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CN101573860A - 电源系统、具备其的车辆以及该电源系统的控制方法 - Google Patents

电源系统、具备其的车辆以及该电源系统的控制方法 Download PDF

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CN101573860A
CN101573860A CNA2007800492269A CN200780049226A CN101573860A CN 101573860 A CN101573860 A CN 101573860A CN A2007800492269 A CNA2007800492269 A CN A2007800492269A CN 200780049226 A CN200780049226 A CN 200780049226A CN 101573860 A CN101573860 A CN 101573860A
Authority
CN
China
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power
reserve power
voltage
division
reserve
Prior art date
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CNA2007800492269A
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CN101573860B (zh
Inventor
市川真士
佐藤荣次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
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    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
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    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
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    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
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Abstract

如果蓄电部(10)以及(20)都正常，则系统继电器(SMR1)以及(SMR2)被维持为导通状态。转换器(18)按照电压控制模式(升压)进行电压变换动作；转换器(28)按照电力控制控制模式进行升压动作。当在蓄电部(10)发生任何异常而系统继电器(SMR1)被驱动为截止状态时，转换器(18)以及(28)停止电压变换动作，并且分别将蓄电部(10)以及(20)与主正母线(MPL)、主负母线(MNL)之间维持为电导通状态。

Description

电源系统、具备其的车辆以及该电源系统的控制方法
技术领域
本发明涉及具有多个蓄电部的电源系统、具备该电源系统的车辆、以及该电源系统的控制方法，尤其涉及已将蓄电部从电源系统切断时的控制技术。
背景技术
近年来，考虑到环境问题，有效组合发动机和电动机而行驶的混合动力车辆已投入实用。这样的混合动力车辆，搭载有能够充放电的蓄电部，在起动时、加速时等向电动机供给电力以产生驱动力，而在下坡、制动时等将车辆的动能作为电力进行回收。因此，混合动力车辆所搭载的蓄电部，广泛采用输入输出电力以及充放电容量较大的镍氢电池、锂离子电池等。
对于这样的混合动力车辆，提出了能够使用商用电源等外部电源来对蓄电部充电的被称为插电式(plug-in)的结构。该插电方式的目的在于，对于通勤、购物等较短距离的行驶，将发动机保持为停止状态不变，使用预先从外部电源储存在蓄电部中的电力来进行行驶，由此进一步提高综合燃料消费效率。
在仅使用来自蓄电部的电力的行驶模式、所谓EV(Electric Vehicle，电动行驶)行驶模式下，需要稳定地输出电力，所以插电方式所使用的蓄电部相比于搭载在通常的混合动力车辆上的蓄电部，被要求更大的充放电容量，而输入输出电力可以相对较小。
这样，在插电方式的混合动力车辆中，需要具有不同性能的蓄电部。因此，优选搭载充放电特性不同的多个蓄电部的结构。作为搭载多个蓄电部的结构，例如在美国专利第6,608,396号说明书中公开了对高电压车辆牵引系统提供预期的直流高电压电平的电动机电源管理系统。该电动机电源管理系统包括：多个电源级，其各自具有电池和升压/降压-直流/直流转换器，并且并联连接，对至少一个变换器提供直流电力；和控制器，其控制多个电源级，使得使多个电源级的电池均等地充放电，多个电源级维持对至少一个变换器的电池电压。
一般来说，因为在蓄电部储存有较大量的电能，所以从安全的观点来看，要基于蓄电部的状态值来时常监视异常状态。例如，基于蓄电部的内部电阻值来判定劣化程度等。而且，当被判定为处于异常状态时，需要将该蓄电部从系统中电切断。
在上述的美国专利第6,608,396号说明书所公开的电动机电源管理系统中，对于电池(蓄电部)发生了异常的情况没有任何考虑，也没有公开将发生了异常的蓄电部电切断的结构。因此，存在如下这样的问题：即使是多个蓄电部中任意一个发生异常时，也不得不停止系统整体。
发明内容
本发明是为了解决这样的问题而完成的发明，其目的在于提供一种电源系统、具备该电源系统的车辆以及该电源系统的控制方法，即使在多个蓄电部中的一部分蓄电部由于某种原因而已被电切断时，仍能够继续向负载装置的电力供给。
根据本发明的一个技术方案，提供一种用于向第一负载装置和第二负载装置供给电力的电源系统。电源系统包括：与第一负载装置电连接的第一电力线对、能够充放电的多个蓄电部、和分别与多个蓄电部对应设置的多个电压变换部。多个电压变换部，相对于第一电力线对并联连接，且各自被构成为在第一电力线对与对应的蓄电部之间进行电压变换动作。电源系统还包括：多个切断部，其分别与多个蓄电部对应设置，且各自用于将对应的蓄电部与对应的电压变换部之间电切断；第二电力线对，其一端电连接于作为多个电压变换部中的一个的第一电压变换部与对应的切断部之间，另一端与第二负载装置电连接；和控制部。控制部，在已由多个切断部的任意一个切断部将对应的蓄电部与对应的电压变换部之间电切断的情况下，控制多个电压变换部，使得使用来自其余的蓄电部的电力，经由第一电力线对继续向第一负载装置的电力供给，并且经由第二电力线对继续向第二负载装置的电力供给。
优选的是，电源系统还包括检测关于多个蓄电部的每一个的异常状态的异常检测部。多个切断部的每一个被构成为：对由所述异常检测部检测出对应的蓄电部中的异常状态进行响应，将对应的蓄电部与对应的电压变换部之间电切断。
优选的是，异常检测部，基于对应的蓄电部的温度、电压值、电流值以及内部电阻值的至少一方，检测关于多个蓄电部的每一个的异常状态。
优选的是，控制部，在第一电压变换部与对应的蓄电部之间已由对应的切断部电切断时，控制分别与其余的蓄电部对应的电压变换部，使得来自其余的蓄电部的电力经由第一电力线对而被向第一负载装置供给，并且控制第一电压变换部，使得从第一电力线对经由第二电力线对而向第二负载装置供给电力。
更优选的是，控制部对于多个电压变换部的每一个，在使第一电力线对与对应的蓄电部之间的电力变换动作停止后，使两者处于电导通状态。
更优选的是，多个电压变换部的每一个包括：与电感器串联连接且配置在第一电力线对的一方的电力线与对应的蓄电部的一极之间、能够将两者电连接/断开的开关元件；和用于电连接第一电力线对的另一方的电力线与对应的蓄电部的另一极的布线。控制部对于多个电压变换部的每一个，使开关元件处于接通状态，由此维持为导通状态。
另外，优选的是，控制部，控制除第一电压变换部以外的其余的电压变换部，使得来自对应的蓄电部的电力伴随着升压动作而被向第一电力线对供给，并且控制第一电压变换部，使得来自第一电力线对的电力伴随着降压动作而被向第二负载装置供给。
更优选的是，控制部，按照用于使向第二负载装置供给的降压后的电压值成为预定的目标值的第一控制模式，控制第一电压变换部。
更优选的是，控制部，按照用于使向第一电力线对供给的升压后的电压值成为预定的目标值的第二控制模式，控制其余的电压变换部的至少一个。
更优选的是，在第一电压变换部与对应的蓄电部之间已被电连接的状态下，第一电压变换部被设定为第二控制模式而执行电压变换动作，并且其余的电压变换部的每一个，被设定为用于使在第一电力线对与对应的蓄电部之间所授受的电力值成为预定的目标值的第三控制模式而执行电压变换动作。控制部，对由对应的切断部进行的第一电压变换部与对应的蓄电部之间的电切断进行响应，切换关于其余的电压变换部的至少一个以及第一电压变换部的控制模式。
根据本发明其他的技术方案，提供一种车辆，该车辆包括上述电源系统、和用于作为第一负载装置而产生行驶用的驱动力的驱动力产生部。
优选的是，车辆作为第二负载装置还包括车辆用的辅机群。
根据本发明其他的技术方案，提供一种用于向第一负载装置和第二负载装置供给电力的电源系统的控制方法。电源系统包括与第一负载装置电连接的第一电力线对、能够充放电的多个蓄电部、分别与多个蓄电部对应设置的多个电压变换部。多个电力变换部，相对于第一电力线对并联连接，且各自被构成为在对应的蓄电部与第一电力线对之间进行电压变换动作。电源系统还包括：多个切断部，其分别与多个蓄电部对应设置，且各自用于将对应的蓄电部与对应的电压变换部之间电切断；和第二电力线对，其一端电连接于作为多个电压变换部中的一个的第一电压变换部与对应的切断部之间，另一端与第二负载装置电连接。控制方法包括：检测有无关于多个蓄电部的每一个的异常状态的步骤；在对多个蓄电部的任意一个蓄电部检测出异常状态的情况下，由对应的切断部将被检测出该异常状态的蓄电部与对应的电压变换部之间电切断的步骤；和控制多个电压变换部，使得使用来自除已被切断的蓄电部以外的其余的蓄电部的电力，经由第一电力线对继续向第一负载装置的电力供给，并且经由第二电力线对继续向第二负载装置的电力供给的步骤。
根据本发明，能够实现即使在多个蓄电部中的一部分蓄电部由于某种原因已被电切断时、仍能够继续向负载装置的电力供给的电源系统、具备该电源系统的车辆、以及该电源系统的控制方法。
附图说明
图1是表示具有本发明实施方式1所涉及的电源系统的车辆的要部的概略结构图。
图2是本发明实施方式1所涉及的转换器的概略结构图。
图3A、3B是表示本发明实施方式1所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要(情形1)的图。
图4A、4B是表示本发明实施方式1所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要(情形2)的图。
图5A、5B是表示本发明实施方式1所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要(情形3)的图。
图6A、6B是表示本发明实施方式1所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要(情形4)的图。
图7是图3B和图4B所示的导通模式下的转换器的工作状态图。
图8是表示用于检测蓄电部的异常状态的电池ECU的控制结构的框图。
图9是表示用于检测蓄电部的异常状态的电池ECU的控制结构的框图。
图10是转换器ECU中的开关指令的生成所涉及的控制结构的框图。
图11是表示与图3A和图5A相对应的控制系统(通常时)的控制结构的框图。
图12是表示与图4A和图6A相对应的控制系统(通常时)的控制结构的框图。
图13是表示与图3B和图4B相对应的控制系统(异常时)的控制结构的框图。
图14是表示与图5B和图6B相对应的控制系统(异常时)的控制结构的框图。
图15是本发明实施方式1所涉及的电源系统的控制方法的流程图。
图16是表示本发明实施方式1的变形例所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要的图。
图17是图3B和图4B所示的电压控制模式(升压/降压)下的转换器的工作状态图。
图18是表示与图3B和图4B相对应的控制系统(异常时)的控制结构的框图。
图19是表示本发明实施方式2的变形例所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要的图。
具体实施方式
参照附图详细说明本发明的实施方式。对于图中的同一或相当部分标注同一符号，不重复它们的说明。
[实施方式1]
(车辆的结构)
图1是表示具有本发明实施方式1所涉及的电源系统100的车辆1的要部的概略结构图。
参照图1，车辆1包括：电源系统100、第一变换器(INV1)40、第二变换器(INV2)42、第三变换器(INV3)44、电动发电机(M/G)MG1、MG2、驱动ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)50、空气调节装置70、低压辅机类82、降压转换器80以及副蓄电部SB。
在本实施方式1中，作为具备多个蓄电部的电源系统的一个例子，对包括两个蓄电部10、20的电源系统100进行说明。
变换器40、42、电动发动机MG1、MG2和驱动ECU50构成用于产生车辆1行驶用的驱动力的“驱动力产生部”。在本说明书中，对于将该“驱动力产生部”作为“第一负载装置”的情况进行例示。即车辆1将由从电源系统100向驱动力产生部供给的电力产生的驱动力传递至车轮(未图示)，从而进行行驶。
另外，空气调节装置70、低压辅机类82、降压转换器80和副蓄电部SB构成车辆用的“辅机群”。在本说明书中，对将该“辅机群”作为“第二负载装置”的情况进行例示。
在本说明书中，对如下结构进行例示，该结构为：即使任意的“蓄电部”被从电源系统电切断，也能够除了对相当于“第一负载装置”的“驱动力产生部”之外，还对“辅机群”继续供给电力。假定在各种各样的状况下需要将“蓄电部”电切断，在本实施方式1、2以及它们的变形例中，对由于该蓄电部已变为异常状态而判断为需要将该蓄电部从电源系统电切断的情况进行例示。
(驱动力产生部的结构)
变换器40、42并联连接于第一电力线对即主正母线MPL和主负母线MNL，分别在与电源系统100之间进行电力的授受。即变换器40、42将经由主正母线MPL和主负母线MNL供给的电力(直流电力)变换为交流电力，并分别向电动发电机MG1、MG2供给，另一方面，将电动发电机MG1、MG2分别产生的交流电力变换为直流电力，并作为再生电力向电源系统100返还。作为一个例子，变换器40、42由包括三相的开关元件的桥电路构成，分别根据从驱动ECU50接受的开关指令PWM1、PWM2进行开关(电路开闭)动作，从而实现电力变换。
电动发电机MG1、MG2被构成为，能够分别接受从变换器40、42供给的交流电力来产生旋转驱动力，并且能够接受来自外部的旋转驱动力来发电。作为一个例子，电动发电机MG1、MG2是具有埋设有永久磁铁的转子的三相交流旋转电机。而且，电动发电机MG1、MG2分别经由动力分配机构46而与未图示的发动机机械连接。
在驱动ECU50中执行运算处理，使得发动机以及电动发电机MG1、MG2分别产生的驱动力变为最适当的比例。更详细而言，驱动ECU50执行预先存储的程序，由此根据从未图示的各传感器发送来的信号、行驶状况、加速踏板开度的变化率以及存储的映射(map)等，决定应该使发动机以及电动发电机MG1、MG2产生的驱动力。另外，也能够使电动发电机MG1专作为发电机发挥作用，使电动发电机MG2专作为电动机发挥作用。
(辅机群的结构)
空气调节装置70是用于主要对车室内进行空气调节的装置，包括连接于第二电源线对即低压正线LPL和低压负线LNL的变换器72、和由变换器72所驱动的压缩机74。变换器72将从电源系统100供给的直流电力变换为交流电力，并向压缩机74供给。压缩机74是用于通过对制冷剂(例如氟利昂类)执行反复压缩和膨胀的冷冻循环(未图示)、从而产生汽化热以实现空气调节的装置，使用由从变换器72供给的交流电力所产生的旋转驱动力来压缩制冷剂。
低压辅机类82是与从电源系统100供给的电力的电压值(例如288V)相比较而以低压(例如12V或24V)工作的辅机类的总称，作为一个例子包括汽车导航系统、汽车音响、车内灯和车内指示器等。并且，低压辅机类82利用从降压转换器80或副蓄电部SB供给的低压的直流电力来工作。
降压转换器80是用于对来自电源系统100的供给电力进行降压的装置，其连接于低压正线LPL和低压负线LNL，将降压后的直流电力供给给低压辅机类82和副蓄电部SB。作为一个例子，降压转换器80由所谓“变压器(trans)”型电路构成，该“变压器”型电路在将直流电力变换为交流电力之后，使用绕线变压器(transformer，变压器)进行电压变换，将电压变换后的交流电力再次变换为直流电力。
副蓄电部SB，作为一个例子包括铅蓄电池等，连接于降压转换器80的输出侧，以被输出的直流电力来充电，另一方面，向低压辅机类82供给其充电电力。即副蓄电部SB也作为用于补偿来自降压转换器80的输出电力与低压辅机类82的需要电力的不平衡的电力缓冲器发挥作用。
(插电式结构)
此外，在本实施方式1中，变换器44相对于主正母线MPL和主负母线MNL而与变换器40、42并联连接。变换器44是用于利用来自车辆外部的外部电力来对电源系统100所包含的蓄电部10、20进行充电的充电装置。具体而言，变换器44被构成为，能够经由充电连接器60和供给线ACL而与来自车辆外部的住宅等的商用电源(都未图示)电连接，接受来自外部电源的电力。而且，变换器44将来自外部电源的电力变换为用于向电源系统100供给的直流电力。作为一个例子，变换器44与车辆外部的住宅(未图示)内所使用的商用电源的供电方式相对应，代表性的由单相变换器构成。
插电式结构并不限定于图1所示的结构，也可以构成为经由电动发电机MG1和MG2的中性点与外部电源电连接。
(电源系统的结构)
电源系统100包括：平滑电容器C、蓄电部10、20、转换器(CONV)18、28、温度检测部12、22、电压检测部14、24、52、电流检测部16、26、54、系统继电器SMR1、SMR2、电池ECU32以及转换器ECU30。
平滑电容器C连接在主正母线MPL与主负母线MNL之间，减少电源系统100与驱动力产生部之间授受的电力所包含的变动成分。
电压检测部52，连接在主正母线MPL与主负母线MNL之间，检测在电源系统100与驱动力产生部之间授受的电力的电压值、即母线电压值Vc，将其检测结果输出给转换器ECU30。另外，电流检测部54被插入于主正母线MPL，检测电源系统100与驱动力产生部之间授受的电力的电流值、即母线电流值Ic，将其检测结果输出给转换器ECU30。
蓄电部10、20是能够充放电的直流电力储存元件，作为一个例子，其由镍氢电池、锂离子电池等的二次电池、或者双电层电容器构成。
转换器18和28是相对于主正母线MPL和主负母线MNL并联连接、且被构成为分别在对应的蓄电部10和20、与主正母线MPL、主负母线MNL之间进行电力变换动作的电压变换部。具体而言，转换器18和28，分别能够将来自对应的蓄电部10和20的放电电力升压为预定电压来向驱动力产生部供给，另一方面，能够将从驱动力产生部供给的再生电力降压为预定电压来分别向对应的蓄电部10和20供给。作为一个例子，转换器部18、28都由“斩波”型电路构成。
温度检测部12、22分别临近构成蓄电部10、20的电池单元等而配置，检测蓄电部10、20的温度Tb1、Tb2，将其检测结果向电池ECU32输出。温度检测部12、22也可以构成为输出从多个检测元件的检测值得的代表值，其中，该多个检测元件分别与构成蓄电部10、20的多个电池单元对应配置。
电压检测部14，连接在电连接蓄电部10与转换器18的正线PL1以及负线NL1的线间，检测与蓄电部10的输入输出相关的电压值Vb1，将该检测结果向电池ECU32和转换器ECU30输出。同样地，电压检测部24，连接在电连接蓄电部20与转换器28的正线PL2以及负线NL2的线间，检测与蓄电部20的输入输出相关的电压值Vb2，将其检测结果向电池ECU32和转换器ECU30输出。
电池电流检测部16、26被分别夹装于连接蓄电部10、20与转换器部18、28的正线PL1、PL2，分别检测与对应的蓄电部10、20的充放电相关的电池电流Ib1、Ib2，将其检测结果向电池ECU32和转换器ECU30输出。
系统继电器SMR1被插入于电连接蓄电部10和转换器18的正线PL1和负线NL1，对来自后述的电池ECU32的系统接通指令SON1进行响应，将蓄电部10与转换器18之间电连接或电切断。在下文的说明中，也将电连接状态称为“接通”状态，将电切断状态称为“断开”状态。
此外，低压正线LPL和低压负线LNL，在系统继电器SMR1与转换器18之间的位置，分别连接于正线PL1和负线NL1。由此，能够将流过正线PL1和负线NL1的电力的一部分供给至车辆用的辅机群。而且，当系统继电器SMR1处于切断状态时，使蓄电部10从驱动力产生部和辅机群电切断。
同样地，系统继电器SMR2被插入于电连接蓄电部20和转换器28的正线PL2与负线NL2，对来自后述的电池ECU32的系统接通指令SON2进行响应，将蓄电部20与转换器28之间电连接或电切断。
这样，在本实施方式1中，系统继电器SMR1、SMR2相当于“多个切断部”。
电池ECU32是监视控制蓄电部10、20的装置，与经由控制线LNK1而连接的转换器ECU30联系，将蓄电部10、20的充电状态(SOC：StateOF Charge，下文也称为“SOC”)维持在预定范围。具体而言，电池ECU32基于来自温度检测部12、22的温度Tb1、Tb2、来自电压检测部14、24的电压值Vb1、Vb2、来自电流检测部16、26的电流值Ib1、Ib2，分别算出蓄电部10、20的SOC。并且，电池ECU32向转换器30发送所算出的各个SOC、以及依存于该SOC而决定的容许电力(充电容许电力和放电容许电力)。
此外，电池ECU32基于蓄电部10、20的温度Tb1、Tb2、电压值Vb1、Vb2、电流值Ib1、Ib2以及内部电阻值等，检测关于蓄电部10、20的异常状态。而且，当蓄电部10、20都正常时，电池ECU32对由驾驶者的操作所产生的点火接通指令(未图示)进行响应，分别激活系统接通指令SON1、SON2，将系统继电器SMR1、SMR2驱动为接通状态。另一方面，当蓄电部10和20中的任意一个发生异常时，电池ECU32判定为需要进行电切断，不激活对应的系统接通指令SON1、SON2，将对应的蓄电部10、20从电源系统100电切断。
转换器ECU30与经由控制线LNK1所连接的电池ECU32和经由控制线LMK2所连接的驱动ECU50联系，分别控制转换器18、28中的电力变换动作，使得蓄电部10和20能够以预定的比例分担驱动力产生部要求的电力值。具体而言，转换器ECU30对于转换器18、28的每一个，实现按照后述的多个控制模式中预先选择的控制模式的开关指令PWC1、PWC2。
尤其是在本实施方式1所涉及的电源系统100中，当蓄电部10、20都正常时，转换器18、28中的任意一方作为“主装置”工作，并且另一方作为“从装置”工作。作为“主装置”工作的转换器，按照用于使从电源系统100向驱动力产生部供给的电力的电压值(主正母线MPL与主负母线MNL之间的母线电压值Vc)成为预定的电压目标值的“电压控制模式(升压)”而被控制。另一方面，作为“从转换器”工作的转换器，按照用于使从电源系统100向驱动力产生部供给的电力中的对应的蓄电部分担的电力(在该蓄电部与主正母线MPL、主负母线MNL之间所授受的电力)成为预定的电力目标值的“电力控制模式”而被控制。此时，从蓄电部10放电的电力的一部分被向辅机群供给。
在此，当蓄电部10发生异常而已被从电源系统100电切断时，转换器28继续电压变换动作，使得继续从蓄电部20向驱动力产生部的电力供给，另一方面，转换器18进行电压变换动作，使得流过主正母线MPL、主负母线MNL的电力的一部分被向辅机群供给。在这样的情况下，需要使与蓄电部20对应的转换器28作为“主装置”工作。因此，在将蓄电部10电切断之前，当转换器28作为“从装置”工作时，与将蓄电部10电切断同时地进行模式切换，使得转换器28作为“主装置”工作。
与此相对，当蓄电部20发生异常而已被从电源系统100电切断时，转换器18进行电压变换动作，使得继续从蓄电部10向驱动力产生部和辅机群的电力供给，另一方面，转换器28停止电压变换动作。在这样的情况下，需要使与蓄电部10对应的转换器18作为“主装置”工作。因此，在将蓄电部20电切断之前，当转换器18作为“从装置”工作时，与将蓄电部20电切断同时地进行模式切换，使得转换器18作为“主装置”工作。
如上所述，在本实施方式中，即使在蓄电部10和蓄电部20的任意一方发生了异常的情况下，也能够继续向驱动力产生部和辅机群的电力供给。
在本实施方式中，转换器ECU30与“控制部”对应，电池ECU32与“异常检测部”对应。
(转换器的结构)
参照图2，本发明实施方式1所涉及的转换器18，按照来自转换器ECU30(图1)的开关指令PWC1，在蓄电部10放电时，将从蓄电部10供给的直流电力升压，而在对蓄电部10充电时，将从主正母线MPL、主负母线MNL供给的直流电力降压。而且，转换器18包括：作为开关元件的晶体管Q1A、Q1B、电感器L1、布线LNC1、二极管D1A、D1B以及平滑电容器C1。
晶体管Q1B与电感器L1串联连接，配置在正线PL1(蓄电部10的正极侧)与主正母线MPL之间。晶体管Q1B的集电极连接于正母线MPL。而且，晶体管Q1B对开关指令PWC1所包含的第二开关指令PWC1B进行响应，将正线PL1与主正母线MPL之间电连接或电切断。布线LNC1电连接负线NL1(蓄电部10的负极侧)与主负母线MNL。在晶体管Q1B与电感器L1的连接点和布线LNC1之间，还连接有晶体管Q1A。晶体管Q1A的发射极连接于布线LNC1。而且，晶体管Q1A对开关指令PWC1所包含的第一开关指令PWC1A进行响应，将正线PL1与负线NL之间电连接或电切断。
此外，在晶体管Q1A、Q1B的集电极-发射极之间连接有容许从各自的发射极侧流向集电极侧的电流的二极管D1A、D1B。另外，平滑电容器C1连接于正线PL1与负线NL1(或者布线LNC1)之间，减少蓄电部10与转换器18之间授受的电力所含有的交流成分。此外，当系统继电器SMR1(图1)从断开状态变化为接通状态，蓄电部10与转换器18之间被电连接时，对平滑电容器C1充电直到其电压与蓄电部10的电压值大致一致。由此，平滑电容器C1也起到了如下效果：防止由在系统继电器SMR1(图1)变化为接通状态的瞬间所产生的突入电流所造成的晶体管Q1A、Q1B、二极管D1A、D1B等的损坏。
下面，对转换器18的电压变换动作(升压动作和降压动作)进行说明。
在升压动作时，转换器ECU30(图1)将晶体管Q1B维持为导通状态(占空比＝100％)，并使晶体管Q1A以低于100％的预定的占空比导通/截止。下面，也将占空比记为“Duty”。
当晶体管Q1A处于导通状态(ON状态)时，形成从蓄电部10的正极侧向主正母线MPL的第一电流路径和从蓄电部10的正极侧经由电感器L1返回负极侧的第二电流路径。此时，流过第二电流路径的抽运电流(pump current)作为电磁能而被蓄积在电感器L1中。接着，当晶体管Q1A从导通状态变化为截止状态(非导通状态)时，使第二电流路径开路，所以抽运电流被切断。此时，电感器L1为了要维持流过其自身的电流值，释放蓄积的电磁能。该所释放的电磁能被叠加在从转换器18向主正母线MPL输出的电流上。其结果，从蓄电部10供给的电力被升压与蓄积于电感器L1中的电磁能相当的电压值，并被输出。
另一方面，在降压动作时，转换器ECU30(图1)使晶体管Q1B以预定的占空比导通/截止，且将晶体管Q1A维持为截止状态(Duty＝0％)。
当晶体管Q1B处于导通状态时，形成从主正母线MPL向蓄电部10的正极侧的电流路径。另一方面，当晶体管Q1B从导通状态变化为截止状态(非导通状态)时，使其电流路径开路，所以电流被切断。即，从主正母线MPL向蓄电部10供给电力的期间仅是晶体管Q1B成为导通状态的期间，所以从转换器18向蓄电部10供给的直流电力的平均电压，成为对主正母线MPL与主负母线MNL之间的电压值(母线电压值Vc)乘以占空比后的值。
对于转换器28，也是与上述的转换器18相同的结构和动作，所以不重复详细说明。
(电力管理的概要)
下面，参照图3A～图6B，对本实施方式1所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给进行说明。如上所述，在本实施方式1中，需要能够自由选择作为“主装置”工作的转换器，而且即使蓄电部10和20的任意一个被从电源系统中切断，也能继续对驱动力产生部和辅机群供给电力。
因此，在下面的说明中，按照作为“主装置”工作的转换器的不同、以及被从电源系统100切断的蓄电部的不同，分为下面的4个情形进行说明。
(1)转换器18作为“主装置”来工作期间，蓄电部10被切断的情况
(2)转换器28作为“主装置”来工作期间，蓄电部10被切断的情况
(3)转换器18作为“主装置”来工作期间，蓄电部20被切断的情况
(4)转换器28作为“主装置”来工作期间，蓄电部20被切断的情况
(情形1)
图3A、图3B是表示本发明实施方式1所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要(情形1)的图。图3A表示蓄电部10和20正常的情况，图3B表示蓄电部10发生了异常的情况。
参照图3A，当蓄电部10和20都正常时，系统继电器SMR1和SMR2被维持为接通状态。由此，从蓄电部10放电产生放电电力Pb1，其一部分被供给给辅机群，并且其余部分被供给给驱动力产生部。另外，来自蓄电部20的放电电力Pb2全部被供给给驱动力产生部。因此，在分别被供给给驱动力产生部和辅机群的供给电力Pc以及Ps、与从蓄电部10和20放电的放电电力Pb1和Pb2之间，如下关系成立。
放电电力Pb1+放电电力Pb2＝供给电力Pc+供给电力Ps
放电电力Pb1＞供给电力Ps
在此，为了使供给给驱动力产生部的供给电力Pc的电压值、即主正母线MPL与主负母线MNL之间的电压值(母线电压值Vc)稳定，作为“主装置”工作的转换器18按照电压控制模式(升压)进行电压变换动作。即，控制转换器18，使得母线电压值Vc变为预定的电压目标值Vc＊。另一方面，为了实现在蓄电部10和20的电力分配(电力管理)，作为“从装置”工作的转换器28按照电力控制模式进行升压动作。即，控制转换器28，使得对应的蓄电部20与主正母线MPL、主负母线MNL之间授受的电力值成为预定的电力目标值Pb2＊。由此，能够任意调整来自蓄电部20的放电电力Pb2，因此也能够间接地对来自蓄电部10的放电电力Pb1进行控制。
经由低压正线LPL和低压负线LNL而向辅机群供给的供给电力Ps的电压值，按照蓄电部10的SOC等而变动，但由于空气调节装置70具有变换器72(图1)、降压转换器80具有电压调整功能，因此即使在蓄电部10中发生了预定的电压变动，也能够使辅机群正常地工作。
在此，当蓄电部10发生任何异常时，如图3B所示那样，系统继电器SMR1被驱动为断开状态，将蓄电部10从电源系统100电切断。当蓄电部10被电切断时，无法进行从蓄电部10向辅机群的电力供给，所以需要切换转换器18和28中的控制模式，使得能够进行从蓄电部20向辅机群的电力供给。
在本实施方式1中，作为一个例子对将转换器18和28切换为导通模式的结构进行说明。即，当蓄电部10被从电源系统100电切断时，转换器18和28停止电压变换动作，并且分别将蓄电部10和20与主正母线MPL、主负母线MNL之间维持为电导通状态。
于是，来自蓄电部20的放电电力Pb2，经由对应的转换器28而被供给给主正母线MPL、主负母线MNL。而且，放电电力Pb2的一部分被供给给驱动力产生部，并且其其余部分经由转换器18和低压正线LPL、低压负线LNL而被供给给辅机群。由此，在蓄电部10被从电源系统100电切断之后，也继续向驱动力产生部和辅机群的电力供给。在从蓄电部20放电的放电电力Pb2与分别被供给给驱动力产生部和辅机群的供给电力Pc和Ps之间，如下关系成立。
放电电力Pb2＝供给电力Pc+供给电力Ps
(情形2)
图4A、图4B是表示本发明实施方式1所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要(情形2)的图。图4A表示蓄电部10和20正常的情况，图4B表示蓄电部10发生了异常的情况。
参照图4A，与上述图3A同样地，当蓄电部10和20都正常时，系统继电器SMR1和SMR2被维持为接通状态。由此，从蓄电部10放电产生放电电力Pb1，其一部分被供给给辅机群，并且其余部分被供给给驱动力产生部。另外，来自蓄电部20的放电电力Pb2全部被供给给驱动力产生部。
在图4A所示的情况下，转换器28作为“主装置”工作，转换器18作为“从装置”工作。即，控制作为“主装置”工作的转换器28，使得母线电压值Vc变为预定的电压目标值Vc＊。另一方面，控制作为“从装置”工作的转换器18，使得在对应的蓄电部10与主正母线MPL、主负母线MNL之间授受的电力值成为预定的电力目标值Pb1＊。
在此，当蓄电部10发生任何异常时，如图4B所示那样，系统继电器SMR1被驱动为断开状态，将蓄电部10从电源系统100电切断。这种情况下与图3B同样地，转换器18和28停止电压变换动作，并且分别将蓄电部10和20与主正母线MPL、主负母线MNL之间维持为电导通状态。
于是，来自蓄电部20的放电电力Pb2，经由转换器28而被供给给主正母线MPL、主负母线MNL。而且，放电电力Pb2的一部分被向驱动力产生部供给，并且其其余部分经由转换器18和低压正线LPL、低压负线LNL而被供给给辅机群。由此，在蓄电部10被从电源系统100电切断之后，也继续向驱动力产生部和辅机群的电力供给。
(情形3)
图5A、图5B是表示本发明实施方式1所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要(情形3)的图。图5A表示蓄电部10和20正常的情况，图5B表示蓄电部20发生了异常的情况。
参照图5A，与上述图3A同样地，当蓄电部10和20都正常时，系统继电器SMR1和SMR2被维持为接通状态。由此，从蓄电部10放电产生放电电力Pb1，其一部分被供给给辅机群，并且其余部分被供给给驱动力产生部。另外，来自蓄电部20的放电电力Pb2全部被供给给驱动力产生部。
在图5A所示的情况下，与图3A同样地，转换器18作为“主装置”工作，转换器28作为“从装置”工作。即，控制作为“主装置”工作的转换器18，使得母线电压值Vc变为预定的电压目标值Vc＊。另一方面，控制作为“从装置”工作的转换器28，使得对应的蓄电部20与主正母线MPL、主负母线MNL之间授受的电力值成为预定的电力目标值Pb2＊。
在此，当蓄电部20发生任何异常时，如图5B所示那样，系统继电器SMR2被驱动为断开状态，将蓄电部20从电源系统100电切断。在这种情况下，转换器28停止电压变换动作，使系统继电器SMR2与主正母线MPL、主负母线MNL之间处于电开路状态。即，转换器28的控制模式从电压控制模式(升压)切换为开路模式。
另一方面，作为“主装置”工作中的转换器18，按照电压控制模式(升压)进行电压变换动作，所以不受将蓄电部20从电源系统100切断、转换器28的控制模式的切换的影响，能够继续使主正母线MPL、主负母线MNL之间的母线电压值Vc稳定化。因此，在将蓄电部20从电源系统100电切断之后，也是利用来自蓄电部10的电力，继续向驱动力产生部和辅机群的电力供给。
(情形4)
图6A、图6B是表示本发明实施方式1所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要(情形4)的图。图6A表示蓄电部10和20正常的情况，图6B表示蓄电部20发生了异常的情况。
参照图6A，与上述图3A同样地，当蓄电部10和20都正常时，系统继电器SMR1和SMR2被维持为接通状态。由此，从蓄电部10放电产生放电电力Pb1，其一部分被供给给辅机群，并且其余部分被供给给驱动力产生部。另外，来自蓄电部20的放电电力Pb2全部被供给给驱动力产生部。
在图6A所示的情况下，与图4A同样地，转换器28作为“主装置”工作，转换器18作为“从装置”工作。即，控制作为“主装置”工作的转换器28，使得母线电压值Vc变为预定的电压目标值Vc＊。另一方面，控制作为“从装置”工作的转换器18，使得对应的蓄电部10与主正母线MPL、主负母线MNL之间授受的电力值成为预定的电力目标值Pb1＊。
在此，当蓄电部20发生任何异常时，如图6B所示那样，系统继电器SMR2被驱动为断开状态，将蓄电部20从电源系统100电切断。在这种情况下，转换器28停止电压变换动作，使系统继电器SMR2与主正母线MPL、主负母线MNL之间处于电开路状态。即，转换器28的控制模式从电压控制模式(升压)切换为开路模式。
伴随该转换器28的控制模式的切换，无法使主正母线MPL、主负母线MNL之间的母线电压值Vc稳定，所以作为“从装置”工作的转换器18被切换为作为“主装置”来工作。即，转换器18的控制模式从电力控制模式切换为电压控制模式(升压)。由此，在将蓄电部20从电源系统100电切断之后，既使主正母线MPL与主负母线MNL之间的母线电压值Vc稳定化，又利用来自蓄电部10的电力，继续向驱动力产生部和辅机群的电力供给。
(导通模式下的转换器的工作状态)
图7是图3B和图4B所示的导通模式下的转换器18、28的工作状态图。
参照图7，在转换器18和28中分别连接于主正母线MPL的晶体管Q1B和Q2B，都被维持为导通状态。即，从转换器ECU30(图1)向晶体管Q1B和Q2B提供占空比为100％的开关指令。另一方面，在转换器18和28中分别连接于主负母线MNL的晶体管Q1A和Q2A，都被维持为截止状态。即，从转换器ECU30(图1)向晶体管Q1A和Q2A提供占空比为0％的开关指令。
其结果，正线PL1经由电感器L1和晶体管Q1B而与主正母线MPL电连接，负线NL1直接与主负母线MNL连接。另外，正线PL2经由电感器L2和晶体管Q2B而与主正母线MPL电连接，负线NL2直接与主负母线MNL连接。
因此，从蓄电部20(图1)来看，形成了经由转换器28而向驱动力产生部流入的电力路径、和经由转换器28和转换器18而向辅机群流入的电流路径这两条路径。
如上所述，转换器18和28由“斩波”型电路构成，所以不同于变压器型电路，能够实现“导通模式”。即，转换器18和28是非绝缘型的电压变换电路，能够通过将电流路径上的晶体管维持为导通状态，从而容易地使输入侧与输出侧之间成为电导通状态。另一方面，如降压转换器80(图1)那样由变压器型电路构成的电压变换部中，由于绕线变压器使输入侧与输出侧之间绝缘，所以难以实现本实施方式这样的“导通模式”。
(电池ECU中的控制结构)
下面详述用于实现上述那样的控制模式的切换的控制结构。
图8是表示用于检测蓄电部10的异常状态的电池ECU32中的控制结构的框图。图9是表示用于检测蓄电部20的异常状态的电池ECU32中的控制结构的框图。
参照图8，电池ECU32基于温度Tb1、电压值Vb1、电流值Ib1以及内部电阻值，检测蓄电部10的异常状态。需要说明的是，不需要必须使用由温度Tb1、电压值Vb1、电流值Ib1以及内部电阻值构成的四个判断要素中的全部的判断要素。即，含有这些判断要素中的至少一个要素即可，也可以追加其他的判断要素。
电池ECU32的控制结构包括：逻辑或部320、切断部328、比较部321、322、323、325、326、327以及除法运算部324。
逻辑或部320，取后述的各判断要素的判断结果的逻辑或，发出用于通知蓄电部10的异常状态的异常检测信号FAL1。即，当来自后述的比较部321、322、323、325、326、327的任意一个的输出被激活时，逻辑或部320外部输出异常检测信号FAL1，并且向切断部328输出该信号。
切断部328对异常检测信号FAL1进行响应，将系统接通指令SON1设定为非激活(OFF)。于是，系统继电器SMR1(图1)被驱动为断开状态，将蓄电部10从电源系统100电切断。
比较部321和322是用于监视蓄电部10的电压值Vb1的部分，判断电压值Vb1是否在预定的电压值范围(阈值电压值α2＜Vb1＜阈值电压值α1)内。具体而言，当电压值Vb1超过阈值电压值α1时，比较部321激活输出。另外，当电压值Vb1低于阈值电压值α2时，比较部322激活输出。
比较部323是用于监视蓄电部10的电流值Ib1的部分，判断蓄电部10中是否流过过大的电流。具体而言，当电流值Ib1超过阈值电流值α3时，比较部323激活输出。
除法运算部324和比较部325是用于监视蓄电部10的内部电阻值的部分，判断其内部电阻值是否由于劣化而过度增大。具体而言，除法运算部324对蓄电部10的电压值Vb1除以其电流值Ib1而算出内部电阻值Rb1，比较部325判断所算出的内部电阻值Rb1是否超过阈值电阻值α4。而且，当内部电阻值超过阈值电阻值α4时，比较部325激活输出。
比较部326和327是用于监视蓄电部10的温度Tb1的部分，判断温度Tb1是否在预定的温度范围(阈值温度α6＜Tb1＜阈值温度α5)内。具体而言，当温度Tb1超过阈值温度α5时，比较部326激活输出，当温度Tb1低于阈值温度α6时，比较部327激活输出。
参照图9，电池ECU32还基于温度Tb2、电压值Vb2、电流值Ib2以及内部电阻值，检测蓄电部20的异常状态。需要说明的是，不需要必须使用由温度Tb2、电压值Vb2、电流值Ib2以及内部电阻值构成的四个判断要素中的全部的判断要素。即，含有这些判断要素中的至少一个要素即可，也可以追加其他的判断要素。
电池ECU32的控制结构还包括：逻辑或部330、切断部338、比较部331、332、333、335、336、337以及除法运算部334。这些各部的功能与上述的逻辑或部320、切断部328、比较部321、322、323、325、326、327以及除法运算部324一样，所以不重复详细的说明。
图8和图9所示的阈值α1～α6可以预先实验性求得，或者也可以基于蓄电部10、20的设计值而设定。在蓄电部10与蓄电部20的特性不同的情况下，图8和图9所示的各阈值α1～α6也会成为互不相同的值。
(转换器ECU中的控制结构)
图10是表示转换器ECU30中的与开关指令PWC1、PWC2的生成相关的控制结构的框图。
参照图10，转换器ECU30的控制结构包括开关指令生成部300和分配部302。
开关指令生成部300，根据电力目标值Pb1＊、Pb2＊以及电压目标值Vh＊等，分别生成用于控制转换器18、28的电压变换动作的开关指令PWC1、PWC2。此外，开关指令生成部300包括控制系统(通常时)304和控制系统(异常时)306，对来自电池ECU32的异常检测信号FAL1(图8)、FAL2(图9)进行响应，使任意一方有效。控制系统(通常时)304和控制系统(异常时)306，分别基于电流值Ib1、Ib2以及电压值Vb1、Vb2等按照预先确定的控制模式生成开关指令PWC1、PWC2。
分配部302将来自驱动ECU50(图1)的要求电力Ps＊分配为蓄电部10、20分别应该分担的电力目标值Pb1＊、Pb2＊，并提供给开关指令生成部300。分配部302基于由电池ECU32(图1)提供的蓄电部10、20的SOC(未图示)等决定分配率。
图11是表示与图3A和图5A相对应的控制系统(通常时)304的控制结构的框图。
在图3A和图5A所示的工作状态下，当蓄电部10和20都正常时，按照“电压控制模式(升压)”控制转换器18，并且按照“电力控制模式”控制转换器28。
参照图2和图11，控制系统(通常时)304的控制结构作为用于按照“电压控制模式(升压)”控制转换器18的结构，包括调制部(MOD)402、404、除法运算部410、减法运算部412、416以及PI控制部414。
调制部402根据所提供的占空比指令来生成用于驱动转换器18的晶体管Q1B(图2)的第二开关指令PWC1B。具体而言，调制部402，将占空比指令与未图示的振荡部产生的运载波(载波)进行比较，生成第二开关指令PWC1B。在转换器18按照“电压控制模式(升压)”进行电压变换动作的情况下，晶体管Q1B(图2)被维持为导通状态，所以对调制部402输入“1”(100％)。
调制部404，根据如后所述那样地从减法运算部416提供的占空比指令，生成用于驱动转换器18的晶体管Q1A(图2)的第一开关指令PWC1A。
减法运算部416，对来自除法运算部410的理论占空比减去来自PI控制部414的PI输出，并作为占空比指令提供给调制部404。
除法运算部410，对蓄电部10的电压值Vb1除以电压目标值Vc＊，算出与转换器18的升压比相当的理论占空比(＝Vb/Vc＊)，并输出给减法运算部416。即，除法运算部410生成用于实现“电压控制模式(升压)”的前馈成分。
减法运算部412算出母线电压值Vc相对于电压目标值Vc＊的电压偏差ΔVc，并提供给PI控制部414。PI控制部414按照预定的比例增益和积分增益，生成与电压偏差ΔVc相应的PI输出，并输出给减法运算部416。
具体而言，PI控制部414包括比例要素(P：proportional element)418、积分要素(I：integral element)420以及加法运算部422。比例要素418对电压偏差ΔVc乘以预定的比例增益Kp1并输出给加法运算部422，积分要素420以预定的积分增益Ki1(积分时间：1/Ki1)对电压偏差ΔVc进行积分，并输出给加法运算部422。进而，加法运算部422对来自比例要素418和积分要素420的输出进行加法运算来生成PI输出。该PI输出相当于用于实现“电压控制模式(升压)”的反馈成分。
此外，控制系统(通常时)304的控制结构作为用于按照“电力控制模式”控制转换器28的结构，包括调制部(MOD)406、408、除法运算部430、乘法运算部434、减法运算部432、436以及PI控制部436。
调制部406，生成用于驱动转换器28的晶体管Q2B(图2)的第二开关指令PWC2B。对于其他方面与上述的调制部402相同，所以不重复详细的说明。
调制部408，根据如后所述那样地从减法运算部438提供的占空比指令，生成用于驱动转换器28的晶体管Q2A(图2)的第一开关指令PWC2A。减法运算部438，对来自除法运算部430的理论占空比减去来自PI控制部436的PI输出，并将作为占空比指令提供给调制部408。
除法运算部430与上述除法运算部410同样地，对蓄电部20的电压值Vb2除以电压目标值Vc＊，算出与转换器28的升压比相当的理论占空比(＝Vb2/Vc＊)，并输出给减法运算部438。
乘法运算部434，对电流值Ib2与电压值Vb2进行乘法运算来算出来自蓄电部20的放电电力Pb2。进而，减法运算部432，算出由乘法运算部434算出的放电电力Pb2相对于电力目标值Pb2＊的电力偏差ΔPb2，并提供给PI控制部436。即，在上述“电压控制模式(升压)”下，构成为向PI控制部提供电压偏差，当在“电力控制模式”下，构成为向PI控制部提供电力偏差。
PI控制部436按照预定的比例增益Kp2和积分增益Ki2，生成与电力偏差ΔPb1相应的PI输出，并输出给减法运算部438。另外，PI控制部436包括比例要素440、积分要素442以及加法运算部444。这些部分的功能与上述PI控制部414一样，所以不重复详细说明。
图12是表示与图4A和图6A相对应的控制系统(通常时)304的控制结构的框图。
在图4A和图6A所示的工作状态下，当蓄电部10和20都正常时，按照“电力控制模式”控制转换器18，并且按照“电压控制模式(升压)”控制转换器28。
参照图12，控制系统(通常时)304的控制结构作为用于按照“电力控制模式”控制转换器18的结构，还包括调制部(MOD)402、404、除法运算部410、乘法运算部474、减法运算部472、416以及PI控制部414。这些各部分的功能与上述图11中的调制部(MOD)406、408、除法运算部430、乘法运算部434、减法运算部432、438以及PI控制部436相同，所以不重复详细的说明。
另外，控制系统(通常时)304的控制结构作为用于按照“电压控制模式(升压)”控制转换器28的结构，还包括调制部(MOD)406、408、除法运算部430、减法运算部482、438以及PI控制部436。这些各部分的功能与上述图11中的调制部(MOD)402、404、除法运算部410、减法运算部412、416以及PI控制部414相同，所以不重复详细的说明。
图13是表示与图3B和图4B相对应的控制系统(异常时)306的控制结构的框图。
参照图8和图10，当蓄电部10发生异常、蓄电部10被从电源系统100电切断时，使控制系统(异常时)306有效。参照图7和图13，在控制系统(异常时)306中，向调制部402和406都提供“1”(Duty＝100％)，并且向调制部404和408都提供“0”(Duty＝0％)。其结果，在转换器18和28中，晶体管Q1B和Q2B被维持为导通状态，晶体管Q1A和Q2A被维持为截止状态。
图14是表示与图5B和图6B相对应的控制系统(异常时)306的控制结构的框图。
如图9和图10那样，当蓄电部20发生异常、蓄电部20被从电源系统100电切断时，使控制系统(异常时)306有效。在控制系统(异常时)306中，按照与图11所示的控制系统(通常时)304同样的控制结构，控制转换器18。即，参照图14，控制系统(异常时)306的控制结构作为用于按照“电压控制模式(升压)”控制转换器18的结构，包括调制部(MOD)402、404、除法运算部410、减法运算部412、416以及PI控制部414。这些各部分的功能在上文中已做了说明，所以不重复详细的说明。
相对于此，控制转换器28被控制成为“开路模式”。具体而言，在控制系统(异常时)306中，对调制部406和408提供“0”(Duty＝0％)。因此，转换器28的晶体管Q2A和Q2B被维持为截止状态。其结果，转换器28使系统继电器SMR2与主正母线MPL、主负母线MNL之间成为电开路状态。
(处理流程)
图15是本发明实施方式1所涉及的电源系统100的控制方法的流程图。图15所示的流程图，能够通过执行预先存储在转换器ECU30和电池ECU32中的程序来实现。
参照图15，电池ECU32取得蓄电部10的温度Tb1、电压值Vb1以及电流值Ib1(步骤S100)。接着，电池ECU32在根据电压值Vb1和电流值Ib1算出了蓄电部10的内部电阻值Rb1之后，基于蓄电部10的温度Tb1、电压值Vb1、电流值Ib1以及内部电阻值Rb1，来判断蓄电部10是否发生异常(步骤S102)。即，判断是否需要将蓄电部10电切断。
在蓄电部10中发生异常的情况下(在步骤S102中为“是”的情况)、即需要将蓄电部10电切断的情况下，电池ECU32将系统继电器SMR1驱动为断开状态，将蓄电部10从电源系统100电切断(步骤S104)。同时，电池ECU32向转换器ECU30发送异常检测信号FAL1(步骤S106)。
转换器ECU30，对来自电池ECU32的异常检测信号FAL1进行响应，停止转换器18和28中的电压变换动作(步骤S108)，并且将转换器18和28切换为导通模式(步骤S110)。接着，结束处理。
相对于此，在蓄电部10中没有发生异常的情况下(步骤S102中为“否”的情况)，电池ECU32取得蓄电部20的温度Tb2、电压值Vb2以及电流值Ib2(步骤S112)。接着，电池ECU32在根据电压值Vb2和电流值Ib2算出蓄电部20的内部电阻值Rb2之后，基于蓄电部20的温度Tb2、电压值Vb2、电流值Ib2以及内部电阻值Rb2，来判断蓄电部20中是否发生异常(步骤S114)。即，判断是否需要将蓄电部20电切断。
在蓄电部20中发生异常的情况下(在步骤S114中为“是”的情况)、即需要将蓄电部20电切断的情况下，电池ECU32将系统继电器SMR2驱动为断开状态，将蓄电部20从电源系统100电切断(步骤S116)。同时，电池ECU32向转换器ECU30发送异常检测信号FAL2(步骤S118)。
转换器ECU30，对来自电池ECU32的异常检测信号FAL2进行响应，判断转换器18是否作为“主装置”正在工作(步骤S120)。在转换器18没有作为“主装置”工作的情况下(在步骤S120中“否”的情况下)，为了使转换器18作为“主装置”工作，将转换器18切换为电压控制模式(升压)(步骤S122)。
并且，在将转换器18切换为电压控制模式(升压)之后(步骤S122的执行后)，或者在转换器18作为“主装置”正在工作的情况下(步骤S120中为“是”的情况下)，转换器ECU30将转换器28切换为开路模式(步骤S124)。接着，结束处理。
相对于此，在蓄电部20中没有发生异常的情况(步骤S114中为“否”的情况)下、即不需要将蓄电部20电切断的情况下，处理返回最初。
根据本发明的实施方式1，当蓄电部10中发生异常、蓄电部10被从电源系统100电切断时，转换器18和28都被设定为导通模式。由此，从蓄电部20经由主正母线MPL、主负母线MNL而向驱动力产生部供给电力，并且将向主正母线MPL、主负母线MNL供给的电力的一部分供给给辅机群。
另外，当蓄电部20中发生异常、蓄电部20被从电源系统100电切断时，转换器18被设定为电压控制模式(升压)，并且转换器28被设定为开路模式。由此，从蓄电部10经由主正母线MPL、主负母线MNL而向驱动力产生部供给电力，并且经由低压正线LPL和低压负线LNL向辅机群供给电力。
这样，即使蓄电部10和20中的任意一方被从电源系统100电切断，也能够继续向驱动力产生部和辅机群的电力供给。
另外，根据本发明的实施方式1，当蓄电部10和20中的任意一方被从电源系统100电切断时，转换器18和28都停止电力变换动作，所以能够降低从对应的蓄电部向主正母线MPL、主负母线MNL的电力供给涉及的开关损失。因此，伴随着仅来自蓄电部20的电力供给，即使流过转换器28的电流值变得比较大，也能够抑制不必要的损失发生。
(实施方式1的变形例)
在本实施方式1中，对具有两个蓄电部的电源系统进行了说明，但同样能够扩展到具有三个以上的蓄电部的电源系统。
图16是表示本发明实施方式1的变形例所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要的图。
参照图16，本实施方式1的变形例所涉及的电源系统代表性地包括作为“主装置”工作的转换器18、和作为“从装置”工作的转换器28_1～28_N。而且，与转换器28_1～28_N相对应地，设有蓄电部20_1～20_N以及系统继电器SMR2_1～SMR2_N。当蓄电部10以及蓄电部20_1～20_N全部正常时，转换器18按照电压控制模式(升压)进行升压动作，并且转换器28_1～28_N按照电力控制模式进行升压动作。
在此，当蓄电部10发生异常而被从电源系统切断时，全部的转换器、即转换器18以及转换器28_1～28_N被切换为导通模式。其结果，与上述的实施方式1同样，继续向驱动力产生部和辅机群的电力供给。
关于其他方面，与实施方式1所涉及的电源系统100相同，所以不重复详细的说明。
根据本发明实施方式1的变形例，构成电源系统的蓄电部的数量不受限制，所以能够与驱动力产生部和辅机群的电力容量的大小相对应地，具备适当数量的蓄电部。因此，除上述的本发明实施方式1中的效果以外，还能够实现能够使电源容量灵活变化的电源系统。
(实施方式2)
在上述的实施方式1中，在蓄电部10已被从电源系统100切断的情况下，向驱动力产生部供给具有与蓄电部20的电压值Vb2大致相等的电压的电力，但为了能够供给具有更高电压的电力，可以积极执行转换器18和28中的电压变换动作。
本发明实施方式2所涉及的电源系统的概略结构与图1所示的本实施方式1所涉及的电源系统100相同，所以不重复详细的说明。
再次参照图3B和图4B，在本实施方式2中，当蓄电部10中发生任何异常、蓄电部10被从电源系统100电切断时，转换器28被切换为“电压控制模式(升压)”，并且转换器18被切换为“电压控制模式(降压)”。
图17是图3B和图4B所示的电压控制模式(升压/降压)中的转换器18、28的工作状态图。
参照图17，转换器28随着升压动作，向主正母线MPL、主负母线MNL供给来自对应的蓄电部20的放电电力，该升压动作使得其电压值变为预定的电压目标值Vc＊。另一方面，转换器18随着降压动作，经由正线PL1、负线NL1向辅机群供给流过主正母线MPL、主负母线MNL的电力的一部分，该降压动作使得其电压值变为预定的电压目标值Vb＊。
通过这样的动作，能够对驱动力产生部供给具有与蓄电部10的切断前大致相同的电压值的电力，并且能够对辅机群供给与蓄电部10的电压值Vb1接近的电压目标值Vb＊的电力。因此，从驱动力产生部和辅机群来看，能够与蓄电部10的电切断无关地，继续大致相同的动作。
更详细而言，在进行升压动作的转换器28中，晶体管Q2A以与升压比(＝Vb2/Vc＊)相对应的占空比进行开关动作，晶体管Q2B被维持为导通状态(占空比＝100％)。
另外，在进行降压动作的转换器18中，晶体管Q1A被维持为截止状态(占空比＝0％)，晶体管Q2B以与降压比(＝Vb＊/Vc)相对应的占空比进行开关动作。
(转换器ECU中的控制结构)
本实施方式2所涉及的转换器ECU30A中的控制结构是，在图10所示的本实施方式1所涉及的转换器30中代替控制系统(异常时)306而设有控制系统(异常时)308的结构。关于其他方面，与上述的实施方式1相同，因此不重复详细的说明。
图18是表示与图3B和图4B相对应的控制系统(异常时)308的控制结构的框图。当蓄电部10中发生异常、蓄电部10被从电源系统电切断时，使控制系统(异常时)308有效。
参照图17和图18，控制系统(异常时)308的控制结构，作为用于按照“电压控制模式(降压)”控制转换器18的结构，包括调制部(MOD)402、404和除法运算部450。
除法运算部450，对电压目标值Vb＊除以母线电压值Vc，算出与转换器18中的降压比相当的理论占空比(＝Vb＊/Vc)，并输出给调制部402。即，除法运算部450，生成用于实现按照“电压控制模式(降压)”的电压变换动作的前馈成分。调制部402，按照来自除法运算部450的信号输出，生成用于驱动转换器18的晶体管Q1B(图11)的第二开关指令PWC1B。
另外，由于对调制部404提供“0”，所以第一开关指令PWC1A的占空比被固定为0％，转换器18的晶体管Q1A(图11)被维持为截止状态。
并且，控制系统(异常时)308的控制结构，作为用于按照“电压控制模式(升压)”控制转换器28的结构，包括调制部(MOD)406、408、除法运算部452、减法运算部454、458和PI控制部456。
除法运算部452，对蓄电部20的电压值Vb2除以电压目标值Vc＊，算出与转换器28中的升压比相当的理论占空比(＝Vb2/Vc＊)，并输出给减法运算部458。即，除法运算部452，生成用于实现按照“电压控制模式(升压)”升压动作的前馈成分。
PI控制部456，按照预定的比例增益Kp3和积分增益Ki3，生成与减法运算部454计算出的母线电压值Vc相对于电压目标值Vc＊的电压偏差ΔVc相对应的PI输出，并输出给减法运算部458。该PI输出相当于用于实现“电压控制模式(升压)”的反馈成分。另外，PI控制部456包括比例要素460、积分要素462和加法运算部464。这些部位与上述的PI控制部414相同，所以不重复详细说明。
减法运算部458，将对来自除法运算部452的理论占空比减去来自PI控制部456的PI输出后的值作为占空比指令，提供给调制部408。调制部408，按照来自减法运算部458的输出值，生成用于驱动转换器28的晶体管Q2A(图17)的第一开关指令PWC2A。
另外，对调制部406提供“1”，所以第二开关指令PWC2B的占空比被固定为100％，转换器28的晶体管Q2B(图17)被维持为导通状态。
如上所述，响应蓄电部10的异常发生，从控制系统(通常时)304切换至控制系统(异常时)308，从而即使将蓄电部10从电源系统电切断之后，仍能够使驱动力产生部和辅机群继续工作。
关于其他方面，与上述的实施方式1所涉及的电源系统100相同，所以不重复详细说明。
根据本实施方式2，在蓄电部10被从电源系统电切断之后，转换器28进行升压动作，并且转换器18进行降压动作。因此，从蓄电部20放电的电力，在由转换器28进行升压之后被供给给驱动力产生部，并且由转换器28进行升压后的电力的一部分，在由转换器18进行降压之后被供给给辅机群。由此，分别向驱动力产生部和辅机群供给的电力的电压范围，被维持为与蓄电部10被电切断之前同样的范围。因此，即使在蓄电部10被电切断之后，仍能够确保构成驱动力产生部的电动发电机MG1和MG2的工作范围(转速范围)，所以能够维持车辆的行驶性能等。
(实施方式2的变形例)
在本实施方式2中，对于具备两个蓄电部的电源系统进行了说明，但同样能够扩展到具备三个以上的蓄电部的电源系统。
图19是表示本发明实施方式2的变形例所涉及的向驱动力产生部和辅机群的电力供给的概要的图。
参照图19，本实施方式2的变形例所涉及的电源系统，与图16所示的本实施方式1的变形例所涉及的电源系统同样地，包括作为“主装置”工作的转换器18和作为“从装置”工作的转换器28_1～28_N。而且，与转换器28_1～28_N相对应地，设有蓄电部20_1～20_N以及系统继电器SMR1_1～SMR2_N。
当蓄电部10以及蓄电部20_1～20_N都正常时，转换器18按照电压控制模式(升压)进行电压变换动作，并且转换器28_1～28_N按照电力控制模式进行电压变换动作。
在此，当蓄电部10发生异常而被从电源系统切断时，转换器18被切换为“电压控制模式(降压)”，并且转换器28_1～28_N中的至少一个被切换为“电压控制模式(升压)”。这是为了能够控制向驱动力产生部供给的母线电压值Vc，任意一个转换器按照“电压控制模式(升压)”进行电力变换动作，由此使母线电压值Vc稳定化。也可以将转换器28_1～28_N全部设定为“电压控制模式(升压)”，但从电源系统整体的电力管理的观点来看，优选的是使被维持为“电力控制模式”的转换器的数量变多。
关于其他方面，与实施方式2所涉及的电源系统相同，所以不重复详细的说明。
根据本发明实施方式2的变形例，构成电源系统的蓄电部的数量不受限制，所以能够与驱动力产生部和辅机群的电力容量的大小相应地，具备适当数量的蓄电部。因此，除上述的本发明实施方式2中的效果以外，还能够实现能够使电源容量灵活变化的电源系统。
在本发明实施方式1、2以及它们的变形例中，对如下的构成进行了例示，该结构为在蓄电部10或20变为异常状态的情况下，判断为需要将该变为异常状态的蓄电部从电源系统电切断，但并不限定于此。例如，在EV行驶模式下使用具备本发明所涉及的电源系统的车辆的情况下，每次一个地依次选择多个蓄电部中的蓄电部，对于被选择的各蓄电部，使其放电直至其极限，在这样的使用方式中，需要将放电至极限而结束的蓄电部从电源系统电切断。对于这样的使用方式，也能够适用本申请所涉及的电源系统。
另外，在本发明实施方式1、2以及它们的变形例中，作为第一负载装置和第二负载装置的一个例子，对分别使用驱动力产生部和辅机群的结构进行了说明，但并不限定于此。此外，本发明所涉及的电源系统，除被搭载在车辆上以外，对于具有进行电力消耗的两种负载装置的装置也能够适用。
在本申请的发明中，即使将“第一电力线对”替换表达为“设置于第一负载装置的输入侧的平滑电容器”，其技术思想本质上是一样的。
应该认为，本次公开的实施方式，在所有方面都只是例示而并非限制性的内容。本发明的范围并不是由上述的说明而是由权利要求所表示，包括与权利要求同等的含义和范围内的所有变更。

Claims (13)

1.一种电源系统，用于向第一负载装置和第二负载装置供给电力，该电源系统包括：
与所述第一负载装置电连接的第一电力线对；
能够充放电的多个蓄电部；和
分别与所述多个蓄电部对应设置的多个电压变换部，
所述多个电压变换部，其相对于所述第一电力线对并联连接，且各自被构成为在所述第一电力线对与对应的所述蓄电部之间进行电压变换动作，
所述电源系统还包括：
多个切断部，其分别与所述多个蓄电部对应设置，且各自用于将对应的所述蓄电部与对应的所述电压变换部之间电切断；
第二电力线对，其一端电连接于作为所述多个电压变换部中的一个的第一电压变换部与对应的所述切断部之间，另一端与所述第二负载装置电连接；和
控制部，其在已由所述多个切断部的任意一个切断部将对应的所述蓄电部与对应的所述电压变换部之间电切断的情况下，控制所述多个电压变换部，使得使用来自其余的所述蓄电部的电力，经由所述第一电力线对继续向所述第一负载装置的电力供给，并且经由所述第二电力线对继续向所述第二负载装置的电力供给。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其中，
所述电源系统还包括检测关于所述多个蓄电部的每一个的异常状态的异常检测部，
所述多个切断部的每一个被构成为：对由所述异常检测部检测出对应的所述蓄电部中的异常状态进行响应，将对应的所述蓄电部与对应的所述电压变换部之间电切断。
3.根据权利要求1所述的电源系统，其中，
所述异常检测部，基于对应的所述蓄电部的温度、电压值、电流值以及内部电阻值的至少一方，检测关于所述多个蓄电部的每一个的异常状态。
4.根据权利要求1所述的电源系统，其中，
所述控制部，在所述第一电压变换部与对应的所述蓄电部之间已由对应的所述切断部电切断时，控制分别与其余的所述蓄电部对应的所述电压变换部，使得来自所述其余的所述蓄电部的电力经由所述第一电力线对而被向所述第一负载装置供给，并且控制所述第一电压变换部，使得从所述第一电力线对经由所述第二电力线对而向所述第二负载装置供给电力。
5.根据权利要求4所述的电源系统，其中，
所述控制部对于所述多个电压变换部的每一个，在使所述第一电力线对与对应的所述蓄电部之间的电力变换动作停止后，使两者处于电导通状态。
6.根据权利要求5所述的电源系统，其中，
所述多个电压变换部的每一个包括：
与电感器串联连接且配置在所述第一电力线对的一方的电力线与对应的所述蓄电部的一极之间、能够将两者电连接/断开的开关元件；和
用于电连接所述第一电力线对的另一方的电力线与对应的所述蓄电部的另一极的布线，
所述控制部对于所述多个电压变换部的每一个，使所述开关元件处于接通状态，由此维持为所述导通状态。
7.根据权利要求4所述的电源系统，其中，
所述控制部，控制除所述第一电压变换部以外的其余的所述电压变换部，使得来自对应的所述蓄电部的电力伴随着升压动作而被向所述第一电力线对供给，并且控制所述第一电压变换部，使得来自所述第一电力线对的电力伴随着降压动作而被向所述第二负载装置供给。
8.根据权利要求7所述的电源系统，其中，
所述控制部，按照用于使向所述第二负载装置供给的降压后的电压值成为预定的目标值的第一控制模式，控制所述第一电压变换部。
9.根据权利要求7所记载的电源系统，其中，
所述控制部，按照用于使向所述第一电力线对供给的升压后的电压值成为预定的目标值的第二控制模式，控制所述其余的所述电压变换部的至少一个。
10.根据权利要求9所述的电源系统，其中，
在所述第一电压变换部与对应的所述蓄电部之间已被电连接的状态下，所述第一电压变换部被设定为所述第二控制模式而执行电压变换动作，并且所述其余的所述电压变换部的每一个，被设定为用于使在所述第一电力线对与对应的所述蓄电部之间所授受的电力值成为预定的目标值的第三控制模式而执行电压变换动作，
所述控制部，对由对应的所述切断部进行的所述第一电压变换部与对应的所述蓄电部之间的电切断进行响应，切换关于所述其余的所述电压变换部的至少一个以及所述第一电压变换部的控制模式。
11.一种车辆，包括：
用于向第一负载装置和第二负载装置供给电力的电源系统；和
用于作为所述第一负载装置而产生行驶用的驱动力的驱动力产生部，
所述电源系统包括：
与所述第一负载装置电连接的第一电力线对；
能够充放电的多个蓄电部；和
分别与所述多个蓄电部对应设置的多个电压变换部，
所述多个电压变换部，相对于所述第一电力线对并联连接，且各自被构成为在所述第一电力线对与对应的所述蓄电部之间进行电压变换动作，
所述电源系统还包括：
多个切断部，其分别与所述多个蓄电部对应设置，且各自用于将对应的所述蓄电部与对应的所述电压变换部之间电切断；
第二电力线对，其一端电连接于作为所述多个电压变换部中的一个的第一电压变换部与对应的所述切断部之间，另一端与所述第二负载装置电连接；和
控制部，其在已由所述多个切断部的任意一个切断部将对应的所述蓄电部与对应的所述电压变换部之间电切断的情况下，控制所述多个电压变换部，使得使用来自其余的所述蓄电部的电力，经由所述第一电力线对继续向所述第一负载装置的电力供给，并且经由所述第二电力线对继续向所述第二负载装置的电力供给。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中，
所述车辆作为所述第二负载装置还包括车辆用的辅机群。
13.一种电源系统的控制方法，该电源系统用于向第一负载装置和第二负载装置供给电力，
所述电源系统包括：
与所述第一负载装置电连接的第一电力线对；
能够充放电的多个蓄电部；和
分别与所述多个蓄电部对应设置的多个电压变换部，
所述多个电力变换部，相对于所述第一电力线对并联连接，且各自被构成为在对应的所述蓄电部与所述第一电力线对之间进行电压变换动作，
所述电源系统还包括：
多个切断部，其分别与所述多个蓄电部对应设置，且各自用于将对应的所述蓄电部与对应的所述电压变换部之间电切断；和
第二电力线对，其一端电连接于作为所述多个电压变换部中的一个的第一电压变换部与对应的所述切断部之间，另一端与所述第二负载装置电连接，
所述控制方法包括：
检测有无关于所述多个蓄电部的每一个的异常状态的步骤；
在对所述多个蓄电部的任意一个蓄电部检测出异常状态的情况下，由对应的所述切断部将被检测出该异常状态的蓄电部与对应的所述电压变换部之间电切断的步骤；和
控制所述多个电压变换部，使得使用来自除已被切断的所述蓄电部以外的其余的蓄电部的电力，经由所述第一电力线对继续向所述第一负载装置的电力供给，并且经由所述第二电力线对继续向所述第二负载装置的电力供给的步骤。
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