本發明涉及電源裝置、電源裝置的控制方法以及控制裝置。
背景技術:
開發有具備能更換的蓄電池組(battery)作為驅動電源的運輸設備。在例如jp特開2014-147197號(以下稱作專利文獻1)中,記載了如下方法:在具備配備于電動汽車的車體的主蓄電池組和能更換的副蓄電池組的電源系統中,使主蓄電池組和副蓄電池組依次放電。
在專利文獻1記載的電源系統中,針對主蓄電池組、副蓄電池組的充電方法,僅考慮了插電式充電,逆變器等車載充電器就成為運輸設備側的必須的構成。
但是,有時會因設置車載充電器而使成本增大,并且使車輛中的空間以及重量增大。因此,特別是在摩托車、機動四輪車、超小型移動體等成本、空間、重量的制約很大的電動車輛中,有時車載充電器的設置會成為開發或實用化的障礙。
技術實現要素:
本發明所涉及的方式考慮這樣的狀況而完成,目的之一在于,提供能在使用多個副蓄電池組的電源設備中簡化設備構成的電源裝置、電源裝置的控制方法、以及控制裝置。
為了達成上述目的,本發明采用以下的方式。
(1)本發明的1個方式所涉及的電源裝置具備:第1電源,其向運輸設備的驅動裝置供給電力,且配置在所述運輸設備;第2電源,其向所述驅動裝置或所述第1電源供給電力,且能在所述運輸設備進行裝卸;和控制裝置,其基于所述運輸設備的動作狀態使多個所述第2電源的電力輸出到所述驅動裝置或所述第1電源。
(2)在上述(1)的方式的基礎上,也可以是,所述控制裝置在所述運輸設備的移動中使所述第2電源的電力輸出到所述第1電源。
(3)在上述(2)的方式的基礎上,也可以是,所述第2電源具備多個第2電源,所述控制裝置使所述運輸設備移動中向所述第1電源輸出電力的所述第2電源的數目小于所述運輸設備停止中向所述第1電源輸出電力的所述第2電源的數目。
(4)在上述(1)到(3)中任1個方式的基礎上,也可以是,所述第2電源具備多個第2電源,所述電源裝置還具備使多個所述第2電源的每一個與所述第1電源之間成為導通狀態或斷路狀態的開關,所述控制裝置對所述開關的狀態進行控制。
(5)在上述(4)的方式的基礎上,也可以是,在所述運輸設備的移動中,所述控制裝置對所述開關進行控制,以便將多個所述第2電源當中的一部分的電力輸出給所述第1電源,將多個所述第2電源當中的剩余的一部分的電力輸出給所述驅動裝置。
(6)在上述(1)到(5)中任1個方式的基礎上,也可以是,所述控制裝置取得所述第1電源以及所述第2電源的溫度,滿足所述第1電源的溫度為第1閾值以下且所述第2電源的溫度為第2閾值以下的控制條件的情況與不滿足所述控制條件的情況相比,所述控制裝置使從所述第2電源向所述第1電源輸出的電力量增大。
(7)在上述(6)的方式的基礎上,也可以是,所述第1閾值小于所述第2閾值。
(8)在上述(1)到(6)中任1個方式的基礎上,也可以是,所述第2電源至少包含2個第2電源,所述控制裝置將2個所述第2電源當中電壓高的所述第2電源的電力輸出給所述驅動裝置,將電壓低的所述第2電源的電力輸出給所述第1電源。
(9)本發明的1個方式所涉及的電源裝置的控制方法,所述電源裝置具備:第1電源,其向運輸設備的驅動裝置供給電力,且配置在所述運輸設備;和第2電源,其向所述驅動裝置或所述第1電源供給電力,且能在所述運輸設備進行裝卸,在該電源裝置的控制方法中,取得所述運輸設備的動作狀態,基于所述運輸設備的動作狀態使所述第2電源的電力輸出到所述驅動裝置或所述第1電源。
(10)本發明的1個方式所涉及的控制裝置對第1電源和第2電源進行控制,其中,所述第1電源向運輸設備的驅動裝置供給電力,且配置在所述運輸設備,所述第2電源向所述驅動裝置或所述第1電源供給電力,且能在所述運輸設備進行裝卸,所述控制裝置基于所述運輸設備的動作狀態使所述第2電源的電力輸出到所述驅動裝置或所述第1電源。
根據上述(1)、(9)、(10)的方式,通過基于運輸設備的動作狀態來使第2電源的電力輸出到驅動裝置或第1電源,能省略車載充電器。由此,能簡化系統構成,能達成低成本化、省空間化、輕量化。
根據上述(2)的方式,通過在運輸設備的移動中使第2電源的電力輸出到第1電源,從而在運輸設備的移動中也能進行第1電源的充電。因此,由于不需要為了第1電源的充電而使運輸設備長時間停止,因此能顯著提升運輸設備的便利性。
根據上述(3)的方式,通過使運輸設備移動中向第1電源輸出電力的第2電源的數目小于運輸設備停止中向第1電源輸出電力的第2電源的數目,能使運輸設備停止中的第1電源的充電速度快于運輸設備移動中的充電速度。其結果,能使用第2電源以更多的電力來進行第1電源的充電。另外,由于若適當更替第2電源就能繼續進行第1電源的充電,因此即使沒有車載充電器,也能盡快完成第1電源的充電。
根據上述(4)的方式,通過具備使多個第2電源的每一個與第1電源之間成為導通狀態或斷路狀態的開關,能對基于從多個第2電源的每一個輸出的電力的第1電源的充電進行控制。
根據上述(5)的方式,通過將多個第2電源當中的一部分的電力輸出給第1電源,將剩余的一部分的電力輸出給驅動裝置,能對從多個第2電源的每一個輸出的電力的輸出目的地進行控制。
根據上述(6)的方式,通過基于第1電源以及第2電源的溫度來控制從第2電源向第1電源輸出的電力量,能進行與第1電源以及第2電源的狀態相應的充電控制。
相對于能在運輸設備進行裝卸的第2電源,第1電源配置于運輸設備。
換言之,第2電源是以更換為前提的電源,相對于這一點,第1電源是不以更換為前提的電源。即,鑒于這些各種電源的特征,第1電源優選按照不會比第2電源更加劣化的方式來使用。根據上述(7)的方式,通過使第1閾值小于第2閾值,能抑制第1電源在充電時陷入高溫狀態而引起的劣化,并且能安全適當地進行基于第1電源以及第2電源的溫度的充電控制。
如一般廣泛所知的那樣,在蓄電的電力或發電的電力向其他電氣負載或蓄電裝置轉移時,存在不可避免的電力的損耗。轉移電力的次數越多則該不可避免的電力的損耗就越大,有這樣的傾向。因此,相比將第2電源所積蓄的電力以對第1電源充電這樣的形式轉移,而第1電源使用從該第2電源轉移的電力來對作為電氣負載的驅動裝置供電這一情況,將第2電源所積蓄的電力供電至驅動裝置的情況能減小電力的損耗。根據上述(8)的方式,通過將2個第2電源當中電壓高的第2電源的電力輸出給驅動裝置,將電壓低的第2電源的電力輸出給第1電源,能使從第2電源輸出的電力的損耗最小化。換言之,能夠使能作為運輸設備來使用的電力量最大化。
附圖說明
圖1是表示具備本發明的第1實施方式中的電源裝置的運輸設備的一例的圖。
圖2是表示第1實施方式中的電源裝置的一例的圖。
圖3是表示第1實施方式中的輔助電源的一例的圖。
圖4是表示第1實施方式中的基于電壓的輔助電源的放電模式的一例的圖。
圖5是表示第1實施方式中的基于電壓的輔助電源的放電控制狀態的一例的圖。
圖6是表示第1實施方式中的基于充電率soc的輔助電源的放電控制的一例的圖。
圖7是表示第1實施方式中的電源控制的處理的流程的一例的流程圖。
圖8是表示第1實施方式中的儀表面板的一例的圖。
圖9是表示第2實施方式中的電源控制的處理的流程的一例的流程圖。
圖10是表示第2實施方式中的在輔助電源的蓄電部的正極使用磷酸鐵的開路電壓ocv與充電率soc的相關關系即soc-ocv特性的圖。
圖11是表示第3實施方式中的電源裝置的一例的圖。
圖12是表示第3實施方式中的充電處理的流程的一例的流程圖。
具體實施方式
以下參考附圖來說明本發明的幾個實施方式中的電源裝置、運輸設備、電源控制方法、控制裝置以及蓄電模塊。
<第1實施方式>
圖1是表示具備本發明的第1實施方式中的電源裝置的運輸設備的一例的圖。在圖1中,作為具備電源裝置的運輸設備的一例而示出車輛(例如電動汽車)1,但本發明的電源裝置能應用在摩托車、三輪汽車、機動四輪車、兼具內燃機以及電動機的混合動力汽車等任意的車輛、船舶、航空器等中。
車輛1例如具備配置在車體的底部的1個主蓄電池組(主電源)2和以能裝卸的方式設置在車體的后方的多個副蓄電池組(輔助電源)3來作為電源。在圖1中圖示了2個輔助電源3,但也可以將3個以上的輔助電源設置在車輛1。
圖2是表示本實施方式中的電源裝置的一例的圖。本實施方式的電源裝置5例如具備主電源2(第1電源)、輔助電源3(第2電源、蓄電模塊)、控制裝置10和充電裝置14。主電源2、輔助電源3、控制裝置10和充電裝置14例如通過can(controllerareanetwork:控制器局域網絡)通信線等多路通信線或串行通信線、無線通信網等相互連接。另外,驅動裝置12與電源裝置5連接。
主電源2配置在車輛1的車體,滿足車輛1的驅動裝置12的基本的輸出要求。主電源2例如是鉛蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋰離子聚合物電池等二次電池。
輔助電源3是能向車輛1的車體設置以及從車輛1的車體卸下的裝卸式電源。輔助電源3根據車輛1的續航距離的延長這樣的利用者的需求而使用。輔助電源3具備第1輔助電源3-1、…第n輔助電源3-n這樣多個輔助電源(n為2以上的整數)。輔助電源3例如是鉛蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋰離子聚合物電池等二次電池。第1輔助電源3-1、…第n輔助電源3-n具有基本相同的電池構成,但也可以具有相互不同的構成。另外,輔助電源3的重量為了易于利用者搬動而優選8kg以下,更優選7kg以下。
控制裝置10控制主電源2、輔助電源3以及充電裝置14的動作。控制裝置10將從主電源2以及輔助電源3供給的電力提供給驅動裝置12。控制裝置10例如是經由總線將cpu(centralprocessingunit:中央處理器)、rom(readonlymemory:只讀存儲器)或ram(randomaccessmemory:隨機存取存儲器)、閃速存儲器等存儲裝置、通信端口等連接而成的ecu(electroniccontrolunit:電子控制單元)。
充電裝置14接受來自外部裝置的供電,對主電源2以及/或者輔助電源3進行充電。充電裝置14例如具備:與外部的供電裝置等連接的連接器;和將被供給的電力供給到主電源2以及/或者輔助電源3的供給部。
驅動裝置12提供用于驅動車輛1的動力。驅動裝置12例如具備行駛用電動機和控制行駛用電動機的電動機ecu。驅動裝置12使用從主電源2以及/或者輔助電源3供給的電力來提供用于驅動車輛1的動力。
圖3是表示本實施方式中的輔助電源3的一例(第1輔助電源3-1)的圖。第1輔助電源3-1例如具備蓄電部20、bmu(batterymanagementunit:蓄電池管理單元)22(控制部)、開關24、電流計26和can驅動器28(接收部)。第1輔助電源3-1具備:與驅動裝置12連接的正極線l1以及負極線l2;和與主電源2以及其他輔助電源3連接的通信線l3。第1輔助電源3-1經由正極線l1以及負極線l2對驅動裝置12進行供電。另外,第1輔助電源3-1經由通信線l3與控制裝置10以及其他輔助電源進行各種信號的交換。另外,第1輔助電源3-1不經由電壓變換裝置等地與驅動裝置12連接。
蓄電部20例如具備相互串聯連接的多個蓄電池。多個蓄電池例如分別具有相同的構成。多個蓄電池各自是能充放電的二次電池。另外,蓄電部20也可以具備相互并聯連接的多個蓄電池單元(各蓄電池單元包括串聯連接的多個蓄電池)。
bmu22控制蓄電部20、開關24、電流計26、以及can驅動器28的動作。具體地,bmu22探測蓄電部20所具備的多個蓄電池各自的電壓。另外,bmu22從設于蓄電部20的溫度計(未圖示)取得蓄電部20的溫度。另外,bmu22基于多個蓄電池各自的電壓值以及從電流計26輸入的電流值來算出蓄電部20的soc(stateofcharge:充電率)。另外,bmu22基于經由can驅動器28從控制裝置10輸入的控制信號來控制開關24的導通狀態以及斷路狀態(接通(on)以及斷開(off))。bmu22的各功能通過cpu等處理器執行程序得以實現。
開關24使蓄電部20與驅動裝置12之間成為導通狀態或斷路狀態。
開關24例如具備場效應晶體管、各種接觸器等。開關24例如設置在將蓄電部20和驅動裝置12連結的正極線l1上。
電流計26測定流過第1輔助電源3-1的電流,將測定結果輸出到bmu22。電流計26例如設置于將蓄電部20和驅動裝置12連結的負極線l2。
can驅動器28經由通信線l3與控制裝置10以及其他輔助電源的can驅動器連接。can驅動器28將從bmu22輸入的蓄電部20的電壓值以及soc經由通信線l3輸出到控制裝置10。另外,can驅動器28將從控制裝置10輸入的控制信號輸出到bmu22。
本實施方式的電源裝置5基于第1輔助電源3-1到第n輔助電源3-n各自的電壓以及soc中的至少一者來進行輔助電源的放電控制。電源裝置5例如基于多個輔助電源3-1到3-n各自的電壓以及soc來進行圖4到6所示那樣的放電控制。
圖4示出基于第1輔助電源3-1到第n輔助電源3-n各自的電壓來決定進行放電的輔助電源的3個放電模式(第1到第3模式)。圖5示出第1到第3模式中的輔助電源的放電控制狀態。圖6示出基于輔助電源的soc來使輔助電源的輸出電流變化的3個區域(區域1到區域3)。為了易于理解,以下舉出使用2個輔助電源(第1輔助電源3-1、第2輔助電源3-2)的情況為例來進行說明。
(第1模式)
第1模式是第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2當中僅輸出電壓高的輔助電源進行放電的串行輸出模式。在第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的電壓差大于給定的閾值(第1閾值)的情況下,電源裝置5以該第1模式進行動作。另外,該第1模式根據第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的soc,以圖6所示的soc區域1或soc區域2中的通常使用的輸出電流(最大a1)進行放電。
soc區域1表示第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的soc是預先確定的第1范圍(100到s1%)的區域。該s1是滿足100>s1的任意的正的數值,考慮電源裝置5的構成等而預先確定。在該soc區域1中,隨著第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的soc減少,第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的輸出電壓從v1減少到v2(v1>v2)。
soc區域2表示第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的soc是預先確定的第2范圍(s1到s2%)的區域。該s2是滿足s1>s2的任意的正的數值,考慮電源裝置5的構成等而預先確定。在該soc區域2中,隨著第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的soc減少,第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的輸出電壓從v2減少到v3(v2>v3)。
在輔助電源使用2根的情況下,不管在soc區域1以及soc區域2的哪一者都以通常使用的輸出電流(最大a1)進行放電。另外,在輔助電源使用1根的情況下,在soc區域1中,以通常使用的輸出電流進行放電,在soc區域2中,以輸出電流比通常使用小的省電力使用1的輸出電流(最大a2,a2<a1)進行放電。另外,在輔助電源使用4根的情況下,與輔助電源使用2根時同樣,不管在soc區域1以及soc區域2的哪一者都以通常使用的輸出電流(最大a1)進行放電。
在該第1模式下,通過控制成僅輸出電壓高的輔助電源進行放電,能使2個輔助電源的電壓差縮小。由此,能抑制連接多個輔助電源時的電力差所引起的潛行電流。另外,由于電池若維持在電壓高的狀態下就會有劣化增大的傾向,因此通過從電壓高的輔助電源進行放電,能抑制電池的劣化。
(第2模式)
第2模式是第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2并列地進行放電的并行輸出模式。在第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的電壓差為給定的閾值(第1閾值)以下的情況下,電源裝置5以該第2模式進行動作。另外,該第2模式根據第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的soc,以圖6所示的soc區域1或soc區域2中的通常使用的輸出電流進行放電。在該第2模式下,通過控制成2個輔助電源并列地進行放電,能將2個輔助電源的電壓差維持在并列的放電所能繼續的給定的閾值以下。
另外,該第2模式由于是減輕了針對電池的負載的狀態,因此能抑制電池的劣化。
(第3模式)
第3模式是第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2并列地進行放電的并行輸出模式。在第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的電壓差為給定的閾值(第1閾值)以下且第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的電壓均為給定的閾值(第2閾值)以下的情況下,電源裝置5以該第3模式進行動作。另外,該第3模式根據第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的soc,以圖6所示的soc區域3中的省電力使用1的輸出電流(最大a2)進行放電。在該soc區域3中,隨著第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的soc減少,第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的輸出電壓從v3減少到v4(v3>v4)。
在第3模式下,通過控制成2個輔助電源并列地以省電力進行放電,從而直到放電終止電壓都能維持某種程度的輸出。另外,在輔助電源使用1根的情況下,在soc區域3中,以輸出電流比省電力使用1小的省電力使用2的輸出電流(最大a3,a3<a2))進行放電。另外,在輔助電源使用4根的情況下,在soc區域3中,也以通常使用的輸出電流進行放電。
接下來,說明本實施方式中的電源裝置5的動作。圖7是表示本實施方式中的電源控制的處理的流程的一例的流程圖。
首先,控制裝置10取得正使放電休止(即開關24處于斷路狀態)的第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2各自的開路電壓(opencircuitvoltage:ocv)。具體地,控制裝置10經由通信線l3對第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2各自的can驅動器28輸出請求開路電壓的信號。接下來,can驅動器28將請求開路電壓的信號輸出給bmu22。bmu22測定蓄電部20的開路電壓,經由can驅動器28以及通信線l3將測定結果輸出給控制裝置10(步驟s101)。
接下來,控制裝置10判斷第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的開路電壓的電壓差vd是否是給定的閾值(第1閾值)以下(步驟s103)。
在電壓差vd大于第1閾值的情況下,控制裝置10使輔助電源3以第1模式進行動作。即,控制裝置10控制成第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2當中電壓高的輔助電源進行放電(第1模式)(步驟s107)。例如在第1輔助電源3-1的開路電壓高于第2輔助電源3-2的開路電壓的情況下,控制裝置10對第1輔助電源3-1的bmu22輸出使開關24成為導通狀態的信號。基于該信號,第1輔助電源3-1的bmu22將開關24設為導通狀態,使蓄電部20進行放電處理。另一方面,控制裝置10對第2輔助電源3-2的bmu22輸出使開關24成為斷路狀態的信號。基于該信號,第2輔助電源3-2的bmu22將開關24設為斷路狀態(或維持斷路狀態),第2輔助電源3-2的蓄電部20不進行放電處理。
接下來,第1輔助電源3-1的bmu22基于蓄電部20的閉路電壓(closedcircuitvoltage:ccv)、由電流計26測定的電流以及蓄電部20的溫度來推定開路電壓,并將其輸出到控制裝置10。之后,控制裝置10再次重復步驟s103以后的處理。
另一方面,在電壓差vd為第1閾值以下的情況下,控制裝置10判斷是否有來自驅動裝置12的高電流輸出的請求(步驟s105)。在沒有高電流輸出的請求的情況下,控制裝置10控制輔助電源,以便以第1模式進行放電(步驟s107)。在沒有高電流輸出的請求而僅請求少許的電流輸出的情況下,由于針對輔助電源間的電壓差的擴大的影響少,因此進行第1模式下的放電處理。
另外,也可以不進行該步驟s105的處理,在沒有高電流輸出的請求的情況下也進行并列輸出。
在有高電流輸出的請求的情況下,控制裝置10使輔助電源以第2模式進行動作。
即,控制裝置10控制成第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2雙方進行放電(第2模式)(步驟s111)。具體地,控制裝置10對第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2雙方輸出使開關24成為導通狀態的信號。第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2各自的bmu22使開關24成為導通狀態,使蓄電部20進行放電處理。
接下來,控制裝置10判斷第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2雙方的電壓是否是給定的閾值(第2閾值)以下(步驟s113)。
在從第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2輸入的電壓雙方不是第2閾值以下的情況下,控制裝置10在輔助電源中使第2模式下的動作(步驟s111)繼續。
另一方面,在從第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2輸入的電壓雙方為第2閾值以下的情況下,控制裝置10使輔助電源以第3模式進行動作。即,控制裝置10控制成第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2雙方進行放電,但以省電力使用1的輸出電力進行放電(步驟s115)。
接下來,控制裝置10判斷是否第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2中的任意一者的soc成為0%(步驟s117)。在第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2中的任意一者的soc成為0%的情況下,控制裝置10停止第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的放電處理,結束本流程圖的處理。另一方面,在不是第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2中的任意一者的soc成為0%的情況下,控制裝置10在輔助電源中使第3模式下的動作(步驟s115)繼續。
另外,也可以通過將圖8所示那樣的儀表面板30(顯示裝置)設置在車輛1的駕駛席來使駕駛者能確認電源裝置的使用狀況。例如該儀表面板30可以具備顯示能否從電源裝置5進行最大輸出的第1顯示部32。例如,第1顯示部32在能從電源裝置5進行最大輸出的情況(例如能輸出上述的“通常使用”的最大電流a1的情況)下將燈點亮,在不能從電源裝置5進行最大輸出的情況(例如被限制在上述的“省電力使用1”的最大電流a2或“省電力使用2”的最大電流a3的情況)下將燈熄滅。由此,駕駛者能容易地確認電源裝置的使用狀況以及是否需要輸出限制。
另外,也可以使第1顯示部32的燈的顏色變化,以便駕駛者能理解是上述的第1到第3模式的哪一者的狀態(同時進行放電的蓄電模塊的數目是否為多個)。例如在第1模式的情況下,使儀表面板內的燈點亮成藍色,在第2模式的情況下,使燈點亮成綠色,在第3模式的情況下,使燈點亮成紅色。另外,儀表面板30也可以還具備顯示當前能輸出的電力量的第2顯示部34。由此,駕駛者能確認電源裝置的更詳細的使用狀況。
根據上述的第1實施方式的電源裝置,通過基于輔助電源3的電壓以及充電率中的至少一者來控制多個輔助電源3各自的開關24的狀態,能在考慮這些多個輔助電源3間的電壓或充電狀態的差異的基礎上,使多個輔助電源3同時進行放電的機會增加,來提升輸出特性。另外,由于不進行基于電壓變換器等的電壓變換,因而能簡化系統構成,能達成低成本化、省空間化、輕量化。另外,由于不進行電壓變換,因此能避免電子器件驅動等的變換損耗。另外,能在避免輔助電源3間的潛行電流的基礎上,從多個輔助電源3進行放電。
另外,在上述中,說明了作為輔助電源3的放電控制而使用3個放電模式(第1到第3模式)以及3個soc區域(soc區域1到3)的示例,但還能對應于電池的構成來使用其他放電模式以及soc區域。另外,在上述中,說明了基于第1輔助電源3-1到第n輔助電源3-n各自的電壓(電壓差)來決定3個放電模式的示例,但也可以基于第1輔助電源3-1到第n輔助電源3-n各自的充電率(充電率差)來決定放電模式。
另外,在上述中,舉出使用2個輔助電源(第1輔助電源3-1、第2輔助電源3-2)的情況為例進行了說明,但在使用3個以上的輔助電源的情況下也能同樣應用上述的放電控制。例如在包含3個以上的輔助電源的情況下,可以根據電壓以及充電率分成2個組(至少1個以上的第1輔助電源以及至少1個以上的第2輔助電源),對第1輔助電源中的電壓以及充電率中的至少1個的平均值和第2輔助電源中的電壓以及充電率中的至少1個的平均值進行比較,來進行放電控制。或者,也可以將第1輔助電源中的電壓以及充電率中的至少1個的代表值(最大值或最小值)和第2輔助電源中的電壓以及充電率中的至少1個的代表值(最大值或最小值)進行比較。
另外,在上述的第1以及第2模式下,也可以在接受來自驅動裝置12的再生電力的情況下,控制成向第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2當中電壓低的輔助電源輸入再生電力。由此,能將電壓差維持在一定范圍內,能延長并行輸出時間。
<第2實施方式>
接下來,使用圖9來說明本發明的第2實施方式。在第1實施方式中,說明了基于蓄電部20的電壓以及充電率中的至少一者來控制多個輔助電源的放電處理的示例。但是,由于電阻值低的電源相比電阻值高的電源有輸出電力變大的傾向,因此在各輔助電源的電阻值存在差異的情況下,有時僅進行基于蓄電部20的電壓以及充電率的控制會使多個輔助電源的soc差增大。因此,在本實施方式中,說明基于多個輔助電源的電阻值以及soc來控制放電處理的示例。在第2實施方式的說明中,對與上述的第1實施方式相同的部分標注相同的參考標號,簡化或省略其說明。另外,為了易于理解,以下舉出使用2個輔助電源(第1輔助電源3-1、第2輔助電源3-2)的情況為例來進行說明。
首先,控制裝置10取得正使放電休止(即開關24處于斷路狀態)的第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2各自的蓄電部20的soc以及電阻值。具體地,控制裝置10經由通信線l3對第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2各自的can驅動器28輸出請求soc以及電阻值的信號。接下來,can驅動器28將請求soc以及電阻值的信號輸出給bmu22。bmu22例如根據蓄電部20的開路電壓算出soc。另外,bmu22例如根據蓄電部20的充電時日志等算出電阻值(內部電阻、阻抗)。bmu22將算出的soc以及電阻值經由can驅動器28以及通信線l3輸出給控制裝置10(步驟s201)。
接下來,控制裝置10算出從第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2當中soc高的輔助電源的電阻值減去soc低的輔助電源的電阻值而得到的電阻差rd,判斷該電阻差rd是否是給定的閾值(第1閾值)以下(步驟s203)。
在電阻差rd大于第1閾值的情況下,控制裝置10設定表示需要進行基于電阻差的放電的調整這一意思的調整標記fg(例如調整標記fg=1)。另一方面,在電阻差rd為第1閾值以下的情況下,控制裝置10不設定調整標記fg。或者設為調整標記fg=0。
接下來,控制裝置10判斷是否存在具有給定的閾值(第2閾值)以下的soc的輔助電源(步驟s207)。
在不存在具有第2閾值以下的soc的輔助電源的情況下,控制裝置10判斷是否設定了調整標記fg(步驟s209)。在未設定調整標記fg的情況下,控制裝置10進行控制,以便第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2雙方進行放電(并列輸出)(步驟s213)。之后,進行以下處理:通過電流累積等進行soc的更新(步驟s217),再次返回到步驟s207,判斷是否存在具有第2閾值以下的soc的輔助電源。
另一方面,在設定了調整標記fg的情況下,控制裝置10判斷是否第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的蓄電部20的soc差sd是給定的閾值(第3閾值)以上且存在來自驅動裝置12的高電力輸出的請求(步驟s211)。在不滿足soc差sd是第3閾值以上且不存在來自驅動裝置12的高電力輸出的請求這樣的條件的情況下,控制裝置10進行控制,以便第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2雙方進行放電(并列輸出)(步驟s213)。另一方面,在滿足soc差sd是第3閾值以上且不存在來自驅動裝置12的高電力輸出的請求這樣的條件的情況下,控制裝置10進行控制,以便第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的蓄電部20當中soc高的輔助電源進行放電(步驟s215)。之后,通過電流累積等進行soc的更新(步驟s217),再次返回到步驟s207,判斷是否存在具有第2閾值以下的soc的輔助電源。
在步驟s207中判斷為存在具有第2閾值以下的soc的輔助電源的情況下,控制裝置10判斷是否全部輔助電源的soc為給定的閾值(第2閾值)以下(步驟s219)。在判斷為不是全部輔助電源的soc為第2閾值以下的情況下,控制裝置10進行控制,以便第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2當中蓄電部20的soc高的輔助電源進行放電(步驟s215)。另一方面,在判斷為全部輔助電源的soc都是第2閾值以下的情況下,控制裝置10結束本流程圖的處理。
圖10是表示在本實施方式中在輔助電源的蓄電部的正極使用磷酸鐵的開路電壓ocv與充電率soc的相關關系即soc-ocv特性的圖。在正極使用磷酸鐵的蓄電部具有ocv的變動相對于soc的變動較小這樣的平穩特性。因此,優選在各輔助電源的蓄電部的正極使用磷酸鐵。若采用這樣的輔助電源,則即使各輔助電源的soc多少不同,也由于其電壓是相同程度,因此不需要電壓變換器就能進行電流的輸入輸出,能以低成本實現空間效率高、輕量的電源系統。對于在正極使用磷酸鐵的蓄電部來說,在接近于滿充電的狀態下,電壓逐漸上升到極端,另外在接近于全放電的狀態下,電壓逐漸降低到極端。在通常使用時讀取該變化,并用電壓的上限值、下限值來實施接通斷開控制。由此,由于不新追加部件,因而能實現低成本、空間效率高、輕量的電源系統。
根據上述的第2實施方式的電源裝置,算出蓄電部20的充電率的偏差的增減傾向,基于該增減傾向來控制多個輔助電源3各自的開關24的狀態。具體地,基于多個輔助電源3的電阻值以及soc來控制放電處理。
由此,在各輔助電源的電阻值存在差異的情況下,也能使多個輔助電源3同時進行放電的機會增加,使輸出特性提升。另外,在上述中,說明了算出蓄電部20的充電率的偏差的增減傾向的示例,但也可以算出蓄電部20的輸出電壓的偏差的增減傾向,基于該增減傾向來控制多個輔助電源3各自的開關24的狀態。
<第3實施方式>
接下來,使用圖11和圖12來說明第3實施方式。與上述的第1實施方式相比較,本實施方式省略了充電裝置14,利用從輔助電源3輸出的電力來進行主電源2的充電,在這點上不同。因此,在本實施方式的說明中,對與上述的第1實施方式相同的部分賦予相同的參考標號,省略或簡化其說明。
圖11是表示第3實施方式中的電源裝置5a的一例的圖。電源裝置5a具有在圖2所示的電源裝置5中省略充電裝置14而進一步追加主開關40和多個轉換器(第1轉換器42-1到第n轉換器42-n)的構成。
主開關40將第1輔助電源3-1到第n輔助電源3-n的每一個與驅動裝置12以及主電源2之間設為導通狀態或斷路狀態。例如在多個輔助電源3包含第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2的情況下,在將第2輔助電源3-2和主電源2連接的路徑上設置主開關40。通過控制該主開關40的狀態,能控制第2輔助電源3-2與主電源2的斷開和連接。另外,可以在將第1輔助電源3-1和主電源2連接的路徑上設置主開關40。通過進行該主開關40的狀態的控制,能控制第1輔助電源3-1與主電源2的斷開和連接。或者,也可以在將第1輔助電源3-1或第2輔助電源3-2和驅動裝置12連接的路徑上設置主開關40。通過進行該主開關40的狀態的控制,能控制第1輔助電源3-1或第2輔助電源3-2與驅動裝置12的斷開和連接。
第1轉換器42-1到第n轉換器42-n將第1輔助電源3-1到第n輔助電源3-n各自的輸出電壓變換成期望的電壓值。第1轉換器42-1到第n轉換器42-n與第1輔助電源3-1到第n輔助電源3-n分別連接。
接下來,說明本實施方式中的電源裝置5a的動作。圖12是表示本實施方式中的充電處理的流程的一例的流程圖。另外,為了易于理解,以下舉出使用2個輔助電源(第1輔助電源3-1、第2輔助電源3-2)的情況為例來進行說明。
首先,控制裝置10判斷車輛1的電源開關是否接通(步驟s301)。在判斷為車輛1的電源開關未接通的情況下,控制裝置10不進行充電處理(步驟s321),結束本流程圖的處理。
接下來,在判斷為車輛1的電源開關接通的情況下,控制裝置10判斷是否連接輔助電源3且在車輛1鎖閉(步驟s303)。在判斷為不滿足連接輔助電源3且在車輛1鎖閉這樣的條件的情況下,控制裝置10不進行充電處理(步驟s321),結束本流程圖的處理。
接下來,在判斷為連接輔助電源且在車輛1鎖閉的情況下,控制裝置10判斷車輛1的車輛模式(動作狀態)是否是行駛模式(步驟s305)。所謂該行駛模式,表示車輛1是行駛中。
在判斷為車輛1是行駛模式的情況下,控制裝置10進行主開關40的開閉控制(步驟s307),進行使2個輔助電源(第1輔助電源3-1、第2輔助電源3-2)以充電行駛模式進行動作的控制(步驟s309)。具體地,進行以下控制:將第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2中的一者的電力輸出給驅動裝置12,將另一者的電力輸出給主電源2。即,在車輛1的移動中,控制裝置10控制主開關40,以便將多個輔助電源3當中的一部分的電力輸出給主電源2,將多個輔助電源3當中的剩余的一部分的電力輸出給驅動裝置12。
在此,控制裝置10也可以進行以下控制:將第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2當中電壓高的輔助電源的電力輸出給驅動裝置12,將電壓低的輔助電源的電力輸出給主電源2。
在判斷為車輛1的車輛模式不是行駛模式的情況下(例如是表示車輛1為停止中的停止模式的情況下),控制裝置10進行主開關40的開閉控制,控制成將第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2雙方的電力輸出給主電源2(步驟s311)。即,控制裝置10使車輛1移動中向主電源2輸出電力的輔助電源3的數目小于車輛1停止中向主電源2輸出電力的輔助電源3的數目。
接下來,控制裝置10判斷主電源2的溫度是否是給定的閾值(第1閾值)以下(步驟s313)。在主電源2的溫度大于第1閾值的情況下,控制裝置10進行以下控制:使第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2以通常充電模式進行動作(步驟s319)。在該通常充電模式下,對第1以及第2轉換器42-1以及42-2進行控制,以便第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2各自的輸出電壓成為給定的第1電壓范圍。
另一方面,在主電源2的溫度為第1閾值以下的情況下,控制裝置10判斷輔助電源3的溫度是否為給定的閾值(第2閾值)以下(步驟s315)。在輔助電源3的溫度大于第2閾值的情況下,控制裝置10進行以下控制:使第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2以通常充電模式進行動作(步驟s319)。另一方面,在輔助電源3的溫度為第2閾值以下的情況下,控制裝置10進行以下控制:使第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2以急速充電模式進行動作(步驟s317)。
在該急速充電模式下,對第1以及第2轉換器42-1以及42-2進行控制,以便第1輔助電源3-1以及第2輔助電源3-2各自的輸出電壓成為高于上述的第1電壓范圍的第2電壓范圍。第1閾值的溫度可以小于第2閾值的溫度。
根據上述的第3實施方式的電源裝置,通過設為使用多個輔助電源來進行主電源的充電的構成,能省略充電裝置。進一步地,由于在行駛中也能進行主電源2的充電,因此通過駕駛者適當更換輔助電源3,就不再需要用于充電的停車。由此,能簡化系統構成,能達成低成本化、省空間化、輕量化。
以上用實施方式說明了用于實施本發明的形態,但本發明并不受這樣的實施方式的任何限定,能在不脫離本發明的要旨的范圍內加入各種變形以及置換。