專利名稱：電源系統(tǒng)和具備該電源系統(tǒng)的車輛以及溫度管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有多個(gè)蓄電部的電源系統(tǒng)和具備該電源系統(tǒng)的車輛以及溫度管理方法，特別涉及抑制對(duì)與負(fù)載裝置之間的授受電力的影響、并實(shí)現(xiàn)被構(gòu)成為包含化學(xué)電池的蓄電部的溫度管理的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，考慮到環(huán)境問題，像電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車以及燃料電池車等那樣以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)力源的車輛備受關(guān)注。為了向電動(dòng)機(jī)供給電力或在再生制動(dòng)時(shí)將運(yùn)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能進(jìn)行儲(chǔ)存，這樣的車輛搭載有能夠進(jìn)行充放電的蓄電部。
在這樣的以電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力源的車輛中，為了提高加速性能、行駛持續(xù)距離等行駛性能，希望使蓄電部的充放電容量變得更大。作為用于增大蓄電部的充放電容量的方法，提出了搭載多個(gè)蓄電部的構(gòu)成。
例如，在美國專利第6608396號(hào)說明書中公開了向高電壓車輛牽引系統(tǒng)提供所期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)電源系統(tǒng)具備多個(gè)電源級(jí)(stage)和控制器，所述多個(gè)電源級(jí)分別具有電池和升壓/降壓直流-直流轉(zhuǎn)換器(converter)且并聯(lián)連接，并至少向一臺(tái)變換器(inverter)提供直流電力；所述控制器控制多個(gè)電源級(jí)，使多個(gè)電源級(jí)的電池均等地進(jìn)行充放電，使多個(gè)電源級(jí)維持向至少 一 臺(tái)變換器供給的電池電壓。
另一方面，被構(gòu)成為包含化學(xué)電池的蓄電部，由于利用電化學(xué)作用儲(chǔ)存電能，因此其充放電特性容易受到溫度的影響。 一般而言，溫度越低，化學(xué)電池的充放電性能就越低，另一方面，溫度越高，就可能越會(huì)促進(jìn)化學(xué)電池的劣化。因此，要對(duì)搭載在車輛上的化學(xué)電池進(jìn)行溫度管理，使其
8溫度維持在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。
作為實(shí)現(xiàn)這樣的化學(xué)電池的溫度管理的一個(gè)方法，已知利用與充放電相伴的熵變化的方法。即，在化學(xué)電池中，伴隨充放電所引起的蓄電狀態(tài)的變化，熵會(huì)變化，由于該熵的變化而產(chǎn)生發(fā)熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)。特別是在鋰離子電池等中，這樣的反應(yīng)熱量比較大。到底產(chǎn)生發(fā)熱反應(yīng)以及吸熱反應(yīng)的哪一種，是根據(jù)蓄電狀態(tài)、所流過的電流而決定的，因此，根據(jù)蓄電狀態(tài)，適當(dāng)?shù)貨Q定電池電流，以此使蓄電部的溫度管理變成可能。
例如，在日本專利特開平09 - 019074號(hào)公報(bào)中，公開了能夠?qū)⒊潆姇r(shí)的電池溫度保持為適當(dāng)溫度的充電控制系統(tǒng)。根據(jù)該充電控制系統(tǒng)，具備對(duì)充電時(shí)的化學(xué)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)的電池進(jìn)行充電的充電器，和根據(jù)電池的充電狀態(tài)控制充電器的充電電流的控制單元，該控制單元通過基于放電狀態(tài)、電池的溫度以及充電條件而使電池吸熱或發(fā)熱，以此控制充電電流使得電池的溫度保持在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。
在上述的日本專利特開平09-019074號(hào)公報(bào)中所公開的充電控制系統(tǒng)中，如其名稱一樣，只在充電時(shí)能夠進(jìn)行蓄電部的溫度管理。因此，在像根據(jù)行駛狀況頻繁地切換蓄電部的充電/放電那樣的車輛(例如，混合動(dòng)力車輛等)中，無法進(jìn)行充分的溫度管理。再有，存在正在執(zhí)行蓄電部中的溫度管理時(shí)，即充電中，無法充分滿足來自負(fù)載(馬達(dá)等)的電力要求，從而車輛的行駛性能受制約的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決這樣的問題點(diǎn)而做出的，其目的在于，提供電源系統(tǒng)和具備該電源系統(tǒng)的車輛以及溫度管理方法，所述電源系統(tǒng)，抑制對(duì)與負(fù)載裝置之間的授受電力的影響，并能夠?qū)π铍姴窟M(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟裙芾怼?br> 根據(jù)本發(fā)明的一種觀點(diǎn)，本發(fā)明是具有各自被構(gòu)成為能夠充放電的多個(gè)蓄電部的電源系統(tǒng)。本發(fā)明所涉及的電源系統(tǒng)具備電力線，其被構(gòu)成為能夠在負(fù)載裝置和電源系統(tǒng)之間授受電力；和多個(gè)充放電控制部，其分別設(shè)置在多個(gè)蓄電部和電力線之間，各自#:構(gòu)成為能夠控制對(duì)應(yīng)的蓄電部
9的充電/放電。而且，多個(gè)蓄電部包括成為溫度管理對(duì)象的至少一個(gè)的第一蓄電部和剩余的第二蓄電部，第一蓄電部的各個(gè)被構(gòu)成為包含具有熱反
應(yīng)特性的化學(xué)電池，所述熱反應(yīng)特性是，與蓄電狀態(tài)相應(yīng)地，分別與充電
以;Sj改電相伴的熱反應(yīng)成為發(fā)熱反應(yīng)以及吸熱反應(yīng)的哪一種會(huì)有所變化。
再有，本發(fā)明所涉及的電源系統(tǒng)具備溫度取得部，其取得第一蓄電部的溫度；蓄電狀態(tài)取得部，其取得第一蓄電部的蓄電狀態(tài)；要求生成部，其基于由溫度取得部取得的溫度，生成對(duì)第一蓄電部的各個(gè)的升溫要求或冷卻要求；電流方向決定部，其對(duì)于由要求生成部生成了升溫要求或冷卻要求的蓄電部，為了所述滿足升溫要求或所述冷卻要求，從由所述蓄電狀態(tài)取得部取得的蓄電狀態(tài)，基于熱反應(yīng)特性，決定應(yīng)該使電流流向充電側(cè)以;5U文電側(cè)的哪一方向；控制指令生成部，其向多個(gè)充放電控制部的各個(gè)發(fā)出控制指令，^^得有由電流方向決定部決定的方向的電流流過。
根據(jù)該觀點(diǎn)所涉及的發(fā)明，多個(gè)蓄電部中的至少一個(gè)第一蓄電部被作為溫度管理對(duì)象。而且，若對(duì)第一蓄電部的各個(gè)生成升溫要求或冷卻要求，則基于熱反應(yīng)特性，決定對(duì)該蓄電部應(yīng)該使電流流向充電側(cè)以l故電側(cè)的哪個(gè)方向。另一方面，由于第二蓄電部不是溫度管理對(duì)象，因此能夠比較自由地決定充放電電流。為此，第二蓄電部能夠進(jìn)行與負(fù)載裝置的電力要求相應(yīng)的充放電控制。因此，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)第一蓄電部的溫度管理以及對(duì)來自負(fù)載裝置的電力要求的響應(yīng)。
優(yōu)選的是，本發(fā)明所涉及的電源系統(tǒng)還具備目標(biāo)電流值決定部，所述目標(biāo)電流值決定部，基于所述第一蓄電部的溫度，決定用于流向由電流方向決定部決定的充電側(cè)或放電側(cè)的目標(biāo)電流值。
再有，優(yōu)選的是，控制指令生成部向與所述第一蓄電部對(duì)應(yīng)的充放電控制部發(fā)出控制指令，使得所述笫一蓄電部的電流值與由目標(biāo)電流值決定部決定的目標(biāo)電流值一致。
再有，優(yōu)選的是，控制指令生成部向與第二蓄電部對(duì)應(yīng)的充放電控制部的各個(gè)發(fā)出控制指令，使得供給相當(dāng)于第 一蓄電部的充放電電力的總和與來自負(fù)載裝置的電力要求之差的電力。
另外，優(yōu)選的是，多個(gè)蓄電部包括 一個(gè)第一蓄電部和一個(gè)第二蓄電部，控制指令生成部向與第二蓄電部對(duì)應(yīng)的充放電控制部發(fā)出控制指令， 使得供給相當(dāng)于第一蓄電部的充放電電力與來自負(fù)載裝置的電力要求之差 的電力，所述第一蓄電部的充放電電力與由目標(biāo)電流值決定部決定的目標(biāo) 電流值相當(dāng)。
優(yōu)選的是，目標(biāo)電流值決定部參照預(yù)先確定的電阻發(fā)熱特性決定目標(biāo) 電流值，所述電阻發(fā)熱特性表示流向所述第一蓄電部的電流和發(fā)熱量的對(duì) 應(yīng)關(guān)系。
優(yōu)選的是，還具備電流值限制部，所述電流值限制部，在由要求生成 部生成了升溫要求時(shí)，為了將所述第一蓄電部的輸出電壓維持在預(yù)定電壓 值以上，基于預(yù)先確定的輸出電壓特性，限制由目標(biāo)電流值決定部決定的 目標(biāo)電流值，所述輸出電壓特性表示流向所述第一蓄電部的電流和輸出電 壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
優(yōu)選的是，第一蓄電部被構(gòu)成為包含鋰離子電池。
根據(jù)本發(fā)明的另 一種觀點(diǎn)，本發(fā)明是具備上述的任一電源系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng) 力產(chǎn)生部的車輛，所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部接受從電源系統(tǒng)供給的電力而產(chǎn)生驅(qū) 動(dòng)力。
根據(jù)本發(fā)明的另 一種觀點(diǎn)，本發(fā)明是在具有各自被構(gòu)成為能夠充放電 的多個(gè)蓄電部的電源系統(tǒng)中的蓄電部的溫度管理方法。而且，電源系統(tǒng)具
備電力線，其被構(gòu)成為能夠在負(fù)載裝置和電源系統(tǒng)之間授受電力；和多 個(gè)充放電控制部，其分別設(shè)置在多個(gè)蓄電部和電力線之間，各自被構(gòu)成為 能夠控制對(duì)應(yīng)的蓄電部的充電/放電。另外，多個(gè)蓄電部包括成為溫度管 理對(duì)象的至少一個(gè)的第一蓄電部和剩余的第二蓄電部，第一蓄電部的各個(gè) 被構(gòu)成為包含具有熱反應(yīng)特性的化學(xué)電池，所述熱反應(yīng)特性是，與蓄電狀 態(tài)相應(yīng)地，分別與充電以及放電相伴的熱反應(yīng)成為發(fā)熱反應(yīng)以及吸熱反應(yīng) 的哪一種會(huì)有所變化。另外，本發(fā)明所涉及溫度管理方法包括溫度取得 步驟，取得第一蓄電部的溫度；蓄電狀態(tài)取得步驟，取得第一蓄電部的蓄 電狀態(tài)；要求生成步驟，基于在溫度取得步驟中取得的溫度，生成對(duì)第一 蓄電部的各個(gè)的升溫要求或冷卻要求；電流方向決定步驟，對(duì)于在要求生 成步驟中生成了升溫要求或冷卻要求的蓄電部，為了滿足所述升溫要求或所述冷卻要求，從在蓄電狀態(tài)取得步驟中取得的蓄電狀態(tài)，基于熱反應(yīng)特
性，決定應(yīng)該使電流流向充電側(cè)以;5U改電側(cè)的哪一方向；和控制指令生成
步驟，向多個(gè)充放電控制部的各個(gè)發(fā)出控制指令，使得有在電流方向決定 步驟中決定的方向的電流流過。
優(yōu)選的是,本發(fā)明所涉及的溫度管理方法還包括目標(biāo)電流值決定步驟， 所述目標(biāo)電流值決定步驟，基于所述第一蓄電部的溫度，決定用于流向在
電流方向決定步驟中決定的充電側(cè)或放電側(cè)的目標(biāo)電流值4
再有，優(yōu)選的是，在控制指令生成步驟中，向與所述第一蓄電部對(duì)應(yīng) 的充放電控制部發(fā)出控制指令，使得所述第一蓄電部的電流值與在目標(biāo)電 流值決定步驟中決定的目標(biāo)電流值一致。
再有，優(yōu)選的是，在控制指令生成步驟中，向與第二蓄電部對(duì)應(yīng)的充 放電控制部的各個(gè)發(fā)出控制指令，使得供給相當(dāng)于第一蓄電部的充放電電 力的總和與來自負(fù)載裝置的電力要求之差的電力。
另外，優(yōu)選的是，多個(gè)蓄電部包括 一個(gè)第一蓄電部和一個(gè)第二蓄電 部，在控制指令生成步驟中，向與第二蓄電部對(duì)應(yīng)的充放電控制部發(fā)出控 制指令，使得供給相當(dāng)于第一蓄電部的充放電電力和來自負(fù)載裝置的電力 要求之差的電力，所述第一蓄電部的充放電電力與由目標(biāo)電流值決定部決 定的目標(biāo)電流值相當(dāng)。
優(yōu)選的是，在目標(biāo)電流值決定步驟中，參照預(yù)先確定的電阻發(fā)熱特性， 決定目標(biāo)電流值，所述電阻發(fā)熱特性表示流向所述第一蓄電部的電流和發(fā) 熱量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
優(yōu)選的是，還包括電流值限制步驟，所述電流值限制步驟，在要求生 成步驟中生成了升溫要求時(shí)，為了將所述第一蓄電部的輸出電壓維持在預(yù) 定電壓值以上，基于預(yù)先確定的輸出電壓特性，限制在目標(biāo)電流值決定步 驟中決定的目標(biāo)電流值，所述輸出電壓特性表示流向所述第一蓄電部的電 流和輸出電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制對(duì)與負(fù)載裝置之間的授受電力的影響，并能夠 對(duì)蓄電部進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟裙芾怼?br>

圖1是表示具備本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的電源系統(tǒng)的車輛的主要部 分的概略構(gòu)成圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的轉(zhuǎn)換器的概略構(gòu)成圖。
圖3是示出本發(fā)明所涉及的表示化學(xué)電池的蓄電狀態(tài)(SOC)和熱反
應(yīng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的熱反應(yīng)特性的 一例的圖。
圖4A、圖4B是用于說明對(duì)具有圖3所示的熱反應(yīng)特性的蓄電部的升
溫動(dòng)作以及冷卻動(dòng)作的概略的圖。
圖5是示出表示流向蓄電部的電池電流和電阻性的發(fā)熱量的對(duì)應(yīng)關(guān)系
的電阻發(fā)熱特性的一例的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制部中的控制構(gòu)造的框圖。 圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制部中的處理順序的流程圖。
圖8A、圖8B是用于說明在本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1中用于實(shí)現(xiàn) 與圖4A、圖4B相同的升溫動(dòng)作以及冷卻動(dòng)作的概略的圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1所涉及的控制部中的控制構(gòu) 造的框圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1所涉及的控制部中的處理順 序的流程圖。
圖11是表示具備本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例2所涉及的電源系統(tǒng)的車 輛的主要部分的概略構(gòu)成圖。
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。此外，對(duì)于圖中的相 同或者相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)上了相同的符號(hào)，不重復(fù)其說明。
參照?qǐng)D1,對(duì)表示具備本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的電源系統(tǒng)1的車輛 100的主要部分的概略構(gòu)成進(jìn)行說明。
在本實(shí)施方式中，作為負(fù)載裝置的一例，對(duì)在與用于產(chǎn)生車輛100的 驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3之間進(jìn)行電力授受的構(gòu)成進(jìn)行例示。而且，車輛
13100通過向車輪(未圖示)傳遞驅(qū)動(dòng)力來行駛，所述驅(qū)動(dòng)力是驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生 部3接受從電源系統(tǒng)1供給的電力而產(chǎn)生的。
在本實(shí)施方式中，作為多個(gè)蓄電部的一例，對(duì)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)1經(jīng)由主正母線MPL以及主負(fù)母線MNL，在 驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3和電源系統(tǒng)1之間進(jìn)行直流電力的授受。
驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3具備第一變換器INV1、第二變換器INV2、第一電動(dòng) 發(fā)電機(jī)MG1、和第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2，并根據(jù)來自HV_ECU (Hybrid Vehicle Electrical Control Unit:混合動(dòng)力車輛電子控制單元)4的開關(guān)指 令PWM1、 PWM2產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。
變換器INV1、 INV2并聯(lián)連接在主正母線MPL以及主負(fù)母線MNL 上，分別在與電源系統(tǒng)l之間進(jìn)行電力授受。即，變換器INV1、 INV2， 分別將經(jīng)由主正母線MPL以及主負(fù)母線MNL接受的直流電力轉(zhuǎn)換成交 流電而供給至電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2。再有，變換器INV1、 INV2在車 輛100的再生制動(dòng)時(shí)等中，將電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2接受車輛100的運(yùn) 動(dòng)能而發(fā)電所得的交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力，作為再生電力返還給電源系 統(tǒng)l。作為一例，變換器INV1、 INV2被構(gòu)成為包含三相的開關(guān)元件的橋 式電路，分別根據(jù)從BTV^ECU4接收的開關(guān)指令PWM1、 PWM2，進(jìn)行開 關(guān)(電路開閉)動(dòng)作，以此產(chǎn)生三相交流電力。
電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2以如下方式構(gòu)成，即，分別能夠接受從變換 器INV1、 INV2供給的交流電力而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，并能夠接受來自外部 的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力而發(fā)電來產(chǎn)生交流電力。作為一列，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2 是具備埋設(shè)有永久磁鐵的轉(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)力傳遞機(jī)構(gòu)6連接，將所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)軸8 傳遞至車輪(未圖示)。
此外，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也經(jīng)由動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)6或者驅(qū)動(dòng)軸8與發(fā)動(dòng)機(jī)(未圖示)機(jī) 械連接。而且，由HV_ECU4執(zhí)行控制，使得發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力和電 動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力成為最優(yōu)比率。在適用于這樣地混 合動(dòng)力車輛的情況下，也可以構(gòu)成為使一方的電動(dòng)發(fā)電機(jī)專作電動(dòng)機(jī)發(fā)揮
14作用，使另一方的電動(dòng)發(fā)電機(jī)專作發(fā)電機(jī)發(fā)揮作用。
HV一ECU4通過執(zhí)行預(yù)先存儲(chǔ)的程序，基于從未圖示的各傳感器發(fā)送 的信號(hào)、行駛狀況、油門開度的變化率以及所存儲(chǔ)的映射等，計(jì)算出電動(dòng) 發(fā)電機(jī)MG1、 MG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩以及目標(biāo)轉(zhuǎn)速。而且，HV—ECU4生成開 關(guān)指令PWM1、 PWM2并輸出給驅(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)矩以及轉(zhuǎn)速分別成為該計(jì)算出的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩以及目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
另外，HV—ECU4基于計(jì)算出的所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩以及目標(biāo)轉(zhuǎn)速、或者由 未圖示的各種傳感器檢測(cè)出的轉(zhuǎn)矩實(shí)際值以及轉(zhuǎn)速實(shí)際值，取得分別在電 動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)電壓Vml、 Vm2，并將基于該反 電動(dòng)勢(shì)電壓Vml、 Vm2而決定的電壓要求值Vl^向電源系統(tǒng)l輸出。即， 在驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3進(jìn)行動(dòng)力運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作的情況下，HV一ECU4將大于反電動(dòng) 勢(shì)電壓Vml、 Vm2的電壓決定為電壓要求值VhS使得能夠從電源系統(tǒng)l 向電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2供給電力。另一方面，在驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3進(jìn)行 再生動(dòng)作的情況下，HV一ECU4將小于反電動(dòng)勢(shì)電壓Vml、 Vm2的電壓決 定為電壓要求值Vh、使得電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1、 MG2所產(chǎn)生的電力能夠向 電源系統(tǒng)1逆流。
再有，HV一ECU4基于上述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩和目標(biāo)轉(zhuǎn)速的乘積或者轉(zhuǎn)矩實(shí)際 值和轉(zhuǎn)速實(shí)際值的乘積，計(jì)算出電力要求值PJ，并向電源系統(tǒng)l輸出。 此外，HV_ECU4通過改變電力要求值PJ的符號(hào)，將動(dòng)力運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作(正 值)以及再生動(dòng)作(負(fù)值)這樣的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3中的電力要求通知給電 源系統(tǒng)l。
另一方面，電源系統(tǒng)1具備平滑電容器C、供給電流檢測(cè)部16、供給 電壓檢測(cè)部18、第一轉(zhuǎn)換器CONVl、第二轉(zhuǎn)換器CONV2、第一蓄電部 BAT1、第二蓄電部BAT2、電池電流檢測(cè)部10-1、 10-2、電池電壓檢測(cè) 部12-1、 12-2、電池溫度檢測(cè)部14-1、 14-2、和控制部2。
平滑電容器C連接在主正母線MPL和主負(fù)母線MNL之間，降低包 含在來自轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2的供給電力中的波動(dòng)成分(交流成分)。
供給電流檢測(cè)部16串聯(lián)插置在主正母線MPL上，檢測(cè)供給至驅(qū)動(dòng)力 產(chǎn)生部3的供給電流Ih，將其檢測(cè)結(jié)果向控制部2輸出。
15供給電壓檢測(cè)部18，連接在主正母線MPL和主負(fù)母線MNL之間， 檢測(cè)供給至驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的供給電壓Vh，將其檢測(cè)結(jié)果向控制部2輸 出。
轉(zhuǎn)換器CONV1 、 CONV2，分別被構(gòu)成為能夠控制對(duì)應(yīng)的蓄電部BAT1 、 BAT2的充電/放電。即，轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2，分別通過在對(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)行電壓變換 動(dòng)作(降壓動(dòng)作/升壓動(dòng)作)，以此控制蓄電部BAT1、 BAT2的充電/放電。 具體而言，在對(duì)蓄電部BAT1、 BAT2進(jìn)行充電的情況下，轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2，分別對(duì)主正母線MPL和主負(fù)母線MNL之間的電壓進(jìn)行降壓， 將充電電流供給至蓄電部BAT1、 BAT2。另一方面，在蓄電部BAT1、 BAT2 進(jìn)行放電的情況下，轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2，分別將蓄電部BAT1、 BAT2 的電池電壓進(jìn)行升壓，從而經(jīng)由主正母線MPL和主負(fù)母線MNL供給放 電電$危。
蓄電部BAT1、 BAT2被構(gòu)成為分別能夠通過轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2 進(jìn)行充放電。如后述那樣，在本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的電源系統(tǒng)中，蓄 電部BAT1、 BAT2中的任一方成為溫度管理對(duì)象。該溫度管理對(duì)象可以預(yù) 先固定，也可以根據(jù)蓄電部BAT1、 BAT2的蓄電狀態(tài)(SOC: State of Charge )、電池溫度等隨時(shí)進(jìn)行切換。
這樣地成為溫度管理對(duì)象的蓄電部，被構(gòu)成為包含具有熱反應(yīng)特性的 化學(xué)電池，所述熱反應(yīng)特性是與蓄電狀態(tài)相應(yīng)地，分別與充電以l故電 相伴的熱反應(yīng)成為發(fā)熱反應(yīng)以及吸熱反應(yīng)的哪一種會(huì)有所變化。作為這樣 的化學(xué)電池的一例，使用鋰離子電池。這樣的化學(xué)電池的熱反應(yīng)特性將在 后面詳細(xì)介紹。
在下面的說明中，作為一例，對(duì)蓄電部BAT1為溫度管理對(duì)象的情況 進(jìn)行說明。此外，在蓄電部BAT1被固定為溫度管理對(duì)象的情況下，蓄電 部2不一定需要由如上所述的化學(xué)電池構(gòu)成，也可以使用雙電層電容器等 蓄電元件。
電池電流檢測(cè)部10-1、 10-2,分別插置在連接蓄電部BAT1、 BAT2 和轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2的兩根的電力線的一方，檢測(cè)與蓄電部BAT1、BAT2的輸入輸出有關(guān)的電池電流Ibl、 Ib2，并將其檢測(cè)結(jié)果向控制部2 輸出。
電池電壓檢測(cè)部12-1、 12-2,分別連接在連接蓄電部BAT1、 BAT2 和轉(zhuǎn)換器CONVl、CONV2的兩根的電力線之間，檢測(cè)蓄電部BAT1、BAT2 的電池電壓Vbl、 Vb2，將其檢測(cè)結(jié)果向控制部2輸出。
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)蓄電部BAT1、 BAT2的內(nèi)部溫度即電 池溫度Tbl、 Tb2，將其檢測(cè)結(jié)果向控制部2輸出。此外，電池溫度檢測(cè) 部14-1、 14-2可以被構(gòu)成為分別基于與構(gòu)成蓄電部BAT1、 BAT2的 多個(gè)電池單元相對(duì)應(yīng)地配置的多個(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。
控制部2基于電壓要求值VW以及電力要求值PJ、供給電流Ih、供 給電壓Vh、電池電流Ibl、 Ib2、電池電壓Vbl、 Vb2、電池溫度Tbl、 Tb2，才艮據(jù)后述的控制構(gòu)造分別生成開關(guān)指令PWC1、 PWC2，以此控制 轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2中的電壓變換動(dòng)作。
特別是，控制部2從電池溫度檢測(cè)部14 一 1取得溫度管理對(duì)象的蓄電 部BAT1的電池溫度Tbl，基于所取得的電池溫度Tbl,生成蓄電部BAT1 的升溫要求或者冷卻要求。若在蓄電部BAT1中產(chǎn)生了升溫要求或者冷卻 要求，則控制部2從所取得的蓄電狀態(tài)，基于蓄電部BAT1的熱反應(yīng)特性， 決定為了滿足升溫要求或者冷卻要求而對(duì)蓄電部BAT1應(yīng)該使電流流向充 電側(cè)以l故電側(cè)的哪一方向。再有，控制部2生成用于使所決定的方向的 電流流向蓄電部BAT1的開關(guān)指令PWC1，發(fā)送給轉(zhuǎn)換器CONVl。
這樣地，控制部2根據(jù)電池溫度Tbl，切換流向蓄電部BAT1的電流 的方向，以此進(jìn)行蓄電部BAT1的溫度管理。
另外，控制部2基于蓄電部BAT1的電池溫度Tbl，決定為了進(jìn)行溫 度管理而流向蓄電部BAT1的電流的目標(biāo)電流值。具體而言，控制部2參 照表示流向蓄電部BAT1的電池電流Ibl和電阻性的發(fā)熱量的對(duì)應(yīng)關(guān)系的 電阻發(fā)熱特性，決定目標(biāo)電流值。即，控制部2以起因于電池電流的電阻 性的發(fā)熱量不會(huì)過大的方式?jīng)Q定目標(biāo)電流值。
17再有，控制部2，也可以在生成了升溫要求時(shí)，基于表示蓄電部BAT1 的電池電流Ibl和蓄電部BAT1的電池電壓Vbl的對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出電壓特 性，限制目標(biāo)電流值。即，控制部2，為了將蓄電部BAT1的電池電壓Vbl 維持在預(yù)定電壓值以上，將來自蓄電部BAT1的放電電流限制在預(yù)定的范 圍內(nèi)。
另一方面，控制部2生成用于供給與蓄電部BAT1的充;^文電電力和電 力要求值PJ之差相當(dāng)?shù)碾娏Φ拈_關(guān)指令PWC2，并輸出給轉(zhuǎn)換器 CONV2。即，控制部2控制轉(zhuǎn)換器CONV2以及蓄電部BAT2的充電/放 電，以免為了滿足升溫要求或者冷卻要求而流過電源系統(tǒng)l內(nèi)的電流的影 響波及到電源系統(tǒng)l的外部(驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3)。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3相當(dāng)于"負(fù)栽裝置"，主正母 線MPL以及主負(fù)母線MNL相當(dāng)于"電力線"，轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2 相當(dāng)于"多個(gè)充放電控制部"，電池溫度檢測(cè)部14 - 1相當(dāng)于"溫度取得部"。
參照?qǐng)D2,作為一例，轉(zhuǎn)換器CONV1被構(gòu)成為包含雙向型的斬波電路， 由斬波電路40A和平滑電容器Cl構(gòu)成。
斬波電路40A能夠雙向供給電力。具體地講，斬波電路40A根據(jù)來自 控制部2 (圖1)的開關(guān)指令PWC1，能夠?qū)碜孕铍姴緽AT1的放電電 流進(jìn)行升壓而向驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3 (圖1)供給，并能夠?qū)尿?qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3 接受的再生電力進(jìn)行降壓而作為充電電流向蓄電部BAT1供給。而且，斬 波電路A0A,分別具有正母線LN1A、負(fù)母線LN1C、配線LN1B、作為開 關(guān)元件的晶體管Q1A、 Q1B、 二極管D1A、 D1B、和電感器L1。
正母線LN1A的一端與晶體管Q1A的集電極連接，另一端與主正母線 MPL連接。另外，負(fù)母線LN1C的一端與蓄電部BAT1的負(fù)側(cè)連接，另 一端與主負(fù)母線MNL連接。
晶體管Q1A以及Q1B串聯(lián)連接在正母線LN1A和負(fù)母線LN1C之間。 而且，晶體管Q1A的集電極與正母線LN1A連接，晶體管Q1B的發(fā)射極 與負(fù)母線LN1C連接。另外，在各晶體管Q1A、 Q1B的集電極-發(fā)射極 之間，分別連接有使電流從發(fā)射極側(cè)流向集電極側(cè)的二極管D1A、 D1B。 再有，電感器Ll連接于晶體管Q1A和晶體管Q1B的連接點(diǎn)。
18配線LN1B的一端與蓄電部BAT1的正側(cè)連接，另一端與電感器Ll 連接。
平滑電容器Cl連接在配線LN1B和負(fù)母線LN1C之間，降低包含在 配線LN1B和負(fù)母線LN1C之間的直流電壓中的交流成分。
轉(zhuǎn)換器CONV2的構(gòu)成以及動(dòng)作也與上述的轉(zhuǎn)換器CONV1相同，因 此不重復(fù)詳細(xì)的說明。
(化學(xué)電池的熱反應(yīng)特性)
化學(xué)電池由于利用化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)存電能，因此伴隨著充電/放電的進(jìn)行， 內(nèi)部部件的熵在變化。起因于該熵的變化，在化學(xué)電池中會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱反應(yīng) 或者吸熱反應(yīng)。此外，在很多化學(xué)電池中能出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，作為其效果 比較明顯的電池，可以舉出上述的鋰離子電池。
參照?qǐng)D3，在本發(fā)明所涉及的化學(xué)電池中，根據(jù)蓄電狀態(tài)(SOC)不
同，分別與充電以;Sj故電相伴的熱反應(yīng)成為發(fā)熱反應(yīng)以及吸熱反應(yīng)的哪一
種會(huì)有所變化。在圖3所示的例子中，在狀態(tài)值S1以及S3處，伴隨著充 電/放電而產(chǎn)生的熱反應(yīng)相互交替。
即，在蓄電狀態(tài)比狀態(tài)值S1小的情況下以及在蓄電狀態(tài)比狀態(tài)值S3 大的情況下，通過使電流流向放電側(cè)來產(chǎn)生發(fā)熱反應(yīng)，另一方面，通過使 電流流向充電側(cè)來產(chǎn)生吸熱反應(yīng)。此外，在蓄電狀態(tài)在狀態(tài)值Sl和狀態(tài) 值S3之間的情況下，通過使電流流向充電側(cè)來產(chǎn)生發(fā)熱反應(yīng)，另一方面， 通過使電流流向》文電側(cè)來產(chǎn)生吸熱反應(yīng)。
這樣的與熵變化有關(guān)的熱反應(yīng)的發(fā)熱量以及吸熱量，才艮據(jù)蓄電狀態(tài)的 變化量來決定。即，在圖3所示的熱反應(yīng)特性中，實(shí)際產(chǎn)生的熱量(發(fā)熱 量或者吸熱量)相當(dāng)于蓄電狀態(tài)已變化的區(qū)間的積分值(面積)。為此，所 產(chǎn)生的熱量與電池電流的大小無關(guān)，而依賴于實(shí)際變化了的蓄電狀態(tài)的狀 態(tài)差而決定。如上所述，根據(jù)蓄電部的蓄電狀態(tài)，只要決定正確的電流方 向(充電側(cè)或放電側(cè))，就能夠滿足蓄電部的升溫要求以及冷卻要求，而不 一定需要決定其電流值。
具體地講，為了滿足升溫要求，若蓄電狀態(tài)比狀態(tài)值S1小或者蓄電狀 態(tài)比狀態(tài)值S3大，則使電流流向放電側(cè)即可，另外，若蓄電狀態(tài)比狀態(tài)值S1大且比狀態(tài)值S3小，則使電流流向充電側(cè)即可。另一方面，為了滿 足冷卻要求，若蓄電狀態(tài)比狀態(tài)值S1小或者蓄電狀態(tài)比狀態(tài)值S3大，則 -使電流流向充電側(cè)即可，另外，若蓄電狀態(tài)比狀態(tài)值S1大且比狀態(tài)值S3 小，則使電流流向放電側(cè)即可。
此外，作為測(cè)定蓄電部的蓄電狀態(tài)(SOC)的方法，可以使用眾所周 知的各種方法，作為一例，通過將暫定SOC和補(bǔ)正SOC進(jìn)行加法計(jì)算， 能夠依次檢測(cè)出蓄電狀態(tài)，所述暫定SOC是從蓄電部在開路狀態(tài)下所產(chǎn) 生的電池電壓(開路電壓值)計(jì)算出的，所述補(bǔ)正SOC是從電池電流的 累計(jì)值計(jì)算出的。
(升溫動(dòng)作以及冷卻動(dòng)作)
參照?qǐng)D4A以及圖4B,說明對(duì)具有圖3所示的熱反應(yīng)特性的蓄電部 BAT1的升溫動(dòng)作以及冷卻動(dòng)作的概略。此外，在圖4A、圖4B中，表示 蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)為圖3中的狀態(tài)值S2 (狀態(tài)值S1〈狀態(tài)值S2< 狀態(tài)值S3)的情況。
圖4A表示使蓄電部BAT1進(jìn)行升溫動(dòng)作的情況。
圖4B表示使蓄電部BAT1進(jìn)行冷卻動(dòng)作的情況。
參照?qǐng)D3以及圖4A，在蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)為圖3所示的狀態(tài)值 S2的情況下，通過^f吏充電側(cè)的電流流向蓄電部BATl，能夠進(jìn)行升溫動(dòng)作。 于是，如圖4A所示，從轉(zhuǎn)換器CONVl向蓄電部BAT1供給電池電流Ibl。
另一方面，作為電源系統(tǒng)l整體，需要將與來自驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的要 求電力PJ相應(yīng)的電力Pt供給至驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3。因此，轉(zhuǎn)換器CONV2 被控制成補(bǔ)償與從轉(zhuǎn)換器CONV1供給至蓄電部BAT1的電池電流Ibl相 當(dāng)?shù)碾娏l，并供給與要求電力PJ相應(yīng)的電力PL。即，蓄電部BAT2 進(jìn)行放電的電池電流Ib2與將要求電力PJ加上(負(fù)值為減去)電力Pl后 所得的電力相當(dāng)。
另外，參照?qǐng)D3以及圖4B，在蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)為圖3所示的 狀態(tài)值S2的情況下，通過使放電側(cè)的電流流向蓄電部BATl,能夠進(jìn)行冷 卻動(dòng)作。因此，如圖4B所示，從蓄電部BAT1向轉(zhuǎn)換器CONV1供給電 池電流Ibl。如上所述，作為電源系統(tǒng)l整體，需要將與來自驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的要 求電力Pr/相應(yīng)的Pt供給至驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3。因此，蓄電部BAT2進(jìn)行放 電的電池電流Ib2與從要求電力P^減去電力Pl后所得的電力相當(dāng)。當(dāng)然， 若從蓄電部BAT1放電的電力Pl大于要求電力Pi/S則蓄電部BAT2以與 電力Pl和要求電力P^之差相當(dāng)?shù)碾娏Ρ怀潆姟?br> 圖4A以及圖4B所示的轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2的電流控制動(dòng)作可 以通過各種方法來實(shí)現(xiàn)，但在本發(fā)明的實(shí)施方式中，如后面所述，對(duì)轉(zhuǎn)換 器CONV1以電流控制模式進(jìn)行控制，另一方面，對(duì)轉(zhuǎn)換器CONV2以電 壓控制模式進(jìn)行控制。
(目標(biāo)電流值的決定)
如上所述，在本發(fā)明中，通過利用化學(xué)電池的與熵變化有關(guān)的熱反應(yīng)， 實(shí)現(xiàn)蓄電部的溫度管理。但是，在包含化學(xué)電池而構(gòu)成的蓄電部中，除了 與熵變化有關(guān)的熱反應(yīng)之外，還存在起因于電池電流的電阻性的發(fā)熱。為 此，尤其是在冷卻動(dòng)作時(shí)，以起因于電池電流的電阻性的發(fā)熱量不會(huì)過大 的方式，決定目標(biāo)電流值。
參照?qǐng)D5，對(duì)電阻發(fā)熱特性進(jìn)行說明，所述電阻發(fā)熱特性表示蓄電部 BAT1中的電池電流Ibl和電阻性的發(fā)熱量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
電池電流Ibl所引起的電阻性的發(fā)熱是由起因于蓄電部BAT1的極化 作用等的內(nèi)部電阻而產(chǎn)生的。蓄電部BAT1越是低溫，該極化作用效果就 越明顯，因此，電池溫度Tbl越低，內(nèi)部電阻就越大。因此，電池電流Ibl 越大且電池溫度Tbl越低，蓄電部BAT1中的電阻性的發(fā)熱量就越增大。 此外，電阻性的發(fā)熱量依存于電池電流Ibl的絕對(duì)值，所以不依存于其流 向(充電側(cè)或者放電側(cè))。
因此，控制部2基于蓄電部BAT1的電池溫度Tbl，通過參照電阻發(fā) 熱特性，決定用于進(jìn)行溫度管理的電池電流Ib的目標(biāo)電流值，所迷電阻發(fā) 熱特性表示電池電流Ibl和電阻性的發(fā)熱量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
特別是，在冷卻動(dòng)作時(shí)等中，電池電流Ibl的目標(biāo)電流值被限制成使 電阻性的發(fā)熱量不超過與熵變化有關(guān)的熱反應(yīng)所產(chǎn)生的吸熱量。 (控制構(gòu)造)
21接著，參照?qǐng)D6,對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制部2中的控制構(gòu) 造進(jìn)行說明。
本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制構(gòu)造，生成用于指示轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2中的充放電控制動(dòng)作的開關(guān)指令PWC1、 PWC2，使得蓄電部 BAT1、 BAT2進(jìn)行所期望的充放電。而且，本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控 制構(gòu)造包含要求生成部50、蓄電狀態(tài)(SOC)計(jì)算部52、電流方向決定 部54、目標(biāo)電流值決定部56、電流值限制部58、選擇部60、電流控制部 ICTRL1、和電壓控制部VCTRL1。
要求生成部50，基于蓄電部BAT1的電池溫度Tbl，判斷有無蓄電部 BAT1中的升溫要求或者冷卻要求的必要性，將其判斷結(jié)果向電流方向決 定部54、電流值限制部58以及選擇部60輸出。具體地講，要求生成部50 比較蓄電部BAT1的電池溫度Tbl和預(yù)先確定的溫度管理值Tbl*,若在 兩者之間產(chǎn)生了預(yù)定的闊值溫度以上的偏差，則生成升溫要求或者冷卻要 求。
蓄電狀態(tài)計(jì)算部52，基于分別從電池溫度檢測(cè)部14-1、電池電流檢 測(cè)部10-1以及電池電壓檢測(cè)部12-1取得的電池溫度Tbl、電池電流Ibl 以及電池電壓Vbl，計(jì)算出蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)(SOC)。作為一例， 蓄電狀態(tài)計(jì)算部52基于電池溫度Tbl下的、預(yù)先實(shí)驗(yàn)性地取得的表示蓄 電狀態(tài)和開路電壓值的對(duì)應(yīng)關(guān)系的開路電壓特性，從由電池電流Ibl和電 池電壓Vbl導(dǎo)出的開路電壓值計(jì)算出暫定SOC。另外，蓄電狀態(tài)計(jì)算部 M從電池電流Ibl的累計(jì)值計(jì)算出補(bǔ)正SOC。而且，蓄電狀態(tài)計(jì)算部52 將暫定SOC和補(bǔ)正SOC進(jìn)行加法計(jì)算，依次計(jì)算出蓄電狀態(tài)(SOC)。
電流方向決定部54，基于表示蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)和熱反應(yīng)的對(duì) 應(yīng)關(guān)系的熱反應(yīng)特性，決定為了滿足來自要求生成部50的升溫要求或者冷 卻要求而應(yīng)該使電流流向充電側(cè)以l故電側(cè)的哪一方向。具體地講，電流 方向決定部54，從蓄電狀態(tài)計(jì)算部52取得蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)，判 斷在預(yù)先實(shí)驗(yàn)性地取得的熱反應(yīng)特性中在所取得的蓄電狀態(tài)下的吸熱反應(yīng) 以l義熱反應(yīng)分別對(duì)應(yīng)于哪個(gè)方向的電流(充電/放電)。然后，電流方向 決定部54,將其判斷結(jié)果向目標(biāo)電流值決定部56輸出。
22目標(biāo)電流值決定部56,基于蓄電部BAT1的電池溫度Tbl，決定與由 電流方向決定部54所決定的充電/放電相關(guān)的目標(biāo)電流值Ib"。即，目標(biāo) 電流值決定部56，基于與熵變化有關(guān)的熱反應(yīng)所產(chǎn)生的吸熱發(fā)熱量和電阻 性的發(fā)熱量的關(guān)系，決定目標(biāo)電流值Ibl、具體地講，目標(biāo)電流值決定部 56，參照表示流向蓄電部BAT1的電池電流Ibl和發(fā)熱量的對(duì)應(yīng)的關(guān)系的 預(yù)先確定的電阻發(fā)熱特性，在升溫時(shí)將目標(biāo)電流值Ib 1*決走成產(chǎn)生預(yù)定的 電阻性的發(fā)熱量，在冷卻時(shí)將目標(biāo)電流值Ib 1*決定成使電阻性的發(fā)熱量不 超過與熵變化有關(guān)的熱反應(yīng)所產(chǎn)生的吸熱量。此外，為了確定對(duì)蓄電部 BAT1 4吏其電流流向充電側(cè)或放電側(cè)的哪一方向，目標(biāo)電流值決定部56， 代表性地將充電側(cè)作為負(fù)值(-值)，將放電側(cè)作為正值(+值)，輸出目 標(biāo)電流值Ibl*。而且，目標(biāo)電流決定部56，將冷卻時(shí)的目標(biāo)電流值Ibl* 向選擇部60輸出，另一方面，將升溫時(shí)的目標(biāo)電流值IbP向電流值限制 部58輸出。
電流值限制部58,在判斷為由要求生成部50生成了升溫要求時(shí)，基 于表示蓄電部BAT1的放電電流和蓄電部BAT1的電池電壓Vbl的對(duì)應(yīng)關(guān) 系的預(yù)先確定的輸出電壓特性，限制由目標(biāo)電流值決定部56所決定的目標(biāo) 電流值Ibl氣即，在升溫時(shí)，目標(biāo)電壓值決定部56決定目標(biāo)電流值IbP 使得流過盡可能大的電流，但若蓄電部BAT1的放電電流變得過大，則存
電流值限制部58限制升溫時(shí)的目標(biāo)電流值Ibl*，使得將蓄電部BAT1的 輸出電壓維持在預(yù)定的下P艮值以上。
一般而言，蓄電部的內(nèi)部電阻依存于電池溫度而變化。因此，電流值 限制部58從按每個(gè)電池溫度預(yù)先實(shí)驗(yàn)性地求出的多個(gè)輸出電壓特性中，選 擇與蓄電部BAT1的電池溫度Tbl相應(yīng)的輸出電壓特性，基于該選擇的輸 出電壓特性，以升溫時(shí)的目標(biāo)電流值IbP不超過預(yù)定的上限值的方式進(jìn)行 限制。電流值限制部58，將限制后的目標(biāo)電流值弁Ib"向選擇部60輸出。
選擇部60，根據(jù)從要求生成部50接收的判斷結(jié)果，將從目標(biāo)電流值 決定部56接收的冷卻時(shí)的目標(biāo)電流值IbP以及從電流值限制部58接收的 升溫時(shí)的目標(biāo)電流值#11)1*的任一方輸出至電流控制部ICTRL1。
23電流控制部ICTRL1生成開關(guān)指令PWCl,使得蓄電部BAT1的電池 電流Ibl與從選擇部60輸出的目標(biāo)電流值一致。具體地講，電流控制部 ICTRL1包含減法部62、 PI控制部64和調(diào)制部66。在此，減法部62和 PI控制部64構(gòu)成電流反饋控制要素。
減法部62計(jì)算出從選擇部60輸出的目標(biāo)電流值和蓄電部BAT1的電 池電流Ibl的偏差，將所計(jì)算出的偏差向PI控制部64輸出。
PI控制部64被構(gòu)成為至少包含比例要素(P: proportional element) 以及積分要素(I: integral element )，將與從減法部62輸出的偏差相對(duì)應(yīng) 的控制輸出，根據(jù)預(yù)定的增益以及時(shí)間常數(shù)進(jìn)行輸出。
調(diào)制部66比較未圖示的振蕩部所產(chǎn)生的載波(carrier wave)和來自 PI控制部64的控制輸出，生成開關(guān)指令PWC1。此外，從PI控制部64 輸出的控制輸出相當(dāng)于轉(zhuǎn)換器CONV1的晶體管Q1A或Q1B (圖2 )的占 空比。
通過如上所述的控制構(gòu)造，轉(zhuǎn)換器CONV1以電流控制模式(圖4A以 及圖4B)進(jìn)行動(dòng)作。
另一方面，為了供給與蓄電部BAT1的充放電電力和來自驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生 部3的電力要求值P^的差相當(dāng)?shù)碾娏Γ妷嚎刂撇縑CTRL1向與蓄電部 BAT2相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器CONV2輸出開關(guān)指令PWC2。即，電壓控制部 VCTRL1生成開關(guān)指令PWC2，使得對(duì)驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的供給電壓Vh與 電壓要求值VhA—致。在此，供給電壓Vh根據(jù)電源系統(tǒng)l和驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生 部3之間的電力授受平衡而決定。即，與驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的電力要求相比， 若供給電力小，則供給電壓Vh下降。另一方面，與驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的電 力要求相比，若供給電力大，則供給電壓Vh上升。因此，進(jìn)行控制使得 供給電壓Vh與電壓要求值Vh *—致，間接地意味著供給與蓄電部BAT1 的充放電電力和來自驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的電力要求值PJ的差相當(dāng)?shù)碾娏Α?br> 具體地講，電壓控制部VCTRL1包含減法部72、 PI控制部74和調(diào)制 部76。在此，減法部72和PI控制部74構(gòu)成電壓反饋控制要素。
減法部72計(jì)算出來自驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的電壓要求值Vh論和蓄電部 BAT2的電池電壓Vb2的偏差，將所計(jì)算出的偏差向PI控制部74輸出。PI控制部74被構(gòu)成為至少包含比例要素以及積分要素，將與從減法 部72輸出的偏差相應(yīng)的控制輸出，根據(jù)預(yù)定的增益以及時(shí)間常數(shù)進(jìn)行輸 出。
調(diào)制部76比較未圖示的振蕩部產(chǎn)生的載波(carrier wave)和來自PI 控制部74的控制輸出，生成開關(guān)指令PWC2。此外，從PI控制部74輸 出的控制輸出相當(dāng)于轉(zhuǎn)換器CONV2的晶體管Q2A或Q2B (圖2 )的占空 比。
通過如上所述的控制構(gòu)造，轉(zhuǎn)換器CONV2以電壓控制模式(圖4A以 及圖4B)進(jìn)行動(dòng)作。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，蓄電狀態(tài)(SOC)計(jì)算部52相當(dāng)于"蓄電狀 態(tài)取得部"，要求生成部50相當(dāng)于"要求生成部"，電流方向決定部54相 當(dāng)于"電流方向決定部"，電流控制部ICTRL1相當(dāng)于"控制指令生成部"， 目標(biāo)電流值決定部56相當(dāng)于"目標(biāo)電流值決定部"，電流值限制部58相當(dāng) 于"電流值限制部"。
參照?qǐng)D7，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制部2中的處理順序進(jìn)行 說明。
控制部2取得蓄電部BAT1的電池溫度Tbl (步驟SIOO)。另外，控 制部2取得蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)(步驟S102)。然后，控制部2基于 在步驟S100中所取得的電池溫度Tbl,判斷是否要生成對(duì)蓄電部BAT1 的升溫要求或冷卻要求(步驟S104 )。
在生成了升溫要求的情況下(在步驟S104中為"升溫，，的情況)，控 制部2從在步驟S102中所取得的蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)，基于蓄電部 BAT1的熱反應(yīng)特性，決定為了滿足升溫要求應(yīng)該使電流流向充電側(cè)以及 放電側(cè)的哪一方向(步驟S106)。另外，控制部2基于在步驟S100中所取 得的蓄電部BAT1的電池溫度Tbl，參照蓄電部BAT1的電阻發(fā)熱特性， 決定與充電/放電相關(guān)的蓄電部BATl的目標(biāo)電流值(步驟S108)。進(jìn)而， 控制部2基于蓄電部BAT1的輸出電壓特性，限制在步驟S108中決定的 目標(biāo)電流值(步驟SllO)。
然后，控制部2生成對(duì)轉(zhuǎn)換器CONV1的開關(guān)指令PWC1,使得蓄電
25部BAT1的電池電流Ibl流向在步驟S106中決定的方向、且其值與在步驟 S108或者S110中決定的目標(biāo)電流值一致(步驟S112 )。
另外，控制部2生成對(duì)轉(zhuǎn)換器CONV2的開關(guān)指令PWC2,使得供給 電壓Vh與電壓要求值Vh *—致(步驟S114 )。然后，控制部2返回到最 初的處理。
在生成了冷卻要求的情況下(在步驟S104中為"冷卻"的情況)，控 制部2從在步驟S102中所取得的蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)，基于蓄電部 BAT1的熱反應(yīng)特性，決定為了滿足冷卻要求應(yīng)該使電流流向充電側(cè)以及 放電側(cè)的哪一方向(步驟S116)。另外，控制部2基于在步驟S100中所取 得的蓄電部BAT1的電池溫度Tbl，參照蓄電部BAT1的電阻發(fā)熱特性， 決定與充電/放電相關(guān)的蓄電部BAT1的目標(biāo)電流值(步驟S118 )。
然后，控制部2生成對(duì)轉(zhuǎn)換器CONV1的開關(guān)指令PWC1， 4吏得蓄電 部BAT1的電池電流Ibl流向在步驟S116中決定的方向、且其值與在步驟 S118中決定的目標(biāo)電流值一致(步驟S120)。
另外，控制部2生成對(duì)轉(zhuǎn)換器CONV2的開關(guān)指令PWC2，使得供給 電壓Vh與電壓要求值Vh *—致(步驟S114 )。然后，控制部2返回到最 初的處理。
在未生成升溫要求以及冷卻要求的任一個(gè)的情況下(在步驟S104中為 "否"的情況)，控制部2轉(zhuǎn)移到通常的控制模式(步驟S122)。然后，控 制部2返回到最初的處理。
此外，作為這里所說的"通常的控制模式"，不限定于特定的控制模式， 但作為一例，優(yōu)選的是，將轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2都以電壓控制模式進(jìn) 行控制的構(gòu)成、將轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2都以電流控制模式進(jìn)行控制的 構(gòu)成等。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在兩個(gè)蓄電部BAT1、 BAT2中，蓄電部BAT1 被作為溫度管理對(duì)象。而且，若判斷為對(duì)蓄電部BAT1產(chǎn)生了升溫要求或 冷卻要求，則基于熱反應(yīng)特性，對(duì)蓄電部BAT1決定應(yīng)該使電流流向充電 側(cè)以l故電側(cè)的哪個(gè)方向。另一方面，由于蓄電部BAT2不是溫度管理對(duì) 象，因此能夠比較自由地決定充放電電流。為此，對(duì)蓄電部BAT2，能夠進(jìn)行與負(fù)載裝置的電力要求相對(duì)應(yīng)的充放電控制。因此，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)
蓄電部BAT1的溫度管理以及對(duì)來自負(fù)載裝置的電力要求的響應(yīng)，能夠抑 制對(duì)與負(fù)載裝置之間的授受電力的影響、并實(shí)現(xiàn)蓄電部的適當(dāng)?shù)臏囟裙芾怼?另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，基于表示流向蓄電部的電池電流和發(fā) 熱量的對(duì)應(yīng)關(guān)系的電阻熱特性，決定與充電/放電相關(guān)的目標(biāo)電流值。為此， 在冷卻要求時(shí)，電池電流被決定成使電阻性的發(fā)熱量不超過與熵變化有關(guān) 的熱反應(yīng)所產(chǎn)生的吸熱量。再有，在升溫要求時(shí)，目標(biāo)電流值被限制成使 蓄電部的輸出電壓維持在預(yù)定的下P艮值以上。由此，能夠決定冷卻要求時(shí) 以及升溫要求時(shí)的最適的目標(biāo)電流值，所以能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效的蓄電部的 溫度管理。
(變形例1)
根據(jù)上述的本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的電源系統(tǒng)1，能夠兼顧成為溫 度管理對(duì)象的轉(zhuǎn)換器CONV1的電池電流Ibl的控制和供給至驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生 部3的電力的控制。在此，供給至驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的電力相當(dāng)于從轉(zhuǎn)換器 CONV1以及CONV2輸出的電力的和，因此，通過控制供給至驅(qū)動(dòng)力產(chǎn) 生部3的電力以及從轉(zhuǎn)換器CONV2輸出的電力，也能夠間接地控制流向 成為溫度管理對(duì)象的轉(zhuǎn)換器CONVl的電力，即電池電流Ibl。
于是，在本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1中，對(duì)通過控制不是溫度管理 對(duì)象的轉(zhuǎn)換器CONV2的電池電流Ib2來間接地控制成為溫度管理對(duì)象的 轉(zhuǎn)換器CONV1的電池電流Ibl的構(gòu)成進(jìn)^^兌明。
本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1所涉及的電源系統(tǒng)，除了控制部中的控 制構(gòu)造之外，其他都與圖l所示的電源系統(tǒng)l相同，因此，不重復(fù)詳細(xì)的 說明。
參照?qǐng)D8A以及圖8B，對(duì)在本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1中用于實(shí)現(xiàn) 與圖4A以及圖4B相同的升溫動(dòng)作以及冷卻動(dòng)作的概略進(jìn)行說明。
圖8A是表示使蓄電部BAT1進(jìn)行升溫動(dòng)作的情況。
圖8B是表示使蓄電部BAT1進(jìn)行冷卻動(dòng)作的情況。
參照?qǐng)D8A,若從蓄電部BAT2放電的電力P2比電力要求值PJ大， 則與電力要求值Pi/相應(yīng)的電力Pt被供給至驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3，另一方面，其剩余的電力(電力P2-電力要求值P^)被供給至蓄電部BAT1。為此， 蓄電部BAT1通過該剩余電力^L充電。
另一方面，參照8B，若從蓄電部BAT2放電的電力P2比電力要求值 PLM、，則為了將與電力要求值PJ相應(yīng)的電力PL供給至驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3， 其不足部分的電力(電力要求值？^-電力P2)由蓄電部BAT1分擔(dān)。為 此，蓄電部BAT1進(jìn)行放電產(chǎn)生該不足部分的電力。
這樣地，通過控制轉(zhuǎn)換器CONV2，使得供給相當(dāng)于與蓄電部BAT1 的目標(biāo)電流值相當(dāng)?shù)某浞烹婋娏蛠碜则?qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的電力要求值P^* 之差的電力，以此能夠間接地控制蓄電部BAT1的電池電流Ibl。于是， 在本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1中，通過以電流控制模式控制轉(zhuǎn)換器 CONV2，另一方面，以電壓控制模式控制轉(zhuǎn)換器CONVl,以此實(shí)現(xiàn)蓄電 部BAT1的溫度管理。 (控制構(gòu)造)
參照?qǐng)D9，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1所涉及的控制部2A中的控 制構(gòu)造進(jìn)行說明。
本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1所涉及的控制構(gòu)造，在圖6所示的本發(fā) 明的實(shí)施方式所涉及的控制構(gòu)造中，代替電流控制部ICTRL1以及電壓控 制部VCTRL1而配置了電流控制部ICTRL2以及電壓控制部VCTRL2。
電流控制部ICTRL2生成用于控制轉(zhuǎn)換器CONV2的開關(guān)指令PWC2， 使得蓄電部BAT1的電池電流Ibl與從選擇部60輸出的目標(biāo)電流值一致。
具體地講，電流控制部ICTRL2包含乘法部80、減法部82、 86、除法 部84、 PI控制部74、和調(diào)制部76。在此，減法部86和PI控制部74構(gòu)成 電流反饋控制要素。
乘法部80將從選擇部60輸出的目標(biāo)電流值和蓄電部BAT1的電池電 壓Vbl進(jìn)行乘法運(yùn)算(相乘運(yùn)算)，計(jì)算出蓄電部BAT1的目標(biāo)電力Pl*， 向減法部82輸出。
減法部82從來自驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的電力要求值Px/和蓄電部BAT1的 目標(biāo)電力PP的偏差，計(jì)算出蓄電部BAT2的目標(biāo)電力P2*,向除法部84 輸出。此外，從減法部82輸出的目標(biāo)電力P24乂充電側(cè)為負(fù)值(-值)，
28放電側(cè)為正值(+值)的方式輸出。
除法部84，將從減法部82所接收的蓄電部BAT2的目標(biāo)電力？2*除以 (除法運(yùn)算)蓄電部BAT2的電池電壓Vb2,計(jì)算出蓄電部BAT2的目標(biāo) 電流值Ib2、向減法部86輸出。
減法部86計(jì)算出從除法部84輸出的目標(biāo)電流值比2*和蓄電部BAT2 的電池電流Ib2的偏差，將所計(jì)算出的偏差向PI控制部74輸出。
PI控制部74被構(gòu)成為至少包含比例要素以及積分要素，將與從減法 部86輸出的偏差相應(yīng)的控制輸出，根據(jù)預(yù)定的增益以及時(shí)間常數(shù)進(jìn)行輸 出。
調(diào)制部76比較未圖示的振蕩部產(chǎn)生的載波(carrier wave)和來自PI 控制部74的控制輸出，生成開關(guān)指令PWC2。
通過如上所述的控制構(gòu)造，轉(zhuǎn)換器CONV2以電流控制模式(圖8A以 及圖8B)進(jìn)行動(dòng)作。
另一方面，電壓控制部VCTRL2生成開關(guān)指令PWC1，使得向驅(qū)動(dòng)力 產(chǎn)生部3供給的供給電壓Vh與電壓要求值Vl^—致。具體地講，電壓控 制部VCTRL2包含減法部70、 PI控制部64、和調(diào)制部66。在此，減法部 70和PI控制部64構(gòu)成電壓反饋控制要素。
減法部70計(jì)算出來自驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3的電壓要求值Vh *和蓄電部 BAT2的電池電壓Vb2的偏差，將所計(jì)算出的偏差向PI控制部64輸出。 PI控制部64將與從減法部72輸出的偏差相對(duì)應(yīng)的控制輸出，根據(jù)預(yù)定的 增益以及時(shí)間常數(shù)進(jìn)行輸出。調(diào)制部66,比較未圖示的振蕩部產(chǎn)生的載波 (carrier wave)和來自PI控制部64的控制輸出，生成開關(guān)指令PWC1。
通過如上所述的控制構(gòu)造，轉(zhuǎn)換器CONV1以電壓控制模式(圖8A以 及圖8B)進(jìn)行動(dòng)作。
關(guān)于其他，由于與圖6所示的本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的控制構(gòu)造相 同，因此，不重復(fù)詳細(xì)的說明。
參照?qǐng)D10，對(duì)在本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1所涉及的控制部2A中 的處理順序，進(jìn)行說明。
控制部2A取得蓄電部BAT1的電池溫度Tbl (步驟200 )。另外，控制部2A取得蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)(步驟S202)。然后，控制部2A基 于在步驟S200中所取得的電池溫度Tbl，判斷是否要生成對(duì)蓄電部BAT1 的升溫要求或者冷卻要求(步驟S204)。
在生成了升溫要求的情況下(在步驟S204中為"升溫"的情況)，控 制部2A從在步驟S202中所取得的蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)，基于蓄電部 BAT1的熱反應(yīng)特性，決定為了滿足升溫要求應(yīng)該使電流流向充電側(cè)以及 放電側(cè)的哪一方向(步驟S206)。另外，控制部2A基于在步驟S200中所 取得的蓄電部BAT1的電池溫度Tbl，參照蓄電部BAT1的電阻發(fā)熱特性， 決定與充電/》文電相關(guān)的蓄電部BATl的目標(biāo)電流值(步驟S208)。進(jìn)而， 控制部2A基于蓄電部BAT1的輸出電壓特性，限制在步驟S208中決定的 目標(biāo)電流值(步驟S210)。
然后，控制部2A生成對(duì)轉(zhuǎn)換器CONV2的開關(guān)指令PWC2,使得蓄 電部BAT1的電池電流Ibl流向在步驟S206中所決定的方向、且其值與在 步驟S208或者S210中所決定的目標(biāo)電流值一致(步驟S212 )。
另外，控制部2A生成對(duì)轉(zhuǎn)換器CONV1的開關(guān)指令PWC1，使得供 給電壓Vh與電壓要求值Vl^—致(步驟S214)。然后，控制部2A返回到 最4刀的處理。
在生成了冷卻要求的情況下(在步驟S204中為"冷卻"的情況)，控 制部2A從在步驟S202中所取得的蓄電部BAT1的蓄電狀態(tài)，基于蓄電部 BAT1的熱反應(yīng)特性，決定為了滿足冷卻升溫要求應(yīng)該4吏電流流向充電側(cè) 以l故電側(cè)的哪一方向(步驟S216)。另外，控制部2A基于在步驟S200 中所取得的蓄電部BAT1的電池溫度Tbl,參照蓄電部BAT1的電阻發(fā)熱 特性，決定與充電/放電相關(guān)的蓄電部BATl的目標(biāo)電流值(步驟S218)。
然后，控制部2A生成對(duì)轉(zhuǎn)換器CONV2的開關(guān)指令PWC2，使得蓄 電部BAT1的電池電流Ibl流向在步驟S216中所決定的方向、且其值與在 步驟S218中所決定的目標(biāo)電流值一致(步驟S220 )。
另外，控制部2A生成對(duì)轉(zhuǎn)換器CONV1的開關(guān)指令PWC1，使得供 給電壓Vh與電壓要求值Vl^—致(步驟S214 )。然后，控制部2A返回到 最初的處理。在未生成升溫要求以及冷卻要求的任一個(gè)的情況下(在步驟S204中為 "否"的情況)，控制部2A轉(zhuǎn)移到通常的控制模式(步驟S222)。然后， 控制部2A返回到最初的處理。
此外，在這里所稱的"通常的控制模式"，不限定于特定的控制模式， 但作為一例，優(yōu)選的是，將轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2都以電壓控制模式進(jìn) 行控制的構(gòu)成、將轉(zhuǎn)換器CONVl、 CONV2都以電流控制模式進(jìn)行控制的 構(gòu)成等。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1，能夠得到與上述的本發(fā)明的實(shí)施 方式中的效果相同的效果。再有，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例1，對(duì) 與作為溫度管理對(duì)象的蓄電部BAT1相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器CONV1共同進(jìn)行電 力供給的轉(zhuǎn)換器CONV2，生成與來自負(fù)載裝置的電力要求相應(yīng)的開關(guān)指 令。為此，與上述的本發(fā)明的實(shí)施方式相比，能夠更加可靠地對(duì)來自負(fù)載 裝置的電力要求進(jìn)行響應(yīng)。 (變形例2)
本發(fā)明除了上述的具有兩個(gè)蓄電部的電源系統(tǒng)以外，也可適用于具有 三個(gè)以上的蓄電部的電源系統(tǒng)。
參照?qǐng)D11，對(duì)表示車輛100#的主要部分的概略構(gòu)成進(jìn)行說明，所述 車輛100 #具備本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例2所涉及的電源系統(tǒng)1 # 。
車輛100#是在圖1所示的車輛100中代替電源系統(tǒng)1而配置了電源 系統(tǒng)1#的車輛，由于驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3以及ITV^ECU4相同，因此不重復(fù) 詳細(xì)的說明。
電源系統(tǒng)1#包含第一組電源部200A，它是將圖l所示的電源系統(tǒng) 1中的轉(zhuǎn)換器CONV1以及對(duì)應(yīng)的蓄電部BAT1擴(kuò)大到N組而成；和第二 組電源部200B，它是將圖1所示的電源系統(tǒng)1中的轉(zhuǎn)換器CONV2以及對(duì) 應(yīng)的蓄電部BAT2擴(kuò)大到M組而成。另外，電源系統(tǒng)1#與圖l所示的電 源系統(tǒng)l同樣地包含與各轉(zhuǎn)換器相對(duì)應(yīng)的電池電流檢測(cè)部、電池電壓檢 測(cè)部和電池溫度檢測(cè)部以及平滑電容器C、供給電流檢測(cè)部16和供給電壓 檢測(cè)部18 (都未圖示)。
笫一組電源部200A包含轉(zhuǎn)換器CONV1 - 1 ~ CONV1 - N以及對(duì)應(yīng)的
31另外，第二組電源部200B包含轉(zhuǎn)換器 CONV2 - 1 ~ CONV2 - M以及對(duì)應(yīng)的蓄電部BAT2 - 1 ~ BAT2 - M。
在本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例2所涉及的電源系統(tǒng)中，第一組電源部 200A以及第二組電源部200B中的任一方成為溫度管理對(duì)象。該溫度管理 對(duì)象，可以是預(yù)先固定的，也可以與各蓄電部的蓄電狀態(tài)(SOC)、電池 溫度等相應(yīng)地隨時(shí)進(jìn)行切換。再有，也可以構(gòu)成為還能夠改變包含在第一 組電源部200A或第二組電源部200B中的蓄電部的數(shù)量。
在下面的說明中，作為一例，對(duì)第一組電源部200A為溫度管理對(duì)象 的情況進(jìn)行說明。為此，包含在第一組電源部200A中的蓄電部BAT1 - 1 ~ BAT1-N被構(gòu)成為包含具有熱反應(yīng)特性的化學(xué)電池(鋰離子電池等)，所 述熱反應(yīng)特性是，與蓄電狀態(tài)相應(yīng)地，分別與充電以1故電相伴的熱反應(yīng) 成為發(fā)熱反應(yīng)以及吸熱反應(yīng)的哪一種會(huì)有所變化。此外，在第一組蓄電部 200A固定為溫度管理對(duì)象時(shí)，包含在第二組電源部200B中的蓄電部BAT2 -1 ~ BAT2 - M不一定需要為如上所述的化學(xué)電池，也可以^使用雙電層電 容器等的蓄電元件。
控制部2 #取得包含在作為溫度管理對(duì)象的第 一組電源部200A中的蓄 電部BAT1-1~BAT1-N的電池溫度，基于所取得的電池溫度，判斷有 無蓄電部BAT1-1~BAT1-N的各個(gè)中的升溫要求或冷卻要求。然后， 若判斷為蓄電部BAT1-1 BAT1-N的任一個(gè)中產(chǎn)生了升溫要求或冷卻 要求，則控制部2并基于表示該蓄電部的蓄電狀態(tài)和熱反應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的 熱反應(yīng)特性，決定為了滿足升溫要求或冷卻要求而對(duì)該蓄電部應(yīng)該使電流 流向充電側(cè)以及》丈電側(cè)的哪一方向。再有，控制部2并生成用于^f吏所決定 的方向的電流流向該蓄電部的開關(guān)指令，輸出給對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換器。
這樣地，控制部2#通過根據(jù)包含在第一組電源部200A中的蓄電部 BAT1-1 BAT1-N的電池溫度，切換流向各蓄電部的電流的方向，以此 進(jìn)行蓄電部BAT1 - 1 ~ BAT1 — N的溫度管理。
另外，控制部2#基于產(chǎn)生了升溫要求或冷卻要求的蓄電部的電池溫 度，決定為了進(jìn)行溫度管理而流向各蓄電部的電流的目標(biāo)電流值。
同時(shí)，控制部2 #生成對(duì)包含在第二組電源部200B中的轉(zhuǎn)換器CONV2
32-l CONV2-M的開關(guān)指令PWC2-l PWC2-M。即，控制部2#控 制包含在第二組電源部200B中的蓄電部BAT2-1 BAT2-M的充電/放 電，以免為了滿足升溫要求或冷卻要求而流向電源系統(tǒng)l內(nèi)的電流的影響 波及到電源系統(tǒng)l的外部(驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3)。
關(guān)于其他，與上述的本發(fā)明的實(shí)施方式相同，因此，不重復(fù)詳細(xì)的說明。
在本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例2中，驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部3相當(dāng)于"負(fù)載裝 置"，主正母線MPL以及主負(fù)母線MNL相當(dāng)于"電力線"，轉(zhuǎn)換器CONV1 -1 ~ CONV1 - N以及CONV2 一 1 ~ CONV2 - M相當(dāng)于"多個(gè)充放電控 制部"。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例2，即使在由三個(gè)以上的蓄電部構(gòu)成 的情況下，也能夠得到與在本發(fā)明的實(shí)施方式中的效果相同的效果。由此， 能夠根據(jù)負(fù)載裝置的電力要求，比較自由地設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器以及蓄電部的數(shù)量。 因此，能夠?qū)崿F(xiàn)能對(duì)各種大小以及種類的負(fù)載裝置供給電力的電源系統(tǒng)以 及具備該電源系統(tǒng)的車輛。
此外，在本發(fā)明的實(shí)施方式以及其變形例中，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，但電動(dòng)發(fā) 電機(jī)的數(shù)量是不受限制的。再有，作為負(fù)載裝置，不局限于產(chǎn)生車輛的驅(qū) 動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部，也可以適用于只進(jìn)行電力消耗的裝置以及能夠進(jìn)行 電力消耗和發(fā)電這兩者的裝置中的任一種。
應(yīng)該認(rèn)為，本次所公開的實(shí)施方式，在所有的方面進(jìn)行例示，而不是 限制性的。本發(fā)明的范圍不由上述的說明，而由權(quán)利要求表示，包括與權(quán) 利要求相同的意思以及范圍內(nèi)的所有變更。
3權(quán)利要求
1. 一種電源系統(tǒng)，該電源系統(tǒng)是具有各自被構(gòu)成為能夠充放電的多個(gè)蓄電部的電源系統(tǒng)，具備電力線，其被構(gòu)成為能夠在負(fù)載裝置和所述電源系統(tǒng)之間授受電力；和多個(gè)充放電控制部，其分別設(shè)置在所述多個(gè)蓄電部和所述電力線之間，各自被構(gòu)成為能夠控制對(duì)應(yīng)的所述蓄電部的充電/放電，所述多個(gè)蓄電部包括成為溫度管理對(duì)象的至少一個(gè)的第一蓄電部和剩余的第二蓄電部，所述第一蓄電部的各個(gè)被構(gòu)成為包含具有熱反應(yīng)特性的化學(xué)電池，所述熱反應(yīng)特性是，與蓄電狀態(tài)相應(yīng)地，分別與充電以及放電相伴的熱反應(yīng)成為發(fā)熱反應(yīng)以及吸熱反應(yīng)的哪一種會(huì)有所變化，所述電源系統(tǒng)具備溫度取得部，其取得所述第一蓄電部的溫度；蓄電狀態(tài)取得部，其取得所述第一蓄電部的蓄電狀態(tài)；要求生成部，其基于由所述溫度取得部取得的溫度，生成對(duì)所述第一蓄電部的各個(gè)的升溫要求或冷卻要求；電流方向決定部，其對(duì)于由所述要求生成部生成了所述升溫要求或所述冷卻要求的蓄電部，為了滿足所述升溫要求或所述冷卻要求，從由所述蓄電狀態(tài)取得部取得的蓄電狀態(tài)，基于所述熱反應(yīng)特性，決定應(yīng)該使電流流向充電側(cè)以及放電側(cè)的哪一方向；和控制指令生成部，其向所述多個(gè)充放電控制部的各個(gè)發(fā)出控制指令，使得有由所述電流方向決定部決定的方向的電流流過。
2. 如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其中，所述電源系統(tǒng)還具備目標(biāo)電流值決定部，所述目標(biāo)電流值決定部，基于所述第一蓄電部的溫度，決定
3.如權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，其中，所述控制指令生成部向與所述第一蓄電部對(duì)應(yīng)的所述充放電控制部發(fā)出所述控制指令，使得所述第一蓄電部的電流值與由所述目標(biāo)電流值決定部決定的所述目標(biāo)電流值一致。
4，如權(quán)利要求3所述的電源系統(tǒng)，其中，所述控制指令生成部向與所 述第二蓄電部對(duì)應(yīng)的所述充放電控制部的各個(gè)發(fā)出所述控制指令，使得供給相當(dāng)于所述第一蓄電部的充放電電力的總和與來自所述負(fù)載裝置的電力 要求之差的電力。
5. 如權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)蓄電部包括 一個(gè)所述第一蓄電部和一個(gè)所述第二蓄電部， 所述控制指令生成部向與所述第二蓄電部對(duì)應(yīng)的所述充放電控制部發(fā) 出所述控制指令，使得供給相當(dāng)于所述第一蓄電部的充放電電力與來自所 述負(fù)載裝置的電力要求之差的電力，所述第一蓄電部的充放電電力與由所 述目標(biāo)電流值決定部決定的所述目標(biāo)電流值相當(dāng)。
6. 如權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，其中，所述目標(biāo)電流值決定部參照 預(yù)先確定的電阻發(fā)熱特性決定所述目標(biāo)電流值，所述電阻發(fā)熱特性表示流 向所述第一蓄電部的電流和發(fā)熱量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
7. 如權(quán)利要求2所述的電源系統(tǒng)，還具備電流值限制部，所述電流值 限制部，在由所述要求生成部生成了所述升溫要求時(shí)，為了將所述第一蓄 電部的輸出電壓維持在預(yù)定電壓值以上，基于預(yù)先確定的輸出電壓特性， 限制由所述目標(biāo)電流值決定部決定的所述目標(biāo)電流值，所述輸出電壓特性 表示流向所述第一蓄電部的電流和輸出電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
8. 如權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng)，其中，所述第一蓄電部被構(gòu)成為包 含鋰離子電池。
9. 一種車輛，其具備電源系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部，所述電源系統(tǒng)具有各 自被構(gòu)成為能夠充^t電的多個(gè)蓄電部，所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部接受從所述電源 系統(tǒng)供給的電力而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，所述電源系統(tǒng)具備電力線，其被構(gòu)成為能夠在所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部和所述電源系統(tǒng)之間授 受電力；和多個(gè)充放電控制部，其分別設(shè)置在所述多個(gè)蓄電部和所述電力線之間， 各自被構(gòu)成為能夠控制對(duì)應(yīng)的所述蓄電部的充電/放電，所述多個(gè)蓄電部包括成為溫度管理對(duì)象的至少一個(gè)的第一蓄電部和 剩余的第二蓄電部，所述第一蓄電部的各個(gè)被構(gòu)成為包含具有熱反應(yīng)特性的化學(xué)電池，所 述熱反應(yīng)特性是與蓄電狀態(tài)相應(yīng)地，分別與充電以l故電相伴的熱反應(yīng) 成為發(fā)熱反應(yīng)以及吸熱反應(yīng)的哪一種會(huì)有所變化，所述電源系統(tǒng)具備溫度取得部，其取得所述第一蓄電部的溫度；蓄電狀態(tài)取得部，其取得所述第一蓄電部的蓄電狀態(tài)；要求生成部，其基于由所述溫度取得部取得的溫度，生成對(duì)所述第一蓄電部的各個(gè)的升溫要求或冷卻要求；電流方向決定部，其對(duì)于由所述要求生成部生成了所述升溫要求或所述冷卻要求的蓄電部，為了滿足所述升溫要求或所述冷卻要求，從由所述蓄電狀態(tài)取得部取得的蓄電狀態(tài)，基于所述熱反應(yīng)特性，決定應(yīng)該使電流流向充電側(cè)以;Sj故電側(cè)的哪一方向；和控制指令生成部，其向所述多個(gè)充放電控制部的各個(gè)發(fā)出控制指令，4吏得有由所述電流方向決定部決定的方向的電流流過。
10. 如權(quán)利要求9所述的車輛，其中，所述電源系統(tǒng)還具備目標(biāo)電流 值決定部，所述目標(biāo)電流值決定部，基于所述第一蓄電部的溫度，決定用 于流向由所述電流方向決定部決定的充電側(cè)或;^文電側(cè)的目標(biāo)電流值。
11. 如權(quán)利要求10所述的車輛，其中，所述控制指令生成部向與所迷 第一蓄電部對(duì)應(yīng)的所述充放電控制部發(fā)出所述控制指令，使得所述第一蓄 電部的電流值與由所述目標(biāo)電流值決定部決定的所述目標(biāo)電流值一致，
12. 如權(quán)利要求ll所述的車輛，其中，所述控制指令生成部向與所述 第二蓄電部對(duì)應(yīng)的所述充放電控制部的各個(gè)發(fā)出所述控制指令，使得供給 相當(dāng)于所述第一蓄電部的充放電電力的總和與來自所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部的電 力要求之差的電力。
13. 如權(quán)利要求10所述的車輛，其中，所迷多個(gè)蓄電部包括 一個(gè)所述笫一蓄電部和一個(gè)所述第二蓄電部， 所述控制指令生成部向與所述第二蓄電部對(duì)應(yīng)的所述充放電控制部發(fā)出所述控制指令，使得供給相當(dāng)于所述第一蓄電部的充放電電力和來自所 述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生部的電力要求之差的電力，所述第一蓄電部的充放電電力與 由所述目標(biāo)電流值決定部決定的所述目標(biāo)電流值相當(dāng)。
14. 如權(quán)利要求10所述的車輛，其中，所述目標(biāo)電流值決定部參照預(yù) 先確定的電阻發(fā)熱特性決定所述目標(biāo)電流值，所述電阻發(fā)熱特性表示流向 所述第一蓄電部的電流和發(fā)熱量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
15. 如權(quán)利要求10所述的車輛，還具備電流值限制部，所述電流值限 制部，在由所述要求生成部生成了所述升溫要求時(shí)，為了將所述第一蓄電 部的輸出電壓維持在預(yù)定電壓值以上，基于預(yù)先確定的輸出電壓特性，限 制由所述目標(biāo)電流值決定部決定的所述目標(biāo)電流值，所述輸出電壓特性表 示流向所述第一蓄電部的電流和輸出電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
16. 如權(quán)利要求9所述的車輛，其中，所述第一蓄電部被構(gòu)成為包含 鋰離子電池。
17. —種溫度管理方法，其用于具有各自被構(gòu)成為能夠充放電的多個(gè) 蓄電部的電源系統(tǒng)中的蓄電部，其中，所述電源系統(tǒng)具備電力線，其被構(gòu)成為能夠在負(fù)載裝置和所述電源系統(tǒng)之間授受電力；和多個(gè)充放電控制部，其分別設(shè)置在所述多個(gè)蓄電部和所述電力線之間， 各自被構(gòu)成為能夠控制對(duì)應(yīng)的所述蓄電部的充電/放電，所述多個(gè)蓄電部包括成為溫度管理對(duì)象的至少一個(gè)的第一蓄電部和 剩余的第二蓄電部，所述第一蓄電部的各個(gè)被構(gòu)成為包含具有熱反應(yīng)特性的化學(xué)電池，所 述熱反應(yīng)特性是與蓄電狀態(tài)相應(yīng)地，分別與充電以l故電相伴的熱反應(yīng) 成為發(fā)熱反應(yīng)以及吸熱反應(yīng)的哪一種會(huì)有所變化，所述溫度管理方法包括溫度取得步驟，取得所述第一蓄電部的溫度；蓄電狀態(tài)取得步驟，取得所述第一蓄電部的蓄電狀態(tài)；要求生成步驟，基于在所述溫度取得步驟中取得的溫度，生成對(duì)所述第一蓄電部的各個(gè)的升溫要求或冷卻要求；電流方向決定步驟，對(duì)于在所述要求生成步驟中生成了所迷升溫要求 或所述冷卻要求的蓄電部，為了滿足所述升溫要求或所述冷卻要求，從在 所述蓄電狀態(tài)取得步驟中取得的蓄電狀態(tài)，基于所述熱反應(yīng)特性，決定應(yīng)該4吏電流流向充電側(cè)以及放電側(cè)的哪一方向；和控制指令生成步驟，向所述多個(gè)充放電控制部的各個(gè)發(fā)出控制指令， 4吏得有在所述電流方向決定步驟中決定的方向的電流流過。
18. 如權(quán)利要求17所述的溫度管理方法，其中，所述溫度管理方法還 包括目標(biāo)電流值決定步驟，所述目標(biāo)電流值決定步驟，基于所述第一蓄電 部的溫度，決定用于流向在所述電流方向決定步驟中決定的充電側(cè)或放電 側(cè)的目標(biāo)電流值。
19. 如權(quán)利要求18所述的溫度管理方法，其中，在所述控制指令生成 步驟中，向與所述第一蓄電部對(duì)應(yīng)的所述充放電控制部發(fā)出所述控制指令， 使得所述第一蓄電部的電流值與在所述目標(biāo)電流值決定步驟中決定的所述 目標(biāo)電流值一致。
20. 如權(quán)利要求19所述的溫度管理方法，其中，在所述控制指令生成 步驟中，向與所述第二蓄電部對(duì)應(yīng)的所述充放電控制部的各個(gè)發(fā)出所述控 制指令，使得供給相當(dāng)于所述第 一蓄電部的充放電電力的總和與來自所述 負(fù)載裝置的電力要求之差的電力。
21. 如權(quán)利要求18所述的溫度管理方法，其中， 所述多個(gè)蓄電部包括 一個(gè)所述第一蓄電部和一個(gè)所述第二蓄電部， 在所述控制指令生成步驟中，向與所述第二蓄電部對(duì)應(yīng)的所述充放電控制部發(fā)出所述控制指令，使得供給相當(dāng)于所述第一蓄電部的充放電電力 和來自所述負(fù)載裝置的電力要求之差的電力，所述第一蓄電部的充放電電 力與由所述目標(biāo)電流值決定部決定的所述目標(biāo)電流值相當(dāng)。
22. 如權(quán)利要求18所述的溫度管理方法，其中，在所述目標(biāo)電流值決 定步驟中，參照預(yù)先確定的電阻發(fā)熱特性，決定所述目標(biāo)電流值，所述電 阻發(fā)熱特性表示流向所述第一蓄電部的電流和發(fā)熱量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
23. 如權(quán)利要求18所述的溫度管理方法，還包括電流值限制步驟，所述電流值限制步驟，在所述要求生成步驟中生成了所述升溫要求時(shí)，為了 將所述第一蓄電部的輸出電壓維持在預(yù)定電壓值以上，基于預(yù)先確定的輸 出電壓特性，限制在所述目標(biāo)電流值決定步驟中決定的所述目標(biāo)電流值， 所述輸出電壓特性表示流向所述第 一蓄電部的電流和輸出電壓的對(duì)應(yīng)關(guān) 系。
全文摘要
要求判斷部(50)比較蓄電部的電池溫度Tb1和預(yù)先確定的溫度管理值Tb1^*，若在兩者之間產(chǎn)生了預(yù)定的閾值溫度以上的偏差，則生成升溫要求或者冷卻要求。電流方向決定部(54)基于蓄電部的熱反應(yīng)特性，決定為了滿足升溫要求或者冷卻要求應(yīng)該使電流流向充電側(cè)以及放電側(cè)的哪一方向。目標(biāo)電流值決定部(56)決定與由電流方向決定部(54)所決定的充電/放電相關(guān)的目標(biāo)電流值Ib1^*。電流控制部(ICTRL1)生成開關(guān)指令PWC1，使得蓄電部的電池電流Ib1與從選擇部(60)輸出的目標(biāo)電流值一致。
文檔編號(hào)H02J7/10GK101490924SQ20078002598
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日
發(fā)明者土屋憲司, 小前政信, 市川真士, 矢野剛志, 石川哲浩 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社