專利名稱：電源系統(tǒng)和具備該系統(tǒng)的車輛、電源系統(tǒng)的控制方法以及存儲有用于由計算機執(zhí)行電源 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于抑制具備多個蓄電裝置的電源系統(tǒng)中的損失的控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
日本特開2003-209969號公報公開了具備多個電源級的電源控制系統(tǒng)。 該電源控制系統(tǒng)具備互相并聯(lián)連接、向至少一個變換器(inverter)供給直 流電力的多個電源級。各電源級包含電池和升壓/降壓(boost/buck)DC-DC 轉(zhuǎn)換器(converter)。
在該電源控制系統(tǒng)中，控制所述多個電源級，以使得多個電源級分別 所含的多個電池均勻地充^L電、維持向變換器輸出的輸出電壓。
但是，在上述日本特開2003-209969號公報中，多個電源級被并聯(lián)連 接，對于它們的運用，僅公開了使多個電源級分別所含的多個電池均勻地 充放電，對于用于抑制電源控制系統(tǒng)整體的損失的各電源級的控制方法沒 有特別進行研究。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于著眼于具備多個蓄電裝置以及多個電壓變換 裝置的電源系統(tǒng)，提供一種能夠抑制損失的電源系統(tǒng)以及具備該電源系統(tǒng) 的車輛。
另外，本發(fā)明的其他目的在于，著眼于具備多個蓄電裝置以及多個電 壓變換裝置的電源系統(tǒng)，提供能夠抑制損失的控制方法。進而，本發(fā)明的其他目的在于，著眼于具備多個蓄電裝置以及多個電 壓變換裝置的電源系統(tǒng)，提供存儲有用于通過計算機執(zhí)行能夠抑制損失的 控制的程序的、計算機能夠讀取的存儲媒介物。
根據(jù)本發(fā)明，電源系統(tǒng)是具有多個蓄電裝置的電源系統(tǒng)，具備第1 電壓變換裝置，第2電壓變換裝置，和控制第1以及第2電壓變換裝置的 控制部。第l電壓變換裝置，被設(shè)置在第l蓄電裝置與負載裝置之間，對 來自第l蓄電裝置的電壓進行變換，向負載裝置輸出。第2電壓變換裝置， 被設(shè)置在第2蓄電裝置與負載裝置之間，對來自笫2蓄電裝置的電壓進行 變換，向負載裝置輸出?？刂撇浚趯υ撾娫聪到y(tǒng)的要求電力比基準值小 時，對第1以及第2電壓變換裝置進行控制使得第1以及第2電壓變換裝 置中的任意一方工作、且另一方電壓變換裝置停止。另一方面，控制部， 在要求電力為基準值以上時，對第1以及第2電壓變換裝置進行控制使得 第1以及第2電壓變換裝置雙方工作。
優(yōu)選的是控制部，在要求電力比基準值小時，使與第1以及第2蓄 電裝置中的輸出電壓低的蓄電裝置相對應(yīng)的電壓變換裝置停止。
優(yōu)選的是基準值，基于第1以及第2蓄電裝置中的電阻損失和第1 以及第2電壓變換裝置中的開關(guān)損失而確定。
優(yōu)選的是控制部，以第1以及第2蓄電裝置的溫度越高、基準值越 大的方式改變基準值。
優(yōu)選的是控制部，以表示第1以及第2蓄電裝置的充電狀態(tài)的狀態(tài) 量越大、基準值越大的方式改變基準值。
優(yōu)選的是控制部，以第1以及第2電壓變換裝置的開關(guān)頻率越高、 基準值越大的方式改變基準值。
優(yōu)選的是笫1以及第2蓄電裝置中的一方包含二次電池；第l以及 第2蓄電裝置中的另一方包含電容器。
另外，根據(jù)本發(fā)明，車輛具有上述任意一種的電源系統(tǒng)；從電源系 統(tǒng)接受電力供給的驅(qū)動裝置；由驅(qū)動裝置驅(qū)動的電動機；和由電動機驅(qū)動
的車輪。
7另外，根據(jù)本發(fā)明，電源系統(tǒng)的控制方法是具有多個蓄電裝置的電源
系統(tǒng)的控制方法。電源系統(tǒng)具備第l電壓變換裝置，和第2電壓變換裝 置。第1電壓變換裝置，被設(shè)置在第1蓄電裝置與負載裝置之間，對來自 第l蓄電裝置的電壓進行變換，向負載裝置輸出。第2電壓變換裝置，被 設(shè)置在第2蓄電裝置與負載裝置之間，對來自第2蓄電裝置的電壓進行變 換，向負載裝置輸出。而且，電源系統(tǒng)的控制方法包括第1步驟，將對 電源系統(tǒng)的要求電力與基準值相比較；第2步驟，在要求電力比基準值小 時，對第1以及第2電壓變換裝置進行控制使得第1以及笫2電壓變換裝 置中的任意一方工作、且另一方電壓變換裝置停止；和第3步驟，在要求 電力為基準值以上時，對第1以及第2電壓變換裝置進行控制使得第1以 及第2電壓變換裝置雙方工作。
優(yōu)選的是，第2步驟包括第1分步驟，將第l蓄電裝置的輸出電壓 與第2蓄電裝置的輸出電壓相比較；第2分步驟，在第l蓄電裝置的輸出 電壓比第2蓄電裝置的輸出電壓低時，使第1電壓變換裝置停止；和第3 分步驟，在第2蓄電裝置的輸出電壓比第1蓄電裝置的輸出電壓低時，使 第2電壓變換裝置停止。
優(yōu)選的是基準值，基于第1以及第2蓄電裝置中的電阻損失和第1 以及笫2電壓變換裝置中的開關(guān)損失而確定。
優(yōu)選的是第1以及第2蓄電裝置的溫度越高，基準值被設(shè)定為越大 的值。
優(yōu)選的是表示第1以及第2蓄電裝置的充電狀態(tài)的狀態(tài)量越大，基 準值被設(shè)定為越大的值。
優(yōu)選的是第1以及第2電壓變換裝置的開關(guān)頻率越高，基準值被設(shè) 定為越大的值。
另外，根據(jù)本發(fā)明，存儲媒介物是存儲了用于在計算機中執(zhí)行具備多 個蓄電裝置的電源系統(tǒng)的控制的程序的、計算機能夠讀取的存儲媒介物。 電源系統(tǒng)具備第l電壓變換裝置，和第2電壓變換裝置。第l電壓變換 裝置，被設(shè)置在第l蓄電裝置與負栽裝置之間，對來自第l蓄電裝置的電 壓進行變換，向負載裝置輸出。第2電壓變換裝置，被設(shè)置在第2蓄電裝置與負栽裝置之間，對來自第2蓄電裝置的電壓進行變換，向負載裝置輸 出。而且，存儲媒介物存儲用于在計算機中執(zhí)行下述步驟的程序，即，步 驟包括第l步驟，將對電源系統(tǒng)的要求電力與基準值相比較；第2步驟， 在要求電力比基準值小時，對第1以及第2電壓變換裝置進行控制使得第 1以及第2電壓變換裝置中的任意一方工作、且另一方電壓變換裝置停止； 和第3步驟，在要求電力為基準值以上時，對第1以及第2電壓變換裝置 進行控制使得第1以及第2電壓變換裝置雙方工作。
在本發(fā)明中，第l電壓變換裝置，被設(shè)置在第l蓄電裝置與負栽裝置 之間，第2電壓變換裝置，被設(shè)置在第2蓄電裝置與負載裝置之間。即， 第1以及第2電壓變換裝置互相并聯(lián)地連接在負栽裝置上，對來自對應(yīng)的 蓄電裝置的電壓進行變換、向負載裝置輸出。在這里，蓄電裝置中的電阻 損失與電流的平方成比例，從而在對該電源系統(tǒng)的要求電力較小時，與蓄 電裝置中的電阻損失相比，電壓變換裝置的開關(guān)損失相對較大，所以通過 使工作的電壓變換裝置的個數(shù)減少能夠抑制電源系統(tǒng)整體的損失。另一方 面，在要求電力較大時，通過驅(qū)動第1以及笫2電壓變換裝置雙方，使負 載分散到第1以及第2蓄電裝置、使蓄電裝置的電阻損失降低，能夠抑制 電源系統(tǒng)整體的損失。因此，在本發(fā)明中，控制部，在要求電力比基準值 小時，使得笫1以及第2電壓變換裝置中的任意一方工作、且另一方電壓 變換裝置停止，在要求電力為基準值以上時，使得笫1以及第2電壓變換 裝置雙方工作。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制電源系統(tǒng)的損失。


圖1是作為搭載了本發(fā)明電源系統(tǒng)的車輛的一例而表示的混合動力車 輛的整體框圖。
圖2是表示圖l所示的轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是圖1所示的ECU的功能框圖。
圖4是圖3所示的轉(zhuǎn)換器控制部的詳細的功能框圖。
圖5是表示要求電力與蓄電裝置的電阻損失的關(guān)系的圖。
圖6是表示要求電力與轉(zhuǎn)換器的損失的關(guān)系的圖。圖7是表示要求電力與蓄電裝置以及轉(zhuǎn)換器整體的損失的關(guān)系的圖。
圖8是表示由圖4所示的控制部執(zhí)行的處理的流程的流程圖。
圖9是表示蓄電裝置的溫度與內(nèi)部電阻的關(guān)系的圖。
圖IO表示要求電力與蓄電裝置的電阻損失的關(guān)系的圖。
圖ll是表示蓄電裝置的溫度與基準值的關(guān)系的圖。
圖12是表示蓄電裝置的SOC與內(nèi)部電阻的關(guān)系的圖。
圖13表示要求電力與蓄電裝置的電阻損失的關(guān)系的圖。
圖14是表示蓄電裝置的SOC與基準值的關(guān)系的圖。
圖15是表示轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率與轉(zhuǎn)換器的損失的關(guān)系的圖。
圖16是表示轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率與基準值的關(guān)系的圖。
具體實施例方式
下面，對于本發(fā)明的實施方式， 一邊參照附圖一邊進行詳細說明。另 外，對于圖中相同或者相當部分標注相同符號，不重復其說明。 [實施方式1
圖1是作為"^荅載了本發(fā)明電源系統(tǒng)的車輛的一例而表示的混合動力車 輛的整體框圖。參照圖l，該混合動力車輛100具備發(fā)動機2，電動發(fā)電 機MG1、 MG2,動力分配機構(gòu)4，和車輪6。另外，混合動力車輛100還 具備蓄電裝置B1、 B2,轉(zhuǎn)換器IO、 12，電容器C，變換器20、 22，和 ECU (Electronic Control Unit ，電子控制單元)30。進而，混合動力車輛 100還具備電壓傳感器42、 44、 46，電流傳感器52、 54，和溫度傳感器 62、 64。
該混合動力車輛100以發(fā)動機2以及電動發(fā)電才幾MG2為動力源而行 駛。動力分配機構(gòu)4結(jié)合于發(fā)動機2和電動發(fā)電機MG1、 MG2、在它們 之間分配動力。動力分配機構(gòu)4例如由具有太陽齒輪、行星齒輪架以及齒 圏(ring gear)的3個旋轉(zhuǎn)軸的行星齒輪機構(gòu)構(gòu)成，這3個旋轉(zhuǎn)軸分別被 連接在發(fā)動機4以及電動發(fā)電機MG1、 MG2的旋轉(zhuǎn)軸上。另外，通過將 電動發(fā)電機MG1的轉(zhuǎn)子設(shè)為中空、使發(fā)動機2的曲軸通過其中心，能夠?qū)l(fā)動機2以及電動發(fā)電機MG1、 MG2機械連接在動力分配機構(gòu)4上。 另外，電動發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)軸通過未圖示的減速齒輪、差動齒輪結(jié)合 在車輪6上。
而且，電動發(fā)電機MG1作為由發(fā)動機2驅(qū)動的發(fā)電機工作、并且作 為能夠進行發(fā)動機2的起動的電動機工作，這樣被組裝在混合動力車輛100 中，電動發(fā)電機MG2作為驅(qū)動車輪6的電動機而被組裝在混合動力車輛 100中。
蓄電裝置Bl、 B2是能夠充放電的直流電源，例如由鎳氫、鋰離子等 二次電池構(gòu)成。蓄電裝置B1向轉(zhuǎn)換器10供給電力，另外，在電力再生時， 由轉(zhuǎn)換器10充電。蓄電裝置B2向轉(zhuǎn)換器12供給電力，另外，在電力再 生時，由轉(zhuǎn)換器12充電。
例如，蓄電裝置Bl可以使用能夠輸出最大電力比蓄電裝置B2大的二 次電池，蓄電裝置B2可以使用蓄電容量比蓄電裝置B1大的二次電池。由 此，能夠使用2個蓄電裝置Bl、 B2構(gòu)成高功率(電力)并且大容量的直 流電源。另外，蓄電裝置B1、 B2的至少一方可以使用大電容的電容器。
轉(zhuǎn)換器10基于來自ECU30的信號PWC1將來自蓄電裝置B1的電壓 升壓，將該升壓后的電壓向正極線PL3輸出。另外，轉(zhuǎn)換器10基于信號 PWC1將從變換器20、 22經(jīng)由正極線PL3供給的再生電力降壓為蓄電裝 置B1的電壓水平，將蓄電裝置B1充電。并且，轉(zhuǎn)換器10當從ECU30接 受關(guān)閉(shutdown)信號SD1時停止開關(guān)工作。
轉(zhuǎn)換器12,與轉(zhuǎn)換器10并聯(lián)地連接在正極線PL3以及負極線NL上。 轉(zhuǎn)換器12基于來自ECU30的信號PWC2將來自蓄電裝置B2的電壓升壓， 將該升壓后的電壓向正極線PL3輸出。另外，轉(zhuǎn)換器12基于信號PWC2 將從變換器20、 22經(jīng)由正極線PL3供給的再生電力降壓為蓄電裝置B2的 電壓水平，將蓄電裝置B2充電。并且，轉(zhuǎn)換器12當從ECU30接受了關(guān) 閉信號SD2時停止開關(guān)工作。
電容器C被連接在正極線PL3與負極線NL之間，將正極線PL3與 負極線NL之間的電壓變動平滑化。變換器20基于來自ECU30的信號PWI1將來自正極線PL3的直流電 壓變換成三相交流電壓，將該變換后的三相交流電壓向電動發(fā)電機MG1 輸出。另外，變換器20基于信號PWI1將電動發(fā)電機MG1使用發(fā)動機2 的動力發(fā)電所得的三相交流電壓變換成直流電壓，將該變換后的直流電壓 向正極線PL3輸出。
變換器22基于來自ECU30的信號PWI2將來自正極線PL3的直流電 壓變換成三相交流電壓，將該變換后的三相交流電壓向電動發(fā)電機MG2 輸出。另外，變換器22在車輛的再生制動時基于信號PWI2將電動發(fā)電機 MG2接受來自車輪6的旋轉(zhuǎn)力發(fā)電所得的三相交流電壓變換成直流電壓， 將該變換后的直流電壓向正極線PL3輸出。
電動發(fā)電機MG1、 MG2分別為三相交流旋轉(zhuǎn)電機，例如由三相交流 同步電動發(fā)電機構(gòu)成。電動發(fā)電機MG1由變換器20再生驅(qū)動，將使用發(fā) 動機2的動力發(fā)電所得的三相交流電壓向變換器20輸出。另外，電動發(fā)電 機MG1在發(fā)動機2的起動時由變換器20動力驅(qū)動，使發(fā)動機2起轉(zhuǎn)。電 動發(fā)電機MG2由變換器22動力驅(qū)動，產(chǎn)生用于驅(qū)動車輪6的驅(qū)動力。另 外，電動發(fā)電機MG2在車輛的再生制動時由變換器22再生驅(qū)動，將使用 從車輪6接受的旋轉(zhuǎn)力發(fā)電所得的三相交流電壓向變換器22輸出。
電壓傳感器42檢測蓄電裝置B1的電壓VB1向ECU30輸出。溫度傳 感器62檢測蓄電裝置Bl的溫度Tl向ECU30輸出。電流傳感器52檢測 從蓄電裝置B1向轉(zhuǎn)換器IO輸出的電流II、向ECU30輸出。電壓傳感器 44檢測蓄電裝置B2的電壓VB2向ECU30輸出。溫度傳感器64檢測蓄電 裝置B2的溫度T2向ECU30輸出。電流傳感器54檢測從蓄電裝置B2向 轉(zhuǎn)換器12輸出的電流I2、向ECU30輸出。電壓傳感器46檢測電容器C 的端子間電壓、即正極線PL三相對于負極線NL的電壓VH，并將該檢測 出的電壓VH向ECU30輸出。
ECU30生成用于分別驅(qū)動轉(zhuǎn)換器10、 12的信號PWC1、 PWC2，并 將該生成的信號PWC1、 PWC2分別向轉(zhuǎn)換器10、 12輸出。另外，ECU30 根據(jù)對蓄電裝置B1、 B2要求的電力(下面，簡稱作"要求電力")PR生成關(guān)閉信號SD1或者SD2，并將該生成的關(guān)閉信號SD1或者SD2向轉(zhuǎn)換 器10或者U輸出。另外，要求電力PR基于加速器踏板的開度、車輛速 度等，由未圖示的車輛ECU運算。
并且，ECU30生成用于分別驅(qū)動變換器20、 22的信號PWIl、 PWI2, 并將該生成的信號PWIl、 PWI2分別向變換器20、 22輸出。
圖2是表示圖l所示的轉(zhuǎn)換器10、 12的結(jié)構(gòu)的電路圖。參照圖2，轉(zhuǎn) 換器10(12)包含npn型晶體管Ql、 Q2, 二極管Dl、 D2，和電抗器L。 叩n型晶體管Ql、 Q2被串聯(lián)連接在正極線PL3與負極線NL之間。二極 管D1、 D2分別反并聯(lián)連接于npn型晶體管Ql、 Q2。電抗器L的一端被 連接在npn型晶體管Q1、Q2的連接節(jié)點上，其另 一端被連接在正極線PL1 (PL2 )上。另外，作為上述的npn型晶體管，可以使用例如IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極晶體管)。
該轉(zhuǎn)換器IO (12)由斬波電路構(gòu)成。于是，轉(zhuǎn)換器IO (12)基于來自 ECU30 (未圖示)的信號PWC1 (PWC2)，使用電抗器L將正極線PL1 (PL2)的電壓升壓，并將該升壓后的電壓向正極線PL3輸出。
具體地說，轉(zhuǎn)換器10 (12 )將npii型晶體管Q2的導通時流過的電流 作為磁能存儲在電抗器L中，由此將正極線PL1 (PL2)的電壓升壓。然 后，轉(zhuǎn)換器10(12),與npn型晶體管Q2被截止的定時同步地將該升壓 的電壓經(jīng)由二極管Dl向正極線PL3輸出。
圖3是圖1所示的ECU30的功能框圖。參照圖3， ECU30包含轉(zhuǎn)換 器控制部32和變換器控制部34、 36。
轉(zhuǎn)換器控制部32基于來自電壓傳感器42的電壓VB1、來自電壓傳感 器46的電壓VH以及來自電流傳感器52的電流II ，生成用于將轉(zhuǎn)換器10 的npn型晶體管Ql、 Q2導通/截止的PWM (Pulse Width Modulation, 脈寬調(diào)制)信號，并將該生成的PWM信號作為信號PWC1向轉(zhuǎn)換器10 輸出。
另外，轉(zhuǎn)換器控制部32基于來自電壓傳感器44的電壓VB2、電壓 VH以及來自電流傳感器54的電流12,生成用于將轉(zhuǎn)換器12的npii型晶
13體管Ql、 Q2導通/截止的PWM信號，并將該生成的PWM信號作為信號 PWC2向轉(zhuǎn)換器12輸出。
并且，轉(zhuǎn)換器控制部32基于要求電力PR以及電壓VB1、 VB2，生成 用于將轉(zhuǎn)換器IO停止的關(guān)閉信號SD1以及用于將轉(zhuǎn)換器12停止的關(guān)閉信 號SD2，并將該生成的關(guān)閉信號SD1、 SD2分別向轉(zhuǎn)換器10、 12輸出。
變換器控制部34基于電動發(fā)電機MG1的轉(zhuǎn)矩指令TR1、電機電流 MCRT1和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角6 1、以及電壓VH,生成用于將變換器20所含的功 率晶體管導通/截止的PWM信號，并將該生成的PWM信號作為信號PWI1 向變換器20輸出。
變換器控制部36基于電動發(fā)電機MG2的轉(zhuǎn)矩指令TR2、電機電流 MCRT2和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角6 2、以及電壓VH，生成用于將變換器22所含的功 率晶體管導通/截止的PWM信號，并將該生成的PWM信號作為信號PWI2 向變換器22輸出。
另外，轉(zhuǎn)矩指令TR1、 TR2例如基于加速器開度、制動器踩踏量、車 輛速度等，由未圖示的車輛ECU運算。另外，電機電流MCRT1、 MCRT2 以及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角61、 62分別由未圖示的傳感器檢測。
圖4是圖3所示的轉(zhuǎn)換器控制部32的詳細的功能框圖。參照圖4，轉(zhuǎn) 換器控制部32包括調(diào)制波生成部102、 104，控制部106和驅(qū)動信號生成 部108、 110。
調(diào)制波生成部102基于電壓VB1、 VH以及/或者電流I1,生成與轉(zhuǎn)換 器10相對應(yīng)的調(diào)制波Ml。調(diào)制波生成部104基于電壓VB2、 VH以及/ 或者電流I2，生成與轉(zhuǎn)換器12相對應(yīng)的調(diào)制波M2。另外，調(diào)制波生成部 102、 104能夠以4吏得將對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器的輸入電流、輸出電壓控制為目標值 的方式生成調(diào)制波M1、 M2。例如，調(diào)制波生成部102基于電流I1生成調(diào) 制波使得電流I1被控制為預定的目標值，調(diào)制波生成部104基于電壓VB2、 VH生成調(diào)制波M2使得電壓VH被控制為預定的目標值。
控制部106通過后述的方法，基于要求電力PR以及電壓VB1、 VB2 判定是否使轉(zhuǎn)換器10或者20停止，當決定停止轉(zhuǎn)換器10時，激活向驅(qū)動
14信號生成部108輸出的信號CTL1，當決定停止轉(zhuǎn)換器12時，激活向驅(qū)動 信號生成部110輸出的信號CTL2。
驅(qū)動信號生成部108在來自控制部106的信號CTL1處于非激活狀態(tài) 時，基于來自調(diào)制波生成部102的調(diào)制波M1以及預定的載波信號生成信 號PWC1。另一方面，驅(qū)動信號生成部108在信號CTL1被激活時，生成 關(guān)閉信號SD1、向轉(zhuǎn)換器10輸出。
驅(qū)動信號生成部110在來自控制部106的信號CTL2處于非激活狀態(tài) 時，基于來自調(diào)制波生成部104的調(diào)制波M2以及預定的載波信號生成信 號PWC2。另一方面，驅(qū)動信號生成部110在信號CTL2被激活時，生成 關(guān)閉信號SD2、向轉(zhuǎn)換器12輸出。
在該轉(zhuǎn)換器控制部32，控制部106基于要求電力PR，判定使轉(zhuǎn)換器 10、 12中的任意一方停止還是使轉(zhuǎn)換器10、 12雙方工作。在這里，控制 部106從抑制蓄電裝置B1、 B2以及轉(zhuǎn)換器10、 12整體的損失(損耗)的 觀點出發(fā)，決定工作的轉(zhuǎn)換器的個數(shù)。下面，對該想法進行說明。
圖5是表示要求電力PR與蓄電裝置B1、 B2的電阻損失的關(guān)系的圖。 參照圖5，實線kl表示僅使轉(zhuǎn)換器10、 12中的任意一方工作時的對應(yīng)的 蓄電裝置中的電阻損失，虛線k2表示使轉(zhuǎn)換器10、 12雙方工作時的蓄電 裝置B1、 B2的電阻損失的合計。
蓄電裝置的電阻損失隨著要求電力的增加而增大。而且，電阻損失與 電流的平方成比例，所以使轉(zhuǎn)換器IO、 12雙方工作、由蓄電裝置B1、 B2 分擔電力時，蓄電裝置B1、 B2整體的電阻損失較小。
圖6是表示要求電力PR與轉(zhuǎn)換器IO、 12中的損失的關(guān)系的圖。參照 圖6，實線k3表示僅使轉(zhuǎn)換器10、 12中的任意一方工作時的對應(yīng)的轉(zhuǎn)換 器中的損失，虛線k4表示使轉(zhuǎn)換器10、 12雙方工作時的轉(zhuǎn)換器10、 12 中的損失的合計。
轉(zhuǎn)換器的損失包括伴隨著npn型晶體管Q1、Q2的導通/截止工作而產(chǎn) 生的開關(guān)損失和由導通電阻引起的損失，在要求電力比較小的區(qū)域，開關(guān) 損失處于支配地位，隨著電力變大，由導通電阻引起的損失增大。因此，
15至少在要求電力小的區(qū)域，使轉(zhuǎn)換器IO、 12中的任意一方停止，會使得轉(zhuǎn)換器IO、 12整體的損失較小。
圖7是表示要求電力PR與蓄電裝置B1、 B2以及轉(zhuǎn)換器10、 12整體的損失的關(guān)系的圖。參照圖7，實線k5表示僅使轉(zhuǎn)換器10、 12中的任意一方工作時的總損失(蓄電裝置Bl、 B2以及轉(zhuǎn)換器10、 12的損失的合計)，虛線k6表示使轉(zhuǎn)換器10、 12雙方工作時的總損失。即，實線k5是將圖5所示的實線kl與圖6所示的實線k3合成而成的線，虛線k6是將圖5所示的虛線k2與圖6所示的虛線k4合成而成的線。
如圖所示，在要求電力小的區(qū)域，轉(zhuǎn)換器的損失(主要是開關(guān)損失)處于支配地位，使轉(zhuǎn)換器IO、 12中的任意一方停止比使轉(zhuǎn)換器10、 12雙方工作，總損失較小。然后，隨著要求電力增大，蓄電裝置的電阻損失處于支配地位，當要求電力超過某個值(Pth)時，使轉(zhuǎn)換器IO、 12雙方工作比使轉(zhuǎn)換器IO、 12中的任意一方工作，總損失較小。
因此，在該實施方式l中，將實線k5與虛線k6交叉時的要求電力設(shè)定為基準值Pth，在要求電力PR比基準值Pth小時，使轉(zhuǎn)換器IO、 12中的任意一方停止，在要求電力PR為基準值Pth以上時，使轉(zhuǎn)換器IO、 12雙方工作。由此，能夠抑制總損失。
在這里，再次參照圖4，在要求電力PR比基準值Pth小時，控制部106基于電壓VB1、 VB2確定轉(zhuǎn)換器10、 12中停止的轉(zhuǎn)換器。更具體地"i兌，控制部106使與電壓較低的蓄電裝置相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器停止。
這根據(jù)下面的理由。如上所述，在要求電力PR比基準值Pth小時，通過使轉(zhuǎn)換器IO、 12中的任意一方停止，能夠抑制總損失。在這里，通過使工作的轉(zhuǎn)換器的上臂一直導通，能夠進一步抑制損失(開關(guān)損失)。
然而，如果使與電壓較高的蓄電裝置相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器停止，則電壓VH被鉗位(clamp)在與該停止的轉(zhuǎn)換器相對應(yīng)的蓄電裝置的電壓(因為在上臂上設(shè)有二極管D1)。因此，在進行工作的轉(zhuǎn)換器，需要將來自對應(yīng)的蓄電裝置的電壓升壓為電壓VH，需要進行開關(guān)工作。
與此相對，如果使與電壓較低的蓄電裝置相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器停止，則能夠不需要這樣的開關(guān)工作，能夠?qū)⒐ぷ鞯霓D(zhuǎn)換器的上臂一直導通而抑制損失。
圖8是表示由圖4所示的控制部106執(zhí)行的處理的流程的流程圖。另外，該流程圖的處理每隔一定時間或者每當預定的條件成立時從主程序中調(diào)出而執(zhí)行。
參照圖8，控制部106判定從車輛ECU接受的要求電力PR是否比基準值Pth小(步驟S10 )?？刂撇?06當判定為要求電力PR比基準值Pth小時(步驟S10中為"是")，判定蓄電裝置B1的電壓VB1是否比蓄電裝置B2的電壓VB2低(步驟S20)。
控制部106當判定為電壓VB1比電壓VB2低時(步驟S20中為"是")，使轉(zhuǎn)換器10停止，僅使轉(zhuǎn)換器12工作(步驟S30 )。具體地說，控制部106使向與轉(zhuǎn)換器IO相對應(yīng)的驅(qū)動信號生成部108 (未圖示)輸出的信號CTL1激活，使向與轉(zhuǎn)換器12相對應(yīng)的驅(qū)動信號生成部110 (未圖示)輸出的信號CTL2成為非激活狀態(tài)。
另一方面，當在步驟S20中判定為電壓VB1為電壓VB2以上時(步驟S20中為"否")，控制部106使轉(zhuǎn)換器12停止，僅使轉(zhuǎn)換器10工作(步驟S40)。具體地說，控制部106激活信號CTL2，使信號CTL1成為非激活狀態(tài)。
當在步驟S10中判定為要求電力PR為基準值Pth以上時(步驟S10中為"否")，控制部106使轉(zhuǎn)換器10、 12雙方工作(步驟S50)。具體地說，控制部106使信號CTL1、 CTL2都成為非激活狀態(tài)。
如上所述，在該實施方式1中，在要求電力PR比基準值Pth小時，使與電壓較低的蓄電裝置相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器停止，在要求電力PR為基準值Pth以上時，使轉(zhuǎn)換器IO、 12雙方工作。因此，根據(jù)該實施方式l，能夠抑制由蓄電裝置B1、 B2以及轉(zhuǎn)換器10、 12形成的電源系統(tǒng)的損失。
另外，由于在要求電力PR比基準值Pth小時，使與電壓較低的蓄電裝置相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器停止，所以能夠?qū)⒐ぷ鞯霓D(zhuǎn)換器的上臂一直導通。因此，此時，在進行工作的轉(zhuǎn)換器中也能夠減少開關(guān)損失，能夠進一步抑制電源系統(tǒng)的損失。
1實施方式2]
在該實施方式2中，使得用于判定是否使轉(zhuǎn)換器10、 12中的任意一方停止的基準值Pth可根據(jù)蓄電裝置Bl、 B2的溫度改變。
圖9是表示蓄電裝置的溫度與內(nèi)部電阻的關(guān)系的圖，圖IO是表示要求電力PR與蓄電裝置B1、 B2的電阻損失的關(guān)系的圖。參照圖9，蓄電裝置的溫度越低，蓄電裝置的內(nèi)部電阻越大。另外，參照圖IO，蓄電裝置中的電阻損失隨著要求電力的增加而增大。而且，如上所述，蓄電裝置的溫度越低內(nèi)部電阻越大，所以蓄電裝置的溫度越低，蓄電裝置的電阻損失進一步增大。
因此，在表示電源系統(tǒng)的總損失的圖7中，蓄電裝置B1、 B2的溫度越低，表示將轉(zhuǎn)換器10、 12設(shè)為1臺運轉(zhuǎn)還是2臺運轉(zhuǎn)的分岔點的基準值Pth越向要求電力PR小的一側(cè)移動。因此，優(yōu)選的是，蓄電裝置B1、 B2的溫度越低，將基準值Pth設(shè)置得越小。
圖ll是表示蓄電裝置Bl、 B2的溫度與基準值Pth的關(guān)系的圖。參照圖11，在該實施方式2中，蓄電裝置B1、 B2的溫度越低，將基準值Pth設(shè)置為越小的值。
另外，作為蓄電裝置B1、 B2的溫度，例如可以取蓄電裝置B1的溫度Tl與蓄電裝置B2的溫度T2的平均值?；蛘撸部梢允褂门cl臺運轉(zhuǎn)時進行工作的轉(zhuǎn)換器相對應(yīng)的蓄電裝置即電壓較高的蓄電裝置的溫度。
另外，該實施方式2中的混合動力車輛的整體結(jié)構(gòu)、ECU的結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)換器控制部的結(jié)構(gòu)與實施方式l相同。而且，實際上，控制部106如圖4所示分別從溫度傳感器62、 64接受溫度T1、 T2，在圖8所示的步驟S10中，控制部106基于溫度T1、 T2改變基準值Pth。
如上所述，在該實施方式2中，基于溫度T1、 T2而適當設(shè)置基準值Pth。因此，根據(jù)該實施方式2，能夠可靠抑制電源系統(tǒng)的總損失。
[實施方式3
在該實施方式3中，使得基準值Pth可根據(jù)蓄電裝置Bl、 B2的充電狀態(tài)(下面稱作"SOC (State of Charge)，，，以0~100%表示)改變。
圖12是表示蓄電裝置的SOC與內(nèi)部電阻的關(guān)系的圖，圖13是表示要 求電力PR與蓄電裝置B1、 B2的電阻損失的關(guān)系的圖。參照圖12,蓄電 裝置的SOC越低，蓄電裝置的內(nèi)部電阻越大。另外，參照圖13，蓄電裝 置的電阻損失隨著要求電力的增加而增大。而且，如上所述，SOC越低內(nèi) 部電阻越大，所以蓄電裝置的SOC越低，蓄電裝置的電阻損失越進一步增 大。
因此，與實施方式2同樣，優(yōu)選的是，蓄電裝置B1、 B2的SOC越低， 將基準值Pth設(shè)置得越小。圖14是表示蓄電裝置Bl、 B2的SOC與基準 值Pth的關(guān)系的圖。參照圖14,在該實施方式3中，蓄電裝置B1、 B2的 SOC越低，將基準值Pth設(shè)定為越小的值。
另外，作為蓄電裝置Bl、 B2的SOC，例如可以取表示蓄電裝置Bl 的SOC的狀態(tài)量SOC1與表示蓄電裝置B2的SOC的狀態(tài)量SOC2的平 均值。或者，也可以使用與1臺運轉(zhuǎn)時工作的轉(zhuǎn)換器相對應(yīng)的蓄電裝置即 電壓較高的蓄電裝置的SOC。
另外，該實施方式3中的混合動力車輛的整體結(jié)構(gòu)、ECU的結(jié)構(gòu)以及 轉(zhuǎn)換器控制部的結(jié)構(gòu)與實施方式l相同。而且，實際上，如圖4所示，控 制部106接受狀態(tài)量SOCl、 SOC2，在圖8所示的步驟S10中，控制部 106基于狀態(tài)量SOCl、 SOC2改變基準值Pth。另外，狀態(tài)量SOCl(或 者SOC2)可以使用電壓VB1 (或者VB2)、電流II (或者K)、溫度 Tl (或者T2)等，通過各種公知的方法計算。
如上所述，在該實施方式3中，基于蓄電裝置B1、 B2的SOC而適當 設(shè)置基準值Pth。因此，根據(jù)該實施方式3，也能夠可靠抑制電源系統(tǒng)的總 損失。
實施方式4
在該實施方式4中，使得基準值Pth可根據(jù)轉(zhuǎn)換器10、 12的開關(guān)頻率 改變。
圖15是表示轉(zhuǎn)換器10、 12的開關(guān)頻率與轉(zhuǎn)換器10、 12的損失的關(guān)系的圖。參照圖15，當開關(guān)頻率上升時，開關(guān)損失增大，轉(zhuǎn)換器中的損失增 大。
因此，在表示電源系統(tǒng)的總損失的圖7中，轉(zhuǎn)換器IO、 12的開關(guān)頻率 越高，表示將轉(zhuǎn)換器10、 12設(shè)為1臺運轉(zhuǎn)還是2臺運轉(zhuǎn)的分岔點的基準值 Pth越向要求電力PR大的一側(cè)移動。因此，優(yōu)選的是轉(zhuǎn)換器IO、 12的開 關(guān)頻率越高，將基準值Pth設(shè)置得越大。
圖16是表示轉(zhuǎn)換器10、 12的開關(guān)頻率與基準值Pth的關(guān)系的圖。參 照圖16，在該實施方式4中，轉(zhuǎn)換器10、 12的開關(guān)頻率越高，將基準值 Pth設(shè)定為越大的值。
另外，該實施方式4中的混合動力車輛的整體結(jié)構(gòu)、ECU的結(jié)構(gòu)以及 轉(zhuǎn)換器控制部的結(jié)構(gòu)與實施方式l相同。而且，實際上，在圖8所示的步 驟S10中，控制部106基于轉(zhuǎn)換器10、 12的載波頻率而改變基準值Pth。
如上所述，在該實施方式4中，基于轉(zhuǎn)換器IO、 12的開關(guān)頻率而適當 設(shè)置基準值Pth。因此，根據(jù)該實施方式4，也能夠可靠抑制電源系統(tǒng)的總 損失。
另外，在上述的各實施方式中，控制部106中的控制實際上由CPU (Central Processing Unit)進行，CPU從ROM ( Read Only Memory, 只讀存儲器)讀取具備圖8所示的流程圖的各步驟的程序，執(zhí)行該讀取的 程序、按照圖8所示的流程圖執(zhí)行處理。因此，ROM相當于存儲了具備 圖8所示的流程圖的各步驟的程序的、計算機(CPU)能夠讀取的存儲媒 介物。
另外，在上述的各實施方式中，對于使用動力分配機構(gòu)4將發(fā)動機2 的動力分配給電動發(fā)電機MG1與車輪6的、所謂串行/并行型的混合動力 車輛進行了說明，但本發(fā)明也能夠應(yīng)用于將發(fā)動機2的動力僅使用于電動 發(fā)電機MG1的發(fā)電、僅使用電動發(fā)電機MG2產(chǎn)生車輛的驅(qū)動力的、所謂 串行型的混合動力車輛。
另外，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于不具備發(fā)動機2而僅通過電力行駛的電動 車、作為電源還具備燃料電池的燃料電池車。
20另外，在上述中，蓄電裝置B1、 B2分別與本發(fā)明中的"第l蓄電裝 置"以及"第2蓄電裝置"相對應(yīng)，轉(zhuǎn)換器IO、 12分別與本發(fā)明中的"第 l電壓變換裝置"以及"第2電壓變換裝置"相對應(yīng)。另外，變換器20、 22形成本發(fā)明中的"驅(qū)動裝置"，電動發(fā)電機MG1、 MG2與本發(fā)明中的 "電動機"相對應(yīng)。
應(yīng)該認為，本次公開的實施方式在所有的方面都是例示性的而不是限 制性的。本發(fā)明的范圍不由上述的實施方式的說明而由權(quán)利要求表示，與 權(quán)利要求等同的意思以及范圍內(nèi)的所有變更均包含在內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種具有多個蓄電裝置的電源系統(tǒng)，具備第1電壓變換裝置，其被設(shè)置在第1蓄電裝置與負載裝置之間，對來自所述第1蓄電裝置的電壓進行變換、向所述負載裝置輸出；第2電壓變換裝置，其被設(shè)置在第2蓄電裝置與所述負載裝置之間，對來自所述第2蓄電裝置的電壓進行變換、向所述負載裝置輸出；和控制部，其在對該電源系統(tǒng)的要求電力比基準值小時，對所述第1以及第2電壓變換裝置進行控制使得所述第1以及第2電壓變換裝置中的任意一方工作、且另一方電壓變換裝置停止，在所述要求電力為所述基準值以上時，對所述第1以及第2電壓變換裝置進行控制使得所述第1以及第2電壓變換裝置雙方工作。
2. 如權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng)，其中所述控制部，在所述要求 電力比所述基準值小時，使與所述第1以及第2蓄電裝置中的輸出電壓低 的蓄電裝置相對應(yīng)的電壓變換裝置停止。
3. 如權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng)，其中所述基準值，基于所述第 1以及第2蓄電裝置中的電阻損失和所述第1以及第2電壓變換裝置中的 開關(guān)損失而確定。
4. 如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其中所述控制部，以所述第1 以及第2蓄電裝置的溫度越高、所述基準值越大的方式改變所迷基準值。
5. 如權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng)，其中所述控制部，以表示所述 第1以及第2蓄電裝置的充電狀態(tài)的狀態(tài)量越大、所述基準值越大的方式 改變所述基準值。
6. 如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其中所述控制部，以所述第1 以及笫2電壓變換裝置的開關(guān)頻率越高、所述基準值越大的方式改變所述 基準值。
7. 如權(quán)利要求l所述的電源系統(tǒng)，其中 所述第1以及第2蓄電裝置中的一方包含二次電池； 所述第1以及第2蓄電裝置中的另一方包含電容器。
8. —種車輛，具有多個蓄電裝置； 電源系統(tǒng)；從所述電源系統(tǒng)接受電力的供給的驅(qū)動裝置； 由所述驅(qū)動裝置驅(qū)動的電動機；和 由所述電動機驅(qū)動的車輪； 所述電源系統(tǒng)包括第1電壓變換裝置，其被設(shè)置在第1蓄電裝置與所述驅(qū)動裝置之間， 對來自所述第l蓄電裝置的電壓進行變換、向所述驅(qū)動裝置輸出；第2電壓變換裝置，其被設(shè)置在第2蓄電裝置與所述驅(qū)動裝置之間， 對來自所述第2蓄電裝置的電壓進行變換、向所述驅(qū)動裝置輸出；和控制部，其在對該電源系統(tǒng)的要求電力比基準值小時，對所述第1以 及第2電壓變換裝置進行控制使得所述第1以及第2電壓變換裝置中的任 意一方工作、且另一方電壓變換裝置停止，在所述要求電力為所述基準值 以上時，對所述第1以及第2電壓變換裝置進行控制使得所述第1以及第 2電壓變換裝置雙方工作。
9. 一種具有多個蓄電裝置的電源系統(tǒng)的控制方法，其中， 所述電源系統(tǒng)具備第l電壓變換裝置，其被設(shè)置在笫l蓄電裝置與負栽裝置之間，對來 自所述第l蓄電裝置的電壓進行變換、向所述負載裝置輸出；和第2電壓變換裝置，其被設(shè)置在第2蓄電裝置與所述負載裝置之間， 對來自所述第2蓄電裝置的電壓進行變換、向所述負載裝置輸出；所述控制方法包括第1步驟，將對所述電源系統(tǒng)的要求電力與基準值相比較； 第2步驟，在所述要求電力比基準值小時，對所述第1以及第2電壓 變換裝置進行控制使得所述第1以及笫2電壓變換裝置中的任意一方工作、且另一方電壓變換裝置停止；和第3步驟，在所述要求電力為所述基準值以上時，對所述第1以及第 2電壓變換裝置進行控制使得所述第1以及第2電壓變換裝置雙方工作。
10. 如權(quán)利要求9所述的電源系統(tǒng)的控制方法，其中，所述第2步驟 包括第1分步驟，將所述第l蓄電裝置的輸出電壓與所述第2蓄電裝置的 輸出電壓相比較；第2分步驟，在所述第1蓄電裝置的輸出電壓比所述第2蓄電裝置的 輸出電壓低時，使所述第1電壓變換裝置停止；和第3分步驟，在所述第2蓄電裝置的輸出電壓比所述笫1蓄電裝置的 輸出電壓低時，使所述第2電壓變換裝置停止。
11. 如權(quán)利要求9所述的電源系統(tǒng)的控制方法，其中所述基準值， 基于所述第1以及第2蓄電裝置中的電阻損失和所述第1以及第2電壓變 換裝置中的開關(guān)損失而確定。
12. 如權(quán)利要求9所述的電源系統(tǒng)的控制方法，其中所述第1以及 第2蓄電裝置的溫度越高，所述基準值被設(shè)定為越大的值。
13. 如權(quán)利要求9所述的電源系統(tǒng)的控制方法，其中表示所述第1 以及笫2蓄電裝置的充電狀態(tài)的狀態(tài)量越大，所述基準值被設(shè)定為越大的 值。
14. 如權(quán)利要求9所述的電源系統(tǒng)的控制方法，其中所述笫l以及 第2電壓變換裝置的開關(guān)頻率越高，所述基準值被設(shè)定為越大的值。
15. —種計算機能夠讀取的存儲媒介物，存儲了用于在計算機中執(zhí)行 具備多個蓄電裝置的電源系統(tǒng)的控制的程序，其中，所述電源系統(tǒng)具有第1電壓變換裝置，其被設(shè)置在第1蓄電裝置與負栽裝置之間，對來 自所述第l蓄電裝置的電壓進行變換、向所述負載裝置輸出；和第2電壓變換裝置，其被設(shè)置在第2蓄電裝置與所述負栽裝置之間， 對來自所述笫2蓄電裝置的電壓進行變換、向所述負載裝置輸出；所述存儲媒介物存儲用于在計算機中執(zhí)行下述步驟的程序，即，所述 步驟包括第1步驟，將對所述電源系統(tǒng)的要求電力與基準值相比較； 第2步驟，在所述要求電力比基準值小時，對所述第1以及第2電壓變換裝置進行控制使得所述第1以及第2電壓變換裝置中的任意一方工作、且另一方電壓變換裝置停止；和第3步驟，在所述要求電力為所述基準值以上時，對所述第1以及第2電壓變換裝置進行控制使得所述第1以及第2電壓變換裝置雙方工作。
全文摘要
第1以及第2轉(zhuǎn)換器(10、12)相互并聯(lián)地連接于正極線(PL3)以及負極線(NL)。ECU(30)在要求電力(PR)比基準值小時，控制第1以及第2轉(zhuǎn)換器(10、12)使得第1以及第2轉(zhuǎn)換器(10、12)中的任意一方工作、且另一方轉(zhuǎn)換器停止。另一方面，ECU(30)在要求電力(PR)為基準值以上時，控制第1以及第2轉(zhuǎn)換器(10、12)使得第1以及第2轉(zhuǎn)換器(10、12)雙方工作。
文檔編號B60L11/18GK101489823SQ200780025790
公開日2009年7月22日 申請日期2007年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日
發(fā)明者及部七郎齋, 吉田寬史, 市川真士, 澤田博樹, 洪遠齡 申請人:豐田自動車株式會社