ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2018 года по МПК B60L11/00 B60L11/18 B60L3/00 H02M3/335 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к транспортному средству. Транспортное средство в настоящем изобретении включает в себя гибридное транспортное средство, содержащее как электродвигатель, так и двигатель, и транспортное средство содержит топливный элемент в качестве основного аккумулятора для электродвигателя.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Электрическое транспортное средство движется за счет приведения в действие электродвигателя с использованием электрической энергии основного аккумулятора. В публикации японской патентной заявки №2010-078093 (JP 2010-078093 А), публикации японской патентной заявки №2013-099134 (JP 2013-099134 А) и публикации японской патентной заявки №2016-101057 (JP 2016-101057 А) раскрыты примеры электрического транспортного средства. Гибридное транспортное средство движется с вращающим моментом, создаваемым, по меньшей мере, одним из электродвигателя и двигателя. Электрическое транспортное средство включает в себя группу различных устройств низкого напряжения, которые приводятся в действие от напряжения ниже выходного напряжения основного аккумулятора (то есть приводной мощности электродвигателя для движения). Такая группа устройств низкого напряжения называется вспомогательными устройствами. Электрическое транспортное средство включает в себя аккумулятор для вспомогательного устройства в дополнение к основному аккумулятору, а выходное напряжение аккумулятора для вспомогательного устройства такое же, что и управляющее напряжение вспомогательных устройств. Электрическое транспортное средство дополнительно содержит преобразователь напряжения, который понижает напряжение основного аккумулятора и подает пониженное напряжение на аккумулятор для вспомогательного устройства.

[0003] Вспомогательные устройства могут быть распределены на критически важные устройства, участвующие в системе привода транспортного средства и устройства, не участвующие в системе привода. Примеры критически важных устройств включают в себя устройство электронного управления коробкой передач, а примеры устройств, не задействованных в системе управления, включают в себя аудиоустройство. Предпочтительно, чтобы электрическое транспортное средство включало в себя резервные средства аккумулятора для вспомогательного устройства, с тем, чтобы подача электропитания на критически важные устройства, задействованные в системе привода, не прекращалась, если аккумулятор для вспомогательного устройства неисправен. В электрическом транспортном средстве, описанном в JP 2010-078093 А, когда аккумулятор для вспомогательного устройства вышел из строя, напряжение основного аккумулятора понижается преобразователем напряжения, и пониженное напряжение подается на критически важные вспомогательные устройства. То есть, основной аккумулятор и преобразователь напряжения служат в качестве средств резервного электропитания для критически важных вспомогательных устройств. Электрическое транспортное средство, описанное в JP 2013-099134 А, включает в себя вспомогательный аккумулятор, например, литий-ионный аккумулятор и конденсатор в качестве резервного источника электропитания.

[0004] Обычно электрическое транспортное средство содержит главное реле системы между основным аккумулятором и силовым преобразователем. Силовой преобразователь преобразует выходную мощность основного аккумулятора в мощность электродвигателя. Главное реле системы электрически соединяет или отключает основной аккумулятор и силовой преобразователь. Когда основной выключатель электропитания транспортного средства выключен, главное реле системы изолирует основной аккумулятор и силовой преобразователь друг от друга. Когда основной выключатель электропитания транспортного средства включен, главное реле системы соединяет основной аккумулятор и силовой преобразователь друг с другом, и, таким образом, транспортное средство может перемещаться. Электрическое транспортное средство, описанное в JP 2016-101057 А, содержит два преобразователя напряжения, которые понижают выходное напряжение основного аккумулятора до напряжения аккумулятора для вспомогательного устройства. Первый преобразователь напряжения подключен к аккумулятору для вспомогательного устройства через главное реле системы, а второй преобразователь напряжения подключен к аккумулятору для вспомогательного устройства, минуя главное реле системы. Когда первый преобразователь напряжения недоступен, аккумулятор для вспомогательного устройства заряжается с помощью второго преобразователя напряжения. Когда второй преобразователь напряжения недоступен, аккумулятор для вспомогательного устройства заряжается с помощью первого преобразователя напряжения. Второй преобразователь напряжения соответствует средству резервного электропитания для вспомогательных устройств.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] В способах, описанных в JP 2010-078093 A, JP 2013-099134 А и JP 2016-101057 А, аккумулятор для вспомогательного устройства, который вышел из строя, может быть изолирован от вспомогательных устройств, однако, когда в аккумуляторе для вспомогательного устройства произошло короткое замыкание, входная клемма электропитания критически важного вспомогательного устройства поддерживается на нулевом напряжении, и, таким образом, электрическая энергия не может подаваться от резервных средств электропитания для вспомогательных устройств.

[0006] Изобретение позволяет непрерывно подавать энергию на критически важные вспомогательные устройства, даже в случае короткого замыкания аккумулятора для вспомогательного устройства.

[0007] Один объект изобретения относится к транспортному средству. Транспортное средство содержит электродвигатель для обеспечения передвижения транспортного средства, основной источник электропитания, силовой преобразователь, главное реле системы, первое вспомогательное устройство, аккумулятор для вспомогательного устройства, первый преобразователь напряжения, второй преобразователь напряжения, первую линию электропитания, вторую линию электропитания, третью линию электропитания, первый диод и второй диод. Основной источник электропитания выполнен с возможностью накапливания электроэнергии, подаваемой на электродвигатель. Силовой преобразователь выполнен с возможностью преобразования электрической энергии основного источника электропитания в мощность для приведения в действие электродвигателя. Главное реле системы выполнено с возможностью подключения основного источника электропитания к силовому преобразователю и отключения от него. Первое вспомогательное устройство выполнено с возможностью приведения в действие электрической энергией ниже выходного напряжения основного источника электропитания. Аккумулятор для вспомогательного устройства выполнен с возможностью выдачи такого же напряжения, что и управляющее напряжение первого вспомогательного устройства. Первый преобразователь напряжения подключен к основному источнику электропитания через главное реле системы. Первый преобразователь напряжения выполнен с возможностью понижения выходного напряжения основного источника электропитания до управляющего напряжения первого вспомогательного устройства. Второй преобразователь напряжения подключен к основному источнику электропитания, минуя главное реле системы. Второй преобразователь напряжения выполнен с возможностью понижения выходного напряжения основного источника электропитания до управляющего напряжения первого вспомогательного устройства. Первая линия электропитания соединяет выходную клемму первого преобразователя напряжения с аккумулятором для вспомогательного устройства. Вторая линия электропитания соединяет выходную клемму второго преобразователя напряжения с первым вспомогательным устройством. Третья линия электропитания соединяет аккумулятор для вспомогательного устройства с первым вспомогательным устройством. Первый диод размещен в третьей линии электропитания. Сторона анода первого диода соединена с аккумулятором для вспомогательного устройства, а сторона катода первого диода соединена с первым вспомогательным устройством. Второй диод размещен во второй линии электропитания. Сторона анода второго диода соединена со вторым преобразователем напряжения, а сторона катода второго диода соединена с первым вспомогательным устройством.

[0008] При такой конфигурации, даже когда аккумулятор для вспомогательного устройства закорочен, первый диод предотвращает обратное течение тока, и электрическая энергия может постоянно подаваться на первое вспомогательное устройство посредством второго преобразователя напряжения. Основной источник электропитания и второй преобразователь напряжения соответствуют резервным средствам для аккумулятора для вспомогательного устройства. В соответствии с этой конфигурацией, даже когда выходная клемма второго преобразователя напряжения является закороченной, электрическая энергия может непрерывно подаваться на первое вспомогательное устройство с помощью аккумулятора для вспомогательного устройства и первого преобразователя напряжения.

[0009] Транспортное средство может дополнительно содержать: четвертую линию электропитания; первый переключатель; датчик короткого замыкания; и электронный блок управления. Четвертая линия электропитания может соединять сторону анода первого диода со стороной анода второго диода. Первый переключатель может быть размещен в четвертой линии электропитания. Первый переключатель может быть выполнен с возможностью отключения стороны анода первого диода и стороны анода второго диода друг от друга. Датчик короткого замыкания может быть выполнен с возможностью обнаружения короткого замыкания в аккумуляторе для вспомогательного устройства. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью размыкания первого переключателя для отключения стороны анода первого диода и второго диода друг от друга, когда датчик короткого замыкания обнаруживает короткое замыкание в аккумуляторе для вспомогательного устройства. При такой конфигурации, поскольку предусмотрена четвертая линия электропитания, аккумулятор для вспомогательного устройства можно заряжать, используя как первый преобразователь напряжения, так и второй преобразователь напряжения. При обнаружении короткого замыкания в аккумуляторе для вспомогательного устройства, электрическая энергия может постоянно подаваться на первое вспомогательное устройство вторым преобразователем напряжения, путем выключения переключателя.

[0010] Транспортное средство может дополнительно содержать шунтирующую линию электропитания. Шунтирующая линия электропитания может присоединять электронный блок управления к высоковольтной клемме конденсатора. Электронный блок управления может быть выполнен с возможностью приведения в действие электрической энергией ниже выходного напряжения основного источника электропитания. Первый преобразователь напряжения может содержать конденсатор и третий диод. Низковольтная клемма конденсатора может быть соединена с землей. Сторона анода третьего диода может быть соединена с выходной клеммой первого преобразователя напряжения, а сторона катода третьего диода может быть подключена к высоковольтной клемме конденсатора. При такой конфигурации конденсатор заряжается выходной энергией от первого преобразователя напряжения. Когда аккумулятор для вспомогательного устройства закорочен, напряжение на выходной клемме первого преобразователя напряжения равно нулю, однако электрическая энергия конденсатора поддерживается благодарю третьему диоду. Электрическая энергия конденсатора подается на электронный блок управления. Электронный блок управления может непрерывно снабжаться электропитанием даже в тот момент, когда аккумулятор для вспомогательного устройства закорочен. Электронным блоком управления может быть вышеупомянутое критически важное вспомогательное устройство, участвующее в системе привода транспортного средства.

[0011] Транспортное средство может дополнительно содержать вспомогательное устройство второстепенного значения и второй переключатель. Вспомогательное устройство второстепенного значения может быть присоединено к третьей линии электропитания. Вспомогательное устройство второстепенного значения может быть выполнено так, чтобы не участвовать в системе привода транспортного средства. Второй переключатель может быть выполнен с возможностью отключения вспомогательного устройства второстепенного значения от третьей линии электропитания. При такой конфигурации, когда один из преобразователей напряжения - либо первый преобразователь напряжения, либо второй преобразователь напряжения неисправен, а при этом другой функционирует как резервный источник электропитания, вспомогательное устройство второстепенного значения отключается от третьей линии электропитания вторым переключателем. Затем, когда транспортное средство перемещается с помощью резервного источника электропитания, можно предотвратить излишнюю подачу электропитания. В качестве альтернативы, когда предполагается уменьшить выходную мощность первого преобразователя напряжения и второго преобразователя напряжения из-за определенной неисправности, можно уменьшить общую потребляемую электроэнергию системы вспомогательного устройства, отключив вспомогательное устройство второстепенного значения от третьей линии электропитания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0012] Признаки, преимущества, а также техническое и промышленное назначение примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и где:

Фиг. 1 - принципиальная схема силовой системы транспортного средства в соответствии с первым вариантом осуществления;

Фиг. 2 - принципиальная схема силовой системы транспортного средства согласно второму варианту осуществления;

Фиг. 3 - схематическое изображение, иллюстрирующее конфигурацию схемы первого преобразователя напряжения согласно второму варианту осуществления; и

Фиг. 4 - блок-схема, иллюстрирующая процедуру, выполняемую системным контроллером.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0013] Транспортное средство в соответствии с первым вариантом осуществления будет описано ниже со ссылкой на фиг. 1. Транспортным средством в соответствии с первым вариантом осуществления является гибридное транспортное средство 2, содержащее электродвигатель 6 и двигатель 91, которые генерируют крутящие моменты для движения. Выходной вал электродвигателя 6 и выходной вал двигателя 91 соединены с трансмиссией 92. Крутящий момент электродвигателя 6 и крутящий момент двигателя 91 соединяются трансмиссией 92 и передаются на ось 93. Трансмиссия 92 может разделять крутящий момент двигателя 91 на электродвигатель 6 и ось 93. В этом случае гибридное транспортное средство 2 перемещается с использованием части крутящего момента двигателя 91 и генерирует электрическую энергию, путем приведения во вращение электродвигателя 6 в обратном направлении, используя оставшуюся часть крутящего момента. Электрическая энергия, получаемая при генерации электрической энергии, накапливается в основном аккумуляторе 3, который будет описан ниже. Когда водитель нажимает на педаль тормоза, электродвигатель 6 генерирует электроэнергию с использованием кинетической энергии транспортного средства.

[0014] Электродвигатель 6 приводится в действие электрической энергией основного аккумулятора 3. Выходное напряжение основного аккумулятора 3 составляет, например, 300 вольт. Электродвигатель 6 представляет собой трехфазный электродвигатель переменного тока, и его управляющее напряжение составляет, например, 600 вольт. Силовой преобразователь 5 повышает напряжение постоянного тока основного аккумулятора 3 и преобразует электрическую энергию постоянного тока в электрическую энергию переменного тока, которая подходит для управления электродвигателем 6. Когда электродвигатель 6 генерирует электроэнергию, преобразователь 5 энергии преобразует электрическую энергию переменного тока, подаваемую из электродвигателя 6, в электрическую энергию постоянного тока, а затем понижает электрическую энергию постоянного тока до выходного напряжения основного аккумулятора.

[0015] Основной аккумулятор 3 и силовой преобразователь 5 соединены с основной линией 28 электропитания. Главное реле 4 системы подключено в середине основной линии 28 электропитания. Когда выключатель электропитания транспортного средства включен, главное реле 4 системы замыкается системным контроллером, который не показан, а основной аккумулятор 3 и силовой преобразователь 5 электрически соединяются друг с другом. Замыкание реле (замыкание переключателя) означает, что оба конца реле (оба конца переключателя) электрически соединяются друг с другом. Выражение «замыкание реле» («замыкание переключателя») может быть выражено «включением реле» («включением переключателя»). С другой стороны, «размыкание реле» («размыкание переключателя») означает, что оба конца реле (оба конца переключателя) электрически отсоединяются друг от друга. Выражение «размыкание реле» («размыкание переключателя») может быть выражено «выключением реле» («выключением переключателя»).

[0016] Системный контроллер снабжается электрической энергией от аккумулятора для вспомогательного устройства, который будет описан ниже и может работать, даже когда главное реле 4 системы разомкнуто. Когда выключатель электропитания транспортного средства выключен, системный контроллер размыкает главное реле 4 системы, и основной аккумулятор 3 и силовой преобразователь 5 электрически изолируются друг от друга.

[0017] Гибридное транспортное средство 2 содержит группу вспомогательных устройств, которые работают от напряжения ниже выходного напряжения основного аккумулятора 3 в дополнение к электродвигателю 6, который работает от выходного напряжения основного аккумулятора 3. Группа вспомогательных устройств может быть распределена на два типа - критически важные вспомогательные устройства, которые являются критически важными устройствами, участвующими в движении транспортного средства и которые не должны останавливаться во время движения, и вспомогательные устройства второстепенного значения, которые не участвуют в движении транспортного средства. Примеры критически важного вспомогательного устройства включают в себя систему 8 электронного управления коробкой передач и системный контроллер 29. Примеры вспомогательного устройства второстепенного значения включают в себя аудиоустройство 31. Хотя это и не показано, некоторые критически важные вспомогательные устройства предусмотрены дополнительно к системе 8 электронного управления коробкой передач и системному контроллеру 29, а различные вспомогательные устройства второстепенного значения в дополнение к аудиоустройству 31. В этом варианте осуществления система 8 электронного управления коробкой передач и системный контроллер 29 являются типичными примерами критически важного вспомогательного устройства, а аудиоустройство 31 является типичным примером вспомогательного устройства второстепенного значения.

[0018] Гибридное транспортное средство 2 дополнительно содержит аккумулятор 7 для вспомогательного устройства, первый преобразователь 11 напряжения, второй преобразователь 12 напряжения, первый диод 9а и второй диод 9b.

[0019] Первый преобразователь 11 напряжения и второй преобразователь 12 напряжения являются преобразователями, которые понижают выходное напряжение основного аккумулятора 3 до управляющего напряжения вспомогательного устройства. Входная клемма Па первого преобразователя 11 напряжения соединена с основным аккумулятором 3 через главное реле 4 системы. Выходная клемма 11b первого преобразователя И напряжения соединена с положительным электродом аккумулятора 7 для вспомогательного устройства посредством первой линии 21 электропитания. Отрицательный электрод аккумулятора 7 для вспомогательного устройства подключен к земле G. Система 8 электронного управления коробкой передач, системный контроллер 29, аудиоустройство 31 и отрицательный электрод аккумулятора 7 для вспомогательного устройства подключены к земле G Землей G является токопроводящий кузов транспортного средства.

[0020] Входная клемма 12а второго преобразователя 12 напряжения соединена с основным аккумулятором 3, минуя главное реле 4 системы. Выходная клемма 12b второго преобразователя 12 напряжения соединена с входной клеммой 8а электропитания системы 8 электронного управления коробкой передач и входной клеммой 29а электропитания системного контроллера 29 через вторую линию 22 электропитания. Входная клемма 8а электропитания системы 8 электронного управления коробкой передач и входная клемма 29а электропитания системного контроллера 29 соединены с положительным электродом аккумулятора 7 для вспомогательного устройства через третью линию 23 электропитания. Аккумулятор 7 для вспомогательного устройства подключен к аудиоустройству 31 через третью линию 23 электропитания.

[0021] Аккумулятор 7 для вспомогательного устройства представляет собой аккумулятор для подачи электроэнергии на группу вспомогательных устройств, включающую в себя систему 8 электронного управления коробкой передач, системный контроллер 29 и аудиоустройство 31, и его выходное напряжение составляет, например, 12 вольт. Выходное напряжение аккумулятора 7 для вспомогательного устройства является таким же, как и управляющее напряжение системы 8 электронного управления коробкой передач, системного контроллера 29 и аудиоустройства 31.

[0022] Первый диод 9а соединен с третьей линией 23 электропитания. Анод первого диода 9а присоединен к стороне аккумулятора 7 для вспомогательного устройства, а его катод присоединен к сторонам системы 8 электронного управления коробкой передач и системного контроллера 29. Первый диод 9а предназначен для предотвращения обратного течения тока из системы 8 электронного управления коробкой передач или системного контроллера 29 к аккумулятору 7 для вспомогательного устройства. Второй диод 9b соединен со второй линией 22 электропитания. Анод второго диода 9b присоединен ко второму преобразователю 12 напряжения, а его катод соединен с системой 8 электронного управления коробкой передач и системным контроллером 29. Второй диод 9b предназначен для предотвращения обратного течения тока из системы 8 электронного управления коробкой передач или системного контроллера 29 на второй преобразователь 12 напряжения.

[0023] Система 8 электронного управления коробкой передач и системный контроллер 29 являются устройствами, необходимыми для движения гибридного транспортного средства 2 (устройствами, участвующими в системе привода), и предпочтительно работают непрерывно, даже когда аккумулятор 7 для вспомогательного устройства является закороченным. Система 8 электронного управления коробкой передач и системный контроллер 29 могут быть снабжены электрической энергией от аккумулятора 7 для вспомогательного устройства, и также могут быть непосредственно снабжены электрической энергией от основного аккумулятора 3 через второй преобразователь 12 напряжения. Первый диод 9а для предотвращения обратного течения тока размещен в третьей линии 23 электропитания, которая соединяет положительный электрод аккумулятора 7 для вспомогательного устройства и входные клеммы 8а и 29а электропитания вспомогательных устройств (системы 8 электронного управления коробкой передач и системного контроллера 29). Соответственно, даже когда аккумулятор 7 для вспомогательного устройства является закороченным, ток не течет обратно от системы 8 электронного управления коробкой передач и системного контроллера 29 к аккумулятору 7 для вспомогательного устройства, а система 8 электронного управления коробкой передач и системный контроллер 29 могут снабжаться электрической энергией от основного аккумулятора 3 и могут работать непрерывно.

[0024] Второй диод 9b для предотвращения обратного течения тока также размещен во второй линии 22 электропитания, которая соединяет выходную клемму 12b второго преобразователя 12 напряжения и входные клеммы 8а и 29а электропитания вспомогательных устройств (системы 8 электронного управления коробкой передач и системного контроллера 29). Даже когда выходная клемма 12b второго преобразователя 12 напряжения является закороченной, ток не течет обратно от системы 8 электронного управления коробкой передач или системного контроллера 29 на второй преобразователь 12 напряжения, система 8 электронного управления коробкой передач и системный контроллер 29 могут снабжаться электрической энергией от аккумулятора 7 вспомогательного устройства и могут работать непрерывно.

[0025] Когда короткое замыкание возникает ближе к основному аккумулятору 3, чем главное реле 4 системы, системный контроллер 29 размыкает главное реле 4 системы, чтобы изолировать первый преобразователь 11 напряжения и силовой преобразователь 5 от основного аккумулятора 3. В этом случае гибридное транспортное средство 2 может заряжать аккумулятор 7 для вспомогательного устройства рекуперативной электроэнергией (электроэнергией, полученной посредством выработки электроэнергии электродвигателем 6) с использованием силового преобразователя 5 и первого преобразователя 11 напряжения. Система 8 электронного управления коробкой передач и системный контроллер 29 могут снабжаться электрической энергией из аккумулятора 7 для вспомогательного устройства и могут работать непрерывно. Когда короткое замыкание возникает ближе к силовому преобразователю 5, чем главное реле 4 системы, системный контроллер 29 размыкает главное реле 4 системы, чтобы изолировать основной аккумулятор 3 от силового преобразователя 5 и первого преобразователя 11 напряжения. В этом случае, второй преобразователь 12 напряжения понижает выходную электроэнергию основного аккумулятора 3 и может подавать пониженную электроэнергию на систему 8 электронного управления коробкой передач и системный контроллер 29. Системный контроллер 29 включает в себя конденсатор в качестве резервного источника электропитания и, таким образом, может работать непрерывно, даже когда подача электроэнергии временно прекращается.

[0026] Даже когда вблизи входной клеммы 11а или выходной клеммы 11b первого преобразователя 11 напряжения возникает короткое замыкание, системный контроллер 29 непрерывно посылает команду на первый преобразователь И напряжения. Это происходит потому, что, когда входная клемма 11а или выходная клемма 11b первого преобразователя 11 напряжения закорочена, первый преобразователь 11 напряжения фактически не работает, несмотря на прием команды. Аналогичным образом, даже когда вблизи входной клеммы 12а или выходной клеммы 12b второго преобразователя 12 напряжения возникает короткое замыкание, системный контроллер 29 непрерывно посылает команду на второй преобразователь 12 напряжения. В этом случае второй преобразователь 12 напряжения фактически не работает, несмотря на прием команды.

[0027] Транспортное средство в соответствии со вторым вариантом осуществления будет описано ниже со ссылкой на фиг. 2. Транспортное средство в соответствии со вторым вариантом воплощения представляет собой гибридное транспортное средство 2а. Гибридное транспортное средство 2а содержит четвертую линию 24 электропитания, шунтирующую линию 25 электропитания, первый переключатель 32, второй переключатель 33 и четвертый диод 9d в дополнение к конфигурации гибридного транспортного средства 2, показанного на фиг. 1. Третий диод 9с размещен в первом преобразователе 110 напряжения и будет описан ниже. Первый преобразователь 110 напряжения гибридного транспортного средства 2а включает в себя вторую выходную клемму 11с, в отличие от первого преобразователя 11 напряжения гибридного транспортного средства 2, в соответствии с первым вариантом осуществления. На фиг. 2, системный контроллер 30 подключен к третьей линии 23 электропитания и шунтирующей линии 26 электропитания. На фиг. 2, пунктирная стрелка обозначает сигнальную линию. Сплошная линия обозначает линию электропитания главного реле системы (ГРС/SMR) на фиг. 2 обозначает главное реле системы. Элементы, описанные выше со ссылкой на фиг. 1, повторно описаны не будут.

[0028] Первый преобразователь 110 напряжения содержит две выходные клеммы (первую выходную клемму 11b и вторую выходную клемму 11с). Первая выходная клемма 11b является такой же, что и выходная клемма 11b первого преобразователя И напряжения, показанного на фиг. 1. Первый преобразователь 110 напряжения понижает напряжение, поступающее на входную клемму 11а, до выходного напряжения аккумулятора 7 для вспомогательного устройства и выдает пониженное напряжение на первую выходную клемму 11b и вторую выходную клемму 11с. Вторая выходная клемма 11с отличается от первой выходной клеммы 11b тем, что диод (третий диод 9с) размещен между второй выходной клеммой и основным контуром преобразования, который преобразует электрическую энергию в первом преобразователе 110 напряжения. Это будет описано позже со ссылкой на фиг. 3.

[0029] Системный контроллер 30 снабжается электрической энергией от аккумулятора 7 для вспомогательного устройства через третью линию 23 электропитания и снабжается электроэнергией от первого преобразователя 110 напряжения по шунтирующей линии 25 электропитания. Четвертый диод 9d, который предотвращает обратное течение тока от системного контроллера 30 к аккумулятору 7 для вспомогательного устройства, подключен к третьей линии 23 электропитания. Системный контроллер 30 и вторая выходная клемма 11с первого преобразователя 110 напряжения соединены друг с другом через шунтирующую линию 25 электропитания. Как описано выше, системный контроллер 30 управляет главным реле 4 системы. Системный контроллер 30 также управляет первым переключателем 32 и вторым переключателем 33.

[0030] Первый переключатель 32 входит в четвертую линию 24 электропитания, которая соединяет сторону анода первого диода 9а и сторону анода второго диода 9b. Первый переключатель 32 может электрически изолировать сторону анода первого диода 9а и сторону анода второго диода 9b друг от друга. Второй переключатель 33 подсоединен между третьей линией 23 электропитания и аудиоустройством 31. Второй переключатель 33 может электрически изолировать аудиоустройство 31 и третью линию 23 электропитания друг от друга.

[0031] Системный контроллер 30 замыкает первый переключатель 32, когда ни первая линия 21 электропитания (аккумулятор 7 для вспомогательного устройства), ни вторая линия 22 электропитания не являются закороченными. При замыкании первого переключателя 32 аккумулятор 7 для вспомогательного устройства может заряжаться через второй преобразователь 12 напряжения в дополнение к первому преобразователю 110 напряжения. Соответственно, можно уменьшить нагрузку на первый преобразователь 110 напряжения во время зарядки аккумулятора 7 для вспомогательного устройства.

[0032] Когда первая линия 21 электропитания (аккумулятор 7 для вспомогательного устройства) является закороченной, системный контроллер 30 размыкает первый переключатель 32, чтобы изолировать второй преобразователь 12 напряжения от аккумулятора 7 для вспомогательного устройства. Соответственно, электрическая энергия может непрерывно подаваться в систему 8 электронного управления коробкой передач через второй преобразователь 12 напряжения. То есть, даже когда аккумулятор 7 для вспомогательного устройства закорочен, система 8 электронного управления коробкой передач может работать непрерывно. Даже когда первая линия 21 электропитания закорочена, обратное течение тока от системы 8 электронного управления коробкой передач к аккумулятору 7 для вспомогательного устройства предотвращается первым диодом 9а для предотвращения обратного течения тока.

[0033] Системный контроллер 30 подключен к аккумулятору 7 для вспомогательного устройства через третью линию 23 электропитания. Однако, поскольку третья линия 23 электропитания содержит четвертый диод 9d для предотвращения обратного течения тока, ток не течет от системного контроллера 30 к аккумулятору 7 для вспомогательного устройства, когда аккумулятор 7 для вспомогательного устройства закорочен. Когда аккумулятор 7 для вспомогательного устройства закорочен, системный контроллер 30 может непрерывно снабжаться электрической энергией от первого преобразователя 110 напряжения по шунтирующей линии 25 электропитания, чтобы работать непрерывно.

[0034] Когда в аудиоустройстве 31 возникает короткое замыкание, системный контроллер 30 размыкает второй переключатель 33, чтобы изолировать аудиоустройство 31 от аккумулятора 7 для вспомогательного устройства. Соответственно, можно предотвратить короткое замыкание аккумулятора 7 для вспомогательного устройства, и обеспечивать непрерывную подачу электроэнергии от аккумулятора 7 для вспомогательного устройства к другим вспомогательным устройствам (системному контроллеру 30 и системе 8 электронного управления коробкой передач).

[0035] Конфигурация контура первого преобразователя 110 напряжения будет описана ниже со ссылкой на фиг. 3. На фиг. 3 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию контура первого преобразователя 110 напряжения. Первый преобразователь 110 напряжения содержит основной контур 112 преобразования, включающий в себя силовой транзистор, контур 113 управления, который управляет силовым транзистором основного контура 112 преобразования, третий диод 9с и конденсатор 115. Основной контур 112 преобразования понижает напряжение электрической энергии основного аккумулятора 3, поступающей на входную клемму 11а, и выводит пониженное напряжение на первую выходную клемму 11b и вторую выходную клемму 11с. Отрицательная выходная клемма основного контура 112 преобразования соединена с землей G. Третий диод 9с подсоединен между положительной выходной клеммой 112а основного контура 112 преобразования и второй выходной клеммой 11с. Как показано на фиг. 2, первая выходная клемма 11b первого преобразователя 110 напряжения соединена с аккумулятором 7 для вспомогательного устройства через первую линию 21 электропитания, а вторая выходная клемма 11с соединена с системным контроллером 30 через шунтирующую линию 25 электропитания. Когда аккумулятор 7 для вспомогательного устройства является закороченным, первая выходная клемма 11b первого преобразователя 110 напряжения также закорочена. Третий диод 9с обеспечивает течение тока от положительной выходной клеммы 112а основного контура 112 преобразования ко второй выходной клемме 11с, однако препятствует обратному течению тока. Третий диод 9с предотвращает обратное течение тока от системного контроллера 30 на аккумулятор 7 для вспомогательного устройства через шунтирующую линию 25 электропитания и первую линию 21 электропитания, когда первая выходная клемма 11b закорочена.

[0036] Высоковольтная клемма конденсатора 115 и контур 113 управления соединены со стороной катода третьего диода 9с для предотвращения обратного течения тока. Высоковольтная клемма конденсатора 115 заземлена. Хотя это не проиллюстрировано, контур 113 управления снабжается электрической энергией от аккумулятора 7 для вспомогательного устройства через третью линию 23 электропитания. Перед тем, как третья линия 23 электропитания станет закороченной, контур 113 управления приводится в действие электрической энергией, подаваемой от аккумулятора 7 для вспомогательного устройства через третью линию 23 электропитания. В это время конденсатор 115 заряжается. Другой диод для предотвращения обратного течения тока от контура 113 управления к третьей линии 23 электропитания подключен между контуром 113 управления и третьей линией 23 электропитания. Соответственно, когда аккумулятор 7 для вспомогательного устройства является закороченным, ток не течет обратно из контура 113 управления к аккумулятору 7 для вспомогательного устройства через третью линию 23 электропитания.

[0037] Высоковольтная клемма конденсатора 115 соединена со стороной катода третьего диода 9с. Соответственно, даже когда первая выходная клемма 11b закорочена, ток не течет обратно от конденсатора 115 к стороне первой выходной клеммы 11b. Конденсатор 115 накапливает электроэнергию, пока аккумулятор 7 для вспомогательного устройства не будет закорочен. Например, когда аудиоустройство 31 закорочено, третья линия 23 электропитания закорочена, аккумулятор 7 для вспомогательного устройства также закорочен, и напряжение на первой выходной клемме 11b (и положительной выходной клемме 112а основного контура 112 преобразования) уменьшается до нуля вольт. В это время обратное течение тока от конденсатора 115 в сторону первой выходной клеммы 11b предотвращается третьим диодом 9с. Электрическая энергия подается в контур 113 управления из конденсатора 115. Вторая выходная клемма 11с соединена с системным контроллером 30 через шунтирующую линию 25 электропитания. Когда аудиоустройство 31 (третья линия 23 электропитания) закорочено, и напряжение на первой выходной клемме 11b (и положительной выходной клемме 112а основного контура 112 преобразования) уменьшается до нуля вольт, электрическая энергия подается на системный контроллер 30 из конденсатора 115. Даже когда аудиоустройство 31 (третья линия 23 электропитания) закорочено, системный контроллер 30 может работать непрерывно. Связь между третьим диодом 9с и конденсатором 115 может быть кратко охарактеризована следующим образом. Первый преобразователь 110 напряжения включает в себя конденсатор 115 и третий диод 9с. Анод третьего диода 9с подключен к положительной выходной клемме 112а (то есть к выходной клемме 11b первого преобразователя 110 напряжения). Катод третьего диода 9с соединен с высоковольтной клеммой конденсатора 115. Низковольтная клемма конденсатора 115 заземлена. Высоковольтная клемма конденсатора 115 соединена с входной клеммой электрической энергии системного контроллера 30 через шунтирующую линию 25 электропитания.

[0038] При обнаружении того, что аудиоустройство 31 закорочено, системный контроллер 30 размыкает второй переключатель 33. Когда второй переключатель 33 размыкается, состояние короткого замыкания на первой клемме 11b (и положительной выходной клемме 112а основного контура 112 преобразования) прерывается. Затем возобновляется подача электроэнергии от аккумулятора 7 для вспомогательного устройства в систему 8 электронного управления коробкой передач и системный контроллер 30 через третью линию 23 электропитания.

[0039] Системный контроллер 30 содержит датчик 39 короткого замыкания, который обнаруживает короткое замыкание в третьей линии 23 электропитания, то есть короткое замыкание аккумулятора 7 для вспомогательного устройства. Датчик 39 короткого замыкания отслеживает ток или напряжение в третьей линии 23 электропитания. Датчик 39 короткого замыкания обнаруживает, что третья линия 23 электропитания закорочена, например, когда подача электроэнергии по третьей линии 23 электропитания прервана. В качестве альтернативы датчик 39 короткого замыкания может быть подключен к датчику напряжения (не показан), который измеряет напряжение в третьей линии 23 электропитания и может обнаруживать короткое замыкание в третьей линии 23 электропитания (аккумулятора 7 для вспомогательного устройства), когда измеренное значение датчика напряжения равно 0. Датчик 39 короткого замыкания может быть подключен к датчику тока (не показан), который измеряет ток, протекающий в третьей линии 23 электропитания, и может определять, что короткое замыкание возникло в третьей линия 23 электропитания (аккумуляторе 7 для вспомогательного устройства), когда датчик тока обнаруживает перегрузку по току.

[0040] Системный контроллер 30 включает сигнальную лампу, которая уведомляет о возникновении неисправности в одном из следующих трех случаев: (1) случае, когда короткое замыкание в третьей линии 23 электропитания (короткое замыкание аккумулятора 7 для вспомогательного устройства) обнаруживается датчиком 39 короткого замыкания; (2) случае, когда обнаруживается короткое замыкание в главном реле 4 системы со стороны основного аккумулятора; и (3) случае, когда обнаруживается короткое замыкание в главном реле 4 системы со стороны силового преобразователя. Гибридное транспортное средство 2а может позволить системе 8 электронного управления коробкой передач и системному контроллеру 30 работать непрерывно, даже когда возникает короткое замыкание. Соответственно, гибридное транспортное средство может перейти в специальный режим движения во время возникновения аномалии (режим сохранения движения) для непрерывного движения, при котором транспортное средство останавливает электродвигатель 6 и перемещается с использованием только двигателя 91.

[0041] Второй переключатель 33 имеет другую функцию. Второй переключатель 33 изолирует вспомогательное устройство второстепенного значения, которое не участвует в системе привода транспортного средства, от третьей линии 23 электропитания. Соответственно, когда требуется минимизация потребления аккумулятора для вспомогательного устройства вследствие определенного фактора или требуется минимизация выходной мощности первого преобразователя 110 напряжения и второго преобразователя 12 напряжения, можно свести к минимуму потребление энергии вспомогательного устройства второстепенного значения, не задействованного в системе привода, путем размыкания второго переключателя 33.

[0042] Фиг. 4 представляет блок-схему последовательности операций, иллюстрирующую процедуру, которая выполняется системным контроллером 30. Процедура, проиллюстрированная на фиг. 4, периодически выполняется системным контроллером 30. Когда короткое замыкание генерируется выше по линии от главного реле 4 системы, то есть в основном аккумуляторе 3 или между основным аккумулятором 3 и главным реле 4 системы (ДА на S2), системный контроллер 30 размыкает главное реле 4 системы (S3) и активирует первый преобразователь 110 напряжения для подачи электрической энергии в третью линию 23 электропитания (S4). Как описано выше, рекуперативная мощность в этом случае служит электрической энергией, которая подается на первый преобразователь 110 напряжения.

[0043] Когда короткое замыкание не возникает выше по линии от главного реле 4 системы (НЕТ на S2), системный контроллер 30 проверяет, возникает ли короткое замыкание ниже по линии от главного реле 4 системы (S5). Сторона ниже по линии от главного реле 4 системы находится между главным реле 4 системы и силовым преобразователем 5 или между главным реле 4 системы и первым преобразователем 110 напряжения. Когда короткое замыкание возникает ниже по линии от главного реле 4 системы (ДА на S5), системный контроллер 30 размыкает главное реле 4 системы (S6) и активирует второй преобразователь 12 напряжения для подачи электрической энергии в систему 8 электронного управления коробкой передач и третью линию 23 электропитания (S7). Второй преобразователь 12 напряжения понижает напряжение основного аккумулятора 3 и подает электроэнергию в систему 8 электронного управления коробкой передач и третью линию 23 электропитания. В это время первый переключатель 32 замкнут, и электрическая энергия подается от второго преобразователя 12 напряжения на третью линию 23 электропитания через четвертую линию 24 электропитания.

[0044] Когда короткое замыкание не возникает ниже по линии от главного реле 4 системы (НЕТ на S5), системный контроллер 30 проверяет, возникает ли короткое замыкание в системе вспомогательного устройства (S8). Когда короткое замыкание возникает в системе вспомогательного устройства (ДА на S8), системный контроллер 30 размыкает первый переключатель 32 и второй переключатель 33 для изоляции аудиоустройства 31 и второго преобразователя 12 напряжения от первого преобразователя 110 напряжения (например, S9). При этом короткое замыкание системы вспомогательного устройства относится к короткому замыканию второй линии 22 электропитания. Закороченная вторая линия 22 электропитания может быть изолирована от первой линии 21 электропитания путем размыкания первого переключателя 32.

[0045] Затем системный контроллер 30 активирует первый преобразователь 110 напряжения (S10). Электрическая энергия непрерывно поступает в систему 8 электронного управления коробкой передач и системный контроллер 30 выполнением процесса этапа S10. Соответственно, гибридное транспортное средство 2а может перемещаться непрерывно. В это время, поскольку аудиоустройство 31 изолировано от третьей линии 23 электропитания, выходная энергия первого преобразователя 110 напряжения не обязательно используется для вспомогательного устройства (аудиоустройства 31), которое не задействовано в системе привода.

[0046] Ключевые моменты в технологии, описанной в вариантах осуществления, будут описаны ниже. Основной аккумулятор 3 в вариантах осуществления является примером основного источника электропитания согласно СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ. Основным источником электропитания может быть топливный элемент. Система 8 электронного управления коробкой передач и системный контроллер 29 в вариантах осуществления являются примером первого вспомогательного устройства согласно СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ. Первый диод 9а в вариантах осуществления представляет собой пример первого диода согласно СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ, а второй диод 9b в вариантах осуществления является примером второго диода согласно СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ. Системный контроллер 30 во втором варианте осуществления является примером электронного блока управления согласно СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ. Третий диод 9с во втором варианте осуществления является примером третьего диода согласно СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ. Аудиоустройство 31 во втором варианте осуществления является примером вспомогательного устройства второстепенного значения согласно СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

[0047] Система 8 электронного управления коробкой передач и системные контроллеры 29 и 30 в вариантах осуществления являются примерами критически важного вспомогательного устройства, участвующего в системе привода. Критически важное вспомогательное устройство, участвующее в системе привода, не ограничивается этими устройствами. Например, устройство круиз-контроля является критически важным вспомогательным устройством, участвующим в системе привода. Аудиоустройство 31 является примером вспомогательного устройства второстепенного значения, не задействованного в системе привода. Лампа освещения салона и гнездо для прикуривателя являются вспомогательными устройствами второстепенного значения, не задействованными в системе привода.

[0048] Технология, раскрытая в изобретении, может применяться в электрическом транспортном средстве, не содержащем двигатель.

[0049] Хотя конкретные примеры изобретения подробно описаны выше, конкретные примеры являются только иллюстративными и не ограничивают прилагаемую формулу изобретения. Технические приемы, описанные в формуле изобретения, включают в себя различные модификации и изменения вышеупомянутых конкретных примеров. Технические элементы, описанные или проиллюстрированные в описании или чертежах, демонстрируют техническую применимость самостоятельно или в комбинации, и не ограничиваются комбинациями, описанными в формуле изобретения на момент подачи изобретения. Технические приемы, описанные или проиллюстрированные в описании или чертежах, могут одновременно относиться к двум или более объектам и иметь техническую применимость путем осуществления одного объекта.

Изобретение относится к транспортным средствам. Транспортное средство содержит тяговый электродвигатель; основной источник электропитания; силовой преобразователь; главное реле системы; первое вспомогательное устройство; аккумулятор для вспомогательного устройства; первый и второй преобразователи напряжения; первую, вторую и третью линии электропитания. Также имеется первый диод, размещенный в третьей линии электропитания. Сторона анода первого диода соединена с аккумулятором для вспомогательного устройства, а сторона катода первого диода соединена с первым вспомогательным устройством. Второй диод размещен во второй линии электропитания. Сторона анода второго диода соединена со вторым преобразователем напряжения, а сторона катода второго диода соединена с первым вспомогательным устройством. Достигается непрерывная подача энергии на критически важные вспомогательные устройства в случае короткого замыкания аккумулятора. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Транспортное средство, содержащее:

электродвигатель для передвижения транспортного средства;

основной источник электропитания, выполненный с возможностью накапливания электроэнергии, подаваемой на электродвигатель;

силовой преобразователь, выполненный с возможностью преобразования электрической энергии основного источника электропитания в мощность для приведения в действие электродвигателя;

главное реле системы, выполненное с возможностью подключения основного источника электропитания к силовому преобразователю и отключения от него;

первое вспомогательное устройство, выполненное с возможностью приведения в действие электрической энергией ниже выходного напряжения основного источника электропитания;

аккумулятор для вспомогательного устройства, выполненный с возможностью выдачи такого же напряжения, что и управляющее напряжение первого вспомогательного устройства;

первый преобразователь напряжения, подключенный к основному источнику электропитания через главное реле системы, причем первый преобразователь напряжения выполнен с возможностью понижения выходного напряжения основного источника электропитания до управляющего напряжения первого вспомогательного устройства;

второй преобразователь напряжения, подключенный к основному источнику электропитания, минуя главное реле системы, причем второй преобразователь напряжения выполнен с возможностью понижения выходного напряжения основного источника электропитания до управляющего напряжения первого вспомогательного устройства;

первую линию электропитания, соединяющую выходную клемму первого преобразователя напряжения с аккумулятором для вспомогательного устройства;

вторую линию электропитания, соединяющую выходную клемму второго преобразователя напряжения с первым вспомогательным устройством;

третью линию электропитания, соединяющую аккумулятор для вспомогательного устройства с первым вспомогательным устройством;

первый диод, размещенный в третьей линии электропитания, при этом сторона анода первого диода соединена с аккумулятором для вспомогательного устройства, а сторона катода первого диода соединена с первым вспомогательным устройством, и

второй диод, размещенный во второй линии электропитания, причем сторона анода второго диода соединена со вторым преобразователем напряжения, а сторона катода второго диода соединена с первым вспомогательным устройством.

2. Транспортное средство по п. 1, дополнительно содержащее:

четвертую линию электропитания, соединяющую сторону анода первого диода со стороной анода второго диода;

первый переключатель, размещенный в четвертой линии электропитания, причем первый переключатель выполнен с возможностью отключения стороны анода первого диода и стороны анода второго диода друг от друга;

датчик короткого замыкания, выполненный с возможностью обнаружения короткого замыкания в аккумуляторе для вспомогательного устройства, а также

электронный блок управления, выполненный с возможностью размыкания первого переключателя для отключения стороны анода первого диода и стороны анода второго диода друг от друга, когда датчик короткого замыкания обнаруживает короткое замыкание в аккумуляторе для вспомогательного устройства.

3. Транспортное средство по п. 1 или 2, дополнительно содержащее:

шунтирующую линию электропитания, соединяющую электронный блок управления с высоковольтной клеммой конденсатора,

при этом электронный блок управления выполнен с возможностью приведения в действие электрической энергией ниже выходного напряжения основного источника электропитания, и

первый преобразователь напряжения содержит конденсатор и третий диод, низковольтная клемма конденсатора соединена с землей, сторона анода третьего диода соединена с выходной клеммой первого преобразователя напряжения, а сторона катода третьего диода подключена к высоковольтной клемме конденсатора.

4. Транспортное средство по п. 1, дополнительно содержащее:

вспомогательное устройство второстепенного значения, присоединенное к третьей линии электропитания, причем указанное вспомогательное устройство второстепенного значения выполнено так, чтобы не участвовать в системе управления транспортного средства, а также

второй переключатель, выполненный с возможностью отключения вспомогательного устройства второстепенного значения от третьей линии электропитания.