CN114074573A - 电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是使用于将可更换电池连接到电动车辆的连接器小型化。一种电源装置，包括第一电池，该第一电池是可更换的并且包括用于连接到移动体的电池连接器；移动体连接器，所述移动体连接器设置在移动体处并且能够连接到电池连接器；第一电力转换部，该第一电力转换部连接在移动体连接器与负载之间；第二电池，该第二电池与第一电池并联地连接到电源线，其中，电源线被配置为将第一电力转换部连接到负载；以及控制部，该控制部被配置为以使得从第一电池经由移动体连接器输出到第一电力转换部的电流具有第一值或小于第一值的值的方式控制第一电力转换部。

Description

电源装置
技术领域
本发明涉及一种电源装置。
背景技术
为了减少被认为是温室气体的二氧化碳排放，电动车辆越来越广泛地分布。广泛分布的一些电动车辆具有安装在其中的可更换电池(例如，专利文献1)。这样的可更换电池在该电池已从电动车辆移出之后在电动车辆外部充电。当安装在电动车辆中的电池具有少量电荷时，将该电池从电动车辆移除并且更换已经在电动车辆外部充电的另一个电池。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP2017-117615A
发明内容
当使电动车辆加速时，在峰值时，200A与300A之间的高电流流过电动车辆的电机。因此，用于将可更换电池连接到电动车辆的连接器应当是非常大且坚固的，以承受这样的高电流。
因此，本发明的目的是使将可更换电池连接到电动车辆的连接器小型化。
为了实现上述目的，根据本发明的电源装置包括第一电池，所述第一电池是可更换的并且包括用于连接到移动体的电池连接器；移动体连接器，所述移动体连接器设置在所述移动体处并且能够连接到所述电池连接器；第一电力转换部，所述第一电力转换部连接在所述移动体连接器与负载之间；第二电池，所述第二电池与所述第一电池并联地连接到电源线，其中，所述电源线被配置为将所述第一电力转换部连接到所述负载；以及控制部，所述控制部被配置为以如下方式控制所述第一电力转换部：从所述第一电池经由所述移动体连接器输出到所述第一电力转换部的电流具有第一值或小于第一值的值。
控制部可以被配置为以恒定电流从第一电池经由移动体连接器输出到第一电力转换部的方式控制第一电力转换部。
控制部可以被配置为以如下方式控制第一电力转换部：从第一电力转换部经由移动体连接器输入到第一电池的电流具有第二值或小于第二值的值。
电源装置可以进一步包括在电源线处的充电器，充电器并联连接到第一电池，其中，充电器可以包括：用于连接到交流电源的交流电源连接器；第二电力转换部，其被配置为将交流电力转换为直流电力且将直流电力供应到电源线，所述交流电力已从交流电源供应到第二电力转换部；和第一继电器，其被配置为在连接状态与断开状态之间切换，其中，在连接状态下，所述交流电源连接器连接到电源线，且在断开状态下，所述交流电源连接器与电源线断开，并且其中，第二电池可以包括：被配置为存储电力的储电部；和第二继电器，其被配置为在连接状态与断开状态之间切换，其中，在连接状态下，储电部连接到电源线，且在断开状态下，储电部从电源线断开。
本发明使得用于将可更换电池连接到电动车辆的连接器能够小型化。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的电源装置100；
图2示出了电力的流动；
图3示出了根据本发明的实施例的电源装置100；
图4示出了电力的流动；
图5示出了电力的流动；
图6示出了根据本发明的实施例的电源装置100；
图7示出了用于第一电池110和第二电池140的示例性充电过程；
图8示出了电力的流动；以及
图9示出了电力的流动。
参考符号列表
100电源装置
110第一电池
111储电部
112电池连接器
113继电器
120电动车辆连接器
130第一电力转换部
140第二电池
141储电部
142继电器
150控制部
200充电器
210连接器
220第二电力转换部
230继电器
具体实施方式
<电源装置100>
图1示出了根据本发明的实施例的电源装置100。电源装置100包括第一电池110、电动车辆连接器(移动体连接器)120、第一电力转换部130、第二电池140和控制部150。例如，电源装置100将存储在第一电池110和/或第二电池140中的电力供应到电动车辆(移动体)EV的负载L。
第一电池110包括用于存储电力的储电部111、用于连接到电动车辆EV的电池连接器112以及被配置为在连接状态与断开状态之间切换的继电器113，其中，在连接状态下，储电部111连接到电池连接器112，并且在断开状态下，储电部111从电池连接器112断开。例如，如图1所示，继电器113连接在储电部111与电池连接器112之间。
电动车辆连接器120能够连接到电池连接器112，并且布置在电动车辆EV中。通过将电池连接器112连接到电动车辆连接器120而将第一电池110连接到电动车辆EV。第一电池110是用于电动车辆EV的可更换电池，并且被配置为在第一电池110已经从电动车辆EV移除之后，该第一电池110在电动车辆EV的外部充电。例如，当连接到电动车辆EV的第一电池110的电荷量减少时，该第一电池110从电动车辆EV移除，并且更换为已经在电动车辆EV外部充电的另一个第一电池110。
第一电力转换部130连接在电动车辆连接器120与负载L之间。第一电力转换部130例如可以是绝缘直流/直流(DC/DC)转换器，诸如LLC转换器或双有源桥(DAV)转换器。
第二电池140与第一电池110并联地连接到电源线LH和LL，其中，电源线LH和LL将第一电力转换部130连接到负载L。根据本实施例，这使得除了从第一电池110供电之外，还能够从第二电池140向负载L供电。
第二电池140包括被配置为存储电力的储电部141和被配置为在连接状态与断开状态之间切换的继电器142，其中，在连接状态下，储电部141连接到电源线LH和LL，并且在断开状态下，储电部141从电源线LH和LL断开。例如，如图1所示，继电器142连接在储电部141与电源线LH和LL之间。
第二电池140安装于电动车辆EV，并且被配置为利用从第一电池110供应的电力充电。
控制部150通过控制第一电池110、第一电力转换部130和第二电池140来控制从第一电池110和/或第二电池140向负载L的供电。
控制部150被配置为以如下方式控制第一电力转换部130：从第一电池110经由电动车辆连接器120输出到第一电力转换部130的电流具有第一值或小于第一值的值。这里，第一值是例如50A。
根据本实施例，这使得能够限制流过电池连接器112和/或电动车辆连接器120的电流的值。因此，本实施例使得电池连接器112和/或电动车辆连接器120能够小型化。此外，在本实施例中，能够抑制在电池连接器112与电动车辆连接器120之间的接触部处发生起火事故。
在这种情况下，控制部150可以以从第一电池110经由电动车辆连接器120向第一电力转换部130输出恒定电流的方式控制第一电力转换部130。以这种方式，在本实施例中，当负载L消耗比从第一电池110输出的电流更小的电流时，能够在从第一电池110向负载L供电的同时，同样从第一电池110向第二电池140供电，由此能够对第二电池140充电，如图2所示。
此外，这导致当负载L消耗小电流时第二电池140继续被充电。根据本实施例，即使当第一电池110具有零电荷量时，第二电池140也不具有零电荷量，这使得能够利用第二电池140驱动电动车辆EV。因此，根据本实施例，能够在第一电池110出现零电荷量之后向电动车辆EV的用户呈现更换电池的请求。
负载L可以包括在峰值处消耗比第一值更大的电流的负载。如上所述，根据本实施例的电源装置100包括第二电池140，其中，超过第一值的电流能够从第二电池传输到负载。因此，即使当存在具有高消耗电流的负载时，在本实施例中也能够使电池连接器112和/或电动车辆连接器120小型化。
此外，根据本实施例，输出超过第一值的高电流的第二电池140被安装到电动车辆EV。根据本实施例，这使得能够防止具有高输出电流这样的电池被普通用户碰触。
此外，根据本实施例的第一电池110不是输出高电流的电池。因此，与具有高输出电流的电池相比，该实施例使得能够以低成本生产第一电池110。
此外，根据本实施例的电源装置100包括两个电池，即第一电池110和第二电池140。根据本实施例，这使得即使在这些电池中的一个电池具有故障时电动车辆EV也能够继续行进。
<电动车辆EV的加速/减速>
例如，如图3所示，负载L包括电机M，电机M经由逆变器INV连接到电源装置100，并驱动电动车辆EV。当电动车辆EV以恒定速度行驶时，电机M消耗约25A的电流。因此，当电动车辆EV以恒定速度行驶时，能够例如通过将第一值设置为50A而利用从第一电池110输出的电力来驱动电机M。
然而，当使电动车辆EV加速时，电机M在峰值处消耗200A至300A之间的电流。因此根据本实施例，在第一值小于200A(例如，50A)的情况下，当使电动车辆EV加速时，如图4所示，电机M除了被供应有来自第一电池110的电力之外，电机M还被供应有来自第二电池140的电力。
另一方面，当使电动车辆EV减速时，电机M产生电力。根据本实施例，当使电动车辆EV减速(再生)时，如图5所示，由电机M产生的电力因此被供应到第一电池110和/或第二电池140，以对第一电池110/第二电池140充电。在这种情况下，控制部150优选地以如下方式控制第一电力转换部130：从第一电力转换部130经由电动车辆连接器120输入到第一电池110的电流具有第二值或小于第二值的值。
这使得能够抑制流过电池连接器112和/或电动车辆连接器120的电流的值。因此，能够使电池连接器112和/或电动车辆连接器120小型化。第二值可以与第一值相同或不同。
此外，根据本实施例，即使当第二电池140被充满电时，也允许对第一电池110进行充电，这能够实现再生能量的有效再生并且因此实现再生效率的提高。
<充电器200>
图6示出了根据本发明另一实施例的电源装置100。除了第一电池110、电动车辆连接器120、第一电力转换部130和第二电池140之外，根据本实施例的电源装置100还包括充电器200，充电器200与第一电池110并联地连接到电源线LH和LL。根据本实施例，这使得即使当第一电池110连接到电动车辆EV时，也能够对第一电池110充电。
充电器200包括用于连接到交流电源AC的连接器210、第二电力转换部220和继电器230。
第二电力转换部220连接在连接器210与电源线LH和LL之间，并且该第二电力转换部220将已经从连接到连接器210的交流电源AC接收的交流电力转换为直流电力，并且将该直流电力输出到电源线LH和LL。第二电力转换部220可以包括功率因数校正电路，其校正从交流电源AC输出的交流电力的功率因数。
继电器230在连接状态与断开状态之间切换，其中，在连接状态下，连接器210连接到电源线LH和LL，并且在断开状态下，连接器210从电源线LH和LL断开。如图6所示，继电器230可以连接在连接器210与第二电力转换部220之间，或者连接在第二电力转换部220与电源线LH和LL之间。
图7示出了第一电池110和第二电池140的示例性充电过程。在开始该充电过程之前，充电器200中的第二电力转换部220未被启动，并且充电器200中的继电器230处于断开状态。
一旦充电过程已经开始进行，控制部150就停止第一电力转换部130，并且在保持第一电池110的继电器113处于连接状态的同时将第二电池140的继电器142切换到断开状态(步骤S701)。然后，控制部150将充电器200中的继电器230切换至连接状态(步骤S702)，并启动第一电力转换部130和第二电力转换部220(步骤S703)。此时，控制部150控制第一电力转换部130，以将从第二电力转换部220输出的直流电力供应至第一电池110。以这种方式，如图8所示，利用从交流电源AC供应的电力对第一电池110充电。
当第一电池110已被充满电时(步骤S704，是)，控制部150使第一电力转换部130和第二电力转换部220停止，将充电器200中的继电器230切换至断开状态(步骤S705)，并检查第二电池140是否被充满电(步骤S706)。
如果第二电池140被充满电(步骤S706，是)，则结束通过交流电源AC的充电过程。
如果第二电池140没有被充满电(步骤S706，否)，则在保持第一电池110的继电器113处于连接状态的同时，将第二电池140的继电器142切换到连接状态(步骤S707)，并且第一电力转换部130启动(步骤S708)。此时，控制部150控制第一电力转换部130，以将从第一电池110输出的电力供应至第二电池140。以这种方式，如图9所示，利用从第一电池110输出的电力对第二电池140充电。然后，如果第二电池140已经被充满电(步骤S709，是)，则返回到步骤S701。
以这种方式，提供如上所述的充电过程，使得第一电池110由交流电源AC经由充电器200充电，而第二电池140由第一电池充电而不经过充电器200。因此，本实施例不要求第二电池140的继电器142和充电器200中的继电器230二者同时处于连接状态，这使得充电器200的连接器210能够总是保持与第二电池140绝缘。
只要第一电力转换部是绝缘电力转换器，则即使当第二电力转换部220不是绝缘电力转换器时，本实施例也使得充电器200的连接器210总是保持与第一电池110/第二电池140绝缘。因此，与具有变压器和/或多个开关元件的绝缘电力转换部相比，本实施例使得第二电力转换部220能够小型化。因此，能够使充电器200小型化。
应注意，在负载L包括经由逆变器INV连接到电源装置100的电机M的情况下(图3)，交流电力可借助于逆变器INV和/或电机M转换成直流电力(例如，DE102016213061 A1和JP2007-318970A，描述使用逆变器和/或电机转换电力的技术)。这使得第二电力转换部220能够配置有逆变器INV和/或电机M，并且消除了对用于将交流电力转换成直流电力的附加电路的需要，这允许充电器200进一步小型化。
通过上述优选实施例描述了本发明。虽然这里通过展示特定示例来描述了本发明，但是在不脱离权利要求中限定的本发明的核心和范围的情况下，可以以各种方式修改和改变这些示例。

Claims (4)

1.一种电源装置，包括：
第一电池，该第一电池是可更换的，并且包括用于连接到移动体的电池连接器；
移动体连接器，该移动体连接器设置于所述移动体，并且能够连接到所述电池连接器；
第一电力转换部，该第一电力转换部连接在所述移动体连接器与负载之间；
第二电池，该第二电池与所述第一电池并联地连接到电源线，其中，所述电源线被配置为将所述第一电力转换部连接到所述负载；以及
控制部，该控制部被配置为以如下方式控制所述第一电力转换部：从所述第一电池经由所述移动体连接器输出到所述第一电力转换部的电流具有第一值或小于第一值的值。
2.根据权利要求1所述的电源装置，
其中，所述控制部被配置为以如下方式控制所述第一电力转换部：恒定电流从所述第一电池经由所述移动体连接器输出到所述第一电力转换部。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置，
其中，所述控制部被配置为以如下方式控制所述第一电力转换部：从所述第一电力转换部经由所述移动体连接器输入到所述第一电池的电流具有第二值或小于第二值的值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电源装置，还包括在所述电源线处的充电器，所述充电器与所述第一电池并联地连接，
其中，所述充电器包括：
用于连接到交流电源的交流电源连接器；
第二电力转换部，该第二电力转换部被配置为将交流电力转换为直流电力，并且将所述直流电力供应到所述电源线，所述交流电力已经从所述交流电源供应到所述第二电力转换部；以及
第一继电器，该第一继电器被配置为在连接状态与断开状态之间切换，其中，在连接状态下，所述交流电源连接器连接到所述电源线，并且在断开状态下，所述交流电源连接器从所述电源线断开，并且
其中，所述第二电池包括：
储电部，该储电部被配置为存储电力；以及
第二继电器，该第二继电器被配置为在连接状态与断开状态之间切换，其中，在连接状态下，所述储电部连接到所述电源线，并且在断开状态下，所述储电部从所述电源线断开。
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