專利名稱：電源系統(tǒng)和車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備多個(gè)蓄電部的電源系統(tǒng)和搭載有該電源系統(tǒng)的車輛， 特別涉及抑制蓄電部間的不必要的電力移動(dòng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，考慮到環(huán)境問題，像電動(dòng)機(jī)動(dòng)車、混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車、燃料電 池車等那樣，以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)力源的車輛受到關(guān)注。在這樣的車輛中，為
了向電動(dòng)機(jī)供給電力或在再生制動(dòng)時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能而蓄電，搭載有由 二次電池等構(gòu)成的蓄電部。
在這樣的以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)力源的車輛中，為了提高加速性能和行駛持 續(xù)距離等行駛性能，希望使蓄電部的充放電容量更大。作為用于使蓄電部 的充放電容量變大的方法，提出了搭栽多個(gè)蓄電部的構(gòu)成。
例如，美國專利第6608396號(hào)說明書中公開了向高電壓車輛牽引系統(tǒng) 提供所希望的直流高電壓水平的電動(dòng)馬達(dá)電源管理系統(tǒng)。該電動(dòng)馬達(dá)電源 管理系統(tǒng)，具備多個(gè)電源級(jí)(power stage),其分別具有電池和升壓/降 壓(boost-buck)直流 直流轉(zhuǎn)換器且并聯(lián)地連接、向至少一個(gè)逆變器提 供直流電力；和控制器，其控制多個(gè)電源極，以使多個(gè)電源級(jí)的電池均等 地充放電，使多個(gè)電源級(jí)維持向至少一個(gè)逆變器輸出的輸出電壓。
公開了在該電動(dòng)馬達(dá)電源管理系統(tǒng)中能動(dòng)地維持各電池與系統(tǒng)內(nèi)的其 他電池有相同SOC (State Of Charge,充電狀態(tài))。然而，即4吏是具有互 相相同的SOC的電池彼此，各自的蓄電電壓值(開放端電壓值)也不一 定一致。因?yàn)楦麟姵氐碾妷褐担赟OC之外，還由于電池溫度和劣化程 度等大幅變化。
另一方面，在系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)等，在美國專利第6608396號(hào)說明書的圖1
6中，降壓開關(guān)(buck switch) 38都打開，所以各個(gè)電池彼此介由各自的升 壓/降壓直流 直流轉(zhuǎn)換器13 (電壓轉(zhuǎn)換部)并聯(lián)地連接于相同的高電壓 直流總線48 (電力線)。因此，存在著這樣的問題在各電池的電壓值互 相不同的情況下，會(huì)在電池間流過與其電壓差相應(yīng)的電流，在電池間產(chǎn)生 不必要的電力移動(dòng)，損失增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明，是為了解決這樣的問題而做出的，其目的是提供抑制蓄電部 間的不必要的電力移動(dòng)而避免損失產(chǎn)生的電源系統(tǒng)和車輛。
本發(fā)明的一方面的電源系統(tǒng)，具有各自能夠充;^文電的多個(gè)蓄電部，具 備能夠在負(fù)載裝置和電源系統(tǒng)之間授受電力的電力線；多個(gè)電壓變換(轉(zhuǎn) 換)部，其分別設(shè)置于多個(gè)蓄電部和電力線之間，各自在對(duì)應(yīng)的蓄電部和 電力線之間進(jìn)行電壓變換動(dòng)作；獲取多個(gè)蓄電部各自的蓄電電壓值的蓄電 電壓值獲取裝置；和電壓目標(biāo)值決定裝置，其與所述負(fù)載裝置的動(dòng)作狀況 相應(yīng)地決定向負(fù)載裝置供給的供給電力的電壓目標(biāo)值。多個(gè)電壓變換部， 各自按照由電壓目標(biāo)值決定裝置決定的電壓目標(biāo)值而執(zhí)行電壓變換動(dòng)作， 電壓目標(biāo)值決定裝置，限制電壓目標(biāo)值使其不低于由蓄電電壓值獲取裝置 獲取的蓄電電壓值中的最大的蓄電電壓值。
根據(jù)本方面的電源系統(tǒng)，電壓目標(biāo)值被限制為不低于多個(gè)蓄電部各自 的蓄電電壓值中的最大的蓄電電壓值，多個(gè)電壓變換部，各自按照該電壓 目標(biāo)值執(zhí)行電壓變換動(dòng)作。該電壓目標(biāo)值，為在電壓變換部的控制開始前 能夠通過蓄電部充電得到的電力線的電壓值以上，所以各電壓變換部在控 制剛開始后立即開始電壓變換動(dòng)作。由此，各電壓變換部動(dòng)作使得從對(duì)應(yīng) 的蓄電部向電力線側(cè)供給電力，所以能夠避免介由電力線從其他蓄電部流 入電力。因而，即使在蓄電部間產(chǎn)生電壓差的情況下，也能夠抑制蓄電部 間的不必要的電力移動(dòng)。
優(yōu)選，電源系統(tǒng)還具備獲取負(fù)載裝置的至少一個(gè)電壓要求值的電壓要 求值獲取裝置；電壓目標(biāo)值決定裝置，決定電壓目標(biāo)值，還使其為由電壓 要求值獲取裝置所獲取的至少一個(gè)電壓要求值中的最大的電壓要求值以上。
優(yōu)選，電源系統(tǒng)還具備檢測(cè)電力線的電壓值的電壓值檢測(cè)裝置，多個(gè) 電壓變換部中的至少一個(gè)，與包含電壓反饋控制要素的運(yùn)算的結(jié)果相應(yīng)地， 執(zhí)行電壓變換動(dòng)作，該電壓反饋控制要素用于使由電壓值檢測(cè)裝置檢測(cè)出 的電力線的電壓值與電壓目標(biāo)值一致。
優(yōu)選，多個(gè)電壓變換部中的至少一個(gè)，與包含電壓前饋控制要素的運(yùn) 算的結(jié)果相應(yīng)地，執(zhí)行電壓變換動(dòng)作，該電壓前饋控制要素反映與對(duì)應(yīng)的 蓄電部的蓄電電壓值和電壓目標(biāo)值之比相應(yīng)的值。
優(yōu)選，電源系統(tǒng)，還具備檢測(cè)輸入輸出于多個(gè)蓄電部中的至少一個(gè)的
電池電流值的電池電流值檢測(cè)裝置；與包含電壓前饋控制要素的運(yùn)算的結(jié) 果相應(yīng)地執(zhí)行電壓變換動(dòng)作的至少一個(gè)電壓變換部，與包含電流反饋控制 要素的運(yùn)算的結(jié)果相應(yīng)地執(zhí)行電壓變換動(dòng)作，該電流反饋控制要素用于使 由電池電流值檢測(cè)裝置檢測(cè)出的對(duì)應(yīng)的蓄電部的電池電流值與各電流目標(biāo) 值一致。
優(yōu)選，多個(gè)電壓變換部各自被構(gòu)成為含有斬波(chopper)電路。 本發(fā)明的另一方面的電源系統(tǒng)，具有各自被構(gòu)成為能夠充放電的多個(gè) 蓄電部，具備能夠在負(fù)載裝置和電源系統(tǒng)之間授受電力的電力線，分別 設(shè)置于多個(gè)蓄電部和電力線之間、各自在對(duì)應(yīng)的蓄電部和電力線之間進(jìn)行 電壓變換動(dòng)作的多個(gè)電壓變換部，檢測(cè)多個(gè)蓄電部的各自的蓄電電壓值的 蓄電電壓值檢測(cè)部，和控制部。控制部，與負(fù)載裝置的動(dòng)作狀況相應(yīng)地決 定向負(fù)載裝置供給的供給電力的電壓目標(biāo)值，多個(gè)電壓變換部，各自按照 由電壓目標(biāo)值決定裝置決定的電壓目標(biāo)值執(zhí)行電壓變換動(dòng)作，控制部，限 制電壓目標(biāo)值使其不低于由蓄電電壓值檢測(cè)部檢測(cè)出的蓄電電壓值中的最 大的蓄電電壓值。
本發(fā)明的再一方面所涉及的車輛，具備具有各自被構(gòu)成為能夠充放 電的多個(gè)蓄電部的電源系統(tǒng)、和接受從電源系統(tǒng)供給的電力而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力 的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部。而且，電源系統(tǒng)，包括被構(gòu)成為能夠在驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部 和電源系統(tǒng)之間授受電力的電力線，分別設(shè)置于多個(gè)蓄電部和電力線之間、 各自在對(duì)應(yīng)的蓄電部和電力線之間進(jìn)行電壓變換動(dòng)作的多個(gè)電壓變換部，獲取多個(gè)蓄電部各自的蓄電電壓值的蓄電電壓值獲取裝置，和與驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)
的電壓目標(biāo)值決定裝置。此外，多個(gè)電壓變換部，各自按照由電壓目標(biāo)值 決定裝置決定的電壓目標(biāo)值執(zhí)行電壓變換動(dòng)作，電壓目標(biāo)值決定裝置，限 制電壓目標(biāo)值使其不低于由蓄電電壓值獲取裝置獲取的蓄電電壓值中的最 大的蓄電電壓值。
根據(jù)本方面的車輛，電壓目標(biāo)值被限制為不低于多個(gè)蓄電部各自的蓄 電電壓值中的最大的蓄電電壓值，多個(gè)電壓變換部，各自按照該電壓目標(biāo) 值執(zhí)行電壓變換動(dòng)作。該電壓目標(biāo)值，為在電壓變換部的控制開始前能夠 通過蓄電部充電得到的電力線的電壓值以上，所以各電壓變換部在控制剛 開始后立即開始電壓變換動(dòng)作。由此，各電壓變換部動(dòng)作使得從對(duì)應(yīng)的蓄 電部向電力線側(cè)供給電力，所以能夠避免介由電力線從其他的蓄電部流入 電力。因而，即使在蓄電部間產(chǎn)生電壓差的情況下，也能夠抑制蓄電部間 的不必要的電力移動(dòng)。
優(yōu)選，驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部，包括被構(gòu)成為能夠變換從電源系統(tǒng)供給的電 力的至少一個(gè)的電力變換部，和與對(duì)應(yīng)的電力變換部連接、能夠產(chǎn)生驅(qū)動(dòng) 力的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
優(yōu)選，電源系統(tǒng)還具備獲取驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部的至少一個(gè)電壓要求值的電 壓要求值獲取裝置；電壓目標(biāo)值決定裝置，決定電壓目標(biāo)值還使其為由電 壓要求值獲取裝置獲取的至少一個(gè)電壓要求值中的最大的電壓要求值以 上。
優(yōu)選，電源系統(tǒng)還具備檢測(cè)電力線的電壓值的電壓值檢測(cè)裝置，多個(gè) 電壓變換部中的至少一個(gè)，與包含電壓反饋控制要素的運(yùn)算的結(jié)果相應(yīng)地， 執(zhí)行電壓變換動(dòng)作，該電壓反饋控制要素用于使由電壓值檢測(cè)裝置檢測(cè)出 的電力線的電壓值與電壓目標(biāo)值一致。
優(yōu)選，多個(gè)電壓變換部中的至少一個(gè)，與包含電壓前饋控制要素的運(yùn) 算的結(jié)果相應(yīng)地，執(zhí)行電壓變換動(dòng)作，該電壓前饋控制要素反映與對(duì)應(yīng)的 蓄電部的蓄電電壓值和電壓目標(biāo)值之比相應(yīng)的值。
優(yōu)選，電源系統(tǒng)，還具備檢測(cè)輸入輸出于多個(gè)蓄電部中的至少一個(gè)的
9電池電流值的電池電流值檢測(cè)裝置；與包含電壓前饋控制要素的運(yùn)算的結(jié) 果相應(yīng)地執(zhí)行電壓變換動(dòng)作的至少一個(gè)電壓變換部，與包含電流反饋控制 要素的運(yùn)算的結(jié)果相應(yīng)地執(zhí)行電壓變換動(dòng)作，該電流反饋控制要素用于使 由電池電流值檢測(cè)裝置檢測(cè)出的對(duì)應(yīng)的蓄電部的電池電流值與各電流目標(biāo) 值一致。
優(yōu)選，多個(gè)電壓變換部，各自被構(gòu)成為含有斬波電路。 本發(fā)明的再一個(gè)方面所涉及的車輛，具備具有各自被構(gòu)成為能夠充 放電的多個(gè)蓄電部的電源系統(tǒng)、和接受從電源系統(tǒng)供給的電力而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng) 力的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部。電源系統(tǒng)，包括被構(gòu)成為能夠在驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部和電 源系統(tǒng)之間授受電力的電力線，分別設(shè)置于多個(gè)蓄電部和電力線之間、各 自在對(duì)應(yīng)的蓄電部和電力線之間進(jìn)行電壓變換動(dòng)作的多個(gè)電壓變換部，檢
測(cè)多個(gè)蓄電部的各自的蓄電電壓值的蓄電電壓值檢測(cè)部，和控制部?？刂?br> 力的電壓目標(biāo)值，多個(gè)電壓變換部，各自按照由電壓目標(biāo)值決定裝置決定 的電壓目標(biāo)值執(zhí)行電壓變換動(dòng)作，控制部，限制電壓目標(biāo)值使其不低于由 蓄電電壓值獲取裝置獲取的蓄電電壓值中的最大的蓄電電壓值。
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)抑制蓄電部間的不必要的電力移動(dòng)而避免損失 產(chǎn)生的電源系統(tǒng)和車輛。


圖l是表示具備本發(fā)明的實(shí)施方式l的電源系統(tǒng)的車輛的主要部分的 概略構(gòu)成圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的轉(zhuǎn)換器的概略構(gòu)成圖。 圖3是用于說明轉(zhuǎn)換器的電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作相關(guān)的系統(tǒng)繼電器和晶體管的 狀態(tài)的圖。
圖4A、圖4B是用于說明升壓動(dòng)作控制的開始時(shí)產(chǎn)生的蓄電部間的電 力移動(dòng)的圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的用于控制轉(zhuǎn)換器的控制部件的圖。 圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例的用于控制轉(zhuǎn)換器的控制部件的圖。
圖7是表示具備本發(fā)明的實(shí)施方式2的電源系統(tǒng)的車輛的主要部分的 概略構(gòu)成圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的用于控制轉(zhuǎn)換器的控制部件的圖。 圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例的用于控制轉(zhuǎn)換器的控制部 件的圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，對(duì)圖中的相同或 相當(dāng)部分，附加相同符號(hào)，不重復(fù)其說明。 (實(shí)施方式l)
參照?qǐng)D1，對(duì)具備本發(fā)明的實(shí)施方式1的電源系統(tǒng)1的車輛100進(jìn)行 說明。在本實(shí)施方式l中，對(duì)作為負(fù)載裝置的一例使用產(chǎn)生車輛IOO的驅(qū) 動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的情況進(jìn)行例示。而且，車輛100，通過將驅(qū)動(dòng)力 產(chǎn)生部3接受從電源系統(tǒng)1供給的電力所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力傳送至車輪(沒有 圖示)而4亍馬史。
在本實(shí)施方式l中，對(duì)作為多個(gè)蓄電部的一例而具有兩個(gè)蓄電部的電 源系統(tǒng)l進(jìn)行說明。電源系統(tǒng)l，被構(gòu)成為能夠介由主正母線MPL和主負(fù) 母線MNL在與驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3之間授受直流電力。
驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3，具備第1逆變器INV1、第2逆變器INV2、第l電 動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、和第2電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2,與來自于HV-ECU (Hybrid Vehicle Electronic Control Unit,混合動(dòng)力車輛電子控制單元)4的開關(guān)指 令PWM1、 PWM2相應(yīng)地產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。
逆變器INV1、 INV2，并聯(lián)地連接于主正母線MPL和主負(fù)母線MNL, 分別在與電源系統(tǒng)1之間進(jìn)行電力的授受。即，逆變器INV1、 INV2,分 別將介由主正母線MPL和主負(fù)母線MNL接受的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電 力，供給至電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2。此外，逆變器INV1、 INV2,也可 以構(gòu)成為在車輛100的再生制動(dòng)時(shí)等，將電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2接受車輛100的動(dòng)能而發(fā)電所得的交流電力，在轉(zhuǎn)換為直流電力后作為再生電力 供給至電源系統(tǒng)1。作為一例，逆變器INV1、 INV2,由包含三相的開關(guān) 元件的橋式電路(bridge circuit)構(gòu)成，分別與從HV-ECU4接收的開關(guān) 指令PWM1、 PWM2相應(yīng)地進(jìn)行開關(guān)(電路開閉)動(dòng)作，由此產(chǎn)生三相 交力乾電力。
電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1 、MG2，分別被構(gòu)成為能夠接受從逆變器INV1 、INV2 供給的交流電力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，并能夠接受來自于外部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力 而發(fā)電產(chǎn)生交流電力。作為一例，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2，是具備埋設(shè) 了永/f茲鐵的轉(zhuǎn)子的三相交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)。而且，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2, 分別與動(dòng)力傳送^f幾構(gòu)6連接，將產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力介由驅(qū)動(dòng)軸8傳送至車賴沒 有圖示)。
另外，在驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3適用于混合動(dòng)力車輛的情況下，電動(dòng)發(fā)電機(jī) MG1、 MG2，介由動(dòng)力傳送機(jī)構(gòu)6或驅(qū)動(dòng)軸8，還與發(fā)動(dòng)才幾(沒有圖示) 連接。而且，通過HV-ECU4執(zhí)行控制，使得發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力和電動(dòng) 發(fā)電機(jī)MG1、 MG2產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力成為最適合的比率。在這樣的適用于混 合動(dòng)力車輛的情況下，還可以使電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1專門作為電動(dòng)機(jī)發(fā)揮作 用，使電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2專門作為發(fā)電機(jī)發(fā)揮作用。
HV-ECU4，通過執(zhí)行預(yù)先存儲(chǔ)的程序，基于從沒有圖示的各傳感器發(fā) 送的信號(hào)、行駛狀況、加速踏板開度的變化率和存儲(chǔ)的映射等，計(jì)算電動(dòng) 發(fā)電機(jī)MG1、 MG2的轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值和轉(zhuǎn)速目標(biāo)值，而且，HV-ECU4,生成 開關(guān)指令PWM1、PWM2而發(fā)送至驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3，使得電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速分別成為該計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值和轉(zhuǎn)速目標(biāo)值。
此外，HV-ECU4，基于該計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值和轉(zhuǎn)速目標(biāo)值或由沒有 圖示的各種傳感器檢測(cè)出的轉(zhuǎn)矩實(shí)繢(實(shí)際)值和轉(zhuǎn)速實(shí)績值，取得分別 在電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2產(chǎn)生的逆起電壓值Vml、 Vm2,將基于該逆起 電壓值Vml、 Vm2決定的電壓要求值Vml*、 Vm2A輸出至電源系統(tǒng)1。 即，HV-ECU4，將高于逆起電壓值Vml、 Vm2的電壓值決定為電壓要求 值Vml、 Vm2*，使得能夠從電源系統(tǒng)1向電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2供給電力。此外，HV-ECU4，基于上述的轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值和轉(zhuǎn)速目標(biāo)值的乘積、或 轉(zhuǎn)矩實(shí)繢值和轉(zhuǎn)速實(shí)績值的乘積，取得電力實(shí)繢(功率實(shí)繢，實(shí)際功率) Pl、 P2而輸出至電源系統(tǒng)1。另外，HV-ECU4，例如，通過l象將電力消 耗定為正值而將電力產(chǎn)生定為負(fù)值這樣使電力實(shí)績Pl、 P2的符號(hào)變化， 向電源系統(tǒng)l通知驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3中的電力供需狀態(tài)。
此外，HV-ECU4，在由于駕駛者等的操作而接收了作為車輛100的起 動(dòng)指令的點(diǎn)火開啟信號(hào)IGON時(shí)，將該點(diǎn)火開啟信號(hào)IGON輸出至控制部 2。
另一方面，電源系統(tǒng)l,具備平滑電容器C、供給電流值檢測(cè)部16、 供給電壓值檢測(cè)部18、第1轉(zhuǎn)換器CONVl、第2轉(zhuǎn)換器CONV2、第1 蓄電部BAT1、第2蓄電部BAT2、電池電流值檢測(cè)部10-1、 10-2、電池電 壓值檢測(cè)部12-1、 12-2、電池溫度檢測(cè)部14-1、 14-2、系統(tǒng)繼電器SR1、 SR2、控制部2。
平滑電容器C,連接于主正母線MPL和主負(fù)母線MNL之間，減少 來自于轉(zhuǎn)換器CONV1 、 CONV2的供給電力所含有的變動(dòng)成分。
供給電流值檢測(cè)部16,串聯(lián)地介入主正母線MPL,檢測(cè)向驅(qū)動(dòng)力產(chǎn) 生部3供給的供給電力的供給電流值Ih，將該檢測(cè)結(jié)果輸出至控制部2。
供給電壓值檢測(cè)部18，連接于主正母線MPL和主負(fù)母線MNL之間， 檢測(cè)向驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3供給的供給電力的供給電壓值Vh，將該檢測(cè)結(jié)果 輸出至控制部2。
轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2,相對(duì)于主正母線MPL和主負(fù)母線MNL 并聯(lián)地連接，分別在對(duì)應(yīng)的蓄電部BAT1、 BAT2與主正母線MPL和主負(fù) 母線MNL之間進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作。具體地講，轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2， 分別將蓄電部BAT1、 BAT2的放電電力(放電功率)升壓至電壓目標(biāo)值， 生成供給電力。作為一例，轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2被構(gòu)成為含有斬波電 路。
蓄電部BAT1、 BAT2,分別介由系統(tǒng)繼電器SR1、 SR2和轉(zhuǎn)換器 CONVl、 CONV2并聯(lián)地連接于主正母線MPL和主負(fù)母線MNL。作為一例，蓄電部BAT1、 BAT2，由鎳氫電池、鋰離子電池等被構(gòu)成為能夠充it 電的二次電池，或雙電層電容器等比較大容量的靜電電容元件等而形成。
電池電流值檢測(cè)部10-1、 10-2,分別介入連接蓄電部BAT1、 BAT2和 轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2的電力線，檢測(cè)蓄電部BAT1、 BAT2輸入輸出 的電池電流值Ibl、 Ib2，將該檢測(cè)結(jié)果輸出至控制部2。
電池電壓值檢測(cè)部12-1、 12-2，分別連接于連接蓄電部BAT1、 BAT2 和轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2的電力線之間，檢測(cè)蓄電部BAT1、 BAT2的 電池電壓值Vbl、 Vb2，將該檢測(cè)結(jié)果輸出至控制部2。
電池溫度檢測(cè)部14-1、 14-2，分別接近于構(gòu)成蓄電部BAT1、 BAT2的 電池單元(cell)等而配置，檢測(cè)作為蓄電部BAT1、 BAT2的內(nèi)部溫度的 電池溫度Tbl、 Tb2,將該檢測(cè)結(jié)果輸出至控制部2。另外，電池溫度檢測(cè) 部14-1、 14-2,也可以分別構(gòu)成為基于對(duì)應(yīng)于構(gòu)成蓄電部BAT1、 BAT2的 多個(gè)電池單元而配置的多個(gè)檢測(cè)元件的檢測(cè)結(jié)果，通過平均化處理等輸出 代表值。
系統(tǒng)繼電器SR1、 SR2，分別介入轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2和蓄電部 BAT1、 BAT2之間，與從控制部2接收的繼電器指令SRC1、 SRC2相應(yīng) 地，電連接或切斷轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2和蓄電部BATl、 BAT2。
控制部2，當(dāng)從HV-ECU4接收了點(diǎn)火開啟信號(hào)IGON時(shí)，激活(活 性化)繼電器指令SRC1、 SRC2,使系統(tǒng)繼電器SR1、 SR2接通。接著， 控制部2，基于從HV-ECU4接收的電壓要求值Vml*、 Vm2+和電力實(shí)繢 Pl、 P2、從供給電流值檢測(cè)部16接收的供給電流值Ih、供給電壓值檢測(cè) 部18接收的供給電壓值Vh、從電池電流值檢測(cè)部10-1、 10-2接收的電池 電流值Ibl、 Ib2、從電池電壓值檢測(cè)部12-1、 12-2接收的電池電壓值Vbl、 Vb2、以及從電池溫度檢測(cè)部14-1、 14-2接收的電池溫度Tbl、 Tb2，按 照后述的控制構(gòu)造分別生成開關(guān)指令PWC1、 PWC2，發(fā)送至轉(zhuǎn)換器 CONVl、 CONV2。
具體地講，控制部2，使電壓目標(biāo)值Vl^不低于電池電壓值Vbl、 Vb2 中的最大的電池電壓值，即將該最大的電池電壓值限制為電壓目標(biāo)值Vh*的最低值，并將從HV-ECU4接收的電壓要求值Vml*、 Vm2A中的較高一 方的值作為供給電力的電壓目標(biāo)值VW而決定。而且，控制部2生成開關(guān) 指令PWC1、 PWC2使得轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2按照電壓目標(biāo)值Vh* 進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
特別地，在本發(fā)明的實(shí)施方式l中，轉(zhuǎn)換器CONVl，與包含電壓反 饋控制要素和電壓前饋控制要素的控制運(yùn)算的結(jié)果相應(yīng)地，執(zhí)行電壓轉(zhuǎn)換 動(dòng)作。所述電壓反饋控制要素用于使供給電壓值Vh與電壓目標(biāo)值Vh*— 致，所述電壓前饋控制要素加上與蓄電部BAT1的電池電壓值Vbl和電壓 目標(biāo)值Vh+之比(電壓轉(zhuǎn)換比)相應(yīng)的值。另一方面，轉(zhuǎn)換器CONV2， 與包含電流反饋控制要素以及電壓前饋控制要素的控制運(yùn)算的結(jié)果相應(yīng)地 執(zhí)行電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作。所述電流反饋控制要素用于使電池電流值Ib2與電流 目標(biāo)值Ib2+—致，所迷電壓前^St控制要素加上與蓄電部BA12的電池電壓 值Vb2和電壓目標(biāo)值Vh+之比相應(yīng)的值(電壓轉(zhuǎn)換比)。另外，電流目標(biāo) 值lb2、基于蓄電部BAT2的充電狀態(tài)(SOC: State Of Charge,以下也 簡稱為"SOC")和驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的電力要求值而決定。
這樣，通過考慮電池電壓值Vbl、 Vb2而決定電壓目標(biāo)值Vh*，能夠 抑制蓄電部BAT1、 BAT2間的不必要的電力移動(dòng)。此外，通過電壓前饋控 制要素，分別與電池電壓值Vbl、 Vb2和電壓目標(biāo)值Vh+之比相應(yīng)的值(電 壓轉(zhuǎn)換比)作為初始值而被輸出，所以在控制剛開始后，轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2就開始電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作。由此，還能夠抑制控制剛開始后的蓄電部 BAT1、 BAT2間的循環(huán)電流。
控制部2，基于電池電流值Ibl、 Ib2、電池電壓值Vbl、 Vb2和電池 溫度Tbl、 Tb2，計(jì)算蓄電部BAT1、 BAT2各自的充電狀態(tài)SOCl、 SOC2。 關(guān)于計(jì)算蓄電部BAT1、 BAT2的SOC，可以使用各種公知的技術(shù)，不過 作為一例，控制部2,通過合計(jì)根據(jù)開路時(shí)的電池電壓值Vbl、 Vb2 (開 路電壓值)計(jì)算的暫定SOC和根據(jù)電池電流值Ibl、 1b2的積分值(積算 値)計(jì)算出的補(bǔ)正SOC,依次檢測(cè)SOC。此外，控制部2，基于檢測(cè)出的 蓄電部BAT1、 BAT2的SOCl、 SOC2，導(dǎo)出放電容許電力(放電容許功
15率)Woutl、 Wout2。放電容許電力Woutl、 Wout2，是作為其化學(xué)反應(yīng) 的界限值規(guī)定的、各時(shí)間點(diǎn)的充電電力和放電電力的短時(shí)間的限制值。作 為一例，控制部2，事先存儲(chǔ)有將由實(shí)驗(yàn)取得的SOC和電池溫度作為參數(shù) 而規(guī)定的容許電力的映射，基于檢測(cè)出的SOCl、 SOC2和電池溫度Tbl、 Tb2，導(dǎo)出各時(shí)間點(diǎn)的放電容許電力Woutl、 Wout2?？刂撇?，決定蓄電 部BAT2的電流目標(biāo)值Ib2M吏得不超過這樣導(dǎo)出的放電容許電力Wout2。
關(guān)于圖l和本發(fā)明的對(duì)應(yīng)關(guān)系，驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3相當(dāng)于"負(fù)載裝置"， 主正母線MPL和主負(fù)母線MNL相當(dāng)于"電力線"、轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2相當(dāng)于"多個(gè)電壓變換部"。
參照?qǐng)D2，轉(zhuǎn)換器CONV1包括斬波電路40-l和平滑電容器Cl。
斬波電路40-l能夠雙向地供給電力。具體地講，斬波電路40-l，與來 自于控制部2(圖1 )的開關(guān)指令PWC1相應(yīng)地，能夠?qū)碜杂谛铍姴緽AT1 的放電電力進(jìn)行升壓而供給至驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3 (圖1)，并能夠?qū)尿?qū)動(dòng)力 產(chǎn)生部3接受的再生電力進(jìn)行降壓而供給至蓄電部BAT1。而且，斬波電 路40-l包括正母線LN1A、負(fù)母線LN1C、布線LN1B、作為開關(guān)元件 的晶體管Q1A、 Q1B、 二極管D1A、 D1B、電感器Ll。
正母線LN1A，其一端連接于晶體管Q1A的集電極，另一端連接于主 正母線MPL。此外，負(fù)母線LN1C,其一端連接于蓄電部BAT1的負(fù)極側(cè)， 另 一端連接于主負(fù)母線MNL。
晶體管Q1A和Q1B,串聯(lián)地連接于正母線LN1A和負(fù)母線LN1C之 間。而且，晶體管Q1A的集電極連接于正母線LN1A，晶體管Q1B的發(fā) 射極連接于負(fù)母線LN1C。此外，各晶體管Q1A、 QlB的集電極-發(fā)射極 之間，分別連接有從發(fā)射極側(cè)向集電極側(cè)流過電流的二極管D1A、 D1B。 另外，電感器Ll連接于晶體管Q1A和晶體管Q1B的連接點(diǎn)。
布線LN1B, —端連接于蓄電部BAT1的正極側(cè)，另一端連接于電感 器L1。
平滑電容器C1，連接于布線LN1B和負(fù)母線LN1C之間，減少布線 LN1B和負(fù)母線LN1C之間的直流電壓所含有的交流成分。以下，對(duì)轉(zhuǎn)換器CONV1的電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作進(jìn)行說明。在升壓動(dòng)作時(shí)， 控制部2 (圖1 )，將晶體管Q1A維持在導(dǎo)通狀態(tài)，且使晶體管Q1B以預(yù) 定的占空比導(dǎo)通/截止。在晶體管Q1B的導(dǎo)通期間，從蓄電部BAT1依次 介由布線LN1B、電感器L1、晶體管Q1A和正母線LN1A，放電電流流 向主正母線MPL。同時(shí)，從蓄電部BAT1依次介由布線LN1B、電感器 Ll、晶體管Q1B和負(fù)母線LN1C，抽運(yùn)(pump)電流流過。電感器Ll, 通過該抽運(yùn)電流積蓄電磁能。接著，當(dāng)晶體管Q1B從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂?狀態(tài)時(shí)，電感器Ll將積蓄的電磁能疊加于放電電流。其結(jié)果是，從轉(zhuǎn)換 器CONV1供給至主正母線MPL和主負(fù)母線MNL的直流電力的平均電 壓，被升壓了相當(dāng)于按照占空比積蓄于電感器L1的電磁能的電壓。
參照?qǐng)D3，控制部2，當(dāng)從HV-ECU4接收了點(diǎn)火開啟信號(hào)IGON時(shí)， 使系統(tǒng)繼電器SR1接通，進(jìn)入控制準(zhǔn)備狀態(tài)。在該控制準(zhǔn)備狀態(tài)中，從蓄 電部BAT1介由布線LN1B、電感器L1、 二極管D1A和主正母線MPL， ;改電電流流過，平滑電容器C被充電。
然后，當(dāng)控制開始時(shí)，控制部2，激活晶體管Q1A為導(dǎo)通狀態(tài)，另一 方面，進(jìn)行晶體管Q1B的導(dǎo)通/截止控制4吏得供給電壓值Vh (實(shí)績值)與 電壓目標(biāo)值Vl^—致。即，控制部2,如果供給電壓值VhS電壓目標(biāo)值 Vh*，則使QlB以與該偏差相應(yīng)的占空比導(dǎo)通/截止，另一方面，如果供給 電壓值Vh〉電壓目標(biāo)值Vh*，則判斷為不需要進(jìn)一步的升壓動(dòng)作而使Q1B 維持為截止?fàn)顟B(tài)(占空比=0)。這樣，在轉(zhuǎn)換器CONVl的升壓動(dòng)作中，晶 體管Q1A始終維持為導(dǎo)通狀態(tài)。
關(guān)于轉(zhuǎn)換器CONV2，其構(gòu)成和動(dòng)作與上述轉(zhuǎn)換器CONV1相同，所 以不再重復(fù)詳細(xì)的說明。
參照?qǐng)D4A、圖4B，說明升壓動(dòng)作控制的開始時(shí)產(chǎn)生的蓄電部BAT1、 BAT2間的電力移動(dòng)。圖4A表示從控制準(zhǔn)備中到控制準(zhǔn)備狀態(tài)的轉(zhuǎn)換器 CONVl、CONV2的一個(gè)形態(tài)，圖4B表示控制剛開始后的轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2的一個(gè)形態(tài)。
參照?qǐng)D4A，控制部2，當(dāng)接收了點(diǎn)火開啟信號(hào)IGON時(shí)，接通系統(tǒng)繼電器SR1、 SR2，所以通過來自于蓄電部BAT1、 BAT2的》文電電流，平滑 電容器C被充電。作為一例，在電池電壓值Vbl <電池電壓值Vb2成立 的情況下，平滑電容器C通過來自于蓄電部BAT1和BAT2的》文電電流被 充電，直到在其充電電壓成為電池電壓值Vbl為止。然后，當(dāng)充電電壓超 過電池電壓值Vbl時(shí)，平滑電容器C通過來自于蓄電部BAT2的充電電壓 Ic被充電，其最終的充電電壓(供給電壓值Vh),與蓄電部BAT2的電池 電壓值Vb2大致一致。
參照?qǐng)D4B，在升壓動(dòng)作控制剛開始后，如果決定的電壓目標(biāo)值Vh* 成為供給電壓值Vh>電壓目標(biāo)值Vh*，則轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2都不 進(jìn)行升壓動(dòng)作。其結(jié)果是，介由主正母線MPL和被維持在導(dǎo)通狀態(tài)的晶 體管Q1A，產(chǎn)生從蓄電部BAT2向蓄電部BATl的循環(huán)電流Is。由于這樣 的循環(huán)電流Is,而產(chǎn)生蓄電部間的不必要的電力移動(dòng)。此外，循環(huán)電流Is 的大小，隨電池電壓值Vbl和電池電壓值Vb2的電壓差而定，然而，由 于i殳計(jì)為蓄電部BATl、 BAT2間的電阻小，所以在電壓差比較大(例如， 50V左右)的情況下，會(huì)產(chǎn)生非常大的循環(huán)電流Is，可能會(huì)損壞蓄電部 BAT1、 BAT2。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式l中，限制電壓目標(biāo)值VhM吏其不低于電 池電壓值Vbl、 Vb2中的最大的電池電壓值。
參照?qǐng)D5，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1的用于控制轉(zhuǎn)換器CONVl、CONV2 的控制部件200進(jìn)行說明?？刂撇考?00包括最大值選擇部50、 52、下 限值限制部54、電流目標(biāo)值決定部(REF)80、減法部56、 62、 66、 72、 比例積分部(PI) 58、 68、除法部60、 70、調(diào)制部(MOD) 64、 74。
最大值選擇部50，接收電池電壓值Vbl和Vb2,將其中的最大值輸 出至下限值限制部54。此外，最大值選擇部52，接收電壓要求值Vml* 和Vm2、將其中的最大值輸出至下限值限制部54。
下限值限制部54，接收來自于最大值選擇部52的輸出值作為輸入， 接收來自于最大值選擇部50的輸出值作為下限值。然后，下限值限制部 54,進(jìn)行限制使得作為輸入接收的值不低于下限值，輸出限制后的值作為電壓目標(biāo)值Vh*。即，在最大值選擇部52的輸出值小于最大值選擇部50 的輸出值的情況下，最大值選擇部50的輸出值作為電壓目標(biāo)值V釅被輸 出，在最大值選擇部50的輸出值小于最大值選擇部52的輸出值的情況下， 最大值選擇部52的輸出值作為電壓目標(biāo)值VM被輸出。
減法部56,根據(jù)電壓目標(biāo)值Vl^和供給電壓值Vh的差計(jì)算電壓偏差， 輸出至比例積分部(PI) 58。比例積分部58，被構(gòu)成為至少含有比例要素 (P: proportional element)和積分要素(I: integral element )，將與被輸 入的電壓偏差相應(yīng)的操作信號(hào)輸出至減法部62。減法部56和比例積分部 58構(gòu)成電壓反饋控制要素。
減法部62，使從比例積分部58輸出的操作信號(hào)的符號(hào)反號(hào)，加上通 過除法部60計(jì)算出的蓄電部BAT1的電池電壓值Vbl/電壓目標(biāo)值Vh*， 輸出工作狀態(tài)指令Tonl。另外，電池電壓值Vbl/電壓目標(biāo)值Vh*，是轉(zhuǎn) 換器CONVl的理論升壓比的倒數(shù)。除法部60和減法部62構(gòu)成電壓前饋 控制要素。即使在控制剛開始后來自于比例積分部58的輸出值為零，該前 饋控制要素的值也會(huì)作為工作狀態(tài)指令Tonl被輸出。在此，工作狀態(tài)指 令Tonl是規(guī)定轉(zhuǎn)換器CONVl的晶體管Q1B(圖2)的導(dǎo)通工作狀態(tài)的控 制指令。
調(diào)制部64，比較沒有圖示的振蕩部產(chǎn)生的載波和工作狀態(tài)指令Tonl， 生產(chǎn)開關(guān)指令PWCl,發(fā)送至轉(zhuǎn)換器CONVl。
另一方面，電流目標(biāo)值決定部80,根據(jù)從HV-ECU4接收的電力實(shí)績 Pl、 P2,決定蓄電部BAT2分擔(dān)的放電電力并使其不超過放電容許電力 Wout2，進(jìn)而通過除以電池電壓值Vb2決定電流目標(biāo)值Ib2^另外，使蓄 電部BAT2分擔(dān)的放電電力，只要在不超過放電容許電力Wout2的范圍內(nèi)， 可以任意地決定。
減法部66，才艮據(jù)電流目標(biāo)值比2*和電池電流值Ib的差計(jì)算電流偏差， 輸出至比例積分部(PI) 68。比例積分部68，與上述比例積分部58同樣 地，被構(gòu)成為至少含有比例要素和積分要素，將與被輸入的電流偏差相應(yīng) 的操作信號(hào)輸出至減法部72。在此，減法部66和比例積分部68構(gòu)成電流
19反饋控制要素。
減法部72，使從比例積分部68輸出的操作信號(hào)的符號(hào)反號(hào)，加上通 過除法部70計(jì)算出的蓄電部BAT2的電池電壓值Vb2/電壓目標(biāo)值Vh*， 輸出工作狀態(tài)指令Ton2。另外，電池電壓值Vb2/電壓目標(biāo)值Vh*，是轉(zhuǎn) 換器CONV2的理論升壓比的倒數(shù)。除法部70和減法部72構(gòu)成電壓前饋 控制要素。即使在控制剛開始后來自于比例積分部68的輸出值為零，該前 饋控制要素的值也會(huì)作為工作狀態(tài)指令Ton2被輸出。在此，工作狀態(tài)指 令Ton2是規(guī)定轉(zhuǎn)換器CONV2的晶體管Q2A (圖3 )的導(dǎo)通狀態(tài)的控制 指令。
如上所述，用于控制轉(zhuǎn)換器CONVl的開關(guān)指令PWC1，通過含有電 壓反饋控制要素和電壓前饋控制要素的控制運(yùn)算而生成，用于控制轉(zhuǎn)換器 CONV2的開關(guān)指令PWC2，通過含有電流反饋控制要素和電壓前饋控制 要素的控制運(yùn)算而生成。
另外，如圖5所示的控制部件200,還能夠通過構(gòu)成控制部2使其包 含相當(dāng)于各部件的電路而實(shí)現(xiàn)。不過多數(shù)情況下，通過控制部2按照事先 i殳定的程序執(zhí)行處理程序(routine)而實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1，電壓目標(biāo)值被限制為不低于第1和第2蓄 電部的電池電壓值中的最大值，按照該目標(biāo)值，第1和第2轉(zhuǎn)換器分別執(zhí) 行電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作。該電壓目標(biāo)值，為在轉(zhuǎn)換器的控制開始前能夠通過蓄電 部充電得到的電力線的電壓值以上，所以各轉(zhuǎn)換器在控制剛開始后立即開 始電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作。由此，各轉(zhuǎn)換器動(dòng)作使得從連接的蓄電部向電力線側(cè)供 給電力，所以能夠避免介由電力線從其他蓄電部流入電力。因而，即使在 蓄電部間產(chǎn)生電壓差的情況下，也能夠抑制蓄電部間的不必要的電力移動(dòng)。
此外，才艮據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1,用于控制第1和笫2轉(zhuǎn)換器的開關(guān) 指令，分別通過包含電壓前饋控制要素的控制運(yùn)算而生成，所以在控制剛 開始后與該電壓前饋控制要素相關(guān)的值被輸出。因此，即使在由于構(gòu)成反 饋控制要素的比例積分部的積分要素導(dǎo)致時(shí)間延遲的情況下，各轉(zhuǎn)換器也 在控制剛開始后就進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作，所以特別能夠抑制過渡性流過的蓄電部間的循環(huán)電流。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式l，第2轉(zhuǎn)換器通過包含電流反饋控制 要素的控制運(yùn)算而被控制，所以能夠控制第2轉(zhuǎn)換器和第2蓄電部之間的 電力授受，即第2蓄電部的分擔(dān)電力。與此相伴，也必然能夠控制第l蓄 電部的分擔(dān)電力。由此，還能夠進(jìn)行第l和第2蓄電部的電力管理。 (變形例)
在本發(fā)明的實(shí)施方式l中，對(duì)分別通過包含電壓反饋控制要素和電流 反饋控制要素的控制運(yùn)算而控制轉(zhuǎn)換器CONV1和CONV2的構(gòu)成進(jìn)行了 說明。另一方面，在本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例中，對(duì)都通過包含電壓 反饋控制要素的控制運(yùn)算而控制轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2的構(gòu)成進(jìn)行說明。
作為對(duì)象的電源系統(tǒng)，與圖l所示的電源系統(tǒng)l相同，所以不再重復(fù) 詳細(xì)的說明。
參照?qǐng)D6,對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例的用于控制轉(zhuǎn)換器CONV1 、 CONV2的控制部件202進(jìn)行說明?？刂撇考?02包括最大值選擇部50、 52、下限值限制部54、減法部56-l、 56-2、 62-1、 62-2、比例積分部(PI) 58-1、 58-2、除法部60-l、 60-2、調(diào)制部64-l、 64-2。
最大值選擇部50、 52和下限值限制部54，與上述本發(fā)明的實(shí)施方式 相同，所以不再重復(fù)詳細(xì)的說明。
此外，減法部56-l、 56-2、比例積分部58-l、 58-2、除法部60-l、 60-2、 減法部62-l、 62-2和調(diào)制部64-1、 64-2，分別與上述本發(fā)明的實(shí)施方式中 的減法部56、比例積分部58、除法部60、減法部62和調(diào)制部64相同。
即，控制部件202，分別基于包含電壓反饋控制要素以及電壓前饋控 制要素的控制運(yùn)算，輸出工作狀態(tài)指令Tonl、 Ton2。所述電壓反饋控制要 素用于使供給電壓值Vh與電壓目標(biāo)值VI^—致，所述電壓前饋控制要素 加上與電池電壓值Vbl、 Vb2和電壓目標(biāo)值VM之比(電壓轉(zhuǎn)換比)對(duì)應(yīng) 的值。
關(guān)于其他，與上述本發(fā)明實(shí)施方式l相同，所以不再重復(fù)詳細(xì)的說明。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例，在本發(fā)明的實(shí)施方式1的效果的 基礎(chǔ)上，通過同樣的控制運(yùn)算生成對(duì)各轉(zhuǎn)換器的開關(guān)指令，所以能夠簡化 控制構(gòu)造，且能夠比較容易地進(jìn)行控制增益等的調(diào)整。
(實(shí)施方式2 )
本發(fā)明，除了上述由兩個(gè)蓄電部構(gòu)成的電源系統(tǒng)，還能夠適用于由三 個(gè)以上的蓄電部構(gòu)成的電源系統(tǒng)。
參照?qǐng)D7，對(duì)具備本發(fā)明的實(shí)施方式2的電源系統(tǒng)1#的車輛100#進(jìn)行 說明。車輛100#，是在圖1所示的車輛100中配置電源系統(tǒng)1#來代替電源 系統(tǒng)1的車輛，所以不再重復(fù)對(duì)驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3和HV-ECU4的詳細(xì)說明。 在本發(fā)明的實(shí)施方式2中，對(duì)具備N個(gè)蓄電部的電源系統(tǒng)1#進(jìn)行說明。
電源系統(tǒng)1#，在圖1所示的電源系統(tǒng)l中，配置轉(zhuǎn)換器CONVl、
CONV2、…、CONVN、蓄電部BAT1、 BAT2.....BATN、系統(tǒng)繼電器
SR1、 SR2.....SRN、電池電流值檢測(cè)部10-1、 10-2.....IO-N、電池電
壓值檢測(cè)部12-1、 12 2、…、12-N、電池溫度檢測(cè)部14-1、 14-2、…、14-N 來代替轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2、蓄電部BAT1、 BAT2、系統(tǒng)繼電器SR1、 SR2、電池電流值檢測(cè)部10-1、 10-2、電池電壓值檢測(cè)部12-1、 12-2、電 池溫度檢測(cè)部14-1、 14-2，還配置控制部2#來代替控制部2。
轉(zhuǎn)換器CONVl CONVN，并聯(lián)地連接于主正母線MPL和主負(fù)母線 MNL,分別在對(duì)應(yīng)的蓄電部BAT1 BATN與主正母線MPL和主負(fù)母線 MNL之間進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
蓄電部BAT1 BATN，分別介由系統(tǒng)繼電器SR1 SRN和轉(zhuǎn)換器 CONVl CONVN并聯(lián)地連接于主正母線MPL和主負(fù)母線MNL。電池電 流值檢測(cè)部10-1~10-N、電池電壓值檢測(cè)部12-1~12-N、電池溫度檢測(cè)部 14-1~14-N，分別對(duì)應(yīng)蓄電部BAT1 BATN而配置。
控制部2#，當(dāng)從HV-ECU4接收了點(diǎn)火開啟信號(hào)IGON時(shí)，激活繼電 器指令SRC1 SRCN，使系統(tǒng)繼電器SR1 SRN接通。接著，控制部2#， 使電壓目標(biāo)值VhA不低于電池電壓值Vbl VbN中的最大的電池電壓值， 即，將最大的電池電壓值限制為電壓目標(biāo)值VM的最低值，并將從HV-ECU4接收的電壓要求值VmP VmNA中的最大值作為供給電力的電 壓目標(biāo)值VM而決定。然后，控制部2弁生成開關(guān)指令PWC1 PWCN使得 轉(zhuǎn)換器CONVl CONVN按照電壓目標(biāo)值VM進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作。
特別地，在本發(fā)明的實(shí)施方式2中，轉(zhuǎn)換器CONVl，與包含電壓反 饋控制要素以及電壓前饋控制要素的控制運(yùn)算的結(jié)果相應(yīng)地，執(zhí)行電壓轉(zhuǎn) 換動(dòng)作。所述電壓反饋控制要素用于使供給電壓值Vh與電壓目標(biāo)值Vh* 一致，所述電壓前饋控制要素加上與蓄電部BAT1的電池電壓值Vbl和電 壓目標(biāo)值VM之比(電壓轉(zhuǎn)換比)相應(yīng)的值。另一方面，轉(zhuǎn)換器 CONV2 CONVN,分別與包含電流反饋控制要素以及電壓前饋控制要素 的控制運(yùn)算的結(jié)果相應(yīng)地，執(zhí)行電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作。所述電流反饋控制要素用 于使電池電流值Ib2 IbN與電流目標(biāo)值Ib2、IbN+—致，所述電壓前饋控 制要素加上與蓄電部BAT2 BATN的電池電壓值Vb2 VbN和電壓目標(biāo)值 VM之比相應(yīng)的值(電壓轉(zhuǎn)換比)。另外，電流目標(biāo)值Ib2tlbN、基于蓄 電部BAT2 BATN的SOC和驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的電力要求值而決定。
這樣，通過考慮電池電壓值Vbl VbN而決定電壓目標(biāo)值Vh*，能夠 抑制蓄電部BAT1 BATN間的不必要的電力移動(dòng)。此外，通過電壓前饋控 制要素，與電池電壓值Vbl VbN和電壓目標(biāo)值V^之比相應(yīng)的值(電壓 轉(zhuǎn)換比)分別作為初始值而被輸出，所以轉(zhuǎn)換器CONVl CONVN能夠在 控制剛開始后立即開始電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作。由此，能夠抑制控制剛開始時(shí)蓄電 部BAT1 BATN的循環(huán)電流。
此外，控制部2，基于電池電流值Ibl IbN、電池電壓值Vbl VbN和 電池溫度Tbl TbN ，計(jì)算蓄電部BAT1 BATN各自的充電狀態(tài) SOCl SOCN。
關(guān)于其他，與上述本發(fā)明的實(shí)施方式l相同，所以不再重復(fù)詳細(xì)的說明。
關(guān)于圖7和本發(fā)明的對(duì)應(yīng)關(guān)系，驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3相當(dāng)于"負(fù)栽裝置，，， 主正母線MPL和主負(fù)母線MNL相當(dāng)于"電力線，，，轉(zhuǎn)換器 CONVl CONVN相當(dāng)于"多個(gè)電壓變換部"。參照?qǐng)D8，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的用于控制轉(zhuǎn)換器CONVl CONVN 的控制部件200#進(jìn)行說明?？刂撇考?00#，在圖5所示的控制部件200
中，配置減法部66-2.....66-N、 72-2、…、72-N、比例積分部68-2、…、
68-N、除法部70-2、…、70-N、調(diào)制部74-2、…、74-N來代替減法部66、 72、比例積分部68、除法部70、調(diào)制部74,還配置了電流目標(biāo)值決定部 (REF) 80#來代替電流目標(biāo)值決定部(REF) 80。
電流目標(biāo)值決定部80#,根據(jù)從HV-ECU4接收的電力實(shí)繢P1、 P2, 分別決定蓄電部BAT2 BATN分擔(dān)的放電電力并使其不超過放電容許電力 Wout2 WoutN,此外，電流目標(biāo)值決定部80#還通過將各放電電力除以電 池電壓值Vb2 VbN而決定電流目標(biāo)值Ib2*~ IbN*。
減法部66-2~66-N，分別才艮據(jù)電流目標(biāo)值Ib2* IbNA和電池電流值 Ib2~ IbN的差計(jì)算電流偏差，輸出至比例積分部68-2~68-N。比例積分部 68-2~68-N，分別被構(gòu)成為至少含有比例要素和積分要素，將與被輸入的電 流偏差相應(yīng)的操作信號(hào)輸出至減法部72-2~72-N。在此，減法部66-2 66-N 和比例積分部68-2-68-N分別構(gòu)成電流反饋控制要素。
減法部72-2 72-N，分別使從比例積分部68-2 68-N輸出的操作信號(hào) 的符號(hào)反號(hào)，加上通過除法部70-2 70-N計(jì)算出的電池電壓值Vb2/電壓目 標(biāo)值VM 電池電壓值VbN/電壓目標(biāo)值Vh*，輸出工作狀態(tài)指令 Ton2 TonN。另外，電池電壓值Vb2/電壓目標(biāo)值Vh+ 電池電壓值VbN/ 電壓目標(biāo)值Vh、是轉(zhuǎn)換器CONV2 CONVN的理論升壓比的倒數(shù)。除法 部70-2-70-N和減法部72-2~72-N分別構(gòu)成電壓前饋控制要素。
關(guān)于其他，與上述本發(fā)明的實(shí)施方式l相同，所以不再重復(fù)詳細(xì)的說明。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2，即使在由三臺(tái)以上的轉(zhuǎn)換器和蓄電部構(gòu)成 的情況下，也能夠發(fā)揮與本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1的效果相同的作用。由此， 能夠與負(fù)載裝置的電力要求值相應(yīng)地，比較自由地設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器和蓄電部的 數(shù)量。因而，可以實(shí)現(xiàn)能夠?qū)Ω鞣N大小和種類的負(fù)載裝置供給電力的電源 系統(tǒng)和具備電源系統(tǒng)的車輛。(變形例)
與本發(fā)明的實(shí)施方式l的變形例同樣地，對(duì)都通過包含電壓反饋控制
要素的控制運(yùn)算控制轉(zhuǎn)換器CONVl CONVN的構(gòu)成進(jìn)行說明。
關(guān)于作為對(duì)象的電源系統(tǒng)，與圖7所示的電源系統(tǒng)1#相同，所以不再 重復(fù)詳細(xì)的說明。
參照?qǐng)D9，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例的用于控制轉(zhuǎn)換器 CONVl CONVN的控制部件202#進(jìn)行說明?？刂撇考?00#，擴(kuò)大了圖6 所示的控制部件202,在控制部件202中，配置減法部56-l~56-N、 62-1 62-N、比例積分部58-l~58-N、除法部60-l 60-N、調(diào)制部64-l~64-N 來代替減法部56-1、 56-2、 62-1、 62-2、比例積分部58-1、 58-2、除法部 60-1、 60-2、調(diào)制部64-1、 64-2。關(guān)于其他，與控制部件202相同，所以 不再重復(fù)詳細(xì)的說明。
而且，控制部件202#，分別基于包含電壓反饋控制要素以及電壓前饋 控制要素的控制運(yùn)算，輸出工作狀態(tài)指令Tonl TonN。所述電壓反饋控制 要素用于使供給電壓值Vh與電壓目標(biāo)值VP—致，所述電壓前饋控制要 素加上與電池電壓值VM VbN和電壓目標(biāo)值Vh+之比(電壓轉(zhuǎn)換比)對(duì) 應(yīng)的值。
關(guān)于其他，與上述本發(fā)明實(shí)施方式l的變形例相同，所以不再重復(fù)詳 細(xì)的說明。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例，在本發(fā)明的實(shí)施方式2的效果的 基礎(chǔ)上，通過同樣的控制運(yùn)算生成對(duì)各轉(zhuǎn)換器的開關(guān)指令，所以即使在被 構(gòu)成為含有許多轉(zhuǎn)換器的情況下，也能夠簡化控制構(gòu)造，且能夠比較容易 地進(jìn)行控制增益等的調(diào)整。
另外，在本發(fā)明的實(shí)施方式1和2以及它們的變形例中，對(duì)基于電壓 反饋控制要素和電壓前饋要素的組合、或者電流反饋控制要素和電壓前饋 要素的組合所進(jìn)行的控制運(yùn)算而控制各轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成進(jìn)行了例示，不過只 要被構(gòu)成為能夠4安照電壓目標(biāo)值執(zhí)行電壓轉(zhuǎn)換動(dòng)作，可以使用任意控制運(yùn) 算。例如，可以使用僅含有電壓反饋控制要素的控制運(yùn)算、僅含有電壓前饋控制要素的控制運(yùn)算。
此外，在本發(fā)明的實(shí)施方式1和2以及它們的變形例中，作為負(fù)載裝 置的一例，對(duì)使用包含兩個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部的構(gòu)成進(jìn)行了說明， 不過電動(dòng)發(fā)電機(jī)的數(shù)量沒有限制。此外，作為負(fù)載裝置，不限于產(chǎn)生車輛 的驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部，僅進(jìn)行電力消耗的裝置和既能消耗電力又能發(fā) 電的裝置中的任一種都能夠適用。
應(yīng)該^人識(shí)到，此次公開的實(shí)施方式，在所有方面都為例示的、而非限 制性的。本發(fā)明的范圍，不是由上述說明而是由權(quán)利要求表示，與權(quán)利要 求等同的意思和范圍內(nèi)的所有變更都包括在內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種電源系統(tǒng)，具有各自能夠充放電的多個(gè)蓄電部，該電源系統(tǒng)的特征在于，具備能夠在負(fù)載裝置和所述電源系統(tǒng)之間授受電力的電力線，多個(gè)電壓變換部，其分別設(shè)置于所述多個(gè)蓄電部和所述電力線之間，各自在對(duì)應(yīng)的所述蓄電部和所述電力線之間進(jìn)行電壓變換動(dòng)作，獲取所述多個(gè)蓄電部各自的蓄電電壓值的蓄電電壓值獲取裝置，和電壓目標(biāo)值決定裝置，其與所述負(fù)載裝置的動(dòng)作狀況相應(yīng)地決定向所述負(fù)載裝置供給的供給電力的電壓目標(biāo)值；所述多個(gè)電壓變換部，各自按照由所述電壓目標(biāo)值決定裝置決定的所述電壓目標(biāo)值而執(zhí)行所述電壓變換動(dòng)作；所述電壓目標(biāo)值決定裝置，限制所述電壓目標(biāo)值使其不低于由所述蓄電電壓值獲取裝置獲取的所述蓄電電壓值中的最大的蓄電電壓值。
2. 如權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電源系統(tǒng)，還具備獲取所述負(fù)載裝置的至少一個(gè)電壓要求值的電 壓要求值獲取裝置；所述電壓目標(biāo)值決定裝置，決定所述電壓目標(biāo)值，還使其為由所述電 壓要求值獲取裝置獲取的所述至少一個(gè)所述電壓要求值中的最大的電壓要 求值以上。
3. 如權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電源系統(tǒng)，還具備檢測(cè)所述電力線的電壓值的電壓值檢測(cè)裝置； 所述多個(gè)電壓變換部中的至少一個(gè)，與包含電壓反饋控制要素的運(yùn)算 的結(jié)果相應(yīng)地，執(zhí)行所述電壓變換動(dòng)作，該電壓反饋控制要素用于使由所 述電壓值檢測(cè)裝置檢測(cè)出的所述電力線的電壓值與所述電壓目標(biāo)值一致。
4. 如權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)電壓變換部中的至少一個(gè)，與包含電壓前饋控制要素的運(yùn)算 的結(jié)果相應(yīng)地，執(zhí)行所述電壓變換動(dòng)作，該電壓前饋控制要素反映與對(duì)應(yīng) 的所述蓄電部的蓄電電壓值和所述電壓目標(biāo)值之比相應(yīng)的值。
5. 如權(quán)利要求4所述的電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電源系統(tǒng)，還具備檢測(cè)輸入輸出于所述多個(gè)蓄電部中的至少一個(gè) 的電池電流值的電池電流值檢測(cè)裝置；與包含所述電壓前饋控制要素的運(yùn)算的結(jié)果相應(yīng)地執(zhí)行所述電壓變換 動(dòng)作的至少一個(gè)所述電壓變換部，與包含電流反饋控制要素的運(yùn)算的結(jié)果 相應(yīng)地執(zhí)行所述電壓變換動(dòng)作，該電流反饋控制要素用于使由所述電池電 流值檢測(cè)裝置檢測(cè)出的對(duì)應(yīng)的所述蓄電部的電池電流值與各電流目標(biāo)值一 致。
6. 如權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng)，其特征在于， 所述多個(gè)電壓變換部，各自含有斬波電路。
7. —種電源系統(tǒng)，具有各自能夠充》文電的多個(gè)蓄電部，該電源系統(tǒng)的 特征在于，具備能夠在負(fù)載裝置和所述電源系統(tǒng)之間授受電力的電力線， 多個(gè)電壓變換部，其分別設(shè)置于所述多個(gè)蓄電部和所述電力線之間， 各自在對(duì)應(yīng)的所述蓄電部和所述電力線之間進(jìn)行電壓變換動(dòng)作，檢測(cè)所述多個(gè)蓄電部各自的蓄電電壓值的蓄電電壓值檢測(cè)部，和 控制部；所述控制部，與所述負(fù)載裝置的動(dòng)作狀況相應(yīng)地決定向所述負(fù)載裝置 供給的供給電力的電壓目標(biāo)值；所述多個(gè)電壓變換部，各自按照由所述電壓目標(biāo)值決定裝置決定的所 述電壓目標(biāo)值執(zhí)行所述電壓變換動(dòng)作；所述控制部，限制所述電壓目標(biāo)值使其不低于由所述蓄電電壓值檢測(cè) 部檢測(cè)出的所述蓄電電壓值中的最大的蓄電電壓值。
8. —種車輛，具備具有各自能夠充放電的多個(gè)蓄電部的電源系統(tǒng)， 和接受從所述電源系統(tǒng)供給的電力而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部；其特征 在于，所述電源系統(tǒng)，包括能夠在所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部和所述電源系統(tǒng)之間授受電力的電力線， 多個(gè)電壓變換部，其分別設(shè)置于所迷多個(gè)蓄電部和所迷電力線之間，各自在對(duì)應(yīng)的所述蓄電部和所述電力線之間進(jìn)行電壓變換動(dòng)作，獲取所述多個(gè)蓄電部各自的蓄電電壓值的蓄電電壓值獲取裝置，和 電壓目標(biāo)值決定裝置，其與所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部的動(dòng)作狀況相應(yīng)地決定向所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部供給的供給電力的電壓目標(biāo)值；所述多個(gè)電壓變換部，各自按照由所述電壓目標(biāo)值決定裝置決定的所 述電壓目標(biāo)值執(zhí)行所述電壓變換動(dòng)作；所述電壓目標(biāo)值決定裝置，限制所述電壓目標(biāo)值使其不低于由所述蓄 電電壓值獲取裝置獲取的所述蓄電電壓值中的最大的蓄電電壓值。
9. 如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部，包括能夠變換從所述電源系統(tǒng)供給的電力的至少一個(gè)電力變換部，和 與對(duì)應(yīng)的所述電力變換部連接、能夠產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)力的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn) 電機(jī)。
10. 如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，所述電源系統(tǒng)，還具備獲取所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部的至少一個(gè)電壓要求值 的電壓要求值獲取裝置；所述電壓目標(biāo)值決定裝置，決定所述電壓目標(biāo)值，還使其為由所述電 壓要求值獲取裝置所獲取的所述至少一個(gè)所述電壓要求值中的最大的電壓 要求值以上。
11. 如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，所述電源系統(tǒng)還具備檢測(cè)所述電力線的電壓值的電壓值檢測(cè)裝置； 所述多個(gè)電壓變換部中的至少一個(gè)，與包含電壓反饋控制要素的運(yùn)算 的結(jié)果相應(yīng)地，執(zhí)行所述電壓變換動(dòng)作，該電壓反饋控制要素用于使由所 述電壓值檢測(cè)裝置檢測(cè)出的所述電力線的電壓值與所述電壓目標(biāo)值一致。
12. 如權(quán)利要求8所迷的車輛，其特征在于，所述多個(gè)電壓變換部中的至少一個(gè)，與包含電壓前饋控制要素的運(yùn)算 的結(jié)果相應(yīng)地，執(zhí)行所述電壓變換動(dòng)作，該電壓前饋控制要素反映與對(duì)應(yīng) 的所述蓄電部的蓄電電壓值和所述電壓目標(biāo)值之比相應(yīng)的值。
13. 如權(quán)利要求12所述的車輛，其特征在于，所述電源系統(tǒng)，還具備檢測(cè)輸入輸出于所述多個(gè)蓄電部中的至少 一個(gè)的電池電流值的電池電流值檢測(cè)裝置；與包含所述電壓前饋控制要素的運(yùn)算的結(jié)果相應(yīng)地執(zhí)行所述電壓變換 動(dòng)作的至少一個(gè)所述電壓變換部，與包含電流反饋控制要素的運(yùn)算的結(jié)果 相應(yīng)地執(zhí)行所述電壓變換動(dòng)作，該電流反饋控制要素用于使由所述電池電 流值檢測(cè)裝置檢測(cè)出的對(duì)應(yīng)的所述蓄電部的電池電流值與各電流目標(biāo)值一 致。
14. 如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于， 所述多個(gè)電壓變換部，各自含有斬波電路。
15. —種車輛，具備具有各自能夠充放電的多個(gè)蓄電部的電源系統(tǒng)， 和接受從所述電源系統(tǒng)供給的電力而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部；其特征 在于， 所述電源系統(tǒng)，包括能夠在所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部和所述電源系統(tǒng)之間授受電力的電力線， 多個(gè)電壓變換部，其分別設(shè)置于所述多個(gè)蓄電部和所述電力線之間， 各自在對(duì)應(yīng)的所述蓄電部和所述電力線之間進(jìn)行電壓變換動(dòng)作，檢測(cè)所述多個(gè)蓄電部各自的蓄電電壓值的蓄電電壓值檢測(cè)裝置，和 控制部；所述控制部，與所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部的動(dòng)作狀況相應(yīng)地決定向所述驅(qū)動(dòng) 力產(chǎn)生部供給的供給電力的電壓目標(biāo)值；所述多個(gè)電壓變換部，各自按照由所述電壓目標(biāo)值決定裝置所決定的 所述電壓目標(biāo)值執(zhí)行所述電壓變換動(dòng)作；所述控制部，限制所述電壓目標(biāo)值使其不低于由所述蓄電電壓值獲取 裝置獲取的所述蓄電電壓值中的最大的蓄電電壓值。
全文摘要
最大值選擇部(50)，接收電池電壓值(Vb1、Vb2)，將其中的最大值輸出至下限值限制部(54)。此外，最大值選擇部(52)，接收電壓要求值(Vm1^*、Vm2^*)，將其中的最大值輸出至下限值限制部(54)。下限值限制部(54)，進(jìn)行限制使得電壓目標(biāo)值(Vh^*)不低于最大值選擇部(50)的輸出值，輸出電壓目標(biāo)值(Vh^*)。開關(guān)指令(PWC1、PWC2)，分別基于電壓反饋控制要素和電壓前饋要素的組合以及電流反饋控制要素和電壓前饋要素的組合所進(jìn)行的控制運(yùn)算而生成。
文檔編號(hào)B60W10/08GK101427438SQ200780014680
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者市川真士 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社