电动车辆、车辆充电装置及车辆充电系统的制作方法

专利名称：电动车辆、车辆充电装置及车辆充电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及搭栽可充放电的蓄电部、且可利用外部电源对该蓄电部进 行充电的电动车辆及用于对该电动车辆进行充电的车辆充电装置，以及由 这些组成的车辆充电系统，特别地，涉及用于确保对蓄电部进行充电时的 控制动作所需要的电力的构成。
背景技术：
近年来，考虑环境问题，如电动汽车、混合动力汽车及燃料电池汽车 等那样，以电动机作为驱动力源的电动车辆已被关注。这样的电动车辆， 为了供给电动机电力，或者在回生制动时将动能转换成电能并储存，而搭 载有可充放电的蓄电部。
以往，存在利用商用电源等外部电源对搭载在这样的电动车辆上的蓄
电部进行充电的车辆充电系统。例如，在日本特开平08 - 107606号爿〉才艮中 公开了具有如下特征的电动车辆用充电装置具备充电优先控制单元，用 于在从充电器供给充电用电压的期间，即使主开关为导通状态，也禁止电 动车辆成为运行状态，并且，使针对蓄电池的充电继续。根据此电动车辆 用充电装置，即使主开关被误操作，也能够优先进行充电。
近年来，以提高综合的燃料消耗效率为目的，利用外部电源对搭载在 混合动力汽车上的蓄电部进行充电的构成已被关注。
然而，对于作为充电对象的蓄电部，为了供给产生车辆驱动力所需要 的电力，采用了比较高的电压的蓄电装置。为了有效地对这样的高压蓄电 部进行充电，希望使充电电流及充电电压最佳化。因此，在这样的电动车 辆上搭载用于从外部电源生成适于该蓄电部的充电电压及充电电流的电 力变换装置越来越一般化。
这样的电力变换装置，由晶体管等开关元件构成，所以对于电力变换 装置中的电力变换，需要用于使晶体管进行开关动作的控制信号(例如门 电压、基统电流)。多数情况下，这样的控制信号由如下的控制装置生成 基于来自与作为充电对象的蓄电部分开设置的、例如具有12V或24V这样的相对低的输出电压的低压蓄电部的低压电力进行工作。
因此，存在以下的问题若低压蓄电部成为ii改电状态即所谓的"电 池失效"的状态，则，即使将外部电源供给到电动车辆，也不能起动控制 装置，所以电力变换装置不能执行电力变换动作，其结果不能进行基于外 部电源的充电。
针对这样的问题，也可考虑如下的构成利用电压变换装置对高压蓄 电部的电压进行降压，并供给到"电池失效"状态的低压蓄电部。但是， 用于控制这样的电压变换装置的控制信号也需要通过利用来自低压蓄电 部的低压电力而动作的控制装置来生成，所以不能解决问题。

发明内容
本发明正是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于，提供一种在 利用外部电源对搭栽了可充放电的蓄电部的电动车辆进行充电时，能够确 保用于使管理该外部电源的充电的控制装置进行工作的电力，可靠地执行 基于外部电源的蓄电部充电的电动车辆、车辆充电装置及车辆充电系统。
按照本发明的一个方面，提供一种搭载可充放电的第l蓄电部，可利 用外部电源对第l蓄电部进行充电的电动车辆。按照该方面的电动车辆， 包括连接器接受部，在充电时与车辆外部的连接器部连结，用于接受来 自外部电源的电力；电力变换部，用于变换通过连结连接器部和连接器接 受部而供给的来自外部电源的电力，并对第l充电部进行充电；第2蓄电 部，与第l蓄电部相比较可进行输出电压较低的充放电；控制部，利用来 自第2蓄电部的电力进行动作，对电力变换部的电力变换动作进行控制； 以及低压充电部，若将连接器部与连接器接受部连结了，则与控制部的工 作状态独立地，对第2蓄电部进行充电。
根据按照该方面的电动车辆，若为了对所搭载的第l蓄电部进行充电 而连结了连接器部，则与控制部的工作状态独立地对第2蓄电部进行充电。 因此，在连接器部和电动车辆被连结的时间点，即使第2蓄电部处于不能 供给电力的it^t电状态，也能够利用从低压充电部供给的电力使控制部工 作。因此，不论第2蓄电部的充电状态如何，控制部都能够使电力变换部 执行电力变换动作，所以能够可靠地对第l蓄电部进行充电。
优选，低压充电部包含低压电力生成部，该低压电力生成部接受来自外部电源的电力的至少一部分，无源地生成用于对第2蓄电部进行充电的 4氐压电力。
或者优选，连接器接受部构成为，除了来自外部电源的电力以外，还 接受车辆外部生成的用于对第2蓄电部进行充电的低压电力，低压充电部 包含用于利用通过连接器接受部接受的低压电力对第2蓄电部进行充电的 电力线。
另外，或者优选，低压充电部包含降压部，对第l蓄电部的输出电 压进行降压，并无源地生成用于对第2蓄电部进行充电的低压电力；继电 器部，连接在第l蓄电部和降压部之间，对两者进行电气上的连接或切断， 继电器部响应连接器部被连结到连接器接受部而发出的驱动指令，将第1 蓄电部和降压部电连接。
按照本发明的其他方面，提供一种用于针对搭载可充放电的第1蓄电 部的电动车辆，利用外部电源对第l蓄电部进行充电的车辆充电装置。电
动车辆包含电力变换部，在充电时变换从外部电源供给的电力，并对第 l蓄电部进行充电；第2蓄电部，与第l蓄电部相比较，可进行输出电压 较低的充放电；控制部，利用来自第2蓄电部的电力进行动作，控制电力 变换部的电力变换动作。按照该方面的车辆充电装置，包含连接器部， 在充电时与电动车辆连结，将外部电源和电动车辆电连接；低压充电部， 若连接器部被连结到了电动车辆，则与电动车辆的控制部的工作状态独立 地对第2蓄电部进行充电。
才艮据按照该方面的车辆充电装置，若为了对搭载在电动车辆上的第1 蓄电部ii行充电而将连接器部连结到了电动车辆上，则与控制部的工作状 态独立地对电动车辆的第2蓄电部进行充电。因此，在连接器部和电动车 辆被连结的时间点，即使第2蓄电部处于不能供给电力的itit电状态，也 能够利用从低压充电部供给的电力使控制部工作。因此，不论第2蓄电部 的充电状态如何，控制部都能够使电力变换部执行电力变换动作，所以能 够可靠M第1蓄电部进行充电。
优选，低压充电部包含低压电力生成部，该低压电力生成部接受来自 上述外部电源的电力，无源地生成用于对第2蓄电部进行充电的低压电力， 连接器部构成为，除了来自外部电源的电力以外，还向电动车辆供^f氐压 电力。按照该方面的电动车辆，包含用于利用通过连接器部供给的低压电力对第2蓄电部进行充电的电力线。
或者优选，按照该方面的电动车辆，还包含降压部，对第l蓄电部 的输出电压进行降压，并无源地生成用于对第2蓄电部进行充电的低压电 力；继电器部，连接在第l蓄电部和降压部之间，对两者进行电气上的连 接或切断。低压充电部包含指令生成部，该指令生成部响应连接器部和电 动车辆之间的连结，向电动车辆的开关部提供用于^f吏继电器部将第l蓄电 部和降压部进行电连接的驱动指令。
按照本发明的另外的其他方面，提供一种车辆充电系统，具备搭载可 充放电的第1蓄电部的电动车辆和用于利用外部电源对搭载在电动车辆上 的第l蓄电部进行充电的车辆充电装置。车辆充电装置包^^在充电时与电 动车辆连结的、将外部电源和电动车辆电连接的连接器部。电动车辆包含 电力变换部，在充电时变换从外部电源供给的电力，并对第l蓄电部进行 充电；第2蓄电部，与第l蓄电部相比较，可进行输出电压较低的充放电； 以及控制部，利用来自第2蓄电部的电力进行动作，对电力变换部的电力 变换动作进行控制。按照该方面的车辆充电系统，包含低压充电部，该低 压充电部用于，若连接器部被连结到了电动车辆，则与控制部的工作状态 独立地对第2蓄电部进行充电。
根据按照该方面的车辆充电系统，若为了对搭载在电动车辆上的第1 蓄电部ii行充电而将连接器部连结到了电动车辆，则与控制部的工作状态 独立地对第2蓄电部进行充电。因此，在连接器部和电动车辆被连结的时 间点，即佳是第2蓄电部处于不能供给电力的逸改电状态，也能够利用低 压充电部供给的电力使控制部工作。因此，不论第2蓄电部的充电状态如 何，控制部都能够使电力变换部执行电力变换动作，所以能够可靠地对第 l蓄电部进行充电。
优选，低压充电部包含低压电力生成部，该低压电力生成部用于接受 来自外部电源的电力，无源地生成用于对第2蓄电部进行充电的低压电力。
进而，优选，低压电力生成部构成为，被搭栽在电动车辆上，并且接 受通过连接器部的连结而供给到电动车辆的来自外部电源的电力的至少 一部分。
另外，进而优选，低压电力生成部构成为，包含于连接器部，接受应 该供给到电动车辆的来自外部电源的电力的至少一部分生成低压电力，并且，将低压电力通过连接器部供给到电动车辆的第2蓄电部。
或者优选，低压充电部包含降压部，对第1蓄电部的输出电压进行 降压，并无源地生成用于对第2蓄电部进行充电的低压电力；继电器部， 连接在第l蓄电部和降压部之间，对两者进行电气上的连接或切断，若连 接器部被连结到了电动车辆，继电器部，则将第l蓄电部和降压部电连接。
进而，优选，低压充电部还包含指令生成部，该指令生成部用于响应 连接器部和电动车辆之间的连结，发出用于使继电器部将第l蓄电部和降 压部进行电连接的驱动指令，指令生成部被设置于连接器部，接受来自外 部电源来的电力而进行动作。
根据本发明，在利用外部电源对搭载可充放电的蓄电部的电动车辆进 行充电时，能够确保用于使管理该外部电源的充电的控制装置工作的电 力，可靠地执行基于外部电源的蓄电部充电。


图1是本发明的实施方式1的车辆充电系统的整体构成图。
图2是表示本发明的实施方式1的车辆充电系统的主要部分的概略构 成图。
图3是逆变器及电动发电机的概略构成图。
图4是零电压模式下的逆变器及电动发电机的零相序等效电路。
图5是表示本发明的实施方式2的车辆充电系统的主要部分的概略构 成图。
图6A4示本发明的实施方式3的车辆充电系统的主要部分的概略构 成图。
具体实施例方式
参照附图详细地i兌明本发明的实施方式。此外，对于图中相同或相当 部分，标以相同符号不重复其说明。
(实施方式1)参照图1，本发明的实施方式l的车辆充电系统l,由电动车辆100和 车辆充电装置210组成。
电动车辆ioo是对搭载作为驱动力源的电动机和用于向该电动机供给 电力的蓄电部的车辆的统称，至少包含电动汽车、混合动力汽车、燃料电 池车等。在本实施方式中，对作为搭载了电动机和发动机，并将来自电动 机和发动机的驱动力控制为最佳的比率而行驶的混合动力汽车的电动车 辆(以下也仅记为"车辆，，)100进行说明。
车辆充电装置210是用于利用作为外部电源的一例的商用电源对车辆 IOO上搭载的蓄电部进行充电的装置，包含连接器部200和充电站202。连 接器部200经由橡胶绝缘软电缆等构成的电力线ACL与充电站202连接。 充电站202通过外部电源线PSL取出供给到住宅204的商用电源，并供给 到连接器部200。而且，连接器部200,在充电时与车辆100连结，将作为 外部电源的商用电源和车辆100电连接。另一方面，在车辆100上^1置有 与连接器部200连结的用于接受商用电源的连接器接受部(未图示)。
此外，通过连接器部200供给到车辆100的外部电源，也可以是设置 在住宅204屋顶等的太阳电池板的发电电力等。
另外，在充电站202中也可以附加连接器部200的容纳机构和与连接 器部200连接的电力线ACL的巻绕机构(都未图示)。进而，在充电站202 中也可以附加针对使用者的安全机构和核算机构等。
图2是表示本发明的实施方式1的车辆充电系统主要部分的概略构成 图。参照图2，车辆100包含主电池MB1、 MB2、第l变换器(CONVl) 8 - 1、第2变换器(CONV2 ) 8 - 2、第1逆变器(證l )30-1、第2逆 变器(INV2) 30-2、第1电动发电机(MG1) 34-1、第2电动发电机 (MG1)34-2、副电池SB、 DC-DC变换器10和控制装置2。
主电池MB1、 MB2是可充放电的直流电的储存构件，为了在行驶时 产生车辆100的驱动力，与电动发电机34-1、 34-2之间进行电力授受。 主电池MB1、 MB2，作为一例，由镍氢电池构成。代替于此，也可以利用 锂离子电池等其他种类的二次电池或双电荷层电容器构成。而且，主电池 MB1、 MB2的每个构成为，为了能够供给用于在电动发电机34-1、 34-2中产生驱动力的较大的电力，串联连接多个电池单元，使额定输出电压 为相对高的电压、例如300V 500V。此外，根据车辆100所要求的行驶性能决定搭载在车辆100上的主电 池的数目即可，不限于2个，也可以为1个或3个以上。
主电池MB1，通itJL线PLl及负线NLl,与第1变换器8 - 1电连接。 另外，主电池MB2通过正线PL2及负线NL2，与第2变换器8-2电连 接。而且，正线PL1、负线NL1及正线PL2、负线NL2上分别安装了系 统继电器SMR1及SMR2。
系统继电器SMR1 、 SMR2根据来自控制装置2的系统使能信号SE1 、 SE2，分别对主电池MB1、 MB2和变换器8-1、 8-2之间进行电气上的 连接或切断。更详细地是，在从控制装置2提供了系统使能信号SE1、 SE2 时，系统继电器SMR1、 SMR2成为导通状态。
变换器8-1、 8-2，是被配置在对应的主电池MB1、 MB2和主正母 线MPL及主负母线MNL之间，用于分别在其间进行电压变换动作的电 压变换部。也就是说，变换器8 - 1及8 - 2与主正母线MPL、主负母线 MNL并联连接，分别对主电池MB1及MB2和主正母线MPL、主负母线 MNL之间的电力授受量进行控制。
更具体地是，变换器8-l及8-2,可以分别将主电池MB1及MB2 的放电电力(输出电力)升压后，供给到主正母线MPL、主负母线MNL， 另一方面，可以将从主正母线MPL、主负母线MNL供给的发电电力降压 后，分别供给到主电池MB1及MB2。这是为了，通过提高向电动发电机 34-l、 34-2供给的供给电压，来使电动发电机34-1、 34-2的运转范 围(转速范围)扩大。
作为一例，变换器8-l、 8-2由通过开关元件的开关(电路开闭)既 可以进行升压动作也可以进行降压动作的"斩波器"型升降压电路构成。 而且，分别利用来自后述的控制装置2的开关指令PWC1及PWC2来控 制这样的电压变换动作。
在主正母线MPL和主负母线MNL的线间，连接有平滑电容C，降低 通过主正母线MPL、主负母线MNL授受的电力中包含的变动成分。
将逆变器30 - 1及30 - 2与主正母线MPL、主负母线MNL的另 一端 在电气上并联连接。逆变器30-1及30-2,分别与电动发电机34-l及 34-2电连接，与主正母线MPL、主负母线MNL之间进行电力变换。逆 变器30 - 1及30 - 2的每个，分别由包含三相支路电路的桥式电路构成，利用来自后述的控制装置2的开关指令PWM1及PWM2控制各个电力变 换动作。
更具体地是，在车辆100行驶时，逆变器30-1及30-2根据驾驶者 的驾驶操作和行驶状况，分别在与电动发电机34 - 1及34 - 2之间授受需 要的电力。另外，在车辆100充电时，通过逆变器30-1及30-2相互协 同动作，将如后述那样通过电动发电机34 - 1及34 - 2供给的商用电源(单 相交流)变换成直流电，并通过主正母线MPL、主负母线MNL，供给到 主电池MB1、 MB2 (主电池MB1、 MB2充电)。
电动发电机34 - 1及34 - 2是可以将电力和旋转驱动力相互转换的旋 转电机，在电动发电机34-1及34-2中产生的旋转驱动力，通过驱动力 分配机构及驱动轴等被传递给驱动轮(都未图示)。具体地是，电动发电 机34 - 1及34 - 2，分别能够根据从逆变器30 - 1及30 - 2供给的交流电 来产生旋转驱动力，并且能够接受车辆100再生制动时和来自发动机(未 图示)的旋转驱动力来产生电力(可以发电)。
电动发电机34-l、 34-2，作为一例，是具有埋设了永久磁铁的转子 的三相交流旋转电机。而且，在电动发电机34-l、 34-2的定子上设置Y (星)型连结的3相定子线圏，各相的定子线圏分别与逆变器30 - 1及30 -2的对应的相电连接。进而，通过连接器部200与车辆100连结，各定 子线圏的中性点Nl及N2与构成电力线ACL的各个正供给线ACLp及负 供给线ACLn电连接。
DC-DC变换器10，与正线PL1、负线NL1连接，并与变换器8-1 并联连接，将通过正线PL1、负线NL1授受的电力的一部分进行降压，生 成低压电力，然后，将该低压电力(正极)输出绐4氐压直流母线MDCL。 此外，DC-DC变换器10的输出端子的负极侧，连接到车体(车身)地线。 这里，"低压电力"意味着与主电池MB1、 MB2的输出电压相比较电压较 低，作为一例，将该电压值i殳定为12V (或24V)。
作为一例，DC-DC变换器10将直流电变换成交流电后，利用绕組 变压器(变压器)进行电压变换，将电压变换后的交流电再变换成直流电， 由所谓的"变压器型"电压变换电路构成。而且，利用分别来自后述的控 制装置2的开关指令SWP来控制这样的电压变换动作。
副电池SB是可充放电的直流电的储存构件，连接在低压直流母线MDCL和车体地线之间。而且，副电池SB，由通过低压直流母线MDCL 供给的来自DC-DC变换器10的低压电力充电，另一方面，在开始供给来 自DC - DC变换器的低压电力之前(例如车辆100系统起动时)等，将低 压电力供给到控制装置2。副电池SB作为一例，构成为，由铅蓄电池等构 成，其额定输出电压约为12V。此外，在构成为副电池SB的额定输出电 压为12V时，也可以使DC-DC变换器10的输出电压为14V左右，以能 够对副电池SB进行浮动充电。
控制装置2是综合管理车辆100的控制动作的控制部，作为一例，以 包含CPU( Central Processing Unit )和ROM( Read Only Memory )、 RAM (Random Access Memory)等存储部的微型计算机为主体而构威。而且， 控制装置2利用通过被连接到低压直流母线MDCL的低压直流线DCL供 给的低压电力而进行工作。
具体地，当通过驾驶者的操作提供了点火打开指令(未图示)时，控 制装置2发出系统使能信号SE1、 SE2，将主电池MB1、 MB2和变换器8 -l、 8-2之间电连接，并且，向变换器8-1、 8-1提供开关指令PWC1、 PWC2，使主正母线MPL、主负母线MNL成为规定的电压为止进行充电。 此时，控制装置2向DC-DC变换器10提供开关指令SWP，开始供^f氐 压电力。这样，对车辆100进行系统起动。在此系统起动后，为了产生与 驾驶者的操作相应的需要的驱动力，控制装置2向逆变器30-1、 30 - 2 提供开关指令PWM1、 PWM2。
另一方面，在车辆100系统停止时，若将连接器部200连接到了车辆 100,则，控制装置2开始用于对主电池MB1、 MB2进行充电的动作。具 体地是，控制装置2给出系统使能信号SE1、 SE2，使主电池MB1、 MB2 和变换器8 - 1、 8 - 2之间进行电连接。而且，控制装置2向逆变器30 - 1、 30-2提供开关指令PWM1、 PWM2，并且向变换器8-1、 8-2提供开 关指令PWC1、 PWC2。
这样，控制装置2，不论在车辆100系统起动和主电池MB1、 MB2充 电动作的任何一种情况下，都对其控制处理进行整体管理。
下面，对主电池MB1、 MB2的充电动作进行i兌明。
图3是逆变器30-1、 30-2及电动发电机34-1、 34-2的概略构成 图。参照图3，逆变器30-1包含分别构成U相、V相、W相支路电路的晶体管QlUp、 QlUn、晶体管QlVp、 QlVn、晶体管QlWp、 QlWn, 各支路电路连接在主正母线MPL和主负母线MNL之间。而且，各支路 电路的晶体管间的连接点N1U、 N1V、 N1W与电动发电机34-1的对应 的定子线圏连接，向电动发电机34-l供给对应的相电压。此外，晶体管 QlUp、QlUn、QlVp、QlVn、QlWp、QlWn，作为一例，由IGBT( Insulated Gated Bipolar Transistor)等开关元件构成。
并且，逆变器30-1包含二极管DlUp、 DlUn、 DlVp、 DlVn、 DlWp、 DlWn，各二极管，以能够流过从具有相同符号的晶体管的发射极侧向集 电极侧的Jl馈电流的方式，与对应的晶体管并联连接。
在逆变器30 - 1中，通过各晶体管根据开关指令PWM1进行开关动作， 来实现直流电和交流电之间的电力变换动作。更具体地是，在与主正母线 MPL连接的上支路侧(正侧)的晶体管QlUp、 QlVp、 QlWp和与主负 母线MNL连接的下支路侧(负侧)的晶体管QlUn、 QlVn、 QlWn中， 从上支路侧及下支路侧中分别依次选择一个，将该被选择的2个晶体管驱 动为导通状态。此外，构成同一支路电路的2个晶体管不会同时被选择。
这样被选择的晶体管的组合存在6种。并且，通过对各晶体管导通的 期间(占空比)及相位(时刻)进行调整，来控制电力变换量及电力变换 方向(从直流电到交流电、或从交流电到直流电)。
逆变器30-2与逆变器30-l相同，包含分别构成U相、V相、W相 支路电路的晶体管Q2Up、 Q2Un、晶体管Q2Vp、 Q2Vn、晶体管Q2Wp、 Q2Wn。而且，各支路电路的晶体管间的连接点N2U、 N2V、 N2W连接到 电动发电机34-2的对应的定子线圏，向电动发电机34-2供给对应的相 电压。另夕卜，逆变器30-2包含二极管D2Up、 D2Un、 D2Vp、 D2Vn、 D2Wp、 D2Wn。对于电力变换动作，由于与上述的逆变器30-1相同，因此不再 重复详细的说明。
下面，对通过逆变器30-l、 30-2及电动发电机34-1、 34-2，利 用商用电源对主电池MB1、 MB2进行充电的构成进fr沈明。此外，逆变 器30-1、 30-2相当于本申请发明的"电力变换部"。
在利用商用电源对主电池MB1、 MB2进行充电的情况下，逆变器30 -1、 30-2以与上述通常的开关动作不同的"零电压模式"进行动作。"零 电压模式，，是在上支路侧及下支路侧的每侧中使3个晶体管一并进行开关(导通或截止)的模式。在此动作模式中，上支路侧的3个开关元件都成 为相同的开关状态(全部导通或全部截止)，另外，关于下支路侧的3个晶 体管的任意一个，也成为彼此相同的开关状态。
图4是零电压模式中的逆变器30-1、 30-2及电动发电机34-1、 34 -2的零相序等效电路。参照图4，在逆变器30-1、 30-2以上述那样的 零电压模式进行动作时，将逆变器30 - 1的上支路侧的3个晶体管QlUp、 QlVp、 QlWp及二极管DlUp、 DlVp、 DlWp统一表示成上支路ARMlp， 将逆变器30 - 1的下支路侧的3个晶体管QlUn、 QlVn、 QlWn及二极管 DlUn、 DlVn、 DlWn统一表示成下支路ARMln。同样，将逆变器30-2 的上支路侧的3个晶体管及二极管统一表示成上支路ARM2p,将逆变器 30 - 2的下支路侧的3个晶体管及二极管统一表示成下支路ARM2n。
也就是说，支路ARMlp、 ARMln、 ARM2p、 ARM2n各自分别包 含将3个晶体管统一后的晶体管Q、和将3个二极管统一后的二极管D。 从而，可以将此零相序等效电路看作是可以将经由主正母线MPL、主 负母线MNL所供给的直流电变换成单相交流电，并且可以将经由正供 给线ACLp、负供给线ACLn输入到中性点Nl、 N2的单相交流电变换 成直流电的单相逆变器。
因此，通过对开关指令PWM1、 PWM2协同进行控制以4吏逆变器 30-1、 30-2作为单相逆变器而动作，就能够将从商用电源供给的单相交 流电变换为直流电，供给到主正母线MPL、主负母线MNL。能够通过此 直流电，对主电池MB1、 MB2进行充电。
此外，在利用商用电源对主电池MB1、 MB2进行充电时，^t艮据主 电池MB1、 MB2的充电状态(SOC: State of Charge),对供给到变换器8 -l、 8-2的开关指令PWC1、 PWC2进行控制，以供给适当的充电电流 及充电电压。
如上所述，为了实现利用商用电源对主电池MB1、 MB2进行充电， 控制装置2必须工作。因此，即使已将连接器部200与车辆100连结了， 如果控制装置2不能工作，也不能对主电池MB1、 MB2进行充电。
再次参照图2，控制装置2构成为，才艮据来自副电池SB的低压电力进 行动作，但是，在DC-DC变换器10中对主电池MB1的电力进行降压来 生成对副电池SB进行充电的低压电力。因此，如果副电池SB处于itit电状态，控制装置2则不能生成开关指令SWP, DC-DC变换器10就不能 执行电力变换动作。因此，控制装置2不能工作的状态继续，所以也不能 对主电池MB1、 MB2进行充电。
特别地，在本实施方式中，作为外部电源一例的商用电源的电压值为 100V(或200V)，所以，为了对设计成300V 500V的主电池MB1、 MB2 进行充电，需要利用逆变器30-l、 30-2进行升压。也就是说，如果仅单 纯地对商用电源进行整流，不能对主电池MB1、 MB2进行充电。
与此相对，副电池SB的电压值^L"没计为12V或24V，所以，比商用 电源的电压值低。因此，能够通过对商用电源进行降压比较容易地得到用 于对副电池SB进行充电的直流电。
因此，本实施方式1的车辆100具备如下的结构如果将连接器部200 连结到了车辆100，则与控制装置2的工作状态独立地对副电池SB进行充 电。在本说明书记载的实施方式中，"与控制装置2的工作状态独立地"是 指"即使控制装置2的控制动作是执行中及停止中的任一状态也"的含义， 换而言之，是指"即使控制装置2保持不能动作状态不变也"的含义。再 进一步换而言之，意味着"不依赖于开关指令之类的来自控制装置2的控 制指令而自主地"对副电池SB进行充电的构成。
具体地，本实施方式1的车辆100，搭载了低压电力生成部4，若通过 连接器部200的连结而与商用电源进行了电连接，该低压电力生成部4则 无源地生成低压电力。
低压电力生成部4，通过与正供给线ACLp及负供给线ACLn电连接， 接受经由连接器部200及连接器接受部40输入到车辆100的来自商用电源 的电力，来生成〗氐压电力。
更详细地，低压电力生成部4包含绕组变压器12和二极管部14。绕 组变压器12是用于以规定的变压比(匝数比)将输入给一次侧的商用电源 进行变压并输出给二次侧的电压变换装置。通过输入交流电当然地产生此 绕组变压器12中的变压动作，不需要任何来自外部的控制信号。因此，绕 组变压器12中的变压动作，是无源的且主动的。
从绕组变压器12的二次侧输出的降压后的交流电，通过二极管部14 被整流，生成低压电力。作为一例，二极管部14是由4个二极管组成的全 波整流桥式电路，只通过供给二极管部14电压，就能输出低压电力。在二极管部14中生成的低压电力，通过低压直流辅助线SDCL，被供给到副电 池SB及控制装置2。
此外，才艮据输入给一次侧的商用电源的电压值(例如100V或200V) 和二极管部14的电路构成(全波整流或半波整流)，将绕组变压器12的变 压比，i更定为适于生成低压电力(例如12V)的值。
这样，通过将连接器部200连结到车辆100(连接器接受部40)，低压 电力生成部4，不需要来自控制装置2的控制指令就可以对副电池SB进行 充电。因此，在已将连接器部200连结到车辆100上时，即使由于副电池 SB为it^电状态控制装置2处于不能工作的状态，也能够通过供^f氐压电 力可靠地使控制装置2工作，利用商用电源对主电池MB1、 MB2进行充 电。
根据本发明的实施方式l,若为了对搭载在车辆IOO上的主电池MBI、 MB2进行充电而将连接器200连结到了车辆100上，则可以利用与控制装 置2的工作状态独立地从低压电力生成部4供给的低压电力，使控制装置 2工作。因此，不论副电池SB的充电状态如何，控制装置2都能够对逆变 器30-1、 30-2及变换器8-l、 8-2的电压变换动作进行控制，所以能 够可靠地对主电池MB1、 MB2进行充电。
(实施方式2)
在上述的实施方式l中，对将用于无源地生成低压电力的低压电力生 成部4搭载在车辆100侧的构成进行了说明，但是，在实施方式2中，对 将低压电力生成部4配置在车辆充电装置侧的构成进行说明。
参照图5，构成本发明的实施方式2的车辆充电系统的车辆100A,在 图2所示的车辆100中，除去低压电力生成部4，并且，代替连接器接受 部40,而设置了除了商用电源以外还能够接受在车辆充电装置中生成的低 压电力的连接器接受部40A。另外，构成本实施方式2的车辆充电装置的 连接器部200A，在图2所示的连接器部200中内置了低压电力生成部4。 对于其他，与图2所示的车辆充电系统相同，不重复详细的说明。
连接器部200A包含上述的低压电力生成部4,通过被供给经由电力线 ACL (正供给线ACLp及负供给线ACLn)供给的来自商用电源的电力而 生成低压电力。而且，在连接器部200A及连接器接受部40A的每个^面上，设置 了用于传输商用电源及低压电力的导电性的接触部，通过连接器部200A 和连接器接受部40A之间的连结，各个接触部相互电连接。由此，形成 将经由电力线ACL (正供给线ACLp及负供给线ACLn)供给的商用电源 供给到电动发电机34 - 1、 34 - 2的中性点Nl、 N2的第1路径，及将在连 接器部200A中生成的低压电力经由低压直流辅助线SDCL供给到副电池 SB及控制装置2的第2路径。
这样，低压电力生成部4，通过连接器部200A被连结到车辆IOOA(连 接器接受部40A )，不需凍—壬何的控制指令，就能够对副电池SB进行充电。 因此，在已将连接器部200A连结到车辆100A时，即^f吏由于副电池SB处 于逸故电状态控制装置2处于不能工作的状态，也可通过供^f氐压电力， 使控制装置2可靠地工作，因此能够利用商用电源对主电池MB1、 MB2 进行充电。
才艮据本发明的实施方式2，若为了对搭载在车辆100A上的主电池 Mm、 MB2进行充电而将连接器200A连结到了车辆IOOA，则可以利用 与控制部2的工作状态独立地从内置在连接器部200A中的^f氐压电力生成 部4供给的低压电力，使控制装置2工作。因此，不论副电池SB的充电 状态如何，控制装置2都能够对逆变器30-l、 30-2及变换器8-1、 8-2的电压变换动作进行控制，所以能够可靠地对主电池MB1、 MB2进行充 电。
(实施方式3)
在上述的实施方式1中，对搭载在车辆100侧的低压电力生成部4无 源地生成低压电力的构成进行了说明，在实施方式3中，对通过对主电池 的输出电压进行降压来生成低压电力的构成进行说明。
参照图6，本发明实施方式3的车辆100B,在图2所示的车辆100中， 追加了降压部5、系统继电器SMR3、 SMR4和包含识别标签42的连接器 接受部40B。另夕卜本发明的实施方式3的连接器部300B，与本发明的实 施方式1的连接器部200相对，而追加了用于检测识别标签42的检测部 44、发出用于驱动车辆100B的系统继电器SMR3、 SMR4的系统使能信 号SE3的指令生成部46。对于其他，与图2所示的车辆充电系统相同，不 再重复详细的说明。车辆100的降压部5，与主电池MB1的输出侧电连接，对主电池MB1 的输出电压进行降压来无源地生成低压电力，通过低压直流辅助线SDCL， 将生成的低压电力供给到副电池SB及控制装置2。
具体地是，降压部5在主电池MB1和系统继电器SMR1之间，与正 线PL1和负线NL1电连接。因此，不论系统继电器SMR1的状态如何， 主电池MB1的输出电压都被供给到降压部5。并且，在主电池MB1和降 压部5之间，插入对两者进行电气上的连接或切断的系统继电器SMR3。 如后所述，系统继电器SMR3，通过来自设置在连接器部200B中的指令 生成部46的系统使能信号SE3而被驱动，将两者进行电连接。也就是说 系统使能信号SE3相当于驱动指令。
而且，在降压部5中，将从正线PL1供给的电位(主电池MB1的正 极电位)经由串连连接的分压电阻R1及R2连接到车体地线上。另夕卜，将 通过正线PL1供给的电位(主电池MB1的正极电位)直接连接到车体地 线上。因此，在分压电阻R1和分压电阻R2的连接点VN处产生的以车体 地线为基准的电位VL，成为以分压电阻Rl和分压电阻R2的比例对主电 池MB1的输出电压进行分压后的值。具体地是，电压VL =主电池MB1 的输出电压xR2/ (Rl + R2)的关系成立。由于从主电池MB1供给直流 电，所以，适当地选择分压电阻R1、 R2的值，以使电压VL成为相当于 低压电力的值(例如12V)。
这样，在降压部5中生成的低压电力，经由低压直流辅助线SDCL， 被供给到副电池SB及控制装置2。此外，在低压直流辅助线SDCL上插 入系统继电器SMR4,以使在非充电时不从副电池SB向车体地线倒流电 流。系统继电器SMR4与系统继电器SMR3同样，由系统4吏能信号SE3 驱动。因此，降压部5只在被给出了系统使能信号SE3的期间、即连接器 部200B被连结到车辆100而进行充电的期间，与副电池SB及控制装置2 电连接。
另一方面，在连接器部200B中，检测部44监视连接器部200B和连 接器接受部40B之间的连结，如果检测到连结，则向指令生成部46发出 通知此连结的信号。检测部44监视连接器部200B和连接器接受部40B之 间的连结的方法，可采用公知的方法，但是，作为一例，在连接器接受部 40B中设置保存车辆100的固有信息的识别标签42,检测部44定期地执 行以电气方式读出该识别标签42的内容的(例如采用电波)那样的处理，根据该读出结果，判断连接器部200B和连接器接受部40B之间的连结。
指令生成部46，响应来自检测部44的连结通知信号，发出系统使能 信号SE3。连接器接受部40B，除了商用电源以外，还将车辆充电装置中 生成的系统使能信号SE3接受到车辆100B内。在车辆100B中，经由连 接器接受部40B而接受的系统使能信号SE3被传递给系统继电器SMR3、 SMR4。
这里，指令生成部46，与电动发电机34-l、 34-2并联地连接到正 供给线ACLp及负供给线ACLn，接受来自商用电源的电力而工作，所以， 不论车辆100的动作状态如何，都能输出系统使能信号SE3。另外，由于 指令生成部46接受来自商用电源的电力而生成系统使能信号SE3,所以， 能够供给可电气驱动系统继电器SMR3、 SMR4的电力作为系统使能信号 SE3。
这样，连接器部200B的指令生成部46，响应连接器部200B和车辆 100B之间的连结(连接器接受部40B )，从车辆100B的外部向车辆100B 提供系统使能信号SE3，驱动搭载在车辆100B上的系统继电器SMR3、 SMR4。由此，不用在车辆100B的内部生成任何的控制指令，就可以对副 电池SB进行充电。因此，在已将连接器部200B连结到车辆100B时，即 使控制装置2由于副电池SB为it^电状态而不能工作，也能够通过供给 低压电力使控制装置2可靠地工作。因此，能够利用商用电源对主电池 MB1、 MB2充电。
根据本发明的实施方式3，若为了对搭载在车辆100B上的主电池 MB1、 MB2进行充电而将连接器部200B连结到了车辆IOOB，则降压部5 与控制装置2的工作状态独立地对主电池MB的输出电压进行降压来供给 低压电力。因此，不论副电池SB的充电状态如何，都能使控制装置2工 作。因此，能够保持基于控制装置2的逆变器30-l、 30-2及变换器8-l、 8-2中的电压变换动作，可靠地对主电池MB1、 MB2进行充电。
此夕卜，在上述的实施方式1 ~3中，对利用2个逆变器将输入到2个电 动发电机的中性点的外部电源(单相交流)变换成直流电，来对主电池充 电的构成进行了示例，但是，并不限定于此构成。本申请的发明，对在利 用外部电源对主电池进行充电时，需JH吏控制装置工作的构成同样适用。 例如，对另外设置了包含下述功能的电力变换装置(逆变器等)的车辆也可适用将从商用电源供给的具有100V (或200V)的电压值的交流电变 换成直流电的整流功能；可升压到设定得比整流后的直流电力的电压值高 的超过主电池的额定电压值的电压值的直流升压功能。
此次公开的实施方式，在所有的点上都是示例，应该认为并不是限制 性的说明。本发明的范围并不是上述的说明，包含权利要求所示的、与权 利要求均等的含义及范围内的所有变更。
权利要求
1、一种电动车辆，是搭载可充放电的第1蓄电部(MB1)，可利用外部电源对上述第1蓄电部(MB1)进行充电的电动车辆(100、100A、100B)，其中，具备连接器接受部(40、40A、40B)，在充电时与车辆外部的连接器部(200、200A、200B)连结，用于接受来自上述外部电源的电力；电力变换部(30-1、30-2、8-1)，用于变换通过连结上述连接器部(200、200A、200B)和上述连接器接受部(40、40A、40B)而供给的来自上述外部电源的电力，并对上述第1蓄电部(MB1)进行充电；第2蓄电部(SB)，与上述第1蓄电部(MB1)相比较，可进行输出电压较低的充放电；控制部(2)，利用来自上述第2蓄电部(SB)的电力进行动作，对上述电力变换部(30-1、30-2、8-1)的电力变换动作进行控制；以及低压充电部(4、SDCL，5、SMR3、SMR4、42、44、46)，若将上述连接器部(200、200A、200B)与上述连接器接受部(40、40A、40B)连结了，则与上述控制部(2)的动作状态独立地，对上述第2蓄电部(SB)进行充电。
2、 根据权利要求l所述的电动车辆，其中，上述低压充电部包含低压电力生成部(4)，该低压电力生成部(4)接 受来自上述外部电源的电力的至少一部分，无源地生成用于对上述第2蓄 电部(SB)进行充电的低压电力。
3、 根据权利要求l所述的电动车辆，其中，上述连接器接受部(40A)构成为，除了来自上述外部电源的电力以 外，还接受车辆外部生成的用于对上述第2蓄电部(SB) ii行充电的低压 电力，上述低压充电部，包含用于利用通过上述连接器接受部UOA)接受 的上述低压电力对上述第2蓄电部(SB)进行充电的电力线(SDCL)。
4、 根据权利要求l所述的电动车辆，其中， 上述低压充电部，包含降压部(5)，对上述第l蓄电部(MB1)的输出电压进行降压，并无源地生成用于对上述第2蓄电部(SB)进行充电的低压电力；继电器部(SMR3 )，连接在上述第1蓄电部(MB1)和上述降压部(5 ) 之间，对两者进行电气上的连接或切断，上述继电器部(SMR3)，响应上述连接器部(200B)被连结到上述连 接器接受部(40B)而发出的驱动指令，将上述第1蓄电部(MB1)和上 述降压部(5 )电连接。
5、 一种车辆充电装置，是用于针对搭载可充放电的第1蓄电部(MB1) 的电动车辆(100A、 100B)，利用外部电源对上述第l蓄电部(MB1)进 行充电的车辆充电装置(210)，其中，上述电动车辆(100 A 、 100B)具备电力变换部(30-1、 30-2、 8-1)，在充电时变换从上述夕卜部电源供 给的电力，并对上述第l蓄电部(MB1)进行充电；第2蓄电部(SB)，与上述第l蓄电部(MB1)相比较，可进行输出 电压较低的充放电；控制部(2),利用来自上述第2蓄电部(SB)的电力进行动作，控制 上述电力变换部(30-1、 30-2、 8-1)的电力变换动作，上述车辆充电装置(210)具备连接器部(200A、 200B)，在充电时与上述电动车辆(IOOA、 100B) 连结，将上述外部电源和上述电动车辆(IOOA、 100B)电连接；低压充电部(4， 44、 46)，若上述连接器部(200A、 200B)被连结到 了上述电动车辆(IOOA、 IOOB)，则与上述电动车辆(IOOA、 100B)的上 述控制部(2)的动作状态独立地，对上述第2蓄电部(SB)进行充电。
6、 根据权利要求5所述的车辆充电装置，其中，上述低压充电部包含低压电力生成部(4),该低压电力生成部(4)接 受来自上述外部电源的电力，无源地生成用于对上述第2蓄电部(SB)进 行充电的〗氐压电力，上述连接器部(200A)构成为，除了来自上述外部电源的电力以外， 还向上述电动车辆(100A)供给上述低压电力，上述电动车辆(IOOA)，包含用于利用通过上述连接器部(200A)供 给的上述低压电力对上述第2蓄电部(SB)进行充电的电力线(SDCL)。
7、 根据权利要求5所述的车辆充电装置，其中， 上述电动车辆(100B)还具备降压部(5),对上述第l蓄电部(MB1)的输出电压进行降压，并无 源地生成用于对上述第2蓄电部(SB)进行充电的低压电力；继电器部(SMR3 ),连接在上述第1蓄电部(MB1)和上述降压部(5) 之间，对两者进行电气上的连接或切断，上述低压充电部(44、 46)包含指令生成部(46),该指令生成部(46) 响应上述连接器部(200B)和上述电动车辆(100B)之间的连结，向上述 电动车辆(100B )的上述开关部(SMR3 )提供用于使上述继电器部(SMR3 ) 将上述第l蓄电部(MB1)和上述降压部(5)进行电连接的驱动指令。
8、 一种车辆充电系统(l)，其中，具备电动车辆(100、 100A、 100B),搭载可充放电的第l蓄电部(MB1);车辆充电装置(210)，用于利用外部电源对搭载于上述电动车辆(IOO、 IOOA、 100B)的上述第l蓄电部(MB1)进行充电，上述车辆充电装置(210),包含在充电时与上述电动车辆(IOO、 IOOA、 100B)连结的、将上述外部电源和上述电动车辆(100、 IOOA、 100B)电 连接的连接器部(200、 200A、 200B)，上述电动车辆(100、 IOOA、 100B),包含电力变换部(30-l、 30-2、 8-1)，在充电时变换从上述外部电源供 给的电力，并对上述第l蓄电部(MB1)进行充电；第2蓄电部(SB),与上述第l蓄电部(MB1)相比较，可进行输出 电压较4氐的充放电；以及控制部(2)，利用来自上述第2蓄电部(SB)的电力ii行动作，对上 述电力变换部(30-1、 30-2、 8-1)的电力变换动作进行控制，上述车辆充电系统(1)，还具备4氐压充电部(4、 SDCL， 5、 SMR3、 SMR4、 42、 44、 46)，该低压充电部用于，若上述连接器部(200、 200A、 200B)被连结到了上述电动车辆(100、 IOOA、 IOOB)，则与上述控制部 (2)的动作状态独立地对上述第2蓄电部(SB)进行充电。
9、根据权利要求8所述的车辆充电系统，其中，上述低压充电部包含低压电力生成部(4),该低压电力生成部(4)接 受来自上述外部电源的电力，无源地生成用于对上述第2蓄电部(SB)进 行充电的低压电力。
10、 根据权利要求9所述的车辆充电系统，其中，上述低压电力生成部U)构成为，被搭载于上述电动车辆(100 )，并 且接受通过上述连接器部(200)的连结而供给到上述电动车辆(100)的 来自上述外部电源的电力的至少一部分。
11、 根据权利要求9所述的车辆充电系统，其中，上述低压电力生成部(4)构成为，包含于上述连接器部(200A)，接 受应该供给到上述电动车辆(100A)的来自外部电源的电力的至少一部分， 来生成上述低压电力，并且将上述低压电力通过上述连接器部(200A)供 给到上述电动车辆(100A)的上述第2蓄电部(SB)。
12、 根据权利要求8所述的车辆充电系统，其中， 上述低压充电部包含降压部(5),对上述第l蓄电部(MB1)的输出电压进行降压，并无 源地生成用于对上述第2蓄电部(SB)进行充电的低压电力；继电器部(SMR3 )，连接在上述第1蓄电部(MB1)和上述降压部(5 ) 之间，对两者进行电气上的连接或切断，若上述连接器部(200B)被连结到了上述电动车辆(IOOB)，上述继 电器部(SMR3)，则将上述第1蓄电部(MB1)和上述降压部(5)电连 接。
13、 根据权利要求12所述的车辆充电系统，其中，上述低压充电部还包含指令生成部(46)，该指令生成部(46)用于响 应上述连接器部(200B)和上述电动车辆(100B)之间的连结，发出用于 使上述继电器部(SMR3)将上述第l蓄电部(MB1)和上述降压部(5) 进行电连接的驱动指令，上述指令生成部(46)被设置于上述连接器部(200B),接受来自上 述外部电源的电力而ii行动作。
全文摘要
车辆(100)搭载了，在通过连接器部(200)的连结与商用电源电连接时，无源地生成低压电力的低压电力生成部(4)。绕组变压器(12)以规定的变压比对输入到一次侧的商用电源进行变压，不需要任何来自外部的控制信号而进行此变压动作，从绕组变压器(12)的二次侧输出的降压后的交流电被二极管部(14)整流，生成低压电力。二极管部(14)生成的低压电力，通过低压直流辅助线(SDCL)，被供给到副电池(SB)及控制装置(2)。
文档编号B60L11/18GK101610932SQ20088000495
公开日2009年12月23日 申请日期2008年2月15日 优先权日2007年2月20日
发明者市川真士 申请人:丰田自动车株式会社