УСТРОЙСТВО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С УСТРОЙСТВОМ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ
POWER SUPPLY DEVICE AND TRANSPORT VEHICLE WITH POWER SUPPLY DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству источника питания и к транспортному средству с устройством источника питания.
Уровень техники
В последнее время внимание привлекают дружественные для окружающей среды транспортные средства, включающие в себя электрическое транспортное средство, транспортное средство на топливных элементах и гибридное транспортное средство, использующее как электродвигатель, так и двигатель внутреннего сгорания. Также предлагается установка множества батарей на таком транспортном средстве, которое имеет устройство источника питания, установленное на нем.
При конструировании такого транспортного средства должен также рассматриваться способ зарядки множества батарей. Относительно способа зарядки множества батарей делаются различные предложения.
Например, выложенный патент Японии № 9-233710 описывает зарядное/разрядное устройство, которое может индивидуально заряжать и разряжать множество аккумуляторных батарей. Зарядное/разрядное устройство включает в себя зарядную выпрямительную схему для выпрямления переменного тока источника питания, выпрямительную схему, соединенную встречно-параллельно с зарядной выпрямительной схемой, для регенерирования электричества аккумуляторных батарей, разделенных на большое количество, для источника питания переменного тока и множества повышающих/понижающих преобразователей, предусмотренных в соответствии с множеством аккумуляторных батарей, соответственно. Каждый из множества повышающих/понижающих преобразователей используется как понижающий преобразователь, когда аккумуляторная батарея заряжается, и используется как повышающий преобразователь, когда аккумуляторная батарея разряжается.
В зарядном/разрядном устройстве, описанном в выложенном патенте Японии № 9-233710, зарядка аккумуляторной батареи является сложной, если только выходное напряжение зарядной выпрямительной схемы не сделать более высоким, чем напряжение на клеммах аккумуляторных батарей. Для решения этой проблемы необходимо использовать устройство источника питания, которое может выдавать высокое напряжение, или предусмотреть вольтодобавочную схему между источником питания переменного тока и зарядной выпрямительной схемой.
Когда множество аккумуляторных батарей, установленных на транспортном средстве, должны заряжаться с использованием технологии, описанной в выложенной заявке, рассмотренной выше, может быть возможным использование высоковольтного источника питания или присоединение вольтодобавочной схемы между промышленным источником питания для бытового применения и аккумуляторной батарей. В соответствии с этими способами, однако, становится необходимым, например, специализированное зарядное устройство. Это нежелательным образом увеличивает количество компонентов транспортного средства. Кроме того, становится необходимой операция присоединения зарядного устройства и по этой причине ожидается создание дополнительных проблем для пользователя.
Описание изобретения
Целью настоящего изобретения является обеспечение устройства источника питания, делающего возможным простое осуществление зарядки извне, и обеспечение транспортного средства с таким устройством источника питания.
Коротко, настоящее изобретение предусматривает устройство источника питания, заряжаемое с помощью внешнего источника питания, включающее в себя первое заряжаемое и разряжаемое устройство аккумулирования энергии, соединенное с первым узлом; нагрузку, соединенную со вторым узлом; первый блок преобразования напряжения, преобразующий напряжение между первым узлом и вторым узлом; второе заряжаемое и разряжаемое устройство аккумулирования энергии, соединенное с третьим узлом; второй блок преобразования напряжения, преобразующий напряжение между третьим узлом и вторым узлом; и блок передачи энергии, передающий энергию, принимаемую от внешнего источника питания, к первому узлу.
Предпочтительно, устройство источника питания дополнительно включает в себя первый соединительный блок, который может размыкать соединение между первым устройством аккумулирования энергии и первым узлом; второй соединительный блок, который может размыкать соединение между вторым устройством аккумулирования энергии и третьим узлом; и блок управления, управляющий первым и вторым соединительными блоками и первым и вторым блоками преобразования напряжения. Блок управления устанавливает первый и второй соединительные блоки в состояния соединения и размыкания соответственно, управляет первым и вторым блоками преобразования напряжения, так что напряжение третьего узла достигает желаемого напряжения зарядки, и тем самым заряжает второе устройство аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, внешний источник питания представляет собой источник питания постоянного тока. Блок передачи энергии передает напряжение постоянного тока от источника питания постоянного тока к первому узлу. Более предпочтительно, внешний источник питания представляет собой источник питания переменного тока. Блок передачи энергии включает в себя схему преобразования, преобразующую выходной сигнал напряжения переменного тока от источника питания переменного тока в напряжение постоянного тока.
Более предпочтительно, блок передачи энергии может выбирать точку назначения соединения из первого и третьего узлов. Блок управления устанавливает, когда блок передачи энергии соединен с третьим узлом, первый и второй соединительные блоки в состояниях соединения и размыкания соответственно, управляет первым и вторым блоками преобразования напряжения, так что напряжение первого узла достигает желаемого напряжения зарядки, и тем самым заряжает первое устройство аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, устройство источника питания дополнительно включает в себя блок переключения, управляемый блоком управления, для переключения точки назначения соединения блока передачи энергии между первым и третьим узлами.
Более предпочтительно, зарядная емкость первого устройства аккумулирования энергии меньше чем у второго устройства аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, после того как зарядка второго устройства аккумулирования энергии заканчивается, блок управления устанавливает первый соединительный блок в состояние соединения и управляет первым и вторым блоками преобразования напряжения, так что энергия, аккумулируемая во втором устройстве аккумулирования энергии, подается в первое устройство аккумулирования энергии, и тем самым заряжает первое устройство аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, блок управления устанавливает первый и второй соединительные блоки в состояния соединения и размыкания соответственно и тем самым заряжает первое устройство аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, зарядная емкость первого устройства аккумулирования энергии больше чем у второго устройства аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, каждое из первого и второго устройств аккумулирования энергии имеет положительный электрод и отрицательный электрод. Первый соединительный блок соединяет положительный электрод первого устройства аккумулирования энергии с первым узлом. Второй соединительный блок соединяет положительный электрод второго устройства аккумулирования энергии с третьим узлом. Устройство источника питания дополнительно включает в себя линию заземления; третий соединительный блок, соединяющий линию заземления с отрицательным электродом первого устройства аккумулирования энергии; и четвертый соединительный блок, соединяющий линию заземления с отрицательным электродом второго устройства аккумулирования энергии. Блок передачи энергии включает в себя первую выходную линию, присоединенную к первому узлу, и вторую выходную линию, присоединенную к отрицательному электроду первого устройства аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, внешняя нагрузка, использующая энергию, по меньшей мере, от одного из первого и второго устройств аккумулирования энергии, соединяется с блоком передачи энергии вместо внешнего источника питания. Блок управления устанавливает, по меньшей мере, один из первого и второго соединительных блоков в выбранное состояние и тем самым подает энергию от устройства аккумулирования энергии, соответствующего, по меньшей мере, одному соединительному блоку, из первого и второго устройств аккумулирования энергии, на внешнюю нагрузку.
Предпочтительно, устройство источника питания дополнительно включает в себя блок переключения, переключающий точку назначения соединения блока передачи энергии между первым и третьим узлами.
Предпочтительно, каждое из первого и второго устройств аккумулирования энергии имеет положительный электрод и отрицательный электрод. Положительные электроды первого и второго устройств аккумулирования энергии присоединены к первому и третьему узлам соответственно. Блок передачи энергии имеет первую выходную линию и вторую выходную линию, соединенную с отрицательным электродом первого устройства аккумулирования энергии. Устройство источника питания дополнительно включает в себя первый блок переключения, переключающий соединение и отсоединение между первой выходной линией и первым узлом; второй блок переключения, переключающий соединение и отсоединение между первой выходной линией и третьим узлом; и блок управления, управляющий первым и вторым блоками переключения. Блок управления устанавливает как первый, так и второй блоки переключения в состояние соединения и тем самым заряжает первое и второе устройства аккумулирования энергии.
Предпочтительно, зарядная емкость первого устройства аккумулирования энергии больше чем у второго устройства аккумулирования энергии. Когда состояние зарядки второго устройства аккумулирования энергии достигает предписанного состояния, блок управления устанавливает второй блок переключения в состояние отсоединения и заканчивает зарядку второго устройства аккумулирования энергии.
В соответствии с другим аспектом, настоящее изобретение предусматривает транспортное средство, включающее в себя устройство источника питания, заряжаемого с помощью внешнего источника питания, предусмотренного вне транспортного средства. Устройство источника питания включает в себя первое заряжаемое и разряжаемое устройство аккумулирования энергии, соединенное с первым узлом; нагрузку, соединенную со вторым узлом; первый блок преобразования напряжения, преобразующий напряжение между первым узлом и вторым узлом; второе заряжаемое и разряжаемое устройство аккумулирования энергии, соединенное с третьим узлом; второй блок преобразования напряжения, преобразующий напряжение между третьим узлом и вторым узлом; и блок передачи энергии, передающий энергию, принимаемую от внешнего источника питания, к первому узлу.
Предпочтительно, устройство источника питания дополнительно включает в себя первый соединительный блок, который может размыкать соединение между первым устройством аккумулирования энергии и первым узлом, второй соединительный блок, который может размыкать соединение между вторым устройством аккумулирования энергии и третьим узлом, и блок управления, управляющий первым и вторым соединительными блоками и первым и вторым блоками преобразования напряжения. Блок управления устанавливает первый и второй соединительные блоки в состояния соединения и размыкания соответственно, управляет первым и вторым блоками преобразования напряжения, так что напряжение третьего узла достигает желаемого напряжения зарядки, и тем самым заряжает второе устройство аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, внешний источник питания представляет собой источник питания постоянного тока. Блок передачи энергии передает напряжение постоянного тока от источника питания постоянного тока к первому узлу.
Более предпочтительно, внешний источник питания представляет собой источник питания переменного тока. Блок передачи энергии включает в себя схему преобразования, преобразующую выходное напряжение переменного тока от источника питания переменного тока в напряжение постоянного тока.
Более предпочтительно, блок передачи энергии может выбирать точку назначения соединения из первого и третьего узлов. Блок управления устанавливает, когда блок передачи энергии соединяется с третьим узлом, первый и второй соединительный блоки в состояниях соединения и размыкания, соответственно, и управляет первым и вторым блоками преобразования напряжения так, что напряжение первого узла достигает желаемого напряжения зарядки, и тем самым заряжает первое устройство аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, устройство источника питания дополнительно включает в себя блок переключения, управляемый блоком управления, для переключения точки назначения соединения блока передачи энергии между первым и третьим узлами.
Предпочтительно, зарядная емкость первого устройства аккумулирования энергии меньше чем у второго устройство аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, после того как зарядка второго устройства аккумулирования энергии заканчивается, блок управления устанавливает первый соединительный блок в состояние соединения и управляет первым и вторым блоками преобразования напряжения, так что энергия, аккумулируемая во втором устройстве аккумулирования энергии, подается в первое устройство аккумулирования энергии, и тем самым заряжает первое устройство аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, блок управления устанавливает первый и второй соединительные блоки в состояния соединения и размыкания, соответственно, и тем самым заряжает первое устройство аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, зарядная емкость первого устройства аккумулирования энергии больше чем у второго устройства аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, каждое из первого и второго устройств аккумулирования энергии имеет положительный электрод и отрицательный электрод. Первый соединительный блок соединяет положительный электрод первого устройства аккумулирования энергии с первым узлом. Второй соединительный блок соединяет положительный электрод второго устройства аккумулирования энергии с третьим узлом. Устройство источника питания дополнительно включает в себя линию заземления; третий соединительный блок, соединяющий линию заземления с отрицательным электродом первого устройства аккумулирования энергии; и четвертый соединительный блок, соединяющий линию заземления с отрицательным электродом второго устройства аккумулирования энергии. Блок передачи энергии включает в себя первую выходную линию, соединенную с первым узлом, и вторую выходную линию, соединенную с отрицательным электродом первого устройства аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, внешняя нагрузка, использующая энергию, по меньшей мере, одного из первого и второго устройств аккумулирования энергии, соединяется с блоком передачи энергии вместо внешнего источника питания. Блок управления устанавливает, по меньшей мере, один из первого и второго соединительных блоков в выбранное состояние и тем самым подает энергию от устройства аккумулирования энергии, соответствующего, по меньшей мере, одному соединительному блоку, из первого и второго устройства аккумулирования энергии, на внешнюю нагрузку.
Предпочтительно, устройство источника питания дополнительно включает в себя блок переключения, переключающий точку назначения соединения блока передачи энергии между первым и третьим узлами.
Предпочтительно, каждое из первого и второго устройств аккумулирования энергии имеет положительный электрод и отрицательный электрод. Положительные электроды первого и второго устройств аккумулирования энергии соединены с первым и третьим узлами соответственно. Блок передачи энергии имеет первую выходную линию и вторую выходную линию, соединенную с отрицательным электродом первого устройства аккумулирования энергии. Устройство источника питания дополнительно включает в себя первый блок переключения, переключающий соединение и отсоединение между первой выходной линией и первым узлом; второй блок переключения, переключающий соединение и отсоединение между первой выходной линией и третьим узлом; и блок управления, управляющий первым и вторым блоками переключения. Блок управления устанавливает как первый, так и второй блоки переключения в состояние соединения, и тем самым заряжает первое и второе устройства аккумулирования энергии.
Более предпочтительно, зарядная емкость первого устройства аккумулирования энергии больше чем у второго устройства аккумулирования энергии. Когда состояние зарядки второго устройства аккумулирования энергии достигает предписанного состояния, блок управления устанавливает второй блок переключения в состояние отсоединения и заканчивает зарядку второго устройства аккумулирования энергии.
По этой причине с помощью настоящего изобретения становится возможной подача электрической энергии транспортному средству без увеличения количества компонентов и тем самым зарядка устройства аккумулирования энергии.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает главную конфигурацию транспортного средства 100 в соответствии с вариантом осуществления 1 настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет собой функциональную блок-схему контроллера 30, показанного на фиг.1.
Фиг.3 схематически показывает состояние, в котором батарея BB заряжается в транспортном средстве 100, показанном на фиг. 1.
Фиг.4 - блок-схема, представляющая процесс зарядки батареи BB, исполняемый с помощью контроллера 30.
Фиг.5 показывает модификацию варианта осуществления 1.
Фиг.6 схематически показывает способ зарядки батарей как BA, так и BB, в устройстве источника питания в соответствии с вариантом осуществления 2.
Фиг.7 показывает модификацию варианта осуществления 2.
Фиг.8 - блок-схема, представляющая процесс зарядки батарей BA и BB, исполняемый с помощью контроллера 30, показанного на фиг.7.
Фиг.9 показывает главную конфигурацию транспортного средства 100A в соответствии с вариантом осуществления 3.
Фиг.10 схематически показывает состояние, в котором батарея BB заряжается, в транспортном средстве 100A, показанном на фиг.9.
Фиг.11 - блок-схема, представляющая процесс зарядки батареи BB, исполняемый с помощью контроллера 30.
Фиг.12 показывает первую модификацию варианта осуществления 3.
Фиг.13 - блок-схема, представляющая процесс зарядки с помощью контроллера 30, показанного на фиг.12.
Фиг.14 показывает вторую модификацию варианта осуществления 3.
Фиг.15 - блок-схема, представляющая процесс зарядки с помощью контроллера 30, показанного на фиг.14.
Наилучшие способы осуществления изобретения
В дальнейшем, варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробно со ссылками на чертежи. На чертежах, одинаковые или соответствующие друг другу части обозначаются с помощью одинаковых ссылочных обозначений и их описание не будет повторяться.
[Вариант осуществления 1]
Фиг.1 показывает главную конфигурацию транспортного средства 100 в соответствии с вариантом осуществления 1 настоящего изобретения. Хотя транспортное средство 100 представляет собой гибридное транспортное средство, использующее как электродвигатель, так и двигатель внутреннего сгорания для приведения в движение транспортного средства, настоящее изобретение также является применимым к электрическому транспортному средству, у которого колеса приводятся в движение с помощью электродвигателя, или к транспортному средству на топливных элементах.
Если обращаться к фиг.1, транспортное средство 100 включает в себя батареи BA и BB, повышающие преобразователи 12A и 12B, сглаживающие конденсаторы C1A, C1B и C2, датчики 13 напряжения 21A и 21B, схему 23 нагрузки, двигатель 4 внутреннего сгорания, электродвигатели-генераторы MG1 и MG2, устройство деления мощности 3, колеса 2 и контроллер 30.
Транспортное средство 100 дополнительно включает в себя силовые линии PL1A, PL1B и PL2, линию SL заземления, датчик 10A напряжения, детектирующий напряжение VBA на клеммах батареи BA, и датчик 10B напряжения, детектирующий напряжение VBB на клеммах батареи BB.
Вторичная батарея, такая как свинцовая аккумуляторная батарея, никель-гидридная батарея или литиевая ионная батарея, может использоваться в качестве батареи BA или BB. Хотя конфигурация, показанная на фиг.1, включает в себя батареи BB1 и BB2, может использоваться батарея, объединяющая их.
Транспортное средство 100 дополнительно включает в себя главные реле SMR1A, SMR2A, SMR3A, SMR1B, SMR2B и SMR3B системы. Состояние соединения (состояние ON)/состояние отсоединения (состояние OFF) главных реле системы от SMR1A и до SMR3A и от SMR1B и до SMR3B управляется в соответствии с сигналами управления от CT1A и до CT3A и от CT1B и до CT3B соответственно.
Главное реле SMR2A системы присоединяется между положительным электродом батареи BA и силовой линией PL1A. Главное реле SMR3A системы присоединяется между отрицательным электродом батареи BA и линией SL заземления. Главное SMR1A реле системы соединяется последовательно с ограничительным резистором R1A. Главное реле SMR1A системы и ограничительный резистор R1A присоединяются между положительным электродом батареи BA и силовой линией PL1A параллельно с главным реле SMR2A системы.
Главное реле SMR2B системы присоединяется между положительным электродом батареи BB и силовой линией PL1B. Главное реле SMR3B системы присоединяется между отрицательным электродом батареи BB и линией SL заземления. Главное реле SMR1B системы соединяется последовательно с ограничительным резистором R1B. Главное реле SMR1B системы и ограничительный резистор R1B присоединяются между положительным электродом батареи BB и силовой линией PL1B параллельно главному реле SMR2B системы.
Сглаживающий конденсатор C1A сглаживает напряжение на клеммах батареи BA, когда главные реле системы от SMR1A до SMR3A включены. Сглаживающий конденсатор C1A присоединяется между силовой линией PL1A и линией SL заземления.
Датчик 21A напряжения детектирует напряжение VLA на противоположных выводах сглаживающего конденсатора C1A и выводит значение на контроллер 30. Повышающий преобразователь 12A повышает напряжение на клеммах сглаживающего конденсатора C1A. Датчик 21B напряжения детектирует напряжение VLB на противоположных выводах сглаживающего конденсатора C1B и выводит значение на контроллер 30. Повышающий преобразователь 12B повышает напряжение на клеммах сглаживающего конденсатора C1B.
Сглаживающий конденсатор C2 сглаживает напряжение, повышаемое с помощью повышающих преобразователей 12A и 12B. Датчик 13 напряжения детектирует напряжение VH как напряжение на клеммах сглаживающего конденсатора C2 и выводит его на контроллер 30.
Транспортное средство 100 дополнительно включает в себя разрядный резистор R2, присоединенный между силовой линией PL2 и линией заземления SL, параллельно сглаживающему конденсатору C2. После окончания операции преобразования напряжения транспортным средством 100 оставшийся заряд в сглаживающем конденсаторе C2 потребляется разрядным резистором R2.
Схема 23 нагрузки включает в себя инверторы 14 и 22. Инвертор 14 преобразует напряжение постоянного тока, прикладываемое от повышающих преобразователей 12A и 12B, в трехфазный переменный ток и выводит его на электродвигатель-генератор MG1. Схема нагрузки 23 соответствует “нагрузке” по настоящему изобретению.
Устройство 3 деления мощности представляет собой механизм, соединенный с двигателем 4 внутреннего сгорания и электродвигателями-генераторами MG1 и MG2, для распределения энергии между ними. В качестве примера, планетарный шестеренчатый механизм, имеющий три вала вращения центральной шестерни планетарной передачи и кольцевой шестерни, может использоваться как устройство деления мощности. Три вала вращения соединяются с валами вращения двигателя 4 внутреннего сгорания и электродвигателей-генераторов MG1 и MG2 соответственно.
Вал вращения электродвигателя-генератора MG2 соединен с колесами 2 с помощью редукторной передачи и дифференциальной передачи (не показано). Кроме того, механизм редуктора для вала вращения электродвигателя-генератора MG2 может дополнительно встраиваться в устройство 3 деления мощности. Кроме того, передаточное отношение механизма редуктора может быть сделано переключаемым.
Повышающий преобразователь 12A включает в себя дроссель L1A, имеющий один вывод, соединенный с силовой линией PL1A, с элементами IGBT (биполярных транзисторов с изолированным затвором) Q1A и Q2A, присоединенными последовательно между силовой линией PL2 и линией SL заземления, и диодами D1A и D2A, присоединенными параллельно элементам IGBT Q1A и Q2A соответственно.
Дроссель L1A имеет другой вывод, соединенный с эмиттером элемента IGBT Q1A и с коллектором элемента IGBT Q2A. Диод D1A имеет его катод, соединенный с коллектором элемента IGBT Q1A, и его анод, соединенный с эмиттером элемента IGBT Q1A. Диод D2A имеет его катод, соединенный с коллектором элемента IGBT, Q2A и его анод, соединенный с эмиттером элемента IGBT Q2A.
Повышающий преобразователь 12B включает в себя дроссель L1B, имеющий один вывод, соединенный с силовой линией PL1B, с элементами IGBT Q1B и Q2B, присоединенными последовательно между силовой линией PL2 и линией SL заземления, и диодами D1B и D2B, присоединенными параллельно элементам IGBT Q1B и Q2B.
Дроссель L1B имеет другой вывод, соединенный с эмиттером элемента IGBT Q1B и с коллектором элемента IGBT Q2B. Диод D1B имеет его катод, соединенный с коллектором элемента IGBT Q1B, и его анод, соединенный с эмиттером элемента IGBT Q1B. Диод D2B имеет его катод, соединенный с коллектором элемента IGBT Q2B, и его анод, соединенный с эмиттером элемента IGBT Q2B.
Инвертор 14 принимает повышенное напряжение от повышающих преобразователей 12A и 12B и приводит в движение электродвигатель-генератор MG1 для запуска, например, двигателя 4 внутреннего сгорания. Кроме того, инвертор 14 возвращает электрическую энергию, генерируемую электродвигателем-генератором MG1, с помощью энергии, передаваемой от двигателя 4 внутреннего сгорания, на повышающий преобразователь 12A или 12B. В это время повышающий преобразователь 12A или 12B управляется контроллером 30 так, что он работает как схема понижения напряжения.
Инвертор 14 включает в себя плечо 15 фазы U, плечо 16 фазы V и плечо 17 фазы W. Плечо 15 фазы U, плечо 16 фазы V и плечо 17 фазы W присоединяются параллельно между силовой линией PL2 и линией заземления SL.
Плечо 15 фазы U включает в себя элементы IGBT Q3 и Q4, присоединенные последовательно между силовой линией PL2 и линией SL заземления, и диоды D3 и D4 соединенные параллельно с элементами IGBT Q3 и Q4, соответственно. Диод D3 имеет его катод, соединенный с коллектором элемента IGBT Q3, и его анод, соединенный с эмиттером элемента IGBT Q3. Диод D4 имеет его катод, соединенный с коллектором элемента IGBT Q4, и его анод, соединенный с эмиттером IGBT элемента Q4.
Плечо 16 фазы V включает в себя элементы IGBT Q5 и Q6, присоединенные последовательно между силовой линией PL2 и линией SL заземления, и диоды D5 и D6, соединенные параллельно с элементами IGBT Q5 и Q6 соответственно. Диод D5 имеет его катод, соединенный с коллектором элемента IGBT Q5, и его анод, соединенный с эмиттером элемента IGBT Q5. Диод D6 имеет его катод, соединенный с коллектором элемента IGBT Q6, и его анод, соединенный с эмиттером элемента IGBT Q6.
Плечо 17 фазы W включает в себя элементы IGBT Q7 и Q8, присоединенные последовательно между силовой линией PL2 и линией SL заземления, и диоды D7 и D8, соединенные параллельно с элементами IGBT Q7 и Q8 соответственно. Диод D7 имеет его катод, соединенный с коллектором элемента IGBT Q7, и его анод, соединенный с эмиттером элемента IGBT Q7. Диод D8 имеет его катод, соединенный с коллектором элемента IGBT Q8, и его анод, соединенный с эмиттером элемента IGBT Q8.
Средняя точка плеч соответствующих фаз соединяется с одним из выводов обмоток соответствующих фаз электродвигателя-генератора MG1. Конкретно, электродвигатель-генератор MG1 представляет собой трехфазный синхронный электродвигатель с постоянными магнитами и три обмотки фаз U, V и W, каждая из которых имеет один вывод, соединенный вместе с другими со средней точкой. Обмотка фазы U имеет другой вывод, соединенный с узлом соединения между элементами IGBT Q3 и Q4. Обмотка фазы V имеет другой вывод, соединенный с узлом соединения между элементами IGBT Q5 и Q6. Обмотка фазы W имеет другой вывод, соединенный с узлом соединения между элементами IGBT Q7 и Q8.
Вместо элементов IGBT Q1A, Q2A, Q1B, Q2B и Q3-Q8, описанных выше, могут использоваться другие силовые переключающие элементы, такие как силовые полевые транзисторы MOSFET.
Датчик 24 тока детектирует ток, протекающий через электродвигатель-генератор MG1, как значение MCRT1 тока электродвигателя и выводит значение MCRT1 тока электродвигателя на контроллер 30.
Инвертор 22 соединяется с силовой линией PL2 и линией заземления SL. Инвертор 22 преобразует выходной сигнал напряжения постоянного тока от повышающих преобразователей 12A, 12B в трехфазный переменный ток и выводит его на электродвигатель-генератор MG2, приводящий в движение колеса 2. При рекуперативном торможении инвертор 22 возвращает электрическую энергию, генерируемую электродвигателем-генератором MG2, на повышающие преобразователи 12A, 12B. В это время повышающие преобразователи 12A, 12B управляются контроллером 30 так, что они работают как схемы понижения напряжения. Хотя этого не показано, внутренняя конфигурация инвертора 22 является такой же, как у инвертора 14, и по этой причине подробное описание не будет повторяться.
Контроллер 30 принимает командные значения TR1 и TR2 крутящего момента, числа оборотов MRN1 и MRN2 электродвигателя, различные значения напряжений VLA, VLB, VBA, VBB и VH, ток IS, детектируемый датчиком 11 тока, значения тока электродвигателя MCRT1 и MCRT2 и инструкцию зажигания IGON. Контроллер 30 выводит инструкцию повышения напряжения, инструкцию понижения напряжения и сигналы PWCA и PWCB управления, инструктирующие запрещение работы для повышающих преобразователей 12A и 12B.
Кроме того, контроллер 30 выводит инструкцию PWMI1 приведения в действие и инструкцию PWMC1 рекуперации для инвертора 14. Инструкция PWMI1 приведения в действие представляет собой инструкцию для преобразования напряжения постоянного тока как выходного сигнала повышающего преобразователя 12A, 12B в напряжение переменного тока для приведения в действие электродвигателя-генератора MG1. Инструкция PWMC1 рекуперации представляет собой инструкцию для преобразования напряжения переменного тока, генерируемого электродвигателем-генератором MG1, в напряжение постоянного тока и для возвращения напряжения на сторону повышающих преобразователей 12A и 12B.
Подобным же образом контроллер 30 выводит инструкцию PWMI2 приведения в действие и инструкцию PWMC2 рекуперации. Инструкция PWMI2 приведения в действие представляет собой инструкцию для преобразования напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока для приведения в действие электродвигателя-генератора MG2. Инструкция PWMC2 рекуперации предназначена для преобразования напряжения переменного тока, генерируемого электродвигателем-генератором MG2, в напряжение постоянного тока и для возвращения напряжения на сторону повышающих преобразователей 12A и 12B.
Транспортное средство 100 дополнительно включает в себя блок 40 зарядки/разрядки. Блок 40 зарядки/разрядки включает в себя схему 41 преобразователя и клеммы T1 и T2. Во время зарядки батареи BA и BB источник 45 питания переменного тока соединяется с клеммами T1 и T2 и напряжение переменного тока 100В (или 200В) подается на клеммы T1 и T2.
Схема 41 преобразователя преобразует напряжение переменного тока на клеммах T1 и T2 в напряжение постоянного тока. Выходной сигнал напряжения постоянного тока от схемы 41 преобразователя прикладывается между силовой линией PL1A и линией SL заземления. Схема 41 преобразователя формируется, например, с помощью схемы выпрямления с использованием диода, схемы инвертора или чего-либо подобного.
В дальнейшем, схема 41 преобразователя будет описываться как схема выпрямления с использованием диода. По этой причине в дальнейшем описании схема 41 преобразователя будет упоминаться как “выпрямительный элемент 41”.
Зарядная емкость батареи BB больше чем зарядная емкость батареи BA. Конкретно, блок 40 зарядки/разрядки соединяется с повышающим преобразователем (повышающий преобразователь 12A), который соответствует той из батарей BA и BB, которая имеет меньшую зарядную емкость.
Если обращаться к фиг.1, настоящий вариант осуществления будет описываться обобщающим образом. Устройство источника питания, заряжаемое с помощью внешнего источника питания (источника 45 питания переменного тока), включает в себя перезаряжаемые батареи BA и BB, схему 23 нагрузки, повышающий преобразователь 12A, преобразующий напряжение между узлом N1, к которому присоединена батарея BA, и узлом N2, к которому присоединена схема 23 нагрузки, повышающий преобразователь 12B, преобразующий напряжение между узлом N3, к которому присоединена батарея BB, и узлом N2, и блок 40 зарядки/разрядки, передающий электрическую энергию, принимаемую извне, к узлу N1.
Предпочтительно, устройство источника питания дополнительно включает в себя главное реле SMR2A системы, которое может размыкать соединение между батареей BA и узлом N1, главное реле SMR2B системы, которое может размыкать соединение между батареей BB и узлом N3, и контроллер 30, управляющий главными реле SMR1A и SMR2B системы и повышающие преобразователи 12A и 12B. Контроллер 30 устанавливает главные реле SMR2A и SMR2B системы в состояние размыкания и состояние соединения соответственно, управляет главными реле SMR2A и SMR2B системы, так что напряжение на узле N3 достигает желаемого напряжения зарядки, и тем самым заряжает батарею BB.
Более предпочтительно, внешний источник питания представляет собой источник питания переменного тока. Блок 40 зарядки/разрядки включает в себя схему 41 преобразования для преобразования выходного сигнала напряжения переменного тока от источника 45 питания переменного тока в напряжение постоянного тока.
Более предпочтительно, является возможным соединение нагрузки 46 с клеммами T1 и T2 блока 40 зарядки/разрядки вместо источника 45 питания переменного тока. Контроллер 30 устанавливает, по меньшей мере, одно из главных реле SMR2A и SMR2B системы в состояние соединения и подает электрическую энергию от батареи, соответствующей, по меньшей мере, одному из главных реле системы (соединенному главному реле системы), из батарей BA и BB, к нагрузке 46. В качестве примера, нагрузка 46 представляет собой бытовое электрическое устройство.
Фиг.2 представляет собой функциональную блок-схему контроллера 30, показанного на фиг.1. Контроллер 30 может осуществляться с помощью программного обеспечения или аппаратного обеспечения.
Если обращаться к фиг.1 и 2, контроллер 30 включает в себя блок 131 управления повышающими преобразователями для управления повышающими преобразователями 12A и 12B, блок 132 управления инвертором MG1 для управления электродвигателем-генератором MG1, блок 133 управления инвертором MG2 для управления электродвигателем-генератором MG2 и блок 134 управления реле для управления главными реле SMR1A, SMR2A, SMR3A, SMR1B, SMR2B и SMR3B системы.
В ответ на инструкцию IGON зажигания блок 131 управления повышающих преобразователей начинает работать. Сигналы PWCA и PWCB управления для инструктирования повышения напряжения и понижения напряжения соответственно выдаются на повышающие преобразователи 12A и 12B на фиг.1 соответственно. Затем блок управления 132 преобразователя переменного тока MG1 выдает инструкцию приведения в действие PWMI1 и инструкцию PWMC1 рекуперации инвертору 14 на основе командного значения TR1 крутящего момента и числа MRN1 оборотов электродвигателя. Затем блок 133 управления инвертора MG2 выдает инструкцию PWMI2 приведения в действие и инструкцию PWMC2 рекуперации на основе командного значения TR2 крутящего момента и числа MRN2 оборотов электродвигателя.
Блок 134 управления реле активирует сигналы CT1A для 3A и CT1B для 3B управления в ответ на инструкцию IGON зажигания, тем самым батареи BA и BB электрически соединяются со повышающими преобразователями 12A и 12B соответственно.
[Процесс зарядки батарей]
Фиг.3 схематически показывает состояние, когда батарея BB заряжается в транспортном средстве 100, показанном на фиг. 1.
Если обращаться к фиг.3, главные реле SMR2B и SMR3B системы включаются в ответ на сигналы CT2B и CT3B управления от контроллера 30 соответственно.
Напряжение переменного тока от источника 45 питания переменного тока преобразуется с помощью выпрямительного элемента 41 в напряжение постоянного тока. Выходное напряжение от выпрямительного элемента 41 прикладывается к повышающему преобразователю 12A. Контроллер 30 посылает сигнал PWCA управления повышающему преобразователю 12A для работы повышающего преобразователя 12A. Как следствие, повышающий преобразователь 12A повышает входное напряжение до напряжения зарядки батареи BB.
Выходное напряжение повышающего преобразователя 12A прикладывается к повышающему преобразователю 12B. Контроллер 30 посылает сигнал PWCB управления повышающему преобразователю 12B, при этом элементы IGBT Q1B и Q2B включаются и выключаются соответственно. Как следствие, выходное напряжение, по существу равное входному напряжению, выводится от повышающего преобразователя 12B.
По этой причине электрическая энергия от источника 45 питания переменного тока передается к батареи BB по пути, показанном стрелкой на фиг.3, и батарея BB заряжается.
Инверторы 14 и 22 останавливаются.
Фиг.4 - блок-схема, представляющая процесс зарядки батареи BB, исполняемый с помощью контроллера 30. Процесс блок-схемы вызывается из предписанной главной программы и исполняется через каждый заданный интервал времени или каждый раз, когда удовлетворяются предписанные условия.
Если обращаться к фиг.4 и 1, когда процесс начинается, на этапе S1, контроллер 30 определяет, имеется ли подача энергии от источника 45 питания переменного тока или нет. В качестве примера, если источник 45 питания переменного тока соединяется с клеммами T1 и T2 или если пользователь приводит в действие переключатель, чтобы инструктировать зарядку, контроллер 30 определяет, что энергия подается.
Когда имеется подача энергии от источника 45 питания переменного тока (YES на этапе S1), процесс продолжается на этапе S2, а в ином случае (NO на этапе S1) процесс возвращается на этап S1.
На этапе S2 контроллер 30 на основе выходных сигналов от датчиков напряжения 10B и 21A определяет, является ли напряжение VBB меньшим чем напряжение VLA, или нет. Если напряжение VBB меньше чем напряжение VLA (YES на этапе S2), процесс продолжается на этапе S3. Если напряжение VBB равно или больше чем напряжение VLA (NO на этапе S2), способ продолжается на этапе S5.
На этапе S3, контроллер 30 приводит в действие повышающие преобразователи 12A и 12B. Повышающий преобразователь 12A повышает входное напряжение до напряжения зарядки батареи BB. В повышающем преобразователе 12B элементы IGBT Q1B и Q2B включаются и выключаются соответственно. В результате, напряжение, по существу равное напряжению VBB батареи BB, выводится от повышающего преобразователя 12B.
Затем на этапе S4 контроллер 30 включает главные реле SMR2B и SMR3B системы. Как следствие, положительный электрод и отрицательный электрод батареи BB соединяются с силовой линией PL1B (то есть с узлом N3) и с линией SL заземления соответственно.
Теперь контроллер 30 может включить главные реле SMR2B и SMR3B системы одновременно, или он может включить главное реле SMR2B и SRM3B системы в этом порядке.
Альтернативно, на этапе S4 главные реле системы могут управляться следующим образом. Сначала контроллер 30 включает главные реле SMR1B и SMR3B системы. Через заданный период времени он включает главное реле SMR2B системы и выключает главное реле SMR1B системы.
Когда главные реле SMR2B и SMR3B системы включаются из состояния, в котором все главные реле системы, от SMR1B до SMR3B, выключены, возможно, что в главных реле SMR2B и SMR3B системы одновременно протекает большой ток. Если главное реле SMR1B системы включено перед включением главного реле SMR2B системы, ток, протекающий через главные реле SMR1B и SMR3B системы, может ограничиваться ограничительным резистором R1B. Посредством уменьшения возможности для протекания большого тока может предотвращаться расплавление главного реле системы.
На этапе S5 контроллер 30 выполняет процесс, подобный этапу S4, для включения главных реле SMR2B и SMR3B системы.
На этапе S6 контроллер 30 приводит в действие повышающие преобразователи 12A и 12B. На этапе S6 контроллер 30 сначала включает и выключает элементы IGBT Q1A и Q2A повышающего преобразователя 12A соответственно.
Выходное напряжение блока 40 зарядки/разрядки прикладывается к узлу N1 (повышающий преобразователь 12A). Контроллер 30 заставляет повышающий преобразователь 12B работать как схему понижения напряжения. В результате становится возможным получение выходного напряжения повышающего преобразователя 12B, по существу равного напряжению VBB батареи BB.
После окончания этапа S4 или S6 на этапе S7 контроллер 30 определяет на основе напряжения VBB, детектируемого датчиком напряжения 10B, значение тока батареи BB, детектируемого датчиком тока (не показано на фиг.1), и тому подобное, достигло ли SOC (состояние зарядки) батареи BB предписанного значения (например, 80%) или нет. Если SOC батареи BB достигает предписанного значения (YES на этапе S7), процесс переходит на этап S8, а в ином случае (NO на этапе S7) процесс на этапе S7 выполняется повторно.
На этапе S8 контроллер 30 выключает главные реле SMR2B и SMR3B системы. Контроллер 30 может выключать главные реле SMR2B и SMR3B системы одновременно или он может выключать главные реле SMR2B и SMR3B системы в этом порядке. Когда процесс на этапе S8 завершается, процесс в целом заканчивается.
Как описано выше, в настоящем варианте осуществления транспортное средство включает в себя энергетическую систему, которая использует множество батарей для приведения в действие электродвигателей-генераторов, и повышающие преобразователи для повышения напряжения батареи, соответственно соответствующим батареям. Энергетическая система делает возможным соединение множества батарей, имеющих различные характеристики батарей (например, зарядную емкость, выходное напряжение и тому подобное). В соответствии с настоящим вариантом осуществления, батареи могут заряжаться посредством использования повышающих преобразователей и по этой причине становится необязательным создание блока зарядки/разрядки, имеющего трансформатор (или вольтодобавочную схему).
Если обращаться к фиг.1, батарея BB может заряжаться, например, посредством подведения напряжения переменного тока извне между нейтральными точками электродвигателей-генераторов MG1 и MG2, с контроллером 30, управляющим схемой 23 нагрузки и повышающим преобразователем 12B. В этом случае, однако, в результате появятся потери мощности в обмотках электродвигателей-генераторов MG1 и MG2, хотя потери очень малы.
Кроме того, если батарея BB должна заряжаться посредством непосредственного присоединения источника питания переменного тока (такого, как бытовой промышленный источник питания) к нейтральным точкам электродвигателей-генераторов MG1 и MG2, является возможным, чтобы напряжение, прикладываемое к батарее BB, было ниже, чем напряжение, необходимое для зарядки батареи BB. В этом случае является необходимой вольтодобавочная схема для повышения напряжения от источника питания переменного тока.
Наоборот, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, устройство источника питания не соединяется с нейтральными точками электродвигателей-генераторов MG1 и MG2 и по этой причине предотвращаются потери в электродвигателях-генераторах MG1 и MG2 во время зарядки батареи. Таким образом, с помощью настоящего варианта осуществления может достигаться высокая эффективность зарядки.
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, напряжение от внешнего источника питания повышается с помощью повышающего преобразователя 12A и по этой причине, даже если напряжение от внешнего источника питания является низким, может быть получено напряжение, необходимое для зарядки батареи BB.
Кроме того, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, не является необходимым обеспечение схемы для управления током (напряжением) зарядки/разрядки или вольтодобавочной схемы в блоке зарядки/разрядки. По этой причине оборудование, которое становится ненужным, когда транспортное средство движется, не должно устанавливаться на транспортном средстве. Это понижает количество компонентов в зарядном устройстве и проводку на единицу расходуемого горючего.
[Модификация варианта осуществления 1]
Фиг.5 показывает модификацию варианта осуществления 1.
Если обращаться к фиг.5 и 3, в одной из модификаций варианта осуществления 1 в качестве внешнего источника питания используется источник 45A питания постоянного тока. Относительно типа источника 45A питания постоянного тока доступными являются различные типы, включая свинцовую аккумуляторную батарею и солнечную батарею. Величина выходного напряжения источника 45A питания постоянного тока не является как-либо ограниченной (в качестве примера, выходное напряжение может составлять 12В постоянного тока).
В конфигурации, показанной на фиг.5, блок зарядки/разрядки передает напряжение постоянного тока от источника 45A питания постоянного тока к узлу N1. Это делает ненужным выпрямительный элемент 41 и по этой причине количество компонентов устройства источника питания может дополнительно уменьшиться.
[Вариант осуществления 2]
Вариант осуществления 2 делает возможным для каждой из множества батарей прием энергии извне (и подачу энергии вовне). Главная конфигурация транспортного средства 100 в соответствии с вариантом осуществления 2 является такой же, как и для транспортного средства 100, показанного на фиг.1. По этой причине в дальнейшем вариант осуществления 2 будет описываться со ссылками на чертеж, сходный с фиг.3, показывающей конфигурацию транспортного средства 100 схематическим образом. Хотя в дальнейшем будет описываться зарядка множества батарей, сходный процесс осуществляется, когда энергия отбирается от множества батарей.
Фиг.6 показывает, схематическим образом, способ зарядки обеих батарей BA и BB в устройстве источника питания в соответствии с вариантом осуществления 2.
Если обращаться к фиг.6, блок 40 зарядки/разрядки может выборочно соединяться с узлом N1 или узлом N3. По этой причине в варианте осуществления 2 точка назначения соединения блока 40 зарядки/разрядки может изменяться от узла N1 до N3.
В варианте осуществления 2, сначала блок 40 зарядки/разрядки присоединяется между узлом N1 и линией SL заземления для зарядки батареи BB. После этого блок 40 зарядки/разрядки присоединяется между узлом N3 и линией SL заземления для зарядки батареи BA.
Когда батарея BA заряжается, контроллер 30 передает сигналы CT2A и CT3A управления главным реле SMR2A и SMR3A системы соответственно для включения главных реле SMR2A и SMR3A системы. Затем контроллер 30 заставляет работать повышающий преобразователь 12B. Таким образом, повышающий преобразователь 12B повышает выходное напряжение от блока 40 зарядки/разрядки до напряжения зарядки батареи BA. Кроме того, контроллер 30 управляет повышающим преобразователем 12A для управления блоком 30, для включения/выключения элементов IGBT Q1A и Q2A соответственно. Таким образом, электрическая энергия источника 45 питания переменного тока передается батарее BA и батарея BA заряжается.
В соответствии с вариантом осуществления 2, даже когда прикладываемое извне напряжение отличается от напряжения зарядки каждой из множества батарей (в частности, если напряжение ниже, чем напряжение зарядки), все множество батарей может быть заряжено посредством работы повышающих преобразователей 12A и 12B.
[Модификация варианта осуществления 2]
Фиг.7 показывает модификацию варианта осуществления 2.
Если обращаться к фиг.7 и 6, модификация варианта осуществления 2 отличается от конфигурации на фиг.6 тем, что она дополнительно включает в себя переключатель SW для выбора, из узлов N1 и N3, точки назначения соединения одной из двух выходных линий блока 40 зарядки/разрядки под управлением контроллера 30. Переключатель SW управляется с помощью сигнала SWC управления от контроллера 30. Другая выходная линия блока 40 зарядки/разрядки соединяется с линией SL заземления.
Когда выходная линия, описанная выше, соединяется с узлом N1, контроллер 30 устанавливает главное реле SMR2B (SMR3B) системы в состояние соединения и управляет повышающими преобразователями 12A и 12B, так что напряжение узла N3 устанавливается как желаемое напряжение зарядки, при этом батарея BB заряжается. Процесс зарядки является таким же, как в варианте осуществления 1.
С другой стороны, если выходная линия, описанная выше, соединяется с узлом N3, как показано на фиг.7, контроллер 30 устанавливает главное реле SMR2A (SMR3A) системы в состояние соединения и управляет повышающими преобразователями 12A и 12B так, что напряжение узла N1 устанавливается как желаемое напряжение зарядки, при этом батарея BA заряжается.
Фиг.8 - блок-схема, представляющая процесс зарядки батарей BA и BB, выполняемый контроллером 30, показанным на фиг.7. Процесс блок-схемы вызывается из предписанной главной программы и выполняется через каждый предписанный интервал времени или каждый раз, когда удовлетворяются предписанные условия.
Если обращаться к фиг.8 и 7, когда процесс начинается, на этапе S11, контроллер 30 определяет, имеется ли подача энергии от источника 45 питания переменного тока. Процесс на этапе S11 является таким же, как и на этапе S1, показанном на фиг.4.
Если энергия от источника 45 питания переменного тока подается (YES на этапе S11), процесс продолжается на этапе S12, а в ином случае (NO на этапе S11), управление возвращается на этап S11.
На этапе S12 контроллер 30 посылает сигнал SWC управления для переключения SW. Как следствие, переключатель SW соединяется на стороне батареи BA. Конкретно, две выходных линии блока 40 зарядки/разрядки присоединяются между узлом N1 и линией SL заземления.
На этапе S13 контроллер 30 заряжает батарею BB. Процесс зарядки батареи BB является таким же, как процесс на этапах S2-S8, показанных на фиг.4.
Затем на этапе S14 контроллер 30 переключает точку назначения соединения переключателя SW. Таким образом две выходные линии блока 40 зарядки/разрядки присоединяются между узлом N3 и линией SL заземления.
После этого на этапе S15 контроллер 30 осуществляет такой же процесс (процесс этапов S2 - S8, показанных на фиг.4), как во время зарядки батареи BB, для зарядки батареи BA. Если рассматривать его всесторонне, процесс на этапе S15 является следующим. Контроллер 30 передает сигналы CT2A и CT3A управления главным реле SMR2A и 3A системы соответственно для включения главных реле SMR2A и 3A системы. Затем контроллер 30 заставляет работать повышающий преобразователь 12B для повышения напряжения, прикладываемого к повышающему преобразователю 12B (выходное напряжение от блока 40 зарядки/разрядки). Контроллер 30 дополнительно управляет повышающим преобразователем 12A для включения и выключения элементов IGBT Q1A и Q2A соответственно. Повышающий преобразователь 12A выводит входное напряжение, по существу, без изменений. При этом батарея BA заряжается. Если SOC батареи BA достигает предписанного значения (например, 80%), контроллер 30 выключает главные реле SMR2A и 3A системы для прерывания зарядки батареи BA.
Когда процесс на SMR S15 завершается, завершается процесс в целом.
В этой модификации контроллер 30 переключает точку назначения соединения блока 40 зарядки/разрядки и по этой причине является возможной зарядка множества батарей, в то же время уменьшая работу, требуемую от пользователя, для зарядки. Заметим, что с помощью компоновки устройства источника питания, показанной на фиг.3, батарея BA не может заряжаться, если выходное напряжение блока 40 зарядки/разрядки ниже, чем напряжение зарядки батареи BA. В этой модификации, однако, множество батарей может заряжаться даже в такой ситуации.
В другой модификации множество батарей заряжаются без использования переключателя SW. Структура главной части транспортного средства в этом примере сходна с той, что показана на фиг.1.
В этой модификации контроллер 30 заряжает батарею BB в соответствии с блок-схемой, показанной на фиг.4. Отметим, однако, что предписанное значение на этапе S7 делается большим (например, 85%), чем целевое значение (например, 80%) в конце зарядки обеих батарей BB и BA.
После окончания зарядки батареи BB контроллер 30 устанавливает главное реле SMR2A системы в состояние соединения и управляет повышающими преобразователями 12A и 12B так, что энергия, аккумулируемая в батарее BB, подается в батарею BA.
Поскольку батарея BB имеет большую зарядную емкость, чем батарея BA, является возможным, посредством установления предписанного значения, чуть более высокого, чем целевое значение, приложение энергии, достаточной для достижения целевого значения SOC батареи BA, от батареи BB к батарее BA.
В соответствии с этой модификацией даже без переключателя SW на фиг.7 батареи как BA, так и BB, могут заряжаться до предписанных состояний зарядки посредством подачи энергии от батареи BB к батарее BA. В частности, батарея BB заряжается с помощью энергии от внешнего источника питания, а батарея BA не заряжается с помощью внешнего источника питания, и по этой причине является возможным увеличение емкости схемы источника питания как полностью заряжаемой от внешнего источника питания.
[Вариант осуществления 3]
Фиг.9 показывает главную конфигурацию транспортного средства 100A в соответствии с вариантом осуществления 3.
Если обращаться к фиг.9 и 1, транспортное средство 100A отличается от транспортного средства 100 тем, что включает в себя блок 50 зарядки/разрядки вместо блока 40 зарядки/разрядки.
Блок 50 зарядки/разрядки включает в себя выходную линию L1, соединенную с силовой линией PL1B, и выходную линию L2, соединенную с отрицательным электродом батареи BB.
Блок 50 зарядки/разрядки включает в себя клеммы T1 и T2, соединенные с устройством 52 источника питания. Устройство 52 источника питания может представлять собой источник питания постоянного тока или источник питания переменного тока. Кроме того, блок 50 зарядки/разрядки формируется, чтобы он включал в себя схему повышения напряжения. Кроме того, напряжение, равное напряжению зарядки батареи BB, может поступать на вход блока 50 зарядки/разрядки. По этой причине выходное напряжение устройства 52 источника питания не является как-либо ограниченным.
Кроме того, как и в вариантах осуществления 1 и 2, нагрузка 46 соединяется с блоком 50 зарядки/разрядки вместо устройства 52 источника питания и нагрузка 46 может приводиться в действие с помощью энергии батареи BB.
Фиг.10 схематически показывает состояние, когда батарея BB заряжается в транспортном средстве 100A на фиг.9.
Если обращаться к фиг.10, контроллер 30 передает сигнал CT2B управления главному реле SMR2B системы и включает главное реле SMR2B системы. Напряжение от устройства 52 источника питания преобразуется с помощью блока 50 зарядки/разрядки в напряжение зарядки батареи BB. При этом батарея BB заряжается. В это время главное реле SMR2A системы выключено. Конкретно, контроллер 30 устанавливает главные реле SMR2B и SMR2A системы в состояние соединения и в состояние размыкания соответственно для зарядки батареи BB.
Фиг.11 - блок-схема, представляющая процесс зарядки батареи BB, выполняемый контроллером 30. Процесс блок-схемы вызывается из предписанной главной программы и осуществляется через каждый предписанный интервал времени или каждый раз, когда удовлетворяются предписанные условия.
Если обращаться к фиг.11 и 10, когда процесс начинается, на этапе S21, контроллер 30 определяет, имеется ли подача энергии от внешнего источника питания. Процесс на этапе S21 является таким же, как и процесс на этапе S1, показанный на фиг.4.
Если подача энергии от внешнего источник питания имеется (YES на этапе S21) процесс продолжается на этапе S22, а в ином случае (NO на этапе S21), процесс возвращается на этап S21.
На этапе S22 контроллер 30 включает главное реле SMR2B системы. Контроллер 30 может включить главное реле SMR1B системы и после отклонения от предписанного периода времени он может включить главное реле SMR2B системы и выключить главное реле SMR1B системы. Когда выполняется процесс на этапе S22, батарея BB заряжается.
На этапе S23 контроллер 30 определяет, достигает ли SOC батареи BB предписанного значения или нет. Если SOC батареи BB достигает предписанного значения (YES на этапе S23), процесс переходит на этап S24, а если нет (NO на этапе S23), процесс на этапе S23 выполняется повторно.
На этапе S24 контроллер 30 выключает главное реле SMR2B системы. Когда способ на стадии S24 завершается, завершается способ в целом.
В варианте осуществления 3 является возможной зарядка батареи BB без помощи повышающих преобразователей 12A и 12B. В вариантах осуществления 1 и 2 повышающие преобразователи 12A и 12B работают и по этой причине имеются, хотя и небольшие потери энергии, когда элемент IGBT включен, или имеются потери энергии, возникающие в результате переключения элемента IGBT. В противоположность этому, в варианте осуществления 3 батарея BB может заряжаться без работы повышающих преобразователей 12A и 12B и по этой причине такие потери могут быть предотвращены. По этой причине потери во время зарядки могут быть уменьшены по сравнению с вариантами осуществления 1 и 2.
Кроме того, в варианте осуществления 3 батарея BB может заряжаться просто с помощью контроллера 30, управляющего главным реле SMR2B системы. По этой причине процесс контроллера 30 может быть упрощен.
Затем блок 50 зарядки/разрядки соединяется с той из батарей BA и BB, которая имеет более высокую зарядную емкость (то есть батареей BB). По этой причине становится возможной зарядка батареи BA с использованием энергии, аккумулируемой в батарее BB.
Когда батарея BA заряжается, контроллер 30 передает сигналы PWCA и PWCB управления повышающим преобразователям 12A и 12B соответственно. Как следствие, элементы IGBT Q1A и Q1B включаются. Здесь, хотя имеются потери энергии, генерируемые в элементах IGBT Q1A и Q1B, потери в схеме источника питания в целом могут быть уменьшены, поскольку время зарядки батареи BA является коротким.
Заметим, что, как и в варианте осуществления 2, блок 50 зарядки/разрядки может быть сформирован так, что точка назначения соединения выходной линии L1 блока 50 зарядки/разрядки может изменяться от узла N1 до узла N3. С помощью такого способа также могут заряжаться батареи как BA, так и BB.
[Первая модификация варианта осуществления 3]
Фиг.12 показывает первую модификацию варианта осуществления 3.
Если обращаться к фиг.12 и 10 в первой модификации, добавляется переключатель SW1, который выбирает точку назначения соединения выходной линии L1 блока 50 зарядки/разрядки из положительного электрода батареи BA и положительного электрода батареи BB. В первой модификации контроллер 30 передает сигнал SW1C управления на переключатель SW1 для управления переключателем SW1. Контроллер 30 осуществляет зарядку батарей как BA, так и BB посредством управления переключателем SW1 вместо главных реле системы. По этой причине с помощью этой модификации батареи как BA, так и BB могут заряжаться без значительного увеличения технологической нагрузки на контроллер 30.
Фиг.13 - блок-схема, представляющая процесс зарядки с помощью контроллера 30, показанного на фиг.12. Процесс блок-схемы вызывается из предписанной главной программы и выполняется через каждый предписанный интервал времени или каждый раз, когда предписанные условия удовлетворяются.
Если обращаться к фиг.13 и 12, когда процесс начинается, на этапе S31, контроллер 30 определяет, имеется ли подача энергии от устройства 52 источника питания. Процесс на этапе S31 является таким же, как на этапе S1 (см. фиг.4).
Если подача энергии от устройства 52 источника питания имеется (YES на этапе S31), процесс продолжается на этапе S32, а в ином случае (NO на этапе S31) процесс возвращается на этап S31.
На этапе S32 контроллер 30 соединяет переключатель SW1 на стороне батареи BB. Таким образом батарея BB заряжается.
На этапе S33 контроллер 30 определяет, достигает ли SOC батареи BB предписанного значения. Если SOC батареи BB достигает предписанного значения (YES на этапе S33), процесс продолжается на этапе S34, а если нет (NO на этапе S33), процесс на этапе S33 выполняется повторно.
На этапе S34 контроллер 30 переключает точку назначения соединения переключателя SW1 на стороне батареи BA.
Затем, на этапе S35, контроллер 30 передает сигналы CT3A и CT3B управления главным реле SMR3A и 3B системы соответственно для включения этих главных реле системы. Таким образом батарея BA заряжается.
На этапе S36 контроллер 30 определяет, достигает ли SOC батареи BA предписанного значения или нет. Если SOC батареи BA не достигает предписанного значения (NO на этапе S36), процесс на этапе S36 выполняется повторно. Если SOC батареи BA достигает предписанного значения (YES на этапе S36), процесс продолжается на этапе S37.
На этапе S37 контроллер 30 передает сигналы CT3A и CT3B управления главным реле SMR3A и SMR3B системы соответственно для выключения этих главных реле системы. Когда процесс на этапе S37 завершается, завершается способ в целом.
Как описано выше, в соответствии с первой модификацией, контроллер 30 переключает точку назначения соединения блока 50 зарядки/разрядки и по этой причине может заряжаться множество батарей, в то же время уменьшая работу, требуемую от пользователя для зарядки.
[Вторая модификация варианта осуществления 3]
Фиг. 14 показывает вторую модификацию варианта осуществления 3.
Если обращаться к фиг.14 и 12, во второй модификации, предусматривается переключатель SW2 вместо переключателя SW1, содержащегося в первой модификации. Переключатель SW2 включает в себя переключатели SW2A и SW2B.
Переключатель SW2A представляет собой переключатель для выбора соединения/отсоединения между выходной линией L1 блока 50 зарядки/разрядки и положительным электродом батареи BA. Переключатель SW2B представляет собой переключатель для выбора соединения/отсоединения между выходной линией L1 блока 50 зарядки/разрядки и положительным электродом батареи BB.
Контроллер 30 передает сигнал SW2C управления для переключателя SW2 для управления каждым из переключателей SW2A и SW2B. Контроллер 30 может независимо управлять переключателями SW2A и SW2B. По этой причине является возможным с помощью переключателя SW2 переключать выходную линию L1 блока 50 зарядки/разрядки для соединения с обоими положительными электродами батарей BA и BB.
Фиг.15 - блок-схема, представляющая процесс зарядки с помощью контроллера 30, показанного на фиг.14. Процесс блок-схемы вызывается из предписанной главной программы и выполняется через каждый предписанный интервал времени или каждый раз, когда удовлетворяются предписанные условия.
Если обращаться к фиг.15 и 14, когда процесс начинается, на этапе S41, контроллер 30 определяет, имеется подача энергии от устройства 52 источника питания. Процесс на этапе S41 является таким же, как на этапе S1, показанном на фиг.4.
Если подача энергии от устройства 52 источника питания имеется (YES на этапе S41), процесс продолжается на этапе S42, а в ином случае (NO на этапе S41) процесс возвращается на этап S41.
На этапе S42 контроллер 30 включает главные реле системы. Конкретно, контроллер 30 передает сигналы CT3A и CT3B управления главным реле SMR3A и SMR3B системы соответственно для включения этих главных реле системы.
На этапе S43 контроллер 30 передает сигнал SW2C управления для переключателя SW2 для включения обоих переключателей SW2A и SW2B и тем самым заряжает батареи BA и BB.
Здесь, поскольку батарея BA имеет меньшую зарядную емкость, чем батарея BB, ожидается, что SOC батареи BA достигает предписанного значения быстрее, чем SOC батареи BB. По этой причине, на этапе S44, контроллер 30 определяет, достигает ли SOC батареи BA предписанного значения или нет. Если SOC батареи BA достигает предписанного значения (YES на этапе S44), процесс продолжается на этапе S45, а если нет (NO на этапе S44), процесс на этапе S44 выполняется повторно.
На этапе S45 контроллер 30 выключает переключатель SW2A (и главное реле SMR3A системы на стороне батареи BA) и прекращает зарядку батареи BA.
На этапе S46 контроллер 30 определяет, достигает ли SOC батареи BB предписанного значения или нет. Если SOC батареи BB достигает предписанного значения (YES на этапе S46), процесс продолжается на этапе S47, а если нет (NO на этапе S46), процесс на этапе S46 выполняется повторно.
На этапе S47 контроллер 30 выключает переключатель SW2B и главное реле SMR3B системы на стороне батареи BB. Таким образом зарядка батареи BB завершается. Когда процесс на этапе S47 завершается, завершается способ в целом.
Как описано выше, в соответствии с модификацией 2, становится возможным обеспечение периода, на котором обе батареи BA и BB заряжаются. По этой причине время, необходимое для зарядки батарей BA и BB, может быть сокращено. Кроме того, поскольку предусматриваются переключатели SW2A и SW2B, соответствующие батареям BA и BB, соответственно и контроллер 30 управляет переключателями SW2A и SW2B независимо, является возможным завершение зарядки батареи BA перед завершением зарядки батареи BB. Таким образом может быть предотвращена перегрузка батареи BA. Если батарея BA перегружается, это может повлиять на срок службы или рабочие характеристики батареи BA. В модификации 2 такая проблема может быть предотвращена.
Заметим, что контроллер 30 может выключать переключатели SW2A и SW2B одновременно для одновременного завершения зарядки батарей BA и BB.
Хотя настоящее изобретение описывается и иллюстрируется подробно, понятно, что это делается только для иллюстрации и в качестве примера и не должно восприниматься в качестве ограничения, а рамки настоящего изобретения интерпретируются с точки зрения прилагаемой формулы изобретения.