本发明提供一种电源装置及其控制方法。在电源装置(16)及其控制方法中,电源装置(16)的控制部(36)在检测出内部电阻检测部(28)检测的电池(20)的内部电阻为相对高的状态的情况下,使用与电池电压和系统电压的差电压相关的第1阈值,将第1开闭器(22)从打开状态切换为闭合状态,在检测出所述内部电阻为相对低的状态的情况下,使用比所述第1阈值小的第2阈值,将第1开闭器(22)从打开状态切换为闭合状态。
1.一种电源装置(16),具备:电池(20),其经由电源电路(18)与电气负载(12、14)进行连接并向所述电气负载(12、14)供给电力;第1开闭器(22),其接点连接在所述电源电路(18)中所述电池(20)的正负的其中一方的端子与所述电气负载(12、14)之间;第2开闭器(24),其接点与所述第1开闭器(22)并联连接;电阻(26),其与所述第1开闭器(22)并联连接、且与所述第2开闭器(24)串联连接;和控制部(36),其使所述第1及第2开闭器(22、24)打开闭合来控制向所述电气负载(12、14)的电力供给;所述电源装置(16)的特征在于,还具有:电源电压检测部(28),其检测所述电池(20)与所述电源电路(18)之间的电源电压;系统电压检测部(32),其检测所述电源电路(18)与所述电气负载(12、14)之间的系统电压;和内部电阻检测部(28),其检测所述电池(20)的内部电阻;所述控制部(36)在所述第1开闭器(22)为打开状态时,在将所述第2开闭器(24)从打开状态切换为闭合状态之后,根据所述电源电压检测部(28)检测出的所述电源电压与所述系统电压检测部(32)检测出的系统电压的差电压,将所述第1开闭器(22)从打开状态切换为闭合状态;而且,所述控制部(36)在检测出所述内部电阻检测部(28)检测出的所述电池(20)的内部电阻在所述电池(20)的使用范围所对应的内部电阻的范围中且为规定值以上的情况下,使用与所述差电压相关的第1阈值,将所述第1开闭器(22)从打开状态切换为闭合状态,在检测出所述电池(20)的内部电阻在所述电池(20)的使用范围所对应的内部电阻的范围中且不足规定值的情况下,使用比所述第1阈值小的第2阈值,将所述第1开闭器(22)从打开状态切换为闭合状态。
2.根据权利要求1所述的电源装置(16),其特征在于,所述内部电阻检测部(28)包括所述电源电压检测部(28);所述控制部(36)在检测出所述电源电压在所述电池(20)的使用范围中且不足规定值的情况下,使用所述第1阈值,将所述第1开闭器(22)从打开状态切换为闭合状态,在检测出所述电源电压在所述电池(20)的使用范围中且为规定值以上的情况下,使用所述第2阈值,将所述第1开闭器(22)从打开状态切换为闭合状态。
3.一种电源装置(16)的控制方法,所述电源装置(16)具备:电池(20),其经由电源电路(18)与电气负载(12、14)进行连接并向所述电气负载(12、14)供给电力;第1开闭器(22),其接点连接在所述电源电路(18)中所述电池(20)的正负的其中一方的端子与所述电气负载(12、14)之间;第2开闭器(24),其接点与所述第1开闭器(22)并联连接;电阻(26),其与所述第1开闭器(22)并联连接、且与所述第2开闭器(24)串联连接;和控制部(36),其使所述第1及第2开闭器(22、24)打开闭合来控制向所述电气负载(12、14)的电力供给;所述控制方法的特征在于具备:第1切换步骤,在使所述第1开闭器(22)处于打开状态的同时,将所述第2开闭器(24)从打开状态切换为闭合状态;第2切换步骤,在将所述第2开闭器(24)确保为闭合状态的同时,将所述第1开闭器(22)从打开状态切换为闭合状态;和第3切换步骤,在将所述第1开闭器(22)确保为闭合状态的同时,将所述第2开闭器(24)从闭合状态切换为打开状态;在所述第2切换步骤中,检测所述电池(20)的输出电压、所述电气负载(12、14)的输入电压、以及所述电池(20)的内部电阻;在所述第2切换步骤中,在检测出所述电池(20)的内部电阻在所述电池(20)的使用范围所对应的内部电阻的范围中且为规定值以上的情况下,在所述电池(20)的输出电压与所述电气负载(12、14)的输入电压的差电压超过第1规定值时,将所述第1开闭器(22)从打开状态切换为闭合状态,在检测出所述电池(20)的内部电阻在所述电池(20)的使用范围所对应的内部电阻的范围中且不足规定值的情况下,在所述差电压超过比所述第1规定值小的第2规定值时,将所述第1开闭器(22)从打开状态切换为闭合状态。技术领域
本发明涉及可执行用于防止冲击电流对继电器电路的损坏的预充电的电源装置及其控制方法。
背景技术
以往,公知一种具有车辆等用到的高压电池的电源装置{日本特开2001-327001号公报(以下称为“JP2001-327001A”)}。在JP2001-327001A中,在构成HV电池(194)的电池模块(BM1、BM2)与驱动电路(191、192)及电动机(MG1、MG2)之间,并联连接有2个系统主继电器(SMR1、SMR2)(图2)。另外,在一个系统主继电器(SMR1)侧串联地配置有限制电阻(LR)。在电动机驱动时,首先使系统主继电器(SMR1)接通来执行预充电。由于在系统主继电器(SMR1)侧存在限制电阻(LR),因而负荷侧电压(Vinv)缓慢增加,防止了冲击电流的产生(图3、[0049])。并且,在负荷侧电压(Vinv)例如达到电源侧电压(Vbat)的约80%左右的时候完成了预充电,使另一个系统主继电器(SMR2)接通。在负荷侧电压(Vinv)变得与电源侧电压(Vbat)大致相等的时候,使系统主继电器(SMR1)断开,从而HV电池(194)为接通状态([0049])。
发明内容
如上述,在JP2001-327001A中,在负荷侧电压(Vinv)达到电源侧电压(Vbat)的约80%左右的时候,结束预充电。然而,在JP2001-327001A中,特别是没有提及到电源侧电压(Vbat)用的电压传感器(VB)及负荷侧电压(Vinv)用的负荷侧电压传感器(VI)各自的规格。并且,若产生较大的冲击电流,则未串联连接有电阻的继电器{系统主继电器(SMR2)}的接点等会损坏。为了可靠地抑制冲击电流,需要提高电源侧电压传感器(VB)及负荷侧电压传感器(VI)各自的检测精度,但是若提高检测对象的电压区域(被利用的电压的范围)整体的检测精度,则会增大各电压传感器的成本。本发明是鉴于上述课题而提出的,其目的在于提供一种既能可靠地抑制因冲击电流引起的损坏又能实现降低成本的电源装置及其控制方法。本发明涉及的一种电源装置,具备:电池,其经由电源电路与电气负载进行连接并向所述电气负载供给电力;第1开闭器,其接点连接在所述电源电路中所述电池的正负的其中一方的端子与所述电气负载之间;第2开闭器,其接点与所述第1开闭器并联连接;电阻,其与所述第1开闭器并联连接、且与所述第2开闭器串联连接;和控制部,其使所述第1及第2开闭器打开闭合来控制向所述电气负载的电力供给;所述电源装置的特征在于还具有:电源电压检测部,其检测所述电池与所述电源电路之间的电源电压;系统电压检测部,其检测所述电源电路与所述电气负载之间的系统电压;和内部电阻检测部,其检测所述电池的内部电阻;所述控制部在所述第1开闭器为闭合状态时,在将所述第2开闭器从打开状态切换为闭合状态之后,根据所述电源电压检测部检测的所述电源电压与所述系统电压检测部检测的系统电压的差电压,将所述第1开闭器从打开状态切换为闭合状态;而且,所述控制部在检测出所述内部电阻检测部检测的所述电池的内部电阻为相对高的状态的情况下,使用与所述差电压相关的第1阈值,将所述第1开闭器从打开状态切换为闭合状态,在检测出所述电池的内部电阻为相对低的状态的情况下,使用比所述第1阈值小的第2阈值,将所述第1开闭器从打开状态切换为闭合状态。根据本发明,在电池的内部电阻相对高时,增大电源电压与系统电压的差电压的阈值(使用大的第1阈值),在电池的内部电阻相对低时,减小所述差电压的阈值(使用小的第2阈值)。因此,在电池的内部电阻高的电压区域中,可以降低电源电压检测部及系统电压检测部的至少一方的检测精度。其结果,与电池的内部电阻无关,较之电源电压检测部及系统电压检测部的检测精度高的情况,能够放宽电源电压检测部及系统电压检测部的至少一方的要求规格。因此,可以实现电源电压检测部及系统电压检测部的至少一方的降低成本。而且,由于在电池的内部电阻高的情况下,使用第1阈值,因而在电池的内部电阻高的区域中,在系统电压检测部的检测精度高的情况下,可以使第1开闭器尽快处于闭合状态。由此,可以迅速地完成预充电控制。所述内部电阻检测部包括所述电源电压检测部;所述控制部在检测出所述电源电压为相对低的状态的情况下,使用所述第1阈值,将所述第1开闭器从打开状态切换为闭合状态,在检测出所述电源电压为相对高的状态的情况下,使用所述第2阈值,将所述第1开闭器从打开状态切换为闭合状态。在电池的特性上,电源电压相对低的状态对应于电池的内部电阻相对高的状态,电源电压相对高的状态对应于电池的内部电阻相对低的状态。因此,根据上述结构,作为内部电阻检测部,可以直接应用电源电压检测部。因此,可以实现进一步的降低成本。或者,作为内部电阻检测部,在例如具备了电源电压检测部和剩余容量检测部这两者的情况下,在自动防故障方面较好。本发明涉及的一种电源装置的控制方法,所述电源装置具备:电池,其经由电源电路与电气负载进行连接并向所述电气负载供给电力;第1开闭器,其接点连接在所述电源电路中所述电池的正负的其中一方的端子与所述电气负载之间;第2开闭器,其接点与所述第1开闭器并联连接;电阻,其与所述第1开闭器并联连接、且与所述第2开闭器串联连接;和控制部,其使所述第1及第2开闭器打开闭合来控制向所述电气负载的电力供给;所述控制方法的特征在于具备:第1切换步骤,在使所述第1开闭器处于打开状态的同时,将所述第2开闭器从打开状态切换为闭合状态;第2切换步骤,在将所述第2开闭器确保为闭合状态的同时,将所述第1开闭器从打开状态切换为闭合状态;和第3切换步骤,在将所述第1开闭器确保为闭合状态的同时,将所述第2开闭器从闭合状态切换为打开状态;在所述第2切换步骤中,检测所述电池的输出电压、所述电气负载的输入电压、以及所述电池的内部电阻;在所述第2切换步骤中,在检测出所述电池的内部电阻为相对高的状态的情况下,在所述电池的输出电压与所述电气负载的输入电压的差电压超过第1规定值时,将所述第1开闭器从打开状态切换为闭合状态,在检测出所述电池的内部电阻为相对低的状态的情况下,在所述差电压超过比所述第1规定值小的第2规定值时,将所述第1开闭器从打开状态切换为闭合状态。根据与附加的附图一起进行的下述优选实施方式的说明,上述目的及其他目的、特征及优点变得更明确。
附图说明
图1是搭载了本发明的一实施方式涉及的电源装置的电动车辆的结构框图。图2是表示高压电池的输出电压、剩余容量(SOC)及内部电阻的关系的例子的图。图3是表示所述实施方式涉及的系统电压传感器和比较例涉及的系统电压传感器的检测精度的图。图4是所述实施方式涉及的预充电控制的流程图。图5是表示进行所述实施方式涉及的预充电控制时的高压继电器及预充电继电器的接通断开(打开闭合)、以及电池电压、系统电压及系统电流的关系的例子的时间图。图6是在所述预充电控制中设定使高压继电器接通(闭合)的阈值的流程图。
具体实施方式
1.一实施方式[1-1.电动车辆10的结构]图1是搭载了本实施方式涉及的电源装置16的电动车辆10(以下也称为“车辆10”)的结构框图。车辆10除了具有电源装置16之外,还具有行驶用的电动机12(电气负载)及逆变器14(电气负载)。电动机12是3相交流无刷式的电动机,并基于经由电源电路18及逆变器14由高压电池20(以下也称为“电池20”)供给的电力,来生成车辆10的驱动力F[N](或转矩[N·m])。另外,电动机12通过将进行再生而生成的电力(再生电力Preg)[W]输出给电池20或未图示的辅机,来进行电池20的充电或所述辅机的驱动。逆变器14采用3相桥式的结构,将来自电池20的直流变换成3相的交流并供给到电动机12,另一方面,将伴随再生动作的交流/直流变换后的直流供给到高压电池20或所述辅机。电源装置16包括电源电路18及电池20。电源电路18具有:高压继电器22(第1开闭器)、预充电继电器24(第2开闭器)、预充电电阻26、电池电压传感器28(电源电压传感器)、电容器30(电气负载)、系统电压传感器32、系统电流传感器34、以及电子控制装置36(以下也称为“ECU36”)。高压电池20是包括多个电池元件的蓄电装置(能量存储器),例如能够利用锂离子二次电池、镍氢电池或蓄电器等。在本实施方式中,利用了锂离子二次电池。此外,也可在逆变器14与电池20之间设置未图示的DC/DC转换器,也可将电池20的输出电压或电动机12的输出电压进行升压或降压。高压继电器22是在车辆10进行通常动作(动力运行或再生)时用到的常开型的通断开闭器,且被配置在电池20的正极侧与逆变器14之间。预充电继电器24是用于执行预充电控制(后述)的常开型的通断开闭器,并在电池20的正极侧与逆变器14之间,并联地配置高压继电器22且串联地配置预充电电阻26。预充电电阻26用于在预充电继电器24接通(闭合)时使电动机12侧的输入输出电压(后述的系统电压Vsys)缓慢上升。电池电压传感器28检测电池20的输入输出电压(以下称为“电池电压Vbat”或“电源电压”)并输出给ECU36。电容器30的一端配置在预充电继电器24和高压继电器22的正极侧的连结点38与逆变器14之间,另一端配置在逆变器14与电池20的负极侧之间。系统电压传感器32检测包括电动机12及逆变器14在内的电气负载(以下称为“负荷”)侧的输入输出电压(以下称为“系统电压Vsys”或“负荷电压”),并较之电容器30而在电动机12侧并联地配置电容器30。系统电流传感器34检测包括电动机12及逆变器14在内的负荷侧的电流(以下称为“系统电流Isys”或“负荷电流”),并配置在电容器30的一端与逆变器14之间。ECU36经由通信线40控制车辆10的各部,并包括未图示的输入输出部、运算部及存储部。在本实施方式中,ECU36执行用于防止因冲击电流引起的损坏的预充电控制。[1-2.高压电池20的特性]图2示出高压电池20的输出电压(电池电压Vbat)、剩余容量(SOC)及内部电阻Rbat[Ω]的关系的例子。由图2可知,在电池电压Vbat高(例如电压V3)时,SOC也高(例如SOC3)但内部电阻Rbat变低(例如电阻R3)。另一方面,在电池电压Vbat低(例如电压V1)时,SOC也低(例如SOC1)但内部电阻Rbat变高(例如电阻R1)。此外,本实施方式的电池20将电压V1~电压V3(SOC1~SOC3)设定为使用范围。[1-3.系统电压传感器32的检测精度]图3是表示本实施方式涉及的系统电压传感器32和比较例涉及的系统电压传感器的检测精度的图。即、在图3中,横轴为系统电压Vsys的真值(系统电压传感器32的位置处的电压的真值),纵轴为本实施方式的系统电压传感器32及比较例的系统电压传感器的误差e[%]。在图3中,被曲线50、52夹持的区域表示相对于系统电压Vsys的真值而由本实施方式的系统电压传感器32可取得的检测值(即、系统电压Vsys)的区域,被直线60、62夹持的区域表示由比较例的系统电压传感器可取得的检测值的区域。由图3可知,由比较例的系统电压传感器取得的检测值在电池20的使用范围、即电压V1~电压V3内,误差e被设定(设计)在e1~-e1的范围内。因此,比较例的系统电压传感器具有恒定且相对高的检测精度。另一方面,由本实施方式的系统电压传感器32取得的检测值(即、系统电压Vsys)在电池20的使用范围中的电压V2~电压V3内,与比较例同样地,误差e被设定在e1~-e1的范围内。因此,本实施方式的系统电压传感器32在电压V2~电压V3的范围内,具有恒定且相对高的检测精度。然而,在电压V1~电压V2内,误差e变得更大,例如在真值为电压V1时,误差e被设定在e2~-e2的范围内。因此,本实施方式的系统电压传感器32在电压V1~电压V2的范围内,为相对低的检测精度。这样,在本实施方式中,与比较例相比,虽然在电压V1~电压V2的范围内检测精度变低,但是通过采用后述的控制可以补偿低的检测精度。2.预充电控制[2-1.预充电控制的目的]如上述,在本实施方式中,在车辆10动力运行时,从电池20向电动机12供给电力,在车辆10再生时,将电动机12的再生电力Preg充电给电池20。在将电池20和电动机12连接起来时,使高压继电器22接通(闭合)。此时,在电动机12及逆变器14不动作(即、设逆变器14的未图示的多个开闭器元件的各个开闭器元件的驱动负荷为零)的情况下,仅在电容器30中蓄积电力。若使高压继电器22接通(闭合)时的电池20与电容器30之间的系统电流Isys(以下称为“冲击电流Ii”)过大、且超过界限冲击电流Ii_lim,则例如可能引起高压继电器22的接点的损坏。此处的冲击电流Ii由下述式(1)求出。Ii=ΔV÷Rbatxa0xa0xa0xa0...(1)在上述式(1)中,ΔV为电池电压Vbat与系统电压Vsys的电压差(ΔV=Vbat-Vsys)。另外Rbat为电池20的内部电阻。另外,此处的值全部表示真值。由上述式(1)可知,若使电压差ΔV变小,则能够使冲击电流Ii变小。因此,在本实施方式中,使与预充电电阻26串联配置的预充电继电器24先接通(闭合)而使系统电压Vsys缓慢上升,在电压差ΔV变小之后再使高压继电器22接通(闭合)来抑制冲击电流Ii。另外,由上述式(1)可知,内部电阻Rbat越高,冲击电流Ii越小。因此,在本实施方式中,容许在内部电阻Rbat高的情况下系统电压传感器32的检测精度变低。与之相应,根据内部电阻Rbat来切换使高压继电器22接通(闭合)的判定基准(后述的阈值THΔV)。[2-2.预充电控制的详细](2-2-1.预充电控制的整体流程)图4是本实施方式涉及的预充电控制的流程图。图5是表示进行本实施方式涉及的预充电控制时的高压继电器22及预充电继电器24的接通断开(打开闭合)、以及电池电压Vbat、系统电压Vsys及系统电流Isys的关系的例子的时间图。在图4的流程图开始时,预充电继电器24及高压继电器22断开(打开)。另外,在图5中表示电动机12及逆变器14不动作、且仅在电容器30中蓄积电力的状态。在图4的步骤S1中,ECU36设定使高压继电器22接通(闭合)的阈值THΔV(详细在后面叙述)。在步骤S2中,ECU36使预充电继电器24接通(闭合)(图5的时刻t1)。由此,系统电压Vsys缓慢增加。在步骤S3中,ECU36检测来自电池电压传感器28的电池电压Vbat与来自系统电压传感器32的系统电压Vsys的差电压ΔV。在步骤S4中,ECU36判断差电压ΔV是否在由步骤S1设定的阈值THΔV以下。在差电压ΔV不在阈值THΔV以下的情况下(S4:否),返回步骤S3。在差电压ΔV在阈值THΔV以下的情况下(S4:是),进入步骤S5。在步骤S5中,ECU36使高压继电器22接通(闭合)(时刻t2)。由此,系统电压Vsys急剧接近电池电压Vbat。在步骤S6中,ECU36判断系统电压Vsys是否与电池电压Vbat相等、即差电压ΔV是否为零。关于该判断,也可通过观看差电压ΔV是否在接近零的阈值以下来进行判断。在差电压ΔV不是零的情况下(S6:否),在步骤S7中,ECU36与步骤S3同样地检测差电压ΔV,然后返回步骤S6。在差电压ΔV为零的情况下(S6:是),在步骤S8中,ECU36在经过规定时间之后使预充电继电器24断开(时刻t3)。此外,在图5中,如上述,由于仅在电容器30中蓄积电力,因而可以排除瞬间产生冲击电流Ii的情况,系统电流Isys为零。(2-2-2.阈值THΔV的设定)图6示出设定使高压继电器22接通(闭合)的阈值THΔV的流程图(S1的详细内容)。在步骤S11中,ECU36从电池电压传感器28取得电池电压Vbat。在后续的步骤S12中,ECU36判断电池20的内部电阻Rbat是否高。如参照图2所说明的那样,在内部电阻Rbat高时,电池电压Vbat变低。因此,在本实施方式中,通过电池电压Vbat是否在规定范围(V1以上且不足V2)之间,来判断内部电阻Rbat是否高。在电池电压Vbat处于V1以上且不足V2的范围、即内部电阻Rbat高的情况下(S12:是),在步骤S13中,ECU36选择高内部电阻用的阈值THΔV1。该阈值THΔV1大于后述的低内部电阻用的阈值THΔV2(THΔV1>THΔV2)。在步骤S12中,在电池电压Vbat不处于V1以上且不足V2的范围、即内部电阻Rbat不高的情况下(S12:否),进入步骤S14。在步骤S14中,ECU36判断电池20的内部电阻Rbat是否低。如参照图2所说明的那样,在内部电阻Rbat低时,电池电压Vbat变高。因此,在本实施方式中,通过电池电压Vbat是否在规定范围(V2以上且V3以下)之间,来判断内部电阻Rbat是否高。在电池电压Vbat处于V2以上且V3以下的范围、即内部电阻Rbat低的情况下(S14:是),在步骤S15中,ECU36选择低内部电阻用的阈值THΔV2。该阈值THΔV2小于前述的高内部电阻用的阈值THΔV1(THΔV2THΔV2),因而在电池20的内部电阻Rbat高的区域(电池电压Vbat为V1以上且不足V2),在系统电压传感器32的检测精度高的情况下,可以使高压继电器22尽快接通(闭合)。由此,可迅速地完成预充电控制。在本实施方式中,ECU36在检测出电池电压Vbat为相对低的状态(V1以上且不足V2)的情况下,使用值相对大的阈值THΔV1(>THΔV2),将高压继电器22从打开状态切换为闭合状态,在检测出电池电压Vbat为相对高的状态(V2以上且V3以下)的情况下,使用值相对小的阈值THΔV2(