电源系统的制作方法

电源系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电源系统。将芯片组配置成，在第一半导体开关或者第三半导体开关中存在过流时输出的第一过流信号以及在第二半导体开关或者第四半导体开关中存在过流时输出的第二过流信号被输入算术处理单元的输入端口。
【专利说明】
电源系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种包括两个直流电源并且能够将这些直流电源选择性地与负载电路串联或者并联连接的电源系统。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公开N0.2013-93923(JP 2013-93923 A)描述了一种电源系统(下面也称为现有系统)，这种电源系统包括两个直流电源、四个半导体开关、两个电抗器和控制单元，该控制单元使四个半导体开关中的每个都在导电状态和中断状态之间转换。在现有系统中，执行并联连接模式。在并联连接模式中，通过保持四个半导体开关中的特定一个处于导电状态(on状态)，在两个直流电源彼此并联连接的状态下而向负载电路供电。此外，在现有系统中，执行串联连接模式。在串联连接模式中，通过保持四个半导体开关中的另一个处于导电状态，在两个直流电源彼此串联连接的状态下而向负载电路供电。
[0003]另外，现有系统使四个半导体开关中不被保持为导电状态的半导体开关在导电状态和中断状态(of f状态)之间转换，从而控制被存储在电抗器内的能量，因而使得可能提升两个直流电源的输出电压，并且将被提升的电压施加于负载电路。
[0004]例如，控制单元在负载电路所要求的电压(要求电压)低时执行并联连接模式，并且在要求电压高时执行串联连接模式。更具体地讲，控制单元在要求电压低于两个直流电源的端子电压的和时执行并联连接模式。另一方面，控制单元在要求电压高于两个直流电源的端子电压的和时执行串联连接模式。
[0005]顺便提及，当任意一个半导体开关故障并且不能在导电状态下执行开关操作时(下面也称为短路故障)，并且另一个半导体开关被控制为导电状态时，则建立闭合电路，并且过量电流能够流经半导体开关、直流电源等等。存在一种对由于发生过流而损伤这些装置的关切。
[0006]为了检测过流的发生，存在一种四个半导体开关中的每个都包括过流检测单元的情况。当已由任意一个过流检测单元检测到过流发生时，则控制单元将四个半导体开关中的任意一个控制为中断状态。因而，消除了过流的发生，并且可能避免发生对装置的损伤。
[0007 ]例如，当四个过流检测单元的输出信号被分别连接至控制单元的算术处理单元(例如，CPU或者M⑶)的输入端口，以便使控制单元检测过流的发生时，则使用算术处理单元的四个输入端口。然而，使用包括大量输入端口的算术处理单元导致电源系统的制造成本升高，所以期望抑制为了检测过流的发生而使用的输入端口的数目。

【发明内容】

[0008]本发明提供一种电源系统，其能够在抑制为了检测过流的发生而使用的控制单元的算术处理单元的输入端口的数目的同时，在过流发生的情况下检测过流发生并且控制处于中断状态的半导体开关。
[0009]本发明的一方面提供一种电源系统(下面也称为根据本发明的系统)，该电源系统包括正电极连接点、负电极连接点、特定电源线、第一直流电源和第二直流电源。负载电路被连接至正电极连接点和负电极连接点。正电极连接点和负电极连接点被用于向负载电路供直流电力。根据本发明的系统还包括第一二极管至第四二极管、第一半导体开关至第四半导体开关和电子控制单元。
[00? O]特定电源线将正电极连接点与负电极连接点连接。特定电源线包括位于正电极连接点和负电极连接点之间的第一连接点、位于第一连接点和负电极连接点之间的第二连接点、位于第二连接点和负电极连接点之间的第三连接点，以及位于第三连接点和负电极连接点之间的第四连接点。
[0011]第一直流电源的正电极被连接至第一连接点，并且第一直流电源的负电极被连接至第三连接点。第二直流电源的正电极被连接至第二连接点，并且第二直流电源的负电极被连接至第四连接点。
[0012]第一二极管被插入正电极连接点和第一连接点之间的一部分特定电源线中，第一二极管的阴极处于正电极连接点侧上，并且第一二极管的阳极处于第一连接点侧上。第二二极管被插入第一连接点和第二连接点之间的一部分特定电源线中，第二二极管的阴极处于第一连接点侧上，并且第二二极管的阳极处于第二连接点侧上。
[0013]第三二极管被插入第二连接点和第三连接点之间的一部分特定电源线中，第三二极管的阴极处于第二连接点侧上，并且第三二极管的阳极处于第三连接点侧上。第四二极管被插入第三连接点和第四连接点之间的一部分特定电源线中，第四二极管的阴极处于第三连接点侧上，并且第四二极管的阳极处于第四连接点侧上。
[0014]第一半导体开关与第一二极管反并联连接。第二半导体开关与第二二极管反并联连接。第三半导体开关与第三二极管反并联连接。第四半导体开关与第四二极管反并联连接。第一半导体开关至第四半导体开关每个都包括过流检测单元，其被配置成当过流检测单元已检测到流经第一半导体开关至第四半导体开关相应一个的过流时输出检测信号。
[0015]电子控制单元被配置成通过使第一半导体开关至第四半导体开关中的每个在导电状态和中断状态之间改变而选择性地执行并联连接模式和串联连接模式中的任意一种模式，所述并联连接模式是其中第一直流电源和第二直流电源被彼此并联地连接至负载电路的模式，并且所述串联连接模式是其中第一直流电源和第二直流电源被彼此串联地连接至负载电路的模式。
[0016]电子控制单元被配置成提升第一直流电源或者第二直流电源的端子电压，并且然后在正电极连接点和负电极连接点之间施加被提升的电压，或者降低正电极连接点和负电极连接点之间的电压，并且然后将被降低的电压施加于第一直流电源或者第二直流电源。
[0017]电子控制单元包括算术处理单元和逻辑电路单元，所述算术处理单元被配置成产生用于使第一半导体开关至第四半导体开关中的每个在导电状态和中断状态之间改变的控制信号，所述逻辑电路单元被配置成将控制信号发送至第一半导体开关至第四半导体开关，并且从第一半导体开关至第四半导体开关接收检测信号。
[0018]逻辑电路单元被配置成在逻辑电路单元已从第一半导体开关或者第三半导体开关接收检测信号时将第一过流信号输出至算术处理单元。逻辑电路单元被配置成在逻辑电路单元已从第二半导体开关或者第四半导体开关接收检测信号时将第二过流信号输出至算术处理单元。换句话说，算术处理单元能够从逻辑电路单元接收两个过流信号。
[0019]逻辑电路单元被配置成在逻辑电路单元正在从第一半导体开关至第四半导体开关中的至少一个接收检测信号时执行中断处理，从而与控制信号无关地将第一半导体开关至第四半导体开关中的每一个都保持处于中断状态。
[0020]例如，当在第二半导体开关中存在短路故障，并且响应于控制信号而将第三半导体开关控制为导电状态时，则建立包括第一直流电源的闭合电路(参见图8中的粗线BI)。当流经闭合电路的电流变得过量时，则将第一过流信号和第二过流信号输入至算术处理单
J L ο
[0021]可替选地，当在第四半导体开关中存在短路故障，并且响应于控制信号而将第一半导体开关控制为导电状态时，则建立包括第一直流电源的闭合电路(参见图9中的粗线B2)。当流经闭合电路的电流变得过量时，则将第一过流信号和第二过流信号输入至算术处理单元。
[0022]可替选地，当在第三半导体开关中存在短路故障，并且响应于控制信号而将第四半导体开关控制为导电状态时，则建立包括第一直流电源的闭合电路(参见图10中的粗线B3)。当流经闭合电路的电流变得过量时，则将第一过流信号和第二过流信号输入至算术处理单元。
[0023]可替选地，当在第二半导体开关中存在短路故障，并且响应于控制信号而将第一半导体开关控制为导电状态时，则建立包括第一直流电源的闭合电路(参见图11中的粗线B4)。当流经闭合电路的电流变得过量时，则将第一过流信号和第二过流信号输入至算术处理单元。
[0024]即使在被包括在闭合电路中的两个半导体开关的过流检测单元中的、能够在发生过流的情况下输出检测信号的一个过流检测单元中发生故障，也基于从另一个过流检测单元输出的检测信号而将第一过流信号和第二过流信号其中之一输入至算术处理单元。
[0025]另一方面，逻辑电路单元被配置成当逻辑电路单元正在将第一过流信号或者第二过流信号输出至算术处理单元时，也就是说，当在第一半导体开关至第四半导体开关至少其中之一中存在过流时执行中断处理。也就是说，逻辑电路单元被配置成保持第一半导体开关至第四半导体开关处于中断状态。
[0026]因此，通过根据本发明的系统，可以在将用于检测过流发生的算术处理单元的输入端口数目从四抑制为二的同时检测各种情况下的过流发生。通过根据本发明的系统，在过流发生的情况下，第一半导体开关至第四半导体开关被控制为中断状态，因而使得可以消除过流。
[0027]例如，根据本发明的系统可以被配置成在发生由于发生短路故障导致的过流的情况下，执行仅通过从第一直流电源和第二直流电源仅其中之一输出的直流电力对负载电路供电的退化操作。
[0028]在根据本发明的系统的上述方面中，算术处理单元可以被配置成当算术处理单元已持续地接收第一过流信号或者第二过流信号预定时段时，向逻辑电路单元输出中断处理取消信号，并且逻辑电路单元可以被配置成当逻辑电路单元正在从算术处理单元接收中断处理取消信号时停止中断处理。
[0029]过流检测单元可能在发生过流时故障，结果是过流检测单元继续输出检测信号。在这种情况下，第一半导体开关至第四半导体开关都继续保持为中断状态，所以存在一种对不可能将特定一个半导体开关控制为导电状态，并且作为结果是阻碍上述退化操作的执行的关切。
[0030]然而，根据该方面，当检测信号被持续地输出时，由于中断处理取消信号而可以由算术处理单元控制第一半导体开关至第四半导体开关。因此，根据该方面，即使检测信号被持续地输出，也可能可靠地执行退化操作。
【附图说明】
[0031]下面将参考附图描述本发明的例证性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同标识符指示相同元件，并且其中:
[0032]图1是根据本发明的实施例的电源系统(系统)安装在其上的车辆的示意图；
[0033]图2是示出基于两个蓄电池的端子电压和高压侧电压之间的关系以及是否执行提升操作而确定的系统的连接模式的表格；
[0034]图3是示出系统的每个连接模式的每个半导体开关的状态的表格；
[0035]图4是示出其中系统执行并联连接模式的情况下的等效电路的示意图；
[0036]图5是示出其中系统执行另一并联连接模式的情况下的等效电路的示意图；
[0037]图6是示出其中系统执行串联连接模式的情况下的等效电路的示意图；
[0038]图7是概略地示出系统的控制单元内包括的芯片组的逻辑电路图；
[0039]图8是示出当已在系统中发生过流时的电流路径的部分电路图；
[0040]图9是示出当已在系统中发生另一过流时的电流路径的部分电路图；
[0041]图10是示出当已在系统中发生另一过流时的电流路径的部分电路图；
[0042]图11是示出当已在系统中发生另一过流时的电流路径的部分电路图；
[0043]图12是示出由系统的控制单元执行的过流检测处理程序的流程图；和
[0044]图13是示出由系统的控制单元执行的退化操作开始处理程序的流程图。
【具体实施方式】
[0045]配置
[0046]下面，将参考附图描述根据本发明的实施例的电源系统10(下面也称为系统)。该系统被安装在图1中示出其示意性构造的车辆I上。车辆I是电动车辆。
[0047]该系统包括第一电源单元20、第二电源单元30、开关单元40和电子控制单元(ECU)50。车辆I还包括逆变器60和电动机70。
[0048]第一电源单兀20包括第一蓄电池21、第一电容器22、第一电抗器23和第一系统主继电器24(SMRl)。
[0049]第一蓄电池21是可充电和可放电锂离子电池。第一蓄电池21的正电极(Pl)和负电极(NI)分别连接至一对电源线(PLl ,NLl)的一端。该对电源线(PLl ,NLl)的另一端连接至开关单元40。
[0050]第一电容器22连接在该对电源线(PLUNLl)之间。也就是说，第一电容器22与第一蓄电池21并联地连接。第一电容器22使第一蓄电池21的正电极和负电极之间的端子电压VI平稳。第一电抗器23被插入电源线(PLl)中的第一电容器22和开关单元40之间的部分中。[0051 ] 第一系统主继电器24包括第一正电极开关24a和第一负电极开关24b。第一正电极开关24a被插入电源线(PLl)中的第一蓄电池21和第一电容器22之间的部分中。第一负电极开关24b被插入电源线(NLl)中的第一蓄电池21和第一电容器22之间的部分中。第一系统主继电器24能够切断流经第一蓄电池21的电流。
[0052]第二电源单元30包括第二蓄电池31、第二电容器32、第二电抗器33和第二系统主继电器24(SMR2)。
[0053]第二蓄电池31是能够被充电和放电的锂离子电池。第二蓄电池31的正电极(P2)和负电极(N2)分别连接至一对电源线(PL2、NL2)的一端。该对电源线(PL2、NL2)的另一端连接至开关单元40。
[0054]第二电容器32连接在该对电源线(PL2、NL2)之间。也就是说，第二电容器32与第二蓄电池31并联地连接。第二电容器32使第二蓄电池31的正电极和负电极之间的端子电压V2平稳。第二电抗器33被插入电源线(PL2)中的第二电容器32和开关单元40之间的部分中。
[0055]第二系统主继电器34包括第二正电极开关34a和第二负电极开关34b。第二正电极开关34a被插入电源线(PL2)中的第二蓄电池31和第二电容器32之间的部分中。第二负电极开关34b被插入电源线(NL2)中的第二蓄电池31和第二电容器32之间的部分中。第二系统主继电器34能够切断流经第二蓄电池31的电流。
[0056]开关单元40包括第一二极管41a至第四二极管44a、第一IGBT 41b(SWl)至第四IGBT 44b(SW4)和电源线(FR)。
[0057]电源线(FR)包括连接点CO至连接点C4。连接点CO至连接点C4被布置成按照连接点CO、连接点C1、连接点C2、连接点C3和连接点C4的顺序。电源线(FR) —端处的连接点CO被连接至电源线(PH)的一端。电源线(FR)另一端处的连接点C4被连接至电源线(NH)的一端。
[0058]第一二极管41a被插入电源线(FR)中的连接点CO和连接点Cl之间的部分处。第一二极管41a的阴极处于连接点CO侧上，并且第一二极管41a的阳极处于连接点Cl侧上。第一IGBT 41b与第一二极管41a反并联连接。
[0059]第二二极管42a被插入电源线(FR)中的连接点Cl和连接点C2之间的部分处。第二二极管42a的阴极处于连接点Cl侧上，并且第二二极管42a的阳极处于连接点C2侧上。第二IGBT 42b与第二二极管42a反并联连接。
[0060]第三二极管43a被插入电源线(FR)中的连接点C2和连接点C3之间的部分处。第三二极管43a的阴极处于连接点C2侧上，并且第三二极管43a的阳极处于连接点C3侧上。第三IGBT 43b与第三二极管43a反并联连接。
[0061]第四二极管44a被插入电源线(FR)中的连接点C3和连接点C4之间的部分处。第四二极管44a的阴极处于连接点C3侧上，并且第四二极管44a的阳极处于连接点C4侧上。第四IGBT 44b与第四二极管44a反并联连接。
[0062]如图7中所示(下文描述)，第一IGBT 41b至第四IGBT 44b分别包括第一过流检测单元41c至第四过流检测单元44c。第一过流检测单元41c至第四过流检测单元44c每个都在流经相应一个半导体开关(第一IGBT 41b至第四IGBT 44b任意一个)的电流超过预定阈值时向ECU50(下文描述)输出检测信号。第一过流检测单元41c至第四过流检测单元44c每个的配置例如都在日本专利申请公开号2010-244367(JP2010-244367 A)和日本专利申请公开号2014-187543(JP 2014-187543A)中描述。
[0063]第一电源单元20的电源线(PLl)被连接至连接点Cl。第二电源单元30的电源线(PL2)被连接至连接点C2。第一电源单元20的电源线(NLl)被连接至连接点C3。第二电源单元30的电源线(NL2)被连接至连接点C4。
[0064]电源线(PH)的另一端被连接至正电极连接点(P3)。电源线(NH)的另一端被连接至负电极连接点(N3)。正电极连接点(P3)和负电极连接点(N3)每个都被连接至逆变器60 (下文描述)。
[0065]开关单元40提升从第一蓄电池21和/或第二蓄电池31输出的直流电压，并且通过控制第一IGBT 41b至第四IGBT 44b的导电状态而向逆变器60施加经提升的电压。
[0066]ECU 50包括CPU 5UR0M 52^RAM 53和芯片组SLECU 50为微型计算机。CPU 51 执行用于控制电源系统10的各种算术处理。ROM 52存储由CPU 51、图谱(查找表)等等执行的程序。RAM 53临时地存储由CPU 51参考的数据。芯片组54是包括逻辑电路的集成电路，并且控制与被连接至ECU 50的各种致动器、传感器等等的通信。
[0067]ECU 50控制逆变器60，以及第一IGBT 41b至第四IGBT 44b、第一系统主继电器24和第二系统主继电器34每一个的状态(导电状态或者中断状态)AUC 50被连接至第一电压传感器81和第二电压传感器82(下文描述)。
[0068]逆变器60包括多个半导体开关(未不出)(本实施例中的IGBT)。逆变器60将从正电极连接点(P3)和负电极连接点(N3)之间的开关单元40输出的直流电力(高压侧电压VH)转换为三相，也就是说，U相、V相和W相交流电力，并且向电动机70输出三相交流电力。为了方便起见，逆变器60也被称为负载电路。
[0069]当电动机70作为发电机运行时，逆变器60将电动机70输出的交流电力逆变为直流电力，并且将正电极连接点(P3)和负电极连接点(N3)之间的直流电力输出至开关单元40。在这种情况下，开关单元40降低直流电压，并且通过控制第一IGBT 41b至第四IGBT 44b每个的导电状态而向第一蓄电池21和/或第二蓄电池31施加经降低的电压。
[0070]电动机70包括定子和转子。定子包括产生旋转磁场的三相线圈(多个线圈)。转子包括永磁体，永磁体通过使用吸引或者排斥旋转磁场的磁力而产生扭矩。电动机70不仅能够起电动机的作用，而且也能够起发电机的作用。当电动机70起电动机的作用时，电动机70产生车辆I的驱动力(用于推动车辆的扭矩)。
[0071]第一电压传感器81产生指示第一蓄电池21的端子电压Vl的信号。第二电压传感器82产生指示第二蓄电池31的端子电压V2的信号。
[0072]当在第一IGBT 41b至第四IGBT 44b至少其中之一中存在过流时，ECU 50通过执行用于将第一IGBT 41b至第四IGBT 44b每个控制为中断状态的中断处理而消除过流。另一方面，当由于第一过流检测单元41c至第四过流检测单元44c任意一个的故障而继续输出上述检测信号时，E⑶50的CPU 51(下面也简称为CPU)停止上述中断处理。
[0073]最初，将描述由CPU执行的对第一IGBT41b至第四IGBT 44b每个的状态(导电状态或者中断状态)的控制。在车辆I运行期间，CPU保持第一系统主继电器24和第二系统主继电器34处于导电状态。
[0074]CPU执行并联连接模式，其中，通过保持第二IGBT 42b和第四IGBT 44b中的任意一个处于导电状态，在第一蓄电池21和第二蓄电池31彼此并联连接的状态下而将电力供应给逆变器60。当已提出执行并联连接模式的请求时，第一蓄电池21的端子电压Vl和第二蓄电池31的端子电压V2每个都变为高压侧电压VH(也就是说，V1 = V2 = VH)。另外，当电压Vl和电压V2通过提升操作(下文描述)而提升时，经提升的电压Vl和经提升的电压V2每个都等于高压侧电压VH。
[0075]可替选地，CPU执行串联连接模式，其中，通过保持第三IGBT43b处于导电状态，在第一蓄电池21和第二蓄电池31彼此串联连接的状态下而将电力供应给逆变器60。当已提出执行串联连接模式的请求时，第一蓄电池21的端子电压Vl和第二蓄电池31的端子电压V2的和变为高压侧电压VH(也就是说，V1+V2 = VH)。另外，当电压Vl和电压V2通过提升操作(下文描述)而提升时，经提升的电压Vl和经提升的电压V2的和等于高压侧电压VH。
[0076]CPU选择性地执行并联连接模式和串联连接模式中的任意一种模式。图2示出基于电压V1、电压V2和目标高压侧电压VH*之间的大小关系以及是否执行提升操作而确定的连接模式。图3示出每种连接模式的第一IGBT 41b至第四IGBT 44b每个的状态(导电状态或者中断状态)。下面将描述并联连接模式和串联连接模式的细节。
[0077]I并联连接模式
[0078]当已提出执行并联连接模式的请求时，CPU响应于第一蓄电池21的端子电压Vl和第二蓄电池31的端子电压V2之间的大小关系而改变系统的运行状态。
[0079]1-1 电压 Vl〈电压 V2
[0080]当已提出执行并联连接模式的请求时，并且当电压Vl低于电压V2时，CPU保持第二IGBT 42b处于导电状态。结果，第一蓄电池21和第二蓄电池31彼此并联地连接至逆变器60。图4示出这种情况下的系统的等效电路。通过保持第二IGBT 42b处于导电状态而实施的并联连接模式也被称为第一并联连接模式。
[0081 ] (Ia)在这种情况下，当第三IGBT 43b处于导电状态，并且第四IGBT 44b处于中断状态时，电流经由第一电抗器23从第一蓄电池21的正电极流动至第一蓄电池21的负电极，所以能量被存储在第一电抗器23中。之后，当第三IGBT 43b变为中断状态时，存储在第一电抗器23中的能量被释放，并且被供应给逆变器60。之后，由第一蓄电池21产生的电压Vl被提升为经提升电压Vpal，并且经提升电压Vpal被施加于逆变器60。也就是说，在这种情况下，第一电源单元20和开关单元40作为其中第三IGBT 43b起下桥臂元件作用的升压断路器电路来操作。
[0082]其中下桥臂元件(也就是说，第三IGBT43b)的导通率为占空比Dpal，由下列数学表达式(I)表达经提升电压Vpa I。
[0083]Vpal = { 1/(1-Dpal)}.Vl (I)
[0084]占空比(导通率)是其间半导体开关处于导电状态的时间与下述时间(也就是说，转换间隔)的比例，所述时间是指:从半导体开关从中断状态转换为导电状态的时间点起、之后变为中断状态、并且然后直至半导体开关再次变为导电状态的时间点。
[0085](Ib)另一方面，当第三IGBT 43b和第四IGBT 44b两者都处于导电状态时，电流经由第二电抗器33从第二蓄电池31的正电极流动至第二蓄电池31的负电极，所以能量不仅被存储在第一电抗器23中，而且也存储在第二电抗器33中。之后，当第三IGBT 43b和第四IGBT44b至少其中之一变为中断状态时，存储在第二电抗器33中的能量被释放，并且被供应给逆变器60。结果，由第二蓄电池31产生的电压V2被提升为经提升电压Vpa2，并且经提升电压Vpa2被施加于逆变器60。也就是说，在这种情况下，第二电源单元30和开关单元40作为其中第三IGBT 43b和第四IGBT 44b起下桥臂元件作用的升压断路器电路来操作。
[0086]其中下桥臂元件(也就是说，第三IGBT 43b和第四IGBT 44b)的导通率为占空比Dpa2，由下列数学表达式(2)表达经提升电压Vpa2。
[0087]Vpa2={l/(l_Dpa2)}.V2 (2)
[0088]从上述数学表达式(I)和数学表达式(2)应理解，第一蓄电池21的提升率Rvl (提升率Rvl =经提升电压Vpal/端子电压VI)随着占空比Dpal升高而升高。第二蓄电池31的提升率Rv2(提升率Rv2 =经提升电压Vpa2/端子电压V2)随着占空比Dpa2升高而升高。
[0089]第三IGBT 43b和第四IGBT 44b两者都处于导电状态的时间比仅第三IGBT 43b处于导电状态的时间短或者两者相等，所以占空比Dpa2比占空比Dpal小或者两者相等(也就是说，DpaI > 0?&2)。因此，提升率1^1 >提升率Rv2。
[0090]另一方面，经提升电压Vpal和经提升电压Vpa2每个都等于高压侧电压VH(也就是说，Vpal = Vpa2 = VH)。由于提升率Rvl >提升率Rv2，所以需要关系电压Vl <电压V2，以便将电压Vl和电压V2两者都提升为高压侧电压VH。换句话说，当在已提出执行并联连接模式的请求时电压Vl低于电压V2 (也就是说，V1〈V2)时，则选择第一并联连接模式。另一方面，当在已提出执行并联连接模式的请求时电压Vl高于电压V2 (也就是说，Vl >V2)时，则CPU选择第二并联连接模式(下文描述)。
[0091](2a)当通过使用由逆变器60产生的直流电压对第一蓄电池21和/或第二蓄电池31充电时，则第一IGBT 41b被控制。更具体地讲，当第一IGBT 41b处于导电状态并且第四IGBT44b处于中断状态时，电流通过使用由逆变器产生的直流电压(也就是说，高压侧电压VH)，经由第二电抗器33从正电极连接点(P3)流动至负电极连接点(N3)，所以能量被存储在第二电抗器33中。之后，当第一IGBT 41b变为中断状态时，存储在第二电抗器33中的能量被释放。也就是说，在这种情况下，逆变器60产生的电压被降低，并且经降低电压被施加于第二蓄电池31。也就是说，第二电源单元30和开关单元40作为其中第一IGBT 41b起上桥臂元件作用的降压断路器电路来操作。
[0092](2b)当第一IGBT 41b和第四IGBT 44b两者都处于导电状态时，电流通过使用逆变器60产生的直流电压而经由第一电抗器23从正电极连接点(P3)流动至负电极连接点(N3)，所以能量不仅被存储在第二电抗器33中，而且也存储在第一电抗器23中。之后，当第一IGBT41b和第四IGBT 44b至少其中之一变为中断状态时，存储在第一电抗器23中的能量被释放。也就是说，在这种情况下，由逆变器60产生的电压被降低，并且经降低电压被施加于第一蓄电池21。换句话说，第一电源单元20和开关单元40作为其中第一IGBT 41b和第四IGBT44b起上桥臂元件作用的降压断路器电路来操作。
[0093]1-2 电压 VI〉电压 V2
[0094]如上所述，当已提出执行并联连接模式的请求时，并且当电压Vl高于电压V2时，CHJ保持第四IGBT 44b处于导电状态。结果，第一蓄电池21和第二蓄电池31彼此并联地连接至逆变器60。图5示出这种情况下的系统的等效电路。通过保持第四IGBT 44b处于导电状态而实施的并联连接模式也被称为第二并联连接模式。
[0095](Ia)在这种情况下，当第三IGBT 43b处于导电状态，并且第二IGBT 42b处于中断状态时，电流经由第二电抗器33从第二蓄电池31的正电极流动至第二蓄电池31的负电极，所以能量被存储在第二电抗器33中。之后，当第三IGBT 43b变为中断状态时，存储在第二电抗器33中的能量被释放，并且被供应给逆变器60。结果，由第二蓄电池31产生的电压V2被提升为经提升电压Vpb2，并且经提升电压Vpb2被施加于逆变器60。也就是说，在这种情况下，第二电源单元30和开关单元40作为其中第三IGBT 43b起下桥臂元件作用的升压断路器电路来操作。
[0096]其中下桥臂元件(也就是说，第三IGBT43b)的导通率为占空比Dpb2，由下列数学表达式(3)表达经提升电压Vpb2。
[0097]Vpb2={l/(l_Dpb2)}.V2 (3)
[0098](Ib)另一方面，当第二IGBT 42b和第三IGBT 43b两者都处于导电状态时，电流经由第一电抗器23从第一蓄电池21的正电极流动至第一蓄电池21的负电极，所以能量不仅被存储在第二电抗器33中，而且也存储在第一电抗器23中。之后，当第二IGBT 42b和第三IGBT43b至少其中之一变为中断状态时，存储在第一电抗器23中的能量被释放，并且被供应给逆变器60。结果，由第一蓄电池21产生的电压Vl被提升为经提升电压Vpbl，并且经提升电压Vpbl被施加于逆变器60。也就是说，在这种情况下，第一电源单元20和开关单元40作为其中第二IGBT 42b和第三IGBT 43b起下桥臂元件作用的升压断路器电路来操作。
[0099]其中下桥臂元件(也就是说，第二IGBT 42b和第三IGBT 43b)的导通率为占空比Dpb I，由下列数学表达式(4)表达经提升电压Vpb I。
[0100]Vpbl = { 1/(1-Dpbl)}.Vl (4)
[0101](2a)当通过使用由逆变器60产生的直流电压对第一蓄电池21和/或第二蓄电池31充电时，则第一IGBT 41b被控制。更具体地讲，当第一IGBT 41b处于导电状态并且第二IGBT42b处于中断状态时，电流通过使用由逆变器产生的直流电压(也就是说，高压侧电压VH)，经由第一电抗器23从正电极连接点(P3)流动至负电极连接点(N3)，所以能量被存储在第一电抗器23中。之后，当第一IGBT 41b变为中断状态时，存储在第一电抗器23中的能量被释放。也就是说，在这种情况下，逆变器60产生的电压被降低，并且经降低电压被施加于第一蓄电池21。也就是说，第一电源单元20和开关单元40作为其中第一IGBT 41b起上桥臂元件作用的降压断路器电路来操作。
[0102](2b)当第一IGBT 41b和第二IGBT 42b两者都处于导电状态时，电流通过使用逆变器60产生的直流电压而经由第二电抗器33从正电极连接点(P3)流动至负电极连接点(N3)，所以能量不仅被存储在第一电抗器23中，而且也存储在第二电抗器33中。之后，当第一IGBT41b和第二IGBT 42b至少其中之一变为中断状态时，存储在第二电抗器33中的能量被释放。也就是说，在这种情况下，由逆变器60产生的电压被降低，并且经降低电压被施加于第二蓄电池31。换句话说，第二电源单元30和开关单元40作为其中第一IGBT 41b和第二IGBT42b起上桥臂元件作用的降压断路器电路来操作。
[0103]2串联连接模式
[0104]当已提出执行串联连接模式的请求时，CHJ保持第三IGBT43b处于导电状态。结果，第一蓄电池21和第二蓄电池31彼此串联地连接至逆变器60。图6示出这种情况下的系统的等效电路。
[0105](Ia)在这种情况下，当第二IGBT 42b处于导电状态时，电流经由第一电抗器23从第一蓄电池21的正电极流动至第一蓄电池21的负电极，所以能量被存储在第一电抗器23中。之后，当第二IGBT 42b变为中断状态时，存储在第一电抗器23中的能量被释放，并且被供应给逆变器60。结果，由第一蓄电池21产生的电压Vl被提升为经提升电压Vsl。也就是说，在这种情况下，第一电源单元20和开关单元40作为其中第二IGBT 42b起下桥臂元件作用的升压断路器电路来操作。
[0106]其中下桥臂元件(也就是说，第二IGBT42b)的导通率为占空比Dsl，由下列数学表达式(5)表达经提升电压Vs I。
[0107]Vsl = {l/(1-Dsl)}.Vl (5)
[0108](Ib)另一方面，当第四IGBT 44b处于导电状态时，电流经由第二电抗器33从第二蓄电池31的正电极流动至第二蓄电池31的负电极，所以能量被存储在第二电抗器33中。之后，当第四IGBT 44b变为中断状态时，存储在第二电抗器33中的能量被释放，并且被供应给逆变器60。结果，由第二蓄电池31产生的电压V2被提升为经提升电压Vs2。也就是说，在这种情况下，第二电源单元30和开关单元40作为其中第四IGBT 44b起下桥臂元件作用的升压断路器电路来操作。
[0109]其中下桥臂元件(也就是说，第四IGBT44b)的导通率为占空比Ds2，由下列数学表达式(6)表达经提升电压Vs 2。
[0110]Vs2={l/(1-Ds2)}.V2(6)
[0111]当执行串联连接模式时，高压侧电压VH等于经提升电压Vsl和经提升电压Vs2的和(也就是说，VH = Vsl+Vs2)。也就是说，等于经提升电压Vsl和经提升电压Vs2的和的电压被施加于逆变器60。
[0112](2)当通过使用由逆变器60产生的直流电压对第一蓄电池21和/或第二蓄电池31充电时，则第一 IGBT 41b被控制。更具体地讲，当第一 IGBT 41b处于导电状态时，电流通过使用由逆变器产生的直流电压(也就是说，高压侧电压VH)，经由第一电抗器23从正电极连接点(P3)流动至负电极连接点(N3)，所以能量被存储在第一电抗器23中。类似地，当第一IGBT 41b处于导电状态时，电流经由第二电抗器33从正电极连接点(P3)流动至负电极连接点(N3)，所以能量被存储在第二电抗器33中。
[0113]可替选地，当第一IGBT 41b和第四IGBT 44b两者都处于导电状态时，能量仅被存储在第二电抗器33中。另一方面，当第一IGBT 41b和第二IGBT 42b两者都处于导电状态时，能量仅被存储在第二电抗器33中。
[0114]之后，当第一IGBT 41b变为中断状态时，存储在第一电抗器23和第二电抗器33每一个中的能量被释放。在这种情况下，由逆变器60产生的电压被降低，并且经降低电压被施加于第一蓄电池21和第二蓄电池31。也就是说，在该情况下，第一电源单元20和/或第二电源单元30以及开关单元40作为其中第一IGBT 41b起上桥臂元件作用的降压断路器电路来操作。
[0115]3并联连接模式或者串联连接模式的选择
[0116]CPU响应于作为高电压侧电压VH的目标值的目标高电压侧电压VH*而选择并联连接模式和串联连接模式中的任意一种模式作为连接模式。CPU随着电动机70的要求输出升高而将目标高电压侧电压VH*设置为更高值。
[0117]当目标高电压侧电压VH*低时，CPU选择并联连接模式(具体而言，第一并联连接模式和第二并联连接模式的任意一个)。当已提出了执行并联连接模式的请求时，并且当电压Vl和/或电压V2低于目标高电压侧电压VH*(也就是说，关系V1〈VH*和/或关系V2〈VH*成立)时，CPU以上述并联连接模式执行提升处理。
[0118]CPU随着目标高电压侧电压VH*升高而将占空比Dpal和占空比Dpa2的集合或者占空比Dpbl和占空比Dpb2的集合设置为更高值。随着占空比增大，被存储在第一电抗器23和/或第二电抗器33内的能量增多。因此，当占空比高时，将被存储的能量可能超过第一电抗器23和/或第二电抗器33的容量(允许存储的能量的实质最大值)。
[0119]另一方面，当占空比相同时，半导体开关(在本实施例中，上述下桥臂元件)的导电状态的持续时间随着上述转换间隔缩短而缩短，所以存储在电抗器中的能量的量的最大值减小。因此，当占空比高时，存储在第一电抗器23和/或第二电抗器33中的能量的量的最大值减小，所以有必要缩短半导体开关的转换间隔。
[0120]然而，当占空比相同时，随着转换间隔缩短，每单位时间的半导体开关在导电状态和中断状态之间转换的次数改变，所以与转换间隔长时相比，转换损耗增大。换句话说，随着占空比增大，转换损耗能够升高。因此，当目标高电压侧电压VH*比电压Vl和电压V2的和更高时(也就是说，关系电压Vl+电压V2〈目标高电压侧电压VH*成立)，CPU选择串联连接模式。
[0121]当目标高电压侧电压VH*相同时，其中以串联连接模式执行提升处理的情况下的占空比小于其中以并联连接模式执行提升处理的情况下的占空比。结果，当目标高电压侧电压VH*升高时，可能避免转换损耗增大。
[0122]芯片组概略图
[0123]图7示出在对第一IGBT 41b至第四IGBT 44b控制时使用的并且被包括在芯片组54内的逻辑电路的概略图。在芯片组54和CPU与第一IGBT 41b至第四IGBT 44b的集合之间交换的信号，以及在被包括在芯片组54内的逻辑电路之间交换的信号每个都被配置为高或者低电压状态。
[0124]例如，当被从芯片组54输出至第一IGBT 41b至第四IGBT 44b任意一个的信号为高压时，则相应的半导体开关(IGBT)被控制为导电状态。另一方面，当被从芯片组54输出至第一IGBT 41b至第四IGBT44b的任意一个的信号为低压(例如，0V)时，则相应的半导体开关(IGBT)被控制为中断状态。在本说明书中，为了方便，其中电压高的状态被描述为该值为“I”，并且其中电压低的状态被描述为该值为“O”。
[0125]CPU将控制信号Cs输出至第一IGBT 41b至第四IGBT 44b，以便使每个半导体开关在导电状态和中断状态之间改变。控制信号Cs被分别输入至AND电路91a至AND电路91cLAND电路91a至AND电路91d的输出被分别连接至第一IGBT 41b至第四IGBT 44b。
[0126]AND电路91a至AND电路91d的另一输入分别是从OR电路94a至OR电路94d(下文描述)的输出倒相的值。当正在执行中断处理时(下文描述)，0R电路94a至OR电路94d的每个输出都为“I”，并且当不在执行中断处理时为“O”。
[0127]因此，当不正在执行中断处理时，第一IGBT 41b至第四IGBT 44b每个都由作为来自CPU的输出的相应控制信号Cs控制。另一方面，当正在执行中断处理时，与CPU产生的控制信号Cs无关地，第一IGBT41b至第四IGBT 44b都被保持为中断状态。
[0128]第一过流检测单元41c至第四过流检测单元44c每个都在流经相应一个半导体开关的电流超过预定阈值时输出检测信号。也就是说，输出值为“I”。第一过流检测单元41c和第三过流检测单元43c的输出被输入至OR电路92a。第二过流检测单元42c和第四过流检测单元44c的输出被输入至OR电路92b。
[0129]OR电路92a的输出被输入至AND电路93a，并且被输入至CPU的输入端口 Pia AR电路92b的输出被输入至AND电路93b，并且被输入至CPU的输入端口 Pib ^ND电路93a的另一输入为从CPU的输出端口 Poa输出的信号RGl JND电路93b的另一输入为从CPU的输出端口 Pob输出的信号RG2。除了在执行中断取消控制(下文描述)时之外，CPU都将信号RGl和信号RG2每个都控制为“I”。
[0130]OR电路92a的输出也被称为第一过流信号FCVl。当OR电路92a的输出为“I”时，也称为第一过流信号FCVl为“I”或者第一过流信号FCVl被输出。OR电路92b的输出也被称为第二过流信号FCV2。当OR电路92b的输出为“I”时，也称为第二过流信号FCV2为“I”或者第二过流信号FCV2被输出。
[0131]为了方便，也将信号RGl和信号RG2称为中断处理取消信号。具体而言，当信号RGl和/或信号RG2为“O”时，也称为中断处理取消信号被输出。
[0132]AND电路93a的输出被连接至OR电路94a至OR电路94d每个电路。OR电路94a至OR电路94d的每个电路的另一输入是AND电路93b的输出。
[0133]过流发生的示例
[0134]例如，当在其中在第二IGBT 42b中存在短路故障的情况下将第三IGBT 43b控制为导电状态时，则建立从第一蓄电池21经由第二IGBT42b和第三IGBT 43b到达第一蓄电池21的闭合电路。由图8中的粗线BI指示该闭合电路。当流经闭合电路的电流过大时，则第三IGBT 43b和第一蓄电池21可能受损。
[0135]当流经闭合电路的电流过大时，第二过流检测单元42c和/或第三过流检测单元43c能够检测过流的发生。当第二过流检测单元42c检测到过流时，则OR电路93b的输出变为“I”，也就是说，第一过流信号FCVl被从芯片组54输出至CPU。另一方面，当第三过流检测单元43c检测到过流时，则OR电路92a的输出变为T，也就是说，第二过流信号FCV2被从芯片组54输出至CPU。
[0136]如果由于过流的发生而在第二过流检测单元42c和第三过流检测单元43c其中之一或者OR电路92a和OR电路92b其中之一中发生了故障，则第一过流信号FCVl和第二过流信号FCV2其中之一被输出至CPU。粗线BI指示的闭合电路包括引起能量将被存储在第一电抗器23中的下桥臂元件(也就是说，第二IGBT 42b和第三IGBT 43b)，所以该闭合电路也被称为下桥臂回路。换句话说，通过芯片组54的配置，即使在一个过流检测单元中发生故障时，CPU也能够检测在第一电抗器23的下桥臂回路中发生的过流。
[0137]可替选地，当在其中在第四IGBT 44b中存在短路故障的情况下将第一IGBT 41b控制为导电状态时，则建立从逆变器60，经由第一IGBT41b、第一蓄电池21和第四IGBT 44b到达逆变器60的闭合电路。由图9中的粗线B2指示该闭合电路。当流经闭合电路的电流过大时，则第一IGBT 41b和第一蓄电池21可能受损。
[0138]当流经闭合电路的电流过大时，第一过流检测单元41c和/或第四过流检测单元44c能够检测过流的发生。当第一过流检测单元41c检测到过流时，则OR电路92a的输出变为“I”，也就是说，第一过流信号FCVl被从芯片组54输出至CPU。另一方面，当第四过流检测单元44c检测到过流时，则OR电路92b的输出变为T，也就是说，第二过流信号FCV2被从芯片组54输出至CPU。
[0139]如果由于过流的发生而在第一过流检测单元41c和第四过流检测单元44c其中之一或者OR电路92a和OR电路92b其中之一中发生了故障，则第一过流信号FCVl和第二过流信号FCV2其中之一被输出至CPU。粗线B2指示的闭合电路包括引起能量将被存储在第一电抗器23中的上桥臂元件(也就是说，第一IGBT 41b和第四IGBT 44b)，所以该闭合电路也被称为上桥臂回路。换句话说，通过芯片组54的配置，即使在过流检测单元之一中发生故障时，CPU也能够检测在第一电抗器23的上桥臂回路中发生的过流。
[0140]可替选地，当在其中在第三IGBT 43b中存在短路故障的情况下将第四IGBT 44b控制为导电状态时，则建立从第二蓄电池31，经由第三IGBT 43b和第四IGBT 44b到达第二蓄电池31的闭合电路。由图10中的粗线B3指示该闭合电路。当流经闭合电路的电流过大时，则第四IGBT 44b和第二蓄电池31可能受损。
[0141]当流经闭合电路的电流过大时，第三过流检测单元43c和/或第四过流检测单元44c能够检测过流的发生。当第三过流检测单元43c检测到过流时，则OR电路92a的输出变为“I”，也就是说，第一过流信号FCVl被从芯片组54输出至CPU。另一方面，当第四过流检测单元44c检测到过流时，则OR电路92b的输出变为T，也就是说，第二过流信号FCV2被从芯片组54输出至CPU。
[0142]如果由于过流的发生而在第三过流检测单元43c和第四过流检测单元44c其中之一或者OR电路92a和OR电路92b其中之一中发生了故障，则第一过流信号FCVl和第二过流信号FCV2其中之一被输出至CPU。粗线B3指示的闭合电路包括引起能量将被存储在第二电抗器33中的下桥臂元件(也就是说，第三IGBT 43b和第四IGBT 44b)，所以该闭合电路也被称为下桥臂回路。换句话说，通过芯片组54的配置，即使在一个过流检测单元中发生故障时，CPU也能够检测在第二电抗器33的下桥臂回路中发生的过流。
[0143]可替选地，当在其中在第二IGBT 42b中存在短路故障的情况下将第一IGBT 41b控制为导电状态时，则建立从逆变器60，经由第一IGBT41b、第二IGBT 42b和第二蓄电池31到达逆变器60的闭合电路。由图11中的粗线B4指示该闭合电路。当流经闭合电路的电流过大时，则第一IGBT 41b和第二蓄电池31可能受损。
[0144]当流经闭合电路的电流过大时，第一过流检测单元41c和/或第二过流检测单元42c能够检测过流的发生。当第一过流检测单元41c检测到过流时，则OR电路92a的输出变为“I”，也就是说，第一过流信号FCVl被从芯片组54输出至CPU。另一方面，当第二过流检测单元42c检测到过流时，则OR电路92b的输出变为T，也就是说，第二过流信号FCV2被从芯片组54输出至CPU。
[0145]如果由于过流的发生而在第一过流检测单元41c和第二过流检测单元42c其中之一或者OR电路92a和OR电路92b其中之一中发生了故障，则第一过流信号FCVl和第二过流信号FCV2其中之一被输出至CPU。粗线B4指示的闭合电路包括引起能量将被存储在第二电抗器33中的上桥臂元件(也就是说，第一IGBT 41b和第二IGBT 42b)，所以该闭合电路也被称为上桥臂回路。换句话说，通过芯片组54的配置，即使在过流检测单元之一中发生故障时，CPU也能够检测在第二电抗器33的上桥臂回路中发生的过流。
[0146]发生过流情况下的中断处理
[0147]如上所述，当发生过流时，则执行用于将第一IGBT 41b至第四IGBT 44b控制为中断状态的中断处理。更具体地讲，当第一过流检测单元41c至第四过流检测单元44c至少其中之一的输出变为“I”时，则第一过流信号FCVl和/或第二过流信号FCV2变为“I”。此时，当不执行中断取消控制时，则中断处理取消信号(也就是说，信号RGl和信号RG2)为“I”，所以AND电路93a和/或AND电路93b的输出变为“I”。
[0148]结果，OR电路94a至OR电路94d的输出变为“I”，所以AND电路91a至AND电路91d的输出全部变为“O” O也就是说，与CPU输出的控制信号Cs无关地，AND电路9Ia至AND电路9Id的输出变为“O”。因而，第一IGBT 41b至第四IGBT 44b被控制为中断状态。换句话说，执行中断处理。
[0149]当执行中断处理时，上述下桥臂回路或者上桥臂回路被取消，所以消除了过流。结果，当所有第一过流检测单元41c至第四过流检测单元44c的输出都变为“O”时，则OR电路94a至OR电路94d的输出变为“I”，所以根据控制信号Cs控制第一IGBT 41b至第四IGBT 44b。也就是说，中断处理的执行被停止。
[0150]退化操作的执行
[0151 ] CPU能够基于从芯片组54接收的第一过流信号FCVl和/或第二过流信号FCV2检测过流的发生。当发生过流时，存在在第一IGBT 41b至第四IGBT 44b任意一个中存在短路故障的高可能性。因此，CPU开始车辆I的退化操作。具体而言，CPU将第一主继电器24控制为中断状态，并且将第一IGBT 41b和第二IGBT 42b控制为导电状态。
[0152]过流发生情况下的中断处理
[0153]顺便提及，存在其中由于过流的发生第一过流检测单元41c至第四过流检测单元44c任意一个故障的情况，并且结果是故障的过流检测单元继续输出检测信号。在这种情况下，上述中断处理继续，所以不可能执行上述退化操作。具体而言，不可能将第一IGBT 41b和第二IGBT 42b控制为导电状态。
[0154]当第一过流信号FCVl和/或第二过流信号FCV2已持续了预定时间或者更长时间为“I”时，贝ijCPU确定在第一过流检测单元41c至第四过流检测单元44c任意一个中存在故障。此时，CPU通过强制停止上述中断处理的执行而执行中断取消控制。
[0155]更具体地讲，第一过流信号FCVl和/或第二过流信号FCV2已持续了预定时间或者更长时间为“I”时，CPU将信号RGl和信号RG2从“I”变为“O”。结果，AND 93a和AND 93b的输出变为“O”，所以OR电路94a至OR电路94d的输出变为“O”。因此，根据从CPU输出的控制信号Cs控制第一IGBT 41b至第四IGBT 44b中的每一个。也就是说，停止了中断处理的执行。
[0156]将参考图12中的流程图中所示的过流检测处理程序以及图13中的流程图所示的退化操作开始处理程序，来描述在过流发生的情况下执行中断处理时的CHJ的具体操作。每当流逝了预定时间时，CPU就执行这些程序。
[0157]也就是说，在适当时刻处，CPU从步骤1200开始该处理，继续至步骤1205，并且确定第一过流检测标记Xfcvl的值是否为“O”。在由CPU执行的初始化程序(未示出)中，第一过流检测标记Xf CVl的值被设置为“O”。在车辆I启动时执行初始化程序。另外，通过这种初始化程序，第二过流检测标记Xfcv2(下文描述)的值被设置为“O”，并且信号RGl和信号RG2被设置 “I”。
[0158](A)当不存在过流时
[0159]在这种情况下，第一过流检测标记XfCVl的值为“O”，所以CPU在步骤1205中做出肯定确定，继续至步骤1210，并且确定第一过流信号FCVl是否为“I”。在该时间点处不存在过流，所以第一过流信号FCVl为“O”。因此，CPU在步骤1210中做出否定确定，继续至步骤1220，并且确定第二过流检测标记Xfcv2的值是否为“O”。
[0160]在这种情况下，第二过流检测标记Xfcv2的值为“O”，所以CPU在步骤1220中做出肯定确定，继续至步骤1225，并且确定第二过流信号FCV2是否为“I”。在该时间点处不存在过流，所以第二过流信号FCV2为“O”。因此，CPU在步骤1225中做出否定确定，继续至步骤1295，并且一次终止该程序。
[0161]另一方面，在适当时刻处，CPU从步骤1300开始该处理，并且继续至步骤1305。在步骤1305中，CPU确定是否为刚在第一过流检测标记Xf cvl的值从“O”变为“I”之后的时刻，或者刚在第二过流检测标记Xfcv2的值从“O”变为“I”之后的时刻。在该时间点处，这些标记的值为“O”，所以，CPU在步骤1305中做出否定确定，继续至步骤1395，并且一次终止该程序。
[0162](B)刚在第一IGBT 41b或者第三IGBT 43b中发生过流之后
[0163]在这种情况下，第一过流信号FCVl变为“I”，所以CPU在步骤1210中做出肯定确定，继续至步骤1215，并且将第一过流检测标记Xfcvl的值设置为“I”。之后，CHJ继续至步骤
1220ο
[0164]当CPU再次执行图12的程序时，CPU在步骤1205中做出否定确定，继续至步骤1235，并且确定从CPU输出的信号RGl是否为“I”。如上所述，信号RGl为“I”，所以CPU在步骤1235中做出肯定确定，继续至步骤1240。
[0165]在步骤1240中，CPU确定第一过流信号FCVl是否已为“I”，直到第一过流检测标记Xfcvl的值变为“I”之后流逝了预定时间。这是刚在第一过流检测标记Xfcvl的值在该时间点变为“I”之后的时刻，所以还未流逝预定时间。因此，CPU在步骤1240中做出否定确定，继续至步骤1220。
[0166]另一方面，当CPU在第一过流检测标记Xfcvl的值变为“I”之后首次执行图13中的步骤1305时，CPU做出肯定确定，继续至步骤1310，并且将第一系统主继电器24控制为中断状态。之后，CPU继续至步骤1315，将第一IGBT 41b和第二IGBT 42b控制为导电状态，并且将第三IGBT 43b和第四IGBT 44b控制为中断状态。换句话说，CPU将相应于第一IGBT 41b和第二IGBT 42b的控制信号Cs设置为“I”，并且将相应于第三IGBT 43b和第四IGBT 44b的控制信号Cs设置为“O”。之后，CPU继续至步骤1395。也就是说，在这种情况下，开始退化操作。
[0167]因而，车辆I能够在仅供应从第二蓄电池31输出至逆变器60的直流电源的情况下继续行驶。另一方面，当电动机70作为发电机运行时，电流通过使用在正电极连接点(P3)和负电极连接点(N3)之间产生的直流电压而经由第一IGBT 41b和第二IGBT 42b流入第二蓄电池31。因而，可能对第二蓄电池31充电。然而，当过流的发生继续时，继续执行上述中断处理，所以第一IGBT 41b和第二IGBT 42b处于中断状态。因此，不对第二蓄电池31充电。下面将描述其中过流的发生继续的情况下的停止中断处理(中断取消控制)。
[0168](C)刚在第二IGBT 42b或者第四IGBT 44b中发生过流之后
[0169]在这种情况下，第二过流信号FCV2变为“I”，所以CPU在步骤1225中做出肯定确定，继续至步骤1230，并且将第二过流检测标记Xfcv2的值设置为“I”。之后，CHJ继续至步骤1295ο
[0170]当CPU再次执行图12的程序时，CPU在步骤1220中做出否定确定，继续至步骤1250，并且确定从CPU输出的信号RG2是否为“I”。如上所述，信号RG2为“I”，所以CPU在步骤1250中做出肯定确定，并且继续至步骤1255。
[0171]在步骤1255中，CPU确定第二过流信号FCV2是否已为“I”，直到第二过流检测标记Xfcv2的值变为“I”之后流逝了预定时间。这是刚在第二过流检测标记Xfcv2的值在该时间点变为“I”之后的时刻，所以还未流逝预定时间。因此，CPU在步骤1255中做出否定确定，继续至步骤1295。
[0172]在这种情况下，以及在上述情况(B)下，当此后首次执行图13的流程图时开始上述退化操作。
[0173](D)当过流的发生继续时
[0174]在这种情况下，在其中第一过流信号FCVl已为T，直到第一过流检测标记Xfcvl的值变为“I”之后流逝了预定时间，在之后首次执行图12的程序时，CPU在步骤1240中做出肯定确定，并且继续至步骤1245。在步骤1245中，CPU将输出信号RGl变为“O”。之后，CPU继续至步骤1220。也就是说，在这种情况下，即使第一过流信号FCVl已为“I”，也停止中断处理。
[0175]类似地，在其中第二过流信号FCV2已为“I”直到第二过流检测标记Xfcv2的值变为“I”之后流逝了预定时间的情况下，在之后首次执行图12的程序时，CPU在步骤1255中做出肯定确定，并且继续至步骤1260。在步骤1260中，CPU将输出信号RG2变为“O”。之后，CPU继续至步骤1295。也就是说，在这种情况下，即使第二过流信号FCV2已为“I”，也停止中断处理。
[0176]如上所述，所述系统(电源系统1)包括正电极连接点(P3)、负电极连接点(N3)、特定电源线(FR)、第一直流电源(第一蓄电池21)、第二直流电源(第二蓄电池31)、第一二极管(41a)、第二二极管(42a)、第三二极管(43a)、第四二极管(44a)、第一半导体开关(第一IGBT41b)、第二半导体开关(第二IGBT 42b)、第三半导体开关(第三IGBT 43b)、第四半导体开关(第四IGBT 44b)以及控制单元(EOT 50)。负载电路(逆变器60)被连接至正电极连接点和负电极连接点。正电极连接点和负电极连接点被用于向负载电路供应直流电力。特定电源线连接正电极连接点和负电极连接点。特定电源线包括第一连接点(CI)、第二连接点(C2)、第三连接点(C3)和第四连接点(C4)。第一连接点位于正电极连接点和负电极连接点之间。第二连接点位于第一连接点和负电极连接点之间。第三连接点位于第二连接点和负电极连接点之间。第四连接点位于第三连接点和负电极连接点之间。第一直流电源的正电极被连接至第一连接点，并且第一直流电源的负电极被连接至第三连接点。第二直流电源的正电极被连接至第二连接点，并且第二直流电源的负电极被连接至第四连接点。第一二极管被插入特定电源线的正电极连接点和第一连接点之间的部分中。第一二极管的阴极处于正电极连接点侧上，并且第一二极管的阳极处于第一连接点侧上。第二二极管被插入特定电源线的第一连接点和第二连接点之间的部分中。第二二极管的阴极处于第一连接点侧上，并且第二二极管的阳极处于第二连接点侧上。第三二极管被插入特定电源线的第二连接点和第三连接点之间的部分中。第三二极管的阴极处于第二连接点侧上，并且第三二极管的阳极处于第三连接点侧上。第四二极管被插入特定电源线的第三连接点和第四连接点之间的部分中。第四二极管的阴极处于第三连接点侧上，并且第四二极管的阳极处于第四连接点侧上。第一半导体开关与第一二极管反并联连接。第二半导体开关与第二二极管反并联连接。第三半导体开关与第三二极管反并联连接。第四半导体开关与第四二极管反并联连接。控制单元通过使第一半导体开关至第四半导体开关中的每个在导电状态和中断状态之间改变而执行并联连接模式(图4和图5)和串联连接模式(图6)中的任意一种模式。在并联连接模式中，第一直流电源和第二直流电源彼此并联地连接至负载电路。在串联连接模式中，第一直流电源和第二直流电源彼此串联地连接至负载电路。另外，控制单元提升第一直流电源的端子电压(电压VI)和/或第二直流电源的端子电压(电压V2)，并且然后在正电极连接点和负电极连接点之间施加经提升电压，或者降低正电极连接点和负电极连接点之间的电压，并且然后将经降低电压施加于第一直流电源和/或第二直流电源。第一半导体开关至第四半导体开关分别包括过流检测单元(第一过流检测单元41c至第四过流检测单元44c)，每个过流检测单元都在相应的过流检测单元已检测到流经其中的过流时输出检测信号。控制单元包括算术处理单元(CPU 51)和逻辑电路单元(芯片组54)。算术处理单元产生用于分别将第一半导体开关至第四半导体开关在导电状态和中断状态之间改变的控制信号。逻辑电路单元将控制信号发送给第一半导体开关至第四半导体开关，并且从第一半导体开关至第四半导体开关接收检测信号。当逻辑电路单元已从第一半导体开关和/或第三半导体开关(OR电路92a)接收到检测信号时，则逻辑电路单元将第一过流信号(FCVl)输出至算术处理单元(输入端口Pia)。当逻辑电路单元已从第二半导体开关和/或第四半导体开关(0R电路92b)接收到检测信号时，则逻辑电路单元将第二过流信号(FCV2)输出至算术处理单元(输入端口Pib)。当CPU正在从第一半导体开关至第四半导体开关至少其中之一接收检测信号时，控制单元执行用于与控制信号(AND电路91 a至AND电路91 d、AND电路9 3a和AND电路93b，或者OR电路94a至OR电路94d)无关地保持第一半导体开关至第四半导体开关每个都处于中断状态的中断处理。
[0177]算术处理单元被配置成当算术处理单元已持续地接收第一过流信号和/或第二过流信号(图12中的步骤1240和步骤1250)预定时段时，则向逻辑电路单元输出中断处理取消信号(为“O”的信号RGl和信号RG2)(图12中的步骤1245和步骤1260)。逻辑电路被配置成当逻辑电路单元正在从算术处理单元接收中断处理取消信号(为“O”的信号RGl和/或信号RG2)时，停止中断处理(AND电路93a和AND电路93b)。
[0178]通过该系统，用于检测过流发生的CPU的输入端口数目可以不为四个，并且可以被抑制为两个。另一方面，通过该系统，可以检测发生在第一电抗器23的下桥臂回路和上桥臂回路中的过流，以及发生在第二电抗器33的下桥臂回路和上桥臂回路中的过流。另外，当存在过流时，系统将第一IGBT 41b至第四IGBT 44b每个都控制为中断状态(也就是说，执行中断处理)，因而使得可以消除过流。
[0179]通过该系统，即使第一过流检测单元41c至第四过流检测单元44c任意一个继续输出检测信号，也可以再继续对第一IGBT 41b至第四IGBT 44b的控制(也就是说，停止中断处理)。因此，通过该系统，可以可靠地执行退化操作。
[0180]上文描述了根据本发明的电源系统的实施例;然而，本发明不限于上述实施例。不偏离本发明的范围，可以不同地更改本发明。例如，本发明不仅涵盖被应用于在其上安装了作为驱动力源的电动机的车辆的车辆用电源系统，而且也涵盖被应用于还在其上安装了作为驱动力源的内燃机的车辆(也就是说，混合动力车辆)的电源系统。
[0181]根据本实施例的芯片组54是包括逻辑算术电路，诸如AND电路和OR电路的集成电路。然而，芯片组54可以由多个半导体元件的组合形成，或者可以由允许配置改变的集成电路(例如，现场可编程门阵列(FPGA))形成。芯片组54可以由通用计算机执行的程序实施。
[0182]根据本实施例的CPU51通常将信号RGl和信号RG2设置为“I”，并且在执行中断取消控制时将信号RGl和/或信号RG2设置为“O”。然而，CPU 51可以通常将信号RGl和信号RG2设置为“O”，并且在执行中断取消控制时将信号RGl和/或信号RG2设置为“I”。在这种情况下，NOT电路被插入CPU 51的输出端口Poa和AND电路93a之间，并且也被插入CPU 51的输出端口 Pob和AND电路93b之间。
[0183]在执行退化操作时，根据本实施例的ECU50通过使用从第二蓄电池31输出的直流电力而驱动车辆I。然而，E⑶50可以通过使用从第一蓄电池21输出的直流电力而驱动车辆
I。具体而言，E⑶50在执行退化操作时将第二系统主继电器34控制为中断状态，并且仅将第一IGBT 41b和第四IGBT 44b控制为导电状态。可替选地，当存在过流时，E⑶50可以诊断第一IGBT 41b至第四IGBT 44b任意一个中是否存在短路故障，并且然后基于诊断结果而确定将执行的退化操作。
[0184]在本实施例中，第一蓄电池21和第二蓄电池31为锂离子电池。然而，第一蓄电池21和/或第二蓄电池31可以为与镍金属氢化物电池不同类型的可充电和可放电直流电源、双电层电容器和锂离子电池，诸如锂离子电容器。
[0185]在本实施例中，开关单元40包括作为半导体开关的第一IGBT41b至第四IGBT44b。然而，开关单元40可以包括作为半导体开关的M0SFET、GT0晶闸管等等。
【主权项】
1.一种电源系统，其特征在于包括: 与负载电路相连接的正电极连接点和负电极连接点，所述正电极连接点和所述负电极连接点被用于向所述负载电路提供直流电力； 将所述正电极连接点与所述负电极连接点相连接的特定电源线，所述特定电源线包括位于所述正电极连接点和所述负电极连接点之间的第一连接点、位于所述第一连接点和所述负电极连接点之间的第二连接点、位于所述第二连接点和所述负电极连接点之间的第三连接点，以及位于所述第三连接点和所述负电极连接点之间的第四连接点； 第一直流电源，所述第一直流电源的正电极被连接至所述第一连接点，并且所述第一直流电源的负电极被连接至所述第三连接点； 第二直流电源，所述第二直流电源的正电极被连接至所述第二连接点，并且所述第二直流电源的负电极被连接至所述第四连接点； 第一二极管，所述第一二极管被插入在所述特定电源线的在所述正电极连接点和所述第一连接点之间的部分中，所述第一二极管的阴极处于所述正电极连接点侧上，并且所述第一二极管的阳极处于所述第一连接点侧上； 第二二极管，所述第二二极管被插入在所述特定电源线的在所述第一连接点和所述第二连接点之间的部分中，所述第二二极管的阴极处于所述第一连接点侧上，并且所述第二二极管的阳极处于所述第二连接点侧上； 第三二极管，所述第三二极管被插入在所述特定电源线的在所述第二连接点和所述第三连接点之间的部分中，所述第三二极管的阴极处于所述第二连接点侧上，并且所述第三二极管的阳极处于所述第三连接点侧上； 第四二极管，所述第四二极管被插入在所述特定电源线的在所述第三连接点和所述第四连接点之间的部分中，所述第四二极管的阴极处于所述第三连接点侧上，并且所述第四二极管的阳极处于所述第四连接点侧上； 与所述第一二极管反并联连接的第一半导体开关； 与所述第二二极管反并联连接的第二半导体开关； 与所述第三二极管反并联连接的第三半导体开关； 与所述第四二极管反并联连接的第四半导体开关；以及 电子控制单元，所述电子控制单元被配置成，通过使所述第一半导体开关至所述第四半导体开关中的每个半导体开关在导电状态和中断状态之间改变而选择性地执行并联连接模式和串联连接模式中的任意一种模式，所述并联连接模式是其中所述第一直流电源和所述第二直流电源被彼此并联地连接至所述负载电路的模式，并且所述串联连接模式是其中所述第一直流电源和所述第二直流电源被彼此串联地连接至所述负载电路的模式，所述电子控制单元被配置成提升所述第一直流电源或者所述第二直流电源的端子电压并且然后在所述正电极连接点和所述负电极连接点之间施加被提升的电压，或者被配置成降低所述正电极连接点和所述负电极连接点之间的电压并且然后将被降低的电压施加于所述第一直流电源或者所述第二直流电源， 其中， 所述第一半导体开关至所述第四半导体开关中的每个半导体开关包括过流检测单元，所述过流检测单元被配置成当该过流检测单元已检测到流经所述第一半导体开关至所述第四半导体开关中的相应一个半导体开关的过流时输出检测信号， 所述电子控制单元包括算术处理单元和逻辑电路单元，所述算术处理单元被配置成产生用于使所述第一半导体开关至所述第四半导体开关中的每个半导体开关在所述导电状态和所述中断状态之间改变的控制信号，所述逻辑电路单元被配置成将所述控制信号发送至所述第一半导体开关至所述第四半导体开关并且从所述第一半导体开关至所述第四半导体开关接收所述检测信号，并且 所述逻辑电路单元被配置成在所述逻辑电路单元已从所述第一半导体开关或者所述第三半导体开关接收到所述检测信号时将第一过流信号输出至所述算术处理单元，所述逻辑电路单元被配置成在所述逻辑电路单元已从所述第二半导体开关或者所述第四半导体开关接收到所述检测信号时将第二过流信号输出至所述算术处理单元，并且所述逻辑电路单元被配置成在所述逻辑电路单元正在从所述第一半导体开关至所述第四半导体开关中的至少一个半导体开关接收所述检测信号时执行中断处理，所述中断处理用于与所述控制信号无关地将所述第一半导体开关至所述第四半导体开关中的每一个半导体开关保持在所述中断状态。2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于: 所述算术处理单元被配置成当所述算术处理单元已持续地接收到所述第一过流信号或者所述第二过流信号达到预定时段时，向所述逻辑电路单元输出中断处理取消信号，并且 所述逻辑电路单元被配置成当所述逻辑电路单元正在从所述算术处理单元接收所述中断处理取消信号时停止所述中断处理。
【文档编号】H02J7/36GK105990897SQ201610156679
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】姬野嵩大, 大庭智子
【申请人】丰田自动车株式会社