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电源系统及具备该电源系统的车辆、蓄电装置的升温控制方法、和记录有用于使计算机执行蓄电装置的升温控制的程序的计算机可读取的记录介质

摘要

第一电压控制部(50-1)包括第一PI控制部(54-1)、第一切换部(55-1)、和第一减法部(56-1)。第一减法部(56-1)从作为电压前馈补偿项的电压值(Vb1)/目标电压(VR1)减去第一切换部(55-1)的输出。同样地,第二电压控制部(50-2)包括第二PI控制部(54-2)、第二切换部(55-2)、和第二减法部(56-2)。在升温控制时,切换控制部70控制第一切换部和第二切换部(55-1、55-2),使得放电侧的电压控制部的PI控制部发挥作用、且使得充电侧的电压控制部的PI控制部的输出被切断。

著录项

  • 公开/公告号CN101490937A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2009-07-22

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 丰田自动车株式会社;

    申请/专利号CN200780027130.2

  • 发明设计人 市川真士;石川哲浩;

    申请日2007-06-14

  • 分类号H02M3/155;H02M7/48;B60K6/445;B60L11/18;B60W10/08;B60W10/26;B60W20/00;H01M10/44;H02J7/00;

  • 代理机构北京市中咨律师事务所;

  • 代理人段承恩

  • 地址 日本爱知县

  • 入库时间 2023-12-17 22:27:31

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2011-08-10

    授权

    授权

  • 2009-09-16

    实质审查的生效

    实质审查的生效

  • 2009-07-22

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及用于使电源系统中包含的蓄电装置升温的控制技术。

背景技术

近几年,在作为动力源搭载电动机的混合动力汽车(Hybrid Vehicle)、电动汽车(Electric Vehicle)等车辆中,为了提高加速性能、行驶持续距离等的行驶性能,蓄电部的大容量化正在发展。而且,作为用于使蓄电部大容量化的办法,提出了具有多个蓄电装置的结构。

例如,日本专利特开2003-209969号公报公开了具备多个电源级(stage)的电源控制系统。该电源控制系统具备相互并联连接并向至少一台变换器供给直流电力的多个电源级。各电源级包括电池、和升压/降压DC-DC转换器。

在该电源控制系统中,控制所述多个电源级,使得分别包含在多个电源级中的多个电池均等地充放电,并维持对变换器的输出电压。

通常,二次电池、电容器等的蓄电装置,若温度下降则容量降低,其结果是,充放电特性下降。因此,在上述的混合动力汽车等中,车辆系统启动之后,在蓄电装置的温度下降的情况下,需要迅速使蓄电装置升温。尤其是,在如上述的日本专利特开2003-209969号公报中所公开的电源控制系统一样具有多个蓄电装置的系统中,为了充分享受蓄电部的大容量化的有利之处,需要在行驶开始前使蓄电装置升温。

但是,在上述的日本专利特开2003-209969号公报中,关于蓄电装置的运用,只是公开了使分别包含在多个电源级中的多个电池均等地充放电,对于用于在低温时迅速使多个蓄电装置升温的方法,没有特别进行研究和讨论。

发明内容

因此,本发明的目的在于,提供能够迅速使蓄电部升温的电源系统以及具备该电源系统的车辆。

另外,本发明的另一个目的在于,提供用于使蓄电部迅速升温的升温控制方法。

再有,本发明的另一个目的在于,提供记录有程序的计算机可读取的记录介质,所述程序用于使计算机执行使蓄电部迅速升温的升温控制。

根据本发明,电源系统是能够向负载装置供给电力的电源系统,该电源系统具备能够充放电的第一蓄电装置和第二蓄电装置、电力线、第一转换器和第二转换器、控制装置、和第一电压传感器。电力线被构成为能够在该电源系统和负载装置之间授受电力。第一转换器设置在第一蓄电装置和电力线之间,在第一蓄电装置和电力线之间进行电压变换。第二转换器设置在第二蓄电装置和电力线之间,在第二蓄电装置和电力线之间进行电压变换。控制装置控制第一转换器以及第二转换器。第一电压传感器检测电力线的电压。控制装置,在升温控制时,基于使用了电力线的目标电压和来自第一电压传感器的检测电压之间的偏差的电压反馈控制的运算结果,控制第一转换器和第二转换器的任一方,基于不使用偏差的电压前馈控制的运算结果,控制另一方转换器,所述升温控制,通过经由第一转换器和第二转换器以及电力线在第一蓄电装置和第二蓄电装置之间授受电力,以此使第一蓄电装置和第二蓄电装置的至少一方升温。

优选的是,控制装置包括第一控制部和第二控制部、切换控制部。第一控制部和第二控制部分别控制第一转换器和第二转换器。切换控制部,在升温控制时,生成能够切换是执行电压反馈控制还是执行电压前馈控制的切换指令,分别输出到第一控制部和第二控制部。第一控制部和第二控制部的各个具有电压反馈补偿部、电压前馈补偿部、和切换部。电压反馈补偿部被构成为能够对对应的转换器进行电压反馈控制。电压前馈补偿部被构成为能够对对应的转换器进行电压前馈控制。切换部被构成为能够根据切换指令使电压反馈补偿部的功能有效/无效。切换控制部,在升温控制时生成切换指令,使得第一控制部和第二控制部的任一方的电压反馈补偿部的功能有效,且使另一方的控制部的电压反馈补偿部的功能无效。

再有,优选的是,电源系统还具备第二电压传感器和第三电压传感器。第二电压传感器和第三电压传感器分别检测第一蓄电装置和第二蓄电装置的电压。电压前馈补偿部将来自第二电压传感器或第三电压传感器的对应的蓄电装置的检测电压和电力线的目标电压的比作为补偿量。

优选的是,控制装置,在升温控制时,基于电压反馈控制的运算结果,控制与放电侧的蓄电装置相对应的转换器,基于电压前馈控制的运算结果,控制与充电侧的蓄电装置相对应的转换器。

再有,优选的是,第一转换器和第二转换器的各个,包括双象限斩波电路。控制装置,在升温控制时,控制与充电侧的蓄电装置相对应的转换器,使得构成与充电侧的蓄电装置相对应的转换器的上臂的开关元件成为导通状态。

另外,根据本发明,车辆具备如上所述的任一电源系统和驱动力产生部,所述驱动力产生部,从电源系统接受电力的供给而产生车辆的驱动力。

另外,根据本发明,蓄电装置的升温控制方法是能够向负载装置供给电力的电源系统中的蓄电装置的升温控制方法。电源系统具备能够充放电的第一蓄电装置和第二蓄电装置、电力线、第一转换器和第二转换器、和电压传感器。电力线被构成为能够在该电源系统和负载装置之间授受电力。第一转换器设置在第一蓄电装置和电力线之间,在第一蓄电装置和电力线之间进行电压变换。第二转换器设置在第二蓄电装置和电力线之间,在第二蓄电装置和电力线之间进行电压变换。电压传感器检测电力线的电压。升温控制方法包括第一步骤和第二步骤,所述第一步骤,在升温控制时,基于使用了电力线的目标电压和来自电压传感器的检测电压之间的偏差的电压反馈控制的运算结果,控制第一转换器和第二转换器的任一方,所述升温控制,通过经由第一转换器和第二转换器以及电力线,在第一蓄电装置和第二蓄电装置之间授受电力,以此使第一蓄电装置和第二蓄电装置的至少一方升温;所述第二步骤,在升温控制时,基于不使用偏差的电压前馈控制的运算结果,控制另一方的转换器。

另外,根据本发明,记录介质是记录有用于使计算机执行能够向负载装置供给电力的电源系统中的蓄电装置的升温控制的程序的计算机可读取的记录介质。电源系统具备能够充放电的第一蓄电装置和第二蓄电装置、电力线、第一转换器、第二转换器和第一电压传感器。电力线被构成为能够在该电源系统和负载装置之间授受电力。第一转换器设置在第一蓄电装置和电力线之间,在第一蓄电装置和电力线之间进行电压变换。第二转换器设置在第二蓄电装置和电力线之间,在第二蓄电装置和电力线之间进行电压变换。电压传感器检测电力线的电压。记录介质记录用于使计算机执行第一步骤和第二步骤的程序,所述第一步骤,在升温控制时,基于使用了电力线的目标电压和来自电压传感器的检测电压之间的偏差的电压反馈控制的运算结果,控制第一转换器和第二转换器的任一方,所述升温控制,通过经由第一转换器和第二转换器以及电力线,在第一蓄电装置和第二蓄电装置之间授受电力,以此使第一蓄电装置和第二蓄电装置的至少一方升温;所述第二步骤,在升温控制时,基于不使用偏差的电压前馈控制的运算结果控制另一方的转换器。

因此,根据本发明,能够使第一蓄电装置和第二蓄电装置迅速升温。其结果是,即使在低温的情况下,也能够从车辆的行驶开始时起确保所期望的行驶性能。

附图说明

图1是本发明的实施方式1所涉及的车辆的整体框图。

图2是图1所示的转换器的概略构成图。

图3是图1所示的转换器ECU的功能框图。

图4是图3所示的升温控制部的详细的功能框图。

图5是由图4所示的升温控制部进行的升温控制的流程图。

图6是表示在升温控制时的电力的流向的第一图。

图7是表示在升温控制时的电力的流向的第二图。

图8是在实施方式1的变形例中的升温控制的流程图。

图9是在实施方式2中的升温控制部的详细的功能框图。

图10是由图9所示的升温控制部进行的升温控制的流程图。

图11是表示在实施方式2中的升温控制时的电力的流向的第一图。

图12是表示在实施方式2中的升温控制时的电力的流向的第二图。

图13是在实施方式2的变形例中的升温控制部的详细的功能框图。

图14是由图13所示的升温控制部进行的升温控制的流程图。

具体实施方式

下面,对本发明的实施方式,参照附图进行详细说明。此外,对于图中相同或者相当的部分标上了相同的附图标记,不重复其说明。

实施方式1

图1是本发明的实施方式1的车辆的整体框图。参照图1,该车辆100具备电源系统1和驱动力产生部3。驱动力产生部3包括变换器30-1、30-2、电动发电机34-1、34-2、动力传递机构36、驱动轴38、和驱动ECU(Electronic Control Unit:电子控制单元)32。

变换器30-1、30-2并联连接于主正母线MPL以及主负母线MNL。而且,变换器30-1、30-2将从电源系统1供给的驱动电力(直流电力)转换成交流电力,分别输出到电动发电机34-1、34-2。另外,变换器30-1、30-2将分别由电动发电机34-1、34-2发电所得的交流电力转换成直流电力,作为再生电力输出到电源系统1。

此外,各变换器30-1、30-2,例如由包括三相中的开关元件的桥式电路构成。而且,变换器30-1、30-2通过分别根据来自驱动ECU32的驱动信号PWM1、PWM2进行开关动作,以此驱动对应的电动发电机。

电动发电机34-1、34-2接受分别来自变换器30-1、30-2的交流电力而产生旋转驱动力。另外,电动发电机34-1、34-2接受来自外部的旋转力而发电产生交流电力。例如,电动发电机34-1、34-2由具备埋设有永久磁铁的转子的三相交流旋转电机构成。而且,电动发电机34-1、34-2与动力传递机构36连结,经由还与动力传递机构36连结的驱动轴38,向车轮(未图示)传递旋转驱动力。

此外,在将驱动力产生部3适用于混合动力车辆的情况下,电动发电机34-1、34-2经由动力传递机构36或驱动轴38还与发动机(未图示)连结。而且,由驱动ECU32执行控制,使得发动机所产生的驱动力和电动发电机34-1、34-2所产生的驱动力成为最合适的比例。在适用于这种混合动力车辆的情况下,也可以使电动发电机34-1、34-2的任一方专作电动机发挥作用,使另一方的电动发电机专作发电机发挥作用。

驱动ECU32,基于从未图示的各传感器的发送过来的信号、行驶状况以及油门开度等,计算出电动发电机34-1、34-2的转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2。然后,驱动ECU32以使电动发电机34-1产生的转矩以及转速分别成为转矩目标值TR1以及转速目标值MRN1的方式生成驱动信号PWM1而控制变换器30-1,并且以使电动发电机34-2产生的转矩以及转速分别成为转矩目标值TR2以及转速目标值MRN2的方式生成驱动信号PWM2而控制变换器30-2。另外,驱动ECU32向电源系统1的转换器ECU2(后述)输出所计算出的转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2。

另一方面,电源系统1包括蓄电装置6-1、6-2、转换器8-1、8-2、平滑电容器C、转换器ECU2、电池ECU4、电流传感器10-1、10-2、电压传感器12-1、12-2、18、温度传感器14-1、14-2。

蓄电装置6-1、6-2为能够充放电的直流电源,例如,由镍氢电池、锂离子电池等二次电池构成。而且,蓄电装置6-1经由正极线PL1以及负极线NL1与转换器8-1连接,蓄电装置6-2经由正极线PL2以及负极线NL2与转换器8-2连接。此外,也可以由双电层电容器构成蓄电装置6-1、6-2。

转换器8-1设置在蓄电装置6-1和主正母线MPL和主负母线MNL之间,基于来自转换器ECU2的驱动信号PWC1,在蓄电装置6-1与主正母线MPL和主负母线MNL之间进行电压变换。转换器8-2设置在蓄电装置6-2与主正母线MPL和主负母线MNL之间,基于来自转换器ECU2的驱动信号PWC2,在蓄电装置6-2与主正母线MPL和主负母线MNL之间进行电压变换。

平滑电容器C连接在主正母线MPL和主负母线MNL之间,降低包含于主正母线MPL和主负母线MNL的电力变动成分。电压传感器18检测主正母线MPL和主负母线MNL之间的电压Vh,将其检测结果输出到转换器ECU2。

电流传感器10-1、10-2,分别检测蓄电装置6-1的输入输出的电流值Ib1以及蓄电装置6-2的输入输出的电流值Ib2,将其检测结果输出到转换器ECU2以及电池ECU4。此外,电流传感器10-1、10-2将从对应的蓄电装置输出的电流(放电电流)作为正值来检测,将输入到对应的蓄电装置的电流(充电电流)作为负值来检测。此外,虽然在图中示出电流传感器10-1、10-2分别检测正极线PL1、PL2的电流值的情况,但电流传感器10-1、10-2也可以分别检测负极线NL1、NL2的电流。

电压传感器12-1、12-2分别检测蓄电装置6-1的电压值Vb1以及蓄电装置6-2的电压值Vb2,将其检测结果输出到转换器ECU2以及电池ECU4。温度传感器14-1、14-2分别检测蓄电装置6-1的内部的温度Tb1以及蓄电装置6-2的内部的温度Tb2,将其检测结果输出到电池ECU4。

电池ECU4基于来自电流传感器10-1的电流值Ib1、来自电压传感器12-1的电压值Vb1以及来自温度传感器14-1的温度Tb1,计算出表示蓄电装置6-1的充电状态(SOC:Stage Of Charge)的状态量SOC1,将其计算出的状态量SOC1和温度Tb1一起输出到转换器ECU2。

另外,电池ECU4基于来自电流传感器10-2的电流值Ib2、来自电压传感器12-2的电压值Vb2以及来自温度传感器14-2的温度Tb2,计算出表示蓄电装置6-2的SOC的状态量SOC2,将其计算出的状态量SOC2与温度Tb2一起输出到转换器ECU2。此外,关于状态量SOC1、SOC2的计算方法,可以使用各种公知的方法。

转换器ECU2基于来自电流传感器10-1、10-2以及电压传感器12-1、12-2、18的各检测值、来自电池ECU4的温度Tb1、Tb2以及状态量SOC1、SOC2、以及来自驱动ECU32的转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2,生成用于分别驱动转换器8-1、8-2的驱动信号PWC1、PWC2。然后,转换器ECU2将其所生成的驱动信号PWC1、PWC2分别输出到转换器8-1、8-2,从而控制转换器8-1、8-2。此外,对转换器ECU2的构成,将在后面进行详细说明。

图2是图1所示的转换器8-1、8-2的概略构成图。此外,转换器8-2的构成以及动作与转换器8-1相同,因此,下面对转换器8-1的构成以及动作,进行说明。参照图2,转换器8-1包括斩波电路40-1、正母线LN1A、负母线LN1C、布线LN1B和平滑电容器C1。斩波电路40-1包括晶体管Q1A、Q1B、二极管D1A、D1B、和电感器L1。

正母线LN1A的一端连接于晶体管Q1B的集电极,另一端连接于主正母线MPL。另外,负母线LN1C的一端连接于负极线NL1,另一端连接于主负母线MNL。

晶体管Q1A、Q1B串联连接在负母线LN1C和正母线LN1A之间。具体地讲,晶体管Q1A的发射极连接于负母线LN1C,晶体管Q1B的集电极连接于正母线LN1A。二极管D1A、D1B分别反并联连接于晶体管Q1A、Q1B。电感器L1连接于晶体管Q1A和晶体管Q1B的连接点。

布线LN1B的一端连接于正极线PL1,另一端连接于电感器L1。平滑电容器C1连接在布线LN1B和负母线LN1C之间,降低包含在布线LN1B以及负母线LN1C之间的直流电压中的交流成分。

而且,斩波电路40-1根据来自转换器ECU2(未图示)的驱动信号PWC1,在蓄电装置6-1放电时,对从正极线PL1以及负极线NL1接受的直流电力(驱动电力)进行升压,在蓄电装置6-1充电时,对从主正母线MPL以及主负母线MNL接受的直流电力(再生电力)进行降压。

下面,对转换器8-1的电压变换动作(升压动作以及降压动作)进行说明。在升压动作时,转换器ECU2将晶体管Q1B维持在截止状态,并且使晶体管Q1A以预定的占空比导通/截止。在晶体管Q1A的导通期间,放电电流从蓄电装置6-1依次经由布线LN1B、电感器L1、二极管D1B以及正母线LN1A流向主正母线MPL。同时,泵电流(pump current)从蓄电装置6-1依次经由布线LN1B、电感器L1、晶体管Q1A以及负母线LN1C流过。电感器L1通过该泵电流储存电磁能。然后,若晶体管Q1A从导通状态迁移到截止状态,则电感器L1将所储存的电磁能重叠于放电电流。其结果是,从转换器8-1向主正母线MPL以及主负母线MNL供给的直流电力的平均电压只升压与根据占空比储存在电感器L1中的电磁能相当的电压。

另一方面,在降压动作时,转换器ECU2使晶体管Q1B以预定的占空比导通/截止,并且将晶体管Q1A维持在截止状态。在晶体管Q1B的导通期间,充电电流从主正母线MPL依次经由正母线LN1A、晶体管Q1B、电感器L1以及布线LN1B流向蓄电装置6-1。而且,若晶体管Q1B从导通状态迁移到截止状态,则电感器L1产生磁通量以防碍电流变化,因此,充电电流依次经由晶体管D1A、电感器L1以及布线LN1B而继续流过。另一方面,从电能的角度来看,因为只在晶体管Q1B的导通期间从主正母线MPL以及主负母线MNL供给直流电力,所以若假设充电电流保持一定(若假设电感器L1的电感充分大),则从转换器8-1供给至蓄电装置6-1的直流电力的平均电压成为将主正母线MPL以及主负母线MNL之间的直流电压乘以占空比所得的值。

为了控制这种转换器8-1的电压变换动作,转换器ECU2生成驱动信号PWC1C,该驱动信号PWC1C包括用于控制晶体管Q1A的导通/截止的驱动信号PWC1A以及用于控制晶体管Q1B的导通/截止的驱动信号PWC1B。

图3是图1所示的转换器ECU2的功能框图。参照图3,转换器ECU2包括行驶时控制部42和升温控制部44。

行驶时控制部42从驱动ECU32接收电动发电机34-1、34-2的转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2。另外,行驶时控制部42从电压传感器18接收电压值Vh,从电流传感器10-1、10-2分别接收电流值Ib1、Ib2。

而且,行驶时控制部42,在来自升温控制部42的控制信号CTL为非激活状态时,即,未执行由升温控制部44进行的升温控制时,基于这些信号,生成用于分别驱动转换器8-1、8-2的驱动信号PWC1、PWC2,将所生成的驱动信号PWC1、PWC2分别输出到转换器8-1、8-2。另一方面,行驶时控制部42,在控制信号CTL为激活状态时,即,在由升温控制部44正在执行升温控制时,中止驱动信号PWC1、PWC2的生成。

升温控制部44从电池ECU44接收温度Tb1、Tb2以及状态量SOC1、SOC2。另外,升温控制部44从电压传感器12-1、12-2分别接收电压值Vb1、Vb2,从电压传感器18接收电压值Vh。而且,升温控制部44,当表示蓄电装置6-1、6-2温度的温度Tb1、Tb2的任一方比预定值低时,通过经由转换器8-1、8-2以及主正母线MPL和主负母线MNL在蓄电装置6-1、6-2之间进行电力的授受,以此执行使蓄电装置6-1、6-2升温的升温控制。

具体地讲,升温控制部44,当温度Tb1、Tb2的任一方比预定值低时,基于上述各信号,通过后述的方法,生成驱动信号PWC1、PWC2。而且,升温控制部44,将所生成的驱动信号PWC1、PWC2分别输出到转换器8-1、8-2,并将被输出到行驶时控制部42的控制信号CTL激活。

图4是图3所示的升温控制部44的详细的功能框图。参照图4,升温控制部44包括电压控制部50-1、50-2、和切换控制部70。

电压控制部50-1包括减法部52-1、56-1、PI控制部54-1、切换部55-1、和调制部58-1。减法部52-1从由切换控制部70输出的目标电压VR1减去电压值Vh,将其运算结果输出到PI控制部54-1。PI控制部54-1以目标电压VR1和电压值Vh的偏差作为输入进行比例积分运算,将其运算结果输出到切换部55-1。即,PI控制部54-1是使用了目标电压VR1和电压值Vh之间的偏差的电压反馈(以下也称为“电压FB”)补偿项。

切换部55-1,在从切换控制部70输出的切换信号SW1被激活时,将PI控制部54-1的运算结果输出到减法部56-1。另一方面,切换部55-1,在切换信号SW1处于非激活状态时,代替PI控制部54-1的运算结果而将值“0”向减法部56-1输出。即,切换部55-1,在切换信号SW1被激活时,使由PI控制部54-1进行的电压FB控制的功能有效,在切换信号SW1处于非激活状态时,使由PI控制部54-1进行的电压FB控制的功能无效。

减法部56-1,从以电压值Vb1/目标电压VR1表示的转换器8-1的理论升压比的倒数减去切换部55-1的输出,将其运算结果作为占空指令Ton1向调制部58-1输出。即,该减法部56-1中的输入项(电压值Vb1/目标电压VR1)是基于转换器8-1的理论升压比的电压前馈(以下也称为“电压FF”)补偿项。

调制部58-1,基于占空指令Ton1和由未图示的振荡部生成的载波(carrier wave),生成驱动信号PWC1,将所生成的驱动信号PWC1向转换器8-1的晶体管Q1A、Q1B输出。

电压控制部50-2包括减法部52-2、56-2、PI控制部54-2、切换部55-2、和调制部58-2。电压控制部50-2的构成与电压控制部50-1相同。即,PI控制部54-2是使用了目标电压VR2和电压值Vh的偏差的电压FB补偿项,减法部56-2中的输入项(电压值Vb2/目标电压VR2)是基于转换器8-2的理论升压比的电压FF补偿项。而且,切换部55-2,在来自切换控制部70的切换信号SW2被激活时,使由PI控制部54-2进行的电压FB控制的功能有效,在切换信号SW2处于非激活状态时,使由PI控制部54-2进行的电压FB控制的功能无效。

切换控制部70,基于温度Tb1、Tb2,判断是否执行蓄电装置6-1、6-2的升温控制,在执行升温控制时,将被输出到图3所示的行驶时控制部42的控制信号CTL激活。而且,切换控制部70,在升温控制时,基于温度Tb1、Tb2以及状态量SOC1、SOC2,生成转换器8-1的目标电压VR1和转换器8-2的目标电压VR2以及切换信号SW1、SW2,将目标电压VR1以及切换信号SW1向电压控制部50-1输出,并将目标电压VR2以及切换信号SW2向电压控制部50-2输出。

图5是由图4所示的升温控制部44进行的升温控制的流程图。此外,在该流程图中示出的处理,每隔一定时间或者在预定的条件成立时(例如系统启动时),从主程序调出并被执行。

参照图4以及图5,切换控制部70判断来自温度传感器14-1的温度Tb1或者来自温度传感器14-2的温度Tb2是否低于预先设定的阈值温度Tth(例如-10℃)(步骤S10)。切换控制部70,若判断为温度Tb1、Tb2都在阈值温度Tth以上(在步骤S10中为“否”),则使处理进入步骤S110,并使被输出到行驶时控制部42(图3)的控制信号CTL成为非激活状态。

若在步骤S10中判断为温度Tb1或者Tb2低于温度Tth(在步骤S10中为“是”),则切换控制部70将被输出到行驶时控制部42的控制信号CTL激活。而且,切换控制部70判断状态量SOC1是否小于状态量SOC2(步骤S20)。

切换控制部70,若判断为状态量SOC1小于状态量SOC2(在步骤S20中为“是”),则将蓄电装置6-1、6-2分别决定为充电侧以及放电侧(步骤30)。而且,切换控制部70,使被输出到电压控制部50-1的切换部55-1的切换信号SW1成为非激活状态,将被输出到电压控制部50-2的切换部55-2的切换信号SW2激活(步骤S40)。

这样一来,在与充电侧的蓄电装置6-1相对应的电压控制部50-1中,由PI控制部54-1进行的电压FB控制功能无效;在与放电侧的蓄电装置6-2相对应的电压控制部50-2中,由PI控制部54-2进行的电压FB控制功能有效。即,电压控制部50-1成为基于理论升压比的电压FF控制系统;电压控制部50-2成为由PI控制部54-2实现的电压FB控制系统。

接着,切换控制部70生成转换器8-1的目标电压VR1以及转换器8-2的目标电压VR2(步骤50)。在此,切换控制部70将目标电压VR2设定为高于目标电压VR1,使得电力从被决定为放电侧的蓄电装置6-2流向被决定为充电侧的蓄电装置6-1。

然后,在生成目标电压VR1、VR2后,电压控制部50-1,基于目标电压VR1通过电压FF控制对转换器8-1进行控制,电压控制部50-2,基于目标电压VR2通过电压FB控制对转换器8-2进行控制。由此,电力从蓄电装置6-2依次经由转换器8-2、主正母线MPL和主负母线MNL、以及转换器8-1流向蓄电装置6-1,蓄电装置6-1、6-2的升温控制被执行(步骤S60)。

另一方面,若在步骤S20中判断为状态量SOC1为状态量SOC2以上(在步骤S20中为“否”),则切换控制部70将蓄电装置6-1、6-2分别决定为放电侧以及充电侧(步骤S70)。然后,切换控制部70,将切换信号SW1激活,使切换信号SW2成为非激活状态(步骤S80)。

这样一来,在与放电侧的蓄电装置6-1相对应的电压控制部50-1中,由PI控制部54-1进行的电压FB控制功能有效;在与充电侧的蓄电装置6-2相对应的电压控制部50-2中,由PI控制部54-2进行的电压FB控制功能无效。即,电压控制部50-1成为由PI控制部54-1实现的电压FB控制系统;电压控制部50-2成为基于理论升压比的电压FF控制系统。

接着,切换控制部70生成目标电压VR1、VR2(步骤90)。在此,切换控制部70将目标电压VR1设定为高于目标电压VR2,使得电力从被决定为放电侧的蓄电装置6-1流向被决定为充电侧的蓄电装置6-2。

然后,在生成目标电压VR1、VR2后,电压控制部50-1,基于目标电压VR1通过电压FB控制对转换器8-1进行控制,电压控制部50-2,基于目标电压VR2通过电压FF控制对转换器8-2进行控制。由此,电力从蓄电装置6-1依次经由转换器8-1、主正母线MPL和主负母线MNL、以及转换器8-2流向蓄电装置6-2,蓄电装置6-1、6-2的升温控制被执行(步骤S100)。

如上所述,蓄电装置6-1、6-2的升温控制得以实现,如上述那样,电压控制部50-1、50-2的任一方通过电压FB控制对对应的转换器进行控制,另一方的电压控制部通过电压FF控制进行控制。因此,能够在都能控制主正母线MPL以及主负母线MNL的电压值Vh的电压控制部50-1、50-2互不干扰的状态下,通过放电侧的电压控制部将电压值Vh控制成目标电压,并实现升温控制。

图6是表示在升温控制时的电力的流向的第一图。在该图6中示出蓄电装置6-1、6-2分别为充电侧以及放电侧时的电力的流向。

参照图6,与放电侧的蓄电装置6-2对应的转换器8-2通过电压FB控制进行控制,与充电侧的蓄电装置6-1对应的转换器8-1通过电压FF控制进行控制。转换器8-2,将来自蓄电装置6-2的电力供给至主正母线MPL以及主负母线MNL,将主正母线MPL以及主负母线MNL之间的电压值Vh控制成目标电压VR2。

另一方面,由于转换器8-1不反馈电压值Vh,而基于以目标电压VR1和蓄电装置6-1的电压的比表示的理论升压比进行控制,由转换器8-2控制为目标电压VR2的电压值Vh高于目标电压值VR1,因此,电流从主正母线MPL以及主负母线MNL经由转换器8-1流向蓄电装置6-1。

这样一来,则电力从蓄电装置6-2依次经由转换器8-2、主正母线MPL和主负母线MNL、以及转换器8-1流向蓄电装置6-1。即,在蓄电装置6-1、6-2中分别进行充电以及放电,从而蓄电装置6-1、6-2被升温。而且,主正母线MPL以及主负母线MNL之间的电压值Vh由转换器8-2控制为目标电压VR2,因此,能够将电压值Vh控制在适当的范围(驱动力产生部3、未图示的平滑电容器C的耐压内),并使蓄电装置6-1、6-2升温。

图7是表示在升温控制时的电力的流向的第二图。在该图7中示出蓄电装置6-1、6-2分别为放电侧以及充电侧时的电力的流向。

参照图7,与放电侧的蓄电装置6-1相对应的转换器8-1通过电压FB控制进行控制,与充电侧的蓄电装置6-2相对应的转换器8-2通过电压FF控制进行控制。而且,转换器8-1的目标电压VR1被设定成高于转换器8-2的目标电压VR2。

这样一来,电力从蓄电装置6-1依次经由转换器8-1、主正母线MPL和主负母线MNL、以及转换器8-2流向蓄电装置6-2,从而蓄电装置6-1、6-2被升温。而且,电压值Vh由转换器8-1控制为目标电压VR1,因此,能够将电压值Vh控制在适当的范围,并使蓄电装置6-1、6-2升温。

如上所述,在该实施方式1中,转换器8-1设置在蓄电装置6-1与主正母线MPL和主负母线MNL之间,转换器8-2设置在蓄电装置6-2与主正母线MPL和主负母线MNL之间。而且,在升温控制时,转换器ECU2对转换器8-1、8-2中的与放电侧的蓄电装置相对应的转换器通过电压FB控制进行控制,对与充电侧的蓄电装置相对应的转换器通过电压FF控制进行控制,因此,能够在分别控制转换器8-1、8-2的电压控制部50-1、50-2互不干扰的状态下,经由转换器8-1、8-2以及主正母线MPL和主负母线MNL在蓄电装置6-1、6-2之间授受电力。

因此,根据本实施方式1,能够使蓄电装置6-1、6-2迅速升温。其结果是,即使在低温下,也能够从车辆100的行驶开始时起确保所期望的行驶性能。

另外,在升温控制时,主正母线MPL以及主负母线MNL之间的电压值Vh被控制成目标电压,因此,能够防止过电压被施加于主正母线MPL以及主负母线MNL。其结果是,能够保护连接于主正母线MPL以及主负母线MNL的各设备,使其免受过电压破坏。

再有,将切换部55-1、55-2分别设置于电压控制部50-1、50-2,因此,在升压控制时能够容易地进行蓄电装置6-1、6-2的充放电的切换,所述切换部55-1、55-2能够根据对应的蓄电装置是放电侧还是充电侧而使电压FB控制功能有效/无效。

(实施方式1的变形例)

在实施方式1中,在与充电侧的蓄电装置相对应的转换器中,由于晶体管进行开关,因此会产生开关损失。于是,在本变形例中,使与充电侧的蓄电装置对应的转换器的上臂导通,以此谋求升温控制时的损失降低。

图8是实施方式1的变形例中的升温控制的流程图。参照图8,该流程图,在图5所示的流程图中还包括步骤S55、S95。即,在步骤S50中生成目标电压VR1、VR2后,切换控制部70将充电侧的电压控制部50-1中的电压FF补偿项(减法部56-1中的输入项)设定为“1”(步骤S55)。在此,由于在电压控制部50-1中,通过切换部55-1使PI控制部54-1的电压FB功能无效,因此占空指令Ton1变成“1”。由此,与转换器8-1的上臂相对应的晶体管Q1B变成导通状态。

另外,在步骤S80中生成目标电压VR1、VR2后,切换控制部70将充电侧的电压控制部50-2中的电压FF补偿项(减法部56-2中的输入项)设定为“1”(步骤S95)。在此,由于在电压控制部50-2中,通过切换部55-2使PI控制部54-2的电压FB功能无效,因此占空指令Ton2变成“1”。由此,与转换器8-2的上臂相对应的晶体管Q2B变成导通状态。

如上所述,在本实施方式1的变形例中,因为使与充电侧的蓄电装置相对应的转换器的上臂导通,所以能够减少转换器的开关损失。因此,根据本实施方式1的变形例,能够改善升温控制的效率。

(实施方式2)

在实施方式1中,在升温控制时,将转换器8-1、8-2都以电压控制的方式进行控制,但在本实施方式2中,将转换器8-1、8-2的任一方以电压控制的方式进行控制,将另一方以电流控制的方式进行控制。

实施方式2中的车辆以及转换器ECU的整体构成,与分别表示在图1、图3中的实施方式1中的车辆100以及转换器ECU2相同。

图9是实施方式2中的升温控制部的详细的功能框图。参照图9,升温控制部44A包括电压控制部50-1A、电流控制部50-2A、和目标值生成部71。

电压控制部50-1A为在图4所示的电压控制部50-1中不包括切换部55-1的构成,其他的构成与电压控制部50-1相同。

电流控制部50-2A包括减法部62、66、PI控制部64、和调制部68。减法部62从由目标值生成部71输出的目标电流IR2减去电流值Ib2,将其运算结果输出到PI控制部64。PI控制部64将目标电流IR2和电流值Ib2的偏差作为输入进行比例积分运算,并将其运算结果输出到减法部66。

减法部66,从以电压值Vb2/目标电压VR1表示的转换器8-2的理论升压比的倒数减去PI控制部64的输出,将其运算结果作为占空指令Ton2向调制部68输出。然后,调制部68,基于占空指令Ton2和由未图示的振荡部生成的载波(carrier wave),生成驱动信号PWC2,将所生成的驱动信号PWC2向转换器8-2的晶体管Q2A、Q2B输出。

目标值生成部71,基于温度Tb1、Tb2,判断是否执行蓄电装置6-1、6-2的升温控制,在执行升温控制时,将被输出到图3所示的行驶时控制部42的控制信号CTL激活。而且,目标值控制部71,在升温控制时,基于温度Tb1、Tb2以及状态量SOC1、SOC2,生成转换器8-1的目标电压VR1以及转换器8-2的目标电流IR2,将所生成的目标电压VR1以及目标电流IR2分别向电压控制部50-1A以及电流控制部50-2A输出。

图10是由图9所示的升温控制部44A进行的升温控制的流程图。此外,该流程图中示出的处理也是每隔一定时间或者在预定的条件成立时(例如系统启动时),从主程序调出并执行。

参照图9以及图10,该流程图,在图5所示的流程图中不包括步骤S40、S80,代替步骤S50、S90分别包括步骤S52、S92。即,若在步骤S30中蓄电装置6-1、6-2分别被决定为充电侧以及放电侧,则目标值生成部71生成转换器8-1的目标电压VR1以及转换器8-2的目标电流IR2(步骤S52)。

在此,目标值生成部71以目标电流IR2成为正值(放电方向)的方式生成目标电流IR2。关于正的目标电流IR2,可以为预先设定的值,也可以为将基于蓄电装置6-2的状态量SOC2计算出的蓄电装置6-2的放电容许电力除以电压值Vb2所得的值。

另外,若在步骤S70中蓄电装置6-1、6-2分别被决定为放电侧以及充电侧,则目标值生成部71生成目标电压VR1以及目标电流IR2(步骤92)。在此,目标值生成部71以目标电流IR2成为负值(充电方向)的方式生成目标电流IR2。关于负的目标电流IR2,也可以为预先设定的值,也可以为将基于蓄电装置6-2的状态量SOC2计算出的蓄电装置6-2的充电容许电力(负值)除以电压值Vb2所得的值。

如上所述,在该升温控制部44A中,在升温控制时,电压控制部50-1A通过电压控制对转换器8-1进行控制,使得电压值Vh变成目标电压VR1,电流控制部50-2A通过电流控制对转换器8-2进行控制,使得电流值Ib2变成目标电流IR2。因此,能够将主正母线MPL以及主负母线MNL的电压值Vh控制成目标电压VR1、且将在蓄电装置6-1、6-2之间流过的电流控制成目标电流IR2,并实现升温控制。

图11是表示实施方式2中的升温控制时的电力的流向的第一图。在该图11中示出蓄电装置6-1、6-2分别为充电侧以及放电侧时的电力的流向。

参照图11,与充电侧的蓄电装置6-1相对应的转换器8-1以电压控制的方式被控制,与放电侧侧蓄电装置6-2相对应的转换器8-2以电流控制的方式被控制。转换器8-2从蓄电装置6-2向主正母线MPL以及主负母线MNL供给与目标电流IR2相当的电流。另一方面,由于通过从转换器8-2供给电流而使主正母线MPL以及主负母线MNL的电压会上升,转换器8-1将主正母线MPL以及主负母线MNL之间的电压值Vh控制成目标电压VR1。即,转换器8-1通过使电流从主正母线MPL以及主负母线MNL流向蓄电装置6-1,将主正母线MPL以及主负母线MNL的电压控制成目标电压VR1。

这样,电力从蓄电装置6-2依次经由转换器8-2、主正母线MPL和主负母线MNL、以及转换器8-1流向蓄电装置6-1。即,在蓄电装置6-1、6-2中分别进行充电以及放电,从而蓄电装置6-1、6-2升温。

图12是表示实施方式2中的升温控制时的电力的流向的第二图。在该图12中示出蓄电装置6-1、6-2分别为放电侧以及充电侧时的电力的流向。

参照图12,转换器8-2使与目标电流IR2相当的电流从主正母线MPL以及主负母线MNL流向蓄电装置6-2。另一方面,由于因上述转换器8-2的的动作而使主正母线MPL以及主负母线MNL的电压会下降,转换器8-1将主正母线MPL以及主负母线MNL之间的电压值Vh控制成目标电压VR1。即,转换器8-1通过使电流从蓄电装置6-1流向主正母线MPL以及主负母线MNL,将主正母线MPL以及主负母线MNL的电压控制成目标电压VR1。

这样,电力从蓄电装置6-1依次经由转换器8-1、主正母线MPL和主负母线MNL、以及转换器8-2流向蓄电装置6-2。即,在蓄电装置6-1、6-2中分别进行放电以及充电,从而使蓄电装置6-1、6-2升温。

此外,在上述内容中,说明了将转换器8-1、8-2分别通过电压控制以及电流控制进行控制的情况,但也可以将转换器8-1、8-2分别通过电流控制以及电压控制进行控制。

如上所述,在本实施方式2中,在升温控制时,转换器8-1、8-2的一方通过电压控制进行控制,另一方通过电流控制进行控制。因此,根据本实施方式2,能够将主正母线MPL以及主负母线MNL的电压值Vh控制成目标电压VR1、且将在蓄电装置6-1、6-2之间流过的电流控制成目标电流IR2,并实现升温控制。

(实施方式2的变形例)

在实施方式2中,在蓄电装置6-1为充电侧的情况下,由于在转换器8-1中晶体管进行开关,因此也产生开关损失。于是,在本变形例中,在蓄电装置6-1为充电侧的情况下,使转换器8-1的上臂导通,以此谋求升温控制时的损失降低。

图13是实施方式2的变形例中的升温控制部的详细的功能框图。参照图13,升温控制部44B包括电压控制部50-1、电流控制部50-2A、和目标值生成部71A。

目标值生成部71A,在升温控制的执行时,基于温度Tb1、Tb2以及状态量SOC1、SOC2,生成目标电压VR1、目标电流IR2、以及切换信号SW1,将目标电压VR1以及切换信号SW1向电压控制部50-1输出,并将目标电流IR2向电流控制部50-2A输出。

此外,目标值生成部71A的其他的功能与图9所示的目标值生成部71相同。另外,电压控制部50-1的构成在图4中已说明,另外,电流控制部50-2A的构成在图9中已说明,因此,不重复其说明。

图14是由图13所示的升温控制部44B进行的升温控制的流程图。参照图13以及图14,该流程图,在图10所示的流程图中还包括步骤S42、S55、S82。即,若在步骤S30中蓄电装置6-1、6-2分别被决定为充电侧以及放电侧,则目标值生成部71A使被输出到电压控制部50-1的切换部55-1的切换信号SW1成为非激活状态(步骤S42)。

而且,若在步骤S52中生成目标电压VR1以及目标电流IR2,则目标值生成部71A使处理进入步骤S55。即,目标值生成部71A将电压控制部50-1中的电压FF补偿项(减法部56-1中的输入项)设定为“1”。在此,在电压控制部50-1中,通过切换部55-1使PI控制部54-1的电压FB功能无效,因此,占空指令Ton1变成“1”。由此,与转换器8-1的上臂相对应的晶体管Q1B变成导通状态。

另外,若在步骤S70中蓄电装置6-1、6-2分别被决定为放电侧以及充电侧,则目标生成部71A,将切换信号SW1激活(步骤S82)。而且,目标值生成部71A使处理进入步骤S92,从而生成目标电压VR1以及目标电流IR2。

此外,在蓄电装置6-1为放电侧的情况下,若使转换器8-1的上臂总是导通,则转换器8-2有可能无法使电流从被固定(clamp)为蓄电装置6-1的电压的主正母线MPL以及主负母线MNL流向蓄电装置6-2,因此,在蓄电装置6-1为放电侧的情况下,不使转换器8-1的上臂总是导通,而对转换器8-1根据目标电压VR1以电压控制的方式进行控制。

如上所述,在本实施方式2的变形例中,使以电压控制的方式被控制的转换器的上臂在对应的蓄电装置为充电侧时导通,因此,能够减少转换器的开关损失。因此,根据本实施方式2的变形例,能够改善升温控制的效率。

此外,在上述的各实施方式中,图4、图9以及图13所示的升温控制部,可以由具有相当于各功能框(block)的功能的电路构成,也可以通过转换器ECU2根据预先设定的程序执行处理来实现。在为后者的情况下,上述的升温控制部44、44A、44B的控制由CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)进行,CPU从ROM(Read Only Memory:只读存储器)读出用于执行在上述的功能框以及流程图中示出的处理的程序,执行所读出的程序,从而根据上述的功能框以及流程图执行处理。因此,ROM相当于计算机(CPU)可读取的记录介质,其记录有用于执行在上述的功能框以及流程图中示出的处理的程序。

此外,在上述的实施方式1及其变形例中,将与充电侧的蓄电装置相对应的转换器通过电压FF控制进行控制,将与放电侧的蓄电装置相对应的转换器通过电压FB控制进行控制,但也可以将与充电侧的蓄电装置相对应的转换器通过电压FB控制进行控制,将与放电侧的蓄电装置相对应的转换器通过电压FF控制进行控制。

另外,在上述中,在决定充电侧的蓄电装置以及放电侧的蓄电装置时,单纯地将SOC较低的一方的蓄电装置作为充电侧(因此,SOC较高的一方的蓄电装置为放电侧),实际上,优选,在步骤S20中,在蓄电装置6-1为充电侧时,将蓄电装置6-1、6-2分别作为充电侧以及放电侧直到状态量SOC1上升到状态量SOC2+α为止;在蓄电装置6-1为放电侧时,将蓄电装置6-1、6-2分别作为放电侧以及充电侧直到状态量SOC1下降到状态量SOC2-α为止。

此外,在上述中,电源系统1包括两个蓄电装置6-1、6-2以及分别与它们对应的转换器8-1、8-2,也可以具备更多的蓄电装置以及与其相对应的转换器。在此情况下,选择任意两个蓄电装置以及与它们相对应的转换器,通过上述的方法能够实现升温控制。

此外,在上述中,主正母线MPL以及主负母线MNL对应于本发明中的“电力线”,转换器ECU2对应于本发明中的“控制装置”。另外,电压控制部50-1、50-2分别对应于本发明中的“第一控制部”以及“第二控制部”。再有,电压传感器18对应于本发明中的“第一电压传感器”,电压传感器12-1、12-2分别对应于本发明中的“第二电压传感器”以及“第三电压传感器”。另外,再有,变换器30-1、30-2以及电动发电机34-1、34-2形成本发明中的“驱动力产生部”。

应该认为,本次所公开的实施方式,在所有的方面都是例示,而不是限制性的。本发明的范围并非由上述实施方式的说明而由权利要求表示,包括与权利要求相同的意思以及范围内的所有变更。

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