專利名稱：電動車輛的電源系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動車輛的電源系統(tǒng)及其控制方法，更加特定地，涉及搭載有主蓄電裝置和多個副蓄電裝置的電動車輛的電源系統(tǒng)控制。
背景技術(shù)：
作為有益于環(huán)境的車輛，近年來開發(fā)了電動汽車、混合動力汽車以及燃料電池車輛等電動車輛并已實用化。這些電動車輛搭載有產(chǎn)生車輛驅(qū)動力的電動機、以及構(gòu)成為包括蓄電裝置的用于供給電動機驅(qū)動電力的電源系統(tǒng)。特別地，也提出了通過車輛外部的電源(以下也稱為“外部電源”)對混合動力汽車的車載蓄電裝置進行充電的結(jié)構(gòu)，在這些電動車輛中，謀求延長能夠通過車載蓄電裝置的蓄電電力進行行駛的距離。另外，以下也將通過外部電源對車載蓄電裝置進行的充電簡稱為“外部充電”。例如，在日本特開2008-109840號公報(專利文獻1)和日本特開2003-209969號公報(專利文獻2)中，記載了并聯(lián)連接多個蓄電裝置(電池)的電源系統(tǒng)。在專利文獻1 和專利文獻2所記載的電源系統(tǒng)中，按每個蓄電裝置(電池)設(shè)置有作為充放電調(diào)整機構(gòu)的電壓轉(zhuǎn)換器(converter，轉(zhuǎn)換器)。與此相對，在日本特開2008-167620號公報(專利文獻3)中，記載了在搭載有主蓄電裝置和多個副蓄電裝置的車輛中設(shè)置有與主蓄電裝置對應(yīng)的轉(zhuǎn)換器和由多個副蓄電裝置共用的轉(zhuǎn)換器的電源裝置的結(jié)構(gòu)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠抑制裝置元件的數(shù)量并能夠增大可蓄電的能量。專利文獻1 日本特開2008-109840號公報；專利文獻2 日本特開2003-209969號公報；專利文獻3 日本特開2008-167620號公報。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題在專利文獻3所記載的電源裝置中，選擇性地將多個副蓄電裝置中的一個副蓄電裝置與轉(zhuǎn)換器連接，通過主蓄電裝置和所選擇的副蓄電裝置來供給車輛驅(qū)動用電動機的驅(qū)動電力。在這樣的電源裝置中，當使用中的副蓄電裝置的S0C(State of Charge，充電狀態(tài)) 降低了時，使新的副蓄電裝置與轉(zhuǎn)換器連接，通過依次使用多個副蓄電裝置來延長通過蓄電能量實現(xiàn)的行駛距離(EV(Electric Vehicle，電動車輛)行駛距離)。但是，在副蓄電裝置的連接切換時，為了避免由于產(chǎn)生短路路徑而導(dǎo)致的設(shè)備故障等，需要以適當?shù)奶幚聿襟E來執(zhí)行切換處理。本發(fā)明是為了解決這樣的問題而完成的，本發(fā)明的目的在于在具有主蓄電裝置和多個副蓄電裝置并由多個副蓄電裝置共用電壓轉(zhuǎn)換器(converter)的結(jié)構(gòu)的電源系統(tǒng)中，適當?shù)貓?zhí)行用于改變所使用的副蓄電裝置的連接切換處理。用于解決課題的手段
根據(jù)本發(fā)明，一種電動車輛的電源系統(tǒng)，所述電動車輛搭載有產(chǎn)生車輛驅(qū)動功率的電機，該電源系統(tǒng)具有主蓄電裝置、供電線、第一電壓轉(zhuǎn)換器、相互并聯(lián)地設(shè)置的多個副蓄電裝置、第二電壓轉(zhuǎn)換器、連接部以及切換控制裝置。供電線構(gòu)成為向驅(qū)動控制電機的變換器進行供電。第一電壓轉(zhuǎn)換器設(shè)置在供電線與主蓄電裝置之間，構(gòu)成為進行雙向的電壓轉(zhuǎn)換。第二電壓轉(zhuǎn)換器設(shè)置在多個副蓄電裝置與供電線之間，構(gòu)成為在多個副蓄電裝置之一與供電線之間進行雙向的電壓轉(zhuǎn)換。連接部設(shè)置在多個副蓄電裝置與第二電壓轉(zhuǎn)換器之間，構(gòu)成為選擇性地將多個副蓄電裝置中的選擇副蓄電裝置與第二電壓轉(zhuǎn)換器連接。切換控制裝置控制多個副蓄電裝置與第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的選擇性的連接。并且，切換控制裝置具有切換判定部、升壓指示部、第一電力限制部、連接切換控制部以及第二電力限制部。 切換判定部構(gòu)成為基于多個副蓄電裝置的充電狀態(tài)來判定是否需要切換選擇副蓄電裝置。 升壓指示部構(gòu)成為在由切換判定部判斷為需要切換選擇副蓄電裝置時，指示第一電壓轉(zhuǎn)換器，使其將供電線的電壓設(shè)為第一電壓，該第一電壓比主蓄電裝置的輸出電壓以及切換后與第二電力轉(zhuǎn)換器連接的副蓄電裝置的輸出電壓高。第一電力限制部在供電線的電壓達到了第一電壓后，使選擇副蓄電裝置的輸入輸出電力上限值逐漸減小至零。連接切換控制部構(gòu)成為在由第一電力限制部將輸入輸出電力上限值設(shè)定成了零時，切換多個副蓄電裝置與第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的連接。第二電力限制部構(gòu)成為在由連接切換控制部切換了多個副蓄電裝置與第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的連接后，使輸入輸出電力上限值逐漸提升至與新與第二電力轉(zhuǎn)換器連接的副蓄電裝置的充電狀態(tài)對應(yīng)的值?；蛘?，在本發(fā)明的電動車輛的電源系統(tǒng)的控制方法中，電源系統(tǒng)具備上述主蓄電裝置、上述供電線、上述第一電壓轉(zhuǎn)換器、上述多個副蓄電裝置、上述第二電壓轉(zhuǎn)換器以及上述連接部。并且，控制方法包括判定步驟，基于多個副蓄電裝置的充電狀態(tài)來判定是否需要切換選擇副蓄電裝置；指示步驟，在通過判定步驟判斷為需要切換選擇副蓄電裝置時， 指示第一電壓轉(zhuǎn)換器，使其將供電線的電壓設(shè)為第一電壓，該第一電壓比主蓄電裝置的輸 出電壓以及切換后與第二電力轉(zhuǎn)換器連接的副蓄電裝置的輸出電壓高；減小步驟，在供電線的電壓達到了第一電壓后，使選擇副蓄電裝置的輸入輸出電力上限值逐漸減小至零；切換步驟，在通過減小步驟將輸入輸出電力上限值設(shè)定成了零時，切換多個副蓄電裝置與第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的連接；以及提升步驟，在通過切換步驟切換了多個副蓄電裝置與第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的連接后，使輸入輸出電力上限值逐漸提升至與新與第二電力轉(zhuǎn)換器連接的副蓄電裝置的充電狀態(tài)對應(yīng)的值。優(yōu)選的是，升壓指示部持續(xù)指示第一電壓轉(zhuǎn)換器，使其將供電線的電壓設(shè)為第一電壓，直到由第二電力限制部提升輸入輸出電力上限值的處理結(jié)束?；蛘?，控制方法還包括以下的步驟持續(xù)指示第一電壓轉(zhuǎn)換器，使其將供電線的電壓設(shè)為第一電壓，直到通過提升步驟提升輸入輸出電力上限值的處理結(jié)束。另外，優(yōu)選的是，第一電壓相當于通過第一電壓轉(zhuǎn)換器控制供電線的電壓的上限值。根據(jù)上述電動車輛的電源系統(tǒng)及其控制方法，當切換第二電壓轉(zhuǎn)換器與副蓄電裝置之間的連接時，能夠在將供電線升壓至高于主蓄電裝置的輸出電壓和新使用的副蓄電裝置的輸出電壓的第一電壓后，將新使用的副蓄電裝置與第二電力轉(zhuǎn)換器連接。由此，能夠防止經(jīng)由供電線而形成始自新使用的副蓄電裝置的短路路徑。另外，由于在切換副蓄電裝置的連接之前縮小副蓄電 裝置的輸入輸出電力上限值，并在連接切換完成后逐漸地恢復(fù)該輸入輸出電力上限值，因此能夠防止在由于連接切換而無法對副蓄電裝置輸入輸出電力的期間內(nèi)對電源系統(tǒng)要求過度的充放電電力?；蛘?，優(yōu)選的是，切換控制裝置還包括第三電力限制部，第三電力限制部在從開始由第一電力限制部減小輸入輸出電力上限值到由連接部進行的多個副蓄電裝置與第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的連接切換完成的期間內(nèi)，暫時緩和主蓄電裝置的充放電限制。或者，控制方法還包括以下的步驟在從開始通過減小步驟減小輸入輸出電力上限值到由連接部進行的多個副蓄電裝置與第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的連接切換完成的期間內(nèi)，暫時緩和主蓄電裝置的充放電限制。這樣一來，在由于副蓄電裝置的連接切換而無法對副蓄電裝置輸入輸出電力的期間內(nèi)，能夠暫時緩和主蓄電裝置的充放電電力限制，因此能夠確保電源系統(tǒng)整體的輸入輸出上限電力。更優(yōu)選的是，電動車輛還具有內(nèi)燃機，其構(gòu)成為能夠獨立于電機而輸出車輛驅(qū)動功率；以及行駛控制部。并且，行駛控制部在電動車輛的整體要求功率大于主蓄電裝置的輸出電力上限值與選擇副蓄電裝置的輸出電力上限值之和時，啟動內(nèi)燃機。這樣一來，通過適當?shù)卦O(shè)定切換副蓄電裝置的連接時的輸入輸出電力上限值，能夠使得不會對電源系統(tǒng)要求過度的充放電，并且通過暫時緩和主蓄電裝置的充放電限制， 能夠防止在切換副蓄電裝置的連接時重新啟動內(nèi)燃機。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，在具有主蓄電裝置和多個副蓄電裝置并由多個副蓄電裝置共用電壓轉(zhuǎn)換器(converter)的結(jié)構(gòu)的電源系統(tǒng)中，能夠適當?shù)貓?zhí)行用于改變所使用的副蓄電裝置的連接切換處理。


圖1是表示搭載有本發(fā)明的實施方式的電源系統(tǒng)的電動車輛的主要結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示圖1所示的各變換器的詳細結(jié)構(gòu)的電路圖。圖3是表示圖1所示的各轉(zhuǎn)換器的詳細結(jié)構(gòu)的電路圖。圖4是說明電動車輛的行駛控制的功能框圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式的電動車輛的電源系統(tǒng)中的選擇副蓄電裝置連接切換處理的簡要的處理步驟的流程圖。圖6是說明圖5所示的副蓄電裝置的切換判定處理的詳細情況的流程圖。圖7是說明圖5所示的切換前升壓處理的詳細情況的流程圖。圖8是說明圖5所示的電力限制變更處理的詳細情況的流程圖。圖9是說明圖5所示的連接切換處理的詳細情況的流程圖。圖10是說明圖5所示的恢復(fù)處理的詳細情況的流程圖。圖11是本發(fā)明的實施方式的電動車輛的電源系統(tǒng)中的選擇副蓄電裝置的切換處理時的工作波形圖。圖12是說明本發(fā)明的實施方式的電源系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)中的、用于選擇副蓄電裝置的切換處理的功能部分的功能框圖。
附圖標記說明1電動車輛；2車輪；3動力分配機構(gòu)；4發(fā)動機；6電池充電用轉(zhuǎn)換器(外部充電)； 8 外部電源；9A、9B1、9B2 電流傳感器；10A、10B1、10B2、13、21A、21B 電壓傳感器；11A、11B1、 11B2溫度傳感器；12A轉(zhuǎn)換器(主蓄電裝置專用)；12B轉(zhuǎn)換器(副蓄電裝置共用)；14、22 變換器；15 17各相臂(U、V、W) ；24,25電流傳感器；30控制裝置；39A連接部(主蓄電裝置)；39B連接部(副蓄電裝置)；100切換判定部；110升壓指示部；120電力限制部(主蓄電裝置)；130電力限制部(副蓄電裝置)；140連接切換控制部；200轉(zhuǎn)換器控制部；250 行駛控制部；260總功率算出部；270、280變換器控制部；BA電池(主蓄電裝置)；BB選擇副蓄電裝置；BB1、BB2電池(副蓄電裝置)；Cl、C2、CH平滑用電容器；CMBT升壓指令信號； CONTl C0NT7繼電器控制信號；Dl D8 二極管；FBT標記(升壓完成)；IA、IB1、IB2輸入輸出電流(電池)；ID變量(切換處理狀態(tài))；IGON起動信號；Ll電抗器；MCRTl、MCRT2電機電流值；MG1、MG2電動發(fā)電機；PL1A、PLlB電源線；PL2供電線；Pttl總要求功率；PWMI、 PWMI1、PWMI2, PWMC, PWMCl、PWMC2 控制信號(變換器)；PWU、PffUA, PffDA, PffD, PffDA, PffDB 控制信號(轉(zhuǎn)換器)；Ql Q8IGBT元件；R限制電阻；SLU SL2接地線；SMRl SMR3系統(tǒng)主繼電器;3尺1、51 16、51 2、51 26繼電器;TA、TBB1、TBB2 電池溫度(電池)；Tqcoml、Tqcom2 轉(zhuǎn)矩指令值；UL、VL、WL線(三相)；Vl預(yù)定電壓；VBA、VBBU VBB2電壓(電池輸出電壓)； VLA, VLB、VH電壓；VHref電壓指令值(VH) ；Win輸入上限電力；Win (M)輸入上限電力(主蓄電裝置)；Win (S)輸入上限電力(選擇副蓄電裝置)；Wout輸出上限電力；Wout (M)輸出上限電力(主蓄電裝置)；Wout (S)輸出上限電力(選擇副蓄電裝置)。
具體實施例方式以下，參照附圖來詳細地說明本發(fā)明的實施方式。對圖中相同或相當?shù)牟糠謽俗⑾嗤母綀D標記，原則上不再重復(fù)對其的說明。圖1是表示搭載有本發(fā)明實施方式的電源系統(tǒng)的電動車輛的主要結(jié)構(gòu)的圖。參照圖1，電動車輛1包括作為蓄電裝置的電池BA、BB1、BB2 ；連接部39A、39B ；轉(zhuǎn)換器12AU2B ；平滑用電容器Cl、C2、CH;電壓傳感器10A、10B1、10B2、13、21A、21B ；溫度傳感器11A、11B1、11B2 ；電流傳感器9A、9B1、9B2 ；供電線PL2 ；變換器(inverter，逆變器)14、 22 ；電動發(fā)電機MG1、MG2 ；車輪2 ；動力分配機構(gòu)3 ；發(fā)動機4 ；以及控制裝置30。本實施方式所示的電動車輛的電源系統(tǒng)具有作為主蓄電裝置的電池BA、向驅(qū)動電動發(fā)電機MG2的變換器14進行供電的供電線PL2 ；設(shè)置在主蓄電裝置(BA)與供電線PL2 之間、進行雙向電壓轉(zhuǎn)換的作為電壓轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器12A;相互并聯(lián)設(shè)置的多個作為副蓄電裝置的電池BB1、BB2 ；以及設(shè)置在多個副蓄電裝置(BB1、BB2)與供電線PL2之間、進行雙向電壓轉(zhuǎn)換的作為電壓轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器12B。電壓轉(zhuǎn)換器(12B)選擇性地與多個副蓄電裝置(BB1、BB2)中的一個副蓄電裝置連接，在該副蓄電裝置與供電線PL2之間執(zhí)行雙向的電壓轉(zhuǎn)換。副蓄電裝置(BBl和BB2的一方)和主蓄電裝置(BA)的可蓄電容量例如被設(shè)定成通過同時使用而能夠輸出與供電線連接的電力負載(22和MG2)所容許的最大功率。由此， 在不使用發(fā)動機的EV(Electric Vehicle)行駛中，能夠進行最大功率的行駛。如果副蓄電裝置的蓄電狀態(tài)惡化了，則更換副蓄電裝置后再行駛即可。并且，在消耗了副蓄電裝置的電力之后，通過除了使用主蓄電裝置還使用發(fā)動機，即使不使用副蓄電裝置也能夠使得進行最大功率的行駛成為可能。另外，通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，由于由多個副蓄電裝置共用轉(zhuǎn)換器12B，因此可以不必隨著蓄電裝置的數(shù)量而增加轉(zhuǎn)換器的數(shù)量。為了進一步延長EV行駛距離，以與 電池BB1、 BB2并聯(lián)的方式進一步增加電池即可。優(yōu)選的是，搭載在該電動車輛上的主蓄電裝置和副蓄電裝置能夠進行外部充電。 因此，電動車輛1例如還包括用于與作為AC100V的商用電源的外部電源8連接的電池充電裝置(充電用轉(zhuǎn)換器)6。電池充電裝置6將交流轉(zhuǎn)換為直流并對電壓進行調(diào)壓而供給電池的充電電力。另外，作為能夠進行外部充電的結(jié)構(gòu)，除了上述結(jié)構(gòu)以外，也可以使用將電動發(fā)電機MG1、MG2的定子線圈的中性點與交流電源連接的方式、和/或組合轉(zhuǎn)換器12A、12B 而使其作為交流直流轉(zhuǎn)換裝置發(fā)揮作用的方式。平滑用電容器Cl連接在電源線PLlA與接地線SL2之間。電壓傳感器21A檢測平滑用電容器Cl的兩端間的電壓VLA并向控制裝置30輸出。轉(zhuǎn)換器12A能夠?qū)⑵交秒娙萜鰿l的端子間電壓升壓并向供電線PL2供給。平滑用電容器C2連接在電源線PLlB與接地線SL2之間。電壓傳感器2IB檢測平滑用電容器C2的兩端間的電壓VLB并向控制裝置30輸出。轉(zhuǎn)換器12B能夠?qū)⑵交秒娙萜鰿2的端子間電壓升壓并向供電線PL2供給。平滑用電容器CH對由轉(zhuǎn)換器12A、12B升壓后的電壓進行平滑化。電壓傳感器13 檢測平滑用電容器CH的端子間電壓VH并向控制裝置30輸出?；蛘?，反向地，轉(zhuǎn)換器12A、12B能夠?qū)⒂善交秒娙萜鰿H平滑后的端子間電壓VH 降壓并向電源線PL1A、PLlB供給。變換器14將從轉(zhuǎn)換器12B和/或12A提供的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓并向電動發(fā)電機MGl輸出。變換器22將從轉(zhuǎn)換器12B和/或12A提供的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓并向電動發(fā)電機MG2輸出。動力分配機構(gòu)3是與發(fā)動機4和電動發(fā)電機MG1、MG2連接并在它們之間分配動力的機構(gòu)。作為動力分配機構(gòu)，例如可以使用具有太陽齒輪、行星齒輪架、齒圈的三個旋轉(zhuǎn)軸的行星齒輪機構(gòu)。在行星齒輪機構(gòu)中，如果確定了三個旋轉(zhuǎn)軸中的兩個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，則另一個旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)被強制性地確定了。這三個旋轉(zhuǎn)軸分別與發(fā)動機4、電動發(fā)電機MG1、MG2 的各旋轉(zhuǎn)軸連接。另外，電動發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)軸通過未圖示的減速齒輪和/或差動齒輪與車輪2連接。另外，在動力分配機構(gòu)3的內(nèi)部還可以組裝有針對電動發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)軸的減速器。連接部39A包括系統(tǒng)主繼電器SMR2，其連接在電池BA的正極與電源線PLlA之間；串聯(lián)連接的系統(tǒng)主繼電器SMRl和限制電阻R，其與系統(tǒng)主繼電器SMR2并聯(lián)連接；以及系統(tǒng)主繼電器SMR3，其連接在電池BA的負極(接地線SLl)與節(jié)點N2之間。系統(tǒng)主繼電器SMRl SMR3分別響應(yīng)于從控制裝置30提供的繼電器控制信號 CONTl C0NT3而被控制為導(dǎo)通狀態(tài)(on) /非導(dǎo)通狀態(tài)(off)。電壓傳感器IOA測定電池BA的端子間的電壓VA。并且，溫度傳感器IlA測定電池BA的溫度TA，電流傳感器9A測定電池BA的輸入輸出電流IA0這些傳感器的測定值被輸出給控制裝置30?？刂蒲b置30基于這些測定值來監(jiān)視SOC (State of Charge)所代表的電池BA的狀態(tài)。連接部39B設(shè)置在電源線PLlB和接地線SL2與電池BB1、BB2之間。連接部39B包括系統(tǒng)主繼電器SR1，其連接在電池BBl的正極與電源線PLlB之間；繼電器SR1G，其連接在電池BBl的負極與接地線SL2之間；繼電器SR2，其連接在電池BB2的正極與電源線PLlB 之間；以及繼電器SR2G，其連接在電池BB2的負極與接地線SL2之間。繼電器SRI、SR2分別響應(yīng)于從控制裝置30提供的繼電器控制信號C0NT4、C0NT5 而被控制為導(dǎo)通狀態(tài)(on)/非導(dǎo)通狀態(tài)(off)。繼電器SR1G、SR2G分別響應(yīng)于從控制裝置 30提供的繼電器控制信號C0NT6、C0NT7而被控制為導(dǎo)通狀態(tài)(on)/非導(dǎo)通狀態(tài)(off)。接地線SL2如后面說明的那樣穿過轉(zhuǎn)換器12A、12B而延伸至變換器14和22側(cè)。電壓傳感器IOBl和10B2分別測定電池BBl和BB2的端子間的電壓VBBl和VBB2。 并且，溫度傳感器IlBl和11B2分別測定電池BBl和BB2的溫度TBBl和TBB2。另外，電流傳感器9B1和9B2測定電池BBl和BB2的輸入輸出電流IBl和IB2。這些傳感器的測定值被輸出給控制裝置30。控制裝置30基于這些測定值來監(jiān)視SOC (State of Charge)所代表的電池BB1、BB2的狀態(tài)。另外，作為電池BA、BBU BB2，例如可以使用鉛蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等二次電池、和/或 雙電荷層電容器等大容量的電容器等。變換器14與供電線PL2和接地線SL2連接。變換器14接受從轉(zhuǎn)換器12A和/或 12B升壓后的電壓，例如為了啟動發(fā)動機4而驅(qū)動電動發(fā)電機MG1。另外，變換器14將由從發(fā)動機4傳遞來的動力而在電動發(fā)電機MGl中發(fā)電產(chǎn)生的電力返回到轉(zhuǎn)換器12A和12B。 此時，轉(zhuǎn)換器12A和12B由控制裝置30控制作為降壓轉(zhuǎn)換器進行工作。電流傳感器24將在電動發(fā)電機MGl中流動的電流作為電機電流值MCRTl進行檢測，并將電機電流值MCRTl輸出給控制裝置30。變換器22與變換器14并聯(lián)地連接在供電線PL2與接地線SL2之間。變換器22將轉(zhuǎn)換器12A和12B輸出的直流電壓變換為三相交流電壓，并輸出給驅(qū)動車輪2的電動發(fā)電機MG2。另外，變換器22將伴隨再生制動而在電動發(fā)電機MG2中發(fā)電產(chǎn)生的電力返回到轉(zhuǎn)換器12A和12B。此時，轉(zhuǎn)換器12A和12B由控制裝置30控制作為降壓轉(zhuǎn)換器進行工作。電流傳感器25將在電動發(fā)電機MG2中流動的電流作為電機電流值MCRT2進行檢測，并將電機電流值MCRT2輸出給控制裝置30?？刂蒲b置30由內(nèi)置有未圖示的CPU (Central Processing Unit，中央處理單元) 和存儲器的電子控制單元(ECU)構(gòu)成，基于存儲在該存儲器中的映射圖和程序來執(zhí)行使用了各個傳感器的測定值的運算處理。另外，關(guān)于控制裝置30的一部分，也可以構(gòu)成為通過電子電路等硬件執(zhí)行預(yù)定的數(shù)值/邏輯運算處理。具體地說，控制裝置30接受電動發(fā)電機MGl、MG2的各轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)速，電壓 VBA, VBBU VBB2、VLA、VLB、VH的各值，電機電流值MCRT1、MCRT2，以及起動信號IG0N。并且，控制裝置30向轉(zhuǎn)換器12B輸出進行升壓指示的控制信號PWUB、進行降壓指示的控制信號PWDB、以及指示禁止工作的停止(shut down)信號。并且，控制裝置30對變換器14輸出控制信號PWMIl和控制信號PWMCl，控制信號 PWMIl進行將作為轉(zhuǎn)換器12A、12B的輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動電動發(fā)電機MGl的交流電壓的驅(qū)動指示，控制信號PWMCl進行將在電動發(fā)電機MGl中發(fā)電產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并返回到轉(zhuǎn)換器12A、12B側(cè)的再生指示。
同樣地，控制裝置30對變換器22輸出控制信號PWMI2和控制信號PWMC2，控制信號P麗12進行將直流電壓轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動電動發(fā)電機MG2的交流電壓的驅(qū)動指示，控制信號PWMC2進行將在電動發(fā)電機MG2中發(fā)電產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓并返回到轉(zhuǎn)換器 12A、12B側(cè)的再生指示。圖2是表示圖1的變換器14和22的詳細結(jié)構(gòu)的電路圖。參照圖2，變換器14包括U相臂15、V相臂16、和W相臂17。U相臂15、V相臂16、 和W相臂17并聯(lián)連接在供電線PL2與接地線SL2之間。U相臂15包括串聯(lián)連接在供電線PL2與接地線SL2之間的IGBT (Insulated gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極晶體管)元件Q3、Q4 ；和分別與IGBT元件Q3、Q4反向并聯(lián)連接的二極管D3、D4。二極管D3的陰極與IGBT元件Q3的集電極連接，二極管D3的陽極與IGBT元件Q3的發(fā)射極連接。二極管D4的陰極與IGBT元件Q4的集電極連接，二極管 D4的陽極與IGBT元件Q4的發(fā)射極連接。V相臂16包括串聯(lián)連接在供電線PL2與接地線SL2之間的IGBT元件Q5、Q6 ；和分別與IGBT元件Q5、Q6反向并聯(lián)連接的二極管D5、D6。IGBT元件Q5、Q6與反向并聯(lián)二極管 D5、D6的連接同U相臂15—樣。W相臂17包括串聯(lián)連接在供電線PL2與接地線SL2之間的IGBT元件Q7、Q8 ；和分別與IGBT元件Q7、Q8反向并聯(lián)連接的二極管D7、D8。IGBT元件Q7、Q8與反向并聯(lián)二極管 D7、D8的連接同U相臂15—樣。另外，在本實施方式中，將IGBT元件作為能夠進行接通斷開控制的電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件的代表示例而進行了表示。即，也可以代替IGBT元件而使用雙極晶體管和/或場效應(yīng)晶體管等電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件。各相臂的中間點與電動發(fā)電機MGl的各相線圈的各相端連接。即，電動發(fā)電機MGl 是三相的永磁體同步電機，U、V、W相的三個線圈的各自一端共同連接于中點。并且，U相線圈的另一端與從IGBT元件Q3、Q4的連接節(jié)點引出的線UL連接。另外，V相線圈的另一端與從IGBT元件Q5、Q6的連接節(jié)點引出的線VL連接。另外，W相線圈的另一端與從IGBT元件Q7、Q8的連接節(jié)點引出的線WL連接。另外，關(guān)于圖1的變換器22，雖然在與電動發(fā)電機MG2連接這一點上與變換器14 不同，但是內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)與變換器14同樣，因此不再重復(fù)詳細的說明。另外，在圖2中記載了向變換器提供控制信號PWMI、PWMC的情況，這是為了避免記載變得復(fù)雜，如圖1所示， 各個控制信號PWMI1、PWMCl和控制信號PWMI2、PWMC2分別被輸入給變換器14、22。圖3是表示圖1的轉(zhuǎn)換器12A和12B的詳細結(jié)構(gòu)的電路圖。參照圖3，轉(zhuǎn)換器12A包括一端與電源線PLlA連接的電抗器Ll ；串聯(lián)連接在供電線PL2與接地線SL2之間的IGBT元件Ql、Q2 ；以及分別與IGBT元件Ql、Q2反向并聯(lián)連接的二極管D1、D2。電抗器Ll的另一端與IGBT元件Ql的發(fā)射極和IGBT元件Q2的集電極連接。二極管Dl的陰極與IGBT元件Ql的集電極連接，二極管Dl的陽極與IGBT元件Ql的發(fā)射極連接。二極管D2的陰極與IGBT元件Q2的集電極連接，二極管D2的陽極與IGBT元件Q2 的發(fā)射極連接。
另外，關(guān)于圖1的轉(zhuǎn)換器12B，雖然在代替電源線PLlA而與電源線PLlB連接這一點上與轉(zhuǎn)換器12A不同，但是內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)換器12A同樣，因此不再重復(fù)詳細的說明。另外，在圖3中記載了向轉(zhuǎn)換器提供控制信號PWU、PWD的情況，這是為了避免記載變得復(fù)雜，如圖1所示，各個控制信號PWUA、PffDA和控制信號PWUB、PffDB分別被輸入給變換器 14,22ο 在電動車輛1的電源系統(tǒng)中，通過電池BA(主蓄電裝置)、和電池ΒΒ1、ΒΒ2中的選擇出的副蓄電裝置(以下也稱為“選擇副蓄電裝置ΒΒ”)，在電動發(fā)電機MG1、MG2之間進行電力的授受?？刂蒲b置30基于電壓傳感器10A、溫度傳感器11A、以及電流傳感器9A的檢測值，設(shè)定表示主蓄電裝置的剩余容量的SOC(M)、表示充電電力的上限值的輸入上限電力 Win(M)、以及表示放電電力的上限值的輸出上限電力Wout (M)。并且，控制裝置30基于電壓傳感器10B1、10B2、溫度傳感器11B1、11B2、電流傳感器9B1、9B2的檢測值，設(shè)定選擇副蓄電裝置BB的SOC(B)和輸入輸出上限電力Win (S)、 Wout (S)。一般來說，SOC由當前的充電量相對于各電池的滿充電狀態(tài)的比例(％ )來表示。 另夕卜，Win、Wout表示為即使以預(yù)定的時間(例如10秒左右)對該電力進行放電、該電池 (BA、BB1、BB2)也不會變得過充電或過放電的電力的上限值。在圖4中表示了用于說明與由控制裝置30實現(xiàn)的電動車輛1的行駛控制、具體地說即與發(fā)動機4、電動發(fā)電機MG1、MG2之間的動力分配控制相關(guān)的控制結(jié)構(gòu)的功能框圖。另夕卜，圖4所示的各個功能框單元通過由控制裝置30執(zhí)行預(yù)先存儲的預(yù)定程序和/或由控制裝置30內(nèi)的電子電路(硬件)執(zhí)行運算處理來實現(xiàn)。參照圖4，總功率算出部260基于車速和踏板操作(加速踏板)計算出電動車輛1 整體的總要求功率Pttl。另外，在總要求功率Pttl中，根據(jù)車輛狀況，也可包括為了使電動發(fā)電機MGl產(chǎn)生電池充電電力而要求的功率(發(fā)動機輸出)。向行駛控制部250輸入主蓄電裝置BA的輸入輸出上限電力Win(M)、Wout(M)及選擇副蓄電裝置BB的輸入輸出上限電力Win (S)、Wout (S)、來自總功率算出部260的總要求功率Pttl、以及制動踏板操作時的再生制動要求。行駛控制部250生成作為電機控制指令的轉(zhuǎn)矩指令值Tqcoml和TqCom2，使得電動發(fā)電機MG1、MG2總的輸入輸出電力處于主蓄電裝置BA和選擇副蓄電裝置BB總的充電限制(Win(M)+Win(S))以及放電限制 (ffout (M)+Wout (S))的范圍內(nèi)。并且，為了確?？傄蠊β蔖ttl，對由電動發(fā)電機MG2產(chǎn)生的車輛驅(qū)動功率、和由發(fā)動機4產(chǎn)生的車輛驅(qū)動功率進行分配。特別是，通過最大限度地利用從外部充電獲得的電池電力來抑制發(fā)動機4的工作、或者與發(fā)動機4能夠高效地工作的區(qū)域相對應(yīng)地來設(shè)定由發(fā)動機4產(chǎn)生的車輛驅(qū)動功率，實現(xiàn)高燃料經(jīng)濟性的車輛行駛控制。變換器控制部270基于轉(zhuǎn)矩指令值Tqcoml和電動發(fā)電機MGl的電機電流值 MCRTl，生成變換器14的控制信號PWMI1、PWMC1。同樣地，變換器控制部280基于轉(zhuǎn)矩指令值Tqcom2和電動發(fā)電機MG2的電機電流值MCRT2，生成變換器22的控制信號P麗12、P麗C2。 另外，行駛控制部250根據(jù)設(shè)定的由發(fā)動機產(chǎn)生的車輛驅(qū)動功率的要求值，生成發(fā)動機控制指令。并且，由未圖示的控制裝置(發(fā)動機ECU)按照上述發(fā)動機控制指令來控制發(fā)動機4的工作。 控制裝置30，在為積極地使用電池電力來使車輛行駛的行駛模式(EV模式)時， 當總要求功率Pttl處于電池整體的輸出上限電力Wout (M)+Wout (S)以下時，不使發(fā)動機4 工作，僅通過由電動發(fā)電機MG2產(chǎn)生的車輛驅(qū)動功率來行駛。另一方面，當總要求功率Pttl 超過了 Wout (M)+Wout (S)時，啟動發(fā)動機4。與此相對，在為沒有選擇該EV模式的行駛模式(HV模式)時，控制裝置30控制發(fā)動機4與電動發(fā)電機MG2之間的驅(qū)動力功率分配，使得電池SOC維持為預(yù)定的目標值。艮口， 進行與EV模式相比容易使發(fā)動機4工作的行駛控制。在EV模式下，進行與主蓄電裝置BA相比優(yōu)先使用選擇副蓄電裝置BB的電力的充放電控制。因此，當在車輛行駛中使用中的選擇副蓄電裝置BB的SOC降低了時，需要切換選擇副蓄電裝置BB。例如，在車輛起動時將電池BBl設(shè)為了選擇副蓄電裝置BB的情況下， 需要執(zhí)行將電池BBl從轉(zhuǎn)換器12B切斷并將電池BB2作為新的選擇副蓄電裝置BB而與轉(zhuǎn)換器12B連接的連接切換處理。此時，通常新用作選擇副蓄電裝置BB的電池BB2的輸出電壓高于此前使用的電池 BBl的輸出電壓。其結(jié)果，由于新的高電壓電池的連接，可能會因為未預(yù)料到的短路路徑的產(chǎn)生而導(dǎo)致設(shè)備保護等產(chǎn)生問題。因此，副蓄電裝置的連接切換處理需要非常注意防止產(chǎn)生短路路徑。另外，在上述連接切換處理期間，由于不可能通過選擇副蓄電裝置BB進行電力供給和電力回收，因此在該期間內(nèi)要求進行充放電限制以使電源系統(tǒng)整體不產(chǎn)生過充電和過放電。以下，說明考慮了這一點的副蓄電裝置的連接切換處理。圖5是表示本發(fā)明實施方式的電動車輛的電源系統(tǒng)中的選擇副蓄電裝置的切換處理的簡要處理步驟的流程圖。另外，圖6 圖10是詳細地說明圖5中的步驟S100、S200、 S300、S400、S500 的流程圖?？刂蒲b置30通過以預(yù)定的周期執(zhí)行預(yù)先存儲的預(yù)定程序而能夠以預(yù)定的周期重復(fù)地執(zhí)行遵循圖5 圖10所示的流程圖的控制處理步驟。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明實施方式的電動車輛的電源系統(tǒng)中的副蓄電裝置的連接切換處理。參照圖5，控制裝置30在步驟SlOO中執(zhí)行選擇副蓄電裝置的切換判定處理。并且，當判定為需要切換選擇副蓄電裝置時，執(zhí)行以下的步驟S200 S500。另一方面，當在步驟SlOO中判定為不需要切換選擇副蓄電裝置時，實際上不執(zhí)行步驟S200 S500?？刂蒲b置30在步驟S200中執(zhí)行切換前升壓處理，在步驟S300中執(zhí)行電力限制變更處理，以使得在副蓄電裝置的連接切換期間不對電源系統(tǒng)產(chǎn)生過大的充放電要求。然后， 控制裝置30通過步驟S400執(zhí)行實際切換選擇副蓄電裝置BB和轉(zhuǎn)換器12B的連接的連接切換處理，在執(zhí)行完該處理后通過步驟S500執(zhí)行恢復(fù)處理并開始通過新的選擇副蓄電裝置BB來供給電力。圖6是詳細地說明圖5中的選擇副蓄電裝置的切換判定處理(S100)的流程圖。另外，如下所述，導(dǎo)入表示連接切換處理的進行狀況(狀態(tài))的變量ID。將變量 ID設(shè)定為_1、0 4中的某個值。ID = O表示未產(chǎn)生副蓄電裝置的切換要求的狀態(tài)。艮口， 當ID = 0時，通過當前的選擇副蓄電裝置BB來供給電力，另一方面以預(yù)定的周期判定是否需要切換選擇副蓄電裝置BB。另外，在由于設(shè)備故障和/或電池電力消耗而導(dǎo)致不存在能夠使用的新的副蓄電裝置的情況下，設(shè)定為ID = -1。參照圖6，控制裝置30通過步驟S105來判定ID是否等于0。當ID = 0時(在 S105中判定為“是”時)，控制裝置30通過步驟SllO來執(zhí)行是否需要切換選擇副蓄電裝置的判定。步驟SllO的判定基本上是基于當前的選擇副蓄電裝置BB的SOC來執(zhí)行的。S卩，如果使用中的副蓄電裝置的SOC低于了預(yù)定的判定值，則判定為需 要切換選擇副蓄電裝置?？刂蒲b置30通過步驟S150來確認步驟SllO的是否需要切換的判定結(jié)果。然后， 當判定為需要切換時(在步驟S150中判定為“是”時)，控制裝置30通過步驟S160指定新使用的選擇副蓄電裝置BB。如圖1所示，在作為副蓄電裝置而搭載有電池BB1、BB2這兩個電池的情況下，不必執(zhí)行步驟S160的處理，自動地決定新的選擇副蓄電裝置BB。但是，當在圖1的結(jié)構(gòu)中搭載有3個以上的副蓄電裝置BBl BBn(n 3以上的整數(shù))時，基于當前非使用中的副蓄電裝置各自的SOC等來指定接下來使用的新的副蓄電裝置。然后，控制裝置 30為了推進連接切換處理而設(shè)定ID= 1。BP, ID= 1表示產(chǎn)生了選擇副蓄電裝置BB的切換要求并開始了切換處理的狀態(tài)。另一方面，當通過步驟SllO判定為不需要切換選擇副蓄電裝置時(在S150中判定為“否”時)，控制裝置30通過步驟S170維持ID = 0。另外，一旦變?yōu)镮D彡1而開始了切換處理時，或者當不存在能夠使用的新的副蓄電裝置而設(shè)定為ID = -1時(在S105中判定為“否”時)，跳過步驟SllO S180的處理。圖7是詳細地說明圖5所示的切換前升壓處理(S200)的流程圖。參照圖7，控制裝置30在切換前升壓處理中通過步驟S205來確認ID是否等于1。 并且，當ID = 1、發(fā)出了選擇副蓄電裝置BB的切換要求而開始了切換處理時(在S205中判定為“是”時)，控制裝置30通過步驟S210產(chǎn)生對轉(zhuǎn)換器12A的升壓指令以將供電線PL2 的電壓VH升壓至預(yù)定電壓VI。響應(yīng)于該升壓指令，供電線PL2的電壓指令值VHref被設(shè)定為VI，生成轉(zhuǎn)換器12A的控制信號PWUA以實現(xiàn)該電壓指令值。這里，預(yù)定電壓Vl被設(shè)定為比主蓄電裝置BA和新連接的選擇副蓄電裝置BB (例如BB2)的輸出電壓中的較高一方的電壓更高的電壓。例如，通過將預(yù)定電壓Vl設(shè)為能夠通過轉(zhuǎn)換器12A升壓的控制上限電壓VHmax，能夠可靠地將升壓指令時的電壓VH設(shè)得比主蓄電裝置BA以及切換后的選擇副蓄電裝置BB的輸出電壓這兩者都高?；蛘?，從減小轉(zhuǎn)換器12A的損耗的觀點出發(fā)，也可以每次根據(jù)該時刻的主蓄電裝置BA和切換后的選擇副蓄電裝置BB的輸出電壓，以具有余量的方式?jīng)Q定預(yù)定電壓VI。當通過步驟S210產(chǎn)生了升壓指令時，控制裝置30通過步驟S220，基于電壓傳感器13的檢測值來判定電壓VH是否達到了預(yù)定電壓VI。例如，當持續(xù)預(yù)定時間地變?yōu)榱?VH彡Vl時，在步驟S220中判定為“是”。當電壓VH達到了預(yù)定電壓Vl時(在S220中判定為“是”時)，控制裝置30使ID 從1前進到2。另一方面，在電壓VH達到Vl之前的期間(在S220中判定為“否”時)，維持ID = 1。S卩，ID = 2表示切換前升壓處理結(jié)束了、能夠進一步推進切換處理的狀態(tài)。另夕卜，當ID興1時(在S205中判定為“否”時)，跳過之后的步驟S210 S230的處理。當這樣切換前升壓處理(步驟S200)結(jié)束時，控制裝置30執(zhí)行如圖8所示的電力限制變更處理。圖8是詳細地說明圖5所示的電力限制變更處理(S300)的流程圖。
參照圖8，控制裝置30在電力限制變更處理中，首先通過步驟S305來判定ID是否等于2。當ID興2時(在S305中判定為“否”時)，跳過之后的步驟S310 S340的處理。當ID = 2時(在S305中判定為“是”時)，控制裝置30通過步驟S310開始主蓄電裝置BA的充放電限制的暫時緩和。具體地說，暫時地增大主蓄電裝置BA的輸入輸出上限電力Win (M)、Wout (M)的絕對值。然后，控制裝置30通過步驟S320使選擇副蓄電裝置BB的輸入輸出上限電力 Win (S)、Wout(S)的絕對值逐漸降低。例如，遵循預(yù)定的一定比率使Win (S)、Wout(S)向O 逐漸地降低?？刂蒲b置30通過步驟S330判定Wout (S)、Win (S)是否達到了 O。在變?yōu)閃out (S) =Win(S) = O之前的期間，重復(fù)執(zhí)行步驟S320, Wout(S)和Win(S)持續(xù)地降低。然后，當Wout (S)和Win (S)達到了 O時(在S330中判定為“是”時)，控制裝置30 通過步驟S340使ID從2前進到3。BP, ID = 3表示切換前升壓處理和電力限制變更處理結(jié)束了、能夠開始副蓄電裝置BB1、BB2與轉(zhuǎn)換器12B之間的連接切換的狀態(tài)。當圖8所示的電力限制變更處理結(jié)束時，控制裝置30執(zhí)行步驟S400的副蓄電裝置的連接切換處理。圖9是詳細地說明圖5所示的副蓄電裝置的連接切換處理(S400)的流程圖。參照圖9，控制裝置30在副蓄電裝置的連接切換處理中，首先通過步驟S405來判定ID是否等于3。并且，當ID興3時(在S405中判定為“否”時)，跳過之后的步驟S410 S450的處理。當ID = 3時(在S405中判定為“是”時)，控制裝置30通過步驟S410作為副蓄電裝置的連接切換的準備而使轉(zhuǎn)換器12B停止。S卩，轉(zhuǎn)換器12B響應(yīng)于停止指令而強制性地斷開IGBT元件Q1、Q2。然后，控制裝置30通過步驟S420產(chǎn)生用于實際切換副蓄電裝置的連接的繼電器控制信號。例如，為了將電池BBl從轉(zhuǎn)換器12B斷開并將電池BB2與轉(zhuǎn)換器12B連接，生成繼電器控制信號C0NT4、C0NT6以斷開繼電器SRl、SR1G，另一方面生成繼電器控制信號C0NT5、C0NT7以接通繼電器SR2、SR2G。然后，控制裝置30通過步驟S430判定由步驟S420指示的繼電器連接切換是否已完成。并且，當連接切換完成時(在S430中判定為“是”時)，控制裝置30通過步驟S440 再次起動轉(zhuǎn)換器12B并開始開關(guān)(switching)工作，并且通過步驟S450使ID從3前進到4。S卩，ID = 4表示副蓄電裝置與轉(zhuǎn)換器12B之間的繼電器的連接切換已完成的狀態(tài)。當步驟S400的連接切換處理完成時，控制裝置30執(zhí)行步驟S500的恢復(fù)處理。圖10是詳細地說明圖5所示的恢復(fù)處理(S500)的流程圖。參照圖10，控制裝置30在恢復(fù)處理中，首先通過步驟S505來判定ID是否等于4。 并且，當ID興4時(在S505中判定為“否”時)，跳過之后的步驟S510 S570的處理。當ID = 4時(在S505中判定為“是”時)，控制裝置30通過步驟S510結(jié)束由步驟S310(圖7)開始的、主蓄電裝置BA的充放電限制的暫時緩和。由此，Wout (M)和Win (M) 基本上恢復(fù)為開始選擇副蓄電裝置BB的切換處理之前的值。然后，控制裝置30使通過電力限制處理(步驟S300)縮小至O的選擇副蓄電裝置 BB的輸入輸出上限電力Win (S)、Wout (S)逐漸上升至新的選擇副蓄電裝置(例如電池BB2)的Win、Wout的值。然后，控制裝置30通過步驟S530確認輸入輸出上限電力Win (S)、Wout (S)是否恢復(fù)成了新的選擇副蓄電裝置BB的Win、Wout的值。在恢復(fù)結(jié)束之前的期間(在S530中判定為“否”時)，重復(fù)執(zhí)行步驟S520，輸入輸出上限電力Win(S) ,Wout(S)以一定比率逐漸上升。當輸入輸出上限電力Win(S)、W0ut⑶的恢復(fù)完成時(在S530中判定為“是”時)， 控制裝置30通過步驟S540使ID再次恢復(fù)為O。由此，在電源系統(tǒng)中，再現(xiàn)了能夠通過主蓄電裝置BA和新的選擇副蓄電裝置BB來實現(xiàn)正常的電力供給和電力回收的狀態(tài)。然后，控制裝置30將處理推進到步驟S550，將在步驟S210 (圖6)中產(chǎn)生的升壓指令設(shè)為非激活(OFF)。由此，供電線PL2的電壓指令值也變?yōu)楦鶕?jù)電動發(fā)電機MGl、MG2的狀態(tài)而設(shè)定的通常值。當一系列的切換處理完成時，控制裝置30也可以進一步通過步驟S560來判定在車輛行駛中是否存在再次切換選擇副蓄電裝置的可能性。并且，當不存在再次切換的可能性時，控制裝置30通過步驟S570將ID設(shè)定為-1。當ID變?yōu)?1時，圖4的各個步驟SlOO S500實質(zhì)上被設(shè)為 非執(zhí)行，因此在車輛運行結(jié)束前不會開始選擇副蓄電裝置的切換處理。另一方面，當存在再次切換的可能性時，控制裝置30跳過步驟S570，維持ID = O。 其結(jié)果，由于以預(yù)定的周期執(zhí)行步驟SlOO的切換判定處理，因此能夠根據(jù)需要而再次開始選擇副蓄電裝置的切換處理。另外，在僅搭載有兩個副蓄電裝置的圖1的結(jié)構(gòu)示例中，也可以省略步驟S560的處理，一旦選擇副蓄電裝置的切換處理完成時，將ID —直設(shè)為-1，能夠?qū)④囕v行駛中的選擇副蓄電裝置的切換處理限定為只執(zhí)行1次?；蛘撸诖钶d有3個以上的副蓄電裝置的電源系統(tǒng)、和/或具有能夠在車輛運行中對非使用中的副蓄電裝置進行充電的結(jié)構(gòu)的電源系統(tǒng)中，可以設(shè)為根據(jù)狀況而維持ID = 0、由此能夠執(zhí)行第二次以后的選擇副蓄電裝置的切換處理的結(jié)構(gòu)。在圖11中表示了圖5 圖10中說明的本實施方式的電動車輛的電源系統(tǒng)中的選擇副蓄電裝置的切換處理中的工作波形。參照圖11，在ID = 0的、直到tl之前的期間內(nèi)，以預(yù)定的周期執(zhí)行基于當前的選擇副蓄電裝置(例如電池BBl)的SOC的切換判定處理。然后，在時刻tl，響應(yīng)于電池BBl的SOC的降低，通過切換判定處理(步驟S100) 發(fā)出選擇副蓄電裝置BB的切換要求，通過設(shè)定為ID = 1而開始切換處理。由此，執(zhí)行切換前升壓處理(步驟S200)，通過轉(zhuǎn)換器12A使供電線PL2的電壓VH 向預(yù)定電壓Vl上升。當供電線PL2的升壓處理在時刻t2完成時，將ID從1改變?yōu)?。當變?yōu)榱?ID = 2時，執(zhí)行電力限制變更處理(S300)，暫時緩和主蓄電裝置BA的充放電。即，開始輸入輸出上限電力Win(M)、Wout(M)的絕對值的暫時提高。并且，使選擇副蓄電裝置BB的輸入輸出上限電力Win(S)、W0ut⑶以一定比率向0逐漸降低。另外，在該期間內(nèi)，控制轉(zhuǎn)換器12B以停止當前的選擇副蓄電裝置(電池BBl)的充放電。或者，轉(zhuǎn)換器12B也可以從時刻tl開始停止。在時刻t3，當選擇副蓄電裝置BB的輸入輸出上限電力Win(S) ,Wout (S)縮小到了 0時，將ID從2改變?yōu)?。然后，當變?yōu)榱?ID = 3時，開始副蓄電裝置的連接切換處理。艮口，在轉(zhuǎn)換器12A停止的狀態(tài)下，斷開繼 電器SR1、SR1G，然后接通繼電器SR2、SR2G。然后，當繼電器的連接切換處理完成、作為新的選擇副蓄電裝置的電池BB2與轉(zhuǎn)換器12B連接了時，再次起動轉(zhuǎn)換器12B。由于這些連接切換處理完成了，在時刻t4，將ID從3改變?yōu)?。當變?yōu)榱?ID = 4時，使選擇副蓄電裝置BB的輸入輸出上限電力Win (S)、Wout (S) 以一定的比率逐漸上升，由此開始使用作為新的選擇副蓄電裝置的電池BB2。與此相伴，主蓄電裝置BA的充放電限制的暫時緩和結(jié)束，Wout (M) ,Win(M)基本上恢復(fù)為時刻t2之前的值。然后，當在時刻t5選擇副蓄電裝置BB的Win(S)、Wout⑶恢復(fù)到了與電池BB2的 Wout、Win相當?shù)脑禃r，恢復(fù)為ID = O。并且，也停止供電線PL2的升壓處理。由此，一系列的選擇副蓄電裝置的切換處理完成，再現(xiàn)了能夠使用選擇副蓄電裝置BB(電池BB2)來進行正常的電力供給和電力回收的狀態(tài)。另外，在時刻t5，如圖10中說明的那樣，判定在車輛行駛中是否存在再次執(zhí)行副蓄電裝置的切換處理的可能性，如果在不存在產(chǎn)生切換處理的可能性的情況下使ID等于-1，則能夠減輕之后的控制裝置30的負荷。接下來，使用圖12來說明作為本發(fā)明的實施方式的電源系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)中的一部分的、用于圖5 圖10中說明的選擇副蓄電裝置的切換處理的功能部分的結(jié)構(gòu)。圖12 所示的各個功能框通過由控制裝置30執(zhí)行預(yù)定的程序而實現(xiàn)的軟件處理來實現(xiàn)，或者通過專用的電子電路(硬件處理)來實現(xiàn)。參照圖12，切換判定部100接受表示電池BB1、BB2的充電狀態(tài)的SOC (BB1)、 S0C(BB2)，判定當前使用中的選擇副蓄電裝置BB的SOC是否低于了預(yù)定的判定值。當各個功能單元共有的變量ID為0時，切換判定部100以預(yù)定的周期執(zhí)行上述判定處理，當變?yōu)榱诵枰袚Q選擇副蓄電裝置時，使ID從0改變?yōu)?。由此，產(chǎn)生選擇副蓄電裝置的切換要求。即，切換判定部100的功能對應(yīng)于圖5的步驟SlOO的處理。升壓指示部110，在產(chǎn)生了選擇副蓄電裝置的切換要求、變?yōu)榱?ID = 1時，向控制轉(zhuǎn)換器12A的轉(zhuǎn)換器控制部200輸出升壓指令信號CMBT。轉(zhuǎn)換器控制部200基于電壓VH、VLA和電壓指令值VHref生成轉(zhuǎn)換器12A的控制信號PWUA、PffDA,以使供電線PL2的電壓VH變?yōu)殡妷褐噶钪礦Href。然后，轉(zhuǎn)換器控制部200在從升壓指示部110生成了升壓指令信號CMBT的情況下，設(shè)定為電壓指令值Vhref = Vl，生成控制信號PWUA。并且，當由電壓傳感器13檢測到的電壓VH達到預(yù)定電壓Vl的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定時間以上時，轉(zhuǎn)換器控制部200使表示升壓完成的標記FBT激活(ON)。當標記FBT被激活(ON)時，升壓指示部110將ID改變?yōu)?。并且，持續(xù)輸出升壓指令信號CMBT，直到通過后述的由連接切換控制部140進行的繼電器連接切換完成而設(shè)定為ID = 4。即，升壓指示部110的功能對應(yīng)于圖5的步驟S200和圖10的步驟S550。電力限制部120設(shè)定選擇副蓄電裝置BB的輸入輸出上限電力Win(S)、Wout(S)。 在通常時，基于作為選擇副蓄電裝置BB的電池的SOC (SOC (BBl)或S0C(BB2))、電池溫度 (TBB1或TBB2)、輸出電壓(VBl或VB2)來設(shè)定輸入輸出上限電力Win (S)、Wout (S)。與此相對，在選擇副蓄電裝置的切換處理時，當變?yōu)榱?ID = 2時，電力限制部120 使輸入輸出上限電力Win (S)、Wout (S)以一定的比率向0逐漸降低，并且當Win (S)、Wout (S)達到O時，使ID從2改變?yōu)?。并且，當通過連接切換控制部140設(shè)定成了 ID = 4時，電力限制部120使輸入輸出上限電力Win(S)、Wout (S)上升至與切換后的新的選擇副蓄電裝置 BB的WiruWin相當?shù)闹怠Ｈ缓?，當上升處理完成時，使ID從4改變?yōu)镺。S卩，通過電力限制部120來實現(xiàn)圖8的步驟S320 S340的處理、圖10的步驟 S520 S540的處理、以及本發(fā)明的“第一電力限制部”和“第二電力限制部”的功能。電力限制部130設(shè)定主蓄電裝置BA的輸入輸出上限電力Win(M)和Wout (M)。在通常時，基于主蓄電裝置BA的電池的SOC(BA)、電池溫度TA、輸出電壓VA來設(shè)定輸入輸出上限電力 Win (M)、Wout (M)。與此相對，在選擇副蓄電裝置的切換處理時，當設(shè)定成了 ID = 2時，電力限制部 130使輸入輸出上限電力Win(M)和Wout(M)的絕對值暫時上升，由此暫時地緩和主蓄電裝置BA的充放電限制。然后，當通過連接切換控制部140設(shè)定成了 ID = 4時，電力限制部 130使輸入輸出上限電力Win(M)和Wout (M)恢復(fù)為通常的值。S卩，通過電力限制部130來實現(xiàn)圖8的步驟S310的處理、圖10的步驟S510的處理、以及本發(fā)明 的“第三電力限制部”的功能。當通過電力限制部120設(shè)定成了 ID = 3時，連接切換控制部140生成轉(zhuǎn)換器12B 的停止指令，并且生成繼電器控制信號C0NT4 C0NT7以切換轉(zhuǎn)換器12B和副蓄電裝置 BBU BB2之間的連接。例如，當將選擇副蓄電裝置BB從電池BBl切換為電池BB2時，生成繼電器控制信號C0NT4 C0NT7以斷開繼電器SRI、SRlG并接通繼電器SR2、SR2G。然后， 當該繼電器連接切換處理完成時，停止上述停止指令而再次起動轉(zhuǎn)換器12B，并使ID從3改變?yōu)?。連接切換控制部140對應(yīng)于圖5的步驟S400 (圖9的S405 S450)的處理。如上所述，根據(jù)本實施方式的電動車輛的電源系統(tǒng)，在使用的副蓄電裝置的切換處理中，因為在使供電線PL2的電壓上升之后執(zhí)行副蓄電裝置的連接切換，所以在連接切換時能夠可靠地防止在系統(tǒng)內(nèi)形成以新使用的副蓄電裝置為起點的短路路徑。另外，在選擇副蓄電裝置的切換處理中，因為適當?shù)叵拗七x擇副蓄電裝置BB的輸入輸出上限電力 Win(S)、Wout (S)，所以能夠避免對電源系統(tǒng)要求過度的充放電。其結(jié)果，在多個副蓄電裝置共用一個電壓轉(zhuǎn)換器(converter)的結(jié)構(gòu)的電源系統(tǒng)中，能夠適當并圓滑地執(zhí)行切換選擇副蓄電裝置時的副蓄電裝置的連接切換處理。應(yīng)該認為，本次所公開的實施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的內(nèi)容。 本發(fā)明的范圍不是由上述的說明而是由權(quán)利要求表示，包括與權(quán)利要求等同的意思以及范圍內(nèi)的所有的變更。
權(quán)利要求
1.一種電動車輛(1)的電源系統(tǒng)，所述電動車輛搭載有產(chǎn)生車輛驅(qū)動功率的電機 (MG2)，該電源系統(tǒng)具有主蓄電裝置(BA)；供電線(PL2)，其向驅(qū)動控制所述電機的變換器(22)進行供電；第一電壓轉(zhuǎn)換器(12A)，其設(shè)置在所述供電線與所述主蓄電裝置之間，進行雙向的電壓轉(zhuǎn)換；相互并聯(lián)地設(shè)置的多個副蓄電裝置(BB1、BB2)；第二電壓轉(zhuǎn)換器(12B)，其設(shè)置在所述多個副蓄電裝置與所述供電線之間，在所述多個副蓄電裝置之一與所述供電線之間進行雙向的電壓轉(zhuǎn)換；連接部(39B)，其設(shè)置在所述多個副蓄電裝置與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器之間，選擇性地將所述多個副蓄電裝置中的選擇副蓄電裝置(BB)與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器連接；以及切換控制裝置(30)，其控制所述多個副蓄電裝置與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的選擇性的連接；所述切換控制裝置具有切換判定部(100)，其基于所述多個副蓄電裝置的充電狀態(tài)來判定是否需要切換所述選擇副蓄電裝置；升壓指示部(110)，其在由所述切換判定部判斷為需要切換所述選擇副蓄電裝置時， 指示所述第一電壓轉(zhuǎn)換器，使其將所述供電線的電壓(VH)設(shè)為第一電壓(VI)，該第一電壓 (Vl)比所述主蓄電裝置的輸出電壓以及切換后與所述第二電力轉(zhuǎn)換器連接的副蓄電裝置的輸出電壓高；第一電力限制部(120)，其在所述供電線的電壓達到了所述第一電壓后，使所述選擇副蓄電裝置的輸入輸出電力上限值(Win (S)、Wout (S))逐漸減小至零；連接切換控制部(140)，其在由所述第一電力限制部將所述輸入輸出電力上限值設(shè)定成了零時，切換所述多個副蓄電裝置與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的連接；以及第二電力限制部(120)，其在由所述連接切換控制部切換了所述多個副蓄電裝置與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的連接后，使所述輸入輸出電力上限值逐漸提升至與新與所述第二電力轉(zhuǎn)換器連接的副蓄電裝置的充電狀態(tài)對應(yīng)的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛的電源系統(tǒng)，其中，所述升壓指示部(110)持續(xù)指示所述第一電壓轉(zhuǎn)換器(12A)，使其將所述供電線(PL2) 的電壓(VH)設(shè)為所述第一電壓(Vl)，直到由所述第二電力限制部(120)提升所述輸入輸出電力上限值(Win (S)、Wout (S))的處理結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛的電源系統(tǒng)，其中，所述第一電壓(Vl)相當于通過所述第一電壓轉(zhuǎn)換器(12A)控制所述供電線(PL2)的電壓(VH)的上限值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛的電源系統(tǒng)，其中，所述切換控制裝置(30)還包括第三電力限制部(130)，該第三電力限制部(130)在從開始由所述第一電力限制部(120)減小所述輸入輸出電力上限值(Win (S)、Wout (S))到由所述連接部(39B)進行的所述多個副蓄電裝置(BB1、BB2)與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器(12B)之間的連接切換完成的期間內(nèi)，暫時緩和所述主蓄電裝置(BA)的充放電限制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的電動車輛的電源系統(tǒng)，其中， 所述電動車輛(1)還具有內(nèi)燃機(4)，其構(gòu)成為能夠獨立于所述電機(MG2)而輸出車輛驅(qū)動功率；以及行駛控制部(250)，其在所述電動車輛的整體要求功率(Pttl)大于所述主蓄電裝置(BA)的輸出電力上限值(Wout(M))與所述選擇副蓄電裝置(BB)的輸出電力上限值 (Wout(S))之和時，啟動所述內(nèi)燃機。
6.一種電動車輛(1)的電源系統(tǒng)的控制方法，所述電動車輛搭載有產(chǎn)生車輛驅(qū)動功率的電機(MG2)，所述電源系統(tǒng)具有 主蓄電裝置(BA)；供電線(PL2)，其向驅(qū)動控制所述電機的變換器(22)進行供電； 第一電壓轉(zhuǎn)換器(12A)，其設(shè)置在所述供電線與所述主蓄電裝置之間，進行雙向的電壓轉(zhuǎn)換；相互并聯(lián)地設(shè)置的多個副蓄電裝置(BB1、BB2)；第二電壓轉(zhuǎn)換器(12B)，其設(shè)置在所述多個副蓄電裝置與所述供電線之間，在所述多個副蓄電裝置之一與所述供電線之間進行雙向的電壓轉(zhuǎn)換；連接部(39B)，其設(shè)置在所述多個副蓄電裝置與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器之間，選擇性地將所述多個副蓄電裝置中的選擇副蓄電裝置(BB)與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器連接；以及切換控制裝置(30)，其控制所述多個副蓄電裝置與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的選擇性的連接；所述控制方法包括判定步驟(SlOO)，基于所述多個副蓄電裝置的充電狀態(tài)來判定是否需要切換所述選擇副蓄電裝置；指示步驟(S200)，在通過所述判定步驟判斷為需要切換所述選擇副蓄電裝置時，指示所述第一電壓轉(zhuǎn)換器，使其將所述供電線的電壓(VH)設(shè)為第一電壓(VI)，該第一電壓(Vl) 比所述主蓄電裝置的輸出電壓以及切換后與所述第二電力轉(zhuǎn)換器連接的副蓄電裝置的輸出電壓高；減小步驟(S320 S340)，在所述供電線的電壓達到了所述第一電壓后，使所述選擇副蓄電裝置的輸入輸出電力上限值(Win (S)、Wout (S))逐漸減小至零；切換步驟(S400)，在通過所述減小步驟將所述輸入輸出電力上限值設(shè)定成了零時，切換所述多個副蓄電裝置與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的連接；以及提升步驟(S520 S540)，在通過所述切換步驟切換了所述多個副蓄電裝置與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器之間的連接后，使所述輸入輸出電力上限值逐漸提升至與新與所述第二電力轉(zhuǎn)換器連接的副蓄電裝置的充電狀態(tài)對應(yīng)的值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動車輛的電源系統(tǒng)的控制方法，其中，還包括以下的步驟(S540)持續(xù)指示所述第一電壓轉(zhuǎn)換器(12A)，使其將所述供電線 (PL2)的電壓(VH)設(shè)為所述第一電壓(VI)，直到通過所述提升步驟(S520 S540)提升所述輸入輸出電力上限值(Win (S)、Wout (S))的處理結(jié)束。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動車輛的電源系統(tǒng)的控制方法，其中，所述第一電壓(Vl)相當于通過所述第一電壓轉(zhuǎn)換器(12A)控制所述供電線(PL2)的電壓(VH)的上限值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動車輛的電源系統(tǒng)的控制方法，其中，還包括以下的步驟(S310、S510)在從開始通過所述減小步驟(S320 S340)減小所述輸入輸出電力上限值(Win (S)、Wout (S))到由所述連接部(39B)進行的所述多個副蓄電裝置(BB1、BB2)與所述第二電壓轉(zhuǎn)換器(12B)之間的連接切換完成的期間(t2_t4)內(nèi)，暫時緩和所述主蓄電裝置(BA)的充放電限制。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中的任一項所述的電動車輛的電源系統(tǒng)的控制方法，其中， 所述電動車輛(1)還搭載有內(nèi)燃機(4)，該內(nèi)燃機(4)構(gòu)成為能夠獨立于所述電機(MG2)而輸出車輛驅(qū)動功率，在所述電動車輛的整體要求功率(Pttl)大于所述主蓄電裝置(BA)的輸出電力上限值 (Wout(M))與所述選擇副蓄電裝置(BB)的輸出電力上限值(Wout(S))之和時，所述內(nèi)燃機被啟動。
全文摘要
電源系統(tǒng)包括主蓄電裝置(BA)和多個副蓄電裝置(BB1、BB2)。第二電壓轉(zhuǎn)換器(12B)與副蓄電裝置(BB1、BB2)中的選擇出的一方連接并在該選擇副蓄電裝置與供電線(PL2)之間進行雙向的電壓轉(zhuǎn)換。在產(chǎn)生了使用中的選擇副蓄電裝置的切換要求的情況下，通過第一電壓轉(zhuǎn)換器(12A)將供電線(PL2)升壓至預(yù)定電壓，然后執(zhí)行繼電器(SR1、SR1G、SR2、SR2G)的切換處理。該預(yù)定電壓是比主蓄電裝置(BA)的輸出電壓和切換后與第二電壓轉(zhuǎn)換器(12B)連接的副蓄電裝置的輸出電壓都高的電壓。并且，在繼電器連接的切換處理中，將選擇副蓄電裝置的輸入輸出電力上限值設(shè)定為0。
文檔編號B60L11/18GK102196940SQ20088013173
公開日2011年9月21日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者佐藤春樹, 加藤紀彥, 山本雅哉 申請人:豐田自動車株式會社