蓄电系统以及蓄电系统的控制方法 |
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| 申请号 | CN201180005324.9 | 申请日 | 2011-09-21 | 公开(公告)号 | CN103119822B | 公开(公告)日 | 2015-01-07 |
| 申请人 | 丰田自动车株式会社; | 发明人 | 杉山义信; 高桥秀典; | ||||
| 摘要 | 本 发明 可抑制部件数量即 电流 限制 电阻 的数量的增加。蓄电系统中，充电器向蓄电装置供给来自外部电源的电 力 ，并且，向外部设备供给蓄电装置的电力。第一系统主继电器以及第二系统主继电器，分别容许蓄电装置的正极 端子 以及负极端子与负载的连接。第三系统主继电器，与电流限制电阻 串联 并且与电流限制电阻一起与第一系统主继电器并联。第一充电继电器以及第二充电继电器分别容许蓄电装置的正极端子以及负极端子与充电器的连接。第三充电继电器，与电流限制电阻串联并且与电流限制电阻一起与第一充电继电器并联。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种蓄电系统，其特征在于，包含： |
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| 说明书全文 | 蓄电系统以及蓄电系统的控制方法技术领域背景技术[0003] 专利文献1所记载的系统中，通过向电动发电机供给蓄电装置的电力，能够使车辆行驶。通过经由充电器向蓄电装置供给外部电源的电力，能够对蓄电装置充电。并且，通过经由充电器对外部的负载供给蓄电装置的电力，能够使负载工作。 [0004] 现有技术文献 [0005] 专利文献 [0006] 专利文献1：特开2010-259274号公报 发明内容[0007] 发明解决的问题 [0008] 在专利文献1记载的系统中，在使系统继电器接通，连接蓄电装置和电动发电机时，为了防止冲击电流的流过，存在使电流流过电阻（称为电流限制电阻）的必要。并且，在使切换继电器接通，向充电器供给蓄电装置的电力时，为了防止冲击电流的流过，存在使电流流过电流限制电阻的必要。由此，设置至少2个电流限制电阻是必要的。 [0009] 用于解决问题的技术方案 [0010] 作为本申请第一发明的蓄电系统，包含：进行充放电的蓄电装置、接受来自蓄电装置的电力而工作的负载、充电器、容许蓄电装置与负载的连接的系统主继电器、和容许蓄电装置与充电器的连接的充电继电器。充电器，向蓄电装置供给来自外部电源的电力，并且，向外部设备供给蓄电装置的电力。 [0011] 系统主继电器包含：第一系统主继电器、第二系统主继电器以及第三系统主继电器。第一系统主继电器以及第二系统主继电器分别容许蓄电装置的正极端子以及负极端子与负载的连接。第三系统主继电器与电流限制电阻串联、并且与电流限制电阻一起与第一系统主继电器并联。 [0012] 充电继电器包含：第一充电继电器、第二充电继电器以及第三充电继电器。第一充电继电器以及第二充电继电器分别容许蓄电装置的正极端子以及负极端子与充电器的连接。第三充电继电器与电流限制电阻串联、并且与电流限制电阻一起与第一充电继电器并联。 [0013] 根据本申请第一发明，仅仅使用一个电流限制电阻，就能够在用系统主继电器将蓄电装置与负载连接时，抑制冲击电流流过，并且，在用充电继电器将蓄电装置与充电器连接时，抑制冲击电流流过。如此，通过使1个电流限制电阻包含2个功能，能够减少部件数量、降低成本。 [0014] 能够将充电继电器的一端连接于蓄电装置与系统主继电器的连接线，将充电继电器的另一端连接于充电器。具体来说，能够将第一充电继电器的一端连接于蓄电装置与第一系统主继电器的连接线。能够将第二充电继电器的一端连接于蓄电装置与第二系统主继电器的连接线。能够将第三充电继电器的一端连接于蓄电装置与第三系统主继电器的连接线。第一充电继电器、第二充电继电器以及第三充电继电器的另一端连接于充电器。 [0015] 通过如此配置第一充电继电器、第二充电继电器以及第三充电继电器，即使是不使系统主继电器工作，仅仅使充电继电器工作，也能够连接蓄电装置与充电器。通过使得系统主继电器不工作，能够抑制随着系统主继电器工作的劣化。并且，能够抑制由于电流流过系统主继电器产生的电力损失。 [0016] 充电器中，能够包含：接受来自蓄电装置的电力而被预充电的电容器。如此，能够使用电流限制电阻，抑制冲击电流流入电容器。 [0017] 充电器能够将来自外部电源的交流电力变换为直流电力，将直流电力向蓄电装置输出。由此，能够对蓄电装置充电。并且，充电器能够将来自蓄电装置的直流电力变换为交流电力，将交流电力向外部设备输出。由此，能够使用交流电力，使外部设备工作。也就是说，蓄电系统中使用的蓄电装置，能够作为外部设备的电源使用。 [0018] 控制器能够控制充电继电器的工作。控制器能够在向充电器输出蓄电装置的电力时，将第二充电继电器以及第三充电继电器从切断状态（也就是断开）切换到连接状态（也就是接通），使电流流过电流限制电阻。控制器，在电流流过电流限制电阻之后，将第一充电继电器从切断状态切换到连接状态，将第三充电继电器从连接状态切换到切断状态。由此，能够完成蓄电装置以及充电器的连接。能够使电流流过电流限制电阻，直到完成蓄电装置的电力供给对电容器的充电为止。 [0019] 控制器能够控制系统主继电器的工作。控制器能够在向负载输出蓄电装置的电力时，将第二系统主继电器以及第三系统主继电器从切断状态切换到连接状态，使电流流过电流限制电阻。控制器，在电流流过电流限制电阻之后，将第一系统主继电器从切断状态切换到连接状态，并且将第三系统主继电器从连接状态切换到切断状态。如此，能够完成蓄电装置与负载的连接。 [0020] 作为负载，能够使用接受来自蓄电装置的电力，生成用于车辆行驶的运动能的电动发电机。通过串联多个蓄电元件，能够构成蓄电装置。蓄电装置中，能够包含并联的多个蓄电元件。 [0021] 本申请第二发明，是控制所述的蓄电系统的工作的控制方法。在向负载输出蓄电装置的电力时，将第二系统主继电器以及第三系统主继电器从切断状态切换到连接状态，使电流流过电流限制电阻。在向充电器输出蓄电装置的电力时，将第二充电继电器以及第三充电继电器从切断状态切换到连接状态，使电流流过电流限制电阻。 [0023] 图1是表示电池系统的结构的图。 [0025] 图3是表示连接电池组和充电器时的工作的流程图。 具体实施方式[0026] 以下，关于本发明的实施例进行说明。 [0027] 实施例1 [0028] 关于本发明的实施例1即电池系统进行说明。图1是表示电池系统的结构的图。本实施例的电池系统，能够搭载于车辆。作为车辆，存在混合动力车辆和电动车辆。混合动力车辆中，作为用于使车辆行驶的动力源，除了后述的电池组，还包含发动机或者燃料电池。电动车辆，作为车辆的动力源，仅仅包含电池组。 [0029] 电池组（相当于蓄电装置）10，包含串联的多个单电池（相当于蓄电元件）11。作为单电池11，能够使用镍氢电池和/或锂离子电池这类的二次电池。另外，代替二次电池，能够使用电双层电容器（电容器）。构成电池组10的单电池11的数量，基于要求输出等，能够合适的设定。并且，电池组10，也可以包含并联连接的多个单电池11。 [0030] 电压传感器21检测电池组10的端子间电压，向控制器40输出检测结果。电池组10经由正极线PL1以及负极线NL1连接于升压转换器22。在正极线PL1，设置系统主继电器SMR-B（相当于第二系统主继电器）。在负极线NL1，设置系统主继电器SMR-G（相当于第一系统主继电器）。 [0031] 系统主继电器SMR-P（相当于第三系统主继电器）以及电流限制电阻R串联，并且相对于系统主继电器SMR-G并联。电流限制电阻R，为了阻止冲击电流流入负载（例如，电容器）而被使用。系统主继电器SMR-B、SMR-G、SMR-P，接受来自控制器40的控制信号，在导通（相当于连接状态）以及断开（相当于切断状态）之间切换。 [0032] 升压转换器22，将电池组10的输出电压升压，向变换器23输出升压后的电力。并且，升压转换器22，将变换器23的输出电压降压，向电池组10输出降压后的电力。升压转换器22，能够由例如斩波器电路构成。升压转换器22，接受来自控制器40的控制信号工作。 [0033] 变换器23，将来自升压转换器22输出的直流电力变换为交流电力，向电动发电机（MG）24输出交流电力。作为电动发电机24，能够使用例如三相交流马达。并且，变换器23，将来自电动发电机24输出的交流电力变换为直流电力，向升压转换器22输出直流电力。 [0034] 电动发电机24，接受来自变换器23的交流电力，生成用于使车辆行驶的运动能。电动发电机24与车轮连接，由电动发电机24生成的运动能被传送到车轮。在减速车辆或停止车辆时，电动发电机24将车辆制动时产生的运动能变换为电能（交流电力）。由电动发电机24产生的交流电力，向变换器23输出。由此，能够将再生电力存储到电池组10。 [0035] 本实施例的电池系统中，虽然使用了升压转换器22，但是也能够省略升压转换器22。也就是说，能够连接电池组10和变换器23。 [0036] 充电器30经由正极线PL2以及负极线NL2与电池组10连接。充电器30将由外部电源供给的交流电力变换为直流电力，向电池组10输出直流电力。由此，能够使用外部电源的电力，对电池组10进行充电。外部电源是在车辆外部、与车辆分开而设置的电源。作为外部电源，能够使用例如商用电源。 [0037] 充电器30将来自电池组10供给的直流电力变换为交流电力，向外部设备输出交流电力。如此，能够使用电池组10的电力，使外部设备工作。充电器30能够将例如100（V）的交流电压向外部设备输出。外部设备是在车辆外部、与车辆分开而设置的设备。作为外部设备，例如是家电产品。 [0038] 在负极线NL2，设置充电继电器CHR1（相当于第一充电继电器）。在正极线PL2，设置充电继电器CHR2（相当于第二充电继电器）。充电继电器CHR1的一端，与电池组10的负极端子以及系统主继电器SMR-G的连接线（负极线NL1）连接。充电继电器CHR1的另一端，与充电器30连接。充电继电器CHR2的一端，与电池组10的正极端子以及系统主继电器SMR-B的连接线（正极线PL1）连接。充电继电器CHR2的另一端，与充电器30连接。 [0039] 充电继电器CHR3（相当于第三充电继电器）的一端，与电流限制电阻R以及系统主继电器SMR-P的连接线连接。充电继电器CHR3的另一端，与充电器30连接。充电继电器CHR3以及电流限制电阻R串联，并且，相对于充电继电器CHR1并联。充电继电器CHR1，CHR2，CHR3，接受来自控制器40的控制信号，在导通（相当于连接状态）以及断开（相当于断开状态）之间切换。 [0040] 充电器30具有电容器C。电容器C，为了平滑化正极线PL2以及负极线NL2之间的电压变动而使用。电压传感器31检测电容器C的电压，向控制器40输出此检测结果。 [0041] 接着，关于连接电池组10和升压转换器22时的处理，使用图2所示的流程图进行说明。图2所示的处理，由控制器40执行。在开始图2所示的处理时，系统主继电器SMR-B，SMR-G，SMR-P断开。并且，充电继电器CHR1，CHR2，CHR3断开。 [0042] 在步骤S101中，控制器40判定车辆的点火开关是否从关闭切换到打开。关于点火开关的打开以及关闭的信息，被输入到控制器40。在点火开关从关闭切换到打开时，进入步骤S102的处理。如果点火开关关闭，则完成本处理。 [0043] 步骤S102中，控制器40将系统主继电器SMR-B，SMR-P从断开切换到接通。由此，使电流流过电流限制电阻R，能够防止冲击电流流入负载（例如，未图示的电容器）。未图示的电容器，能够为了平滑化在正极线PL1以及负极线NL1之间的电压变动而使用。 [0044] 步骤S103中，控制器40将系统主继电器SMR-G从断开切换到接通。步骤S104中，控制器40将系统主继电器SMR-P从接通切换到断开。由此，完成电池组10以及升压转换器22的连接。 [0045] 步骤S105中，控制器40控制电池组10的充放电。通过控制器40，容许电池组10的放电，能够使用电池组10的输出，使车辆行驶。通过控制器40，容许电池组10的充电，能够将再生电力储蓄到电池组10。 [0046] 电池组10的充放电控制，基于电池组10的电压（电压传感器21的检测电压）、流过电池组10的充放电电流，电池组10的温度等进行。例如，控制器40能够控制电池组10的充放电，使得电池组10的电压在预设定的上限电压以及下限电压的范围内变化。 [0047] 在点火开关从打开切换到关闭时，切断电池组10以及升压转换器22的连接。具体的是，控制器40将系统主继电器SMR-B，SMR-G从接通切换到断开。 [0048] 接着，关于连接电池组10和充电器30时的处理，使用图3所示的流程图进行说明。图3所示的处理，由控制器40执行。图3所示的处理是向外部设备输出电池组10的电力时的处理。开始图3所示的处理时，充电继电器CHR1，CHR2，CHR3断开。并且，系统主继电器SMR-B，SMR-G，SMR-P断开。 [0049] 在步骤S201中，控制器40判定是否有发电要求。关于发电要求信息，被输入到控制器40。例如，能够通过设置用于开始从电池组10供给电力的开关（未图示），进行发电要求。通过使用者操作开关，将关于发电要求的信息（此处，开关的接通）输入控制器40。如果有发电要求的话，进入步骤S202的处理，否则，完成本处理。 [0050] 步骤S202中，控制器40判断充电继电器CHR1、CHR2是否断开。控制器40能够基于电压传感器31的输出，判别充电继电器CHR1、CHR2是否为断开。 [0051] 如果充电继电器CHR1，CHR2是接通的话，电流从电池组10流向电容器C，对电容器C充电。因此，控制器40，通过监视电压传感器31的输出，能够判别充电继电器CHR1、CHR2是否为断开。充电继电器CHR1、CHR2为断开的话，进入步骤S203的处理，否则，完成本处理。 [0052] 步骤S203中，控制器40判断电池组10以及充电器30中，是否产生异常。例如，控制器40基于电压传感器21的输出，检查电池组10的电压。控制器40，在基于电池组10的电压判别为电池组10为过充电或者过放电状态时，判别为电池组10异常。 [0053] 控制器40基于电压传感器31的输出，检查电容器C的电压。在电容器C的电压表示异常值时，控制器40判别为充电器30是异常状态。在步骤S230中进行的处理，不限于所述的处理。也就是说，也可以在将电池组10的电力经由充电器30供给到外部设备时，判断是否能够正常的供给电力。在电池组10和/或充电器30中产生异常时，进入步骤S204的处理，否则，进入步骤S205的处理。 [0054] 步骤S204中，控制器40对于使用者等通知异常产生。此通知，可以是能够通过使用者的视觉或者听觉辨识的通知。例如，能够使用扬声器，输出表示产生了异常的信息。另外，能够由显示器显示表示产生了异常的信息。 [0055] 步骤S205中，控制器40将充电继电器CHR2，CHR3从断开切换到接通。由此，使得电流从电池组10流向充电器30的电容器C，对电容器C预充电。在电流流过电容器C时，因为电流流过电流限制电阻R，所以能够阻止冲击电流流入电容器C。 [0056] 步骤S206中，控制器40基于电压传感器21、31的输出，判别电容器C的预充电是否完成了。具体的说，在电容器C的电压值到达了电池组10的电压值时，控制器40判别为电容器C的预充电完成了。控制器40基于电压传感器31的输出，监视电容器C的电压，并且，基于电压传感器21的输出，监视电池组10的电压。 [0057] 如果电容器C的预充电完成了的话，进入步骤S207的处理。如果电容器C的预充电没有完成的话，返回步骤S205的处理。 [0058] 步骤S207中，控制器40将充电继电器CHR1从断开切换到接通。步骤S208中，控制器40将充电继电器CHR3从接通切换到断开。由此，完成电池组10以及充电器30的连接，能够将电池组10的电力，经由充电器30向外部设备输出。 [0059] 在向电池组10供给来自外部电源的电力时，控制器40将充电继电器CHR1、CHR2从断开切换到接通。此处，充电继电器CHR1、CHR2、CHR3的接通/断开的切换，能够与图3中说明的处理同样的进行。通过接通充电继电器CHR1、CHR2，能够连接电池组10以及充电器30，能够将来自外部电源的电力，经由充电器30向电池组10供给。 [0060] 本实施例的电池系统中，电流限制电阻R，在连接电池组10以及升压转换器22时，为了防止冲击电流流过而使用。并且，电流限制电阻R，在连接电池组10以及充电器30时，为了防止冲击电流流过而使用。通过使得1个电流限制电阻R包含2个功能，能够降低部件数量，能够降低成本。 [0061] 本实施例中，虽然充电继电器CHR2的一端被连接于电池组10的正极端子以及系统主继电器SMR-B的连接线（正极线PL1），但是不限于此。例如，充电继电器CHR2的一端，能够被连接于系统主继电器SMR-B以及升压转换器22的连接线（正极线PL1）。此情况下，在连接电池组10以及充电器30时，存在使系统主继电器SMR-B接通的必要。 [0062] 本实施例中，虽然充电继电器CHR3的一端被连接于电力限制电阻R以及系统主继电器SMR-P的连接线，但是不限于此。例如，充电继电器CHR3的一端，能够连接于系统主继电器SMR-P以及升压转换器22的连接线。此情况下，在连接电池组10以及充电器30时，存在使系统主继电器SMR-P接通的必要。 [0063] 如上所述，连接电池组10以及充电器30时，不仅仅是充电继电器CHR1、CHR2、CHR3，也能够使系统主继电器SMR-B、SMR-P工作。另一方面，如本实施例所述配置充电继电器CHR1、CHR2、CHR3的话，不需要使系统主继电器SMR-B、SMR-P工作。 [0064] 本实施例中，充电继电器CHR2被连接于电池组10以及系统主继电器SMR-B的连接线（正极线PL1），充电继电器CHR1被连接于电池组10以及系统主继电器SMR-G的连接线（负极线NL1）。并且，充电继电器CHR3被连接于电池组10以及系统主继电器SMR-P的连接线。通过如此的结构，不使系统主继电器SMR-B、SMR-G、SMR-P工作，仅仅通过使充电继电器CHR1、CHR2、CHR3工作，就能够连接电池组10以及充电器30工作。 [0065] 由于连接电池组10以及充电器30时，不使系统主继电器SMR-B、SMR-G、SMR-P工作，能够抑制系统主继电器SMR-B、SMR-G、SMR-P的劣化。系统主继电器SMR-B、SMR-G、SMR-P，随着增加接通以及断开的切换工作的次数而会劣化。通过减少系统主继电器SMR-B、SMR-G、SMR-P的切换工作，能够抑制系统主继电器SMR-B、SMR-G、SMR-P的劣化。 [0066] 另外，在连接电池组10以及充电器30时，电流流过系统主继电器SMR-B、SMR-G、SMR-P时，由于系统主继电器SMR-B、SMR-G、SMR-P的电阻，会产生电力损失。如本实施例所述，在连接电池组10以及充电器30时，如果不使系统主继电器SMR-B、SMR-G、SMR-P工作，则能够抑制电力损失。 |
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