电动车辆的电源系统技术方案

本发明专利技术提供一种电动车辆的电源系统。混合动力车辆能够通过发动机(115)和第二电动发电机(MG2)的输出进行行驶。第一电动发电机(MG1)能够在车辆行驶期间或停车期间使用发动机(115)的输出，发电产生多个直流电源(10a、10b)的充电电力。电源系统(5)包括连接在直流电源(10a、10b)与电力线之间的电力转换器，所述电力线与第一和第二电动发电机(MG1、MG2)共同地连接。控制装置(40)生成第一和第二电动发电机(MG1、MG2)以及发动机(115)的工作指令，以确保基于车辆行驶状态的驱动要求功率和直流电源(10a、10b)整体的充放电要求电力。充放电要求电力的设定根据电力转换器的工作模式来切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电源系统，尤其涉及将电动车辆的驱动系统作为负载的电源系统的控制，所述驱动系统具有用于在车辆行驶期间发电产生直流电源的充电电力的机构。
技术介绍
例如在日本特开2008-54363号公报(专利文献1)中记载了将多个电源组合并向负载供给电力的汽车的电源装置。在专利文献1中，记载了电源装置中的蓄电部的充电状态的控制，所述电源装置具备由电池构成的恒压源和由蓄电元件构成的蓄电部。具体而言，通过在电源装置的停止期间，以比满充电状态低的电压放置蓄电部的方式进行电压控制，从而实现蓄电部的高寿命化。另外，在日本特开2012-70514号公报(专利文献2)中，记载了电力转换器的构成，所述电力转换器能够通过多个开关元件的控制，切换在将两个直流电源串联连接的状态下进行DC/DC转换的工作模式(串联连接模式)和在并联地使用两个直流电源的状态下进行DC/DC转换的工作模式(并联连接模式)。在先技术文献专利文献1:日本特开2008-54363号公报专利文献2:日本特开2012-70514号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在专利文献2中记载了将电力转换装置应用于电动车辆。另一方面，在具有构成为在车辆行驶期间或停车期间能够发电产生直流电源的充电电力的驱动系统的电动车辆中(代表性地为混合动力车辆)，通过控制驱动系统的工作，能够在车辆行驶期间控制直流电源的充放电。因此，在将专利文献2那样的构成为直流电源的充放电方式根据工作模式而变化的电力转换装置应用于具有如上所述的驱动系统的电动车辆的情况下，当在工作模式间统一化(uniformly)地执行直流电源的充放电控制时，有可能不能适当地控制各直流电源的SOC (State of Charge:充电状态)。然而，在专利文献2中，未特别提及在选择工作模式后的直流电源的充放电控制。本专利技术为解决这样的问题点而做出，本专利技术的目的为:构成为包括连接在多个直流电源与共同的电力线之间的电力转换器的电源系统应用于具有用于在车辆行驶期间或停车期间发电产生直流电源的充电电力的机构的电动车辆的情况下，与电力转换器的工作模式选择对应地适当地控制多个直流电源的S0C。用于解决问题的技术方案在本专利技术的某个方面中，一种电源系统包括:电力线、多个直流电源、连接在多个直流电源与电力线之间的电力转换器以及控制装置，所述电源系统将电动车辆的驱动系统作为负载，所述驱动系统构成为包括用于产生车辆驱动力的第一电动发电机。电力线与负载电连接。控制装置构成为控制负载和电力转换器的工作。负载构成为具有机构，所述机构用于根据来自控制装置的工作指令，发电产生用于在车辆行驶期间或停车期间对多个直流电源进行充电的电力。电力转换器包括多个开关元件，并且，构成为通过应用多个直流电源与电力线之间的电力转换的方式不同的多个工作模式中的一个工作模式来进行工作，从而控制电力线的电压。控制装置包括充放电控制部和工作指令生成部。充放电控制部基于多个直流电源的状态，设定多个直流电源整体的充放电要求电力。工作指令生成部生成负载的工作指令，以确保基于电动车辆的行驶状态的驱动要求功率和充放电要求电力。充放电控制部根据工作模式切换充放电要求电力的设定。优选的是，在电动车辆的电源系统中，多个直流电源包括第一直流电源和第二直流电源。多个开关元件具有第一开关元件?第四开关元件。第一开关元件电连接在第一节点与电力线之间。第二开关元件电连接在第二节点与第一节点之间。第三开关元件电连接在第三节点与第二节点之间，所述第三节点与第二直流电源的负极端子电连接。第四开关元件电连接在第一直流电源的负极端子与第三节点之间。电力转换器还具有第一电抗器和第二电抗器。第一电抗器电连接在第二节点与第一直流电源的正极端子之间。第二电抗器电连接在第一节点与第二直流电源的正极端子之间。进一步优选的是，第一直流电源的容量比第二直流电源的容量大。多个工作模式包括第一模式和第二模式。在第一模式中，电力转换器通过第一开关元件?第四开关元件的接通断开控制，以使第一直流电源和第二直流电源并联的方式，在第一直流电源及第二直流电源与电力线之间执行直流电压转换。在第二模式中，电力转换器通过将第三开关元件固定为接通，并且，对第一开关元件、第二开关元件以及第四开关元件进行接通断开控制，从而在第一直流电源和第二直流电源串联连接的状态下，在第一直流电源及第二直流电源与电力线之间执行直流电压转换。充放电控制部在第一模式中设定充放电要求电力，以使得第一直流电源和第二直流电源各自的S0C接近控制目标，另一方面，在第二模式中，设定充放电要求电力，以使得第二直流电源的S0C接近控制目标。进一步优选的是，多个工作模式还包括第三模式。在第三模式中，电力转换器将第一开关元件?第四开关元件的接通断开固定，维持第一直流电源和第二直流电源相对于电力线串联连接的状态。充放电控制部在第三模式中设定充放电要求电力，以使得第二直流电源的S0C接近控制目标。另外，进一步优选的是，多个工作模式还包括第四模式和第五模式。在第四模式中，电力转换器通过第一开关元件?第四开关元件的接通断开控制，在第一直流电源和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转换，并且，维持第一直流电源和第二直流电源的另一方的直流电源与电力线电断开的状态。在第五模式中，电力转换器将第一开关元件?第四开关元件的接通断开固定，维持第一直流电源和第二直流电源的一方的直流电源与电力线电连接、而第一直流电源和第二直流电源的另一方的直流电源与电力线电断开的状态。充放电控制部在第四模式和第五模式中各自设定充放电要求电力，以使得一方的直流电源的S0C接近控制目标。进一步优选的是，当在第一直流电源或第二直流电源中当前的S0C达到控制上限值或控制下限值时，控制装置强制地选择第一模式。另外，优选的是控制装置包括控制运算部、电力分配比设定部、电力指令值运算部、电流控制部以及脉冲宽度调制部。控制运算部根据电力线的电压检测值与电压指令值的偏差，算出多个直流电源整体相对于电力线的整体输入输出电力。电力分配比设定部根据工作模式的变更切换在多个直流电源间的电力分配比。电力指令值运算部按照整体输入输出电力和电力分配比设定多个直流电源各自的电力指令值。电流控制部针对多个直流电源的每一个，基于电流检测值相对于将电力指令值除以输出电压而得到的电流指令值的偏差，运算用于对来自该直流电源的输出进行控制的占空比。脉冲宽度调制部根据控制脉冲信号，生成多个开关元件的接通断开控制信号，所述控制脉冲信号是按照脉冲宽度调制而得到的，所述脉冲宽度调制是通过针对多个直流电源的每一个运算出的占空比与载波的比较来实现的。进一步优选的是，控制装置还包括第一保护部和第二保护部。第一保护部与多个直流电源中的预定的直流电源对应地设置，并将按照电力分配比设定的该预定的直流电源的电力指令值限制在根据预定的直流电源的工作状态设定的第一电力范围内。第二保护部将整体输入输出电力限制在根据多个直流电源的工作状态设定的第二电力范围内。或者，优选的是，控制装置包括控制运算部、电力分配比设定部、电力指令值运算部、第一电流控制部、第二电流控制部以及脉冲宽度调制部。控制运算部根据电力线的电压检测值与电压指令值的偏差，算出第一直流电源和第二直流电源整体相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动车辆的电源系统，其将电动车辆的驱动系统作为负载，所述驱动系统构成为包括用于产生车辆驱动力的第一电动发电机，所述电源系统具备：与所述负载电连接的电力线；多个直流电源；电力转换器，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，其用于控制所述负载和所述电力转换器的工作，所述负载构成为具有发电机构，所述发电机构用于根据来自所述控制装置的工作指令，发电产生用于在车辆行驶期间或停车期间对所述多个直流电源进行充电的电力，所述电力转换器包括多个开关元件，并且，构成为通过应用所述多个直流电源与所述电力线之间的电力转换的方式不同的多个工作模式中的一个工作模式来进行工作，从而控制所述电力线的电压，所述控制装置包括：充放电控制部，其用于根据所述多个直流电源的状态，设定所述多个直流电源整体的充放电要求电力；和工作指令生成部，其用于生成所述负载的工作指令，以确保基于所述电动车辆的行驶状态的驱动要求功率和所述充放电要求电力，所述充放电控制部根据所述工作模式，切换所述充放电要求电力的设定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【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