УСТАНОВКА ЭНЕРГОПИТАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2011 года по МПК H02J7/00 B60L11/18 

Область техники

Настоящее изобретение относится к установке энергопитания транспортного средства и к транспортному средству. В частности, настоящее изобретение относится к установке энергопитания для транспортного средства, включающей в себя основное устройство накопления энергии и множество вспомогательных устройств накопления энергии, и к транспортному средству.

Известный уровень техники

В последние годы электромобили, гибридные транспортные средства, транспортные средства с топливными элементами и тому подобные транспортные средства были разработаны и выполнены с возможностью практического использования в качестве транспортных средств, отвечающих требованиям охраны окружающей среды. Эти транспортные средства оснащены электродвигателем и установкой энергопитания для приведения в действие электродвигателя.

В опубликованном патенте Японии №2003-209969 раскрывается система управления энергопитанием тягового электродвигателя для транспортного средства. Эта система включает в себя, по меньшей мере, один инвертор для регулируемой подачи энергии в тяговый электродвигатель, множество каскадов энергопитания, причем каждый имеет батарею, и реверсивный преобразователь напряжения постоянного тока (DC/DC), соединенный электропроводами параллельно для обеспечения энергией постоянного тока (DC), по меньшей мере, одного инвертора, и устройство управления, управляющее множеством каскадов энергопитания таким образом, что батарея из множества каскадов энергопитания заряжается и разряжается в равной степени для обеспечения возможности для множества каскадов энергопитания поддерживать выходное напряжение, по меньшей мере, одного инвертора.

В электромобиле желательно, чтобы дальность пробега, обеспечиваемая одной зарядкой, была максимально длинной. Аналогично с гибридным транспортным средством, в котором устанавливаются вместе двигатель внутреннего сгорания, аккумуляторная батарея и электродвигатель, причем желательно, чтобы дальность пробега, обеспечиваемая одной зарядкой без использования двигателя внутреннего сгорания, при этом была максимально длинной в случае с конфигурацией, в которой аккумуляторная батарея может заряжаться от внешнего источника.

Количество энергии батареи, устанавливаемой в транспортном средстве, должно быть повышенным для удлинения дальности пробега, обеспечиваемой одной зарядкой. Способ увеличения количества энергии включает в себя: 1) увеличение энергетической емкости на элемент батареи, и 2) увеличение количества установленных элементов батареи.

Способ 1), упомянутый выше, имеет недостаток в том, что требуемую величину емкости невозможно обеспечить, так как верхний предел ограничен из-за предела прочности элементов батареи и тому подобного. При вышеупомянутом способе 2) возможное решение состоит в увеличении количества элементов с включением последовательно или параллельно.

Напряжение становится выше, когда количество элементов батареи увеличивается последовательно. Ввиду напряжения пробоя инвертора и электродвигателя, которые находятся под электрической нагрузкой, существуют пределы увеличения количества элементов батареи при включении последовательно из-за верхнего предела из-за напряжения пробоя. Хотя требуемая емкость может быть обеспечена соединением элементов батареи параллельно, если параллельное соединение выполнено без регулятора мощности, производительность всех батарей не может быть полностью исчерпана, поскольку только некоторые из батарей начнут ухудшать свои характеристики.

В системе управления энергопитанием, которая имеет регулятор мощности, предусмотренный для каждой батареи, как раскрыто в опубликованном патенте Японии №2003-209969, конфигурация становится сложной, что в результате приводит к более высокой стоимости установки. Более того, реле допустимого тока должно быть предусмотрено на каждом источнике энергии, когда источник энергии должен использоваться переключаемым образом. Конфигурация будет сложной, причем нуждающейся в устройстве для переключения.

Описание изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении установки энергопитания транспортного средства и транспортного средства с увеличенным количеством заряжаемой энергии, причем с уменьшением количества элементов в установке.

Настоящее изобретение направлено на установку энергопитания транспортного средства, включающую в себя основное устройство накопления энергии, линию энергопитания, по которой энергия подается в инвертор, который приводит в действие электродвигатель, первый преобразователь напряжения, предусмотренный между основным устройством накопления энергии и линией энергопитания для преобразования напряжения, множество вспомогательных устройств накопления энергии, установленных параллельно друг к другу, и второй преобразователь напряжения, предусмотренный между множеством вспомогательных устройств накопления энергии и линией энергопитания для преобразования напряжения.

Предпочтительно, второй преобразователь напряжения избирательно соединяют с любым одним из множества вспомогательных устройств накопления энергии для преобразования напряжения.

Предпочтительно, установка энергопитания транспортного средства дополнительно включает в себя первый соединитель, предусмотренный между основным устройством накопления энергии и первым преобразователем напряжения для выполнения замыкания и размыкания электрического соединения, и второй соединитель, предусмотренный между множеством вспомогательных устройств накопления энергии и вторым преобразователем напряжения для выполнения замыкания и размыкания электрического соединения. Вторым соединителем управляют для достижения состояния соединения, в котором любое одно из множества вспомогательных устройств накопления энергии избирательно соединено со вторым преобразователем напряжения, и состояния разъединения, в котором ни одно из множества вспомогательных устройств накопления энергии не соединено со вторым преобразователем напряжения.

Более предпочтительно, первый соединитель включает в себя первое реле, подключенное между основным устройством накопления энергии и первым преобразователем напряжения, и второе реле и токоограничивающий резистор, соединенные последовательно. Второе реле и токоограничивающий резистор, соединенные последовательно, соединены параллельно с первым реле. Второй соединитель включает в себя третье реле, подключенное между первым из множества вспомогательных устройств накопления энергии и вторым преобразователем напряжения, и четвертое реле, подключенное между вторым из множества вспомогательных устройств накопления энергии и вторым преобразователем напряжения.

Кроме того, предпочтительно, каждое от первого до четвертого реле предусмотрено на стороне одного электрода соответствующего устройства накопления энергии. Одинаковые электроды имеют полярность, идентичную одна другой. Каждый другой электрод основного устройства накопления энергии и множества вспомогательных устройств накопления энергии соединены в общий узел. Каждый другой электрод имеет полярность, противоположную полярности первого электрода. Установка энергопитания транспортного средства, кроме того, включает в себя пятое реле, предусмотренное между общим узлом и первым и вторым преобразователями напряжения.

Также, предпочтительно, установка энергопитания транспортного средства дополнительно включает в себя блок управления, осуществляющий управление первым и вторым преобразователями напряжения и осуществляющий управление размыканием и замыканием реле, от первого до четвертого. Блок управления приводит в токопроводящее состояние, по меньшей мере, одно из реле, первое или второе, и имеет напряжение на линии энергопитания, преобразованное в напряжение первого вспомогательного устройства накопления энергии посредством первого преобразователя напряжения, а затем приводит в токопроводящее состояние третье реле.

К тому же, предпочтительно, установка энергопитания транспортного средства включает в себя блок управления, осуществляющий управление первым и вторым преобразователями напряжения и осуществляющий управление размыканием и замыканием реле, от первого до четвертого. Блок управления осуществляет управление первым и вторым преобразователями напряжения так, что передача энергии между первым вспомогательным устройством накопления энергии и линией энергопитания становится нулевой, когда третье реле переведено из токопроводящего состояния в непроводящее состояние.

Также, предпочтительно, блок управления прекращает функционирование второго преобразователя напряжения после того, как напряжение на линии энергопитания возрастает до уровня выше, чем напряжение первого вспомогательного устройства накопления энергии посредством приведения в действие любого из преобразователей напряжения, первого или второго, и инвертора для приведения к нулю передачи энергии между первым вспомогательным устройством накопления энергии и линией энергопитания.

Кроме того, предпочтительно, установка энергопитания транспортного средства дополнительно включает в себя блок управления, осуществляющий управление первым и вторым преобразователями напряжения и осуществляющий управление размыканием и замыканием реле, от первого до четвертого. Блок управления приводит третье реле в непроводящее состояние, а затем приводит четвертое реле в проводящее состояние после регулирования напряжения на линии энергопитания до напряжения второго вспомогательного устройства накопления энергии посредством приведения в действие первого преобразователя напряжения.

Предпочтительно, первое вспомогательное устройство накопления энергии наряду с множеством вспомогательных устройств накопления энергии и основным устройством накопления энергии могут выдавать максимальную мощность, допустимую для электрической нагрузки, подсоединенной к линии энергопитания.

Предпочтительно, установка энергопитания транспортного средства дополнительно включает в себя единый блок управления, осуществляющий управление первым и вторым преобразователями напряжения и осуществляющий управление размыканием и замыканием реле, от первого до четвертого. Блок управления дополнительно управляет упомянутым инвертором.

В соответствии с другой особенностью настоящее изобретение относится к транспортному средству, включающему в себя любую упомянутую установку энергопитания транспортного средства, указанную ранее.

В соответствии с настоящим изобретением заряжаемое количество энергии может быть увеличено при одновременном уменьшении количества элементов в установке, которая должна быть включена в транспортное средство.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - представляет основную конфигурацию транспортного средства 1 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - принципиальная схема, представляющая детальную конфигурацию инверторов 14 и 22 на фиг.1.

Фиг.3 - принципиальная схема, представляющая детальную конфигурацию повышающих преобразователей 12А и 12В на фиг.1.

Фиг.4 - представляет конфигурацию транспортного средства 100 в соответствии с модификацией транспортного средства на фиг.1.

Фиг.5 - блок-схема для описания управления, осуществляемого устройством 30 управления, когда систему энергопитания приводят в действие.

Фиг.6 - диаграмма рабочих временных сигналов, представляющая пример, когда операция выполняется на основании блок-схемы на фиг.5.

Фиг.7 - диаграмма рабочих временных сигналов, представляющая другой пример, когда операция выполняется на основании блок-схемы на фиг.5.

Фиг.8 - блок-схема для описания управления, осуществляемого устройством 30 управления, когда разъединяют батарею ВВ1, которая является вспомогательным устройством накопления энергии.

Фиг.9 - блок-схема для описания управления, осуществляемого устройством 30 управления, когда включают вспомогательное устройство накопления энергии.

Фиг.10 - диаграмма рабочих временных сигналов, представляющая пример, когда операция выполняется на основании блок-схемы на фиг.9.

Фиг.11 - диаграмма рабочих временных сигналов, представляющая другой пример, когда операция выполняется на основании блок-схемы на фиг.9.

Наилучшие способы для осуществления изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на чертежи. На чертежах аналогичные или соответствующие элементы имеют обозначенные аналогичные ссылочные позиции, и вследствие того их описание не повторяется.

Фиг.1 - представляет основную конфигурацию транспортного средства 1 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на фиг.1 транспортное средство 1 включает в себя батареи ВА, ВВ1 и ВВ2, которые являются устройствами накопления энергии, соединители 39А и 39В, повышающие преобразователи 12А и 12В, сглаживающие конденсаторы С1, С2 и СН, датчики 10А, 10В1, 10В2, 13, 21А и 21В напряжения, инверторы 14 и 22, двигатель 4, электродвигатели-генераторы MG1 и MG2, делитель мощности 3, колесо 2 и устройство 30 управления.

Установка энергопитания транспортного средства настоящего варианта осуществления включает в себя батарею ВА, которая является основным устройством накопления энергии, линию энергопитания PL2, по которой энергия подается в инвертор 22, который приводит в действие электродвигатель-генератор MG2, повышающий преобразователь 12А, предусмотренный между основным устройством (ВА) накопления энергии и линией PL2 энергопитания, пригодный в качестве преобразователя напряжения, преобразующего напряжение, батареи ВВ1 и ВВ2, предусмотренные параллельно одна другой, пригодные в качестве множества вспомогательных устройств накопления энергии, и повышающий преобразователь 12В, предусмотренный между множеством вспомогательных устройств (ВВ1 и ВВ2) накопления энергии и линией PL2 энергопитания, пригодный в качестве преобразователя напряжения для преобразования напряжения.

Преобразователь (12В) напряжения избирательно соединяют с любым одним из множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии для осуществления преобразования напряжения.

Вспомогательное устройство (или ВВ1, или ВВ2) накопления энергии и основное устройство (ВА) накопления энергии имеют заряжаемую емкость, заданную таким образом, что допустимая максимальная мощность электрической нагрузки (22 и MG2), соединенной с линией энергопитания, может быть, например, выводимой при одновременном использовании. Соответственно, функционирование с максимальной мощностью допускается в электромобиле с эксплуатацией, когда двигатель не используется. Если состояние накопления вспомогательного устройства накопления энергии ухудшено, то вспомогательное устройство накопления энергии может быть заменено для осуществления дальнейшей эксплуатации. Когда энергия вспомогательного устройства накопления энергии израсходована, эксплуатация с максимальной мощностью является допустимой при использовании двигателя в дополнение к основному устройству накопления энергии без использования вспомогательного устройства накопления энергии.

В соответствии с описанной выше конфигурацией количество повышающих преобразователей не должно увеличиваться настолько же, насколько количество устройств накопления энергии, так как повышающий преобразователь 12В совместно используется с множеством вспомогательных устройств накопления энергии. Для дальнейшего увеличения дальности пробега электромобиля следует дополнительно устанавливать батарею, параллельно батареям ВВ1 и ВВ2.

Предпочтительно, установленное в транспортном средстве устройство накопления энергии можно заряжать от внешнего источника. Для этой цели транспортное средство 1 дополнительно включает в себя зарядное устройство (6) батареи для соединения с промышленным источником 8 питания переменного тока, например, 100V. Зарядное устройство (6) батареи преобразует переменный ток в постоянный ток, а также регулирует напряжение для подачи в батарею. С целью обеспечения возможности зарядки от внешнего источника может быть использована схема соединения нейтральных точек обмотки статора электродвигателей-генераторов MG1 и MG2 с источником питания переменного тока или схема объединения повышающих преобразователей 12А и 12В для функционирования в качестве преобразователя переменного тока в постоянный ток (АС/DC).

Сглаживающий конденсатор С1 подсоединен между линией PL1A энергопитания и заземляющей линией SL2. Датчик 21А напряжения детектирует и обеспечивает напряжение VLA для устройства 30 управления через сглаживающий конденсатор С1. Повышающий преобразователь 12А повышает напряжение через сглаживающий конденсатор С1.

Сглаживающий конденсатор С2 подсоединен между линией PL1B энергопитания и заземляющей линией SL2. Датчик 21В напряжения детектирует и обеспечивает напряжение VLB для устройства 30 управления через сглаживающий конденсатор С2. Повышающий преобразователь 12В повышает напряжение через сглаживающий конденсатор С2.

Сглаживающий конденсатор СН сглаживает напряжение, повышенное повышающими преобразователями 12А и 12В. Датчик 13 напряжения воспринимает и обеспечивает устройство 30 управления напряжением VH через сглаживающий конденсатор СН.

Инвертор 14 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от повышающего преобразователя 12В или 12А, в трехфазное напряжение переменного тока, которое подается в электродвигатель-генератор MG1. Инвертор 22 преобразует напряжение постоянного тока, подаваемое от повышающего преобразователя 12В или 12А в трехфазное напряжение переменного тока, которое подается в электродвигатель-генератор MG2.

Делитель 3 мощности соединен с двигателем 4 и электродвигателями-генераторами MG1 и MG2 для разделения мощности между ними. Например, механизм планетарной передачи, содержащий три вала вращения солнечного зубчатого колеса, водило планетарной передачи и кольцевое зубчатое колесо могут быть использованы в качестве делителя мощности. В механизме планетарной передачи, когда вращение двух из трех валов вращения определено, вращение оставшегося одного вала вращения, по существу, определено. Эти три вала вращения соединяются с каждым валом вращения двигателя 4, электродвигателя-генератора MG1 и электродвигателя-генератора MG2 соответственно. Вал вращения электродвигателя-генератора MG2 соединен с колесом 2 посредством понижающей передачи и/или дифференциальной передачи, при этом не показанных. Кроме того, в делитель 3 мощности может быть дополнительно установлена понижающая передача для вала вращения электродвигателя-генератора MG2.

Соединитель 39А включает в себя основное реле SMR2 системы, подсоединенное между положительным электродом батареи ВА и линией PL1A энергопитания, причем основное реле SMR1 системы и токоограничивающий резистор R соединены последовательно, при этом параллельно с основным реле SMR2 системы, а основное реле SMR3 системы подсоединено между отрицательным электродом батареи ВА (заземляющая линия SL1) и узлом N2.

Основные реле SMR1-SMR3 системы имеют свое токопроводящее/непроводящее состояние, управляемое в соответствии с сигналами CONT1-CONT3 управления соответственно, причем подаваемыми от устройства 30 управления.

Датчик 10А напряжения измеряет напряжение VBA на батарее ВА. Хотя и не показано, датчик тока, измеряющий ток, текущий к батарее ВА, при этом предусмотрен для осуществления контроля состояния заряда батареи ВА наряду с датчиком 10А напряжения. Для батареи ВА можно использовать вторичную батарею, такую как свинцовую батарею, никель-гидридную батарею и ионно-литиевую батарею, или конденсатор большой емкости, такой как электрический двухслойный конденсатор.

Соединитель 39В предусмотрен между линией PL1B энергопитания и заземляющей линией SL2 и батареями ВВ1, ВВ2. Соединитель 39В включает в себя реле SR1, подключенное между положительным электродом батареи ВВ1 и линией PL1B энергопитания, реле SR1G, подключенное между отрицательным электродом батареи ВВ1 и заземляющей линией SL2, реле SR2, подключенное между положительным электродом батареи ВВ2 и линией PL1B энергопитания, и реле SR2G, подключенное между отрицательным электродом батареи ВВ2 и заземляющей линией SL2. Реле SR1 и SR2 имеют свое токопроводящее/непроводящее состояние, управляемое в соответствии с сигналами CONT4 и CONT5 управления соответственно, причем подаваемыми от устройства 30 управления. Реле SR1G и SR2G имеют свое токопроводящее/непроводящее состояние, управляемое в соответствии с сигналами CONT6 и CONT7 управления соответственно, причем подаваемыми от устройства 30 управления. Заземляющая линия SL2 проходит через повышающие преобразователи 12А и 12В к инверторам 14 и 22, что описано ниже.

Датчик 10В1 напряжения измеряет напряжение VBB1 на батарее ВВ1. Хотя и не показано, датчик тока для измерения тока, текущего к каждой батарее, при этом предусмотрен для осуществления контроля состояния заряда батарей ВВ1 и ВВ2 наряду с датчиками 10В1 и 10В2 напряжения. Для батарей ВВ1 и ВВ2 можно применять вторичную батарею, такую как свинцовую батарею, никель-гидридную батарею и ионно-литиевую батарею, или конденсатор большой емкости, такой как электрический двухслойный конденсатор.

Инвертор 14 подключен к линии PL2 энергопитания и заземляющей линии SL2. Инвертор 14 принимает повышенное напряжение от повышающих преобразователей 12А и 12В для приведения в действие электродвигателя-генератора MG1 с целью, например, запуска двигателя 4. Кроме того, инвертор 14 возвращает в повышающие преобразователи 12А и 12В электрическую энергию, сгенерированную в электродвигателе-генераторе MG1 посредством энергии, переданной от двигателя 4. На этом каскаде повышающие преобразователи 12А и 12В управляются с помощью устройства 30 управления для функционирования в качестве схем преобразования с понижением.

Датчик 24 тока детектирует ток, текущий в электродвигатель-генератор MG1 в качестве значения MCRT1 тока двигателя, который подается в устройство 30 управления.

Инвертор 22 подключен к линии PL2 энергопитания и заземляющей линии SL параллельно с инвертором 14. Инвертор 22 преобразует выходное напряжение постоянного тока от повышающих преобразователей 12А и 12В в трехфазное напряжение переменного тока, которое подается в электродвигатель-генератор MG2, который приводит в действие колесо 2. Инвертор 22 также возвращает энергию, сгенерированную в электродвигателе-генераторе MG2, в повышающие преобразователи 12А и 12В в соответствии с рекуперативным торможением. На этом каскаде повышающие преобразователи 12А и 12В управляются с помощью устройства 30 управления для функционирования в качестве схем преобразования с понижением.

Датчик 25 тока обнаруживает ток, текущий в электродвигатель-генератор MG2 в качестве значения MCRT2 тока электродвигателя. Значение MCRT2 тока электродвигателя выводится к устройству 30 управления.

Устройство 30 управления принимает каждое значение команды крутящего момента и скорость вращения электродвигателей-генераторов MG1 и MG2, каждое значение напряжения VBA, VBB1, VBB2, VLA, VLB и VH, значения тока MCRT1, MCRT2 двигателей и сигнал IGON для приведения в действие. Устройство 30 управления выдает на повышающий преобразователь 12В управляющий сигнал PWMUB для выполнения команды управления на повышение напряжения, управляющий сигнал PWMDB для выполнения команды управления на преобразование с понижением напряжения и сигнал выключения для выполнения команды на прекращение функционирования.

Кроме того, устройство 30 управления выдает на инвертор 14 управляющий сигнал PWMI1 для выполнения команды на преобразование напряжения постоянного тока, которое является выходным из промежуточных преобразователей 12А и 12В, в напряжение переменного тока, направленное для приведения в действие электродвигателя-генератора MG1, и управляющий сигнал PWMC1 для выполнения рекуперативной команды управления для преобразования напряжения переменного тока, сгенерированного в электродвигателе-генераторе MG1, в напряжение постоянного тока для возврата в повышающие преобразователи 12А и 12В.

Подобным образом устройство 30 управления выдает на инвертор 22 управляющий сигнал PWMI2 для выполнения команды на преобразование напряжения переменного тока, направленного для приведения в действие электродвигателя-генератора MG2 в напряжение постоянного тока, и управляющий сигнал PWMC2 для выполнения рекуперативной команды управления для преобразования напряжения переменного тока, сгенерированного в электродвигателе-генераторе MG2, в напряжение постоянного тока для возврата в повышающие преобразователи 12А и 12В.

Фиг.2 является принципиальной схемой, представляющей детальную конфигурацию инверторов 14 и 22 на фиг.1.

Инвертор 14, со ссылкой на фиг.1 и 2, включает в себя плечо 15 U-фазы, плечо 16 V-фазы и плечо 17 W-фазы. Плечо 15 U-фазы, плечо 16 V-фазы и плечо 17 W-фазы соединены параллельно между питающей линией PL2 и заземляющей линией SL2.

Плечо 15 U-фазы включает в себя IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором) элементы Q3 и Q4, соединенные последовательно между линией PL2 энергопитания и заземляющей линией SL2, и диоды D3 и D4, соединенные параллельно с IGBT элементами Q3 и Q4 соответственно. Диод D3 содержит катод, соединенный с коллектором IGBT элемента Q3, а его анод соединен с эмиттером IGBT элемента Q3. Диод D4 содержит катод, соединенный с коллектором IGBT элемента Q4, а его анод соединен с эмиттером IGBT элемента Q4.

Плечо 16 V-фазы включает в себя элементы IGBT Q5 и Q6, соединенные последовательно между линией PL2 энергопитания и заземляющей линией SL2, и диоды D5 и D6, соединенные параллельно с IGBT элементами Q5 и Q6 соответственно. Диод D5 содержит катод, соединенный с коллектором IGBT элемента Q5, а его анод соединен с эмиттером IGBT элемента Q5. Диод D6 содержит катод, соединенный с коллектором IGBT элемента Q6, а его анод соединен с эмиттером IGBT элемента Q6.

Плечо 17 W-фазы включает в себя IGBT элементы Q7 и Q8, соединенные последовательно между линией PL2 энергопитания и заземляющей линией SL2, и диоды D7 и D8, соединенные параллельно с IGBT элементами Q7 и Q8 соответственно. Диод D7 содержит катод, соединенный с коллектором IGBT элемента Q7, а его анод соединен с эмиттером IGBT элемента Q7. Диод D8 содержит катод, соединенный с коллектором IGBT элемента Q8, а его анод соединен с эмиттером IGBT элемента Q8.

Промежуточная точка каждого плеча фазы соединена с каждым фазовым концом каждой обмотки фазы электродвигателя-генератора MG1. В частности, электродвигатель-генератор MG1 является трехфазным синхронным двигателем с постоянными магнитами. Три обмотки U, V и W-фаз имеют каждая один конец в соединении с нейтральной точкой. Другой конец обмотки U-фазы соединен с линией UL, выходящей из узла соединения IGBT элементов Q7 и Q8.

Инвертор 22 на фиг.1 аналогичен инвертору 14 по внутренней конфигурации схемы при условии, что он соединен с электродвигателем-генератором MG2. Следовательно, подробное описание вследствие того не повторяется. С целью упрощения на фиг.2 изображены управляющие сигналы PWMI1 и PWMC1, а управляющие сигналы PWMI2 и PWMC2 подаются в инверторы 14 и 22 соответственно, как изображено на фиг.1.

Фиг.3 - принципиальная схема, представляющая детальную конфигурацию повышающих преобразователей 12А и 12В на фиг.1.

Повышающий преобразователь 12А, со ссылкой на фиг.1 и 3, включает в себя катушку L1 индуктивности, имеющую один конец, соединенный с линией PLIA энергопитания, выводы IGBT Q1 и Q2, соединенные последовательно между линией PLIA энергопитания и заземляющей линией SL2, и диоды D1 и D2, соединенные параллельно с IGBT элементами Q1 и Q2 соответственно.

Катушка L1 индуктивности имеет второй конец, соединенный с эмиттером IGBT элемента Q1 и коллектором IGBT элемента Q2. Диод D1 имеет катод, соединенный с коллектором IGBT элемента Q1, и анод, соединенный с эмиттером IGBT элемента Q1. Диод D2 имеет катод, соединенный с коллектором IGBT элемента Q2, и анод, соединенный с эмиттером IGBT элемента Q2.

Повышающий преобразователь 12В на фиг.1 аналогичен повышающему преобразователю 12А во внутренней конфигурации схемы при условии, что он соединен с линией PL1B энергопитания вместо линии PL1A энергопитания. Следовательно, подробное описание вследствие того не повторяется. Кроме того, с целью упрощения на фиг.3 изображены управляющие сигналы PWU и PWD, подаваемые в повышающий преобразователь. Как показано на фиг.1, в повышающие преобразователи 12А и 12В подаются различные управляющие сигналы PWUA и PWDA и управляющие сигналы PWUB и PWDB соответственно.

Фиг.4 - представляет схему транспортного средства 100, которая является модификацией в соответствии с модификацией транспортного средства 1 на фиг.1.

Транспортное средство 100, со ссылкой на фиг.4, включает в себя батареи ВА, ВВ1 и ВВ2, которые являются устройствами накопления энергии, соединители 40А и 40В, основное реле SMR3 системы, повышающие преобразователи 12А и 12В, сглаживающие конденсаторы С1, С2 и СН, датчики 10А, 10В1, 10В2, 13, 21А и 21В напряжения, инверторы 14 и 22, двигатель 4, электродвигатели-генераторы MG1 и MG2, делитель 3 мощности, колесо 2 и устройство 30 управления. Другими словами, транспортное средство 100 отличается от транспортного средства 1 тем, что оно включает в себя соединители 40А и 40В вместо соединителей 39А и 39В и основное реле SMR3 системы на стороне отрицательного электрода, предусмотренное совместно для батарей ВА, ВВ1 и ВВ2 в дополнение к соединителю 40А.

Соединитель 40А включает в себя основное реле SMR2 системы, подсоединенное между положительным электродом батареи ВА и линией PL1A энергопитания, и основное реле SMR1 системы, и токоограничивающий резистор R, соединенные последовательно, причем параллельно основному реле SMR2 системы. Отрицательный электрод батареи ВА соединен с заземляющей линией SL1.

Соединитель 40В установлен между линией PL1B энергопитания и положительными электродами батарей ВВ1 и ВВ2. Соединитель 40В включает в себя реле SR1, подсоединенное между положительным электродом батареи ВВ1 и линией PL1B энергопитания, и реле SR2, подсоединенное между положительным электродом батареи ВВ2 и линией PL1B энергопитания. Реле SR1 и реле SR2 имеют их токопроводящее/непроводящее состояние, управляемое посредством управляющих сигналов CONT4 и CONT5 соответственно, поданных от устройства 30 управления. Отрицательные электроды батарей ВВ1 и ВВ2 соединены оба с заземляющей линией SL1.

Основное реле SMR3 системы на фиг.4 подключено между заземляющей линией SL2 и узлом N1, где путь от отрицательного электрода батареи ВА, определенной в качестве основного устройства накопления энергии, соединяется с путем от каждого отрицательного электрода батарей ВВ1 и ВВ2, определенных в качестве вспомогательных устройств накопления энергии, в отличие от фиг.1. Следует отметить, что количество реле может быть уменьшено посредством использования одного основного реле SMR3 системы в качестве реле для разъединения отрицательного электрода вспомогательного устройства накопления энергии от системы.

Конфигурация и функционирование остальных элементов в транспортном средстве 100 аналогичны таким элементам транспортного средства 1 на фиг.1. Следовательно, описание не повторяется.

Фиг.5 является принципиальной схемой для описания управления, выполняемого устройством 30 управления, когда система энергопитания приводится в действие. Процесс этой последовательности операций выполняется по заданной основной программе в каждый текущий момент заранее определенного времени, или в каждый момент времени ставится условие для выполнения.

Фиг.6 - диаграмма рабочих временных сигналов, представляющая пример, когда операция выполняется в соответствии с блок-схемой на фиг.5. Эта диаграмма рабочих временных сигналов соответствует примеру, выполненному на основе сочетания батареи и состояния заряда, где напряжение VBB1 энергопитания батареи ВВ1 является более высоким, чем напряжение VBA энергопитания батареи ВА.

Хотя нижеприведенное описание функционирования представлено в связи с установкой энергопитания, включенной в транспортное средство 100 на фиг.4, аналогичное функционирование может быть осуществлено в установке энергопитания, включенной в транспортное средство 1 на фиг.1 посредством реле SR1G и SR2G для замыкания и размыкания, причем одновременно с основным реле SMR3 системы.

Со ссылкой на фиг.5 и 6 выполняется детектирование переключения возбуждающего сигнала IG из состояния «Выключено» в состояние «Включено» на этапе S1. Усиление возбуждающего сигнала не детектируется на этапе S1 до времени t1. Следовательно, процесс продолжается до этапа S16, и управление возвращается к основной программе.

В случае передачи возбуждающего сигнала IG, переданного для приведения в состояние «Включено» в момент времени t1, устройство 30 управления детектирует это включение на этапе S1. Процесс продолжается до этапа S2. На этапе S2 устройство 30 управления изменяет управляющие сигналы CONT3 и CONT1 для приведения основного реле SMR3 системы в токопроводящее состояние из непроводящего состояния и основного реле SMR1 системы в токопроводящее состояние из непроводящего состояния. Соответственно, основные реле SMR1 и SMR3 системы - оба приводятся в токопроводящее состояние в момент t2 времени.

В результате ток подается от батареи ВА к линии PL1A энергопитания через токоограничивающий резистор R. До включения системы напряжение VH зачастую является нулевым, так как конденсатор СН постоянно разряжается. Следовательно, прямой ток течет в направлении диода D1 в повышающем преобразователе 12А, так что конденсатор СН постепенно заряжается в момент t2-t3 времени. Соответственно, напряжение VH повышается до уровня напряжения VBA энергопитания батареи ВА. Причина, по которой конденсатор СН предварительно заряжается через токоограничивающий резистор R, состоит в том, чтобы избежать расплавления в основном реле системы из-за потребления избыточного тока.

На этапе S3 устройство 30 управления отслеживает напряжение VH посредством датчика 13 напряжения для того, чтобы определить, повысился ли уровень до напряжения, близкого к напряжению VBA батареи. Это определение может быть выполнено на основе того, например, является ли (VH-VBA) меньше, чем заранее определенное пороговое значение. Когда определение выполняют, чтобы напряжение VH не повысилось значительно, а предварительная зарядка конденсатора СН еще не завершена на этапе S3, процесс этапа S3 выполняется снова с задержкой до тех пор, пока не повысится напряжение. В качестве альтернативы такому определению на этапе S3 вместо этого может быть выполнен процесс, завершающий самый длинный период времени, требуемый для предварительной зарядки конденсатора СН.

Когда на этапе S3 определено завершение предварительной зарядки конденсатора СН, управление переходит к этапу 4. На этапе 4 устройство 30 управления изменяет состояние основного реле SMR2 системы в токопроводящее состояние из непроводящего состояния и состояние основного реле SMR1 системы в непроводящее состояние из токопроводящего состояния, как изображено в момент t3 времени. Соответственно, ток может подаваться от батареи ВА к повышающему преобразователю 12А без прохождения через токоограничивающий резистор R.

По завершении переключения реле на этапе S4 управление переходит к этапу S5 для определения, не является ли напряжение VBB1 батареи BB1 более высоким, чем напряжение VH. Это определение на этапе S5 можно не выполнять в случае, когда несомненно установлено, что VBB1>VBA в результате отслеженного состояния заряда батарей ВВ1 и ВА и/или выбранного типа батареи и количества элементов батареи, используемых для каждой батареи, ВВ1 и батареи ВА.

Пример, показанный на фиг.6, соответствует, когда VBB1>VBA. Следовательно, управление осуществляется от этапа S5 к этапу S6. Случай при VBB1<VBA описан ниже со ссылкой на фиг.7. На этапе S6 верхнее плечо повышающего преобразователя 12В, то есть IGBT элемент Q1 на фиг.3, устанавливают в состояние «Включено». Соответственно, в моменты t4-t5 времени конденсатор С2 также заряжается. Напряжение VLB повышается до уровня, по существу, равного напряжению VH.

Затем на этапе S7 устройство 30 управления устанавливает заданное напряжение напряжения VH до напряжения VBB1 и заставляет повышающий преобразователь 12А начинать операцию по повышению. На этом этапе в повышающем преобразователе 12А продолжительность включения устанавливают так, что выполняется операция повышения и выполняется включение IGBT элементов Q1 и Q2. В результате напряжение VH повышается по отношению к уровню напряжения VBB1 в период t5-t6 времени. Напряжение VLB доводится до напряжения VH и также повышается по отношению к уровню напряжения VBB1.

На этапе S8 выполняется определение относительно того, является ли напряжение равным напряжению VBB1. Это определение может быть выполнено посредством определения того, является ли (VLB-VBB1) меньше, чем заранее определенное пороговое значение.

В случае когда напряжение VLB еще не повышено достаточно и не достигает уровня напряжения VBB1 на этапе S8, управление возвращается к этапу S7, и при этом продолжается операция повышения.

Когда напряжение VLB является, по существу, равным напряжению VBB1, избыточный ток не будет подаваться, когда реле SR1 включено. Следовательно, устройство 30 управления повышает напряжение VLB вверх с приближением к напряжению VBB1. Управление переходит от этапа S8 к этапу S9 для прекращения операции повышения повышающего преобразователя 12В, как показано в момент t6 времени.

На этапе S10 верхнее плечо повышающего преобразователя 12В возвращается в состояние «Выключено» из состояния «Включено», как показано в момент t7 времени. На этапе S14 реле SR1 приводится в токопроводящее состояние, как показано в момент t8 времени. Затем включается индикаторная лампа «готовности», уведомляющая о выполнении приведения в действие на этапе S15, как показано в момент t9 времени.

Управление при напряжении VH выше, чем напряжение VBB1 на этапе S5, описано здесь ниже. В этом случае управление переходит от этапа S5 к этапу S11.

Фиг.7 - диаграмма рабочих временных сигналов, представляющая другой пример, когда операция выполняется в соответствии с блок-схемой на фиг.5. Эта диаграмма рабочих временных сигналов соответствует примеру, выполненному на основе сочетания батареи и состояния заряда, где напряжение VBB1 энергопитания батареи ВВ1 является более низким, чем напряжение VBA энергопитания батареи ВА.

На фиг.7 моменты t11, t12 и t13 времени соответствуют моментам t1, t2 и t3 времени на фиг.6 соответственно. Так как изменение на временной диаграмме до момента t13 времени аналогично изменению на временной диаграмме на фиг.6, описание вследствие того не повторяется.

Со ссылкой на фиг.7, напряжение VH становится выше, чем напряжение VBB1, когда предварительная зарядка конденсатора СН завершена, а переключение от основного реле SMR1 системы на основное реле SMR2 системы выполнено на момент t13 времени. Следовательно, управление переходит от этапа S5 к этапу S11 на фиг.5.

На этапе S11 управляющая команда на снижение напряжения выдается повышающему преобразователю 12В. Заданный уровень напряжения VLB устанавливается на уровне напряжения VBB1. На этапе S12 производится определение, является ли напряжение VLB равным, по существу, напряжению VBB1. Например, это определение может быть выполнено посредством определения, является ли (VLB- VBB1) меньше, чем заранее определенное пороговое значение.

В случае когда напряжение VLB не находится близко к уровню напряжения VBB1 на этапе S12, управление возвращается на этап S11, где продолжается операция снижения напряжения.

Хотя напряжение VLB сначала будет повышаться в соответствии с зарядкой конденсатора С2 немедленно после определения функционирования повышающего преобразователя 12В, как показано на момент t14 времени, напряжение VLB постепенно преобразуется с того времени до напряжения VBB1.

Когда напряжение VLB приближается к уровню напряжения VBB1 в достаточной степени, чтобы состояние на этапе S12 было соответствующим на момент t15 времени, управление переходит от этапа S12 к этапу S13. Устройство 30 управления прекращает переключение на повышающий преобразователь 12В.

Затем устройство 30 управления приводит реле SR1 в токопроводящее состояние на этапе S14, как показано в момент t16 времени. Индикаторная лампа «готово», подтверждающая о завершении приведения в действие, при этом включается, как показано на момент t17 времени.

Когда последовательность действий этапа S15 завершается, управление переходит на основную последовательность операций этапа S16.

Таким образом, так как реле SR1 включается после выполнения регулирования напряжения VLB ближе к напряжению VBB батареи ВВ1 с использованием повышающего преобразователя 12А, то нет необходимости обеспечивать относительно батареи ВВ1 дублирующий путь тока токопроводящего резистора R и основного реле SMR1 системы. Посредством проведения подобного управления в связи с батареей ВВ2 также нет необходимости обеспечивать дублирующий путь тока токопроводящего резистора R и основного реле SMR1 системы относительно батареи ВВ2.

Фиг.8 является блок-схемой для описания управления, осуществляемого устройством 30 управления, когда выключают вспомогательное устройство накопления энергии. Процесс этой последовательности операций выполняется по заданной основной программе в каждый текущий момент заранее определенного времени или в каждый момент времени ставится заранее определенное условие для выполнения.

Устройство 30 управления, со ссылкой на фиг.1 и 8, определяет состояние заряда (СЗ) батареи ВВ1, которая в данное время эксплуатируется, и не стало ли оно меньше, чем заранее определенное пороговое значение на этапе S21. В случае когда состояние заряда (СЗ) батареи ВВ1 равно или выше, чем заранее определенное пороговое значение, управление переходит к этапу S26, так как батарея ВВ1 может использоваться непрерывно. На этапе S26 устройство 30 управления выбирает эксплуатацию транспортного средства с использованием двух батарей ВА и ВВ1. Затем управление переходит к этапу S27 для возврата к основной последовательности операций.

Когда состояние заряда (СЗ) батареи ВВ1 является ниже, чем заранее определенное пороговое значение, управление переходит к этапу S22, так как батарея ВВ1 уже не может подвергаться разрядке.

На этапе S22 устройство 30 управления переключает повышающий преобразователь 12А для поддержания напряжения VH на уровне выше, чем напряжение VBB1. Соответственно, прямой ток не будет протекать к диоду D1 на фиг.3, даже если повышающий преобразователь 12В достиг состояния выключения. Следовательно, на этапе S23 переключение повышающего преобразователя 12В прекращается, достигая состояния выключения, в котором оба затвора IGBT элементов Q1 и Q2 находятся в положении «Выключено».

Это устраняет сваривание, вызываемое разрядом, когда реле SR1 размыкается, так как ток не будет протекать к реле SR1. Устройство 30 управления разъединяет реле SR1 на этапе S24 и избирает рабочий режим с использованием только батареи ВА на этапе S25.

В рабочем режиме с использованием только батареи ВА на этапе S25 двигатель 4 приводится в действие при необходимости для создания крутящего момента, который непосредственно передается для вращения колеса и/или крутящего момента для приведения в действие электродвигателя-генератора 1 для генерирования энергии.

Фиг.9 является блок-схемой для описания управления, осуществляемого устройством 30 управления, когда подключается вспомогательное устройство накопления энергии. Процесс этой последовательности операций выполняется по заданной основной программе в каждый текущий момент заранее определенного времени или в каждый момент времени ставится заранее определенное условие для выполнения.

Фиг.10 является диаграммой рабочих временных сигналов, представляющей пример, когда операция выполняется на основании блок-схемы на фиг.9. Эта диаграмма рабочих временных сигналов соответствует примеру на основе сочетания батареи, состояния заряда и состояния повышения, в котором напряжение VBB2 энергопитания батареи ВВ2 является более высоким, чем напряжение VH.

Со ссылкой на фиг.9 и 10 до момента t21 времени основное реле SMR1 системы и основные реле SMR2, SMR3 системы установлены в положение «Выключено» и в положение «Включено» соответственно; батарея ВВ1 используется с реле SR1 в токопроводящем состоянии; и при этом батарея ВВ2 не используется с реле SR2 в непроводящем состоянии. Повышающий преобразователь 12А в текущий момент времени функционирует, и напряжение VH поднимается выше, чем напряжение VBA. Более того, повышающий преобразователь 12В в текущий момент времени функционирует, и напряжение VH поднимается выше, чем напряжение VLB.

Так как состояние заряда (СЗ) батареи ВВ1 равно, по меньшей мере, заранее определенному пороговому значению до момента t21 времени, то замена батареи не требуется. Управление переходит от этапа S41 до этапа S56 с возвращением к основной программе.

Когда устройство 30 управления детектирует, что состояние заряда (СЗ) ВВ1 используемой в текущий момент батареи ВВ1 становится меньше, чем заранее определенное пороговое значение в момент t21 времени, то управление переходит от этапа S41 к этапу S42, так как батарея ВВ1 должна быть заменяемой с батареей ВВ2.

На этапе S42 устройство 30 управления включает повышающий преобразователь 12, как показано в моменты t21-t25, так что напряжение VH поддерживается на уровне выше, чем уровень напряжения VBB1 (показанный как напряжение 1 вольтодобавки на фиг.10). Соответственно, прямой ток не будет протекать к диоду D1 на фиг.3, даже если операция, вызывающая остановку повышающего преобразователя 12В на этапе S43, выполнена в момент t22 времени. На этапе S43 переключение повышающего преобразователя 12В остановлено, обеспечивая состояние выключения, в котором оба затвора IGBT элементов Q1 и Q2 являются «выключенными».

Это устраняет сваривание, вызываемое разрядом, когда реле SR1 является выключенным, так как ток не будет протекать к реле SR1. Следовательно, устройство 30 управления устанавливает реле SR1 в состояние «Выключено» в момент t23 времени на этапе S44.

Затем на этапе S45 выполняется определение относительно того, является ли напряжение VBB2 батареи ВВ2 более высоким, чем напряжение VH. Форма рабочего сигнала на фиг.10 соответствует случаю при VBB2>VH. Следовательно, управление переходит от этапа S45 к этапу S46. Операция в случае VBB2<VH описана ниже со ссылкой на фиг.11.

На этапе S46 верхнее плечо повышающего преобразователя 12В, то есть IGBT элемент Q1 на фиг.3, установлено в состояние «Включено», как показано в момент t24 времени. Соответственно, конденсатор С2 заряжается в период t24-t25 времени. Напряжение VLB повышается до уровня, равного, по существу, напряжению VH.

Затем устройство 30 управления приводит повышающий преобразователь 12В в действие для выполнения операции повышения с заданным уровнем напряжения VH для установки до уровня напряжения VBB2 на этапе S47 (на фиг.10 обозначенное как напряжение 2 вольтдобавки). На этой стадии коэффициент заполнения установлен так, что дальнейшая операция повышения выполняется в преобразователе напряжения 12А. Переключение IGBT элементов Q1 и Q2 выполнено. В результате напряжение VH повышается до уровня напряжения VBB2 в период t25-t26 времени. Напряжение VLB также повышается до напряжения VBB2 изложенным ниже способом.

На этапе S48 выполняется определение относительно того, стало ли напряжение VLB равным уровню напряжения VBB2. Данное определение может быть выполнено посредством идентифицирования относительно того, является ли (VLB-VBB2) ниже, чем, например, заранее определенное пороговое значение.

В случае когда напряжение VLB еще не достаточно повысилось и не достигает уровня напряжения VBB2 на этапе S48, управление возвращается к этапу S47, и операция повышения напряжения продолжается.

Когда напряжение VLB становится, по существу, равным напряжению VBB2, избыточный ток не будет поступать, когда реле SR2 является замкнутым. Следовательно, устройство 30 управления приводит к повышению напряжения VLB близко к напряжению VBB2. Управление переходит от этапа S48 к этапу S49. Повышающий преобразователь 12В возвращается в состояние выключения, как показано в момент t26 времени. В частности, верхнее плечо повышающего преобразователя 12В возвращается в состояние «Выключено» из состояния «Включено». На этапе S53 реле SR2 приводится в токопроводящее состояние в момент t27 времени. На этапе S54 повышающий преобразователь 12В снова приводится в действие, как показано в момент t28 времени. На этапе S55 в момент t29 времени переключение батареи завершено.

Случай с напряжением VH, которое выше чем напряжение VBB2 на этапе S45, описан ниже. В данном случае управление переходит от этапа S45 к этапу S50.

Фиг.11 является диаграммой рабочих временных сигналов, представляющая другой пример, когда операция выполняется на основании блок-схемы на фиг.9. Эта диаграмма рабочих временных сигналов соответствует примеру, исполненному на основе сочетания батареи, состояния заряда и состояния повышения напряжения, где напряжение VBB2 энергопитания батареи ВВ2 ниже напряжения VH.

На фиг.11 моменты t31, t32, t33 времени соответствуют моментам t21, t22, t23 времени на фиг.10 соответственно. Так как изменение формы сигнала, показанное на фиг.11 до момента t33, подобно изменению формы сигнала на фиг.10, то его описание не повторяется.

Напряжение VH со ссылкой на фиг.11 является более высоким, чем уровень напряжения VBB2 в момент времени, когда реле SR1 в момент t33 времени приводится в состояние «Выключено». Следовательно, управление переходит от этапа S45 к этапу S50 в схеме последовательности операций на фиг.9.

На этапе S50 операция переключения повышающего преобразователя 12В инициируется при заданном напряжении напряжения VLB, установленного на уровне VBB2, и обозначена как «преобразование с понижением» после момента t34 времени. Затем на этапе S51 выполняется определение относительно того, является ли напряжение VLB, по существу, равным напряжению VBB2. Это определение может быть выполнено посредством идентифицирования относительно того, стало ли (VLB-VBB2) ниже, чем, например, заранее определенное пороговое значение.

В случае когда напряжение VLB еще не достигло уровня напряжения VBB2 на этапе S51, управление возвращается к этапу S50 для продолжения операции по понижению напряжения.

Хотя напряжение VLB сначала будет повышаться в соответствии с зарядкой конденсатора С2 непосредственно после работы повышающего преобразователя 12В, определенной как показано в момент t34 времени, тем не менее напряжение VLB постепенно будет подходить к напряжению VBB2.

Когда напряжение VLB достигает уровня напряжения VBB2 в достаточной степени таким образом, чтобы приведение в определенное состояние на этапе S51 выполнялось в момент t35 времени, управление переходит от этапа S51 к этапу S52. Устройство 30 управления прекращает переключение на повышающий преобразователь 12В.

Затем устройство 30 управления приводит реле SR2 в токопроводящее состояние на этапе S53, как показано в момент t36 времени. Функционирование повышающего преобразователя 12В возобновляется в момент t37 времени. Таким образом, подключение батареи завершается на этапе S55, как показано в момент t38 времени.

Таким образом, так как реле SR2 включается после регулирования напряжения VLB близко к напряжению VBB2 батареи ВВ2 с использованием повышающих преобразователей 12А и 12В, то нет необходимости дублирования пути тока токоограничивающего резистора R и основного реле SMR1 системы относительно батареи ВВ2.

Настоящий вариант осуществления описан ниже в общем со ссылкой на фиг.1 и, кроме того, на фиг.4.

Установка энергопитания транспортного средства включает в себя основное устройство (ВА) накопления энергии, линию (PL2) энергопитания, по которой энергия подается в инвертор (22), который приводит в действие электродвигатель (MG2), первый преобразователь (12А) напряжения, предусмотренный между основным устройством (ВА) накопления энергии и линией (PL2) энергопитания, для преобразования напряжения, множество вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии, предусмотренных параллельно друг другу, и второй преобразователь (12В) напряжения, предусмотренный между множеством вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии и линией (PL2) энергопитания, для преобразования напряжения.

Второй преобразователь (12В) напряжения избирательно соединяется с любым одним из множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии для преобразования напряжения.

Установка энергопитания транспортного средства включает в себя первый соединитель (39А или 40А), предусмотренный между основным устройством (ВА) накопления энергии и первым преобразователем (12А) напряжения для замыкания и размыкания электрического соединения, и второй соединитель (39В или 40В), предусмотренный между множеством вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии и вторым преобразователем (12В) напряжения для замыкания и размыкания электрического соединения. Вторым соединителем (39В или 40В) управляют для достижения состояния соединения, в котором любое одно из вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии избирательно соединяют со вторым преобразователем (12В) напряжения, и состояния разъединения, в котором ни одно из множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии не соединено со вторым преобразователем (12В) напряжения.

Первый соединитель (39А или 40А) включает в себя первое реле (SMR2), подключенное между основным устройством накопления энергии и первым преобразователем напряжения, и второе реле (SMR1) и токоограничивающий резистор (R), соединенные последовательно. Второе реле (SMR1) и токоограничивающий резистор (R), соединенные последовательно, являются соединенными параллельно с первым реле (SMR2). Второй соединитель (40В) включает в себя третье реле (SR1), подключенное между одним первым (ВВ1) из множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии и вторым преобразователем (12В) напряжения, и четвертое реле (SR2), подключенное между одним вторым (ВВ2) из множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии и вторым преобразователем (12В) напряжения.

Каждое от первого до четвертого реле (SMR1, SMR2, SR1, SMR2) предусмотрено на стороне одного электрода соответствующего устройства накопления энергии. Один электрод имеет полярность, идентичную другому. Каждый другой электрод основного устройства (ВА) накопления энергии и множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии соединен при этом с общим узлом (N1). Каждый другой электрод имеет полярность, противоположную полярности первого электрода. Установка энергопитания транспортного средства включает в себя пятое реле (SMR3), предусмотренное между общим узлом (N1) и первым и вторым преобразователями (12А, 12В).

Установка энергопитания транспортного средства включает в себя блок (30) управления, осуществляющий управление первым и вторым преобразователями (12А, 12В) напряжения и осуществляющий управление размыканием и замыканием от первого до четвертого реле (SMR1, SMR2, SR1, SR2). Блок (30) управления приводит, по меньшей мере, одно из реле (SMR1, SMR2), первое или второе, в токопроводящее состояние и имеет напряжение (VH) на линии (PL2) энергопитания, преобразованное в напряжение (VBB1) первого вспомогательного устройства (ВВ1) накопления энергии посредством первого преобразователя (12А) напряжения, а затем приводит третье реле (SR1) в токопроводящее состояние.

Установка энергопитания транспортного средства включает в себя блок (30) управления, осуществляющий управление первым и вторым преобразователями (12А, 12В) напряжения и осуществляющий управление размыканием и замыканием от первого до четвертого реле (SMR1, SMR2, SR1, SR2). Устройство (30) управления управляет первым и вторым преобразователями (12А, 12В) напряжения так, что передача энергии между первым вспомогательным устройством (ВВ1) накопления энергии и линией (PL2) энергопитания становится нулевой, когда третье реле (SR1) переводится из токопроводящего состояния в непроводящее состояние.

Блок (30) управления останавливает функционирование второго преобразователя (12В) напряжения после того, как напряжение (VH) на линии (PL2) энергопитания повышается до уровня выше, чем напряжение (VBB1) первого вспомогательного устройства (ВВ1) накопления энергии посредством приведения в действие любого из преобразователей (12А, 12В) напряжения, первого или второго, и инвертора (22) для того, чтобы вызвать передачу энергии между первым вспомогательным устройством (ВВ1) накопления энергии и линией (PL2) энергопитания, которая при этом становится нулевой.

Установка энергопитания транспортного средства включает в себя блок (30) управления, осуществляющий управление первым и вторым преобразователями (12А, 12В) напряжения и осуществляющий управление размыканием и замыканием от первого до четвертого реле (SMR1, SMR2, SR1, SR2). Блок (30) управления приводит третье реле (SR1) в непроводящее состояние, а затем приводит четвертое реле в токопроводящее состояние после регулирования напряжения на линии (PL2) энергопитания до напряжения второго вспомогательного устройства накопления энергии посредством приведения в действие первого преобразователя (12А) напряжения и инвертора (22).

Первое вспомогательное устройство (ВВ1) накопления энергии в числе множества вспомогательных устройств накопления энергии и основное устройство (ВА) накопления энергии могут выдавать максимальную мощность, допустимую для электрической нагрузки (22 и MG2), соединенной с линией энергопитания при одновременном использовании.

Настоящий вариант осуществления изобретения описан исходя из применения с гибридной системой с последовательным/параллельным возбуждением, которая при этом может получать энергию от двигателя с разделением между валом и генератором электроэнергии посредством устройства деления мощности. Однако настоящее изобретение также применимо к типу гибридного транспортного средства с последовательным возбуждением, в котором двигатель используется только для приведения в действие генератора электроэнергии, и движущие силы на валу создают только с помощью электродвигателя, в котором используется электроэнергия, вырабатываемая генератором электроэнергии, и к электромобилю, который эксплуатируется только с электродвигателем. Все эти конфигурации включают в себя устройство накопления энергии и могут применять настоящее изобретение для обеспечения возможности пробега на большое расстояние с подключением множества устройств накопления энергии.

Следует понимать, что описанные здесь варианты осуществления являются иллюстративными и неограничительными во всех отношениях. Объем настоящего изобретения определен скорее прилагаемой формулой изобретения, чем вышеприведенным описанием, и все изменения, которые подпадают под ограничения и объем формулы изобретения, или его эквивалент, предназначены для включения в формулу изобретения.

Изобретение относится к установке энергопитания транспортного средства. Установка содержит основное устройство накопления энергии, линию энергопитания, инвертор, электродвигатель, первый преобразователь напряжения, множество вспомогательных устройств накопления энергии, второй преобразователь напряжения. Первый преобразователь напряжения предусмотрен для основного устройства накопления энергии. Второй преобразователь напряжения предусмотрен для совместного использования среди множества вспомогательных устройств накопления энергии. Второй преобразователь напряжения избирательно соединяется с любым одним из множества вспомогательных устройств накопления энергии. Транспортное средство содержит указанную выше установку. Технический результат заключается в увеличении количества заряжаемой энергии. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Установка энергопитания транспортного средства, содержащая основное устройство (ВА) накопления энергии, линию (PL2) энергопитания, по которой энергия подается в инвертор (22), который приводит в действие электродвигатель (MG2), первый преобразователь (12А) напряжения, предусмотренный между упомянутым основным устройством (ВА) накопления энергии и упомянутой линией (PL2) энергопитания для преобразования напряжения, множество вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии, предусмотренных параллельно друг другу, и второй преобразователь (12В) напряжения, предусмотренный между упомянутым множеством вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии и упомянутой линией (PL2) энергопитания для преобразования напряжения, упомянутый первый преобразователь (12А) напряжения, предусмотренный исключительно для упомянутого основного устройства (ВА) накопления энергии, и упомянутый второй преобразователь (12В) напряжения, предусмотренный для совместного использования среди упомянутого множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии и причем избирательно соединяемый с любым одним из упомянутого множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии для преобразования напряжения.

2. Установка энергопитания транспортного средства по п.1, дополнительно содержащая первый соединитель (39А или 40А), предусмотренный между упомянутым основным устройством (ВА) накопления энергии и упомянутым первым преобразователем (12А) напряжения для замыкания и размыкания электрического соединения, и второй соединитель (39В или 40В), установленный между упомянутым множеством вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии и упомянутым вторым преобразователем (12В) напряжения для замыкания и размыкания электрического соединения, где упомянутый второй соединитель (39В или 40В) управляется для достижения состояния соединения, в котором любое одно из упомянутого множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии избирательно соединено с упомянутым вторым преобразователем (12В) напряжения, и состояния разъединения, в котором ни одно из упомянутого множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии не соединено с упомянутым вторым преобразователем (12В) напряжения.

3. Установка энергопитания транспортного средства по п.2, где упомянутый первый соединитель (39А или 40А) включает в себя первое реле (SMR2), подключенное между упомянутым основным устройством накопления энергии и упомянутым первым преобразователем напряжения, и второе реле (SMR1) и токоограничивающий резистор (R), соединенные последовательно, причем упомянутое второе реле (SMR1) и упомянутый токоограничивающий резистор (R), соединенные последовательно, соединены параллельно с упомянутым первым реле (SMR2), где упомянутый второй соединитель (40В) включает в себя третье реле (SR1), подключенное между первым одним (ВВ1) из упомянутого множества вспомогательных устройств накопления энергии и упомянутым вторым преобразователем (12В) напряжения, и четвертое реле (SR2), подключенное между вторым одним (ВВ2) из упомянутого множества вспомогательных устройств накопления энергии и упомянутым вторым преобразователем (12В) напряжения.

4. Установка энергопитания транспортного средства по п.3, где каждое из упомянутых от первого до четвертого реле (SMR1, SMR2, SR1, SR2) предусмотрено на стороне одного электрода соответствующего устройства накопления энергии, упомянутого одного электрода, имеющего полярность, идентичную каждому другому, каждый другой электрод упомянутого основного устройства (ВА) накопления энергии и упомянутого множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии соединен с общим узлом (N1), каждый упомянутый другой электрод имеет полярность, противоположную полярности упомянутого одного электрода, упомянутая установка энергопитания транспортного средства, дополнительно содержащая пятое реле (SMR3), предусмотренное между упомянутым общим узлом (N1) и упомянутыми первым и вторым преобразователями (12А, 12В) напряжения.

5. Установка энергопитания транспортного средства по п.3, содержащая, кроме того, блок (30) управления, осуществляющий управление упомянутыми первым и вторым преобразователями (12А, 12В) напряжения и управляющий размыканием и замыканием упомянутых реле (SMR1, SMR2, SR1, SR2), от первого до четвертого, где упомянутый блок (30) управления приводит, по меньшей мере, одно из упомянутых первого и второго реле (SMR1, SMR2) в токопроводящее состояние и имеет напряжение на упомянутой линии (PL2) энергопитания, преобразуемое в напряжение упомянутого первого вспомогательного устройства (ВВ1) накопления энергии посредством упомянутого первого преобразователя (12А) напряжения, и затем приводит упомянутое третье реле (SR1) в токопроводящее состояние.

6. Установка энергопитания транспортного средства по п.3, дополнительно содержащая блок (30) управления, осуществляющий управление упомянутыми первым и вторым преобразователями (12А, 12В) напряжения и управляющий размыканием и замыканием упомянутых реле (SMR1, SMR2, SR1, SR2), от первого до четвертого, где упомянутый блок (30) управления управляет упомянутыми первым и вторым преобразователями (12А, 12В) напряжения так, что передача энергии между упомянутым первым вспомогательным устройством (ВВ1) накопления энергии и упомянутой линией (PL2) энергопитания становится нулевой, когда упомянутое третье реле (SR1) переключается из токопроводящего состояния в непроводящее состояние.

7. Установка энергопитания транспортного средства по п.6, где блок (30) управления прекращает функционирование упомянутого второго преобразователя (12 В) напряжения после повышения напряжения на упомянутой линии (PL2) энергопитания до уровня выше, чем напряжение упомянутого первого вспомогательного устройства (ВВ1) накопления энергии, посредством приведения в действие любого из упомянутых первого и второго преобразователей (12А, 12В) напряжения и упомянутого инвертора (22), чтобы передача энергии между упомянутым первым вспомогательным устройством (ВВ1) накопления энергии и упомянутой линией (PL2) энергопитания стала нулевой.

8. Установка энергопитания транспортного средства по п.3, дополнительно содержащая блок (30) управления, осуществляющий управление упомянутыми первым и вторым преобразователями (12А, 12В) напряжения и управляющий размыканием и замыканием упомянутых реле (SMR1, SMR2, SR1, SR2), от первого до четвертого, где упомянутый блок (30) управления приводит упомянутое третье реле (SR1) в нетокопроводящее состояние и в это же время приводит упомянутое четвертое реле (SR2) в токопроводящее состояние после регулирования напряжения на упомянутой линии (PL2) энергопитания до напряжения упомянутого второго вспомогательного устройства (ВВ2) накопления энергии посредством приведения в действие упомянутого первого преобразователя (12А) напряжения.

9. Установка энергопитания транспортного средства по п.1, где первый один (ВВ1) из упомянутого множества вспомогательных устройств (ВВ1, ВВ2) накопления энергии и упомянутое основное устройство (ВА) накопления энергии могут выдавать максимальную мощность, допустимую для электрической нагрузки (22 и MG2), соединенной с упомянутой линией энергопитания.

10. Установка энергопитания транспортного средства по п.1, дополнительно содержащая единый блок (30) управления, осуществляющий управление упомянутыми первым и вторым преобразователями (12А, 12В) напряжения, и осуществляющий управление размыканием и замыканием реле (SMR1, SMR2, SR1, SR2), которые выполняют соединение и разъединение между упомянутым основным устройством накопления энергии и упомянутым первым преобразователем напряжения и соединение и разъединение между упомянутым вспомогательным устройством накопления энергии и упомянутым вторым преобразователем напряжения, где упомянутый блок (30) управления дополнительно управляет инвертором (22).

11. Транспортное средство (1), включающее в себя установку энергопитания транспортного средства, определенную в любом из пп.1-10.