蓄电池的充电方法及充电装置的制作方法

专利名称：蓄电池的充电方法及充电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及蓄电池的充电方法及充电装置，特别是涉及在至少将交流发电机、二极管 整流器、及蓄电池按该顺序串联连接的电路中的蓄电池的充电方法及充电装置。
背景技术：
自以往，在对作为蓄电装置的蓄电池进行充电的装置中，己知有通过经由逆变器将外 部电源连接于上述蓄电池，从而实现蓄电池的充电的装置。这是由于通常蓄电池使用直流 电流，因此从外部电源供应的交流电流先由逆变器转换为直流电流，然后供电给蓄电池。
另外，近年来，这种蓄电池充电装置被应用于混合动力车辆的供电系统。例如闩本专 利公开公报特开2007-99223号(以下称作"专利文献l")中，公开了一种涉及混合动力车 辆的蓄电池充电装置，该混合动力车辆，除内燃机之外，还以利用充入蓄电池的电力产生 车辆的驱动力的电动机作为动力源，该蓄电池充电装置，通过逆变器使由外部电源执行的 蓄电池的充电成为可能。
另外，作为将交流电流转换为直流电流的方式，已知利用二极管整流器的整流作用比 利用逆变器的效率要高。
然而，在供电系统中，仅仅为了对蓄电池充电而设置二极管整流器，会导致部件数目 的增加，进而导致电子元件的安装基板的大型化，在布局上并不理想。

发明内容
本发明的目的在于，提供不增加部件数目而能够提高由外部电源执行蓄电池充电时的 充电效率的蓄电池的充电方法及充电装置。
本发明的蓄电池的充电方法，具有将交流发电机、二极管整流器、蓄电池按该顺序串 联连接的电路，其中，上述交流发电机输出交流电流，上述二极管整流器通过二极管将由 上述交流发电机输出的交流电流整流为直流电流，上述蓄电池由上述交流发电机的输出及 外部电源可进行充电；包括将由上述外部电源供应的交流电流供应到上述交流发电机与上 述二极管整流器之间的步骤。采用该技术方案，通过将由外部电源供应的交流电流供应到上述交流发电机与上述二 极管整流器之间，从而利用对交流发电机输出的交流电流进行整流的二极管整流器，还可 以对从外部电源供应的交流电流进行整流，进行向直流电流的转换。
因此，不会仅仅为了蓄电池的充电而增加部件数目，可以由外部电源对蓄电池充电， 通过利用二极管整流器，实现蓄电池的充电效率的提高。
此外，本发明的蓄电池的充电方法中，上述电路，在上述二极管整流器和上述蓄电池 之间连接有逆变器，上述逆变器连接于电动机。
另外，本发明的蓄电池的充电方法中，还包括，在至少由上述外部电源对上述蓄电池 进行充电时，将上述交流发电机和上述二极管整流器之间的外部电源的连接部与上述交流 发电机的连接断开的步骤。
采用该技术方案，通过在由上述外部电源充电时断开上述连接部与上述交流发电机的 连接，从而在蓄电池充电时，可以阻止来自外部电源的电流供应到交流发电机，高效地对 蓄电池进行充电。
另外，本发明的蓄电池的充电方法中，上述断开上述连接部与上述交流发电机的连接 的步骤，在上述外部电源连接于上述连接部时执行，在上述连接部与上述外部电源的连接 被断开时连接上述交流发电机与上述连接部。
采用该技术方案，由于断开连接部与交流发电机的连接的步骤在外部电源连接于上述 连接部时执行，由此，在蓄电池的充电开始为止可以切实地断开交流发电机与外部电源的 连接。
另外，本发明的蓄电池的充电方法中，还包括，在断开上述连接部与上述交流发电机 的连接的步骤之后，连接上述外部电源与上述二极管整流器的步骤。
釆用该技术方案，可以更加切实地避免蓄电池充电时的外部电源向交流发电机的供电。
另外，本发明的蓄电池的充电方法，在由上述电动机驱动且搭载有上述电路的车辆中 执行，上述断开上述连接部与上述交流发电机的连接的步骤，在上述车辆驻车时持续执行。
采用该技术方案，通过在进行外部电源的充电的可能性较高的车辆驻车时预先断开连 接部与交流发电机的连接，从而能够在将外部电源连接于连接部时迅速开始充电。
另外，本发明的蓄电池的充电方法中，还包括，对通过上述二极管整流器将由上述外 部电源输出的交流电流整流后的直流电压进行升压或降压，执行向上述蓄电池侧充电的步 骤。采用该技术方案，不管通过上述二极管整流器将由外部电源输出的交流电流整流后的 直流电压值与蓄电池的电压值之间的大小关系如何，均可对蓄电池进行充电。
另外，本发明的蓄电池的充电方法，在由上述交流发电机将风能转换为电能且搭载有
上述电路的风力发电系统中执行。
采用该技术方案，能够在设置有即使在微风或无风状态下无法提取足够的电能也能够 向负载(驱动对象物)稳定地持续供应电力的蓄电池的风力发电系统中，提高由外部电源 执行蓄电池充电时的充电效率。
本发明的蓄电池的充电装置，包括具备交流发电机、二极管整流器、蓄电池的电路， 其中，上述交流发电机输出交流电流，上述二极管整流器通过二极管将由上述交流发电机 输出的交流电流整流为直流电流，上述蓄电池由上述交流发电机的输出及外部电源可进行 充电；以及，在上述交流发电机与上述二极管整流器之间设置的上述外部电源的连接部。
采用该技术方案，通过在上述交流发电机与上述二极管整流器之间设置上述外部电源 的连接部，从而利用由交流发电机等输出的交流电流进行整流的二极管整流器，还可以对 从外部电源供应的交流电流进行整流，进行向直流电流的转换。
因此，不会仅仅为了蓄电池的充电而增加部件数目，可以由外部电源对蓄电池充电， 通过利用二极管整流器，实现蓄电池的充电效率的提高。
此外，本发明的蓄电池的充电装置中，上述电路还具备将直流电流转换为交流电流的 逆变器、和通过所供应的上述直流电流驱动的电动机，上述逆变器连接于上述二极管整流 器和上述蓄电池之间，上述电动机连接于上述逆变器。
另外，本发明的蓄电池的充电装置，还包括；在上述连接部和上述交流发电机之间设 置的连接切换装置；以及，至少由上述外部电源对蓄电池充电时，通过上述连接切换装置 使上述连接部与上述交流发电机的连接断开的控制装置。
采用该技术方案，通过连接切换装置，在蓄电池充电时可以阻止来自外部电源的电流 供应到交流发电机，高效地对蓄电池进行充电。
另外，本发明的蓄电池的充电装置中，上述外部电源连接于上述连接部时，上述控制 装置控制上述连接切换装置以断开上述连接部与上述交流发电机的连接，并且，上述连接 部与上述外部电源的连接被断开时，上述控制装置控制上述连接切换装置以连接上述交流 发电机与上述连接部。
采用该技术方案，通过连接切换装置，在蓄电池的充电开始为止可以切实地断开交流 发电机与外部电源的连接。另外，本发明的蓄电池的充电装置，还包括切换上述外部电源与上述二极管整流器的 连接的第二连接切换装置，上述控制装置，在控制上述连接切换装置以断开上述连接部与 上述交流发电机的连接之后，控制上述第二连接切换装置以连接上述外部电源与上述二极 管整流器。
釆用该技术方案，通过第二连接切换装置，可以更加切实地避免蓄电池充电时的外部 电源向交流发电机的供电。
另外，本发明的蓄电池的充电装置搭载于由上述电动机驱动行驶的车辆中，上述控制 装置控制上述连接切换装置，以在车辆驻车时，持续断开上述连接部与上述交流发电机之 间的连接。
采用该技术方案，通过在进行外部电源的充电的可能性较高的车辆驻车时预先断开连 接部与交流发电机的连接，从而能够在将外部电源连接于连接部时迅速开始充电。
另外，本发明的蓄电池的充电装置，还包括，在上述连接部与上述蓄电池之间设置的、 能够对通过上述二极管整流器将由上述外部电源输出的交流电流整流后的直流电压进行 升压或降压的升降压转换器。
采用该技术方案，不管通过上述二极管整流器将由外部电源输出的交流电流整流后的 直流电压值与蓄电池的电压值之间的大小关系如何，均可对蓄电池进行充电。
另外，本发明的蓄电池的充电装置中，上述交流发电机，连动地连接于由风驱动转动 的转动体，将风能转换为电能。
采用该技术方案，能够在设置有即使在微风或无风状态下无法提取足够的电能也能够 向负载(驱动对象物)稳定地持续供应电力的蓄电池的风力发电系统中，提高由外部电源 执行蓄电池充电时的充电效率。
本发明中，利用对交流发电机等输出的交流电流进行整流的二极管整流器，还可以对 从外部电源供应的交流电流进行整流。因此，不会仅仅为了蓄电池的充电而增加部件数目， 可以由外部电源对蓄电池充电，实现蓄电池的充电效率的提高。


图1为本发明第一实施方式所涉及的混合动力车辆的概略结构图。
图2为表示该混合动力车辆的要部的布线图。
图3为表示图1所示的混合动力车辆的控制系统的方框图。
图4为表示蓄电池的充电控制例的流程图。图5为表示由外部电源进行蓄电池充电时的电流的流动的图。
图6为表示外部电源与外部电源插座的连接被断开的状态的布线图。
图7为本发明第二实施方式所涉及的混合动力车辆的概略结构图。
图8为表示蓄电池的充电控制例的流程图。
图9为表示由外部电源进行蓄电池充电时的电流的流动的图。
图10为本发明第四实施方式所涉及的混合动力车辆的概略结构图。
图11为本发明第五实施方式所涉及的风力发电系统的概略结构图。
具体实施例方式
下面结合附图具体说明本发明的实施方式。 (第一实施方式)
首先，对图1 图6所示的第一实施方式进行说明。图1为本实施方式所涉及的混合 动力车辆的概略结构图，图2为表示该混合动力车辆的要部的布线图。如图1所示，本实 施方式所涉及的混合动力车辆为具有发动机10和由该发动机10驱动的电动发电机(motor generator) 20的串联式混合动力车辆。
所谓串联式混合动力车辆，例如日本专利公开公报特开2005-204370号所示，是通过 发动机驱动发电机，将电力从该发电机供应给电动机，由该电动机驱动驱动轮的车辆。与 并联式混合动力车辆所不同的是，在串联式混合动力车辆中，发动机专用于发电，发动机 产生的动力不会机械式地传递给驱动轮。
发动机10为例如多气缸四冲程汽油发动机，其具有由气缸盖与气缸体构成要部的
主体ll;形成在该主体11中的多个气缸12;将新鲜空气导入各气缸12的进气歧管14;
将各气缸12中的已燃气体排出的排气歧管15。
在主体11中，安装有对应于各气缸12设置的燃料喷射阀16以及火花塞17。并且， 通过使设置于各气缸12中的活塞升降，来驱动连接于该活塞的曲轴10a。另外，在进气 歧管14上，设置有用于调整新鲜空气流量的节流阀18，该节流阀18由节流阀阀身的节 流阀致动器19驱动。
如图l、图2所示，电动发电机20为连结于发动机10的曲轴10a的例如三相的多相 电动发电机，其由发动机10驱动从而输出交流电流，而且还通过输入交流电流从而发挥 作为起动发动机10的电动机的功能。电动发电机20连接于二极管整流器21。 二极管整流器21具有对应于电动发电机20 的相数n的多组二极管D1 D6。 二极管整流器21的输出端子连接于作为供电路径的DC 总线22。
平滑电容器C1连接于DC总线22。另夕卜，DC总线22中连接有检测该DC总线22 的电压的DC总线电压传感器SW1。
在本实施方式中，将直流电流转换为交流电流的第一、第二逆变器23、 24并联连接 于DC总线22。各逆变器23、 24分别具有对应于作为负载的多相电动机25的相数的多 组元件Q11 Q16、 Q21 Q26。各元件Q11 Q16、 Q21 Q26分别由晶体管、二极管 等构成。
第一逆变器23连接于通过供应交流电流驱动的电动机25。电动机25连接于混合动 力车辆的差速机构26，并通过该差速机构26驱动混合动力车辆的后轮27侧的车轴28。 另外，本实施方式中的电动机25还发挥作为蓄电池再生用的发电机的功能。
第二逆变器24连接于作为开关装置的继电器开关29。该继电器开关29成为将第二 逆变器24连接于电动机25的通常运转用供电路径29a和将第二逆变器24连接于电动发 电机20的起动机运转用供电路径29b的接点，其将第二逆变器24择一性地连接于路径 29a、 29b的任意一个。
其结果为，第二逆变器24可以根据运转状态，或者与第一逆变器23—起使交流电流 流向电动机25，或者与电动发电机20通电从而驱动起动时的发动机10。
此外，电源装置30与DC总线22连接。电源装置30包括作为DC — DC转换器的双 向升降压转换器31和连接于该双向升降压转换器31的蓄电池32。
双向升降压转换器31具有降压用元件Ql及Q3、升压用元件Q2及Q4以及电抗器L。
各元件Q1 Q4含有晶体管，上述各元件Q11 Q16、 Q21 Q26、及Q1 Q4的晶 体管，例如由作为开关元件的双极晶体管、MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、或IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)等构成。
双向升降压转换器31中，通过例如使元件Q1的晶体管保持接通，使元件Q2及Q3 的晶体管保持断开，使元件Q4的晶体管在指定的时机接通/断开，由此，可以将DC总线 22侧设为高电压，使电流从蓄电池32流入DC总线22。
另外，通过使元件Q2 Q4的晶体管保持断开，使元件Q1的晶体管在指定的时机接 通/断开，由此，可以将DC总线22侧设为低电压，使电流从蓄电池32流入DC总线22。另外，通过使元件Q3的晶体管保持接通，使元件Q1及Q4的晶体管保持断开，使元 件Q2的晶体管在指定的时机接通/断开，由此，可以将蓄电池32侧设为高电压，使电流 从DC总线22流入蓄电池32。
另外，通过使元件Q1、 Q2、 Q4的晶体管保持断开，使元件Q3的晶体管在指定的时 机接通/断开，由此，可以将蓄电池32侧设为低电压，使电流从DC总线22流入蓄电池 32。
另外，本实施方式中，如图l、图2所示，在电动发电机20与二极管整流器21之间 的接点P处，连接有从供电路径20a分支出去的供电路径40a，该供电路径40a连接于外 部电源用插座40 (以下简称为插座40)。该插座40例如可连接100 (V)或220 (V) 的商用交流电源装置等的外部电源50。另外，该插座40中设置有用于检测外部电源50 有否连接的外部电源连接传感器SW2。
该外部电源连接传感器SW2例如为电压检测传感器，可检测插座40的端子间电压。 因此，在外部电源50连接于插座40时，由于插座40的端子间电压为外部电源50的电压 值，故可检测出外部电源50的连接。
此外，供电路径20a中设置有切换电动发电机20与接点P的连接的第一开关SW3， 并且供电路径40a中设置有切换插座40与二极管整流器21的连接的第二开关SW4。
图3为表示图l所示的混合动力车辆的控制系统的方框图。图l所示的混合动力车辆 由图3所示的作为控制装置的控制单元(ECU) IOO控制。
控制单元IOO为具有CPU、存储器等的微处理器，其通过程序模块，读取来自输入 装置的检测信号，通过执行规定的运算处理将控制信号输出给输出装置。另外，在图示的 例子中，将控制单元100表示为一个单元，但作为具体的实施方式，也可以是将多个单元 组合而成的模块组件。
作为控制单元100的输入装置，包含，DC总线电压传感器SW1、外部电源连接传感 器SW2、蓄电池电压传感器SW5、车速传感器SW6、加速踏板开度传感器SW7、制动 传感器SW8、以及点火接通/断开传感器SW9。
另外，作为控制单元100的输出装置，包含，燃料喷射阀16、火花塞17、节流阀致 动器19、第一、第二逆变器23、 24、继电器开关29、双向升降压转换器31以及第一、 第二开关SW3、 SW4。另外，虽未具体图示，但还连接有为了控制发动机10的燃烧，安 装于发动机10的各种传感器(水温传感器、旋转角度传感器、节流阀开度传感器等)。在图示的例子中，控制单元100逻辑性地包括运转状态判定部101;执行发动机IO 的运转控制的燃烧控制部110;执行由继电器开关29控制实现的供电控制的继电器控制 部lll;控制双向升降压转换器31的蓄电池控制部112;逆变器控制部113;以及控制第
一、第二开关SW3、 SW4的开关控制部114。
运转状态判定部101，根据各传感器SW1 SW9的检测结果判定混合动力车辆的运 转状态。在本实施方式中，运转状态判定部101还具有判定混合动力车辆有无发动机运转 要求的功能。
燃烧控制部110，通过控制燃烧喷射阀16、火花塞17以及节流阀致动器19等，来控 制发动机10的转速，从而可控制电动发电机20的转速。
继电器控制部111根据运转状态判定部101的判定结果，切换继电器开关29，由此， 在电动机供电模式与起动机供电模式之间进行切换，其中，电动机供电模式是指将第二逆 变器24从通常运转用供电路径29a连接于电动机25;起动机供电模式是指将第二逆变器 24从起动机运转用供电路径29b连接于电动发电机20，以将电动发电机20作为电动机进 行驱动，从而起动发动机IO。
蓄电池控制部112，根据蓄电池电压传感器SW5的输出，通常情况下，发挥维持电 源装置30使用时蓄电池32的输出电流的稳定、或者防止蓄电池再生时的过电流的功能。
另夕卜，蓄电池控制部112，在蓄电池32充电时，判定由上述的DC总线电压传感器 SWl测得的电压值Vdc (参照图2)，与由蓄电池电压传感器SW5测得的电压值Vb (参 照图2)的大小关系。此处，蓄电池控制部112，在判定为Vdc〈Vb时，进行如下控制， 即，使双向升降压转换器31的元件Q3的晶体保持管接通，使元件Q1及Q4的晶体管保 持断开，使元件Q2的晶体管在指定的时机接通/断开。
此时，即便DC总线22侧为低电压，通过蓄电池控制部112的控制，也可以在双向 升降压转换器31中升高DC总线22侧的直流电压，因此可以使电流流入蓄电池32侧， 对其进行充电。
逆变器控制部113，根据运转状态判定部101的判定结果，控制第一、第二逆变器23、 24的接通/断开动作，将各逆变器23、 24的对供电对象的负荷状态控制在最佳状态。
开关控制部114，根据外部电源连接传感器SW2的检测信号，控制第一、第二逆变 器SW3、 SW4的接通/断开动作。
控制单元100，根据运转状态判定部101的判定结果，控制发动机10、电动发电机 20、第一、第二的逆变器23、 24、电动机25、继电器开关29以及双向升降压转换器31等。通过该控制，在车辆起动时或低转矩时的运转区域中，通过切换继电器开关29以使 第二逆变器23连接于电动机25，使蓄电池32的电力自第一、第二逆变器23、 24供应给 电动机25，从而基于蓄电池32的供电来驱动车辆。
另外，在要求负荷为中高转矩的运转区域中，继电器控制部lll使继电器开关29切 换到起动机供电模式，从而起动发动机IO，将电动发电机20用作为发电机，在起动发动 机10以后，利用自电动发电机20供应的电流，主要从第一逆变器23，来驱动电动机25。
运转状态判定部101，根据蓄电池电压传感器SW5、车速传感器SW6、加速踏板开 度传感器SW7、制动传感器SW8、点火接通/断开传感器SW9等的输入装置的检测信号， 判定发动机10的起动要求。具体而言，在制动器未被踩下而加速踏板被踩下的车辆的中 高负荷运转区域中运转的情况下，判定为存在发动机10的起动要求。
在判定为存在发动机10的起动要求的情况下，断开第二逆变器24。而且，继电器控 制部111将继电器开关29切换为起动机供电模式(使第二逆变器24连接于电动发电机 20的模式)，使第二逆变器24连接于电动发电机20。
在继电器开关29为起动机供电模式或者切换为起动机供电模式的情况下，蓄电池控 制部112执行双向升降压转换器31的升压动作，并且，逆变器控制部113将第一、第二 逆变器24均设定为接通。
由此，电流从电源装置30经由DC总线22流入第一、第二逆变器23、 24，从第一 逆变器23流出驱动电动机25的驱动电流，同时从第二逆变器24流出驱动电动发电机20 的驱动电流。
其结果，电动发电机20发挥作为电动机的功能，驱动发动机10的曲轴10a，从而起 动发动机10，另一方面，电动机25与该发动机起动同步地被驱动，从而驱动车辆。如上 所述，在本实施方式中，通过采用多个逆变器23、 24，可以同时地执行由电动发电机20 进行的发动机10的起动动作和由电动机25进行的车辆的驱动动作。
若发动机10被驱动，电动发电机20的转速Ne (即发动机转速)达到起动速度Nl， 控制单元100便控制供应电流量，以使电动发电机20的转速Ne保持为起动速度Nl。具 体而言，通过由蓄电池控制部112执行的双向升降压转换器31的开关动作或由逆变器控 制部113执行的第二逆变器24的控制，来控制供应电流量。
接着，燃烧控制部110，根据公知的发动机控制方法控制发动机10的进气压、燃料 喷射量、燃料喷射时机以及点火时机，执行发动机10的燃烧控制。若电动发电机20的转速Ne达到指定的起动结束速度N2以上，逆变器控制部113 便暂且断开第二逆变器24，结束发动动作。
然后，若电流停止，则继电器控制部111将继电器开关29切换为电动机供电模式(将 第二逆变器24连接于电动机25的模式)，然后，过渡到通常运转模式，控制两个逆变器 23、 24的接通/断开动作、双向升降压转换器31的开关动作等。
在本实施方式中，即使将继电器开关29切换为电动机供电模式后，通过根据运转状 况接通/断开操作第二逆变器24，也可以提高第一逆变器23本身的效率，提高供电系统整 体的效率。
如上所说明，在本实施方式中，由于设置有第二逆变器24、继电器开关29、以及可 直接连接第二逆变器24与电动发电机20的起动机运转用供电路径29b，因此，自电源装 置30 (蓄电池32)向电动发电机20供电时，无需使驱动电流在DC总线22中逆向(以 通常运转模式时从电动发电机20按二极管整流器21、逆变器23、 24、电动机25的顺序 流动的方向为正向)流动。
因此，本实施方式中，能够将仅可整流正向流动的电流的二极管整流器21连接于由 发动机10驱动的电动发电机20。而且，通过将由电动发电机20输出的交流电流由二极 管整流器21的二极管D1 D6整流为直流电流，可以提高发电系统的效率，构成损失较 少的供电系统。
另外，本实施方式中，既能够由电动发电机20的输出对蓄电池32充电，又能够通过 将外部电源50连接于插座40，由外部电源50对蓄电池32充电。
本实施方式中，由外部电源50进行蓄电池32的充电时，交流电流从外部电源50经 由供电路径40a供应到电动发电机20与二极管整流器21之间。
因此，通过利用对从电动发电机20输出的交流电流进行整流的二极管整流器21，还 可以对从外部电源50供应的交流电流进行整流，进行向直流电流的转换。
因此，不会仅仅为了蓄电池32的充电而增加部件数目，可以由外部电源50对蓄电池 32充电，通过利用二极管整流器21，实现蓄电池32的充电效率的提高。
以下，参照图4对蓄电池32的充电控制例进行说明。图4为表示本实施方式中的蓄 电池32的充电控制例的流程图。
首先，开关控制部114，根据外部电源连接传感器SW2判定外部电源50的未图示的 端子(插头)是否已插入(连接于)插座40 (步骤sl)。此处，由外部电源连接传感器SW2检测外部电源50的电压，若开关控制部114基于 此结果判定为外部电源50已插入(连接)时(步骤sl:是)，进入步骤s2，开关控制部 114断开第一开关SW3，然后进入步骤s3，接通第二开关SW4。
此时，蓄电池控制部112，基于通过二极管整流器21对由外部电源50输出的交流电 流整流后的电压值Vdc与电压值Vb的大小关系，控制双向升降压转换器31，适宜地对由 二极管整流器21整流后的直流电压进行升降压控制。由此，由外部电源50供应的电流， 如图5中箭头I1所示，经由第二开关SW4、 二极管整流器21、双向升降压转换器31流 向蓄电池32，进行充电(步骤s4)。并且在执行对蓄电池32的充电后，处理返回。
此处，在步骤sl中，若外部电源连接传感器SW2检测不到外部电源50的电压，开 关控制部114基于此结果判定为外部电源50未插入(连接)插座40时(步骤sl:否)， 进入步骤s5，开关控制部114如图6所示地接通第一开关SW3。
此时，由于电动发电机20与二极管整流器21为连接的状态，因此，由发动机10的 驱动产生的电动发电机20的输出可以供应到电动机25。
这样，当由外部电源50对蓄电池32充电时，由第一开关SW3断开电动发电机20 与接点P的连接，从而在蓄电池32充电时，可以阻止来自外部电源50的电流供应到电动 发电机20，高效地对蓄电池32充电。
另外，当外部电源50连接于插座40时，通过在步骤s2中断开第一开关SW3，在蓄 电池32的充电开始为止可以切实地断开电动发电机20与外部电源50的连接。
此外，步骤s2之后，通过接通第二开关SW4，连接外部电源50与二极管整流器21， 由此，可以更加切实地阻止向蓄电池32充电时的向电动发电机20的供电。
另外，通过在插座40 (供电路径40a、接点P)与蓄电池32之间连接双向升降压转 换器31，由此，不论电压值Vdc与电压值Vb的大小关系如何，均可对蓄电池32进行充 电。
特别是，在如本实施方式这样的混合动力车辆中，由于蓄电池32的到即将充电前的 蓄电池内的电力已消耗多少、即还剩余多少电力，是随着到此前的行驶时间等而变化，因 此，电压值Vdc与电压值Vb的大小关系并不一定稳定。因此，通过双向升降压转换器31 不论上述两者的大小关系如何也能够对蓄电池32进行充电的本实施方式的结构，在混合 动力车辆中可发挥更加显著的效果。 (第二实施方式)在图l 图6所示的第一实施方式中，采用在供应路径20a、40a两者中设置开关SW3、 SW4的结构，当连接外部电源50时，分别将开关SW3切换为断开，将SW4切换为接通， 但本发明并不限定于此。
通常，对于混合动力车辆，通过连接外部电源50进行蓄电池32的充电，是在车辆不 行驶的时候，例如驻车中。为此，也可以根据车辆是否为驻车中的判定，使开关SW3的 切换能够受到控制，在车辆驻车中使开关SW3持续保持断开。
图7为本发明第二实施方式所涉及的混合动力车辆的概略结构，在本实施方式中，如 图7所示，仅有断开电动发电机20与外部电源50的连接的开关SW3，而省略了切换外 部电源50与二极管整流器21的连接的开关SW4。
另外，控制单元100'的开关控制部114'，基于点火接通/断开传感器SW9的检测结果， 控制开关SW3的接通/断开动作。
以下，参照图8对蓄电池32的充电控制例进行说明。图8为表示本实施方式中的蓄 电池32的充电控制例的流程图。首先，通过开关控制部114'读取点火接通漸开传感器SW9 的检测信号(步骤sll)。
此处，若通过点火接通顺开传感器SW9未检测到点火接通的状态时，开关控制部114' 基于该检测结果判定为车辆处于驻车中(步骤sl2:是)，进入步骤sl3，断开开关SW3。
然后进入步骤s14，开关控制部114'通过外部电源连接传感器SW2判定外部电源50 的端子(插头)是否已插入(连接于)插座40。
此处，若由外部电源连接传感器SW2未检测到外部电源50的电压，开关控制部114' 基于此结果判定为外部电源50未插入(连接)时(步骤sl4:否)，处理返回，若判定为 外部电源50已插入(连接)时(步骤sl4:是)，进入步骤sl5。
在步骤sl5中，蓄电池控制部112，与第一实施方式同样地，基于电压值Vdc与电压 值Vb的大小关系，控制双向升降压转换器31，适宜地对由二极管整流器21整流后的直 流电压进行升降压控制。
由此，由外部电源50供应的电流，如图9中箭头I2所示，经由二极管整流器21、双 向升降压转换器31流向蓄电池32，进行充电。并且在执行对蓄电池32的充电后，处理 返回。
此处，在步骤sl2中，基于点火接通/断开传感器SW9的检测结果，开关控制部114' 判定为并非点火断开的状态(点火接通的状态)时(步骤sl2:否)，进入步骤s16，开 关控制部114'接通第一开关SW3。此时，由于电动发电机20与二极管整流器21为连接的状态，因此，由发动机10的 驱动产生的电动发电机20的电力可以供应到电动机25。
如上所述，本实施方式中，在进行外部电源50的充电的可能性较高的车辆驻车时预 先断开开关SW3,从而在将外部电源50连接于插座40时可以迅速开始充电。 (第三实施方式)
另外，上述第二实施方式中，基于点火接通/断开传感器SW9的检测结果来判定车辆 是否为驻车中，基于此结果控制开关SW3的切换，但本发明并不限定于此。例如也可替 代点火接通/断开传感器SW9，判定换档杆的位置是否处于P (驻车)档，基于此结果判 定车辆是否为驻车中。 (第四实施方式)
另外，上述各实施方式中，设置有第二逆变器24，在发动机10起动时，通过该逆变 器24将电动发电机20作为电动机进行驱动控制，但本发明并不限定于设置第二逆变器 24。
例如，如图10所示，也可将发动机起动用的小型逆变器224连接于蓄电池32,在发 动机10起动时，从蓄电池32经由该小型逆变器224供应驱动电流给电动发电机20。另 外，也可另行设置与电动发电机20不同的专用的起动电动机。 (第五实施方式)
另外，上述的实施方式中，说明了在混合动力车辆中搭载配备蓄电池32的系统的例 子，但本发明并不特别限定于此，只要是至少将从交流发电机输出的交流电流通过二极管 整流器整流为直流电流，并且从外部电源经由上述二极管整流器21可以对蓄电池32进行 充电的系统即可。
例如，如图ll所示，本发明也可应用于利用风能驱动风车(旋转叶片)310转动， 通过交流发电机20'将该转动能量转换为电能的所谓风力发电系统。在图ll的系统中，配 备风车310和具有与该风车310的轴310a连接并一体地转动的转子(未图示)的交流发 电机20'，该交流发电机20'连接于二极管整流器21。
另外，在图ll所示的系统中，设置有即使在微风或无风状态下无法提取足够的电能 也能够向负载(驱动对象物)稳定地持续供应电力的蓄电池32。而且，本实施方式中，与 上述第一 第四实施方式同样地，在能够使用外部电源50时可以与外部电源50连接，通 过该外部电源50可以对蓄电池32充电。即使是这样的系统，通过二极管整流器21也可以提高发电系统的效率，在由外部电 源50进行的蓄电池32的充电时，通过利用二极管整流器21，可以提高蓄电池充电时的 充电效率。
另外，在第二 第五实施方式中，对于与参照图1 图6说明的第一实施方式同样的 结构要素标注相同的符号，并省略其详细说明。
本发明的蓄电池的充电方法，是在按如下顺序将交流发电机、二极管整流器、蓄电池 串联连接的电路中的蓄电池的充电方法，其中，上述交流发电机输出交流电流，上述二极 管整流器通过二极管将由上述交流发电机输出的交流电流整流为直流电流，上述蓄电池由 上述交流发电机的输出及外部电源可进行充电，该蓄电池的充电方法，具有将由上述外部 电源供应的交流电流供应到上述交流发电机与上述二极管整流器之间的步骤。
釆用该技术方案，通过将由外部电源供应的交流电流供应到上述交流发电机与上述二 极管整流器之间，从而利用对交流发电机输出的交流电流进行整流的二极管整流器，还可 以对从外部电源供应的交流电流进行整流，进行向直流电流的转换。
因此，不会仅仅为了蓄电池的充电而增加部件数目，可以由外部电源对蓄电池充电， 通过利用二极管整流器，实现蓄电池的充电效率的提高。
本发明并不仅限于上述实施方式的结构，还可获得很多种实施方式。
权利要求
1. 一种蓄电池的充电方法，其特征在于具有将交流发电机、二极管整流器、蓄电池按该顺序串联连接的电路，其中，所述交流发电机输出交流电流，所述二极管整流器通过二极管将由所述交流发电机输出的交流电流整流为直流电流，所述蓄电池由所述交流发电机的输出及外部电源可进行充电；包括将由所述外部电源供应的交流电流供应到所述交流发电机与所述二极管整流器之间的步骤。
2. 根据权利要求l所述的蓄电池的充电方法，其特征在于所述电路，在所述二极管整流器和所述蓄电池之间连接有逆变器，所述逆变器连接于 电动机。
3. 根据权利要求2所述的蓄电池的充电方法，其特征在于还包括，在至少由所述外部电源对所述蓄电池进行充电时，将所述交流发电机和所述 二极管整流器之间的外部电源的连接部与所述交流发电机的连接断开的步骤。
4. 根据权利要求3所述的蓄电池的充电方法，其特征在于所述断开所述连接部与所述交流发电机的连接的步骤，在所述外部电源连接于所述连 接部时执行，在所述连接部与所述外部电源的连接被断开时连接所述交流< 发电机与所述连 接部。
5. 根据权利要求4所述的蓄电池的充电方法，其特征在于还包括，在断开所述连接部与所述交流发电机的连接的步骤之后，连接所述外部电源 与所述二极管整流器的步骤。
6. 根据权利要求3所述的蓄电池的充电方法，其特征在于- 在由所述电动机驱动且搭载有所述电路的车辆中执行，所述断开所述连接部与所述交 流发电机的连接的步骤，在所述车辆驻车时持续执行。
7. 根据权利要求1 6中任一项所述的蓄电池的充电方法，其特征在于还包括，对通过所述二极管整流器将由所述外部电源输出的交流电流整流后的直流电 压进行升压或降压，执行向所述蓄电池侧充电的步骤。
8. 根据权利要求1所述的蓄电池的充电方法，其特征在于-在由所述交流发电机将风能转换为电能且搭载有所述电路的风力发电系统中执行。
9. 一种蓄电池的充电装置，其特征在于，包括具备交流发电机、二极管整流器、蓄电池的电路，其中，所述交流发电机输出交流电 流，所述二极管整流器通过二极管将由所述交流发电机输出的交流电流整流为直流电流， 所述蓄电池由所述交流发电机的输出及外部电源可进行充电-,在所述交流发电机与所述二极管整流器之间设置的所述外部电源的连接部。
10. 根据权利要求9所述的蓄电池的充电装置，其特征在于-所述电路还具备将直流电流转换为交流电流的逆变器、和通过所供给的所述直流电流 驱动的电动机，所述逆变器连接于所述二极管整流器和所述蓄电池之间，所述电动机连接 于所述逆变器。
11. 根据权利要求10所述的蓄电池的充电装置，其特征在于，还包括 在所述连接部和所述交流发电机之间设置的连接切换装置；至少由所述外部电源对蓄电池充电时，通过所述连接切换装置使所述连接部与所述交 流发电机的连接断开的控制装置。
12. 根据权利要求11所述的蓄电池的充电装置，其特征在于所述外部电源连接于所述连接部时，所述控制装置控制所述连接切换装置以断开所述 连接部与所述交流发电机的连接，并且，所述连接部与所述外部电源的连接被断开时，所 述控制装置控制所述连接切换装置以连接所述交流发电机与所述连接部。
13. 根据权利要求12所述的蓄电池的充电装置，其特征在于还包括切换所述外部电源与所述二极管整流器的连接的第二连接切换装置，所述控制 装置，在控制所述连接切换装置以断开所述连接部与所述交流发电机的连接之后，控制所 述第二连接切换装置以连接所述外部电源与所述二极管整流器。
14. 根据权利要求11所述的蓄电池的充电装置，其特征在于该蓄电池的充电装置搭载于由所述电动机驱动行驶的车辆中，所述控制装置控制所述 连接切换装置，以在车辆驻车时，持续断开所述连接部与所述交流发电机之间的连接。
15. 根据权利要求9 14中任一项所述的蓄电池的充电装置，其特征在于 还包括，在所述连接部与所述蓄电池之间设置的、能够对通过所述二极管整流器将由所述外部电源输出的交流电流整流后的直流电压进行升压或降压的升降压转换器。
16. 根据权利要求9所述的蓄电池的充电装置，其特征在于 所述交流发电机，连动地连接于由风驱动转动的转动体，将风能转换为电能。
全文摘要
本发明的目的在于，提供不增加部件数目而能够提高由外部电源执行蓄电池充电时的充电效率的蓄电池的充电方法及充电装置。本发明的蓄电池的充电方法中，具有至少将输出交流电流的电动发电机(20)、通过二极管将由该电动发电机输出的交流电流整流为直流电流的二极管整流器(21)、以及由电动发电机的输出及外部电源(50)可进行充电的蓄电池(32)按如上顺序串联连接的电路；包括将由外部电源供应的交流电流供应到电动发电机与二极管整流器之间的步骤(s4、s15)。
文档编号H02J7/00GK101459345SQ20081018605
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月12日 优先权日2007年12月14日
发明者齐藤行平 申请人:马自达汽车株式会社