车辆、电源系统和电源系统的控制方法
【专利摘要】第二蓄电装置(BAT2)电连接到正电极线(PL3)和负电极线(NL1)，并且用于生成驱动力的电力被直接供给到逆变器部(20)。转换器部(10)将从逆变器部(20)接收的电力供给到第一蓄电装置(BAT1)。由于设置了回流防止电路(35)，因此此时在第二蓄电装置(BAT2)的方向上没有供给电力。回流防止电路(35)的二极管(D3)连接在系统主继电器(SMR2)与正电极线(PL2)上的正电极线(PL2)的连接节点之间，该正电极线(PL2)从正电极线(PL3)分支并且连接到第二蓄电装置(BAT2)。二极管(D3)控制从正电极线(PL3)侧朝向第二蓄电装置(BAT2)的电流流动。
【专利说明】车辆、电源系统和电源系统的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种车辆、电源系统和电源系统的控制方法，更具体地，涉及电动车辆中的电源系统的启动控制。
【背景技术】
[0002]存在如下的传统电源系统:其中，主电池(下文中称为第一蓄电装置)和辅电池(下文中称为第二蓄电装置)安装在车辆上，升压转换器和继电器开关布置在第一和第二蓄电装置与诸如电动机等的负载之间的路径中，并且多个蓄电装置并联连接。在例如日本专利申请公布第2009-142102号(JP-2009-142102 A)和日本专利申请公布第2011-199934号(JP-2011-199934 A)的每个中描述了这样的电源系统。
[0003]在上述电源系统中，在蓄电装置具有不同的输出电压的情况下，设置了包括限制电阻器的继电器开关(下文中称为具有预充电功能的继电器开关)，并且蓄电装置可以连接到负载以使得当蓄电装置连接到负载时突入电流不会流入负载中。
[0004]然而，在如此配置的传统电源系统中，期望简化该配置并且进一步改进电源系统的效率，并且在连接每个蓄电装置时需要适当地保护设备。
【发明内容】
[0005]鉴于以上情形，本发明提供了一种能够使用空载通电等适当地将多个蓄电装置彼此连接或断开的车辆、电源系统和电源系统的控制方法。
[0006]根据本发明的一方面，提供了一种包括电源系统、驱动装置和控制装置的车辆。驱动装置被配置成以从电源系统供给的电力来驱动。控制装置被配置成控制电源系统或驱动装置。电源系统包括第一蓄电装置、电压转换装置、第二蓄电装置、第一开关和第二开关。电压转换装置被配置成对来自第一蓄电装置的电压进行转换。第二蓄电装置被配置成与下述路径电连接并且将电力供给到驱动装置:该路径将在电压转换装置中经过转换的电力供给到驱动装置。第一开关被配置成在第一蓄电装置和电压转换装置之间的电力的供给与切断之间进行切换。第二开关被配置成在从第二蓄电装置到驱动装置的电力的供给与切断之间进行切换。车辆的控制装置被配置成控制电源系统或驱动装置，在电源系统激活的情况下闭合第一开关，并且响应于施加到驱动装置的电压增加到预定电压而闭合第二开关。
[0007]控制装置还可包括通知装置，该通知装置被配置成响应于第一开关闭合而提供车辆可以行驶的通知。
[0008]第一蓄电装置还可包括高输出电池，并且第二蓄电装置可包括高容量电池。
[0009]车辆还可包括回流防止电路，该回流防止电路被配置成连接在驱动装置与第二开关之间。回流防止电路可被配置成防止驱动装置侧的电流流向第二蓄电装置。回流防止电路可被配置成包括二极管。
[0010]驱动装置还可包括作为耦合到发动机的负载的旋转电机，并且控制装置可被配置成抑制发动机的启动直到第二开关闭合为止。
[0011]控制装置还可被配置成通过暂时放宽第一蓄电装置的输出限制来抑制发动机的启动。
[0012]控制装置还可被配置成通过暂时减小旋转电机的输出扭矩上限值来抑制发动机的启动。
[0013]根据本发明的另一方面，提供了一种用于将电力供给到负载的电源系统。该电源系统包括第一蓄电装置、电压转换装置、第二蓄电装置、第一开关、第二开关和控制装置。电压转换装置被配置成对来自第一蓄电装置的电压进行转换。第二蓄电装置被配置成与下述路径电连接并且将电力供给到负载:该路径对电压转换装置和负载进行链接。第一开关被配置成在第一蓄电装置和电压转换装置之间的电力的供给与切断之间进行切换。第二开关被配置成在从第二蓄电装置到负载的电力的供给与切断之间进行切换。控制装置被配置成在电源系统激活的情况下闭合第一开关，并且响应于施加到负载的电压增加到预定电压而闭合第二开关。
[0014]根据本发明的又一方面，提供了一种用于将电力供给到负载的电源系统的控制方法。在该控制方法中，电源系统包括第一蓄电装置、电压转换装置、第二蓄电装置、第一开关和第二开关。电压转换装置被配置成对来自第一蓄电装置的电压进行转换。第二蓄电装置被配置成与下述路径电连接并且能够将电力供给到负载:该路径对电压转换装置和负载进行链接。第一开关被配置成在第一蓄电装置和电压转换装置之间的电力的供给与切断之间进行切换。第二开关被配置成在从第二蓄电装置到负载的电力的供给与切断之间进行切换。该控制方法在电源系统激活的情况下闭合第一开关以开始电力的供给，通过使用电压转换装置增加从第一蓄电装置给出的电压，以及响应于施加到负载的电压增加到预定电压而闭合第二开关。
[0015]根据本发明，利用车辆的控制装置，当电源系统激活时闭合第一开关，并且响应于施加到驱动装置的电压增加到预定电压而闭合第二开关。结果，可以使用空载通电等来适当地将多个蓄电装置彼此连接和断开。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]以下将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中:
[0017]图1是安装了根据本发明的实施例的电源系统的混合动力车辆的整体框图；
[0018]图2是示出安装了比较示例的电源系统的混合动力车辆的配置的视图；
[0019]图3是示出在比较示例中通过开关的闭合和打开而引起的电压改变的时序图；
[0020]图4是示出根据实施例的电源系统的操作的细节的时序图；
[0021]图5是用于说明根据实施例的电源系统的控制处理的流程图；
[0022]图6是执行图5的启动抑制处理的情况下的时序图；
[0023]图7是具体示出图6的启动抑制处理的流程图；
[0024]图8是执彳丁实施例的变型例的启动抑制处理的情况下的时序图；以及
[0025]图9是具体示出图8的启动抑制处理的流程图。
【具体实施方式】
[0026]在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。在以下描述中，相同的部件以相同的附图标记来指定。相同部件的名称和功能彼此相同。因此，将不重复其详细描述。
[0027]首先，将描述车辆的配置。图1是安装了根据本发明的实施例的电源系统50的混合动力车辆的整体框图。
[0028]参照图1，混合动力车辆100具有电源系统50、驱动装置90和作为用于控制电源系统50和驱动装置90的控制装置的电控单元(ECU) 30。
[0029]电源系统50具有第一蓄电装置BAT1、第二蓄电装置BAT2、系统主继电器SMRl和SMR2、转换器部10、电容器Cl和C2、回流防止电路35、电压传感器42、44、46和48以及电流传感器52、54和56。
[0030]其中，第一蓄电装置BATl经由稍后描述的系统主继电器SMRl连接到作为电压转换装置的转换器部10。
[0031]电压传感器42检测第一蓄电装置BATl的电压VBl，并且将电压VBl的检测值输出到E⑶30。电流传感器52检测从第一蓄电装置BATl输入到转换器部10或者从转换器部10输出到第一蓄电装置BATl的电流II，并且将其检测值输出到ECU 30。电压VBl和电流Il的值用于E⑶30中的稍后描述的充电状态SOC的计算。
[0032]系统主继电器SMRl包括连接在第一蓄电装置BATl的负电极与负电极线NLl之间的接点G1、在第一蓄电装置BATl的负电极与负电极线NLl之间与限制电阻器Rl串联连接的接点Pl以及连接在第一蓄电装置BATl的正电极与正电极线PLl之间的接点BI。根据从E⑶30给出的控制信号SMl来单独地控制接点G1、P1和BI的导通/关断状态。
[0033]注意，在混合动力车辆100启动时，E⑶30使得系统主继电器SMRl的接点BI和Pl进入导通状态以允许导电，从而执行电容器Cl和C2的预充电，并且当预充电完成时，在使得接点Gl进入导通状态以允许导电之后，ECU 30使得接点Pl进入关断状态以打开接点Plo通过以此顺序在接点G1、P1和BI的导通/关断状态之间进行切换，可以抑制突入电流，并且系统主继电器SMRl允许电力被供给到逆变器部20。
[0034]电容器Cl设置在正电极线PLl与负电极线NLl之间，并且减小正电极线PLl与负电极线NLl之间的电压波动。
[0035]电压传感器46检测电容器Cl的接点之间的电压，即，正电极线PL2相对于负电极线NLl的电压VL的值，并且将其检测值输出到ECU 30。电流传感器56检测流到电抗器15的电流13的值，并且将其检测值输出到E⑶30。
[0036]转换器部10包括上臂切换元件11和下臂切换元件12、上臂二极管13和下臂二极管14以及电抗器15。上臂切换元件11和下臂切换元件12串联连接在正电极线PL3与负电极线NLl之间。
[0037]上臂二极管13和下臂二极管14分别反并联连接到上臂切换元件11和下臂切换元件12。电抗器15连接在上臂切换元件11和下臂切换元件12的连接节点与正电极线PLl之间。
[0038]在本实施例中，作为切换元件，可以使用例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)、电力金属氧化物半导体(MOS)晶体管或电力双极晶体管。
[0039]转换器部10基本上被控制成使得在每个切换周期中上臂切换元件11和下臂切换元件12互补地且交替地接通/关断。在升压操作期间，转换器部10执行升压操作以使得具有第一蓄电装置BATl输出的电压VL的直流(DC)电力具有电压VH。通过将在下臂切换元件12的导通时段期间在电抗器15中累积的电磁能量经由上臂切换元件11和与其反并联连接的上臂二极管13给与正电极线PL3来执行该升压操作。
[0040]另外，在降压操作期间，转换器部10执行降压操作以使得具有逆变器部20输出的电压VH的DC电力具有电压VL。通过将在上臂切换元件11的导通时段期间在电抗器15中累积的电磁能量经由下臂切换元件12和与其反并联连接的下臂二极管14给与负电极线NLl来执行该降压操作。升压操作和降压操作的每个中的电压转换比(VH与VL之间的比率)由上臂切换元件11和下臂切换元件12之间的导通时段比率(占空比)来控制。例如，当上臂切换元件11固定为导通并且下臂切换元件12固定为关断时，可以满足VH = VL (电压转换比=1.0)。
[0041]电压传感器48检测电容器C2的接点之间的电压，并且将电压VH的检测值输出到E⑶30。电容器C2设置在正电极线PL3与负电极线NLl之间，并且减小正电极线PL3与负电极线NLl之间的电压波动。
[0042]另外，转换器部10通过正电极线PL3和负电极线NLl电连接到逆变器部20。
[0043]正电极线PL2和负电极线NL2设置有系统主继电器SMR2，并且对从第二蓄电装置BAT2到驱动装置的电力的供给和切断进行切换。
[0044]系统主继电器SMR2包括连接在第二蓄电装置BAT2的负电极与负电极线NL2之间的接点G2以及连接到第二蓄电装置BAT2的正电极的接点B2。然而，系统主继电器SMR2不包括系统主继电器SMRl中所包括的限制电阻器Rl和接点Pl。根据从E⑶30给出的信号SM2来单独地控制接点G2和B2的导通/关断状态。
[0045]第二蓄电装置BAT2经由正电极线PL2和负电极线NL2连接到正电极线PL3和负电极线NLl。
[0046]当电压VH超过电压VB2时，从E⑶30输出用于执行闭合操作的控制信号SM2，并且闭合接点B2和G2。这样，系统主继电器SMR2将来自第二蓄电装置BAT2的电流供给到发电机MGl和MG2。
[0047]回流防止电路35设置在正电极线PL2上。回流防止电路35由例如二极管D3来配置，并且以从正电极线PL2到正电极线PL3的方向用作正向来连接。
[0048]结果，例如，在高负载时需要电压VH增加的情况下，可以防止应该流到发电机MG2的电流无意地在第二蓄电装置BAT2的方向上流动。注意，在该实施例中，尽管二极管D3用作回流防止电路，但是回流防止电路的配置不特别限制于此，并且可使用任何电路装置，只要该电路装置被配置成除非电压传感器48检测的电压VH变为预定值或更高才进入导通状态以闭合即可。另外，用于回流防止的电路装置的布置、切换元件的数量以及允许或禁止导电的电压的值没有特别限制。
[0049]电压传感器44连接到第二蓄电装置BAT2的两端。电压传感器44检测第二蓄电装置BAT2的电压V2的值VB2，并且将检测值输出到E⑶30。电流传感器54检测输入到第二蓄电装置BAT2/从第二蓄电装置BAT2输出的电流12的值，并且将检测值输出到ECU 30。随后，E⑶30将电压VB2的值与电压传感器48检测的电压VH的值进行比较，以在第一蓄电装置BATl与第二蓄电装置BAT2之间进行切换。
[0050]第一蓄电装置BATl包括高输出电池，而另一第二蓄电装置BAT2包括高容量电池。注意，作为第一蓄电装置BATl，可以使用例如其最大输出电力大于第二蓄电装置BAT2的最大输出电力的蓄电池。通过在稍后描述的HV行驶中使用第一蓄电装置BATl并且由能够输入和输出相对大电流的蓄电池来配置第一蓄电装置BAT1，可以在加速/减速行驶期间提供足够的输出和充电性能。
[0051]作为第二蓄电装置BAT2，可以使用其蓄电容量比第一蓄电装置BATl的蓄电容量大的蓄电池。通过将电力直接供给到逆变器部20而没有介入诸如转换器部10的电力转换装置，可以使用蓄电池作为如下电源:当车辆在高速公路上行驶时，在具有小的速度改变的恒速行驶期间，该电源具有小的电力转换损耗和出色的能量效率。
[0052]这样，通过适当地使用第一蓄电装置BATl和第二蓄电装置BAT2，可以配置具有高电力和大容量的DC电源。
[0053]另外，第一蓄电装置BATl和第二蓄电装置BAT2的组合可以是不同类型的蓄电池的组合，并且也可在第一蓄电装置BATl和第二蓄电装置BAT2的至少一个中使用大容量电容器。
[0054]驱动装置90具有发动机2、作为旋转电机的发电机MGl和MG2、将电力供给到发电机MGl和MG2的逆变器部20、对发动机2以及发电机MGl和MG2进行耦合的动力划分机构(power dividing mechanism) 4以及轮子6，轮子6親合到动力划分机构4并且可以利用来自发动机2以及发电机MGl和MG2的电力进行旋转。
[0055]发电机MGl和MG2由稍后描述的E⑶30来控制。E⑶30可被划分成多个E⑶，例如，可被配置成具有作为划分结果的发动机ECU (未示出)，并且发动机2可由从发动机ECU输出的发动机控制信号来控制。
[0056]混合动力车辆100以来自发动机2和发电机MG2中的至少一个的驱动力来行驶。即，根据行驶状态自动选择发动机2和发电机MG2中的一个或两个作为驱动源。
[0057]另外，以来自逆变器部20的电力供给而以旋转方式驱动发电机MG2。逆变器部20以控制信号PWI来控制，并且调整发电机MG2的旋转扭矩。
[0058]发电机MG2的旋转驱动力和发动机2的旋转驱动力使得轮子6或发电机MGl基于由ECU 30调整的动力划分机构4的扭矩分配而旋转。这样，可以使得混合动力车辆100行驶或者获得发电机MGl的旋转电动势。
[0059]此外，在电动机行驶期间，在发电机MG2应该生成的旋转扭矩不足的情况下，原则上，ECU 30启动发动机2，并且在动力划分机构4中将发动机2的旋转驱动力与发电机MG2的旋转驱动力相加从而补偿旋转扭矩的不足。
[0060]另外，本实施例的混合动力车辆100设置有外部充电装置60，该外部充电装置60通过使用来自车辆外部的电源的电力对第二蓄电装置BAT2进行充电。外部充电装置60包括充电器侧继电器开关CHR、主体侧充电端口 61、充电器62和电压传感器63。
[0061 ] 充电器62连接到主体侧充电端口 61，并且还经由充电器侧继电器开关CHR而连接到第二蓄电装置BAT2。另外，充电器62通过使用充电线缆80接收从外部电源70传送到主体侧充电端口 61的交流(AC)电力。因此，充电器62将所接收的AC电力转换成DC电力，并且将充电电力供给到第二蓄电装置BAT2。
[0062]充电器侧继电器开关CHR的接点BC的一个端子65连接到第二蓄电装置BAT2的正电极，而另一端子连接到充电器62的输出端子67。另外，接点GC的一个端子连接到第二蓄电装置BAT2的负电极，而另一端子连接到充电器62的输出端子68。设置了与负电极侧的接点GC并行的并且与限制电阻器串联连接的接点PC。
[0063]电压传感器63测量充电器62的输出端子67与68之间的电压，并且将测量值VCH输出到ECU 30。
[0064]充电线缆80对应于机动车工程师协会(SAE)标准中的电动车辆供电设备(EVSE)，并且包括连接器部81。充电线缆80的连接器部81连接到设置在混合动力车辆100中的主体侧充电端口 61，并且来自外部电源70的电力被传送到混合动力车辆100。
[0065]尽管将通过示出具有发动机2的电动车辆作为图1中的车辆来给出描述，但是车辆的配置不限于此，并且例如，车辆也可以是仅利用电动机来行驶的电动车辆或主体上没有外部充电装置60的电动车辆，并且车辆还可以是与发动机2—起使用燃料电池或取代发动机2而使用燃料电池的混合动力车辆。另外，驱动源的形状、类型和数量没有特别限制，并且还可以不仅使用所谓的串联/并联式插电式混合动力车辆而且使用所谓的串联式混合动力车辆或者不同类型的混合动力车辆，在串联/并联式插电式混合动力车辆中，设置了动力划分机构4并且发动机2的电力被分配给发电机MGl和轮子6，在串联式混合动力车辆中，发动机2的电力仅用于发电机MGl的发电并且通过仅使用发电机MG2来生成车辆的驱动力。
[0066]E⑶30控制电源系统50和逆变器部20以调整当车辆行驶时的驱动力。E⑶30包括抑制控制部32，该抑制控制部32抑制发动机2的启动直到系统主继电器SMR2闭合为止。在电压传感器48检测的电压VH超过电压VB2的情况下，E⑶30将用于闭合电路的控制信号SM2输出到系统主继电器SMR2。
[0067]另外，可以写入或读取诸如电压等的额定预定值、车辆信息和通知的存储器部31可设置在E⑶30中或者也可从外部连接到E⑶30。
[0068]此外，通知装置40连接到E⑶30。通知装置40通过设置在车辆内部的监视器输出显示器部而执行使用字符、数字和通知声音的显示输出。ECU 30将用于执行显示输出的输出信号传送到通知装置40。在输入了显示输出的情况下，通知装置40通过使用音频输出以及接通指示器灯以视觉方式或者通过音频来向用户通知车辆可以行驶的状态。
[0069]未示出的车辆E⑶生成到第一蓄电装置BATl和第二蓄电装置BAT2的请求输出PR。E⑶30根据加速器踏板的下压量、车速和请求输出PR、基于电压VBl和VB2以及电压VL和VH而生成用于驱动转换器部10的控制信号PWC，并且将所生成的控制信号PWC输出到转换器部10。
[0070]另外，E⑶30基于发电机MG2的旋转速度电流和电压VH而生成控制信号PWI。当所生成的控制信号PWI被输出到逆变器部20时，逆变器部20调整发电机MGl和MG2中的每个的旋转驱动力。
[0071]E⑶30还基于电压VBl和VB2以及电流传感器52和54检测的电流值Il和12来确定指示第一蓄电装置BATl和第二蓄电装置BAT2中的每个的剩余容量的充电状态SOC及其输出电力上限值WOUT (瓦特)。指示充电状态SOC的值由实际充电容量与额定容量的比率来定义，并且例如，当蓄电装置充满电时，充电状态SOC被定义为100%，并且当蓄电装置完全放电时，充电状态SOC被定义为O %。
[0072]实施例的混合动力车辆100能够在所谓的HV行驶与所谓的EV行驶之间进行切换的同时行驶，在HV行驶中，混合动力车辆100在发动机2与发电机MG2之间进行切换的同时行驶，并且在EV行驶中，混合动力车辆100以发电机MG2的旋转驱动力行驶。
[0073]接下来，将描述比较示例。图2是示出安装了比较示例的电源系统150的混合动力车辆200的配置的视图。注意，与实施例相同的部分以相同的附图标记来指定，并且将不重复其描述。
[0074]比较示例的混合动力车辆200与图1的混合动力车辆的不同之处在于，作为电源系统150的一部分，与第一蓄电装置BATl类似，对供给到逆变器部20的电力的电压进行转换的转换器部110设置在第二蓄电装置BAT2侦U。
[0075]在比较示例的如此配置的混合动力车辆200中，在混合动力车辆200仅以来自发电机MGl和MG2中的每个的驱动力行驶的EV行驶中，与来自转换器部10的电力供给一起或者没有来自转换器部10的电力供给，其电压被第二转换器部110增加的第二蓄电装置BAT2的电力被供给到逆变器部20。
[0076]图3是示出在比较示例中在电源系统50激活时通过闭合和打开系统主继电器SMRl和SMR2而引起的电压VL1、VL2和VH中的每个的改变的时序图。
[0077]在混合动力车辆200中，在从车辆启动到准备导通状态的建立的时段期间，执行系统主继电器SMRl和SMR2中的每个接点的焊接检查，在准备导通状态中，各个部分中的用于开始行驶所需的控制操作的准备完成。例如，通过在每个接点的闭合状态与打开状态之间进行切换来执行焊接检查。
[0078]如图3所示，在车辆启动之前(在时间11之前)，转换器部10和第二转换器部110是栅极阻断的，并且电压VH是大约OV且没有增加。
[0079]在时间tl，闭合系统主继电器SMRl和SMR2的各个接点BI和B2。此时，在其它接点正常并且打开的情况下，电压VH不上升，而在发生焊接的情况下电压VH上升，如双点划线d所指示的。结果，通过使用该状态下的电压VH的改变，可以执行接点Gl和G2或者Pl和P2的焊接检查。
[0080]接下来，为了执行电容器Cll和C12的预充电，在时间t2闭合系统主继电器SMRl的接点Pl和系统主继电器SMR2的接点P2。在每个继电器接点处不存在焊接并且连接状态正常的情况下，电压VLl和VL2此时开始上升，并且电压VH变得等于或高于电压VLl和VL2 之一。
[0081]在时间t3，当预充电结束时，闭合系统主继电器SMRl和SMR2的各自的接点Gl和G2，打开系统主继电器SMRl和SMR2的各自的接点Pl和P2，并且建立准备导通状态。
[0082]在比较示例的配置中，通过使用具有相同配置的两个转换器部(转换器部10和第二转换器部110)，电力被供给到同一负载。转换器部的数量随着与负载并联连接的蓄电装置的数量增加而增加。
[0083]在具有不同蓄电容量和输出电压的蓄电装置与负载并联连接的情况下，需要设置包括限制电阻器的继电器开关(下文中称为具有预充电功能的继电器开关)以使得突入电流不会流入。
[0084]另外，在焊接检查中，在如图3中的双点划线d所指示的电压VH上升的情况下，存在系统主继电器SMRl和SMR2的接点Gl和G2或者接点Pl和P2被焊接的可能性，但是不能识别位置。
[0085]如果使得用于系统主继电器SMRl的焊接检查的时间不同于用于系统主继电器SMR2的焊接检查的时间，并且分开执行用于系统主继电器SMRl的焊接检查和用于系统主继电器SMR2的焊接检查，则在与系统主继电器SMRl和SMR2对应的电容器的预充电完成并且建立允许行驶的准备导通状态之前要花时间。
[0086]此外，在准备导通状态被定义为系统主继电器SMRl和SMR2闭合的状态的情况下，需要时间使得第一蓄电装置BATl侧的电压VH的值增加到第二蓄电装置BAT2侧的电压V2 (VB2)的值。结果，车辆的启动与准备导通状态的建立之间的时间延迟增加。
[0087]另外，在系统主继电器SMRl和SMR2的每个中，由于包括限制电阻器的继电器开关用在接点P处，因此部件数量增加并且电路配置变得复杂。
[0088]与此相反，在设置在图1的混合动力车辆100中的电源系统50中，省略了第二转换器部110以便减少切换损耗从而改进供电效率。然后，从第二蓄电装置BAT2输出的电压VL2被设置为高于从第一蓄电装置BATl输出的电压VLl。例如，当从第一蓄电装置BATl施加的电压VLl假设为大约200V时，电压VL2被设置为大约450V。
[0089]此外，当采用通过将第二蓄电装置BAT2直接连接到逆变器部20而不在第二蓄电装置BAT2侧设置第二转换器部110来改进供电效率的配置时，存在来自第二蓄电装置BAT2侧的突入电流流入至负载的路径的可能性。
[0090]为了对此进行处理，在图1所示的实施例的电源系统50中，在具有不同电压的第二蓄电装置BAT2与连接有第一蓄电装置BATl的路径并联连接的情况下，在通过使用第一蓄电装置BATl侧的转换器部10来适当地调整施加在系统主继电器SMR2的端子之间的电压以执行空载通电之后，连接第二蓄电装置BAT2。这样，在通过使用第一蓄电装置BATl消除开始行驶时的时间延迟的同时防止突入电流的发生。
[0091]因此，E⑶30在电源系统50激活的情况下闭合系统主继电器SMRl，并且响应于施加到驱动装置90的电压VH增加到预定电压V2 (VB2)而闭合系统主继电器SMR2。
[0092]随后，通过结合使用这样的继电器闭合过程和作为回流防止电路的二极管D3，具有相对高电压的第二蓄电装置BAT2与至负载的路径直接连接同时防止回流，并且执行空载通电。
[0093]图4是示出在由实施例的电源系统50执行处理的情况下的操作的细节的时序图。
[0094]在混合动力车辆100中，利用E⑶30的控制，在时间tll，在车辆启动时，开始包括焊接检查的电源系统50的激活序列。
[0095]在系统主继电器SMRl的接点BI闭合的时间tll之前，先前行驶之后的电荷没有完全被移除并且如图中的双点划线a所指示的那样电压VH没有降低的情况下，ECU 30确定存在系统主继电器SMRl的接点BI和接点Gl被焊接的高可能性。在时间tll，当响应于用户的激活操作从E⑶30输出控制信号SMl时，系统主继电器SMRl的接点BI闭合。此时，在如虚线b所指示的那样电压VH开始上升的情况下，ECU 30确定存在接点P被焊接的高可能性。从时间tl2至时间tl3，接点Pl根据来自E⑶30的控制信号SMl而闭合，并且执行电容器Cl的预充电。
[0096]如虚线c所指示的那样，在甚至当从E⑶30输出用于闭合接点Pl的控制信号SMl时也没有执行预充电的情况下，存在发生断线或系统主继电器SMRl的接点Pl和BI保持打开的异常的高可能性。在断线的可能性高的情况下，期望以高精度执行检验，例如，另外使用专用的外部诊断设备的检验。
[0097]混合动力车辆100的E⑶30在闭合系统主继电器SMR2之前在激活时闭合系统主继电器SMRl，并且使用电压传感器48来监视电压VH以便执行包括上述异常的系统主继电器SMRl的异常的诊断。
[0098]在实施例中，在系统主继电器SMRl闭合的时刻，假设建立准备导通状态。因此，当预充电在时间tl3完成并且系统主继电器SMRl的接点BI和Gl闭合时，可以在时间tl4建立准备导通状态。
[0099]随后，根据从ECU 30输出到转换器部10的控制信号PWC而开始初步电压增加，并且同时，用于执行显示输出的输出信号从ECU 30被传送到通知装置40。这样，通知装置40向用户通知车辆可以行驶。
[0100]在时间tl5，当增加后的电压VH超过第二蓄电装置BAT2的电压V2(VB2)的值时，在时间tl6闭合系统主继电器SMR2的接点B2和G2。因此，通过将仅系统主继电器SMRl处于导通状态的状态定义为准备导通状态，可以减少从车辆启动到准备导通状态建立所需的时间。
[0101]此外，在该实施例中，由于在建立准备导通状态之前不需要执行系统主继电器SMR2的焊接检查，因此可以进一步减少时间。
[0102]图5是用于说明根据实施例的电源系统50的控制处理的流程图。
[0103]当响应于用户的激活操作开始控制处理时，E⑶30输出用于闭合系统主继电器SMRl的控制信号SMl。系统主继电器SMRl的各个接点B1、G1和Pl在接受上述异常诊断的同时接连闭合。
[0104]当系统主继电器SMRl闭合时，建立准备导通状态，并且建立可以通过使用来自第一蓄电装置BATl的电力而立即开始行驶的状态。即，可以通过仅使用来自第一蓄电装置BATl的电力而没有来自第二蓄电装置BAT2的电力供给来以旋转方式驱动发电机MG2，使得车辆利用电动机行驶进行行驶。
[0105]在步骤S2中，E⑶30将系统主继电器SMRl根据控制信号SMl闭合且建立了准备导通状态的信息传送到通知装置40。
[0106]在步骤S3中，E⑶30基于给出的请求输出PR而生成控制信号PWC，对转换器部10进行控制，并且增加施加到逆变器部20的电压VH。
[0107]接下来，在步骤S4中，E⑶30获取电压传感器48的电压VH的值和电压传感器44的电压VB2的值。第二蓄电装置BAT2的电压V2的值可以是电压VB2的值或预定时段期间的电压VB2的平均值。
[0108]在步骤S5中，E⑶30将电压VH和V2的值进行比较，并且确定电压VH的值是否超过电压V2的值。在电压VH的值超过电压V2的值的情况下(步骤S5中为是)，E⑶30使得处理前进到下一步骤S6。
[0109]在步骤S6中，当输出控制信号SM2时，闭合接点B2和G2。
[0110]因此，在第二蓄电装置BAT2的电压V2高于电压VL的情况下，禁止系统主继电器SMR2的闭合直到正电极线PL3的电压VL由转换器部10增加到电压VH的值为止，并且响应于电压VH超过电压V2而利用控制信号SM2闭合系统主继电器SMR2的接点B2和G2。这样，第一蓄电装置BATl和第二蓄电装置BAT2与逆变器部20并联连接。
[0111]在实施例中，直接将作为从电压传感器44发送的实际测量值的电压VB2的值与电压传感器48检测的电压VH的值进行比较，并且将这两个值用在ECU 30中的确定中。这样，可以执行响应性出色的切换。
[0112]在系统主继电器SMR2与逆变器部20之间，没有设置比较示例中所示的第二转换器部110。结果，由于第二蓄电装置BAT2可以直接连接到逆变器部20，因此可以消除第二转换器部110的电压转换操作中的切换损耗以改进电力效率。此时，甚至当在电压VH超过电压V2的状态下系统主继电器SMR2闭合时，到第二蓄电装置BAT2的电流回流也被回流防止电路35的二极管D3所阻断。
[0113]在系统主继电器SMRl闭合以进入导通状态时，用户能够知道允许对发电机MGl的供电。结果，可以在系统主继电器SMR2对第二蓄电装置BAT2的连接完成之前开始混合动力车辆100的行驶。
[0114]另外，在电压VH没有超过电压V2的情况下(步骤S5中为否)，E⑶30使得处理前进到步骤S7。在步骤S7中，由抑制控制部32来执行用于抑制发动机2的启动的抑制控制。
[0115]在施加到逆变器部20的电压VH不足够高的情况下，发电机MG2的输出被限制，因此，为了补偿发电机MG2的输出不足，发动机2变得易于启动。当发动机2易于启动时，存在产生涉及发动机启动的振动和噪声并且排放劣化的可能性。此外，在EV行驶期间如果可能，存在用于继续电动机行驶而不启动发动机2的用户请求。
[0116]作为针对此的对策，ECU 30执行如下控制:其中，将发动机2的启动条件在从其正常行驶期间的启动条件改变以使得发动机2变得难以启动。具体地，在本实施例中，将第一蓄电装置BATl的输出电力上限值WOUT暂时增加到大于正常行驶期间的值RA。
[0117]图6是在执行启动抑制处理的情况下的时序图。注意，从时间t21到时间t24的区间与从图4的时间tll到时间tl4的区间相同，从而将不重复其描述。
[0118]在系统主继电器SMRl闭合并且建立准备导通状态的时间t24，E⑶30使用抑制控制部32将第一蓄电装置BATl的输出电力上限值WOUT设置为大于正常行驶期间的值RA的值RL0
[0119]这样，暂时增加可以从第一蓄电装置BATl输出的电力，因此可以较早地增加电压VH,并且增加被供给到发电机MG2的电流量。
[0120]结果，当混合动力车辆100仅利用第一蓄电装置BATl的电力供给进行行驶时，在混合动力车辆100启动时施加到逆变器部20的电压低的情况下，发动机2通常变得易于启动。然而，甚至在这样的情况下，驱动装置90也仅利用发电机MG2的驱动力来继续行驶而不启动发动机2。
[0121]在ECU 30的抑制控制期间，由于继续电动机行驶，因此没有产生涉及发动机启动的振动和噪声，并且可以平滑地执行加速。此外，尤其在EV行驶期间，也可以尽可能长地继续EV行驶状态而不启动发动机2，以反映用于继续电动机行驶的用户请求，并且实现出色的可驾驶性。
[0122]在时间t26，当电压VH的值到达第二蓄电装置BAT2的电压V2的值时，控制信号SM2从E⑶30输出，并且系统主继电器SMR2的接点B2和G2闭合。当系统主继电器SMR2闭合时，抑制控制部32将输出电力上限值WOUT从增加后的值RL返回到正常行驶期间的值RA。在该返回时，执行用于抑制突然改变的速率限制处理。
[0123]图7是具体示出实施例的发动机2的启动抑制的流程图。当ECU 30的控制处理从图5的步骤S7前进到步骤SlO时，由抑制控制部32开始发动机2的启动的抑制控制。
[0124]随后，在步骤Sll中，为了抑制用于补偿发电机MG2的扭矩不足的发动机2的无意启动，将第一蓄电装置BATl的输出电力上限值WOUT改变为高于正常值RA。
[0125]通过将输出电力上限值WOUT设置为高于正常值RA，发电机MG2的行驶范围扩大，因此抑制了发动机2的启动。注意，输出电力上限值WOUT可以根据温度条件和充电状态SOC而波动。
[0126]在步骤S12中，ECU 30将电压VH与电压V2进行比较，并且确定电压VH是否超过电压V2。
[0127]在电压VH没有超过电压V2的情况下(步骤S12中为否)，E⑶30将处理返回到步骤S10，在抑制控制部32中重复算术处理，并且继续通过改变输出电力上限值WOUT对发动机2的启动的抑制控制。
[0128]另外，在电压VH的值超过电压V2的值的情况下(步骤S12中为是)，E⑶30使得处理前进到步骤S13，并且将输出电力上限值WOUT返回到正常值RA。随后，处理返回到图5所示的主例程中的步骤S5。
[0129]在本实施例中，当电源系统50激活时，混合动力车辆100的E⑶30闭合系统主继电器SMRl，并且响应于施加到驱动装置90的电压VH增加到预定电压V2而闭合系统主继电器 SMR2。
[0130]结果，可以使用空载通电适当地将第二蓄电装置BAT2连接到第一蓄电装置BAT1，并且可以省略第二转换器部110等以简化配置。
[0131]随后，当系统主继电器SMRl闭合时，建立可以通过使用来自第一蓄电装置BATl的电力开始行驶的状态。
[0132]用户可以使用通知装置40认识如下状态建立:其中，可以通过在没有来自第二蓄电装置BAT2的电力供给的情况下以旋转方式驱动发电机MG2来开始电动机行驶。
[0133]因此，用户不会感觉到混合动力车辆100的启动与混合动力车辆100可以行驶的状态的建立之间的时间延迟，因此用户可以平滑地开始行驶。
[0134]另外，在开始行驶之后，响应于施加到驱动装置90的电压VH超过预定电压V2，闭合系统主继电器SMR2。结果，可以与作为系统主继电器SMRl侧的高输出电池的第一蓄电装置BATl—起或者通过切换到作为高容量电池的第二蓄电装置BAT2而增加巡航距离。
[0135]回流防止电路被配置成包括二极管D3。结果，可以实现如下配置:其中，甚至当电压VH超过预定电压V2时，电流也不会流回到第二蓄电装置BAT2。因此，可以降低系统主继电器SMR2的焊接检查的频率，并且通过在准备导通状态建立之前不执行焊接检查而进一步减小相对于车辆启动的时间延迟。
[0136]抑制控制部32抑制发动机2的启动直到系统主继电器SMR2闭合为止。结果，甚至在发动机2正常启动的情形下，驱动装置90也可以仅利用发电机MG2的驱动力继续行驶而不启动发动机2，并且通过电动机行驶来维持平滑的可驾驶性。
[0137]接下来，将描述本实施例的变型例。作为抑制发动机2启动的方法的另一示例，可以使用称为改变上限警戒的方法，在该方法中，将发电机MG2的旋转扭矩的值改变为低于正常上限值NA的旋转扭矩上限值NL，以使得发电机MG2的旋转扭矩不会变得不足。在下文中，将在变型例中详细描述改变扭矩限制的上限警戒的示例。
[0138]图8是执行变型例的启动抑制处理的情况下的时序图。注意，从时间t31至时间t34的区间与从图4的时间tll至时间tl4的区间相同，从而将不重复其描述。
[0139]在E⑶30闭合系统主继电器SMRl以建立准备导通状态的时间t34，抑制控制部32将图8中的点划线指示的旋转扭矩的上限值从点划线的正常行驶期间的值NA减小为实线指示的值NL。值NL是根据输出扭矩的第一蓄电装置BATl的输出波动不超过WOUT的值。
[0140]利用上述操作，发电机MG2的扭矩被设置为不超过输出电力上限值W0UT，因此不会引起扭矩的不足并且不会启动发动机2。
[0141]S卩，结果，建立与输入到E⑶30的总请求输出PR被限制的状态相同的状态，并且从准备导通状态开始的时间t34至满足电压VH的值 > 电压VB的值并且系统主继电器SMR2闭合的时间t35抑制发动机2的启动。
[0142]当在时间t35系统主继电器SMR2的接点B2和G2闭合时，抑制控制部32将发电机MG2的扭矩限制的上限警戒返回到作为正常上限值的值NA。
[0143]图9是具体示出变型例的启动抑制处理的流程图。当在图5的步骤S5选择否时，在步骤S20，ECU 30使得抑制控制部32开始发动机2的启动的抑制处理。
[0144]在步骤S21中，由抑制控制部32执行发电机MG2的旋转扭矩的上限值的改变控制，并且将上限值从旋转扭矩的正常上限值NA改变为低于值NA的值NL。
[0145]在步骤S22中，E⑶30使用抑制控制部32确定电压VH的值是否超过电压V2的值。
[0146]在电压VH的值没有超过电压V2的值的情况下(步骤S12中为否)，E⑶30将处理返回到步骤S20，重复抑制控制处理，将旋转扭矩的上限值维持在NL，并且继续发动机2的启动的抑制。
[0147]在电压VH的值超过电压V2的值的情况下(步骤S12中为是)，E⑶30使得处理前进到步骤S23。
[0148]在步骤S23中，E⑶30将扭矩上限从值NL返回到正常值NA。随后，处理返回到主例程中的步骤S5。
[0149]注意，在上述实施例及其变型例中，实际上由中央处理单元(CPU)来执行E⑶30中的控制，CPU从只读存储器(ROM)读取具有流程图中的各个步骤的程序，并且执行所读取的程序以执行根据流程图的处理。因此，ROM对应于允许计算机进行读取的、其中记录有具有流程图中的各个步骤的程序的记录介质。注意，也可使用由诸如其中程序部分被形成为电路的专用集成电路(ASIC)的硬件配置的电部件。
[0150]将再次参照附图总结至此描述的实施例。如图1所示，混合动力车辆100具有电源系统50、驱动装置90和ECU 30。驱动装置90被配置成以从电源系统50供给的电力来驱动。ECU 30被配置成控制电源系统50和/或驱动装置90。
[0151]电源系统50包括第一蓄电装置BAT1、转换器部10、第二蓄电装置BAT2、系统主继电器SMRl和系统主继电器SMR2。转换器部10被配置成对来自第一蓄电装置BATl的电压进行转换。第二蓄电装置BAT2被配置成与将在转换器部10中经过转换的电力供给到驱动装置90的路径电连接，并且将电力供给到驱动装置90。系统主继电器SMRl被配置成在第一蓄电装置BATl和转换器部10之间的电力的供给与切断之间进行切换。系统主继电器SMR2被配置成在从第二蓄电装置BAT2到驱动装置90的电力的供给与切断之间进行切换。
[0152]混合动力车辆100的ECU 30被配置成在电源系统50激活的情况下闭合系统主继电器SMRl，并且响应于施加到驱动装置90的电压VH增加到预定电压V2而闭合系统主继电器 SMR2。
[0153]优选地，E⑶30还可包括通知装置40，该通知装置40响应于系统主继电器SMRl闭合而提供车辆可以行驶的通知。
[0154]此外，优选地，第一蓄电装置BATl可包括高输出电池，并且第二蓄电装置BAT2可包括高容量电池。
[0155]此外，优选地，混合动力车辆100还可包括回流防止电路35，该回流防止电路35被配置成连接在驱动装置90与系统主继电器SMR2之间，并且防止驱动装置90侧的电流流向第二蓄电装置BAT2，并且回流防止电路35可被配置成包括二极管D3。
[0156]此外，优选地，驱动装置90可被配置成包括作为耦合到发动机2的发电机MG1，并且E⑶30可被配置成抑制发动机2的启动直到系统主继电器SMR2闭合为止。
[0157]此外，优选地，E⑶30可被配置成通过暂时放宽第一蓄电装置BATl的输出限制来抑制发动机2的启动。
[0158]此外，优选地，E⑶30可被配置成通过暂时减小可以从发电机MG2输出的旋转扭矩的上限值NL来抑制发动机2的启动。
[0159]另外，混合动力车辆100的电源系统50将电力供给到发电机MGl和MG2。电源系统50具有第一蓄电装置BAT1、转换器部10、第二蓄电装置BAT2、系统主继电器SMR1、系统主继电器SMR2和E⑶30。转换器部10被配置成对来自第一蓄电装置BATl的电压进行转换。第二蓄电装置BAT2被配置成与对转换器部10以及发电机MGl和MG2进行链接的路径电连接，并且能够将电力供给到发电机MGl和MG2。系统主继电器SMRl被配置成在第一蓄电装置BATl和转换器部10之间的电力的供给与切断之间进行切换。系统主继电器SMR2被配置成在从第二蓄电装置BAT2到发电机MGl和MG2的电力的供给与切断之间进行切换。E⑶30被配置成在电源系统50激活的情况下闭合系统主继电器SMRl，并且响应于施加到发电机MGl和MG2的电压增加到预定电压而闭合系统主继电器SMR2。
【权利要求】
1.一种车辆，包括: 电源系统； 驱动装置，被配置成用从所述电源系统供给的电力来驱动；以及 控制装置，被配置成控制所述电源系统和所述驱动装置，其中， 所述电源系统包括第一蓄电装置、电压转换装置、第二蓄电装置、第一开关和第二开关，所述电压转换装置被配置成对来自所述第一蓄电装置的电压进行转换，所述第二蓄电装置被配置成与下述路径电连接并且将电力供给到所述驱动装置，所述路径将在所述电压转换装置中经过转换的电力供给到所述驱动装置，所述第一开关被配置成在所述第一蓄电装置和所述电压转换装置之间的电力的供给与切断之间进行切换，所述第二开关被配置成在从所述第二蓄电装置到所述驱动装置的电力的供给与切断之间进行切换，并且所述控制装置被配置成在所述电源系统激活的情况下闭合所述第一开关，并且响应于施加到所述驱动装置的电压增加到预定电压而闭合所述第二开关。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中， 所述控制装置还包括通知装置，所述通知装置被配置成响应于所述第一开关闭合而提供所述车辆能够行驶的通知。
3.根据权利要求1或2所述的车辆(100)，其中， 所述第一蓄电装置包括高输出电池，并且所述第二蓄电装置包括高容量电池。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆，还包括: 回流防止电路，被配置成连接在所述驱动装置与所述第二开关之间，所述回流防止电路被配置成防止所述驱动装置侧的电流流向所述第二蓄电装置，并且所述回流防止电路包括二极管。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的车辆，其中， 所述驱动装置包括作为耦合到发动机的负载的旋转电机，并且所述控制装置被配置成抑制所述发动机的启动直到所述第二开关闭合为止。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中， 所述控制装置被配置成通过暂时放宽所述第一蓄电装置的输出限制来抑制所述发动机的启动。
7.根据权利要求5所述的车辆，其中， 所述控制装置被配置成通过暂时减小所述旋转电机的输出扭矩上限值来抑制所述发动机的启动。
8.一种用于将电力供给到负载的电源系统，包括: 第一蓄电装置； 电压转换装置，被配置成对来自所述第一蓄电装置的电压进行转换； 第二蓄电装置，被配置成与下述路径电连接并且将电力供给到所述负载，所述路径对所述电压转换装置和所述负载进行链接； 第一开关，被配置成在所述第一蓄电装置和所述电压转换装置之间的电力的供给与切断之间进行切换； 第二开关，被配置成在从所述第二蓄电装置到所述负载的电力的供给与切断之间进行切换；以及 控制装置，被配置成在所述电源系统激活的情况下闭合所述第一开关，并且响应于施加到所述负载的电压增加到预定电压而闭合所述第二开关。
9.一种用于将电力供给到负载的电源系统的控制方法，所述电源系统包括第一蓄电装置、电压转换装置、第二蓄电装置、第一开关和第二开关，所述电压转换装置被配置成对来自所述第一蓄电装置的电压进行转换，所述第二蓄电装置被配置成与下述路径电连接并且将电力供给到所述负载，所述路径对所述电压转换装置和所述负载进行链接，所述第一开关被配置成在所述第一蓄电装置和所述电压转换装置之间的电力的供给与切断之间进行切换，并且所述第二开关被配置成在从所述第二蓄电装置到所述负载的电力的供给与切断之间进行切换，所述控制方法包括: 在所述电源系统激活的情况下闭合所述第一开关以开始电力的供给； 通过使用所述电压转换装置增加从所述第一蓄电装置给出的电压；以及 响应于施加到所述负载的电压增加到预定电压而闭合所述第二开关。
【文档编号】B60L11/18GK104487280SQ201380038608
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2012年10月10日
【发明者】光谷典丈 申请人:丰田自动车株式会社