T2不是最低温
度TMIN时，处理进入步骤S205。温度T2是最低温度TMIN时，处理进入步骤S206。 在步骤S204中，控制部50比起蓄电器件10B的开关元件21B/22B以及蓄电器件
IOC的开关元件21C/22C的导通状态的时间比率，提高蓄电器件10A的开关元件21A/22A的
导通状态的时间比率。 在步骤S205中，控制部50比起蓄电器件10A的开关元件21A/22A以及蓄电器件 10B的开关元件21B/22B的导通状态的时间比率，提高蓄电器件IOC的开关元件21C/22C的 导通状态的时间比率。 在步骤S206中，控制部50比起蓄电器件10A的开关元件21A/22A以及蓄电器件 IOC的开关元件21C/22C的导通状态的时间比率，提高蓄电器件10B的开关元件21B/22B的 导通状态的时间比率。 进行步骤S204至步骤S206之后，处理返回到步骤S101。另外，如上所述，由于控 制部50以温度低的顺序执行蓄电器件10的预热控制，因此，当所有的蓄电器件10A IOC的温度变成第一温度TF时，蓄电器件10A 10C的温度偏差被消除。控制部50反复执行
预热控制，直至所有的蓄电器件10A IOC温度变成第一温度TF为止。 图5是表示第1实施方式的电源装置IOO(控制部50)的空气搅拌控制的动作的
流程图。 在步骤S301中，控制部50判断是否正在执行预热控制。没有在执行预热控制时，
处理进入步骤S302。正在执行预热控制时，处理进入步骤S303。 在步骤S301中，控制部50使空气搅拌装置45以冷却模式进行工作。在步骤S303中，控制部50检测蓄电器件10A IOC的温度Tl T3。 在步骤S304中，控制部50判断蓄电器件10A IOC的温度Tl T3的每一个是
否比第二温度TS大。温度Tl T3的每一个都比第二温度TS高时，处理进入步骤S305。
温度Tl T3中的某一个比第二温度TS低时，处理进入步骤S306。 在步骤S305中，控制部50使空气搅拌装置45以搅拌模式进行工作。 在步骤S306中，控制部50使空气搅拌装置45停止工作。(作用及效果) 控制部50在蓄电器件10A IOC的温度Tl T3的某一个比第一温度TF低的情
况下，执行使比第一温度TF低的一个蓄电器件IO所涉及的开关元件的导通状态的时间比
率高于其它蓄电器件所涉及的开关元件的导通状态的时间比率的预热控制。 这样，控制部50能够对各个蓄电器件10A IOC分别执行预热控制。因此，能够
抑制蓄电器件10A IOC的温度偏差的产生。其结果，由于能够抑制各个蓄电器件10A
IOC的劣化程度产生偏差，因此能够延长电源装置100的寿命。 另外，控制部50在蓄电器件10A IOC的温度Tl T3都比第二温度TS高的情况 下，使空气搅拌装置45以搅拌模式工作。第二温度TS是比第一温度TF高的温度。因此， 能在蓄电器件10A IOC的温度Tl T3的偏差变小的时刻搅拌空气。因此，能够有效解 除蓄电器件10A IOC的温度Tl T3的微小的偏差。 另外，控制部50选择温度最低的蓄电器件10作为执行预热控制的一个蓄电器件 10。因此，能够早期縮小蓄电器件10A IOC间的温度偏差。
[第2实施方式] 以下，说明第2实施方式。在第2实施方式中，说明设置有上述的电源装置100的 电动车辆(HEV :Hybrid Electric Vehicle)。 [OO72](电动车辆的结构) 以下，参照
第2实施方式的电动车辆。图6是表示第2实施方式的电动 车辆200的图。 如图6所示，电动车辆200具备电源装置201、电力变换部202、马达203、驱动轮 204、加速器205、制动器206、旋转传感器207、电流传感器208、控制部209、引擎210。
电源装置201是上述的电源装置100。 S卩，电源装置201具有并联连接的蓄电器件 10。 电力变换部202根据马达203的驱动，将来自电源装置201的电力变换为马达203 所需要的电力。另外，马达203进行再生时，电力变换部202根据马达203的驱动，将来自 马达203的电力变换为向电源装置201蓄电的电力。
7[OO77] 马达203根据由电力变换部202变换的电力产生旋转力。马达203产生的旋转力 传递给驱动轮204。 驱动轮204是设置在电动车辆200中的车轮之中与马达203连接的车轮。 加速器205是用于使马达203或引擎210的转速上升的机构。制动器206是用于
使马达203或引擎210的转速减少的机构。 旋转传感器207检测马达203的转速。电流传感器208检测提供给马达203的电 流值。 控制部209基于从加速器205或旋转传感器207得到的信息等，算出指令转矩。 控制部209基于指令转矩，算出电流指令值。控制部209基于从电流传感器208得到的电 流值与电流指令值之间的差分，控制电力变换部202。由此，控制部209控制马达203的转 速。另外，控制部209基于从制动器206得到的信息等，控制马达203的再生。
引擎210通过燃烧燃料来产生旋转力。引擎210产生的旋转力传递给驱动轮204。 这里，通过引擎210而驱动轮204被驱动时或电动车辆200停止时，马达203停止。此时， 马达203能够被用作预热控制用的电阻负载。例如，马达203为三相马达时，由于仅在一相 中流过电流时马达203不会旋转，因此通过仅在一相中流过电流，能够将马达203用作预热 控制用的电阻负载。 这样，应注意控制部50能够与电动车辆200的运转状态无关地执行预热控制。
[其它实施方式] 本发明通过上述实施方式进行了说明，但是构成该公开的一部分的论述和附图不 应理解为是对该发明进行的限定。根据该公开的内容，本领域技术人员能够明确知道各种 代替实施方式、实施例以及运用技术。 在上述的实施方式中，作为温度检测部例示了热敏电阻，但是温度检测部当然不 仅限于这些。 在上述的实施方式中，作为开关元件例示了FET，但是开关元件不仅限于这些。例 如，开关元件也可以是双极性晶体管。 在上述的实施方式中，仅仅是例示了电源装置100的电路结构，也可以适当变更
电源装置ioo的电路结构。 在上述的实施方式中，电源装置100按照温度低的顺序执行了预热控制，但是预 热控制的顺序也可以是温度高的顺序。此时，通过对于比第一温度TF低的温度的蓄电器件 之中温度最高的蓄电器件按顺序执行预热控制，能够使需要预热控制的蓄电器件的温度与 第一温度TF—致。而且，此时，优选由空气搅拌装置搅拌空气。由此，能够用执行了预热控 制的蓄电器件中产生的热量来加热由于温度过于低而导致预热效率显著低的蓄电器件。其 结果，能够可靠执行所有蓄电器件的预热控制。 在上述的实施方式中，作为负载IIO使用了电动车辆的马达等，但是，负载110也 可以是仅适用于预热控制的预热用负载。 在上述的实施方式中，电源装置IOO执行了空气搅拌控制，但是电源装置100也可 以不执行空气搅拌控制。 在上述的实施方式中，电源装置100具备了相互并联连接的三个蓄电器件10A IOC，但是电源装置100也可以具备相互并联连接的两个或四个以上的蓄电器件10。
在上述的实施方式中没有特别涉及，但是蓄电器件10A 10C也可以分别具有串 联连接的多个蓄电器件。由此，能实现电源装置210的高输出化。
权利要求
一种电源装置，具备与负载连接的多个蓄电器件，该电源装置的特征在于，具备温度检测部，检测所述多个蓄电器件各自的温度；开关元件，分别在所述多个蓄电器件与所述负载之间，并且分别与所述多个蓄电器件串联连接；和控制部，控制所述开关元件的接通状态和所述开关元件的关断状态；所述多个蓄电器件相互并联连接，所述控制部在由所述温度检测部检测出的温度比第一温度低的情况下，执行使一个蓄电器件所涉及的所述开关元件的接通状态和关断状态的控制中的接通状态的时间比率高于其它蓄电器件所涉及的所述开关元件的接通状态和关断状态的控制中的接通状态的时间比率的预热控制。
2. 根据权利要求l所述的电源装置，其特征在于，所述第一温度是所述多个蓄电器件各自的最大输出低于所述多个蓄电器件各自的额 定输出的温度。
3. 根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，该电源装置具备空气搅拌装置，其搅拌配置所述多个蓄电器件的空间的空气， 所述控制部在由所述温度检测部检测出的所述多个蓄电器件各自的温度比第二温度 高的情况下，使所述空气搅拌装置工作， 所述第二温度比所述第一温度高。
4. 根据权利要求1至3中的任一项所述的电源装置，其特征在于， 所述一个蓄电器件是由所述温度检测部检测出的温度最低的蓄电器件。
5. 根据权利要求1至3中的任一项所述的电源装置，其特征在于，所述一个蓄电器件是由所述温度检测部检测出的温度比所述第一温度低的蓄电器件 之中温度最高的蓄电器件。
6. —种电动车辆，具备权利要求1至5中的任一项所述的电源装置； 通过由所述电源装置提供的电力产生动力的电动机；禾口 被传递所述电动机所产生的动力的驱动轮。
全文摘要
本发明提供一种能够在抑制多个蓄电器件的温度上产生偏差的情况下预热多个蓄电器件的每一个的电源装置以及电动车辆。控制部(50)在蓄电器件(10A～10C)的温度(T1～T3)的某一个比第一温度(TF)低时，执行使比第一温度(TF)低的一个蓄电器件(10)所涉及的开关元件的导通状态的时间比率高于其它蓄电器件所涉及的开关元件的导通状态的时间比率的预热控制。
文档编号B60R16/03GK101722910SQ20091020530
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月19日 优先权日2008年10月24日
发明者阿部裕司 申请人:三洋电机株式会社