电源系统技术方案

动作模式选择部(160)基于根据负载的状态求出的负载要求电压(VHrq)和直流电源的状态，选择用于使电源系统整体的损失最小的效率优先模式，生成遵从该选择结果的模式选择信号(MD1)。动作模式修正部(170)在任一直流电源中的SOC和/或输出功率达到电源制约值时，修正模式选择信号(MD1)下的效率优先模式的选择，以选择能够控制直流电源间的功率分配的动作模式的方式，生成最终的模式选择指示信号(MD*)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电源系统
本专利技术涉及电源系统，更特定而言涉及包括连接在多个直流电源与该多个直流电源共同的电力线之间的电力变换器而构成的电源系统的控制。
技术介绍
在日本特开平7－240212号公报(专利文献1)和日本特开2004－199911号公报(专利文献2)中记载了如下混合动力电源系统：使用连接在多个电源与负载之间的电力变换器，对多个电源进行组合而向负载供给电源。在专利文献1中记载了如下内容：在组合了燃料电池和二次电池的混合动力电源装置中，预先求出相对于燃料电池输出的系统的总合效率的特性，并且以根据二次电池的剩余电量来选择系统总合效率高的范围的方式，指示燃料电池的输出来对二次电池进行充电。另外，在专利文献2中记载了如下控制：在具有二次电池的燃料电池系统中，在将燃料电池从混合动力电源系统切断的特定的控制模式下，不通过切换动作而将二次电池与负载连接，来实现该控制模式下的高效率化。另外，在日本特开2012－70514号公报(专利文献3)中记载了如下电力变换器的结构：通过多个开关元件的控制，能够在将两个直流电源串联连接的状态下进行DC/DC变换的动作模式(串联连接模式)与将两个直流电源并联使用的状态下进行DC/DC变换的动作模式(并联连接模式)之间进行切换。专利文献1：日本特开平7－240212号公报专利文献2：日本特开2004－199911号公报专利文献3：日本特开2012－70514号公报在专利文献3中，虽然记载了电力变换器具有多个动作模式，但是未详细记载用于选择这些动作模式的具体的处理。在专利文献1、2中，虽然记载了以使系统整体高效率地动作为目的的控制，但是未特别提到能够选择多个动作模式的情况下的动作模式的选择与高效率化的关系。另外，在具备多个电源的系统中，考虑进行保护以免过功率从而防止各电源的过充电和过放电这一点也很重要。
技术实现思路
本专利技术是为了解决这样的问题而提出的，本专利技术的目的在于，在包括连接在多个直流电源与该多个直流电源共同的电力线之间的电力变换器的电源系统中，以提高系统整体的效率并兼顾到保护各直流电源以免过充电和过放电的保护性的方式，选择电力变换器的动作模式。在本专利技术的某一方面中，电源系统包括：负载；电力线，其与负载连接；多个直流电源；电力变换器；以及控制装置，其用于控制电力变换器的动作。电力变换器连接在多个直流电源与电力线之间。电力变换器构成为包括多个开关元件，并且，应用多个直流电源与电力线之间的电力变换的方式不同的多个动作模式中的一个动作模式而动作。控制装置具有要求电压设定部、动作模式选择部以及动作模式修正部。要求电压设定部根据负载的动作状态来设定电力变换器向电力线输出的输出电压的要求电压。动作模式选择部从多个动作模式中的能够由电力变换器输出要求电压以上的输出电压的动作模式群之中，选择电源系统的功率损失最小的第一动作模式。动作模式修正部在多个直流电源中的任一直流电源的SOC以及输入输出功率的至少一方达到制约值的情况下，从动作模式群之中选择能够控制多个直流电源之间的功率分配的第二动作模式来代替第一动作模式。优选，在动作模式修正部选择了第二动作模式的情况下的第一动作模式是无法任意控制多个直流电源之间的功率分配的动作模式。进一步优选，第一动作模式包括多个动作模式中的如下动作模式：通过多个开关元件的通断控制，在多个直流电源中的一个直流电源与电力线之间执行直流电压变换，并且维持将其他的直流电源从电力线电切断的状态。第二动作模式包括多个动作模式中的如下动作模式：通过多个开关元件的通断控制，多个直流电源中的多个直流电源并联地在该多个直流电源与电力线之间执行直流电压变换。优选，多个直流电源由第一以及第二直流电源构成。电力线包括高电压侧的第一电力线以及低电压侧的第二电力线。多个开关元件具有第一至第四开关元件。第一开关元件电连接在第一节点与第一电力线之间。第二开关元件电连接在第二节点以及第一节点之间。第三开关元件电连接在同第二直流电源的负极端子电连接的第三节点与第二节点之间。第四开关元件电连接在第三节点与同第一直流电源的负极端子电连接的第二电力线之间。电力变换器还具有第一以及第二电抗器。第一电抗器在第二节点与第二电力线之间以串联的方式与第一直流电源电连接。第二电抗器在第一节点以及第三节点之间以串联的方式与第二直流电源电连接。进一步优选，多个动作模式包括第一以及第二模式。在第一模式下，电力变换器通过第一至第四开关元件的通断控制，使第一以及第二直流电源并联地在该第一以及第二直流电源与第一以及第二电力线之间执行直流电压变换。在第二模式下，电力变换器通过将第三开关元件固定为接通并对第一、第二以及第四开关元件进行通断控制，在第一以及第二直流电源串联连接的状态下在该第一以及第二直流电源与第一以及第二电力线之间执行直流电压变换。当要求电压比第一以及第二直流电源的输出电压之和高时，第一动作模式为第二模式，第二动作模式为第一模式。还优选，多个动作模式包括第一至第三模式。在第一模式下，电力变换器通过第一至第四开关元件的通断控制，使第一以及第二直流电源并联地在该第一以及第二直流电源与第一以及第二电力线之间执行直流电压变换。在第二模式下，电力变换器通过将第三开关元件固定为接通并对第一、第二以及第四开关元件进行通断控制，在第一以及第二直流电源串联连接的状态下在该第一以及第二直流电源与第一以及上述第二电力线之间执行直流电压变换。在第三模式下，电力变换器将第一至第四开关元件的通断固定，维持第一以及第二直流电源串联地与第一以及第二电力线连接的状态。当要求电压为第一以及第二直流电源的输出电压之和以下时，第一动作模式为第三模式，第二动作模式为第一模式。进一步优选，多个动作模式还包括第四模式。在第四模式下，电力变换器通过第一至第四开关元件的通断控制，在第一以及第二直流电源的一方的直流电源与电力线之间执行直流电压变换。当要求电压比第一以及第二直流电源的输出电压中较高的一方的电压高时，第一动作模式为第四模式，第二动作模式为第一模式。另外，进一步优选，多个动作模式还包括第五以及第六模式。在第五模式下，电力变换器将第一至第四开关元件的通断固定，维持第一以及第二直流电源的一方与第一以及第二电力线电连接而第一以及第二直流电源的另一方从电力线电切断的状态。在第六模式下，电力变换器将第一至第四开关元件的通断固定，维持第一以及第二直流电源并联地与第一以及第二电力线连接的状态。当要求电压比第一以及第二直流电源的输出电压中较高的一方的电压低时，第一动作模式为第五或者第六模式，第二动作模式为第一模式。或者，进一步优选，控制装置运算用于控制来自第一直流电源的输出的第一占空比以及用于控制来自第二直流电源的输出的第二占空比，并且，基于第一以及第二控制脉冲信号，生成第一至第四开关元件的通断控制信号，该第一以及第二控制脉冲信号分别按照通过第一载波与第一占空比的比较以及第二载波与第二占空比的比较进行的脉冲宽度调制而得到。并且，第一载波与第二载波的相位差根据第一以及第二占空比可变地进行控制，以使第一控制脉冲信号的脉冲的转变定时与第二控制脉冲信号的脉冲的转变定时一致。优选，电源系统搭载于具备用于产生车辆驱动力的发动机以及电动机的混合动力汽车，混合动力汽车构成为能够由用户选择使多个直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源系统，具备：负载；电力线，其与所述负载连接；多个直流电源；电力变换器，其连接在所述多个直流电源与所述电力线之间；以及控制装置，其用于控制所述电力变换器的动作，所述电力变换器构成为包括多个开关元件，并且，应用所述多个直流电源与所述电力线之间的电力变换方式不同的多个动作模式中的一个动作模式而动作，所述控制装置包括：要求电压设定部，其用于根据所述负载的动作状态来设定对于所述电力变换器向所述电力线输出的输出电压的要求电压；动作模式选择部，其用于从所述多个动作模式中的能够由所述电力变换器输出所述要求电压以上的输出电压的动作模式群之中，选择所述电源系统的功率损失最小的第一动作模式；以及动作模式修正部，其用于在所述多个直流电源中的任一直流电源的SOC以及输入输出功率的至少一方达到制约值的情况下，从所述动作模式群之中选择能够控制所述多个直流电源之间的功率分配的第二动作模式来代替所述第一动作模式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.28 JP 2013-0694101.一种电源系统，具备：负载；电力线，其与所述负载连接；多个直流电源；电力变换器，其连接在所述多个直流电源与所述电力线之间；以及控制装置，其用于控制所述电力变换器的动作，所述电力变换器构成为包括多个开关元件，并且，应用所述多个直流电源与所述电力线之间的电力变换方式不同的多个动作模式中的一个动作模式而动作，所述控制装置包括：要求电压设定部，其用于根据所述负载的动作状态来设定对于所述电力变换器向所述电力线输出的输出电压的要求电压；动作模式选择部，其用于从所述多个动作模式中的能够由所述电力变换器输出所述要求电压以上的输出电压的动作模式群之中，选择所述电源系统的功率损失最小的第一动作模式；以及动作模式修正部，其用于在所述多个直流电源中的任一直流电源的SOC以及输入输出功率的至少一方达到制约值的情况下，从所述动作模式群之中选择能够控制所述多个直流电源之间的功率分配的第二动作模式来代替所述第一动作模式。2.根据权利要求1所述的电源系统，在所述动作模式修正部选择了所述第二动作模式的情况下的所述第一动作模式是无法任意控制所述多个直流电源之间的功率分配的动作模式。3.根据权利要求1或2所述的电源系统，所述第一动作模式包括所述多个动作模式中的如下动作模式：通过所述多个开关元件的通断控制，在所述多个直流电源中的一个直流电源与所述电力线之间执行直流电压变换，并且维持将其他的直流电源从所述电力线电切断的状态，所述第二动作模式包括所述多个动作模式中的如下动作模式：通过所述多个开关元件的通断控制，所述多个直流电源中的多个直流电源并联地在该多个直流电源与所述电力线之间执行直流电压变换。4.根据权利要求1所述的电源系统，所述多个直流电源由第一以及第二直流电源构成，所述电力线包括高电压侧的第一电力线以及低电压侧的第二电力线，所述多个开关元件包括：第一开关元件，其电连接在第一节点与所述第一电力线之间；第二开关元件，其电连接在第二节点与所述第一节点之间；第三开关元件，其电连接在同所述第二直流电源的负极端子电连接的第三节点与所述第二节点之间；以及第四开关元件，其电连接在所述第三节点与同所述第一直流电源的负极端子电连接的所述第二电力线之间，所述电力变换器还包括：第一电抗器，其在所述第二节点与所述第二电力线之间以串联的方式与所述第一直流电源电连接；以及第二电抗器，其在所述第一节点与所述第三节点之间以串联的方式与所述第二直流电源电连接。5.根据权利要求4所述的电源系统，所述多个动作模式包括：第一模式，通过所述第一至第四开关元件的通断控制，在所述第一以及第二直流电源并联连接的状态下在所述第一以及第二直流电源与所述第一以及第二电力线之间执行直流电压变换；以及第二模式，通过将所述第三开关元件固定为接通并对所述第一、第二以及第四开关元件进行通断控制，在所述第一以及所述第二直流电源串联连接的状态下在所述第一以及所述第二直流电源与所述第一以及第二电力线之间执行直流电压变换，当所述要求电压比所述第一以及第二直流电源的输出电压之和高时，所述第一动作模式为所述第二模式，所述第二动作模式为所述第一模式。6.根据权利要求4所述的电源系统，所述多个动作模式包括：第一模式，通过所述第一至第四开关元件的通断控制，在所述第一以及第二直流电源并联连接的状态下在所述第一以及第二直流电源与所述第一以及第二电力线之间执行直流电压变换；第二模式，通过将所述第三开关元件固定为接通并对所述第一、第二以及第四开关元件进行通断控制，在所述第一以及第二直流电源串联连接的状态下在所述第一以及第二直流电源与所述第一以及所述第二电力线之间执行直流电压变换；以及第三模式，将所述第一至第四开关元件的通断固定，维持所述第一以及第二直流电源串联地与所述第一以及第二电力线连接的状态，当所述要求电压为所述第一以及第二直流电源的输出电压之和以下时，所述第一动作模式为所述第三模式，所述第二动作模式为所述第一模式。7.根据权利要求6所述的电源系统，所述多个动作模式还包括：第四模式，通过所述第一至第四开关元件的通断控制，在所述第一以及第二直流电源的一方的直流电源与所述电力线之间执行直流电压变换；当所述要求电压比所述第一以及第二直流电源的输出电压中较高的一方的电压高时，所述第一动作模式为所述第四模式，所述第二动作模式为所述第一模式。8.根据权利要求7所述的电源系统，所述多个动作模式还包括：第五模式，将所述第一至第四开关元件的通断固定，维持所述第一以及第二直流电源的一方与所述第一以及第二电力线电连接而所述第一以及第二直流电源的另一方从所述第一以及第二电力线电切断的状态；以及第六模式，将所述第一至第四开关元件的通断固定，维持所述第一以及第二直流电源并联地与所述第一以及第二电力线连接的状态，当所述要求电压比所述第一以及第二直流电源的输出电压中较高的一方的电压低时，所述第一动作模式为所述第五或者第六模式，所述第二动作模式为所述第一模式。9.根据权利要求5～7中任一项所述的电源系统，所述控制装置，运算用于控制来自所述第一直流电源的输出的第一占空比以及用于控制来自所述第二直流电源的输出的第二占空比，并且，基于第一以及第二控制脉冲信号，生成所述第一至第四开关元件的通断控制信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：户村修二，石垣将纪，柳泽直树，冈村贤树，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP