CN110293849A - 电动汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电动汽车。在电动汽车中提高利用来自太阳电池的电力对电池进行充电的充电效率，而不增加转换器的数量。电动汽车具有：主电池(3)；具有与主电池相等的标称电压的至少1个副电池(4)；太阳电池(6)；将由太阳电池发出的电力升压后供给到主电池和副电池的共同的升压DC/DC转换器(8)。可以是，主电池经由逆变器(13)与电动发电机(2)连接，副电池与主电池连接。电动汽车可以具有：第1切换开关(9)，其在将升压DC/DC转换器的输出端与主电池或1个副电池连接的状态、以及不将升压DC/DC转换器的输出端与任何电池连接的状态之间进行切换；控制装置(16)，其根据车辆的状态对第1切换开关进行切换。
Description
技术领域
本发明涉及具有太阳电池和多个电池的电动汽车。
背景技术
公知有如下的电动汽车，该电动汽车具有：太阳电池；电压为200-400V的高压电池；电压为12V的低压电池；DC/DC转换器，其将由太阳电池发出的电力转换为适合于各电池的电压并供给到各电池(例如，专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2011-501013号公报
发明内容
发明要解决的问题
DC/DC转换器的效率根据输出电压和输出电流而变化，因此，在利用1个转换器输出不同的输出电压的情况下，存在效率降低的问题。其结果是，利用来自太阳电池的电力对各电池进行充电的充电效率降低。另一方面，在设置有适合于高压电池的标称电压的DC/DC转换器以及适合于低压电池的标称电压的DC/DC转换器的情况下，存在电路复杂且大型化以及成本增大的问题。
本发明鉴于以上的背景，其课题在于，在电动汽车中，提高利用来自太阳电池的电力对电池进行充电的充电效率，而不增加转换器的数量。
用于解决问题的手段
为了解决上述课题，本发明的一个方式提供电动汽车，其特征在于，该电动汽车具有：主电池(3)；至少1个副电池(4)，其具有与所述主电池相等的标称电压；太阳电池(6)；以及共同的升压DC/DC转换器(8)，其将由所述太阳电池发出的电力升压后供给到所述主电池和所述副电池。
根据该方式，能够通过单一的升压DC/DC转换器将由太阳电池发出的电力高效地升压至适合于主电池和副电池的充电的电压。由此，主电池和副电池的充电效率提高。
在上述方式中，也可以是，所述主电池经由逆变器(13)与电动发电机(2)连接，所述副电池与所述主电池连接，在所述电动发电机的牵引和再生时，切断所述副电池和所述主电池。
根据该方式，在电动发电机的牵引时，从主电池向电动发电机供给电力，在电动发电机的再生时，从电动发电机向主电池供给电力。由于不向副电池供给电动发电机的再生电力，由此，能够使副电池的电压和电流的监视简单，能够降低成本。
在上述方式中，也可以是，具有：第1切换开关(9)，其在将所述升压DC/DC转换器的输出端与所述主电池或1个所述副电池连接的状态、以及不将所述升压DC/DC转换器的输出端与所述主电池和所述副电池中的任一个连接的状态之间进行切换；以及控制装置(16)，其根据车辆的状态对所述第1切换开关进行切换。
根据该方式，能够通过第1切换开关选择将由太阳电池发出的电力供给到哪个电池。
在上述方式中，也可以是，所述控制装置在所述车辆为驻车状态并且所述主电池的充电指标值为规定的判定值以下时，将所述第1切换开关控制成连接所述升压DC/DC转换器的输出端和所述主电池的状态。这里，充电指标值是与电池的SOC(States Of Charge：充电状态)或电压等的SOC相关的参数。
根据该方式，在电动发电机已停止的状态、即在电动发电机与主电池之间不存在电力的授受的状态下，能够通过来自太阳电池的电力对主电池进行充电。
在上述方式中，也可以是，所述控制装置在所述车辆为行驶状态并且所述副电池内最低的充电指标值为规定的判定值以下时，将所述第1切换开关控制成连接所述升压DC/DC转换器的输出端和充电指标值最低的所述副电池的状态。
根据该方式，在电动发电机进行了驱动的状态、即在电动发电机与主电池之间存在电力的授受的状态下，能够通过来自太阳电池的电力对副电池进行充电。
在上述方式中，也可以是，具有第2切换开关，该第2切换开关在连接所述主电池和1个所述副电池的状态以及将所述主电池与全部所述副电池切断的状态之间进行切换，所述控制装置在所述车辆为停车状态并且所述主电池的充电指标值为规定的判定值以下时，将所述第2切换开关控制成所述主电池与1个所述副电池连接的状态。
根据该方式，在电动发电机已停止的状态、即在电动发电机与主电池之间不存在电力的授受的状态下，能够通过来自副电池的电力对主电池进行充电。
在上述方式中，也可以是，所述控制装置在所述车辆为停车状态并且所述副电池内最低的充电指标值为规定的判定值以下时，将所述第1切换开关控制成连接所述升压DC/DC转换器的输出端和充电指标值最低的所述副电池的状态。
根据该方式，能够通过来自太阳电池的电力对副电池进行充电。能够在从充电指标值最大的副电池对主电池进行电力供给的同时，进行太阳电池对充电指标值最小的副电池的电力供给。
在上述方式中，也可以是，所述升压DC/DC转换器是单向非绝缘转换器。
根据该方式，能够使升压DC/DC转换器简单且小型化，能够降低成本。
在上述方式中，也可以是，所述主电池是固定于车体的车载电池，所述副电池是以能够拆装的方式设于所述车体的移动电池。
根据该方式，能够从车辆取下副电池而将其用于其他用途。
在上述方式中，也可以是，所述主电池和所述副电池的标称电压是48V。
根据该方式，与将标称电压设为12V的情况相比，能够提高输出，并且减低使用的电流，因此能够提高效率。
发明的效果
根据以上的结构，能够在电动汽车中提高利用来自太阳电池的电力对电池进行充电的充电效率，而不增加转换器的数量。
附图说明
图1是示出实施方式的电动汽车的框图。
图2是实施方式的电动汽车的控制装置执行的控制流程图。
图3实施方式的电动汽车的控制装置执行的控制流程图。
标号说明
1：电动汽车；2：电动发电机；3：主电池；4：副电池；6：太阳电池；7：MPPT电路；8：升压DC/DC转换器；9：第1切换开关；11：第2切换开关；16：控制装置；17：点火开关；18：挡位传感器；19：车速传感器；21：第1电流传感器；22：第2电流传感器
具体实施方式
以下，对本发明的电动汽车的实施方式进行说明。
如图1所示，电动汽车1具有行驶用的电动发电机2、用于对电动发电机2供给电力的主电池3、以及对主电池3供给电力的至少1个副电池4。主电池3是固定于车体的可充电的车载电池。副电池4是以能够拆装的方式设于车体的可充电的移动电池。副电池4的数量是任意的，本实施方式中是2个。
主电池3和副电池4分别具有彼此相等的标称电压(额定输出)。这里，标称电压(额定输出)是在通常对电池进行使用的情况下成为在两端子之间能够得到的电压的基准的值。各电池的标称电压彼此相等是指，各电池的标称电压之差相对于标称电压在3％以内。主电池3和副电池4的标称电压例如是48V。主电池3和副电池4例如是如锂离子二次电池那样SOC和电压成比例的电池。主电池3和副电池4例如通过串联连接12个具有3.0V～4.0V的电压范围的电池单元而成为标称电压48V。电动汽车1也可以具有对主电池3及副电池4与商用电源进行连接的充电电路(未图示)。
电动汽车1具有对主电池3和副电池4供给电力的太阳电池6。太阳电池6是太阳能板，例如设于车体的车顶的上表面。太阳电池6经由MPPT电路7、升压DC/DC转换器8和第1切换开关9与主电池3和各副电池4连接。
MPPT电路7包含开关稳压器(DC/DC转换器)、检测太阳电池6的输出电压的电压传感器、检测太阳电池6的输出电流的电流传感器、以及控制开关稳压器的控制装置。控制装置16根据MPPT(Maximum Power Point Tracking：最大电力点跟踪)控制对DC/DC转换器进行控制，以使得太阳电池6的输出成为最大。MPPT控制可以基于公知的登山法。
升压DC/DC转换器8将经由MPPT电路7从太阳电池6供给的电力升压后供给到主电池3和所述副电池4。升压DC/DC转换器8优选是单向非绝缘转换器。在本实施方式中，升压DC/DC转换器8具有开关元件、扼流线圈和电容器，是单向非绝缘的开关稳压器。升压DC/DC转换器8在输入端处与MPPT连接，在输出端处与第1切换开关9连接。升压DC/DC转换器8还具有检测输出电压的电压传感器和对开关元件进行控制的控制装置。控制装置根据升压DC/DC转换器8的输出电压和预先设定的目标电压进行反馈控制，将输出电压维持在目标电压。目标电压优选被设定为比主电池3和副电池4的标称电压高的规定的值。升压DC/DC转换器8是将从MPPT电路7输出的电力转换为适合于主电池3和各副电池4的电压的共同(单一)的升压DC/DC转换器。
第1切换开关9在将升压DC/DC转换器8的输出端与主电池3或1个副电池4连接的状态、以及不将升压DC/DC转换器8的输出端与主电池3和副电池4中的任一个连接的状态之间进行切换。在本实施方式中，第1切换开关9能够选择将升压DC/DC转换器8的输出端与主电池3连接的状态、将升压DC/DC转换器8的输出端与1个副电池4连接的状态、将升压DC/DC转换器8的输出端与另一个副电池4连接的状态、将升压DC/DC转换器8的输出端不与任何电池连接的切断状态这4个状态。
副电池4经由第2切换开关11与主电池3连接。第2切换开关11在将主电池3与1个副电池4连接的状态、以及不将主电池3与任何副电池4连接的状态之间进行切换。在本实施方式中，第2切换开关11能够选择将主电池3与1个副电池4连接的状态、将主电池3与另一个副电池4连接的状态、不将主电池3与任何副电池4连接的切断状态这3个状态。
此外，电动发电机2经由逆变器13和降压DC/DC转换器14与辅机电池15连接，主电池3经由降压DC/DC转换器14与辅机电池15连接。辅机电池15是用于将电力供给到辅机的电池，标称电压例如是12V。
第1切换开关9和第2切换开关11是通过电信号进行驱动控制的继电器，由控制装置16进行控制。控制装置16是由微计算机、ROM、RAM、周边电路、输入输出接口、驱动器等构成的电子控制装置(ECU)。向控制装置16输入来自车辆的点火开关17、检测挡位的挡位传感器18、检测车速的车速传感器19、检测流过主电池3的电流值的第1电流传感器21、以及检测流过各副电池4的电流的第2电流传感器22的信号。
控制装置16计算主电池3和副电池4的充电指标值。充电指标值也可以是与电池的SOC或电压等的SOC相关的参数。在本实施方式中，使用SOC作为充电指标值。控制装置16对流过主电池3的电流值进行累计从而计算主电池3的SOC，对流过各副电池4的电流值分别进行累计，从而计算各副电池的SOC。SOC(充电状态值)是示出充电容量相对于电池的满充电容量的比例(充电状态)的值，是0-100％的值。另外，在其他实施方式中，控制装置16也可以根据其他公知的方法来取得各电池3、4的SOC。
控制装置16按照规定的间隔重复执行图2和图3所示的控制流程，根据基于来自各传感器的信号而取得的车辆的状态对第1切换开关9和第2切换开关11进行控制。首先，控制装置16根据来自各传感器的信号判定车辆是否是驻车状态(S1)。在本实施方式中，控制装置16根据来自挡位传感器18的信号，在挡位是驻车位置(驻车：P)时判定为车辆是驻车状态，在挡位是其他位置时判定为车辆不是驻车状态。这里的驻车状态还包含点火开关17关闭的状态。
在其他实施方式中，控制装置16也可以根据来自点火开关17的信号，在点火关闭(OFF)时判定为车辆是驻车状态。此外，在其他实施方式中，控制装置16也可以根据来自车速传感器19的信号，在车速持续为0的期间为规定的判定值以上时判定为车辆是驻车状态。
当步骤S1中的判定结果为“是”时，控制装置16判定主电池3的SOC是否为规定的第1判定值以下(S2)。第1判定值被设定为与主电池3的SOC的适当范围的上限值对应的值。当步骤S2的判定结果为“是”时，控制装置16将第1切换开关9控制成连接升压DC/DC转换器8和主电池3的状态，将第2切换开关11控制成切断状态(S3)。通过执行步骤S3，将由太阳电池6发出的电力供给到主电池3，对主电池3进行充电。控制装置16在执行了步骤S3的处理后返回，重复控制流程。
当步骤S2的判定结果为“否”时，控制装置16判定多个副电池4内最小的SOC是否为规定的第2判定值以下(S4)。第2判定值被设定为与副电池4的SOC的适当范围的上限值对应的值。当多个副电池4内最小的SOC为第2判定值以下时(S4的判定结果为“是”)，控制装置16将第1切换开关9控制成连接升压DC/DC转换器8和SOC最小的副电池4的状态，将第2切换开关11控制成切断状态(S5)。通过执行步骤S5，将由太阳电池6发出的电力供给到副电池4内SOC最小的副电池4，对SOC最小的副电池4进行充电。控制装置16在执行了步骤S5的处理后返回，重复控制流程。
当步骤S4的判定结果为“否”时，控制装置16将第1切换开关9控制成切断状态，将第2切换开关11控制成切断状态(S6)。通过执行步骤S6的处理，主电池3和副电池4均不被充电。控制装置16在执行了步骤S6的处理后返回，重复控制流程。
当步骤S1中的判定结果为“否”时(不是驻车状态)，控制装置16根据来自各传感器的信号判定车辆是否是停车状态(S7)。在本实施方式中，控制装置16根据来自挡位传感器18的信号和来自车速传感器19的信号，在挡位是前进或后退位置、且车速为0时判定为车辆是停车状态，在其他情况下判定为车辆不是停车状态。停车状态是与驻车状态区别开而识别的状态，是指通过踩下油门踏板就能够马上起步的状态。挡位的前进位置例如包含前进挡(D)、1速挡、2速挡，后退位置包含倒挡(R)。将即不是驻车状态也不是停车状态的状态设为车辆的行驶状态。车辆在处于行驶状态时，在前进方向或后退方向上具有大于0的车速。
在其他实施方式中，也可以是，控制装置16根据来自点火开关17的信号和来自车速传感器19的信号，在点火打开(ON)并且车速为0时判定为车辆是停车状态。此外，也可以是，控制装置16在点火打开并且挡位为前进位置或后退位置、车速为0的全部条件成立时，判定为车辆是停车状态，在其他的情况下判定为车辆不是停车状态。
当步骤S7中的判定结果为“是”时，控制装置16判定主电池3的SOC是否为第1判定值以下(S8)。当步骤S8的判定结果为“是”时，控制装置16判定多个副电池4内最大的SOC是否为规定的第3判定值以上(S9)。第3判定值被设定为与副电池4的SOC的适当范围的下限值对应的值。
当步骤S9的判定结果为“是”时，控制装置16判定多个副电池4内最小的SOC是否为第2判定值以下(S10)。当步骤S10的判定结果为“是”时，控制装置16将第1切换开关9控制成连接升压DC/DC转换器8和多个副电池4内SOC最小的副电池4的状态，将第2切换开关11控制成连接多个副电池4内SOC最大的副电池4和主电池3的状态(S11)。通过执行步骤S11的处理，在从多个副电池4内SOC最大的副电池4向主电池3供给电力而对主电池3进行充电的同时，从太阳电池6向多个副电池4内SOC最小的副电池4供给电力而对SOC最小的副电池4进行充电。
当步骤S10的判定结果为“否”时，控制装置16将第1切换开关9控制成切断状态，将第2切换开关11控制成连接多个副电池4内SOC最大的副电池4和主电池3的状态(S12)。通过执行步骤S12的处理，从多个副电池4内SOC最大的副电池4向主电池3供给电力，对主电池3进行充电。控制装置16在执行了步骤S11、S12的处理后返回，重复控制流程。
当步骤S7中的判定结果为“否”时、或步骤S8中的判定结果为“否”时，控制装置16判定多个副电池4内最小的SOC是否为第2判定值以下(S13)。
当步骤S13中的判定结果为“是”时、或步骤S9的判定结果为“否”时，控制装置16将第1切换开关9控制成连接升压DC/DC转换器8和SOC最小的副电池4的状态，将第2切换开关11控制成切断状态(S14)。通过执行步骤S14，从太阳电池6向副电池4内SOC最小的副电池4供给电力，对SOC最小的副电池4进行充电。
当步骤S13的判定结果为“否”时，控制装置16将第1切换开关9控制成切断状态，将第2切换开关11控制成切断状态(S15)。通过执行步骤S6的处理，主电池3和副电池4均不被充电。控制装置16在执行了步骤S14、S15的处理后返回，重复控制流程。
根据以上的控制流程，主电池3能够在车辆的驻车状态下从太阳电池6接受电力的供给，并且能够在车辆停车时从1个副电池4接受电力的供给。在车辆的驻车状态和停车时，在主电池3与电动发电机2之间不存在电力的授受，因此，容易进行主电池3的充电控制。
副电池4由于未与电动发电机2连接，因此，在电动发电机2的驱动状态、即车辆的行驶状态下也能够进行充电。因此，当车辆处于行驶状态时从太阳电池6向副电池4供给电力，当车辆处于驻车状态时从太阳电池6向主电池3供给电力，由此，能够高效地对主电池3和副电池4进行充电。
在本实施方式的电动汽车1中，由于主电池3和各副电池4的标称电压彼此相等，因此能够通过单一的升压DC/DC转换器8将由太阳电池6发出的电力升压至适合于主电池3和副电池4的充电的电压。升压DC/DC转换器8能够采用适合于主电池3和副电池4的标称电压的结构，因此能够提高转换效率。其结果是，能够提高主电池3和副电池4的充电效率。
通过对升压DC/DC转换器8应用单向非绝缘转换器，能够使装置简单且小型化，并且能够降低成本。
副电池4能够从车辆取下来进行使用，因此，能够用作野外用电源或紧急用电源。此外，在室外没有电动汽车1的充电设备的情况下，还能够将副电池4从车辆取下并带入室内进行充电。
以上说明了具体的实施方式，但是，本发明不限于上述实施方式，能够大幅进行变形而实施。例如，电动汽车1除了具有电动发电机2以外，还可以具有作为驱动源的内燃机。
Claims (10)
1.一种电动汽车，其特征在于，该电动汽车具有：
主电池；
至少1个副电池，其具有与所述主电池相等的标称电压；
太阳电池；以及
共同的升压DC/DC转换器，其将由所述太阳电池发出的电力升压后供给到所述主电池和所述副电池。
2.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于，
所述主电池经由逆变器与电动发电机连接，
所述副电池与所述主电池连接，
在所述电动发电机的牵引和再生时，切断所述副电池和所述主电池。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车，其特征在于，
所述电动汽车具有：
第1切换开关，其在将所述升压DC/DC转换器的输出端与所述主电池或1个所述副电池连接的状态、以及不将所述升压DC/DC转换器的输出端与所述主电池和所述副电池中的任一个连接的状态之间进行切换；以及
控制装置，其根据车辆的状态对所述第1切换开关进行切换。
4.根据权利要求3所述的电动汽车，其特征在于，
所述控制装置在所述车辆为驻车状态并且所述主电池的充电指标值为规定的判定值以下时，将所述第1切换开关控制成连接所述升压DC/DC转换器的输出端和所述主电池的状态。
5.根据权利要求3所述的电动汽车，其特征在于，
所述控制装置在所述车辆为行驶状态并且所述副电池内最低的充电指标值为规定的判定值以下时，将所述第1切换开关控制成连接所述升压DC/DC转换器的输出端和充电指标值最低的所述副电池的状态。
6.根据权利要求3所述的电动汽车，其特征在于，
所述电动汽车具有：
第2切换开关，其在连接所述主电池和1个所述副电池的状态、以及将所述主电池与全部所述副电池切断的状态之间进行切换，
所述控制装置在所述车辆为停车状态并且所述主电池的充电指标值为规定的判定值以下时，将所述第2切换开关控制成所述主电池与1个所述副电池连接的状态。
7.根据权利要求6所述的电动汽车，其特征在于，
设置有多个所述副电池，
所述控制装置在所述车辆为停车状态并且所述副电池内最低的充电指标值为规定的判定值以下时，将所述第1切换开关控制成连接所述升压DC/DC转换器的输出端和充电指标值最低的所述副电池的状态。
8.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于，
所述升压DC/DC转换器是单向非绝缘转换器。
9.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于，
所述主电池是固定于车体的车载电池，
所述副电池是以能够拆装的方式设于所述车体的移动电池。
10.根据权利要求1所述的电动汽车，其特征在于，
所述主电池和所述副电池的标称电压是48V。
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