电动车辆的电源系统及其控制方法技术方案

电源系统包含主蓄电装置（ＢＡ）和多个副蓄电装置（ＢＢ１、ＢＢ２）。转换器（１２Ｂ）与副蓄电装置（ＢＢ１、ＢＢ２）中的被选择的一方连接，在该选择副蓄电装置与供电线（ＰＬ２）之间进行双方向的电压转换。在使用中的选择副蓄电装置的ＳＯＣ低于下限判定值的强制切换区域中，与车辆状态无关而强制性地产生副蓄电装置的切换处理。另一方面，在相比强制切换区域ＳＯＣ较高的允许切换区域中，基于车辆状态，估计不影响车辆驾驶性（驾驶性能）的状态而产生切换要求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，更确切来说，涉及搭载有主蓄电装置及多个副蓄电装置的电动车辆的电源系统控制。
技术介绍
近些年，作为对环境友好的车辆，电力机动车、混合动力机动车及燃料电池机动车等电动车辆被开发并被实际应用。在这些电动车辆上搭载有产生车辆驱动力的电动机及包含蓄电装置而构成的用于供给电动机驱动电力的电源系统。尤其是还提出有通过车辆外部的电源(以下，也称为“外部电源”)对混合动力机动车的车载蓄电装置进行充电的结构，在这些电动车辆中，要求延长通过车载蓄电装置的蓄积电力能够行驶的距离。需要说明的是，以下，对于由外部电源进行的车载蓄电装置的充电，也简称为“外部充电”。例如，在日本特开2008-109840号公报(专利文献1)及日本特开2003-209969号公报(专利文献2)中记载有将多个蓄电装置(蓄电池)并联连接的电源系统。在专利文献1及2所记载的电源系统中，对每个蓄电装置(蓄电池)设有作为充放电调整机构的电压转换器(转换器)。相对于此，在日本特开2008-167620号公报(专利文献3)记载了在搭载有主蓄电装置和多个副蓄电装置的车辆中设有与主蓄电装置相对应的转换器和由多个副蓄电装置共有的转换器的电源装置的结构。根据该结构，能够抑制装置的要素的数目并使能够蓄电的能量增加。专利文献1 日本特开2008-109840号公报专利文献2 日本特开2003-209969号公报专利文献3 日本特开2008-167620号公报
技术实现思路
在专利文献3所记载的结构中，选择性地将多个副蓄电装置中的一个与转换器连接，通过主蓄电装置及选择的副蓄电装置供给车辆驱动用电动机的驱动电力。在此种电源装置中，使用中的副蓄电装置的SOCGtate of Charge 充电状态)下降时，将新的副蓄电装置和转换器连接，通过依次使用多个副蓄电装置，而延长基于蓄电能量的行驶距离 (EV (Electric Vehicle)行驶距离)。但是，在此种结构的电源系统中，需要适当地判定使用的副蓄电装置(以下，也称为“选择副蓄电装置”)是否需要切换。例如，在选择副蓄电装置过放电至对电池性能产生坏影响的程度之前，需要可靠地执行选择副蓄电装置的切换。另一方面，在选择副蓄电装置的切换处理时，由于通过电源系统整体能够供给的电力必然下降，因此需要考虑切换的时机以尽量不产生对车辆驾驶性(驾驶性能)的影响。本专利技术为了解决此种问题而作出，本专利技术的目的在于，在具备主蓄电装置及多个副蓄电装置且由多个副蓄电装置共用电压转换器(转换器)的结构的电动车辆的电源系统中，考虑保护电池和确保车辆驾驶性这两方面，而适当地进行使用的副蓄电装置的切换判定。 根据本专利技术的电动车辆的电源系统，在搭载有产生车辆驱动动力的电动机的电动车辆的电源系统中，具备主蓄电装置、供电线、第一电压转换器、相互并联设置的多个副蓄电装置、第二电压转换器、连接部以及切换控制装置。供电线构成为向对电动机进行驱动控制的逆变器进行供电。第一电压转换器设置在供电线和主蓄电装置之间，并构成为进行双方向的电压转换。第二电压转换器设置在多个副蓄电装置和供电线之间，并构成为在多个副蓄电装置中的一个副蓄电装置和供电线之间进行双方向的电压转换。连接部设置在多个副蓄电装置和第二电压转换器之间，并构成为选择性地将多个副蓄电装置中的选择副蓄电装置和第二电压转换器连接。切换控制装置构成为对多个副蓄电装置和第二电压转换器之间的选择性连接进行控制。并且，切换控制装置包含第一至第三判定部。第一判定部构成为检测使用中的选择副蓄电装置的残余电容是否低于预先设定的第一判定值。第二判定部构成为在残余电容低于第一判定值时，根据电动车辆的车辆状态而产生选择蓄电装置的切换要求。第三判定部构成为在选择副蓄电装置的残余电容低于比第一判定值低的第二判定值时，与车辆状态无关地产生切换要求。或者根据本专利技术的电动车辆的电源系统的控制方法，电动车辆具备上述主蓄电装置、上述供电线、上述第一电压转换器、上述多个副蓄电装置、上述第二电压转换器、上述连接部以及上述切换控制装置。并且，控制方法包括判定使用中的选择副蓄电装置的残余电容是否低于预先设定的第一判定值的步骤；当残余电容低于第一判定值时，根据电动车辆的车辆状态而产生选择蓄电装置的切换要求的步骤；在选择副蓄电装置的残余电容低于比第一判定值低的第二判定值时，与车辆状态无关地强制产生切换要求的步骤。根据上述，将基于选择副蓄电装置的残余电容 (SOC)的切换判定基准设定成2阶段，并能够设置当SOC下降时基于车辆状态而产生切换要求的SOC区域(允许切换区域)和当SOC进一步下降时与车辆状态无关地强制产生副蓄电装置的切换要求的SOC区域(强制切换区域)。因此，能够当SOC下降到强制切换区域时从保护电池的观点出发迅速产生切换要求，并且在到达强制切换区域的跟前的允许切换区域中，基于车辆状态，估计不影响车辆驾驶性(驾驶性能)的状态而产生切换要求。优选，第二判定部或产生切换要求的步骤在残余电容低于第一判定值时，若电动车辆的总要求动力比基于主蓄电装置的输出电力上限值设定的判定值低，则产生切换要求。如此，在副蓄电装置的连接切换时，反映无法使用来自副蓄电装置的电力这一点， 能够仅限于在车辆的总要求动力处于能够通过主蓄电装置的供给电力弥补的范围内时，产生副蓄电装置的切换要求。其结果是，能够在副蓄电装置的切换处理中通过使总要求动力变化，而避免对驾驶员要求的响应延迟那样的驾驶性下降。另外，优选，电动车辆还具备构成为能够相对于电动机独立地输出车辆驱动动力的内燃机；将电动车辆的整体要求动力分配成电动机的输出动力和内燃机的输出动力的行驶控制部。并且，第二判定部或产生切换要求的步骤在残余电容低于第一判定值时，若内燃机处于工作中则产生切换要求。如此，在搭载有电动机及内燃机的混合动力车辆中，在内燃机已经起动而能够立即应对总要求动力的增加的车辆状态下，能够捕捉该机会而使与SOC下降相对应的副蓄电装置的切换开始。或者优选，切换控制装置还包含预备蓄电装置判定部，该预备蓄电装置判定部构成为，在多个副蓄电装置中的除选择副蓄电装置之外的预备蓄电装置各自的充电电容低于规定值时，禁止产生切换要求。或者，控制方法还包括如下的步骤在多个副蓄电装置中的除选择副蓄电装置之外的预备蓄电装置各自的充电电容低于规定值时，禁止产生切换要求。如此，当切换候补的副蓄电装置(预备蓄电装置)的残余电容不足时，能够避免执行无用的连接切换处理，因此能够防止无用的消耗电力的产生。优选，切换控制装置包括升压指示部、第一及第二电力限制部、连接切换控制部。 升压指示部构成为在产生切换要求时，向第一电压转换器发出指示，以使供电线的电压成为比主蓄电装置的输出电压及在切换后和第二电力转换器连接的副蓄电装置的输出电压高的第一电压。第一电力限制部构成为在供电线的电压达到第一电压后，使选择副蓄电装置的输入输出电力上限值逐渐减少至零。连接切换控制部构成为在通过第一电力限制部将输入输出电力上限值设定为零时，切换多个副蓄电装置和第二电压转换器之间的连接。第二电力限制部在通过连接切换控制部切换多个副蓄电装置和第二电压转换器之间的连接后，使输入输出电力上限值逐渐上升至与和第二电力转换器新连接的副蓄电装置的充电状态对应的值。或者，控制方法还包括如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电动车辆的电源系统，该电动车辆（１）搭载有产生车辆驱动动力的电动机（ＭＧ２），具备：主蓄电装置（ＢＡ）；供电线（ＰＬ２），向对所述电动机进行驱动控制的逆变器（１４）进行供电；第一电压转换器（１２Ａ），设置在所述供电线和所述主蓄电装置之间，并构成为进行双方向的电压转换；相互并联设置的多个副蓄电装置（ＢＢ１、ＢＢ２）；第二电压转换器（１２Ｂ），设置在所述多个副蓄电装置和所述供电线之间，并构成为在所述多个副蓄电装置中的一个副蓄电装置和所述供电线之间进行双方向的电压转换；连接部（３９Ｂ），设置在所述多个副蓄电装置和所述第二电压转换器之间，并构成为选择性地将所述多个副蓄电装置中的选择副蓄电装置（ＢＢ）和所述第二电压转换器连接；及切换控制装置（３０），构成为对所述多个副蓄电装置和所述第二电压转换器之间的选择性连接进行控制，所述切换控制装置包括：第一判定部（１０１），构成为检测使用中的选择副蓄电装置的残余电容（ＳＯＣ）是否低于预先设定的第一判定值（ＴＨ１）；第二判定部（１０２、１０６、１０７），构成为在所述残余电容低于所述第一判定值时，根据所述电动车辆的车辆状态而产生所述选择副蓄电装置的切换要求；及第三判定部（１０３、１０７），构成为在所述选择副蓄电装置的残余电容低于比所述第一判定值低的第二判定值（ＴＨ２）时，与所述车辆状态无关地产生所述切换要求。...

【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：山本雅哉，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP