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電源系統(tǒng)和包括該電源系統(tǒng)的車輛的制作方法

文檔序號(hào):3862364閱讀:340來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:電源系統(tǒng)和包括該電源系統(tǒng)的車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及具有多個(gè)蓄電單元的電源系統(tǒng)和包括該電源系統(tǒng)的車輛, 具體而言,本發(fā)明涉及用于根據(jù)向/從所連接的負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的電力
來(lái)以高精度實(shí)現(xiàn)在各個(gè)蓄電單元中的電力管理的技術(shù)。此外,具體而言, 本發(fā)明涉及用于實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電單元的溫度管理、同時(shí)對(duì)向/從所連接的負(fù)載裝 置供應(yīng)/接收的電力的影響進(jìn)行抑制的技術(shù)。
背景技術(shù)
近年來(lái),考慮到環(huán)境因素,已經(jīng)著力于發(fā)展采用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力 源的車輛,例如電動(dòng)車輛、混合動(dòng)力車輛以及燃料電池車輛。上述車輛具 有蓄電單元,其例如由用于向電動(dòng)機(jī)供應(yīng)電力的可充電蓄電池或雙電層電 容器來(lái)實(shí)現(xiàn),并且其在再生制動(dòng)期間將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能,并存儲(chǔ)這種電 力。
在采用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源的上述車輛中,為了提高加速性能及行 駛性能(例如可行駛距離),期望具有更大充放電容量的蓄電單元。目 前,已經(jīng)提出了安裝多個(gè)蓄電單元的構(gòu)造作為提高蓄電單元充放電容量的 方法。
例如,美國(guó)專利No. 6,608,396揭示了一種電力控制系統(tǒng),其可提供高 壓車輛牽引系統(tǒng)所需的理想高DC電壓電平。該電力控制系統(tǒng)包括多個(gè) 功率級(jí)(power stage)和控制器,多個(gè)功率級(jí)用于向至少一個(gè)逆變器提供 DC電力,每個(gè)功率級(jí)具有蓄電池和升/降壓DC-DC變壓器,多個(gè)功率極 并聯(lián)連接,控制器通過(guò)使多個(gè)功率級(jí)的蓄電池均一地充/放電來(lái)對(duì)多個(gè)功率 級(jí)進(jìn)行控制以維持向至少一個(gè)逆變器輸出的電壓。
同時(shí),在蓄電單元通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)存儲(chǔ)電能時(shí),其充/放電特性易受溫 度的影響。當(dāng)溫度降低時(shí), 一般的蓄電單元的充/放電性能也隨之降低。因此,在蓄電單元中,為了維持規(guī)定的充/放電性能,溫度管理(特別是對(duì)溫 度升高的控制)尤為重要。
例如,日本專利早期公開No. 2003-272712揭示了一種蓄電池控制裝 置,能夠通過(guò)在避免額外部件導(dǎo)致?lián)p害的同時(shí)有效地升高蓄電池的溫度, 來(lái)防止能夠?qū)π铍姵剌斎?輸出的電力因溫度降低而減小。根據(jù)該蓄電池控 制裝置,如果蓄電池的溫度不高于規(guī)定值,則根據(jù)蓄電池的充電狀態(tài)來(lái)重 復(fù)對(duì)蓄電池的充/放電。
取決于制造差異或劣化程度,即使是相同類型的蓄電單元,在各個(gè)蓄 電單元之間也會(huì)存在實(shí)際滿充電容量的差異。因此,如在美國(guó)專利No. 6,608,396中揭示的電力控制系統(tǒng)中,即使根據(jù)各個(gè)蓄電池的SOC進(jìn)行了 均一的充/放電,實(shí)際供應(yīng)的電荷量(充電電力)仍會(huì)存在差異。因此,蓄 電池的容許電力也會(huì)產(chǎn)生差異。但是,美國(guó)專利No. 6,608,396中揭示的電 力控制系統(tǒng)并未考慮各個(gè)蓄電池的容許電力。因此,不能滿足負(fù)載裝置 (例如電動(dòng)機(jī))的電力要求。
此外,因?yàn)槊绹?guó)專利No. 6,608,396中揭示的電力控制系統(tǒng)以根據(jù)設(shè)計(jì) 使蓄電池具有相同的滿充電容量作為前提條件,所以尚不允許將滿充電容 量不同的多個(gè)蓄電池進(jìn)行組合。
此外,在日本專利早期公開No. 2003-272712所揭示的蓄電池控制裝 置中,為了提高蓄電池的溫度,根據(jù)蓄電池的充電狀態(tài),禁止發(fā)電機(jī)的再 生充電或驅(qū)動(dòng)。因此,通過(guò)執(zhí)行用于升高蓄電池溫度的控制,車輛的行駛 性能會(huì)受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
完成了本發(fā)明以解決上述問(wèn)題。本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種電 源系統(tǒng),其能夠在滿足負(fù)載裝置的電力要求的同時(shí)以高精度在各個(gè)蓄電單 元中進(jìn)行電力管理。此外,本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種電源系統(tǒng), 其能夠提高蓄電單元的溫度,同時(shí)抑制對(duì)向/從負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的電力 造成的影響。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,本發(fā)明針對(duì)一種電源系統(tǒng),其包括每個(gè)被配置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元。根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)包括電線,其 被配置為允許在負(fù)載裝置與所述電源系統(tǒng)之間電力的供應(yīng)/接收;和多個(gè)電 壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并且每個(gè)所述 電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓變換操作。 所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流控制模式中 的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下,所述電線的 電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相應(yīng)的所述蓄 電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值。根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)還包 括實(shí)際電力值獲取裝置,其用于在所述電線上獲取向/從所述負(fù)載裝置供 應(yīng)/接收的實(shí)際電力值;第一判定裝置,其用于對(duì)表示所述多個(gè)蓄電單元的 容許電力的合計(jì)值的容許電力合計(jì)值與由所述實(shí)際電力值獲取裝置獲取的 所述實(shí)際電力值中的何者更大進(jìn)行判定;以及第一電壓變換單元控制裝
置,其用于如果所述第一判定裝置判定所述實(shí)際電力值小于所述容許電力 合計(jì)值,則將所述多個(gè)電壓變換單元中的一個(gè)設(shè)定為所述電壓控制模式并 將其余電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,當(dāng)向/從負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的實(shí)際電力值小 于蓄電單元的容許電力的合計(jì)值時(shí), 一個(gè)電壓變換單元被控制使得電線的 電壓值達(dá)到規(guī)定電壓目標(biāo)值(電壓控制模式),而其余電壓變化單元被控 制使得蓄電單元的電流值分別達(dá)到規(guī)定電流目標(biāo)值(電流控制模式)。因 此,與在電流控制模式下被控制的電壓變換單元相對(duì)應(yīng)的蓄電電源的電流 值(即,充/放電電力)可以受到高精度的管理。此外,在電壓控制模式下 被控制的電壓變換單元趨于將電線的電壓值維持在電壓目標(biāo)值。因此,即 使向/從負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的電力發(fā)生波動(dòng),連接至電壓變換單元的蓄電 單元的充/放電電力也可以根據(jù)電力的波動(dòng)而調(diào)節(jié)。因此,波動(dòng)的負(fù)載裝置 的電力要求也可以得到滿足。這樣,可以在滿足負(fù)載裝置的電力要求的同 時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電單元的電力管理。
優(yōu)選地,電源系統(tǒng)還包括電力波動(dòng)估計(jì)裝置,其用于估計(jì)向/從所述 負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的電力的波動(dòng);以及第二電壓變換單元控制裝置,其用
于即使所述第一判定裝置判定所述實(shí)際電力值小于所述容許電力合計(jì)值,當(dāng)所述電力波動(dòng)估計(jì)裝置估計(jì)電力波動(dòng)小于規(guī)定值時(shí),將由所述第一電壓 變換單元控制裝置設(shè)定為所述電壓控制模式的所述電壓變換單元切換為所 述電流控制模式。
優(yōu)選地,電源系統(tǒng)還包括第二判定裝置,其用于基于所述多個(gè)蓄電 單元的所述容許電力來(lái)判定充/放電限制是否必要;以及第三電壓變換單元 控制裝置,其用于如果所述第二判定裝置判定充/放電限制為必要,則將所 述多個(gè)電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
優(yōu)選地,電源系統(tǒng)還包括第四電壓變換單元控制裝置,其用于如果 所述第一判定裝置判定所述實(shí)際電力值等于或大于所述容許電力合計(jì)值, 則將所述多個(gè)電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
優(yōu)選地,對(duì)于所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè),根據(jù)所述蓄電單元的 電壓值來(lái)設(shè)定在所述電流控制模式下的所述電流目標(biāo)值,使得所述電流目 標(biāo)值不會(huì)超過(guò)所述容許電力。
優(yōu)選地,所述電源系統(tǒng)還包括第三判定裝置,其用于判定所述容許 電力合計(jì)值對(duì)于所述實(shí)際電力值的電力余量;以及第五電壓變換單元控制 裝置,其用于如果所述第三判定裝置在所述第一電壓變換單元控制裝置的 控制工作中判定所述電力余量大于所述多個(gè)蓄電單元中至少一個(gè)蓄電單元 的所述容許電力,則使與所述至少一個(gè)蓄電單元相應(yīng)的所述電壓變換單元 中的所述電壓變換操作停止。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面,本發(fā)明針對(duì)一種電源系統(tǒng),其包括每個(gè)被配 置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元。根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)包括電線,其 被配置為允許在負(fù)載裝置與所述電源系統(tǒng)之間電力的供應(yīng)/接收;以及多個(gè) 電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并且每個(gè)所 述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓變換操 作。所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流控制模 式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下,所述電 線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相應(yīng)的所 述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值。根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)還 包括蓄電單元溫度獲取裝置,其用于獲取所述多個(gè)蓄電單元的溫度;溫度判定裝置,其用于判定由所述蓄電單元溫度獲取裝置獲取的所述多個(gè)蓄 電單元的溫度的每一者是否低于相應(yīng)的溫度下限值;以及模式設(shè)定裝置, 其用于將與已經(jīng)被所述溫度判定裝置判定為其溫度低于所述溫度下限值的 所述蓄電單元相應(yīng)的所述電壓變換單元和其余的所述電壓變換單元這兩者 中的一者設(shè)定為所述電流控制模式,并將另一者設(shè)定為所述電壓控制模 式。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面,與己經(jīng)被、判定為其溫度低于溫度下限值的 蓄電單元相應(yīng)的電壓變換單元和其余的電壓變換單元這兩者以彼此不同的 控制模式執(zhí)行電壓變換操作。因此,在電流控制模式下操作的電壓變換單 元確保了用于升高蓄電單元的溫度的規(guī)定充/放電電流,而在電壓控制模式 下操作的電壓變換單元使得允許向/從負(fù)載裝置供應(yīng)/接收電力的電線的電 壓穩(wěn)定。此外,在電壓控制模式下操作的電壓變換單元補(bǔ)償了向/從負(fù)債裝 置供應(yīng)/接收的電力中引起的波動(dòng)。其溫度低于溫度下限值的蓄電單元的溫 度可以因此升高,同時(shí)抑制了向/從負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的電力受到的影 響。
優(yōu)選地,所述模式設(shè)定裝置將與其溫度己經(jīng)被所述溫度判定裝置判定 為低于所述溫度下限值的所述蓄電單元相應(yīng)的所述電壓變換單元設(shè)定為所 述電流控制模式,并將其余的所述電壓變換單元設(shè)定為所述電壓控制模 式。
優(yōu)選地,如果判定全部所述多個(gè)蓄電單元的溫度均低于相應(yīng)的所述溫 度下限值,則所述模式設(shè)定裝置僅將與具有較高優(yōu)先級(jí)的所述蓄電單元相 應(yīng)的所述電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
優(yōu)選地,對(duì)于所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè),根據(jù)獲得的所述蓄電 單元的溫度來(lái)設(shè)定在所述電流控制模式下的所述電流目標(biāo)值。
還優(yōu)選地,根據(jù)所述蓄電單元的所述溫度、基于表示所述蓄電單元的 電流值與電壓值之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的預(yù)定充/放電特性來(lái)確定所述電流目標(biāo)值, 使得所述蓄電單元的所述電壓值不低于規(guī)定電壓下限值。
或者,優(yōu)選地,所述模式設(shè)定裝置將與其溫度已經(jīng)被所述溫度判定裝 置判定為低于所述溫度下限值的所述蓄電單元相應(yīng)的所述電壓變換單元設(shè)定為所述電壓控制模式,并將其余的所述電壓變換單元設(shè)定為所述電流控 制模式。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面,本發(fā)明針對(duì)一種控制上述任一種電源系統(tǒng)的 方法。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面,本發(fā)明針對(duì)一種車輛,其包括上述任一種電 源系統(tǒng)以及通過(guò)接收從電源系統(tǒng)供應(yīng)的電力來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單 元。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面,本發(fā)明針對(duì)一種控制上述任一種車輛的方法。
根據(jù)本發(fā)明,可以實(shí)現(xiàn)一種電源系統(tǒng)和包括該電源系統(tǒng)的車輛,其能 夠在根據(jù)向/從負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的電力滿足負(fù)載裝置的電力要求的同時(shí) 以高精度進(jìn)行各個(gè)蓄電單元中的電力管理。此外,根據(jù)本發(fā)明,可以提供 一種電源系統(tǒng)和包括該電源系統(tǒng)的車輛,其能夠升高蓄電單元的溫度,同 時(shí)抑制向/從負(fù)載裝置接供應(yīng)/接收的電力受到的影響。
結(jié)合附圖,通過(guò)以下對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述,本發(fā)明的上述及其他目 的、特征、方面及優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的包括電源系統(tǒng)的車輛的主要部分 的示意性構(gòu)造圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變壓器的示意性構(gòu)造圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例、用于在變壓器ECU中實(shí)現(xiàn)開關(guān) 指令的生成(升壓操作)的控制構(gòu)造的流程圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例、用于在變壓器ECU中實(shí)現(xiàn)開關(guān)指令 的生成(升壓操作)的框圖。
圖5A及圖5B示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變壓器分別以電壓控 制模式及電流控制模式操作時(shí)的電力分擔(dān)。
圖6A及圖6B示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變壓器均以電流控制 模式工作時(shí)的電力分擔(dān)。圖7示出了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的變壓器中的一者停止電壓變換 操作時(shí)的電力分擔(dān)。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的改變示例的包括電源系統(tǒng)的車輛 的主要部分的示意性構(gòu)造視圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的改變示例、用于在變壓器ECU
中實(shí)現(xiàn)開關(guān)指令的生成(升壓工作)的控制構(gòu)造的流程圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的改變示例、用于在變壓器ECU中實(shí) 現(xiàn)開關(guān)指令的生成(升壓工作)的框圖。
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的包括電源系統(tǒng)的車輛的主要部 分的示意性構(gòu)造視圖。
圖12示出當(dāng)蓄電單元的溫度升高時(shí)變壓器之間的電力分擔(dān)。
圖13是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例、用于實(shí)現(xiàn)變壓器中開關(guān)指令的生成 的框圖。
圖14是示出蓄電單元的充/放電特性的一個(gè)示例的示意圖。
圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例、用于在蓄電單元中實(shí)現(xiàn)溫度升 高的控制的控制構(gòu)造的流程圖。
圖16示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的第一改變示例、當(dāng)一個(gè)蓄電單 元的溫度升高時(shí)在變壓器之間的電力分擔(dān)。
圖17是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的第二改變示例的包括電源系統(tǒng) 的車輛的主要部分的示意性構(gòu)造視圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的第二改變示例、用于在變壓器ECU 中實(shí)現(xiàn)開關(guān)指令的生成的框圖。
圖19是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的第二改變示例、用于在蓄電單 元中實(shí)現(xiàn)溫度升高的控制的控制構(gòu)造的流程圖。
具體實(shí)施例方式
將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖中相同或相應(yīng)的元件以相同 的附圖標(biāo)記來(lái)表示,因此將不再重復(fù)對(duì)其的詳細(xì)描述。 [第一實(shí)施例]圖1示出了第一實(shí)施例,其中產(chǎn)生車輛100的驅(qū)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單
元3起負(fù)載裝置的作用。車輛100通過(guò)向驅(qū)動(dòng)輪(未示出)傳遞由從電源 系統(tǒng)1向驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)的電力產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)行駛。此外, 在再生期間,車輛100使驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3由動(dòng)能產(chǎn)生電力,并將電力回 收在電源系統(tǒng)1中。
在第一實(shí)施例中,所描述的電源系統(tǒng)1具有作為多個(gè)蓄電單元的示例 的兩個(gè)蓄電單元。電源系統(tǒng)1通過(guò)主正總線MPL和主負(fù)總線MNL向/從 驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)/接收DC電力。在以下描述中,從電源系統(tǒng)1向驅(qū) 動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)的電力也被稱為"驅(qū)動(dòng)電力",而從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元 3向電源系統(tǒng)1供應(yīng)的電力也被稱為"再生電力"。
驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3包括第一逆變器(INV1) 30-1、第二逆變器 (INV2) 30-2、第一電動(dòng)發(fā)電機(jī)(MG1) 34-1、第二電動(dòng)發(fā)電機(jī)(MG2) 34-2、以及驅(qū)動(dòng)ECU (電子控制單元)32。
逆變器30-l、 30-2與主正總線MPL和主負(fù)總線MNL并聯(lián)連接,并向 /從電源系統(tǒng)1供應(yīng)/接收電力。換言之,逆變器30-1、 30-2將通過(guò)主正總 線MPL和主負(fù)總線MNL接收到的驅(qū)動(dòng)電力(DC電力)變換為AC電 力,并將該AC電力分別供應(yīng)至電動(dòng)發(fā)電機(jī)34-1、 34-2,而逆變器30-l、 30-2將由電動(dòng)發(fā)電機(jī)34-1、 34-2產(chǎn)生的AC電力變換為DC電力,并將得 到的DC電力作為再生電力供應(yīng)至電源系統(tǒng)1。例如,逆變器30-1、 30-2 由具有三相的開關(guān)元件的橋接電路構(gòu)成,并通過(guò)響應(yīng)于從驅(qū)動(dòng)ECU 32接 收到的開關(guān)指令PWM1、 PWM2來(lái)執(zhí)行開關(guān)(電路開/閉)操作,從而產(chǎn) 生三相AC電力。
電動(dòng)發(fā)電機(jī)34-1、 34-2被構(gòu)造為能夠通過(guò)分別接收從逆變器30-1、 30-2供應(yīng)的AC電力來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力,并能夠通過(guò)接收外部旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力 來(lái)產(chǎn)生AC電力。例如,通過(guò)具有嵌入永磁體的轉(zhuǎn)子的三相AC旋轉(zhuǎn)電機(jī) 來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)發(fā)電機(jī)34-1、 34-2。電動(dòng)發(fā)電機(jī)34-l、 34-2連接至動(dòng)力分配裝 置36,由此將產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸38傳遞至車輪(未示出)。
如果將驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3應(yīng)用至混合動(dòng)力車輛,則還將電動(dòng)發(fā)電機(jī) 34-1、 34-2通過(guò)動(dòng)力分配裝置36或驅(qū)動(dòng)軸38連接至發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)。然后,驅(qū)動(dòng)ECU 32控制驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3,使得實(shí)現(xiàn)由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū) 動(dòng)力與由電動(dòng)發(fā)電機(jī)34-1、 34-2產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力之間的優(yōu)化比率。如果將驅(qū) 動(dòng)力產(chǎn)生單元3應(yīng)用至混合動(dòng)力車輛,則電動(dòng)發(fā)電機(jī)34-1主要起電動(dòng)機(jī)的 作用,而電動(dòng)發(fā)電機(jī)34-2則主要起發(fā)電機(jī)的作用。
驅(qū)動(dòng)ECU 32執(zhí)行預(yù)先存儲(chǔ)的程序,由此根據(jù)從各個(gè)傳感器(未示 出)發(fā)出的信號(hào)、行駛狀態(tài)、加速器踏板位置的變化、所存儲(chǔ)的映射圖 等,來(lái)計(jì)算電動(dòng)發(fā)電機(jī)34-l、 34-2的轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值TRl、 TR2以及轉(zhuǎn)速目標(biāo) 值MRN1、 MRN2。然后,驅(qū)動(dòng)ECU 32產(chǎn)生開關(guān)指令PWM1、 PWM2并 控制逆變器30-l、 30-2,使得產(chǎn)生的電動(dòng)發(fā)電機(jī)34-1、 34-2的轉(zhuǎn)矩和速度 分別達(dá)到轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值TR1、 TR2以及轉(zhuǎn)速目標(biāo)值MRN1、 MRN2。此外, 驅(qū)動(dòng)ECU 32向電源系統(tǒng)1輸出計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值TR1、 TR2以及轉(zhuǎn) 速目標(biāo)值MRN1、 MRN2。注意,如果在電動(dòng)發(fā)電機(jī)34-1、 34-2產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)力的情況下轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值TR1、 TR2是正值,則轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值TR1、 TR2 在再生制動(dòng)的情況下是負(fù)值。
另外,電源系統(tǒng)1包括平滑電容器C、輸入/輸出電流檢測(cè)單元16、輸 入/輸出電壓檢測(cè)單元18、第一變壓器(CONV1) 8-1、第二變壓器 (C0NV2) 8-2、第一蓄電單元6-1、第二蓄電單元6-2、充/放電電流檢測(cè) 單元10-1、 10-2、充/放電電壓檢測(cè)單元12-1、 12-2、溫度檢測(cè)單元14-1、 14-2、變壓器ECU2、以及蓄電池ECU4。
平滑電容器C連接在主正總線MPL與主負(fù)總線MNL之間,并減小從 變壓器8-1、 8-2輸出的驅(qū)動(dòng)電力和從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)的再生電力中 所包含的波動(dòng)分量。
輸入/輸出電流檢測(cè)單元16被串聯(lián)地插入主正總線MPL,檢測(cè)向/從驅(qū) 動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)/接收的驅(qū)動(dòng)電力和再生電力的輸入/輸出電流值Ih, 并向變壓器ECU2輸出檢測(cè)結(jié)果。
輸入/輸出電壓檢測(cè)單元18連接在主正總線MPL與主負(fù)總線MNL之 間,檢測(cè)向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)/接收的驅(qū)動(dòng)電力和再生電力的輸入/ 輸出電壓值Vh,并向變壓器ECU2輸出檢測(cè)結(jié)果。
變壓器8-l、 8-2設(shè)置在主正總線MPL、主負(fù)總線MNL與各個(gè)蓄電單元6-1、 6-2之間,并執(zhí)行各個(gè)蓄電單元6-1、 6-2與主正總線MPL、主負(fù) 總線MNL之間的電力變換操作。具體而言,變壓器8-l、 8-2將來(lái)自蓄電 單元6-1、 6-2的放電電力升壓至規(guī)定電壓,并將得到的電力作為驅(qū)動(dòng)電力 進(jìn)行供應(yīng),而變壓器8-l、 8-2將從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)的再生電力降壓 至規(guī)定電壓,并對(duì)蓄電單元6-l、 6-2進(jìn)行充電。例如,變壓器8-l、 8-2由 升/降斬波電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
蓄電單元6-l、 6-2與主正總線MPL和主負(fù)總線MNL并聯(lián)連接,變壓 器8-l、 8-2分別置于兩者之間。例如,通過(guò)被構(gòu)造為能夠充/放電的可充電 蓄電池(例如,鎳金屬氫化物蓄電池或鋰離子蓄電池)或者通過(guò)雙電層電 容器來(lái)實(shí)現(xiàn)蓄電單元6-l、 6-2。
充/放電電流檢測(cè)單元10-1、 10-2分別被插入到將蓄電單元6-1、 6-2 連接至變壓器8-1、 8-2的電線中,檢測(cè)分別由蓄電單元6-1、 6-2的充/放 電引起的充/放電電流值Ibl、 Ib2,并向蓄電池ECU4輸出檢測(cè)結(jié)果。
充/放電壓檢測(cè)單元12-1、 12-2分別連接在將蓄電單元6-1、 6-2連接 至變壓器8-1、 8-2的電線之間,分別檢測(cè)蓄電單元6-1、 6-2的充/放電電 壓值Vbl、 Vb2,并向蓄電池ECU4輸出檢測(cè)結(jié)果。
溫度檢測(cè)單元14-1、 14-2分別布置在構(gòu)成蓄電單元6-1、 6-2的單位蓄 電池(battery cell)等的附近,檢測(cè)表示蓄電單元6-1、 6-2的內(nèi)部溫度的 蓄電單元溫度Tbl、 Tb2,并向蓄電池ECU 4輸出檢測(cè)結(jié)果。注意,溫度 檢測(cè)單元14-1、 14-2可被構(gòu)造為基于分別與構(gòu)成蓄電單元6-1、 6-2的多個(gè) 單位蓄電池對(duì)應(yīng)設(shè)置的多個(gè)檢測(cè)元件的檢測(cè)結(jié)果,來(lái)輸出例如通過(guò)平均處 理獲得的示值。
基于從充/放電電流檢測(cè)單元10-1、 10-2接收到的充/放電電流值Ibl、 Ib2、從充/放電電壓檢測(cè)單元12-1、 12-2接收到的充/放電電壓值Vbl、 Vb2、以及從溫度檢測(cè)單元14-1、 14-2接收到的蓄電單元溫度Tbl、 Tb2, 蓄電池ECU 4計(jì)算在各個(gè)蓄電單元6-1、 6-2中的S0C1、 SOC2 (充電狀 態(tài),以下簡(jiǎn)稱為"SOC")。可以采用各種公知的技術(shù)來(lái)計(jì)算蓄電單元6-1、 6-2的SOC。例如,蓄電池ECU4通過(guò)將從開路電壓值計(jì)算得到的臨 時(shí)SOC與從充/放電電流值的累計(jì)值計(jì)算得到的校正SOC相加來(lái)獲得SOC。具體而言,蓄電池ECU4根據(jù)各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的充/放電電流值IM、 Ib2 以及充/放電電壓值Vbl、 Vb2來(lái)計(jì)算蓄電單元6-1、 6-2的開路電壓值,并 將該開路電壓值應(yīng)用至表示開路電壓值與處于蓄電單元6-1、 6-2的基準(zhǔn)狀 態(tài)的SOC (預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得)之間關(guān)系的基準(zhǔn)充/放電特性,由此計(jì)算 蓄電單元6-l、 6-2的臨時(shí)SOC。然后,蓄電池ECU 4通過(guò)對(duì)充/放電電流 值Ibl、 Ib2累計(jì)來(lái)計(jì)算校正SOC,并將該校正SOC與臨時(shí)SOC相加,由 此得到SOC。
此外,蓄電池ECU4根據(jù)獲得的蓄電單元6-1、 6-2的各自的SOCl、 SOC2而得到容許電力(充電容許電力Winl、 Win2和放電容許電力 Woutl、 Wout2)。充電容許電力Winl、 Win2和放電容許電力Woutl、 Wout2表示在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的短時(shí)段的充電電力和放電電力的限制值,其由 化學(xué)反應(yīng)的限制所界定。
因此,蓄電池ECU4存儲(chǔ)通過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲得的容許電力的映射圖(在 該映射圖中將SOC和蓄電單元溫度Tb定義為參數(shù)),并根據(jù)計(jì)算得到的 SOCl、 SOC2和蓄電單元溫度Tbl、 Tb2得到各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的容許電力。注 意,確定容許電力的映射圖可包括除了 SOC和蓄電單元溫度之外的其他參 數(shù),例如蓄電單元的劣化程度。
然后,蓄電池ECU 4向變壓器ECU 2輸出獲得的蓄電單元6-1、 6-2 的充電容許電力Winl、 Win2和放電容許電力Woutl、 Wout2。
基于從輸入/輸出電流檢測(cè)單元16接收到的輸入/輸出電流值Ih、從輸 入/輸出電壓檢測(cè)單元18接收到的輸入/輸出電壓值Vh、從充/放電電流檢 測(cè)單元10-1、 10-2接收到的充/放電電流值Ibl、 Ib2、從充/放電電壓檢測(cè) 單元12-1、 12-2接收到的充/放電壓值Vbl、 Vb2、從蓄電池ECU4接收到 的Winl、 Win2、 Woutl、 Wout2、以及從驅(qū)動(dòng)ECU 32接收到的轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值 TR1、 TR2和轉(zhuǎn)速目標(biāo)值MRN1、 MRN2,變壓器ECU 2根據(jù)下述的控制 構(gòu)造來(lái)產(chǎn)生開關(guān)指令PWC1、 PWC2,并控制變壓器8-l、 8-2。
具體而言,變壓器ECU 2獲得容許電力合計(jì)值,該容許電力合計(jì)值包 括放電容許電力Woutl、 Wout2的放電容許電力合計(jì)值Ewout和充電容許 電力Winl、 Win2的充電容許電力合計(jì)值EWin中的至少一者。此外,變壓器ECU 2基于輸入/輸出電流值Ih與輸入/輸出電壓值Vh的乘積而獲得
向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)/接收的實(shí)際電力值(驅(qū)動(dòng)電力或再生電 力)。然后,變壓器ECU 2判定容許電力合計(jì)值(放電容許電力合計(jì)值 Ewout或充電容許電力合計(jì)值EWin)和實(shí)際電力值中何者更大。如果判定 為實(shí)際電力值小于容許電力合計(jì)值,則變壓器ECU2產(chǎn)生開關(guān)指令 PWC1,并控制變壓器8-1使得輸入/輸出電壓值Vh達(dá)到規(guī)定電壓值(以 下也稱為"電壓控制模式")。同時(shí),變壓器ECU 2產(chǎn)生開關(guān)指令 PWC2,并控制變壓器8-2,使得充/放電電流值Ib2達(dá)到規(guī)定電流值(以下 也稱為"電流控制模式")。
此外,變壓器ECU 2根據(jù)轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值TR1、 TR2和轉(zhuǎn)速目標(biāo)值 MRN1、 MRN2隨時(shí)間的變化來(lái)估計(jì)向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)/接收的電 力(驅(qū)動(dòng)電力或再生電力)的波動(dòng)。盡管已經(jīng)判定實(shí)際電力值小于容許電 力合計(jì)值,但如果估計(jì)電力的波動(dòng)小于規(guī)定值,則變壓器ECU2產(chǎn)生開關(guān) 指令PWC1并還控制變壓器8-1,使得充/放電電流值Ibl達(dá)到規(guī)定電流目 標(biāo)值(電流控制模式)。換言之,變壓器ECU 2將第一變壓器8-1的模式 從電壓控制模式切換為電流控制模式。
此外,變壓器ECU 2基于容許電力合計(jì)值(放電容許電力合計(jì)值 Ewout或充電容許電力合計(jì)值EWin)來(lái)判定充/放電限制是否必要。具體 而言,如果放電容許電力合計(jì)值EWout小于放電閾值,則變壓器ECU 2 判定需要放電限制。如果充電容許電力合計(jì)值EWin小于充電閾值,則變 壓器ECU 2判定需要充電限制。如果判定需要充/放電限制,則變壓器 ECU2產(chǎn)生開關(guān)指令PWC1、 PWC2并控制變壓器8-1、 8-2,使得充/放電 電流值Ibl、 Ib2分別達(dá)到規(guī)定電流目標(biāo)值(電流控制模式)。
此外,變壓器ECU2判定容許電力合計(jì)值對(duì)于實(shí)際值(放電容許電力 合計(jì)值Swout或充電容許電力合計(jì)值EWin)的電力余量(margin)。如 果判定電力余量超出蓄電單元6-2的放電容許電力Wout2或充電容許電力 Win2,則變壓器ECU 2將開關(guān)指令PWC2變?yōu)榱悖⑹棺儔浩?-2中的電 壓變換工作停止(以下也稱"控制停止模式")。
如上所述,變壓器ECU 2根據(jù)蓄電單元6-1、 6-2的充電狀態(tài)以及向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)/接收的電力的實(shí)際值來(lái)優(yōu)化控制變壓器8-1、 8-2。
在第一實(shí)施例中,驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3與"負(fù)載裝置"對(duì)應(yīng),主正總線 MPL和主負(fù)總線MNL與"電線"對(duì)應(yīng),變壓器8-1、 8-2與"多個(gè)電壓變 換單元"對(duì)應(yīng)。此外,變壓器ECU 2實(shí)現(xiàn)"實(shí)際電力值獲取裝置","第 一判定裝置","第二判定裝置","第三判定裝置","第一電壓變換 單元控制裝置","第二電壓變換單元控制裝置","第三電壓變換單元 控制裝置","第四電壓變換單元控制裝置","第五電壓變換單元控制 裝置",以及"電力波動(dòng)估計(jì)裝置"。此外,變壓器ECU2對(duì)應(yīng)于"控制 裝置"。
參考圖2,變壓器8-l由斬波電路40-l和平滑電容器Cl構(gòu)成。
在放電期間,斬波電路40-l響應(yīng)于來(lái)自變壓器ECU2 (圖1)的開關(guān) 指令PWC1,使從蓄電單元6-1接收到的DC電力(驅(qū)動(dòng)電力)升壓,而 在充電期間,斬波電路40-1使通過(guò)主正總線MPL和主負(fù)總線MNL接收 到的DC電力(再生電力)降壓。此外,斬波電路40-1包括正總線 LN1A、負(fù)總線LN1C、線LN1B、代表開關(guān)元件的晶體管Q1A、 Q1B、 二 極管D1A、 D1B、以及電感器L1。
正總線LN1A的一端連接至晶體管Q1B的集電極,而另一端連接至主 正總線MPL。此外,負(fù)總線LN1C的一端連接至蓄電單元6-1的負(fù)側(cè),而 另一端連接至主負(fù)總線MNL。
晶體管Q1A、 Q1B串聯(lián)連接在負(fù)總線LN1C與正總線LN1A之間。晶 體管Q1A具有連接至負(fù)總線LN1C的發(fā)射極并且晶體管Q1B具有連接至 正總線LN1A的集電極。此外,允許電流從發(fā)射極一側(cè)流向集電極一側(cè)的 二極管D1A、 D1B分別連接在晶體管Q1A、 Q1B的集電極與發(fā)射極之 間。此外,電感器L1連接至晶體管Q1A與晶體管Q1B的接點(diǎn)。
線LN1B的一端連接至蓄電單元6-1的正側(cè),而另一端連接至電感器Ll。
平滑電容器Cl連接在線LN1B與負(fù)總線LN1C之間,并使包含在線 LN1B與負(fù)總線LN1C之間的DC電壓中的AC分量減小。以下將描述變壓器8-1的電壓變換操作(升壓操作和降壓操作)。在
升壓操作中,變壓器ECU2 (圖1)將晶體管Q1B維持在接通狀態(tài),并且 以規(guī)定占空比接通/關(guān)斷晶體管Q1A。在晶體管Q1A的接通狀態(tài)期間,放 電電流從蓄電單元6-l依次通過(guò)線LNlB、電感器L1、晶體管Q1B和正總 線LN1A到達(dá)主正總線MPL。同時(shí),泵浦電流(pump current)從蓄電單 元6-1依次流經(jīng)線LN1B、電感器L1、晶體管Q1A以及負(fù)總線LN1C。電 感器Ll通過(guò)泵浦電流蓄積電磁能。隨后,當(dāng)晶體管Q1A從接通狀態(tài)轉(zhuǎn)變 至關(guān)斷狀態(tài)時(shí),電感器Ll將蓄積的電磁能疊加在充電電流上。由此,從 變壓器8-1供應(yīng)至主正總線MPL和主負(fù)總線MNL的DC電力的平均電壓 通過(guò)與根據(jù)占空比在電感器Ll中蓄積的電磁能對(duì)應(yīng)的電壓而升壓。
另一方面,在降壓工作中,變壓器ECU 2以規(guī)定占空比接通/關(guān)斷晶 體管Q1B,并將晶體管Q1A維持在關(guān)斷狀態(tài)。在晶體管Q1B的接通狀態(tài) 期間,充電電流從主正總線MPL依次經(jīng)過(guò)正總線LN1A、晶體管Q1B、 電感器Ll以及線LN1B到達(dá)蓄電單元6-1。隨后,當(dāng)晶體管Q1B從接通 狀態(tài)轉(zhuǎn)變至關(guān)斷狀態(tài)時(shí),電感器Ll產(chǎn)生防止電流變化的磁通。因此,充 電電流繼續(xù)依次流經(jīng)二極管D1A、電感器Ll以及線LN1B。同時(shí),著眼 于電能,僅在晶體管Q1B的接通時(shí)段期間,DC電力才供應(yīng)通過(guò)主正總線 MPL和主負(fù)總線MNL。因此,如果充電電流維持恒定(如果電感器L1的 電感足夠大),則從變壓器8-1供應(yīng)至蓄電單元6-1的DC電力的平均電 壓被設(shè)定為通過(guò)將主正總線MPL與主負(fù)總線MNL之間的DC電壓乘以占 空比而獲得的值。
為了控制變壓器8-1的上述電壓變換操作,變壓器ECU 2產(chǎn)生由控制 晶體管Q1A的接通/關(guān)斷的開關(guān)指令PWC1A和控制晶體管Q1B的接通/關(guān) 斷的開關(guān)指令PWC1B構(gòu)成的開關(guān)指令PWC1。
因?yàn)樽儔浩?-2的構(gòu)造和操作也與上述變壓器8-1類似,因此將不再 重復(fù)其詳細(xì)描述。
以下將更詳細(xì)地描述變壓器ECU 2的控制構(gòu)造。盡管變壓器ECU 2 對(duì)驅(qū)動(dòng)電力和再生電力的任一者均執(zhí)行類似的控制,但為了便于理解,將 在第一實(shí)施例中示例性地描述用于驅(qū)動(dòng)電力的控制構(gòu)造。參考圖3,變壓器ECU 2從蓄電池ECU 4獲得放電容許電力Woutl、 Wout2 (步驟S102)。然后,變壓器ECU 2判定放電容許電力合計(jì)值 EWout是否小于閾值(步驟S104)。換言之,變壓器ECU 2判定對(duì)蓄電 單元6-l、 6-2進(jìn)行放電限制是否必要。
如果放電容許電力合計(jì)值EWout不小于閾值(步驟S104為 "否"),則變壓器ECU 2基于輸入/輸出電流值Ih與輸入/輸出電壓值 Vh的乘積而獲得實(shí)際電力值(驅(qū)動(dòng)電力)(步驟S106)。然后,變壓器 ECU 2判定實(shí)際電力值是否小于放電容許電力合計(jì)值EWout (步驟 S108)。
如果實(shí)際電力值小于放電容許電力合計(jì)值EWout (步驟S108為 "是"),則變壓器ECU 2判定是否估計(jì)到驅(qū)動(dòng)電力的波動(dòng)(步驟 S110)。例如,變壓器ECU 2判定轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值TR1、 TR2和轉(zhuǎn)速目標(biāo)值 MRN1、 MRN2隨時(shí)間的改變量是否等于或大于閾值。如果估計(jì)到驅(qū)動(dòng)電 力的波動(dòng)(步驟S110為"是"),則變壓器ECU 2以電壓控制模式控制 變壓器8-1并以電流控制模式控制變壓器8-2 (步驟S112)。此外,變壓 器ECU 2判定放電容許電力合計(jì)值EWout對(duì)于實(shí)際電力值的電力余量是 否大于蓄電單元6-2的放電容許電力Wout2 (步驟S114)。換言之,變壓 器ECU 2判定實(shí)際電力值是否小于蓄電單元6-1的放電容許電力Woutl, 以及蓄電單元6-1單獨(dú)是否可以滿足電力要求。
如果放電容許電力合計(jì)值EWout對(duì)于實(shí)際電力值的電力余量大于蓄電 單元6-2的放電容許電力Wout2 (步驟S114為"是"),則變壓器ECU2 將變壓器8-2設(shè)定為控制停止模式(步驟S116)。然后,變壓器ECU2返 回至初始處理。
另一方面,如果放電容許電力合計(jì)值EWout對(duì)于實(shí)際電力值的電力余 量不大于蓄電單元6-2的放電容許電力Wout2 (步驟SU4為"否"),則 變壓器ECU 2返回至初始處理。
如果放電容許電力合計(jì)值EWout小于閾值(步驟S104為"是"), 如果實(shí)際電力值不小于放電容許電力合計(jì)值^:Wout (步驟S108為 "否"),并且如果未預(yù)期到驅(qū)動(dòng)電力的波動(dòng)(步驟S110為"否"),則變壓器ECU 2以電流控制模式控制變壓器8-1、 8-2兩者(步驟 SI 18)。然后,變壓器ECU2返回至初始處理。
如上所述,變壓器ECU 2根據(jù)驅(qū)動(dòng)電力以及放電容許電力Woutl、 Wout2來(lái)切換對(duì)于變壓器8-1、 8-2的控制模式。
參考圖4,變壓器ECU 2包括模式/目標(biāo)值確定單元50、減法單元 52、 56、 60-1、 60-2、 64-1、 64-2、比例控制單元(PI) 54、 62-1、 62-2、 除法單元58-1、 58-2、選擇單元66-1、 66-2、以及調(diào)制單元(MOD) 68-1、 68-2。
模式/目標(biāo)值確定單元50基于放電容許電力Woutl、 Wout2、轉(zhuǎn)矩目 標(biāo)值TR1、 TR2以及轉(zhuǎn)速目標(biāo)值MRN1、 MRN2來(lái)確定變壓器8-1中的控 制模式(電壓控制模式或電流控制模式)以及變壓器8-2中的控制模式 (電流控制模式或控制停止模式)。然后,模式/目標(biāo)值確定單元50根據(jù) 各個(gè)己確定的模式向選擇單元66-1、 66-2輸出模式選擇指令SELI、 SEL2。
此外,模式/目標(biāo)值確定單元50根據(jù)各個(gè)已確定的模式來(lái)確定電壓目 標(biāo)值和/或電力目標(biāo)值。具體而言,如果對(duì)變壓器8-1確定電壓控制模式, 則模式/目標(biāo)值確定單元50基于轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值TR1、 TR2以及轉(zhuǎn)速目標(biāo)值 MRN1、 MRN2來(lái)計(jì)算驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3 (圖1)的要求電壓,并確定電壓 目標(biāo)值VM。如果為變壓器8-l確定了電流控制模式,則模式/目標(biāo)值確定 單元50在不超出放電容許電力Woutl的范圍內(nèi)確定在實(shí)際電力值中將由 變壓器8-l分擔(dān)的電力目標(biāo)值PP。此外,在變壓器8-l被設(shè)定為電流控制 模式期間,模式/目標(biāo)值確定單元50將變壓器8-2的電力目標(biāo)值?2*確定為 與通過(guò)從實(shí)際電力值減去變壓器8-1的電力目標(biāo)值PP而獲得的電力值對(duì) 應(yīng)。另一方面,在變壓器8-1被設(shè)定為電壓控制模式期間,模式/目標(biāo)值確 定單元50在不超出放電容許電力Wout2的范圍內(nèi)確定在實(shí)際電力值中將 由變壓器8-2分擔(dān)的電力目標(biāo)值P2*。
注意,可以任意地確定在實(shí)際電力值中分別由變壓器8-1、 8-2分擔(dān)的 電力目標(biāo)值P"、 P2*,只要電力目標(biāo)值分布處于不超出Woutl、 Wout2的 范圍內(nèi)即可。由模式/目標(biāo)值確定單元50這樣確定的電壓目標(biāo)值VM及電力目標(biāo)值
Pl*, P2^皮分別輸出至減法單元52及除法單元58-l、 58-2。
減法單元52基于電壓目標(biāo)值VM與輸入/輸出電壓值Vh之間的差異來(lái)
執(zhí)行電壓偏差計(jì)算,并將結(jié)果輸出至比例控制單元(PI) 54。比例控制單
元54至少包括比例元件(P)和積分元件(I),并向減法單元56輸出根
據(jù)輸入電壓偏差的指令信號(hào)。
減法單元56將從比例控制單元54輸出的指令信號(hào)的符號(hào)逆轉(zhuǎn),將其
與蓄電單元6-1的充/放電電壓值Vbl/電壓目標(biāo)值Vh* (變壓器8-1中理論
升壓比的倒數(shù))相加,并輸出占空指令(電壓控制模式)#TonlA。占空指
令(電壓控制模式)訂onlA是在電壓控制模式下界定變壓器8-l的晶體管
Q1A (圖3)的接通占空的控制指令。
同時(shí),除法單元58-1將電力目標(biāo)值PP除以蓄電單元6-1的充/放電壓
值Vbl,由此運(yùn)算蓄電單元6-l的電流目標(biāo)值IbP,并向減法單元60-l輸
出結(jié)果。
減法單元60-1根據(jù)電流目標(biāo)值IbP與充/放電電流值Ibl之間的偏差 來(lái)運(yùn)算電流偏差,并向比例控制單元(PI) 62-1輸出結(jié)果。比例控制單元 62-1至少包括與上述比例控制單元54的情況類似的比例元件以及積分元 件,并根據(jù)輸入的電流偏差而向減法單元64-1輸出指令信號(hào)。
減法單元64-1將從比例控制單元(PI) 62-1輸出的指令信號(hào)的符號(hào)逆 轉(zhuǎn),將其與蓄電單元6-1的充/放電壓值Vbl/電壓目標(biāo)值Vh* (變壓器8-1 中理論升壓比的倒數(shù))相加,并輸出占空指令(電流控制模式) %TonlA。占空指令(電流控制模式)%TonlA是在電流模式下界定變壓 器8-l的晶體管QlA (圖3)的接通占空的控制指令。
此外,通過(guò)接收占空指令(電壓控制模式)#TonlA以及占空指令 (電流控制模式)%TonlA,選擇單元66-l基于來(lái)自模式/目標(biāo)值確定單元 50的模式選擇指令SEL1來(lái)選擇兩者中的任一者,并向調(diào)制單元68-1輸出 所選擇的一者作為占空指令Tonl A。
調(diào)制單元68-1將由未示出振蕩單元產(chǎn)生的載波與占空指令TonlA進(jìn) 行比較,生成切換指令PWC1A,并控制變壓器8-l。此外,除法單元58-2將電力目標(biāo)值P21余以蓄電單元6-2的充/放電電 壓值Vb2,由此運(yùn)算蓄電單元6-2的電流目標(biāo)值Ib2、并向減法單元60-2 輸出結(jié)果。
減法單元60-2基于電流目標(biāo)值化2*與充/放電電流值Ib2之間的偏差 來(lái)運(yùn)算電流偏差,并向比例控制單元(PI) 62-2輸出結(jié)果。比例控制單元 62-2至少包括與上述比例控制單元54的情況類似的比例元件以及積分元 件,并根據(jù)輸入電流偏差而向減法單元64-2輸出指令信號(hào)。
減法單元64-2將從比例控制單元62-2輸出的指令信號(hào)的符號(hào)逆轉(zhuǎn), 將蓄電單元6-2的充/放電電壓值Vb2/電壓目標(biāo)值Vh* (變壓器8-2中理論 升壓比的倒數(shù))與該指令信號(hào)相加,并輸出占空指令(電流控制模式) %Ton2A。占空指令(電流控制模式)%Ton2A是電流控制模式下界定變 壓器8-2的晶體管Q2A (圖3)的接通占空的控制指令。
此外,通過(guò)接收占空指令(電流控制模式)n/。TonlA和值"0",選擇 單元66-2基于來(lái)自模式/目標(biāo)值確定單元50的模式選擇指令SEL2來(lái)選擇 兩者中的任一者,并向調(diào)制單元68-2輸出所選擇的一者作為占空指令 Ton2A。注意,當(dāng)選擇了控制停止模式時(shí),利用值"0"來(lái)將占空指令 Ton2A保持為零,換言之,保持變壓器8-2的晶體管Q2A的關(guān)斷狀態(tài)。
調(diào)制單元68-2將由未示出的振蕩單元產(chǎn)生的載波與占空指令Toii2A 進(jìn)行比較,生成開關(guān)指令PWC2A,并控制變壓器8-2。
如上所述,對(duì)于變壓器8-l,變壓器ECU 2選擇用于輸入/輸出電壓值 Vh的電壓控制回路以及用于充/放電電流值Ibl的電流控制回路中的任一 者,并產(chǎn)生用于控制升壓操作的開關(guān)指令PWC1A,同時(shí),對(duì)于變壓器8-2,變壓器ECU 2選擇用于充/放電電流值Ib2的電流控制回路以及"0" (控制停止)中的任一者,并產(chǎn)生用于控制升壓操作的開關(guān)指令 PWC2A。
注意,盡管可以將變壓器ECU2配置為包括與各個(gè)框?qū)?yīng)的電路,但 在很多情況下,根據(jù)預(yù)先已經(jīng)設(shè)定的程序,通過(guò)變壓器ECU 2執(zhí)行處理例 程來(lái)實(shí)現(xiàn)圖4中所示的框圖中的功能。
除了使用充電容許電力Winl、 Win2以及充電容許電力合計(jì)值Ewin來(lái)替代放電容許電力Woutl、 Wout2以及放電容許電力合計(jì)值i:Wout而之 外,用于再生電力的控制設(shè)置及框圖與圖3所示的流程圖及圖4所示的框 圖類似。
此后將描述每個(gè)控制模式下的電力供應(yīng)/恢復(fù)。
圖5A示出了其中驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3消耗大體恒定驅(qū)動(dòng)動(dòng)力PL的示例。
圖5B示出了其中驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3的驅(qū)動(dòng)電力變化(APL)的示例。
參考圖5A ,在驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3消耗規(guī)定驅(qū)動(dòng)電力PL (PL<Woutl+Wout2)的情況下,驅(qū)動(dòng)電力P1、 ?2被分別分配給變壓器8-1、 8-2。這里,變壓器8-2被控制使得充/放電電流值Ibl達(dá)到如上所述電 流目標(biāo)值IbP (圖4)(電流控制模式)。因此,所供應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電力P2被 設(shè)定為上述電力目標(biāo)值P2* (圖4)。同時(shí),變壓器8-1被控制使得輸入/ 輸出電壓Vh達(dá)到上述目標(biāo)電壓V1^ (圖4)(電壓控制模式)。這里,如 果由驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3消耗的驅(qū)動(dòng)電力PL大體恒定,則可以通過(guò)控制用 于變壓器8-2的由變壓器8-1供應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電力Pl來(lái)同時(shí)控制由驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生 單元3消耗的驅(qū)動(dòng)電力PL。即,當(dāng)滿足關(guān)系式P1 =驅(qū)動(dòng)電力PL-驅(qū)動(dòng)電 力P2時(shí),通過(guò)根據(jù)各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)電力PL來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定電力目標(biāo)值 P2* (電流目標(biāo)值Ibl*),能夠以較高精度不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器8-2的電力 管理,還可實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器8-l的電力管理。
參考圖5B,如果由驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3消耗的驅(qū)動(dòng)電力波動(dòng)成為 PL+APL,則與該波動(dòng)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電力由變壓器8-l分擔(dān),因此波動(dòng)不會(huì)影 響變壓器8-2的電力管理。此外,當(dāng)變壓器8-1被控制以維持輸入/輸出電 壓值Vh至電壓目標(biāo)值VM時(shí),也可保持輸入/輸出電壓值Vh恒定,而無(wú) 論由驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3消耗的電力是否改變。
如果驅(qū)動(dòng)電力的偏差A(yù)PL為負(fù)(驅(qū)動(dòng)電力降低)并且其絕對(duì)值大于變 壓器8-1的驅(qū)動(dòng)電力PI (P2>PL+APL),則變壓器8-1操作使得與從變壓 器8-2供應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電力P2與由驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3消耗的電力(PL+APL) 之間的差值相當(dāng)?shù)碾娏Ρ换謴?fù)并被存儲(chǔ)在變壓器8-l中(降壓操作)。
圖6A示出了其中驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3消耗大致恒定驅(qū)動(dòng)電力PL的示例。
圖6B示出了其中驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3的驅(qū)動(dòng)電力變化(APL)的示例。 參考圖6A,如果驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3消耗大于放電容許電力合計(jì)值 IWout (= Woutl + Wout2)的驅(qū)動(dòng)電力PL,或者如果判定放電因放電容許電 力合計(jì)值IWout低于放電閾值而被限制,則處于由放電容許電力Woutl、 Wout2限制的范圍內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電力Pl、 P2分別由變壓器8-1、 8-2分擔(dān)。 即,變壓器8-1、 8-2被控制使得充/放電電流值Ibl、 Ib2被設(shè)定為基于 (處于分別由放電容許電力Woutl、 Wout2限制的范圍內(nèi)的)電力目標(biāo)值 Pl*, P2* (圖4)而確定的電流目標(biāo)值Ibl*, Ib2* (圖4)(電流控制模 式)。
參考圖6B,如果驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3中的驅(qū)動(dòng)電力波動(dòng)成為PL+APL, 則來(lái)自蓄電單元6-1、 6-2的驅(qū)動(dòng)電力被限制在分別由放電容許電力 Woutl、 Wout2限制的范圍內(nèi),因此,可以抑制對(duì)蓄電單元6-1、 6-2的過(guò) 度放電。由此可避免蓄電單元6-l、 6-2的過(guò)度劣化等。
當(dāng)在由變壓器8-1、 8-2供應(yīng)的電力與在驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3中需要的驅(qū) 動(dòng)電力之間產(chǎn)生電力不平衡時(shí),輸入/輸出電壓值Vh可降低至(Vh-AVh)。在此情況下,驅(qū)動(dòng)ECU32 (圖1)等限制所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力,來(lái)抑 制驅(qū)動(dòng)電力的過(guò)度消耗。
參考圖7,如果在圖5所示的情況下在驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3中需要的驅(qū) 動(dòng)電力PL低于蓄電單元6-1的放電容許電力Woutl,則變壓器ECU 2使 變壓器8-2的電力變換操作停止(控制停止模式)。然后,來(lái)自蓄電單元 6-2的驅(qū)動(dòng)電力P2被設(shè)定為零,并且可抑制諸如變壓器8-2中的開關(guān)損耗 之類的變換損耗。同時(shí),蓄電單元6-1以及變壓器8-1應(yīng)當(dāng)供應(yīng)驅(qū)動(dòng)力產(chǎn) 生單元3中所需的全部驅(qū)動(dòng)電力PL。
因此,變壓器8-1可將輸入/輸出電壓值Vh保持至電壓目標(biāo)值Vh* (圖4),并且能夠通過(guò)抑制因變壓器8-2的電力變換操作的停止而導(dǎo)致 的變換損耗,來(lái)從整體上提高能量效率。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例,如果向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元供應(yīng)/接收的實(shí) 際電力值低于蓄電單元的容許電力合計(jì)值,則在電壓控制模式下控制第一變壓器使得輸入/輸出電壓值達(dá)到規(guī)定電壓目標(biāo)值,而在電流控制模式下控 制第二變壓器使得第二蓄電單元的充/放電電流值達(dá)到規(guī)定電流目標(biāo)值。因 此,能夠以較高精度管理連接至第二變壓器的第二蓄電單元的電流值(即 第二蓄電單元的充/放電電力)。此外,第一變壓器試圖將輸入/輸出電壓
值維持至電壓目標(biāo)值。因此,即使向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元供應(yīng)/接收的電力 產(chǎn)生波動(dòng),也可根據(jù)電力的波動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)連接至第一變壓器的第一蓄電單元 的充/放電電力。因此,也可滿足波動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元的電力要求。由此 可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元的電力要求進(jìn)行的電力供應(yīng)/恢復(fù)和第二蓄電 單元的電力管理兩者。因此,可以實(shí)現(xiàn)能夠根據(jù)向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元供應(yīng) /接收的電力來(lái)以較高精度在蓄電單元中進(jìn)行電力管理的電源系統(tǒng)。
此外,根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例,基于來(lái)自驅(qū)動(dòng)ECU的轉(zhuǎn)速目標(biāo)值 和轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值的隨時(shí)間改變量來(lái)估計(jì)向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元供應(yīng)/接收的電 力(驅(qū)動(dòng)電力或再生電力)的波動(dòng)。然后,如果確定電力波動(dòng)較小,則在 電流控制模式下控制第一及第二變壓器。因此,如果估計(jì)第一及第二蓄電 單元的充/放電電力的波動(dòng)較小,則可以較高精度實(shí)現(xiàn)對(duì)第一及第二蓄電單 元每一者的電力管理。
此外,根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例,基于蓄電單元的容許電力合計(jì)值來(lái) 判定充/放電限制是否必要。如果判定充/放電限制必要,則在電流控制模 式下控制第一及第二變壓器。因此,如果可能發(fā)生第一及第二蓄電單元的 過(guò)度充電或過(guò)度放電,則通過(guò)限制充/放電電流來(lái)執(zhí)行各個(gè)蓄電單元的電力 管理,由此可靠地避免過(guò)度充電或過(guò)度放電。
此外,根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例,確定蓄電單元相對(duì)于容許電力合計(jì) 值的實(shí)際電力值的電力余量。如果確定電力余量大于第二蓄電單元的容許 電力,則使第二變壓器的電壓變換操作停止。因此,可以抑制第二變壓器 中諸如開關(guān)損耗之類的變換損耗,并且可以從整體上提高效率。 (改變示例)
除了上述具有兩個(gè)蓄電單元的電源系統(tǒng)之外,本發(fā)明還可應(yīng)用至具有 三個(gè)或更多蓄電單元的電源系統(tǒng)。
參考圖8,因?yàn)檐囕v100#包括替代圖1所示車輛100中的電源系統(tǒng)1而設(shè)置的電源系統(tǒng)1#,故將不再重復(fù)對(duì)驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3的詳細(xì)描述。在 第一實(shí)施例的改變示例中,將描述包括N個(gè)蓄電單元的電源系統(tǒng)1#。
電源系統(tǒng)1#包括替代變壓器8-1、 8-2,蓄電單元6-l、 6-2,充/放電電 流檢測(cè)單元10-1、 10-2,充/放電電壓檢測(cè)單元12-1、 12-2,以及溫度檢測(cè) 單元14-1、 14-2而設(shè)置的變壓器8-1至8-N、蓄電單元6-1至6-N、充/放 電電流檢測(cè)單元10-1至IO-N、充/放電電壓檢測(cè)單元12-1至12-N、以及 溫度檢測(cè)單元14-1至14-N,還包括替代圖1所示的電源系統(tǒng)1中的變壓 器ECU 2及蓄電池ECU 4而設(shè)置的變壓器ECU 2#及蓄電池ECU 4#。
蓄電單元6-1至6-N并聯(lián)連接至主正總線MPL及主負(fù)總線MNL,使 得變壓器8-1至8-N分別置于在蓄電單元6-1至6-N與主正總線MPL及主 負(fù)總線MNL之間。充/放電電流檢測(cè)單元10-1至IO-N、充/放電電壓檢測(cè) 單元12-1至12-N、以及溫度檢測(cè)單元14-1至14-N分別對(duì)應(yīng)于蓄電單元 6-l至6-N設(shè)置。
蓄電池ECU 4#基于從充/放電電流檢測(cè)單元10-1至10-N接收到的充/ 放電電流值Ibl至IbN、從充/放電電壓檢測(cè)單元12-1至12-N接收到的充/ 放電電壓值Vbl至VbN、以及從溫度檢測(cè)單元14-1至14-N接收到的蓄電 單元溫度Tbl至TbN來(lái)計(jì)算各個(gè)蓄電單元6-1至6-N中的充電狀態(tài)S0C1 至SOCN。然后,蓄電池ECU 4#基于獲得的各個(gè)蓄電單元6-1至6-N的各 個(gè)充電狀態(tài)SOC1至SOCN來(lái)獲得容許電力(充電容許電力Winl至WinN 及放電容許電力Woutl至WoutN)。此外,蓄電池ECU 4#向變壓器ECU 2弁輸出蓄電單元6-1至6-N的充電狀態(tài)S0C1至SOCN、充電容許電力 Winl至WinN以及放電容許電力Woutl至WoutN。
變壓器ECU 2#分別基于輸入/輸出電流值Ih、輸入/輸出電壓值Vh、 充/放電電流值Ibl至IbN、充/放電電壓值Vbl至VbN、放電容許電力 Woutl至WoutN、充電容許電力Winl至WinN以及轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值TR1、 TR2和轉(zhuǎn)速目標(biāo)值MRN1、 MRN2,來(lái)產(chǎn)生開關(guān)指令PWC1至PWCN,并 控制變壓器8-1至8-N。
具體而言,變壓器ECU 2#獲得包括放電容許電力Woutl至WoutN的 放電容許電力合計(jì)值EWout以及充電容許電力Winl至WinN的充電容許電力合計(jì)值Ewin在內(nèi)的容許電力合計(jì)值。此外,變壓器ECU 2#基于輸入/ 輸出電流值Ih與輸入/輸出電壓值Vh的乘積而獲得向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3 供應(yīng)/接收的實(shí)際電力值(驅(qū)動(dòng)電力或再生電力)。然后,變壓器ECU2弁 判定容許電力合計(jì)值(放電容許電力合計(jì)值Ewout或充電容許電力合計(jì)值 EWin)與實(shí)際電力值何者更大。如果判定實(shí)際電力值小于容許電力合計(jì) 值,則變壓器ECU 2#產(chǎn)生開關(guān)指令PWC1,并控制變壓器8-1使得輸入/ 輸出電壓值Vh達(dá)到規(guī)定電壓值(電壓控制模式)。同時(shí),變壓器ECU2弁 產(chǎn)生開關(guān)指令PWC2至PWCN,并控制變壓器8-2至8-N,使得充/放電電 流值Ib2至IbN分別達(dá)到規(guī)定電流值(電流控制模式)。
此外,變壓器ECU2弁根據(jù)轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值TR1、 TR2以及轉(zhuǎn)速目標(biāo)值 MRN1、 MRN2隨時(shí)間的變化來(lái)估計(jì)向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)/接收的電 力(驅(qū)動(dòng)電力或再生電力)的波動(dòng)。如果判定實(shí)際電力值小于容許電力合 計(jì)值(放電容許電力合計(jì)值i:Wout或充電容許電力合計(jì)值EWin)并且估 計(jì)電力的波動(dòng)小于規(guī)定值,則除了變壓器8-2至8-N之外,變壓器ECU2弁 還產(chǎn)生開關(guān)指令PWC1并還控制變壓器8-1,使得充/放電電流值Ibl達(dá)到 規(guī)定電流目標(biāo)值(電流控制模式)。換言之,變壓器ECU2弁將第一變壓 器8-l的模式從電壓控制模式切換為電流控制模式。
此外,變壓器ECU 2#基于容許電力合計(jì)值(放電容許電力合計(jì)值 EWout以及充電容許電力合計(jì)值i:Win)來(lái)判定充/放電限制是否必要。如 果判定需要充/放電限制,則變壓器ECU 2#產(chǎn)生開關(guān)指令PWC1至PWCN 并控制變壓器8-1至8-N,使得充/放電電流值Ibl至IbN分別達(dá)到規(guī)定電 流目標(biāo)值(電流控制模式)。
此外,變壓器ECU 2#判定容許電力合計(jì)值(放電容許電力合計(jì)值 EWout或充電容許電力合計(jì)值EWin)相對(duì)于實(shí)際電力值的電力余量。如 果確定電力余量超出蓄電單元6-2至6-N的放電容許電力Wout2至WoutN 或充電容許電力Win2至WinN中的至少一者,則變壓器ECU 2弁將連接至 與該容許電力對(duì)應(yīng)的蓄電單元的變壓器的開關(guān)指令改變?yōu)榱悖⑹乖撟儔?器中的電壓變換操作停止(控制停止模式)。
因?yàn)樵谄渌矫娓淖兪纠c上述第一實(shí)施例相同,故不再重復(fù)進(jìn)行詳細(xì)描述。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例的改變示例中,驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3與"負(fù)載裝
置"對(duì)應(yīng),主正總線MPL及主負(fù)總線MNL與"電線"對(duì)應(yīng),而變壓器8-l至8-N與"多個(gè)電壓變換單元"對(duì)應(yīng)。此外,變壓器ECU 2#實(shí)現(xiàn)"實(shí)際 電力值獲取裝置","容許電力獲取裝置","第一判定裝置","第二 判定裝置","第三判定裝置","第一電壓變換單元控制裝置","第 二電壓變換單元控制裝置","第三電壓變換單元控制裝置","第四電 壓變換單元控制裝置",以及"電力波動(dòng)估計(jì)裝置"。此外,變壓器ECU 2#對(duì)應(yīng)于"控制裝置"。
以下將更詳細(xì)地描述變壓器ECU 2#的控制構(gòu)造。盡管變壓器ECU 2# 對(duì)驅(qū)動(dòng)電力和再生電力中的任一者均執(zhí)行類似的控制,但與第一實(shí)施例類 似,將示例性地描述用于驅(qū)動(dòng)電力的控制構(gòu)造。
參考圖9,變壓器ECU 2#從蓄電池ECU 4#獲取放電容許電力Woutl 至WoutN (步驟S202)。然后,變壓器ECU 2#判定放電容許電力合計(jì)值 EWout是否小于閾值(步驟S204)。換言之,變壓器ECU 2#判定對(duì)蓄電 單元6-1至6-N進(jìn)行放電限制是否必要。
如果放電容許電力合計(jì)值EWout不小于閾值(步驟S204為 "否"),則變壓器ECU 2#基于輸入/輸出電流值Ih與輸入/輸出電壓值 Vh的乘積而獲得實(shí)際電力值(驅(qū)動(dòng)電力)(步驟S206)。然后,變壓器 ECU 2#判定實(shí)際電力值是否小于放電容許電力合計(jì)值SWout (步驟 S208)。
如果實(shí)際電力值小于放電容許電力合計(jì)值EWout (步驟S208為 "是"),則變壓器ECU 2#判定是否預(yù)期到驅(qū)動(dòng)電力的波動(dòng)(步驟 S210)。如果預(yù)期到驅(qū)動(dòng)電力的波動(dòng)(步驟S210為"是"),則變壓器 ECU 2#在電壓控制模式下控制變壓器8-1并在電流控制模式下控制變壓器 8-2至8-N (步驟S212)。此外,變壓器ECU 2#判定放電容許電力合計(jì)值 i:Wout對(duì)于實(shí)際電力值的電力余量是否大于蓄電單元6-2至6-N中的至少 一者的放電容許電力Wout (步驟S214)。換言之,如果蓄電單元6-2至 6-N中至少一個(gè)蓄電單元被排除,則變壓器ECU 2#判定其余蓄電單元是否可以滿足電力要求。
如果放電容許電力合計(jì)值i:wout對(duì)于實(shí)際電力值的電力余量大于蓄電
單元6-2至6-N中至少一者的放電容許電力Wout (步驟S214為 "是"),則變壓器ECU 2#將連接至上述至少一個(gè)蓄電單元的變壓器設(shè) 定為控制停止模式(步驟S216)。然后,變壓器ECU 2#返回至初始處理 步驟。
另一方面,如果放電容許電力合計(jì)值EWout對(duì)于實(shí)際電力值的電力余 量不大于蓄電單元6-2至6-N中至少一者的放電容許電力Wout (步驟 S214為"否"),則變壓器ECU2弁返回至初始處理步驟。
如果放電容許電力合計(jì)值EWout小于閾值(步驟S204為"是"), 如果實(shí)際電力值不小于放電容許電力合計(jì)值i:Wout (步驟S208為 "否"),并且如果未預(yù)期到驅(qū)動(dòng)電力的波動(dòng)(步驟S210為"否"), 則變壓器ECU 2#在電流控制模式下控制全部變壓器8-1至8-N (步驟 S218)。然后,變壓器ECU2弁返回至初始處理步驟。
如上所述,變壓器ECU 2#根據(jù)驅(qū)動(dòng)電力以及放電容許電力Woutl至 WoutN來(lái)為變壓器8-1至8-N切換控制模式。注意,各種選擇變壓器(如 上所述為其需在步驟S214中設(shè)定控制停止模式)的方法均可行。例如, 可以優(yōu)選地停止對(duì)于放電容許電力Wout具有較小絕對(duì)值的變壓器。通過(guò) 上述方法,因?yàn)榭梢允垢髷?shù)量的變壓器停止,故可進(jìn)一步抑制開關(guān)損 耗。
參考圖10,在變壓器ECU 2#的框圖中,替代除法單元58-2,減法單 元60-2,比例控制單元62-2,減法單元64-2,選擇單元66-2,以及調(diào)制單 元68-2,設(shè)置了除法單元58-2至58-N,減法單元60-2至60-N,比例控制 單元62-2至62-N,減法單元64-2至64-N,選擇單元66-2至66-N,以及 調(diào)制單元68-2至68-N,此外還替代圖4所示的框圖中的模式/目標(biāo)值確定 單元50設(shè)置了模式/目標(biāo)值確定單元50#。
模式/目標(biāo)值確定單元50#基于放電容許電力Woutl至WoutN、轉(zhuǎn)矩目 標(biāo)值TR1、 TR2以及轉(zhuǎn)速目標(biāo)值MRN1、 MRN2來(lái)確定變壓器8-1中的控 制模式(電壓控制模式或電流控制模式)以及變壓器8-2至8-N中的控制模式(電流控制模式或控制停止模式)。然后,模式/目標(biāo)值確定單元50#
根據(jù)各個(gè)確定的模式向選擇單元66-1至66-N輸出模式選擇指令SEL1至 SELN。
此外,模式/目標(biāo)值確定單元50#根據(jù)各個(gè)確定的模式來(lái)確定電壓目標(biāo) 值和/或電流目標(biāo)值。具體而言,如果對(duì)變壓器8-1確定了電壓控制模式, 則模式/目標(biāo)值確定單元50#基于轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值TR1、 TR2以及轉(zhuǎn)速目標(biāo)值 MRN1、 MRN2來(lái)計(jì)算驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3 (圖1)的要求電壓,并確定電壓 目標(biāo)值Vh、如果為變壓器8-1確定了電流控制模式,則模式/目標(biāo)值確定 單元50#在不超出放電容許電力Woutl的范圍內(nèi)確定在實(shí)際電力值中將由 變壓器8-1分擔(dān)的電力目標(biāo)值Pl*。此外,模式/目標(biāo)值確定單元50#在不 超出放電容許電力Woutl至WoutN的范圍內(nèi)確定分別要由變壓器8-2至 8-N分擔(dān)的電力目標(biāo)值?2*至PN* 。
由模式/目標(biāo)值確定單元50#如此確定的電壓目標(biāo)值VM以及電力目標(biāo) 值P"至PN^皮分別輸出至減法單元52以及除法單元58-1至58-N。
如上所述,對(duì)于變壓器8-1,變壓器ECU2弁選擇用于輸入/輸出電壓值 Vh的電壓控制回路以及用于充/放電電流值Ibl的電流控制回路中的任一 者,并產(chǎn)生用于控制升壓操作的開關(guān)指令PWC1A。同時(shí),對(duì)于變壓器8-2 至8-N,變壓器ECU 2選擇用于充/放電電流值Ib2至IbN的電流控制回路 以及"0"(控制停止)中的任一者,并產(chǎn)生用于控制升壓操作的開關(guān)指 令PWC2A至PWCNA。
因?yàn)楦淖兪纠谄渌矫媾c結(jié)合圖4在第一實(shí)施例中描述的相同,故 不再重復(fù)其詳細(xì)描述。
除了替代放電容許電力Woutl至WoutN以及放電容許電力合計(jì)值 EWout而使用了充電容許電力Winl至WinN以及充電容許電力合計(jì)值 i:Win之外,用于再生電力的控制結(jié)構(gòu)及框圖與圖9所示的流程圖及圖10 所示的框圖類似。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的改變示例,即使具有三個(gè)或更多變壓器和 蓄電單元,也可實(shí)現(xiàn)與上述本發(fā)明的第一實(shí)施例中類似的效果。因此,取 決于負(fù)載裝置的要求電力,可以相對(duì)自由地設(shè)計(jì)變壓器及蓄電單元的數(shù)量。因此,可以實(shí)現(xiàn)能夠向/從各種尺寸和類型的負(fù)載裝置供應(yīng)/接收電力 的電源系統(tǒng)。
此外,在本發(fā)明的第一實(shí)施例及其改變示例中,僅示出了從蓄電單元 向負(fù)載裝置供應(yīng)電力(放電)的結(jié)構(gòu),但是,本發(fā)明可應(yīng)用至從蓄電單元 向負(fù)載裝置供應(yīng)電力(放電)的結(jié)構(gòu)、用于從負(fù)載裝置向蓄電單元供應(yīng)電 力(充電)的結(jié)構(gòu)、以及適于前述兩者的結(jié)構(gòu)中的任何一種結(jié)構(gòu)。
此外,在本發(fā)明的第一實(shí)施例及其改變示例中,己經(jīng)示出了其中僅特 定一個(gè)變壓器(第一變壓器8-1)可在電壓控制模式下控制的結(jié)構(gòu),但 是,無(wú)需使被配置為可在上述電壓控制模式下控制的變壓器固定不變。例 如,可連續(xù)選擇具有更接近控制中值的SOC以及具有對(duì)電力波動(dòng)的最大余 量的蓄電單元,并且可優(yōu)選地選擇連接至這樣選擇的蓄電單元的變壓器用 于電壓控制模式。
在上述第一實(shí)施例中,已經(jīng)描述了在滿足驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3的電力要
求的同時(shí)能夠以較高精度在各個(gè)蓄電單元中進(jìn)行電力管理的電源系統(tǒng)。此 外,在下述第二實(shí)施例中,將描述能夠提高蓄電單元的溫度、同時(shí)抑制向/ 從負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的電力的波動(dòng)的電源系統(tǒng)。
參考圖11,車輛系統(tǒng)100A包括電源系統(tǒng)1A以及驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3。 電源系統(tǒng)1A等同于下述系統(tǒng),其中替代根據(jù)圖1所示的第一實(shí)施例的電 源系統(tǒng)1中的變壓器ECU 2及蓄電池ECU 4而設(shè)置了變壓器ECU 2A及蓄 電池ECU 4A。因?yàn)橐呀?jīng)在之前描述了電源系統(tǒng)1A及驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3,
故將不再重復(fù)詳細(xì)描述。
蓄電池ECU 4A基于分別從溫度檢測(cè)單元14-1、 14-2接收到的蓄電單 元溫度Tbl、 Tb2來(lái)判定蓄電單元6-1、 6-2的溫度升高控制是否必要。具 體而言,蓄電池ECU 4A判定是否各個(gè)蓄電單元溫度Tbl、 Tb2均低于相 應(yīng)溫度下限值(例如,-10QC),并向變壓器ECU 2A輸出對(duì)其溫度低于相 應(yīng)溫度下限值的蓄電單元的溫度升高要求(溫度升高要求DMN1或溫度升 高要求DMN2)。
同時(shí),根據(jù)蓄電單元溫度Tbl、 Tb2,基于蓄電單元的充/放電特性(即,基于充/放電電流與充/放電電壓之間的關(guān)系(Ib-Vb特性)),蓄電
池ECU 4A確定電流控制模式下的電流目標(biāo)值(電流目標(biāo)值Ibl*或電流目 標(biāo)值Ib2*),并將電流目標(biāo)值與溫度升高要求一起向變壓器ECU2A輸 出。
此外,如果蓄電單元溫度Tbl、 Tb2兩者均低于相應(yīng)溫度下限值,則 蓄電池ECU 4A為蓄電單元6-1、 6-2中具有較高優(yōu)先級(jí)的一個(gè)蓄電單元輸 出溫度升高要求。這里,基于蓄電單元的滿充電容量、蓄電單元的SOC、 以及蓄電單元溫度與規(guī)定工作溫度范圍的偏差量等來(lái)確定優(yōu)先級(jí)。
在根據(jù)第二實(shí)施例的電源系統(tǒng)1A中,除了其中設(shè)置了具有相同特性 值(例如,滿充電容量以及電壓值等)的兩個(gè)蓄電單元的結(jié)構(gòu)之外,其中 設(shè)置具有彼此不同特性值的兩個(gè)蓄電單元的結(jié)構(gòu)也是可行的。此外,即使 兩個(gè)蓄電單元在特性值方面相同,其中用途不同的實(shí)施例(例如, 一個(gè)持 續(xù)地執(zhí)行充電/放電,而另一個(gè)僅在加速及減速期間執(zhí)行充電/放電)也是 可行的。此外,其中兩個(gè)蓄電單元在彼此不同的物理位置被設(shè)置在車輛中 的結(jié)構(gòu)(例如,車輛內(nèi)部及外部)也是可行的。
如上所述,確定蓄電單元溫度的因素并不相同,并且并不總是在不同 蓄電單元之間蓄電單元溫度低于相應(yīng)溫度下限的時(shí)段會(huì)發(fā)生重疊。因此, 與根據(jù)第二實(shí)施例的電源系統(tǒng)1A類似,即使在用于升高蓄電單元6-l、 6-2中任一者的溫度的結(jié)構(gòu)下,實(shí)際也不會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
此外,分別基于從輸入/輸出電壓檢測(cè)單元18接收到的輸入/輸出電壓 值Vh、從充/放電流檢測(cè)單元10-1、 10-2接收到的充/放電電流值Ibl、 Ib2、從充/放電壓檢測(cè)單元12-1、 12-2接收到的充/放電壓值Vbl、 Vb2、 以及從蓄電池ECU 4A接收到的溫度升高要求DMN1、 DMN2和電流目標(biāo) 值Ibl*、 Ib2*,變壓器ECU 2A根據(jù)下述控制結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生開關(guān)指令 PWC1、 PWC2,并控制變壓器8-1、 8-2。具體而言,通過(guò)從蓄電池ECU 4A接收溫度升高要求DMN1或DMN2,變壓器ECU 2A將相應(yīng)變壓器設(shè) 定為電流控制模式,而變壓器ECU 2A將其余變壓器設(shè)定為電壓控制模 式。此外,變壓器ECU2A執(zhí)行電流控制,使得設(shè)定至電流控制模式的變 壓器的充/放電電流值與從蓄電池ECU 4A接收到的電流目標(biāo)值匹配。變壓器ECU 2A向設(shè)定至電壓控制模式的變壓器提供開關(guān)指令,使得
輸入/輸出電壓值Vh達(dá)到規(guī)定電壓目標(biāo)值。因此,可以使在電源系統(tǒng)1A 與驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3之間供應(yīng)/接收的電力的電壓穩(wěn)定,而不會(huì)受到設(shè)定至
電流控制模式的變壓器(即,與其溫度應(yīng)當(dāng)被升高的蓄電單元對(duì)應(yīng)的變壓 器)中電壓變換操作的狀態(tài)的影響。
這里,根據(jù)在電源系統(tǒng)1A與驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3之間電力的供應(yīng)/接收 的平衡,輸入/輸出電壓值Vh經(jīng)歷擾動(dòng)。g卩,如果在整個(gè)車輛系統(tǒng)100A 中供應(yīng)的電力量相對(duì)于電力消耗總量較小,則輸入/輸出電壓值Vh變得較 低。此外,如果在整個(gè)車輛系統(tǒng)100A中供應(yīng)的電力量相對(duì)于電力消耗總 量較大,則輸入/輸出電壓值Vh變得較高。換言之,使得輸入/輸出電壓值 Vh達(dá)到規(guī)定電壓目標(biāo)值的控制表示根據(jù)在驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3中的電力消耗 (或再生電力)波動(dòng)而對(duì)從設(shè)定至電壓控制模式的變壓器供應(yīng)的電力的間 接控制。因此,電源系統(tǒng)1A可升高已經(jīng)要求提高溫度的蓄電單元的溫 度,同時(shí)抑制對(duì)于向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3供應(yīng)/接收的電力的影響。
電源系統(tǒng)1A在其他方面與根據(jù)上述第一實(shí)施例的電源系統(tǒng)1相同, 將不再重復(fù)詳細(xì)描述。
在第二實(shí)施例中,驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3與"負(fù)載裝置"對(duì)應(yīng),主正總線 MPL及主負(fù)總線MNL與"電線"對(duì)應(yīng),而變壓器8-1、 8-2與"多個(gè)電壓 變換單元"對(duì)應(yīng)。此外,蓄電池ECU 4A實(shí)現(xiàn)"蓄電單元溫度獲取裝置" 以及"溫度判定裝置",并且變壓器ECU 2A實(shí)現(xiàn)"溫度判定裝置"以及 "模式設(shè)定裝置"。此外,變壓器ECU2A對(duì)應(yīng)于"控制裝置"。
注意,在以下描述中,變壓器8-l、 8-2,蓄電單元6-l、 6-2,充/放電 電流值Ibl、 Ib2,充/放電電壓值Vbl、 Vb2,以及蓄電單元溫度Tbl、 Tb2 也分別被總稱為變壓器8、蓄電單元6、充/放電電流值Ib、充/放電電壓值 Vb、以及蓄電單元溫度Tb。
參考圖12,將描述其中蓄電單元6-2的蓄電單元溫度Tb2低于溫度下 限值的示例。當(dāng)蓄電池ECU 4A向變壓器ECU 2A輸出用于蓄電單元6-2 的溫度升高要求DMN2時(shí),變壓器ECU 2A將連接至蓄電單元6-2的變壓 器8-2設(shè)定為電流控制模式,并將其余變壓器8-1設(shè)定為電壓控制模式。然后,變壓器ECU 2A產(chǎn)生開關(guān)指令PWC2并控制變壓器8-2,使得蓄電 單元6-2的充/放電電流值Ib2與從蓄電池ECU 4A接收到的電流目標(biāo)值 ^2*匹配。此外,變壓器ECU 2A產(chǎn)生開關(guān)指令PWC1并控制變壓器8-1,使得輸入/輸出電壓值Vh與電壓目標(biāo)值Vl^匹配。
因此,蓄電單元6-2的充/放電電流值Ib2被維持在適于蓄電單元6-2 中的溫度升高的電流目標(biāo)值Ib2*。這里,如果假定驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3中要 求的電力作為驅(qū)動(dòng)電力PL被消耗,則變壓器8-2 (即,蓄電單元6-2)負(fù) 責(zé)與充/放電電流值Ib2對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電力P2。此外,如上所述,變壓器8-l 執(zhí)行用于間接保持電力平衡的控制。因此,由變壓器8-1 (即,蓄電單元 6-2)分擔(dān)的驅(qū)動(dòng)電力Pl滿足關(guān)系式驅(qū)動(dòng)電力Ph驅(qū)動(dòng)電力PL-驅(qū)動(dòng)電 力P2。
自然,如果驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3的驅(qū)動(dòng)電力PL因某些因素而產(chǎn)生波 動(dòng),則變壓器8-1的驅(qū)動(dòng)電力Pl朝向放電一側(cè)和充電一側(cè)中的任一側(cè)改 變。此外,因?yàn)樽儔浩?-2的驅(qū)動(dòng)電力P2的充/放電電流值Ib2被控制使得 其與電流目標(biāo)值化2*匹配,故變壓器8-2的驅(qū)動(dòng)電力P2隨時(shí)間經(jīng)過(guò)而大致 保持恒定。因此,變壓器8-l補(bǔ)償了驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3的驅(qū)動(dòng)電力PL的波 動(dòng)成份。
盡管上述圖12示出了其中要提高蓄電單元6-2的溫度的示例,但在其 中要提高蓄電單元6-1的溫度的示例中也類似地執(zhí)行電力分擔(dān)。
參考圖13,變壓器ECU2A包括模式/目標(biāo)值確定單元50A、減法單 元52-1、 52-2、 56-1、 56-2、 60-1、 60-2、 64-1、 64-2、比例控制單元 (PI) 54-1、 54-2、 62-1、 62-2、選擇單元66-1、 66-2、以及調(diào)制單元 (MOD) 68-1、 68-2。
減法單元52-1、 56-1以及比例控制單元54-1構(gòu)成用于在變壓器8-1中 實(shí)現(xiàn)電壓控制模式的控制模塊,并向選擇單元66-1輸出用于變壓器8-1的 占空指令(電壓控制模式)#TonlA。減法單元60-1、 64-1以及比例控制 單元62-1構(gòu)成用于在變壓器8-1中實(shí)現(xiàn)電流控制模式的控制模塊,并向選 擇單元66-1輸出用于變壓器8-1的占空指令(電流控制模式)%TonlA。
類似的,減法單元52-2、 56-2以及比例控制單元54-2構(gòu)成用于在變壓器8-2中實(shí)現(xiàn)電壓控制模式的控制模塊,并向選擇單元66-2輸出用于變 壓器8-2的占空指令(電壓控制模式)#Ton2A。減法單元60-2、 64-2以及 比例控制單元62-2構(gòu)成用于在變壓器8-2中實(shí)現(xiàn)電流控制模式的控制模 ±央,并向選擇單元66-2輸出用于變壓器8-2的占空指令(電流控制模式) %Ton2A。
模式/目標(biāo)值確定單元50A基于溫度升高要求DMN1、 DMN2來(lái)確定 變壓器8-l中的控制模式(電壓控制模式或電流控制模式)以及變壓器8-2 中的控制模式(電流控制模式或控制停止模式)。然后,模式/目標(biāo)值確定 單元50A根據(jù)各個(gè)確定的模式向選擇單元66-1、 66-2輸出模式選擇指令 SEL1、 SEL2。
選擇單元66-1基于模式選擇指令SEL1選擇占空指令(電壓控制模 式)#TonlA以及占空指令(電流控制模式)%TonlA中的任一者,并且 向調(diào)制單元68-1輸出所選擇的一個(gè)占空指令作為占空指令TonlA。此外, 選擇單元66-2基于模式選擇指令SEL2選擇占空指令(電壓控制模式) #Ton2A以及占空指令(電流控制模式)%Ton2A中的任一者,并且向調(diào) 制單元68-2輸出所選擇的一個(gè)占空指令作為占空指令Ton2A。
此外,為了在電流控制模式下設(shè)定電流目標(biāo)值,模式/目標(biāo)值確定單元 50A分別向減法單元60-1、 60-2輸出與溫度升高要求DMNl、 DMN2—同 提供的電流目標(biāo)值Ibl*、 Ib2*。此外,為了在電壓控制模式下設(shè)定電壓目 標(biāo)值,模式/目標(biāo)值確定單元50A向減法單元52-1、 52-2輸出規(guī)定的電壓 目標(biāo)值Vh氣注意,電壓目標(biāo)值VM可以是預(yù)先已經(jīng)設(shè)定的固定值,或者 是與其溫度應(yīng)該提高的蓄電單元的充/放電電壓相對(duì)應(yīng)改變的可變值。
由此分別根據(jù)來(lái)自蓄電池ECU 4A的溫度升高要求DMN1、 DMN2來(lái) 設(shè)定變壓器8-l、 8-2中的控制模式,并且執(zhí)行控制。
因?yàn)橐陨辖Y(jié)合圖4描述了各個(gè)框中的內(nèi)容,將不再重復(fù)其描述。
此外,為了增大使蓄電單元6的溫度升高的速率,希望盡可能大地供 應(yīng)充/放電電流Ib。另一方面,隨著充/放電電流Ib增大,蓄電單元6的充/ 放電電壓Vb顯著降低。充/放電電壓Vb的上述顯著降低會(huì)變?yōu)槭剐铍妴?元6劣化的因素。參考圖14,可看到充/放電電壓Vb隨著蓄電單元6的充/放電電流Ib 的增大而降低。這是因?yàn)樵谛铍妴卧?中因蓄電單元6中極化反應(yīng)產(chǎn)生的 內(nèi)阻而產(chǎn)生電壓降低。此外,上述極化反應(yīng)在很大程度上取決于溫度,并 且內(nèi)阻隨著蓄電單元6的溫度降低而增大。因此,如圖14所示,當(dāng)蓄電 單元6的溫度較低時(shí),即使充/放電電流Ib較小,充/放電電壓Vb也顯著 降低。
因此,蓄電池ECU4A預(yù)先存儲(chǔ)圖14所示的充/放電特性例如作為映 射圖,并根據(jù)當(dāng)前蓄電單元溫度Tb,基于蓄電單元6的充/放電特性來(lái)確 定充/放電電流,使得蓄電單元6的充/放電電壓Vb不低于規(guī)定電壓下限值 VI。例如,如圖14所示,當(dāng)蓄電單元6的蓄電單元溫度Tb被設(shè)定為Tl 時(shí),根據(jù)蓄電單元溫度T1,基于電壓下限值Vl與充/放電特性的交點(diǎn)來(lái)確 定電流目標(biāo)值Ib (Tl)。此外,如果蓄電單元6的蓄電單元溫度被設(shè)定為 T2 (TKT2),則根據(jù)蓄電單元溫度T2,基于電壓下限值VI與充/放電特 性的交點(diǎn)來(lái)確定電流目標(biāo)值Ib (T2)。
注意,已經(jīng)預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得與蓄電單元6的蓄電單元溫度Tb相關(guān) 的上述充/放電特性。
參考圖15,蓄電池ECU4A從溫度檢測(cè)單元14-1、 14-2獲得蓄電單元 6扁1、 6-2的蓄電單元溫度Tbl、 Tb2 (步驟S300)。然后,蓄電池ECU4A 判定獲得的各個(gè)蓄電單元溫度Tbl、 Tb2是否低于相應(yīng)溫度下限值(步驟 S302)。
如果蓄電單元溫度Tbl、 Tb2中的任何一者低于相應(yīng)溫度下限值(步 驟S302中為"是"),則蓄電池ECU4A向變壓器ECU2A輸出用于其溫 度低于相應(yīng)溫度下限值的蓄電單元的溫度升高要求DMN1或DMN2。如果 蓄電單元溫度Tbl、 Tb2兩者均低于相應(yīng)溫度下限值,則蓄電池ECU4A
僅為具有較高優(yōu)先級(jí)的一個(gè)蓄電單元輸出溫度升高要求。此外,蓄電池 ECU4A根據(jù)蓄電單元溫度,基于充/放電特性來(lái)確定電流目標(biāo)值Ib*,使 得與溫度升高要求對(duì)應(yīng)的蓄電單元的充/放電電壓Vb不低于規(guī)定電壓下限 值V1,并向變壓器ECU2A輸出電流目標(biāo)值(步驟S306)。
如果蓄電單元溫度Tbl、 Tb2均不低于相應(yīng)溫度下限值(步驟S302中為"否"),則蓄電池ECU 4A不向變壓器ECU 2A輸出溫度升高要求 (步驟S308)。
此外,變壓器ECU 2A判定是否從蓄電池ECU 4A輸出溫度升高要求 DMN1或DMN2 (步驟S310)。
如果從蓄電池ECU 4A輸出了溫度升高要求DMN1或DMN2 (步驟 S310中為"是"),則變壓器ECU2A將與輸出溫度升高要求對(duì)應(yīng)的變壓
器設(shè)定為電流控制模式,并將其余變壓器設(shè)定為電壓控制模式(步驟 S312)。此外,變壓器ECU2A將電流控制模式下的電流目標(biāo)值設(shè)定為從 蓄電池ECU4A接收到的電流目標(biāo)值I^ (步驟S314),并將電壓控制模 式下的電壓目標(biāo)值設(shè)定為規(guī)定值(步驟316)。然后,變壓器ECU2A執(zhí) 行電流控制模式下和電壓控制模式下的控制(步驟S318)。
隨后,變壓器ECU 2A再次判定是否從蓄電池ECU 4A輸出了溫度升 高要求DMN1或DMN2 (步驟S310)。
如果沒有從蓄電池ECU 4A輸出溫度升高要求DMN1和DMN2中的 任一者(在步驟S310中為"否"),則變壓器ECU 2A進(jìn)入常規(guī)控制模 式(步驟S320)。然后,變壓器ECU2A返回至初始處理步驟。
注意,在這里"常規(guī)控制模式"并不限于具體控制模式,但是,例 如,在電壓控制模式下控制任何變壓器的結(jié)構(gòu)或在電流控制模式下控制任 何變壓器的結(jié)構(gòu)等是優(yōu)選的。此外,上述如圖3所示,結(jié)構(gòu)可以是使得進(jìn) 一步執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的控制結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例,與兩個(gè)蓄電單元中其溫度已經(jīng)被判定為低 于溫度下限值的那個(gè)蓄電單元對(duì)應(yīng)的變壓器在電流控制模式下執(zhí)行電壓變 換操作,并且其余變壓器在電壓控制模式下執(zhí)行電壓變換工作。因此,可 以確保用于升高蓄電單元的溫度的充/放電電流,并且可以使向/從驅(qū)動(dòng)力 產(chǎn)生單元供應(yīng)/接收的電力的電壓穩(wěn)定。此外,在電壓控制模式下執(zhí)行電壓 變換操作的變壓器對(duì)在向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元供應(yīng)/接收的電力中產(chǎn)生的波 動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。因此,可以使蓄電單元的低于溫度下限值的溫度升高,同時(shí) 抑制向/從驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元供應(yīng)/接收的電力的波動(dòng)。
此外,根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例,根據(jù)其溫度低于溫度下限值的蓄電單元的當(dāng)前蓄電單元溫度,基于充/放電特性來(lái)確定用于使該蓄電單元的溫 度升高的充/放電電流,使得蓄電單元的充/放電電壓不低于規(guī)定電壓下限 值。因此,可以避免因涉及溫度升高的充/放電電流而導(dǎo)致的蓄電單元的劣 化,并且可以優(yōu)化蓄電單元的溫度升高的速率。 (第一改變示例)
在本發(fā)明中,使得與其溫度己經(jīng)被判定為低于溫度下限值的蓄電單元 對(duì)應(yīng)的變壓器在電壓控制模式下執(zhí)行電壓變換操作,并且其余變壓器可在 電流控制模式下執(zhí)行電壓變換操作。
參考圖16,例如,將描述其中蓄電單元6-2的蓄電單元溫度Tb2低于 溫度下限值的示例。驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3所需的驅(qū)動(dòng)電力PL由變壓器8-1和 8-2分擔(dān)。因此,如果假定變壓器8-1的驅(qū)動(dòng)電力為Pl (假定放電一側(cè)為 + ),則變壓器8-2的驅(qū)動(dòng)電力P2滿足關(guān)系式驅(qū)動(dòng)電力P2二驅(qū)動(dòng)電力 PL—驅(qū)動(dòng)電力Pl。同時(shí),由變壓器8-2分擔(dān)的驅(qū)動(dòng)電力P2可與蓄電單元 6-2的充/放電電流值Ib2以及蓄電單元6-2的充/放電電壓值Vb2的乘積相 當(dāng)。
因此,通過(guò)基于驅(qū)動(dòng)電力PL以及蓄電單元6-2的充/放電電壓值Vb2 來(lái)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定變壓器8-1的驅(qū)動(dòng)電力Pl,可以對(duì)從蓄電單元6-2通過(guò)變壓 器8-2放電的充/放電電流值Ib2進(jìn)行間接的控制。
更具體而言,變壓器8-1在電流控制模式下執(zhí)行電壓變換操作,通過(guò) 基于驅(qū)動(dòng)電力PL以及蓄電單元6-2的充/放電電壓值Vb2而確定的驅(qū)動(dòng)電 力Pl,來(lái)計(jì)算電流目標(biāo)值Ibl*。然后,控制變壓器8-2使得其充/放電電 流值Ib 1與電流目標(biāo)值Ib 1 *匹配。
因?yàn)樵陔娏骺刂颇J郊半妷嚎刂颇J较碌目刂平Y(jié)構(gòu)與在圖13中所示 的本發(fā)明的第二實(shí)施例中的相同,故將不再重復(fù)詳細(xì)描述。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的第一改變示例,即使與其溫度己經(jīng)被判定 為低于溫度下限值的蓄電單元對(duì)應(yīng)的變壓器被設(shè)定為電壓控制模式而其余 變壓器被設(shè)定為電流控制模式,也可以實(shí)現(xiàn)與上述本發(fā)明的第二實(shí)施例相 同的效果。
(第二改變示例)除了上述具有兩個(gè)蓄電單元的電源系統(tǒng)之外,本發(fā)明還可應(yīng)用于具有 三個(gè)或更多蓄電單元的電源系統(tǒng)。
參考圖17,車輛系統(tǒng)100A弁包括電源系統(tǒng)1A弁以及驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元 3。電源系統(tǒng)1A弁等同于下述系統(tǒng),其中替代根據(jù)圖8所示的第一實(shí)施例 的改變示例的電源系統(tǒng)1#中的變壓器ECU 2#以及蓄電池ECU 4#而設(shè)置了 變壓器ECU2A弁以及蓄電池ECU4A弁。因?yàn)橐陨弦呀?jīng)描述了電源系統(tǒng) 1A弁以及驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3的其他部分,故將不再重復(fù)詳細(xì)描述。
蓄電池ECU 4A弁基于分別從溫度檢測(cè)單元14-1至14-N接收到的蓄電 單元溫度Tbl至TbN來(lái)判定對(duì)蓄電單元6-1至6-N的溫度升高控制是否必 要。具體而言,蓄電池ECU 4A弁判定各個(gè)蓄電單元溫度Tbl至TbN是否 低于相應(yīng)溫度下限值,并且向變壓器ECU 2A弁輸出對(duì)于其溫度低于相應(yīng)溫 度下限值的蓄電單元6-1至6-N的溫度升高要求DMN1至DMNN。
同時(shí),根據(jù)當(dāng)前蓄電單元溫度Tbl至TbN,基于蓄電單元的充/放電 特性(即,基于充/放電電流與充/放電電壓之間的關(guān)系(Ib-Vb特性)), 蓄電池ECU 4A弁確定分別用于蓄電單元6-1至6-N的電流目標(biāo)值Ib"至 IbN*,并將電流目標(biāo)值與溫度升高要求DMN1至DMNN —起向變壓器 ECU 2A弁輸出。
這里,在根據(jù)第二實(shí)施例的第二改變示例的電源系統(tǒng)1A弁中,應(yīng)當(dāng)將 變壓器8-1至8-N中至少一個(gè)變壓器設(shè)定為電壓控制模式。因此,如果全 部蓄電單元溫度Tbl至TbN均低于相應(yīng)溫度下限值,則蓄電池ECU 4A# 對(duì)于至少一個(gè)具有較低優(yōu)先級(jí)的蓄電單元不輸出溫度升高要求。這里,基 于蓄電單元溫度與規(guī)定工作溫度范圍的偏差量以及蓄電單元的SOC等來(lái)確 定優(yōu)先級(jí)。
此外,分別基于從輸入/輸出電壓檢測(cè)單元18接收到的輸入/輸出電壓 值Vh、從充/放電電流檢測(cè)單元10-1至10-N接收到的充/放電電流值Ibl 至IbN、從充/放電電壓檢測(cè)單元12-1至12-N接收到的充/放電壓值Vbl至 VbN、以及從蓄電池ECU 4A弁接收到的溫度升高要求DMN1至DMNN和 電流目標(biāo)值Ib"至IbN*,變壓器ECU 2A弁根據(jù)下述控制結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生開關(guān) 指令PWC1至PWCN并控制變壓器8-1至8-N。具體而言,通過(guò)從蓄電池ECU 4A弁接收溫度升高要求DMN1至DMNN中的任一者,變壓器ECU 2A弁將相應(yīng)變壓器設(shè)定為電流控制模式,而變壓器ECU2A弁將其余變壓器 設(shè)定為電壓控制模式。此外,變壓器ECU2A存執(zhí)行電流控制模式使得設(shè)定 至電流控制模式的變壓器的充/放電電流值與從蓄電池ECU 4A弁接收到的 電流目標(biāo)值匹配。
此外,變壓器ECU 2A弁向設(shè)定至電壓控制模式的變壓器提供開關(guān)指 令,使得輸入/輸出電壓值Vh達(dá)到規(guī)定電壓目標(biāo)值。因此,可以使在電源 系統(tǒng)1A弁與驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3之間供應(yīng)/接收的電力的電壓穩(wěn)定,而不會(huì)受 到設(shè)定至電流控制模式的變壓器(即,連接至其溫度應(yīng)當(dāng)被提高的蓄電單 元的變壓器)的充/放電電流的影響。
因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)1A弁在其他方面與上述根據(jù)上述第一實(shí)施例的改變示例 的電源系統(tǒng)1#或根據(jù)第二實(shí)施例的電源系統(tǒng)1A相同,故將不再重復(fù)詳細(xì) 描述。
在第二實(shí)施例的第二改變示例中,驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元3與"負(fù)載裝置" 對(duì)應(yīng),主正總線MPL及主負(fù)總線MNL與"電線"對(duì)應(yīng),而變壓器8-1至 8-N與"多個(gè)電壓變換單元"對(duì)應(yīng)。此外,蓄電池ECU4A弁實(shí)現(xiàn)"蓄電單 元溫度獲取裝置"以及"溫度判定裝置",并且變壓器ECU 2A弁實(shí)現(xiàn)"溫 度判定裝置"以及"模式設(shè)定裝置"。此外,變壓器ECU 2A弁對(duì)應(yīng)于"控 制裝置"。
參考圖18,變壓器ECU 2A弁的控制框通過(guò)擴(kuò)展圖13所示的控制框來(lái) 實(shí)現(xiàn),并包括模式/目標(biāo)值確定單元50A弁、減法單元52-1至52-N、 56-1至 56-N、 60-1至60-N、 64-1至64-N、比例控制單元(PI) 54-1至54隱N、 62-1至62-N、選擇單元66-1至66-N、以及調(diào)制單元(MOD) 68-1至68-N。
如上所述,減法單元52-1、 56-1以及比例控制單元54-1構(gòu)成用于在 變壓器8-1中實(shí)現(xiàn)電壓控制模式的控制模塊,并向選擇單元66-1輸出用于 變壓器8-l的占空指令(電壓控制模式)#TonlA。此外,減法單元60-l、 64-1以及比例控制單元62-1構(gòu)成用于在變壓器8-1中實(shí)現(xiàn)電流控制模式的 控制模塊,并向選擇單元66-1輸出用于變壓器8-1的占空指令(電流控制 模式)%TonlA。類似的,為各個(gè)變壓器8-2至8-N設(shè)置用于實(shí)現(xiàn)電壓控制模式的控制 框以及用于實(shí)現(xiàn)電流控制模式的控制框。
模式/目標(biāo)值確定單元50A弁基于溫度升高要求DMN1至DMNN來(lái)確 定各個(gè)變壓器8-1至8-N中的控制模式(電壓控制模式或電流控制模 式)。然后,模式/目標(biāo)值確定單元50A弁根據(jù)各個(gè)確定的模式分別向選擇 單元66-1至66-N輸出模式選擇指令SEL1至SELN。
選擇單元66-1基于模式選擇指令SEL1選擇占空指令(電壓控制模 式)弁TonlA和占空指令(電流控制模式)%TonlA中的任一者,并且向 調(diào)制單元68-1輸出所選擇的占空指令作為占空指令TonlA。
類似的,選擇單元66-2至66-N分別根據(jù)模式選擇指令SEL2至SELN 選擇占空指令,并且向調(diào)制單元68-2至68-N輸出所選擇的占空指令。
此外,通過(guò)向減法單元60-1至60-N提供從蓄電池ECU 4A弁輸出的電 流目標(biāo)值Ib"至IbN*,模式/目標(biāo)值確定單元50A弁設(shè)定電流控制模式下的 電流目標(biāo)值。
因?yàn)榈诙淖兪纠谄渌矫媾c上述第二實(shí)施例相同,故將不再重復(fù) 詳細(xì)描述。
參考圖19,蓄電池ECU 4A弁從溫度檢測(cè)單元14-1至14-N獲得蓄電單 元6-1至6-N的蓄電單元溫度Tbl至TbN (步驟S400)。然后,蓄電池 ECU 4八#判定獲得的各個(gè)蓄電單元溫度Tbl至TbN是否低于相應(yīng)溫度下限 值(步驟S402)。
如果蓄電單元溫度Tbl至TbN中的任何一者低于相應(yīng)溫度下限值(步 驟S402中為"是"),則蓄電池ECU4A弁向變壓器ECU2A弁輸出對(duì)于其 溫度低于相應(yīng)溫度下限值的蓄電單元的溫度升高要求(步驟S404)。如果 蓄電單元溫度Tbl至TbN全部低于相應(yīng)溫度下限值,則蓄電池ECU 4A# 對(duì)于至少一個(gè)具有較低優(yōu)先級(jí)的蓄電單元不輸出溫度升高要求。此外,蓄 電池ECU 4A弁根據(jù)蓄電單元溫度,基于充/放電特性來(lái)為各個(gè)變壓器確定 電流目標(biāo)值Ib*,使得與溫度升高要求對(duì)應(yīng)的蓄電單元的充/放電電壓Vb 不低于規(guī)定電壓下限值VI,并向變壓器ECU 2A弁輸出電流目標(biāo)值(步驟 S楊)。如果蓄電單元溫度Tbl至TbN全部均不低于相應(yīng)溫度下限值(步驟
S402中為"否"),則蓄電池ECU 4A弁不向變壓器ECU 2A弁輸出溫度升 高要求(步驟S408)。
此外,變壓器ECU2A弁判定是否從蓄電池ECU 4A弁輸出溫度升高要 求DMN1至DMNN中的任一者(步驟S410)。
如果從蓄電池ECU 4A弁輸出了溫度升高要求DMN1至DMNN中的任 一者(步驟S410中為"是"),則變壓器ECU 2A弁將與輸出溫度升高要 求對(duì)應(yīng)的變壓器設(shè)定為電流控制模式,并將其余變壓器設(shè)定為電壓控制模 式(步驟S412)。此外,變壓器ECU2A弁將電流控制模式下的電流目標(biāo) 值設(shè)定為從蓄電池ECU4A弁接收到的各個(gè)電流目標(biāo)值IM (步驟S414), 并將電壓控制模式下的電壓目標(biāo)值設(shè)定為規(guī)定值(步驟416)。然后,變 壓器ECU 2A弁開始電流控制模式下和電壓控制模式下的控制(步驟 S418)。
隨后,變壓器ECU 2A弁再次判定是否從蓄電池ECU4A弁輸出了溫度 升高要求DMN1至DMNN中的任一者(步驟S410)。
如果沒有從蓄電池ECU 4A弁輸出溫度升高要求DMN1至DMNN中的 任一者(在步驟S410中為"否"),則變壓器ECU 2A弁進(jìn)入常規(guī)控制模 式(步驟S420)。然后,變壓器ECU2A弁返回至初始處理步驟。
注意,在這里"常規(guī)控制模式"并不限于具體控制模式,但是,例 如,在電壓控制模式下控制全部變壓器的結(jié)構(gòu)或在電流控制模式下控制全 部變壓器的結(jié)構(gòu)等是優(yōu)選的。此外,上述如圖9所示,結(jié)構(gòu)可以是使得進(jìn) 一步執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的改變示例的控制結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的改變示例,即使包括三個(gè)或更多變壓器及 蓄電單元,也可實(shí)現(xiàn)與上述本發(fā)明的第二實(shí)施例中相同的效果。即,在構(gòu) 成電源系統(tǒng)的多個(gè)蓄電單元中,可以最多同時(shí)使得比蓄電單元總數(shù)少一的 數(shù)量的蓄電單元的溫度升高。因此,解決了涉及蓄電單元的溫度升高的控 制的問(wèn)題,并且可實(shí)現(xiàn)以較高自由度進(jìn)行對(duì)蓄電單元的溫度升高控制。
在本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例及各個(gè)改變示例中,已經(jīng)將采用具有兩 個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)描述為負(fù)載裝置的示例。但是,電動(dòng)發(fā)電機(jī)的數(shù)量并不限于此。此外,負(fù)載裝置并不限于產(chǎn)生車輛的驅(qū)動(dòng)力 的驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元,并且負(fù)載裝置包括消耗電力的負(fù)載或任何產(chǎn)生電力的 發(fā)電機(jī)。
應(yīng)當(dāng)理解,這里揭示的實(shí)施例在各個(gè)方面均為示例而非限制。本發(fā)明 的范圍由各項(xiàng)權(quán)利要求,而非以上描述界定,并意在包含落入與各項(xiàng)權(quán)利 要求等同的范圍及含義內(nèi)的任何改變。
權(quán)利要求
1. 一種電源系統(tǒng),包括每個(gè)被配置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元,所述電源系統(tǒng)包括電線,其被配置為允許在負(fù)載裝置與所述電源系統(tǒng)之間電力的供應(yīng)/接收;多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓變換操作,所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流控制模式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下,所述電線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相應(yīng)的所述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值;實(shí)際電力值獲取裝置,其用于在所述電線上獲取向/從所述負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的實(shí)際電力值;第一判定裝置,其用于對(duì)表示所述多個(gè)蓄電單元的容許電力的合計(jì)值的容許電力合計(jì)值與由所述實(shí)際電力值獲取裝置獲取的所述實(shí)際電力值中的何者更大進(jìn)行判定;以及第一電壓變換單元控制裝置,其用于如果所述第一判定裝置判定所述實(shí)際電力值小于所述容許電力合計(jì)值,則將所述多個(gè)電壓變換單元中的一個(gè)設(shè)定為所述電壓控制模式并將其余電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng),還包括電力波動(dòng)估計(jì)裝置,其用于估計(jì)向/從所述負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的電力 的波動(dòng);以及第二電壓變換單元控制裝置,其用于即使所述第一判定裝置判定所述 實(shí)際電力值小于所述容許電力合計(jì)值,當(dāng)所述電力波動(dòng)估計(jì)裝置估計(jì)電力 波動(dòng)小于規(guī)定值時(shí),將由所述第一電壓變換單元控制裝置設(shè)定為所述電壓 控制模式的所述電壓變換單元切換為所述電流控制模式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng),還包括第二判定裝置,其用于基于所述多個(gè)蓄電單元的所述容許電力來(lái)判定充/放電限制是否必要;以及第三電壓變換單元控制裝置,其用于如果所述第二判定裝置判定充/放 電限制為必要,則將所述多個(gè)電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng),還包括第四電壓變換單元控制裝 置,其用于如果所述第一判定裝置判定所述實(shí)際電力值等于或大于所述容 許電力合計(jì)值,則將所述多個(gè)電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng),其中對(duì)于所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè),根據(jù)所述蓄電單元的電壓值來(lái) 設(shè)定在所述電流控制模式下的所述電流目標(biāo)值,使得所述電流目標(biāo)值不會(huì) 超過(guò)所述容許電力。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng),還包括-第三判定裝置,其用于判定所述容許電力合計(jì)值對(duì)于所述實(shí)際電力值 的電力余量;以及第五電壓變換單元控制裝置,其用于如果所述第三判定裝置在所述第 一電壓變換單元控制裝置的控制工作中判定所述電力余量大于所述多個(gè)蓄 電單元中至少一個(gè)蓄電單元的所述容許電力,則使與所述至少一個(gè)蓄電單 元相應(yīng)的所述電壓變換單元中的所述電壓變換操作停止。
7. —種電源系統(tǒng),包括每個(gè)被配置能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元,所述 電源系統(tǒng)包括電線,其被設(shè)置為允許在負(fù)載裝置與所述電源系統(tǒng)之間電力的供應(yīng)/接收;多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并 且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓 變換操作;以及控制裝置;其中所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流控制模 式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下,所述電 線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相應(yīng)的所述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值,并且所述控制裝置在所述電線上獲取向/從所述負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的實(shí)際 電力值,對(duì)表示所述多個(gè)蓄電單元的容許電力的合計(jì)值的容許電力合計(jì)值 與所獲取的實(shí)際電力值中的何者更大進(jìn)行判定,并且如果判定所述實(shí)際電 力值小于所述容許電力合計(jì)值,則將所述多個(gè)電壓變換單元中的一個(gè)設(shè)定 為所述電壓控制模式并將其余電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
8. —種控制電源系統(tǒng)的方法,所述電源系統(tǒng)包括每個(gè)被配置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元;電線,其被配置為允許在負(fù)載裝置與所述電源系統(tǒng) 之間電力的供應(yīng)/接收;以及多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單 元與所述電線之間,并且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與 所述電線之間進(jìn)行電壓變換操作,所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定 為電壓控制模式和電流控制模式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在 所述電壓控制模式下,所述電線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所 述電流控制模式下,相應(yīng)的所述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo) 值,所述方法包括以下步驟在所述電線上獲取向/從所述負(fù)載裝置供應(yīng)/接收的實(shí)際電力值; 對(duì)表示所述多個(gè)蓄電單元的容許電力的合計(jì)值的容許電力合計(jì)值與所 獲取的實(shí)際電力值中的何者更大進(jìn)行判定;以及如果判定所述實(shí)際電力值小于所述容許電力合計(jì)值,則將所述多個(gè)電 壓變換單元中的一個(gè)設(shè)定為所述電壓控制模式并將其余電壓變換單元設(shè)定 為所述電流控制模式。
9. 一種車輛,包括電源系統(tǒng),其具有每個(gè)被配置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元;以及 驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元,其通過(guò)接收從所述電源系統(tǒng)供應(yīng)的電力來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng) 力;并且所述電源系統(tǒng)包括電線,其被配置為允許在所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元與所述電源系統(tǒng)之間電 力的供應(yīng)/接收,多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓 變換操作,所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流 控制模式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下, 所述電線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相 應(yīng)的所述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值,實(shí)際電力值獲取裝置,其用于在所述電線上獲取向/從所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生 單元供應(yīng)/接收的實(shí)際電力值,第一判定裝置,其用于對(duì)表示所述多個(gè)蓄電單元的容許電力的合計(jì)值 的容許電力合計(jì)值與由所述實(shí)際電力值獲取裝置獲取的所述實(shí)際電力值中 的何者更大進(jìn)行判定,以及第一電壓變換單元控制裝置,其用于如果所述第一判定裝置判定所述 實(shí)際電力值小于所述容許電力合計(jì)值,則將所述多個(gè)電壓變換單元中的一 個(gè)設(shè)定為所述電壓控制模式并將其余電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模 式。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛,其中,所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元包括至少一個(gè)電力變換單元,其被配置為能夠?qū)乃鲭娫聪到y(tǒng)供應(yīng)的電 力進(jìn)行變換,以及至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī),其連接至相應(yīng)的所述電力變換單元并設(shè)置能夠產(chǎn) 生所述驅(qū)動(dòng)力。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛,其中, 所述電源系統(tǒng)還包括電力波動(dòng)估計(jì)裝置,其用于估計(jì)向/從所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元供應(yīng)/接收 的電力的波動(dòng);以及第二電壓變換單元控制裝置,其用于即使所述第一判定裝置判定所述 實(shí)際電力值小于所述容許電力合計(jì)值,當(dāng)所述電力波動(dòng)估計(jì)裝置估計(jì)電力 波動(dòng)小于規(guī)定值時(shí),將由所述第一電壓變換單元控制裝置設(shè)定為所述電壓 控制模式的所述電壓變換單元切換為所述電流控制模式。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛,其中,所述電源系統(tǒng)還包括第二判定裝置,其用于基于所述多個(gè)蓄電單元的所述容許電力來(lái)判定充/放電限制是否必要;以及第三電壓變換單元控制裝置,其用于如果所述第二判定裝置判定充/放 電限制為必要,則將所述多個(gè)電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛,其中,所述電源系統(tǒng)還包括第四電壓變換單元控制裝置,其用于如果所述第 一判定裝置判定所述實(shí)際電力值等于或大于所述容許電力合計(jì)值,則將所 述多個(gè)電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛,其中,對(duì)于所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè),根據(jù)所述蓄電單元的電壓值來(lái) 設(shè)定在所述電流控制模式下的所述電流目標(biāo)值,使得所述電流目標(biāo)值不會(huì) 超過(guò)所述容許電力。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的車輛,其中, 所述電源系統(tǒng)還包括第三判定裝置,其用于判定所述容許電力合計(jì)值對(duì)于所述實(shí)際電力值 的電力余量;以及第五電壓變換單元控制裝置,其用于如果所述第三判定裝置在所述第 一電壓變換單元控制裝置的控制工作中判定所述電力余量大于所述多個(gè)蓄 電單元中至少一個(gè)蓄電單元的所述容許電力,則使與所述至少一個(gè)蓄電單 元相應(yīng)的所述電壓變換單元中的所述電壓變換操作停止。
16. —種車輛,包括電源系統(tǒng),其具有每個(gè)被配置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元;以及 驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元,其通過(guò)接收從所述電源系統(tǒng)供應(yīng)的電力來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng) 力;其中所述電源系統(tǒng)包括電線,其被配置為允許在所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元與所述電源系統(tǒng)之間電 力的供應(yīng)/接收,多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓變換操作;以及 控制裝置,所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流控制模 式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下,所述電 線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相應(yīng)的所 述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值;并且所述控制裝置在所述電線上獲取向/從所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元供應(yīng)/接收 的實(shí)際電力值,對(duì)表示所述多個(gè)蓄電單元的容許電力的合計(jì)值的容許電力 合計(jì)值與所獲取的實(shí)際電力值中的何者更大進(jìn)行判定,并且如果判定所述 實(shí)際電力值小于所述容許電力合計(jì)值,則將所述多個(gè)電壓變換單元中的一 個(gè)設(shè)定為所述電壓控制模式并將其余電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模 式。
17. —種控制車輛的方法,所述車輛包括電源系統(tǒng),其具有每個(gè)被 配置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元;以及驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元,其通過(guò)接收從所述電源系統(tǒng)供應(yīng)的電力來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力,所述電源系統(tǒng)包括電線,其被配置為允許在所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元與所述電源系統(tǒng)之間電力的供應(yīng)/接收; 以及多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并 且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓 變換操作,所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流 控制模式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下, 所述電線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相 應(yīng)的所述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值,所述方法包括以下 步驟在所述電線上獲取向/從所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元供應(yīng)/接收的實(shí)際電力值;對(duì)表示所述多個(gè)蓄電單元的容許電力的合計(jì)值的容許電力合計(jì)值與所 獲取的實(shí)際電力值中的何者更大進(jìn)行判定;以及如果判定所述實(shí)際電力值小于所述容許電力合計(jì)值,則將所述多個(gè)電壓變換單元中的一個(gè)設(shè)定為所述電壓控制模式并將其余電壓變換單元設(shè)定 為所述電流控制模式。
18. —種電源系統(tǒng),包括每個(gè)被配置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元,所述電源系統(tǒng)包括電線,其被配置為允許在負(fù)載裝置與所述電源系統(tǒng)之間電力的供應(yīng)/接收;多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并 且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓 變換操作,所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流 控制模式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下, 所述電線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相應(yīng)的所述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值;蓄電單元溫度獲取裝置,其用于獲取所述多個(gè)蓄電單元的溫度; 溫度判定裝置,其用于判定由所述蓄電單元溫度獲取裝置獲取的所述多個(gè)蓄電單元的溫度的每一者是否低于相應(yīng)的溫度下限值;以及模式設(shè)定裝置,其用于將與已經(jīng)被所述溫度判定裝置判定為其溫度低于所述溫度下限值的所述蓄電單元相應(yīng)的所述電壓變換單元和其余的所述電壓變換單元這兩者中的一者設(shè)定為所述電流控制模式,并將另一者設(shè)定為所述電壓控制模式。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電源系統(tǒng),其中,所述模式設(shè)定裝置將與其溫度已經(jīng)被所述溫度判定裝置判定為低于所 述溫度下限值的所述蓄電單元相應(yīng)的所述電壓變換單元設(shè)定為所述電流控 制模式,并將其余的所述電壓變換單元設(shè)定為所述電壓控制模式。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的電源系統(tǒng),其中,如果判定全部所述多個(gè)蓄電單元的溫度均低于相應(yīng)的所述溫度下限 值,則所述模式設(shè)定裝置僅將與具有較高優(yōu)先級(jí)的所述蓄電單元相應(yīng)的所 述電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的電源系統(tǒng),其中,對(duì)于所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè),根據(jù)獲得的所述蓄電單元的溫度來(lái)設(shè)定在所述電流控制模式下的所述電流目標(biāo)值。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的電源系統(tǒng),其中,根據(jù)所述蓄電單元的所述溫度、基于表示所述蓄電單元的電流值與電 壓值之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的預(yù)定充/放電特性來(lái)確定所述電流目標(biāo)值,使得所述蓄 電單元的所述電壓值不低于規(guī)定電壓下限值。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電源系統(tǒng),其中,所述模式設(shè)定裝置將與其溫度已經(jīng)被所述溫度判定裝置判定為低于所 述溫度下限值的所述蓄電單元相應(yīng)的所述電壓變換單元設(shè)定為所述電壓控 制模式,并將其余的所述電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
24. —種電源系統(tǒng),包括每個(gè)被配置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元, 所述電源系統(tǒng)包括電線,其被配置為允許在負(fù)載裝置與所述電源系統(tǒng)之間電力的供應(yīng)/接收;多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并 且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓 變換操作;以及控制裝置;其中所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流控制模 式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下,所述電 線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相應(yīng)的所 述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值,并且所述控制裝置獲取所述多個(gè)蓄電單元的溫度,判定獲取的所述多個(gè)蓄 電單元的溫度的每一者是否低于相應(yīng)的溫度下限值,并且將與其溫度已經(jīng) 被判定為低于所述溫度下限值的所述蓄電單元相應(yīng)的所述電壓變換單元和 其余的所述電壓變換單元這兩者中的一者設(shè)定為所述電流控制模式,并將 另 一者設(shè)定為所述電壓控制模式。
25. —種控制電源系統(tǒng)的方法,所述電源系統(tǒng)包括每個(gè)被配置為能夠 充/放電的多個(gè)蓄電單元;電線,其被配置為允許在負(fù)載裝置與所述電源系 統(tǒng)之間電力的供應(yīng)/接收;以及多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元 與所述電線之間進(jìn)行電壓變換操作,所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè) 定為電壓控制模式和電流控制模式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作, 在所述電壓控制模式下,所述電線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在 所述電流控制模式下,相應(yīng)的所述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目 標(biāo)值,所述方法包括以下步驟獲取所述多個(gè)蓄電單元的溫度;判定獲取的所述多個(gè)蓄電單元的溫度的每一者是否低于相應(yīng)的溫度下 限值;以及將與其溫度已經(jīng)被判定為低于所述溫度下限值的所述蓄電單元相應(yīng)的 所述電壓變換單元和其余的所述電壓變換單元這兩者中的一者設(shè)定為所述 電流控制模式,并將另一者設(shè)定為所述電壓控制模式。
26.—種車輛,包括電源系統(tǒng),其具有每個(gè)被配置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元;以及 驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元,其通過(guò)接收從所述電源系統(tǒng)供應(yīng)的電力來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng) 力;并且所述電源系統(tǒng)包括電線,其被配置為允許在所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元與所述電源系統(tǒng)之間電 力的供應(yīng)/接收,多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并 且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓 變換操作,所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流 控制模式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下, 所述電線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相 應(yīng)的所述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值,蓄電單元溫度獲取裝置,其用于獲取所述多個(gè)蓄電單元的溫度,溫度判定裝置,其用于判定由所述蓄電單元溫度獲取裝置獲取的所述 多個(gè)蓄電單元的溫度的每一者是否低于相應(yīng)的溫度下限值,以及模式設(shè)定裝置,其用于將與已經(jīng)被所述溫度判定裝置判定為其溫度低于所述溫度下限值的所述蓄電單元相應(yīng)的所述電壓變換單元和其余的所述電壓變換單元這兩者中 的一者設(shè)定為所述電流控制模式,并將另一者設(shè)定為所述電壓控制模式。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的車輛,其中,所述模式設(shè)定裝置將與其溫度已經(jīng)被所述溫度判定裝置判定為低于所 述溫度下限值的所述蓄電單元相應(yīng)的所述電壓變換單元設(shè)定為所述電流控 制模式,并將其余的所述電壓變換單元設(shè)定為所述電壓控制模式。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的車輛,其中,如果判定全部所述多個(gè)蓄電單元的溫度均低于相應(yīng)的所述溫度下限 值,則所述模式設(shè)定裝置僅將與具有較高優(yōu)先級(jí)的所述蓄電單元相應(yīng)的所 述電壓變換單元設(shè)定為所述電流控制模式。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的車輛,其中,對(duì)于所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè),根據(jù)獲得的所述蓄電單元的溫 度來(lái)設(shè)定在所述電流控制模式下的所述電流目標(biāo)值。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的車輛,其中根據(jù)所述蓄電單元的所述溫度、基于表示所述蓄電單元的電流值與電 壓值之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的預(yù)定充/放電特性來(lái)確定所述電流目標(biāo)值,使得所述蓄 電單元的所述電壓值不低于規(guī)定電壓下限值。
31. —種車輛,包括電源系統(tǒng),其具有每個(gè)被配置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元;以及 驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元,其通過(guò)接收從所述電源系統(tǒng)供應(yīng)的電力來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng) 力;其中所述電源系統(tǒng)包括電線,其被配置為允許在所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元與所述電源系統(tǒng)之間電 力的供應(yīng)/接收,多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并 且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓 變換操作,以及控制裝置,所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流控制模式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下,所述電 線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相應(yīng)的所 述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值,并且所述控制裝置獲取所述多個(gè)蓄電單元的溫度,判定獲取的所述多個(gè)蓄 電單元的溫度的每一者是否低于相應(yīng)的溫度下限值,并且將與其溫度己經(jīng) 被判定為低于所述溫度下限值的所述蓄電單元相應(yīng)的所述電壓變換單元和 其余的所述電壓變換單元這兩者中的一者設(shè)定為所述電流控制模式,并將 另一者設(shè)定為所述電壓控制模式。
32. —種控制車輛的方法,所述車輛包括電源系統(tǒng),其具有每個(gè)被 配置為能夠充/放電的多個(gè)蓄電單元;以及驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元,其通過(guò)接收從 所述電源系統(tǒng)供應(yīng)的電力來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力,所述電源系統(tǒng)包括電線,其被 配置為允許在所述驅(qū)動(dòng)力產(chǎn)生單元與所述電源系統(tǒng)之間電力的供應(yīng)/接收; 以及多個(gè)電壓變換單元,其設(shè)置在所述多個(gè)蓄電單元與所述電線之間,并 且每個(gè)所述電壓變換單元在相應(yīng)的所述蓄電單元與所述電線之間進(jìn)行電壓 變換操作,所述多個(gè)電壓變換單元中的每個(gè)被設(shè)定為電壓控制模式和電流 控制模式中的任一者以進(jìn)行所述電壓變換操作,在所述電壓控制模式下, 所述電線的電壓值被控制以達(dá)到電壓目標(biāo)值,在所述電流控制模式下,相 應(yīng)的所述蓄電單元的電流值被控制以達(dá)到電流目標(biāo)值,所述方法包括以下 步驟獲取所述多個(gè)蓄電單元的溫度;判定獲取的所述多個(gè)蓄電單元的溫度的每一者是否低于相應(yīng)的溫度下 限值;以及將與其溫度已經(jīng)被判定為低于所述溫度下限值的所述蓄電單元相應(yīng)的 所述電壓變換單元和其余的所述電壓變換單元這兩者中的一者設(shè)定為所述 電流控制模式,并將另一者設(shè)定為所述電壓控制模式。
全文摘要
一種變壓器ECU(2),其獲得包括放電容許電力(Wout1、Wout2)的放電容許電力合計(jì)值(∑wout)和充電容許電力(Win1、Win2)的充電容許電力合計(jì)值∑Win中至少一者的容許電力合計(jì)值。然后,變壓器ECU(2)判定容許電力合計(jì)值與實(shí)際電力值中何者更大,如果實(shí)際電力值小于容許電力合計(jì)值,則變壓器ECU(2)控制變壓器(8-1)使得輸入/輸出電壓值(Vh)達(dá)到規(guī)定目標(biāo)電壓值,并且同時(shí)控制變壓器(8-2)使得蓄電池電流值(Ib2)達(dá)到規(guī)定目標(biāo)電流值。
文檔編號(hào)B60K6/28GK101415579SQ200780012060
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者及部七郎齋, 吉田寬史, 市川真士, 澤田博樹, 洪遠(yuǎn)齡, 石川哲浩 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
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