专利名称：电动车辆的电源系统、电动车辆以及电动车辆的控制方法
技术领域：
本发明涉及电动车辆的电源系统及其控制方法，更加特定地，涉及搭载主蓄电装置和多个副蓄电装置的电动车辆的电源系统控制。
背景技术：
作为有益于环境的车辆，近年来开发了电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池车辆等电动车辆并已实用化。这些电动车辆搭载有产生车辆驱动力的电机、以及构成为包括蓄电装置的用于供给电动机驱动电力的电源系统。特别地，也提出了通过车辆外部的电源(以下也称为“外部电源”)对混合动力汽车的车载蓄电装置进行充电的结构，在这些电动车辆中，谋求延长能够通过车载蓄电装置的蓄电电力进行行驶的距离。另外，以下也将通过外部电源对车载蓄电装置进行的充电简称为“外部充电”。例如，在日本特开2008-109840号公报(专利文献1)和日本特开2003-209969号公报(专利文献2)中，记载了并联连接多个蓄电装置(电池)的电源系统。在专利文献1 和专利文献2所记载的电源系统中，按每个蓄电装置(电池)设置有作为充放电调整机构的电压变换器(converter，转换器)。与此相对，在日本特开2008-167620号公报(专利文献3)中，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置有与主蓄电装置对应的转换器和由多个副蓄电装置共用的转换器的电源装置的结构。根据该结构，能够抑制装置元件的数量并能够增大可蓄电的能量。另外，在日本特开2006-77641号公报中记载了搭载有基于车速以及SOC来切换车辆的运行状态的控制装置的串联/并联式混合动力电动汽车。该运行状态包括将发动机 (内燃机)的输出用作行驶用动力的状态、和通过使发动机停止并使电机工作来获得行驶用动力的状态。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；专利文献4 日本特开2006-77641号公报。
发明内容
发明要解决的课题在专利文献3所记载的电源装置中，选择性地将多个副蓄电装置中的一个副蓄电装置与转换器连接，通过主蓄电装置和所选择的副蓄电装置来供给车辆驱动用电动机的驱动电力。在这样的电源系统中，当使用中的副蓄电装置的SOC降低了时，使新的副蓄电装置与转换器连接，通过依次使用多个副蓄电装置来延长通过蓄电能量实现的行驶距离 (EV(Electric Vehicle,电动车辆)行驶距离)。已使用完的副蓄电装置，因为其SOC值低，所以认为在车辆行驶中无法使其再与转换器连接。即，由于在电动车辆行驶中切换与转换器连接的副蓄电装置，电动车辆能够使用的蓄电能力确实变少。由此对EV行驶产生影响。例如考虑尽管用户希望进行电动车辆的EV行驶但却无法实施EV行驶(例如在混合动力车辆的情况下启动发动机)的情况。为了避免这样的问题，需要适当地进行用于变更所使用的副蓄电装置的连接切换处理。
本发明是为了解决这样的问题而完成的，本发明的目的在于在具有主蓄电装置和副蓄电装置并由多个副蓄电装置共用电压变换器(converter)的结构的电源系统中，适当地进行用于变更所使用的副蓄电装置的连接切换处理。用于解决课题的手段根据本发明的一种方式，是一种电动车辆的电源系统，所述电动车辆搭载有产生车辆驱动功率的电机，该电源系统具备主蓄电装置、供电线、第一电压变换器、相互并联地设置的多个副蓄电装置、第二电压变换器、连接部以及切换控制装置。供电线对驱动控制电机的变换器进行供电。第一电压变换器设置在供电线与主蓄电装置之间，构成为进行双向的电压变换。第二电压变换器设置在多个副蓄电装置与供电线之间，构成为在多个副蓄电装置之一与供电线之间进行双向的电压变换。连接部设置在多个副蓄电装置与第二电压变换器之间，构成为选择性地将多个副蓄电装置中的选择出的副蓄电装置与第二电压变换器连接。切换控制装置构成为控制多个副蓄电装置与第二电压变换器之间的选择性的连接。 切换控制装置包括连接切换部和连接切换部。切换判定部基于多个副蓄电装置各自的充电状态，判定是否需要进行选择出的副蓄电装置的切换。连接切换部构成为在由切换判定部判定为需要进行选择出的副蓄电装置的切换的情况下，对连接部，切换多个副蓄电装置与第二电压变换器(12B)的连接。切换判定部在接收到切换禁止指示的情况下，不管选择出的副蓄电装置的充电状态如何，都判定为不需要进行选择出的副蓄电装置的切换。优选的是，电动车辆具备内燃机，其构成为能够独立于电机地产生车辆驱动功率；和充放电控制部。充放电控制部基于电动车辆的整体要求功率，将电动车辆的行驶模式设定为第一模式和第二模式的任一模式，所述第一模式是能够通过电机来产生车辆驱动功率的模式，所述第二模式是能够通过电机以及内燃机来产生车辆驱动功率的模式。充放电控制部根据所设定的行驶模式控制主蓄电装置以及多个副蓄电装置的充放电。切换判定部在行驶模式为第二模式的期间，从充放电控制部接受切换禁止指示。优选的是，主蓄电装置以及多个副蓄电装置的整体的剩余容量，在第二模式下由充放电控制部进行控制以使其保持为一定。根据本发明的另一方式，是一种电动车辆，具备电机、变换器、供电线、主蓄电装置、第一电压变换器、相互并联地设置的多个副蓄电装置、第二电压变换器、连接部以及控制装置。电机产生车辆驱动功率。变换器驱动控制电机。供电线对变换器进行供电。第一电压变换器设置在供电线与主蓄电装置之间，构成为进行双向的电压变换。第二电压变换器设置在多个副蓄电装置与供电线之间，构成为在多个副蓄电装置之一与供电线之间进行双向的电压变换。连接部设置在多个副蓄电装置与第二电压变换器之间，构成为选择性地将多个副蓄电装置中的选择出的副蓄电装置与第二电压变换器连接。控制装置至少控制连接部。控制装置包括切换判定部和连接切换部。切换判定部基于多个副蓄电装置各自的充电状态，判定是否需要进行选择出的副蓄电装置的切换。连接切换部构成为在由切换判定部判定为需要进行选择出的副蓄电装置的切换的情况下，对连接部，切换多个副蓄电装置与第二电压变换器之间的连接。切换判定部在接收到切换禁止指示的情况下，不管选择出的副蓄电装置的充电状态如何，都判定为不需要进行选择出的副蓄电装置的切换。优选的是，电动车辆还具备内燃机，该内燃机构成为能够独立于电机地产生车辆驱动功率。控制装置还包括充放电控制部。充放电控制部基于电动车辆的整体要求功率， 将电动车辆的行驶模式设定为第一模式和第二模式的任一模式，所述第一模式是能够通过电机来产生所述车辆驱动功率的模式，所述第二模式是能够通过电机以及内燃机来产生所述车辆驱动功率的模式。充放电控制部根据所设定的行驶模式控制主蓄电装置以及多个副蓄电装置的充放电。充放电控制部在行驶模式为第二模式的期间产生切换禁止指示，另一方面，在行驶模式为第一模式的期间停止切换禁止指示的产生。优选的是，充放电控制部在第二模式下，控制变换器以及内燃机，使得主蓄电装置以及多个副蓄电装置的整体的剩余容量保持为一定。优选的是，电动车辆还具备行驶模式设定装置。行驶模式设定装置构成为具有分别与第一及第二模式对应的第一及第二状态、且能够手动地设定第一及第二状态中的任意一个状态。充放电控制部基于行驶模式设定装置中的一个状态，设定行驶模式。根据本发明的另一方式，是一种电动车辆的控制方法，电动车辆具备电机、变换器、供电线、主蓄电装置、第一电压变换器、相互并联地设置的多个副蓄电装置、第二电压变换器、连接部以及控制装置。电机产生车辆驱动功率。变换器驱动控制电机。供电线对变换器进行供电。第一电压变换器设置在供电线与主蓄电装置之间，构成为进行双向的电压变换。第二电压变换器设置在多个副蓄电装置与供电线之间，构成为在多个副蓄电装置之一与供电线之间进行双向的电压变换。连接部设置在多个副蓄电装置与第二电压变换器之间，构成为选择性地将多个副蓄电装置中的选择出的副蓄电装置与第二电压变换器连接。 控制装置至少控制连接部。控制方法包括判定步骤，基于多个副蓄电装置各自的充电状态，判定是否需要进行选择出的副蓄电装置的切换；和切换步骤，在通过判定步骤判定为需要进行选择出的副蓄电装置的切换的情况下，切换多个副蓄电装置与第二电压变换器之间的连接。判定步骤，在选择副蓄电装置的切换被禁止了的情况下，不管选择出的副蓄电装置的充电状态如何，都判定为不需要进行选择出的副蓄电装置的切换。优选的是，电动车辆还具备内燃机，该内燃机构成为能够独立于电机地产生车辆驱动功率。控制方法还包括设定步骤，将电动车辆的行驶模式设定为第一模式和第二模式的任一模式，所述第一模式是能够通过电机来产生车辆驱动功率的模式，所述第二模式是能够通过电机以及内燃机来产生车辆驱动功率的模式；控制步骤，根据设定的行驶模式控制主蓄电装置以及多个副蓄电装置的充放电；以及禁止步骤，在通过设定步骤将行驶模式设定为第二模式的情况下，禁止选择副蓄电装置的切换。优选的是，控制步骤在第二模式下，控制变换器以及内燃机，使得主蓄电装置以及多个副蓄电装置的整体的剩余容量保持为一定。发明的效果根据本发明，在具有主蓄电装置和副蓄电装置并由多个副蓄电装置共用电压变换器(converter)的结构的电源系统中，能够适当地进行用于变更所使用的副蓄电装置的连接切换处理。
图1是表示搭载有本发明的实施方式的电源系统的电动车辆的主要结构的图。图2是表示图1所示的变换器14及22的详细结构的电路图。图3是表示图1所示的转换器12A及12B的详细结构的电路图。图4是控制装置30的功能框图。图5是说明充放电控制部52的功能框图。图6是说明由行驶控制部52进行的标记FLG的设定处理的流程图。图7是说明由行驶控制部52进行的充放电控制处理的流程图。图8是表示本发明的实施方式的电动车辆的电源系统中的选择副蓄电装置的切换处理的简要处理步骤的流程图。图9是说明图8中的选择副蓄电装置的切换判定处理(S100)的详细情况的流程图。图10是说明图8所示的切换前升压处理(S200)的详细情况的流程图。图11是说明图8所示的电力限制变更处理(S300)的详细情况的流程图。图12是说明图8所示的连接切换处理(S400)的详细情况的流程图。图13是说明图8所示的恢复处理(S500)的详细情况的流程图。图14是本发明的实施方式的电动车辆的电源系统中的选择副蓄电装置的切换处理时的工作波形图。图15是说明切换控制部51的结构的功能框图。图16是说明HV模式下的电池SOC的控制的图。图17是说明电动车辆1在HV模式下行驶中总的SOC降低了的状态的图。附图标记说明1、2车轮；3动力分配机构；4发动机；6电池充电用转换器(外部充电)；8外部电源；9A、9B1、9B2 电流传感器；10A、10B1、10B2、13、21A、21B 电压传感器；11A、11B1、11B2 温度传感器；12A转换器(主蓄电装置专用)；12B转换器(副蓄电装置共用)；14、22变换器； 15 17各相臂(U、V、W) ；24,25电流传感器；30控制装置；39A连接部(主蓄电装置)；39B 连接部(副蓄电装置)；40EV开关；51切换控制部；52充放电控制部；100切换判定部；110 升压指示部；120电力限制部(主蓄电装置)；130电力限制部(副蓄电装置)；140连接控制部；200转换器控制部；250行驶控制部；260总功率算出部；270、280变换器控制部；BA电池(主蓄电装置)；BB选择副蓄电装置；BB1、BB2电池(副蓄电装置)；C1、C2、CH平滑用电容器；CMBT升压指令信号；CONTl C0NT7继电器控制信号；Dl D8 二极管；FBT标记(升压完成)；FLG (切换禁止指示)；IA、IB1、IB2输入输出电流(电池)；ID变量(切换处理状态)；IGON起动信号；Ll电抗器；MCRT1、MCRT2电机电流值；MG1、MG2电动发电机；N2节点； PL1A、PL1B 电源线；PL2 供电线；Pttl 总要求功率；PWMI、PWMIl、PWMI2、PWMC、PWMCl、PWMC2 控制信号(变换器)；PWU、PffUA, PffDA, PWD、PffDA, PffDB控制信号(转换器)；Ql Q8IGBT 元件；R限制电阻；SLUSL2接地线；SMRl SMR3系统主继电器；SRI、SR1G、SR2、SR2G继电器；TA, TBBU TBB2电池温度(电池)；Tqcoml、Tqcom2转矩指令值；UL, VL、WL线(三相)； Vl预定电压；VBA、VBB1、VBB2电压(电池输出电压)；VLA、VLB、VH电压；VHref电压指令值 (VH) ；Win输入上限电力；Win(M)输入上限电力(主蓄电装置)；Win(S)输入上限电力(选择副蓄电装置)；Wout输出上限电力；Wout (M)输出上限电力(主蓄电装置)；Wout (S)输出上限电力(选择副蓄电装置)。
具体实施例方式以下，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，原则上不再重复对其的说明。图1是表示搭载有本发明实施方式的电源系统的电动车辆的主要结构的图。参照图1，电动车辆1包括作为蓄电装置的电池BA、BB1、BB2 ；连接部39A、39B ’转换器12AU2B ；平滑用电容器Cl、C2、CH;电压传感器10A、10B1、10B2、13、21A、21B ；温度传感器11A、11B1、11B2 ；电流传感器9A、9B1、9B2 ；供电线PL2 ；变换器(inverter，逆变器)14、 22 ；电动发电机MG1、MG2 ；车轮2 ；动力分配机构3 ；发动机4 ；以及控制装置30。本实施方式所示的电动车辆的电源系统具有作为主蓄电装置的电池BA、向驱动电动发电机MG2的变换器14进行供电的供电线PL2 ；设置在主蓄电装置(BA)与供电线PL2 之间、进行双向电压变换的作为电压变换器的转换器12A;相互并联设置的多个作为副蓄电装置的电池BB 1、BB2 ；以及设置在多个副蓄电装置(BB1、BB2)与供电线PL2之间、进行双向电压变换的作为电压变换器的转换器12B。电压变换器(12B)选择性地与多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的一个副蓄电装置连接，在该副蓄电装置与供电线PL2之间进行双向的电压变换。副蓄电装置(BBl和BB2的一方)和主蓄电装置(BA)的可蓄电容量例如被设定成通过同时使用而能够输出与供电线连接的电力负载(22和MG2)所容许的最大功率。由此， 在不使用发动机的EV (Electric Vehicle)行驶中，能够进行最大功率的行驶。如果副蓄电装置的蓄电状态恶化了，则更换副蓄电装置后再行驶即可。并且，在消耗了副蓄电装置的电力之后，通过除了使用主蓄电装置还使用发动机，即使不使用副蓄电装置也能够使得进行最大功率的行驶成为可能。另外，通过采用这样的结构，由于由多个副蓄电装置共用转换器12B，因此可以不必随着蓄电装置的数量而增加转换器的数量。为了进一步延长EV行驶距离，以与电池BB1、 BB2并联的方式进一步增加电池即可。优选的是，搭载在该电动车辆上的主蓄电装置和副蓄电装置能够进行外部充电。 因此，电动车辆1例如还包括用于与作为AClOOV的商用电源的外部电源8连接的电池充电装置(充电用转换器)6。电池充电装置6将交流变换为直流并对电压进行调压而供给电池的充电电力。另外，作为能够进行外部充电的结构，除了上述结构以外，也可以使用将电动发电机MG1、MG2的定子线圈的中性点与交流电源连接的方式、和/或组合转换器12A、12B 而使其作为交流直流变换装置发挥作用的方式。平滑用电容器Cl连接在电源线PLlA与接地线SL2之间。电压传感器21A检测平滑用电容器Cl的两端间的电压VLA并向控制装置30输出。转换器12A能够将平滑用电容器Cl的端子间电压升压并向供电线PL2供给。平滑用电容器C2连接在电源线PLlB与接地线SL2之间。电压传感器2IB检测平滑用电容器C2的两端间的电压VLB并向控制装置30输出。转换器12B能够将平滑用电容器C2的端子间电压升压并向供电线PL2供给。
平滑用电容器CH对由 转换器12A、12B升压后的电压进行平滑化。电压传感器13 检测平滑用电容器CH的端子间电压VH并向控制装置30输出。或者，反向地，转换器12A、12B能够将由平滑用电容器CH平滑后的端子间电压VH 降压并向电源线PL1A、PLlB供给。变换器14将从转换器12B和/或12A提供的直流电压变换为三相交流电压并向电动发电机MGl输出。变换器22将从转换器12B和/或12A提供的直流电压变换为三相交流电压并向电动发电机MG2输出。动力分配机构3是与发动机4和电动发电机MG1、MG2连接并在它们之间分配动力的机构。作为动力分配机构，例如可以使用具有太阳齿轮、行星齿轮架、齿圈的三个旋转轴的行星齿轮机构。在行星齿轮机构中，如果确定了三个旋转轴中的两个旋转轴的旋转，则另一个旋转轴的旋转被强制性地确定了。这三个旋转轴分别与发动机4、电动发电机MG1、MG2 的各旋转轴连接。另外，电动发电机MG2的旋转轴通过未图示的减速齿轮和/或差动齿轮与车轮2连接。另外，在动力分配机构3的内部还可以组装有针对电动发电机MG2的旋转轴的减速器。连接部39A包括系统主继电器SMR2，其连接在电池BA的正极与电源线PLlA之间；串联连接的系统主继电器SMRl和限制电阻R，其与系统主继电器SMR2并联连接；以及系统主继电器SMR3，其连接在电池BA的负极(接地线SLl)与节点N2之间。系统主继电器SMRl SMR3分别响应于从控制装置30提供的继电器控制信号 CONTl C0NT3而被控制为导通状态(on) /非导通状态(off)。 电压传感器IOA测定电池BA的端子间的电压VA。并且，温度传感器1IA测定电池BA的温度TA，电流传感器9A测定电池BA的输入输出电流IA0这些传感器的测定值被输出给控制装置30。控制装置30基于这些测定值来监视S0C(State of Charge)所代表的电池BA的状态。连接部39B设置在电源线PLlB和接地线SL2与电池BB1、BB2之间。连接部39B包括系统主继电器SR1，其连接在电池BBl的正极与电源线PLlB之间；继电器SR1G，其连接在电池BBl的负极与接地线SL2之间；继电器SR2，其连接在电池BB2的正极与电源线PLlB 之间；以及继电器SR2G，其连接在电池BB2的负极与接地线SL2之间。继电器SRI、SR2分别响应于从控制装置30提供的继电器控制信号C0NT4、C0NT5 而被控制为导通状态(on)/非导通状态(off)。继电器SR1G、SR2G分别响应于从控制装置 30提供的继电器控制信号C0NT6、C0NT7而被控制为导通状态(on)/非导通状态(off)。接地线SL2如后面说明的那样穿过转换器12A、12B而延伸至变换器14和22侧。电压传感器10B1和10B2分别测定电池BBl和BB2的端子间的电压VBBl和VBB2。 并且，温度传感器IlBl和11B2分别测定电池BBl和BB2的温度TBBl和TBB2。另外，电流传感器9B1和9B2测定电池BBl和BB2的输入输出电流IBl和IB2。这些传感器的测定值被输出给控制装置30。控制装置30基于这些测定值来监视SOC (State of Charge)所代表的电池BB1、BB2的状态。另外，作为电池BA、BBU BB2，例如可以使用铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等二次电池、和/或双电荷层电容器等大容量的电容器等。变换器14与供电线PL2和接地线SL2连接。变换器14接受从转换器12A和/或12B升压后的电压，例如为了启动发动机4而驱动电动发电机MG1。另外，变换器14将由从发动机4传递来的动力而在电动发电机MGl中发电产生的电力返回到转换器12A和12B。 此时，转换器12A和12B由控制装置30控制作为降压转换器进行工作。电流传感器24将在电动发电机MGl中流动的电流作为电机电流值MCRTl进行检测，并将电机电流值MCRTl输出给控制装置30。变换器22与变换器14并联地连接在供电线PL2与接地线SL2之间。变换器22将转换器12A和12B输出的直流电压变换为三相交流电压，并输出给驱动车轮2的电动发电机MG2。另外，变换器22将伴随再生制动而在电动发电机MG2中发电产生的电力返回到转换器12A和12B。此时，转换器12A和12B由控制装置30控制作为降压转换器进行工作。电流传感器25将在电动发电机MG2中流动的电流作为电机电流值MCRT2进行检测，并将电机电流值MCRT2输出给控制装置30。控制装置30由内置有未图示的CPU (Central Processing Unit，中央处理单元) 和存储器的电子控制单元(ECU)构成，基于存储在该存储器中的映射图(map)和程序来执行使用了各个传感器的测定值的运算处理。另外，关于控制装置30的一部分，也可以构成为通过电子电路等硬件执行预定的数值/逻辑运算处理。
具体地说，控制装置30接受电动发电机MGl、MG2的各转矩指令值和转速，电压 VBA, VBBU VBB2、VLA、VLB、VH的各值，电机电流值MCRT1、MCRT2，以及起动信号IG0N。并且，控制装置30对转换器12B输出进行升压指示的控制信号PWUB、进行降压指示的控制信号PWDB、以及指示禁止工作的停止(shut down)信号。并且，控制装置30对变换器14输出控制信号PWMIl和控制信号PWMCl，控制信号 PWMIl进行将作为转换器12A、12B的输出的直流电压变换为用于驱动电动发电机MGl的交流电压的驱动指示，控制信号PWMCl进行将在电动发电机MGl中发电产生的交流电压变换为直流电压并返回到转换器12A、12B侧的再生指示。同样地，控制装置30对变换器22输出控制信号PWMI2和控制信号PWMC2，控制信号P丽12进行将直流电压变换为用于驱动电动发电机MG2的交流电压的驱动指示，控制信号PWMC2进行将在电动发电机MG2中发电产生的交流电压变换为直流电压并返回到转换器 12A、12B侧的再生指示。电动车辆1还具备EV开关40。EV开关40由用户进行操作。EV开关40是用于在EV模式和HV模式之间切换电动车辆1的行驶模式的开关。所谓EV模式是通过将电池电力积极地用于电动发电机MG2的驱动来从电动发电机MG2产生车辆驱动功率的模式。在 EV模式下发动机4基本上停止。另一方面，所谓HV模式是没有选择EV模式时(取消了 EV 模式时)的行驶模式，具体而言，是通过电动发电机MG2和发动机4来产生车辆驱动功率的模式。EV开关40具有接通状态和断开状态。接通状态和断开状态分别与HV模式和EV 模式对应。控制装置30通过检测EV开关40的状态来将行驶模式设定为HV模式和EV模式的某一模式。在本实施方式中，当用户将EV开关40设为接通状态时，EV模式被取消，行驶模式被设定为HV模式。但是，EV开关40的接通状态和断开状态也可以分别与EV模式和HV模式对应。
图2是表示图1的变换器14和22的详细结构的电路图。参照图2，变换器14包括U相臂15、V相臂16、和W相臂17。U相臂15、V相臂16、 和W相臂17并联连接在供电线PL2与接地线SL2之间。U相臂15包括串联连接在供电线PL2与接地线SL2之间的IGBT (Insulated gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)元件Q3、Q4 ；和分别与IGBT元件Q3、Q4反向并联连接的二极管D3、D4。二极管D3的阴极与IGBT元件Q3的集电极连接，二极管D3的阳极与IGBT元件Q3的发射极连接。二极管D4的阴极与IGBT元件Q4的集电极连接，二极管 D4的阳极与IGBT元件Q4的发射极连接。V相臂16包括串联连接在供电线PL2与接地线SL2之间的IGBT元件Q5、Q6 ；和分别与IGBT元件Q5、Q6反向并联连接的二极管D5、D6。IGBT元件Q5、Q6与反向并联二极管 D5、D6的连接同U相臂15—样。W相臂17包括串联连接在供电线PL2与接地线SL2之间的IGBT元件Q7、Q8 ；和分别与IGBT元件Q7、Q8反向并联连接的二极管D7、D8。IGBT元件Q7、Q8与反向并联二极管 D7、D8的连接同U相臂15—样。另外，在本实施方式中，将IGBT元件作为能够进行接通断开控制的电力用半导体开关元件的代表示例而进行了表示。即，也可以代替IGBT元件而使用双极晶体管和/或场效应晶体管等电力用半导体开关元件。各相臂的中间点与电动发电机MGl的各相线圈的各相端连接。即，电动发电机MGl 是三相的永磁体同步电机，U、V、W相的三个线圈的各自一端共同连接于中点。并且，U相线圈的另一端与从IGBT元件Q3、Q4的连接节点引出的线UL连接。另外，V相线圈的另一端与从IGBT元件Q5、Q6的连接节点引出的线VL连接。另外，W相线圈的另一端与从IGBT元件Q7、Q8的连接节点引出的线WL连接。另外，关于图1的变换器22，虽然在与电动发电机MG2连接这一点上与变换器14 不同，但是内部的电路结构与变换器14同样，因此不再重复详细的说明。另外，在图2中记载了向变换器提供控制信号PWMI、PWMC的情况，这是为了避免记载变得复杂，如图1所示， 各个控制信号PWMI1、PWMCl和控制信号PWMI2、PWMC2分别被输入给变换器14、22。图3是表示图1的转换器12A和12B的详细结构的电路图。参照图3，转换器12A包括一端与电源线PLlA连接的电抗器Ll ；串联连接在供电线PL2与接地线SL2之间的IGBT元件Ql、Q2 ；以及分别与IGBT元件Ql、Q2反向并联连接的二极管D1、D2。电抗器Ll的另一端与IGBT元件Ql的发射极和IGBT元件Q2的集电极连接。二极管Dl 的阴极与IGBT元件Ql的集电极连接，二极管Dl的阳极与IGBT元件Ql的发射极连接。二极管D2的阴极与IGBT元件Q2的集电极连接，二极管D2的阳极与IGBT元件Q2 的发射极连接。另外，关于图1的转换器12B，虽然在代替电源线PLlA而与电源线PLlB连接这一点上与转换器12A不同，但是内部的电路结构与转换器12A同样，因此不再重复详细的说明。另外，在图3中记载了向转换器提供控制信号PWU、PWD的情况，这是为了避免记载变得复杂，如图1所示，各个控制信号PWUA、PffDA和控制信号PWUB、PffDB分别被输入给变换器 14,22ο
在电动车辆1的电源系统中，通过电池BA(主蓄电装置)、和电池BB1、BB2中的选择出的副蓄电装置(以下也称为“选择副蓄电装置BB”)，在电动发电机MG1、MG2之间进行电力的授受。控制装置30基于电压 传感器10A、温度传感器11A、以及电流传感器9A的检测值，设定表示主蓄电装置的剩余容量的SOC(BA)、表示充电电力的上限值的输入上限电力 Win(M)、以及表示放电电力的上限值的输出上限电力Wout (M)。并且，控制装置30基于电压传感器10B1、10B2、温度传感器11B1、11B2、电流传感器9B1、9B2的检测值，设定选择副蓄电装置BB的SOC(BB)和输入输出上限电力Win(S)、 Wout (S)。一般来说，SOC由当前的充电量相对于各电池的满充电状态的比例(％ )来表示。 另夕卜，Win、Wout表示为即使以预定的时间(例如10秒左右)对该电力进行放电、该电池 (BA、BB1、BB2)也不会变得过充电或过放电的电力的上限值。图4是控制装置30的功能框图。图4所示的各功能单元通过由控制装置30执行预先存储的预定程序和/或由控制装置30内的电子电路(硬件)进行运算处理来实现。参照图4，控制装置30具备切换控制部51和充放电控制部52。切换控制部51接受电压VH、VLA、SOC(BBl)、SOC(BB2)以及温度TBB1、TBB2的各值，为了切换选择副蓄电装置而输出信号C0NT4 C0NT7以及信号PWUA(或PWDA)。另外， 稍后对选择副蓄电装置的切换控制进行详细说明。切换控制部51接收表示允许选择副蓄电装置的切换的标记FLG(切换许可标记)。 在允许了选择副蓄电装置的切换的情况下，标记FLG变为激活(ON)状态。另一方面，在禁止了选择副蓄电装置的切换的情况下，标记FLG变为非激活(OFF)状态。切换控制部51在标记FLG为激活状态的情况下执行上述的切换控制。切换控制部51还输出Win (M)、Wout (M)、 Win (S)、Wout (S)。即，非激活状态的标记FLG对应于用于禁止切换控制部51进行切换控制的指示。充放电控制部52执行电动车辆1行驶时的主蓄电装置以及副蓄电装置的充放电控制。具体而言，充放电控制部52执行发动机4与电动发电机MG1、MG2之间的动力分配控制。因此，充放电控制部52接受电机电流值MCRTl、MCRT2、再生制动要求量、输入上限电力 Win (M)、Win (S)、输出上限电力Wout (M)、Wout (S)，根据输入上限电力Win (M)、Win (S)或者输出上限电力Wout (M)、Wout (S)来控制主蓄电装置BA和副蓄电装置BB1、BB2的充放电。充放电控制部52根据用户进行的EV开关的操作，将电动车辆的行驶模式设定为 EV模式和HV模式的某一模式。充放电控制部52在将行驶模式设定为了 EV模式的情况下， 将标记FLG设定为激活状态。在该情况下，允许切换控制部51进行副蓄电装置的切换控制。 另一方面，充放电控制部52在将行驶模式设定为了 HV模式的情况下，将标记FLG设定为非激活状态。在该情况下，禁止切换控制部51进行副蓄电装置的切换控制。另外，标记FLG变为非激活状态的情况对应于充放电控制部52产生了切换禁止指示的情况。另外，标记FLG变为激活状态的情况对应于充放电控制部52停止了产生切换禁止指示的情况。图5是说明充放电控制部52的功能框图。参照图5，充放电控制部52包括行驶控制部250、总功率算出部260、以及变换器控制部270、280。
总功率算出部260基于车速和踏板操作(加速踏板)计算出电动车辆1整体的总要求功率Pttl。另外，在总要求功率Pttl中，根据车辆状况，也可包括为了使电动发电机 MGl产生电池充电电力而要求的功率(发动机输出)。 向行驶控制部250输入主蓄电装置BA的输入输出上限电力Win (M)、Wout(M)及选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win (S)、Wout (S)、来自总功率算出部260的总要求功率Pttl、以及制动踏板操作时的再生制动要求。行驶控制部250生成作为电机控制指令的转矩指令值Tqcoml和TqCom2，使得电动发电机MG1、MG2总的输入输出电力处于主蓄电装置BA和选择副蓄电装置BB总的充电限制(Win(M)+Win(S))以及放电限制 (ffout (M)+Wout (S))的范围内。并且，为了确保总要求功率Pttl，对由电动发电机MG2产生的车辆驱动功率、和由发动机4产生的车辆驱动功率进行分配。特别是，通过最大限度地利用从外部充电获得的电池电力来抑制发动机4的工作、或者与发动机4能够高效地工作的区域相对应地来设定由发动机4产生的车辆驱动功率，实现高燃料经济性的车辆行驶控制。变换器控制部270基于转矩指令值Tqcoml和电动发电机MGl的电机电流值 MCRTl，生成变换器14的控制信号PWMI1、PWMC1。同样地，变换器控制部280基于转矩指令值Tqcom2和电动发电机MG2的电机电流值MCRT2，生成变换器22的控制信号P丽12、P丽C2。 另外，行驶控制部250根据设定的由发动机产生的车辆驱动功率的要求值，生成发动机控制指令。并且，由未图示的控制装置(发动机ECU)按照上述发动机控制指令来控制发动机 4的工作。而且，行驶控制部250根据用户进行的EV开关40的操作，使标记FLG激活或者非激活。图6是说明行驶控制部250进行的标记FLG的设定处理的流程图。控制装置30 (行驶控制部250)通过以预定周期执行预先存储的预定程序，能够以预定周期重复执行按照图6所示的流程图的控制处理步骤。参照图6，行驶控制部250通过步骤SlO判定行驶模式是否为EV模式。行驶控制部250基于用户进行的EV开关40的操作结果来判定行驶模式是否为EV模式。另外，行驶控制部250在当时执行了生成发动机控制指令的处理的情况下，也可以判定为行驶模式为 EV模式。在判定为行驶模式不是EV模式的情况下(步骤SlO判定为“否”时)，行驶控制部 250通过步骤Sll使标记FLG(切换许可标记)非激活。即在行驶模式为HV模式的情况下标记FLG被设定为非激活，由此禁止选择副蓄电装置的切换。另一方面，在判定为行驶模式为EV模式的情况下(步骤SlO判定为“是”时)，行驶控制部250通过步骤S12使标记FLG 激活。即在行驶模式为EV模式的情况下标记FLG被设定为激活，由此允许选择副蓄电装置的切换。返回图5，控制装置30 (充放电控制部52)，在为积极地使用电池电力来使车辆行驶的行驶模式(EV模式)时，当总要求功率Pttl处于电池整体的输出上限电力 Wout (M) +Wout⑶以下时，不使发动机4工作，仅通过由电动发电机MG2产生的车辆驱动功率来行驶。另一方面，当总要求功率Pttl超过了 Wout (M)+Wout (S)时，启动发动机4。与此相对，在为没有选择该EV模式的行驶模式(HV模式)时，控制装置30 (充放电控制部52)控制发动机4与电动发电机MG2之间的驱动力功率分配，使得电池SOC维持为一定。即，进行与EV模式相比容易使发动机4工作的行驶控制。在此，所谓“电池S0C” 是指主蓄电装置和副蓄电装置整体的SOC(剩余容量)值。图7是说明充放电控制部52进行的充放电控制处理的流程图。控制装置30(充放电控制部52)通过以预定周期执行预先存储的预定程序，能够以预定周期重复执行按照图7所示的流程图的控制处理步骤。参照图7，行驶控制部250通过步骤S20判定行驶模式是否为EV模式。作为行驶模式的判定方法，可以采用步骤SlO (图6)中的判定方法。在判定为行驶模式不是EV模式的情况下(步骤S20判定为“否”时)，行驶控制部250通过步骤 S21控制主蓄电装置和选择副蓄电装置的充放电，使得电池SOC的值维持为一定。即在HV 模式下，充放电控制部52控制变换器14、22以及发动机4，使得电池SOC维持为目标值。例如，充放电控制部52通过基于电池SOC的变化控制车辆制动时的电动发电机 MG2的发电量来控制主蓄电装置和选择副蓄电装置的充电量。或者，充放电控制部52通过基于电池SOC的变化控制发动机4和电动发电机MG2之间的车辆驱动功率的分配来控制主蓄电装置和选择副蓄电装置的放电量。另一方面，在判定为行驶模式是EV模式的情况下(步骤S20判定为“是”时)，不执行用于将电池SOC维持为目标值的控制。在该情况下，充放电控制部52通过步骤S52执行通常的充放电控制。即，充放电控制部52通过基于总要求功率Pttl控制变换器14、22 来控制主蓄电装置和选择副蓄电装置的充放电控制。在EV模式下，进行与主蓄电装置BA相比而优先使用副蓄电装置BB的电力的充放电控制。因此，在车辆行驶中当使用中的选择副蓄电装置BB的SOC降低了时，产生切换选择副蓄电装置BB的需要。例如，在车辆起动时将电池BBl设为了选择副蓄电装置BB的情况下，产生执行如下连接切换处理的需要，所示连接切换处理为将电池BBl从转换器12B切断、并且将电池BB2作为新的选择副蓄电装置BB而与转换器12B连接。此时，通常，新设为选择副蓄电装置BB的电池BB2的输出电压比使用到如今的电池BBl的输出电压高。其结果，由于新的高电压电池的连接而产生意想不到的短路路径，由此在设备保护等方面恐怕会发生问题。因此，副蓄电装置的连接切换处理需要十分注意防止发生短路路径。另外，在上述连接切换处理的期间，因为不可能由选择副蓄电装置BB进行电力供给和电力回收，所以在该期间内要求进行不要对电源系统整体产生过充电和过放电的充放电限制。以下，对考虑了该点的副蓄电装置的连接切换处理进行说明。另外，该“连接切换处理”对应于上述“切换控制”。图8是表示本发明实施方式的电动车辆的电源系统中的选择副蓄电装置的切换处理的简要处理步骤的流程图。另外，图9 图12是详细地说明图7的步骤S100、S200、 S300、S400、S500 的流程图。控制装置30 (切换控制部51)通过以预定的周期执行预先存储的预定程序而能够以预定的周期重复地执行遵循图7 图12所示的流程图的控制处理步骤。由此，能够实现本发明实施方式的电动车辆的电源系统中的副蓄电装置的连接切换处理(切换控制)。参照图7，切换控制部51在步骤SlOO中执行选择副蓄电装置的切换判定处理。并且，当判定为需要切换选择副蓄电装置时，执行以下的步骤S200 S500。另一方面，当在步骤SlOO中判定为不需要切换选择副蓄电装置时，实际上不执行步骤S200 S500。 切换控制部51在步骤S200中执行切换前升压处理，在步骤S300中执行电力限制变更处理，以使得在副蓄电装置的连接切换期间不对电源系统产生过大的充放电要求。然后，控制装置30通过步骤S400执行实际切换选择副蓄电装置BB和转换器12B的连接的连接切换处理，在执行完该处理后通过步骤S500执行恢复处理并开始通过新的选择副蓄电装置BB来供给电力。图9是详细地说明图8中的选择副蓄电装置的切换判定处理(S100)的流程图。另外，如以下说明的那样，导入表示连接切换处理的进行状况(状态)的变量ID。 将变量ID设定为_1、0 4中的某个值。ID = 0表示未产生副蓄电装置的切换要求的状态。即，当ID = 0时，通过当前的选择副蓄电装置BB来供给电力，另一方面以预定的周期判定是否需要切换选择副蓄电装置BB。另外，在由于设备故障和/或电池电力消耗而导致不存在能够使用的新的副蓄电装置的情况下，设定为ID = -1。参照图9，切换控制部51通过步骤S105来判定ID是否等于0。当ID = 0时(S105 中判定为“是”时)，切换控制部51通过步骤SllO执行判定是否需要切换选择副蓄电装置。 步骤SllO的判定基本上基于当前的选择副蓄电装置BB的SOC来执行。即，当使用中的副蓄电装置的SOC低于预定的判定值时，判定为需要切换选择副蓄电装置。切换控制部51通过步骤S150来确认步骤SllO的是否需要切换的判定结果。并且，在判定为需要切换时(步骤S150判定为“是”时)，切换控制部51通过步骤S155判定标记FLG(切换许可标记)是否为激活。在标记FLG为激活的情况下(步骤S155判定为 “是”时)，切换控制部51通过步骤S161指定新使用的选择副蓄电装置BB。如图1所示，在作为副蓄电装置而搭载有电池BB1、BB2这两个电池的情况下，不必执行步骤S160的处理， 自动地决定新的选择副蓄电装置BB。但是，当在图1的结构中搭载有3个以上的副蓄电装置BBl BBn(n :3以上的整数)的情况下，基于当前非使用中的副蓄电装置各自的SOC等来指定接下来使用的新的副蓄电装置。然后，切换控制部51为了推进连接切换处理而设定 ID = 1。即，ID = 1表示产生了选择副蓄电装置BB的切换要求并开始了切换处理的状态。另一方面，当通过步骤SllO判定为不需要切换选择副蓄电装置时(S150判定为 “否”时)，切换控制部51通过步骤S170维持ID = 0。另外，在标记FLG为非激活的情况下(步骤S155判定为“否”时)，切换控制部51也通过步骤S170维持ID = 0。另外，一旦变为ID ^ 1而开始了切换处理时，或者当不存在能够使用的新的副蓄电装置而设定为ID =-1时，跳过步骤SllO S180的处理。图10是详细地说明图8所示的切换前升压处理(S200)的流程图。参照图10，切换控制部51在切换前升压处理中通过步骤S205来确认ID是否等于1。并且，当ID= 1、发出了选择副蓄电装置BB的切换要求而开始了切换处理时(S205 判定为“是”时)，切换控制部51通过步骤S210产生对转换器12A的升压指令以将供电线 PL2的电压VH升压至预定电压VI。响应于该升压指令，供电线PL2的电压指令值VHref被设定为VI，生成转换器12A的控制信号PWUA以实现该电压指令值。这里，预定电压Vl被设定为比主蓄电装置BA和新连接的选择副蓄电装置BB (例如BB2)的输出电压中的较高一方的电压更高的电压。例如，通过将预定电压Vl设为能够通过转换器12A升压的控制上限电压VHmax，能够可靠地将升压指令时的电压VH设得比主蓄电装置BA以及切换后的选择副蓄电装置BB的输出电压这两者都高。或者，从减小转换器12A的损耗的观点出发，也可以每次根据该时刻的主蓄电装置BA和切换后的选择副蓄电装置BB的输出电压，以具有余量的方式决定预定电压VI。当通过步骤S210产生了升压指令时，切换控制部51通过步骤S220，基于电压传感器13的检测值来判定电压VH是否达到了预定电压VI。例如，当持续预定时间地变为了 VH彡Vl时，在步骤S220中判定为“是”。 当电压VH达到了预定电压Vl时(S220判定为“是”时)，切换控制部51使ID从1 前进到2。另一方面，在电压VH达到Vl之前的期间(S220判定为“否”时)，维持ID = 1。 艮口，ID = 2表示切换前升压处理结束了、能够进一步推进切换处理的状态。另外，当ID兴1 时(S205判定为“否”时)，跳过之后的步骤S210 S230的处理。当这样切换前升压处理(步骤S200)结束时，切换控制部51执行如图11所示的电力限制变更处理。图11是详细地说明图8所示的电力限制变更处理(S300)的流程图。参照图11，切换控制部51在电力限制变更处理中，首先通过步骤S305来判定ID 是否等于2。当ID兴2时(S305判定为“否”时)，跳过之后的步骤S310 S340的处理。当ID = 2时(S305判定为“是”时)，切换控制部51通过步骤S310开始主蓄电装置BA的充放电限制的暂时缓和。具体地说，暂时地增大主蓄电装置BA的输入输出上限电力Win (M)、Wout (M)的绝对值。然后，切换控制部51通过步骤S320使选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力 Win (S)、Wout(S)的绝对值逐渐降低。例如，遵循预定的一定比率使Win (S)、Wout(S)向O 逐渐地降低。切换控制部51通过步骤S330判定Wout (S)、Win (S)是否达到了 O。在变为Wout (S) =Win(S) = O之前的期间，重复执行步骤S320, Wout(S)和Win(S)持续地降低。然后，当Wout (S)和Win (S)达到了 O时(S330判定为“是”时)，切换控制部51通过步骤S340使ID从2前进到3。S卩，ID = 3表示切换前升压处理和电力限制变更处理结束了、能够开始副蓄电装置BB1、BB2与转换器12B之间的连接切换的状态。当图11所示的电力限制变更处理结束时，切换控制部51执行步骤S400的副蓄电装置的连接切换处理。图12是详细地说明图8所示的副蓄电装置的连接切换处理(S400)的流程图。参照图12，切换控制部51在副蓄电装置的连接切换处理中，首先通过步骤S405来判定ID是否等于3。并且，当ID兴3时(S405判定为“否”时)，跳过之后的步骤S410 S450的处理。当ID = 3时(S405判定为“是”时)，切换控制部51通过步骤S410作为副蓄电装置的连接切换的准备而使转换器12B停止。S卩，转换器12B响应于停止指令而强制性地断开IGBT元件Q1、Q2。然后，切换控制部51通过步骤S420产生用于实际切换副蓄电装置的连接的继电器控制信号。例如，为了将电池BBl从转换器12B断开并将电池BB2与转换器 12B连接，生成继电器控制信号C0NT4、C0NT6以断开继电器SR1、SR1G，另一方面生成继电器控制信号C0NT5、C0NT7以接通继电器SR2、SR2G。然后，切换控制部51通过步骤S430判定由步骤S420指示的继电器连接切换是否已完成。并且，当连接切换完成时(S430判定为“是”时)，切换控制部51通过步骤S440再次起动转换器12B并开始开关(switching)工作，并且通过步骤S450使ID从3前进到4。S卩，ID = 4表示副蓄电装置与转换器12B之间的继电器的连接切换已完成的状态。当步骤S400的连接切换处理完成时，切换控制部51执行步骤S500的恢复处理。图13是详细地说明图8所示的恢复处理(S500)的流程图。参照图13，切换控制部51在恢复处理中，首先通过步骤S505来判定ID是否等于 4。并且，当ID兴4时 (S505判定为“否”时)，跳过之后的步骤S510 S570的处理。当ID = 4时(S505判定为“是”时)，切换控制部51通过步骤S510结束由步骤 S310(图11)开始的、主蓄电装置BA的充放电限制的暂时缓和。由此，Wout(M)和Win(M) 基本上恢复为开始选择副蓄电装置BB的切换处理之前的值。然后，切换控制部51使通过电力限制处理(步骤S300)缩小至O的选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)逐渐上升至新的选择副蓄电装置(例如电池 BB2)的 WiruWout 的值。然后，切换控制部51通过步骤S530确认输入输出上限电力Win (S)、Wout (S)是否恢复成了新的选择副蓄电装置BB的WiruWout的值。在恢复结束之前的期间(S530判定为 “否”时)，重复执行步骤S520，输入输出上限电力Win(S)、Wout (S)以一定比率逐渐上升。当输入输出上限电力Win(S) ,Wout(S)的恢复完成时(S530判定为“是”时)，切换控制部51通过步骤S540使ID再次恢复为O。由此，在电源系统中，再现了能够通过主蓄电装置BA和新的选择副蓄电装置BB来实现正常的电力供给和电力回收的状态。然后，切换控制部51将处理推进到步骤S550，将在步骤S210(图10)中产生的升压指令设为非激活(OFF)。由此，供电线PL2的电压指令值也变为根据电动发电机MGl、MG2 的状态而设定的通常值。当一系列的切换处理完成时，切换控制部51也可以进一步通过步骤S560来判定在车辆行驶中是否存在再次切换选择副蓄电装置的可能性。并且，当不存在再次切换的可能性时，切换控制部51通过步骤S570将ID设定为-1。当ID变为_1时，图8的各个步骤 SlOO S500实质上被设为非执行，因此在车辆运行结束前不会开始选择副蓄电装置的切换处理。另一方面，当存在再次切换的可能性时，切换控制部51跳过步骤S570，维持ID = O。其结果，由于以预定的周期执行步骤SlOO的切换判定处理，因此能够根据需要而再次开始选择副蓄电装置的切换处理。另外，在仅搭载有两个副蓄电装置的图1的结构示例中，也可以省略步骤S560的处理，一旦选择副蓄电装置的切换处理完成时，将ID —直设为-1，能够将车辆行驶中的选择副蓄电装置的切换处理限定为只执行1次。或者，在搭载有3个以上的副蓄电装置的电源系统、和/或具有能够在车辆运行中对非使用中的副蓄电装置进行充电的结构的电源系统中，可以设为根据状况而维持ID = O、由此能够执行第二次以后的选择副蓄电装置的切换处理的结构。在图14中表示了图8 图12中说明的本实施方式的电动车辆的电源系统中的选择副蓄电装置的切换处理的工作波形。参照图14，在ID = O的、直到tl之前的期间内，以预定的周期执行基于当前的选择副蓄电装置(例如电池BBl)的SOC的切换判定处理。另外，设为通过使标记FLG激活来允许选择副蓄电装置的切换。然后，在时刻tl，响应于电池BBl的SOC的降低，通过切换判定处理(步骤S100) 发出选择副蓄电装置BB的切换要求，通过设定为ID = 1而开始切换处理。由此，执行切换前升压处理(步骤S200)，通过转换器12A使供电线PL2的电压VH 向预定电压Vl上升。当供电线PL2的升压处理在时刻t2完成时，将ID从1改变为2。当变为了 ID = 2时，执行电力限制变更处理(S300)，暂时缓和主蓄电装置BA的充放电。即，开始输入输出上限电力Win(M)、Wout(M)的绝对值的暂时提高。并且，使选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S)、W0ut⑶以一定比率向0逐渐降低。另外，在该期间内，控制转换器12B以停止当前的选择副蓄电装置(电池BBl)的充放电。或者，转换器12B也可以从时刻tl开始停止。在时刻t3，当选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S) ,Wout (S)缩小到了 O时，将ID从2改变为3。然后，当变为了 ID = 3时，开始副蓄电装置的连接切换处理。即， 在转换器12A停止的状态下，断开继电器SR1、SR1G，然后接通继电器SR2、SR2G。然后，当继电器的连接切换处理完成、作为新的选择副蓄电装置的电池BB2与转换器12B连接了时，再次起动转换器12B。由于这些连接切换处理完成了，在时刻t4，将ID从3改变为4。当变为了 ID = 4时，使选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win (S)、Wout⑶ 以一定的比率逐渐上升，由此开始使用作为新的选择副蓄电装置的电池BB2。与此相伴，主蓄电装置BA的充放电限制的暂时缓和结束，Wout (M) ,Win(M)基本上恢复为时刻t2之前的值。然后，当在时刻t5选择副蓄电装置BB的Win(S)、Wout⑶恢复到了与电池BB2的 Wout、Win相当的原值时，恢复为ID = O。并且，也停止供电线PL2的升压处理。由此，一系列的选择副蓄电装置的切换处理完成，再现了能够使用选择副蓄电装置BB(电池BB2)来进行正常的电力供给和电力回收的状态。另外，在时刻t5，如图13中说明的那样，判定在车辆行驶中是否存在再次执行副蓄电装置的切换处理的可能性，如果在不存在产生切换处理的可能性的情况下使ID等于-1，则能够减轻之后的控制装置30的负荷。接着，使用图15对切换控制部51的结构进行说明。参照图15，切换控制部51包括切换判定部100、升压指示部110、电力限制部120、130、连接控制部140、以及转换器控制部200。升压指示部110、电力限制部120、130、连接控制部140、以及转换器控制部200构成本发明的“连接切换部”。切换判定部100接受表示电池BBl、BB2的充电状态的SOC(BBl)、S0C(BB2)，判定当前使用中的选择副蓄电装置BB的SOC是否低于了预定的判定值。当各个功能单元所共有的变量ID为0时，切换判定部100以预定的周期执行上述判定处理。切换判定部100，在需要切换选择副蓄电装置、且标记FLG为激活的情况下，使ID 从0改变为1。由此，产生选择副蓄电装置的切换要求。即，切换判定部100的功能对应于图8的步骤SlOO的处理。升压指示部110，在产生了选择副蓄电装置的切换要求、变为了 ID = 1时，向控制转换器12A的转换器控制部200输出升压指令信号CMBT。
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转换器控制部200基于电压VH、VLA和电压指令值VHref生成转换器12A的控制信号PWUA、PffDA,以使供电线PL2的电压VH变为电压指令值VHref。然后，转换器控制部200在从升压指示部110生成了升压指令信号CMBT的情况下，设定为电压指令值Vhref = Vl，生成控制信号PWUA。并且，当由电压传感器13检测到的电压VH达到预定电压Vl的状态持续了预定时间以上时，转换器控制部200使表示升压完成的标记FBT激活(ON)。当标记FBT被激活(ON)时，升压指示部110将ID改变为2。并且，持续输出升压指令信号CMBT，直到通过后述的由连接控制部140进行的继电器连接切换完成而设定为ID =4。即，升压指示部110的功能对应于图8的步骤S200和图13的步骤S540。电力限制部120设定选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)。 在通常时，基于作为选择副蓄电装置BB的电池的SOC (SOC (BBl)或S0C(BB2))、电池温度 (TBB1或TBB2)、输出电压(VBl或VB2)来设定输入输出上限电力Win (S)、Wout (S)。与此相对，在选择副蓄电装置的切换处理时，当变为了 ID = 2时，电力限制部120 使输入输出上限电力Win (S)、Wout (S)以一定的比率向0逐渐降低，并且当Win (S)、Wout (S) 达到0时，使ID从2改变为3。并且，当通过连接控制部140设定成了 ID = 4时，电力限制部120使输入输出上限电力Win(S)、W0ut(S)上升至与切换后的新的选择副蓄电装置BB 的WiruWin相当的值。然后，当上升处理完成时，使ID从4改变为0。S卩，电力限制部120的功能对应于图11的步骤S320 S340的处理以及图13的步骤S520 S540的处理。电力限制部130设定主蓄电装置BA的输入输出上限电力Win(M)和Wout (M)。在通常时，基于主蓄电装置BA的电池的SOC(BA)、电池温度TA、输出电压VA来设定输入输出上限电力 Win (M)、Wout (M)。与此相对，在选择副蓄电装置的切换处理时，当设定成了 ID = 2时，电力限制部 130使输入输出上限电力Win(M)和Wout(M)的绝对值暂时上升，由此暂时地缓和主蓄电装置BA的充放电限制。然后，当通过连接控制部140设定成了 ID = 4时，电力限制部130使输入输出上限电力Win(M)和Wout (M)恢复为通常的值。S卩，电力限制部130的功能对应于图11的步骤S310的处理以及图13的步骤S510 的处理。当通过电力限制部120设定成了 ID = 3时，连接控制部140生成转换器12B的停止指令，并且生成继电器控制信号C0NT4 C0NT7以切换转换器12B和副蓄电装置BB1、BB2 之间的连接。例如，当将选择副蓄电装置BB从电池BBl切换为电池BB2时，生成继电器控制信号C0NT4 C0NT7以断开继电器SRI、SRlG并接通继电器SR2、SR2G。然后，当该继电器连接切换处理完成时，停止上述停止指令而再次起动转换器12B，并使ID从3改变为4。连接控制部140的功能对应于图8的步骤S400 (图10的S405 S450)的处理。另一方面，在本实施方式中，在HV模式下不执行上述的切换控制。而且在HV模式下，控制发动机4和电动发电机MG2之间的驱动力功率分配，以使电池SOC维持为目标值。图16是说明HV模式下的电池SOC的控制的图。参照图16，在时刻tl以前电动车辆1的行驶模式为EV模式。在该情况下，尽管通过电动发电机MG2的再生制动来进行主蓄电装置以及选择副蓄电装置的充电，但是基本
21上为了从电动发电机MG2产生车辆驱动功率，电力被从主蓄电装置以及选择副蓄电装置供给到电动发电机MG2。因此，总的SOC(电池S0C)随着时间而降低。当在时刻tl选择了 HV 模式时，行驶控制部250(参照图幻将总的SOC的值维持为目标值。该目标值可以为预先设定的值，也可以是例如时刻tl时的SOC值。然而，考虑到即使执行维持总的SOC的值的控制，也由于车辆的行驶状态等理由而存在该值下降的可能性。在该情况下，存在选择副蓄电装置的SOC的值低于用于判定是否需要切换的阈值的可能性。图17是说明电动车辆1在HV模式下的行驶中总的SOC降低了的状态的图。参照图17，当在时刻til选择了 HV模式时，行驶控制部250(参照图5)要将总的SOC的值维持为预定目标值(图16所示的目标值A)。图17示出了总的SOC的值逐渐降低的状态。选择副蓄电装置的SOC的值在时刻t2低于用于判定是否需要切换的阈值。假定在时刻tl2执行了选择副蓄电装置的切换控制。因为使用完毕的副蓄电装置的SOC的值低，所以在车辆行驶中不能再与转换器12B连接。因此，在使用完毕的副蓄电装置中蓄积的电力无法在车辆行驶中使用。其结果，主蓄电装置以及多个副蓄电装置的总的 SOC的值在时刻tl2较大地(不连续地)降低。另外，在从时刻tl2到时刻tl3的期间内，总的SOC的值持续降低。另一方面，用户在时刻tl3选择EV模式。在例如用户想要在电动车辆1即将停止之前使电动车辆1在 EV模式下行驶的情况下，存在将行驶模式从HV模式切换为EV模式的可能性。假定由于深夜、清早的住宅密集区的低噪音、屋内停车场或车库内的排气减少等理由，进行了这样的行驶模式的切换的情况。然而，因为在时刻tl2执行了选择副蓄电装置的切换控制，所以HV模式的结束时刻(时刻tl3)时的总的SOC的值变得比HV模式的开始时刻(til)时的值大幅减小。因此，尽管用户选择了 EV模式，也发生使发动机4工作的情况以使得确保车辆的总要求功率 Pttl。即继续执行HV模式。在该情况下，变得无法满足用户的要求。与此相对，在本实施方式中，即使在HV模式下选择副蓄电装置的SOC的值低于是否切换的判定值，也不执行切换控制。因此，尽管HV模式下总的SOC的值持续地降低，但能够避免因选择副蓄电装置的切换引起的大幅的降低。由此，在时刻tl2前后总的SOC的值连续变化。其结果，在HV模式的结束时刻(时刻tl3)，能够确保EV行驶所需要的电力。在该时刻，即使由于选择副蓄电装置的SOC低于是否需要切换的判定值而执行选择副蓄电装置的切换控制，也因为在新与转换器12B连接的副蓄电装置中蓄积有足够的电力，所以能够进行EV行驶。如上所述，在本实施方式中，在判定为需要切换选择副蓄电装置的情况下，切换多个副蓄电装置与供电线的连接。但是，在行驶模式不是EV模式的情况下(即行驶模式为HV 模式时)禁止选择副蓄电装置的切换。在行驶模式为HV模式的情况下，控制主蓄电装置以及选择副蓄电装置的充放电，以使主蓄电装置以及多个副蓄电装置的充电状态的值保持为一定。在执行了该充放电控制的情况下，即使表示该充电状态的值降低也禁止选择副蓄电装置的切换。因此，能够抑制由于选择副蓄电装置的切换使电动车辆能够利用的电力较大地(不连续地)降低的情况。
另外，在本实施方式中，示出了通过用户的操作切换EV模式和HV模式的结构。但是，例如也可以设为，控制装置30基于由导航系统设定的路径信息来设定EV模式下的行驶区间和HV模式下的行驶区间，按照该设定来切换EV模式和HV模式。应该认为，本次所公开的实施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的内容。 本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求表示，包括与权利要求等同的意思以及范围内的所有的变更。
权利要求
1.一种电动车辆(1)的电源系统，所述电动车辆搭载有产生车辆驱动功率的电机 (MG2)，该电源系统具备主蓄电装置(BA)；供电线(PL2)，其对驱动控制所述电机(MG2)的变换器(22)进行供电； 第一电压变换器(12A)，其设置在所述供电线(PL2)与所述主蓄电装置(BA)之间，构成为进行双向的电压变换；相互并联地设置的多个副蓄电装置(BB1、BB2)；第二电压变换器(12B)，其设置在所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)与所述供电线(PL2) 之间，构成为在所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)之一与所述供电线(PL2)之间进行双向的电压变换；连接部(39B)，其设置在所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)与所述第二电压变换器(12B) 之间，构成为选择性地将所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的选择出的副蓄电装置与所述第二电压变换器(12B)连接；以及切换控制装置(30)，其构成为控制所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)与所述第二电压变换器(12B)之间的选择性的连接， 所述切换控制装置(30)包括切换判定部(100)，其基于所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)各自的充电状态，判定是否需要进行所述选择出的副蓄电装置的切换；和连接切换部(110、120、130、140、200)，其构成为在由所述切换判定部(100)判定为需要进行所述选择出的副蓄电装置的切换的情况下，切换所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)与所述第二电压变换器(12B)之间的连接，所述切换判定部(100)，在接收到切换禁止指示(FLG)的情况下，不管所述选择出的副蓄电装置的所述充电状态如何，都判定为不需要进行所述选择出的副蓄电装置的切换。
2.根据权利要求1所述电动车辆的电源系统，其中， 所述电动车辆⑴具备内燃机(4)，其构成为能够独立于所述电机(MG2)地产生所述车辆驱动功率；和充放电控制部(52)，其基于所述电动车辆(1)的整体要求功率，将所述电动车辆(1) 的行驶模式设定为第一模式和第二模式的任一模式，并且根据设定的所述行驶模式控制所述主蓄电装置(BA)以及所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)的充放电，所述第一模式是能够通过所述电机(MG2)来产生所述车辆驱动功率的模式，所述第二模式是能够通过所述电机 (MG2)以及所述内燃机(4)来产生所述车辆驱动功率的模式，所述切换判定部(100)，在所述行驶模式为所述第二模式的期间，从所述充放电控制部 (52)接受所述切换禁止指示(FLG)。
3.根据权利要求2所述电动车辆的电源系统，其中，所述主蓄电装置(BA)以及所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)的整体的剩余容量，在所述第二模式下由所述充放电控制部(52)进行控制以使其保持为一定。
4.一种电动车辆，具备产生车辆驱动功率的电机(MG2)； 驱动控制所述电机(MG2)的变换器(22)；对所述变换器(22)进行供电的供电线(PL2)； 主蓄电装置(BA)；第一电压变换器(12A)，其设置在所述供电线(PL2)与所述主蓄电装置(BA)之间，构成为进行双向的电压变换；相互并联地设置的多个副蓄电装置(BB1、BB2)； 第二电压变换器(12B)，其设置在所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)与所述供电线(PL2) 之间，构成为在所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)之一与所述供电线(PL2)之间进行双向的电压变换；连接部(39B)，其设置在所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)与所述第二电压变换器(12B) 之间，构成为选择性地将所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的选择出的副蓄电装置与所述第二电压变换器(12B)连接；以及控制装置(30)，其至少控制所述连接部(39B)， 所述控制装置(30)包括切换判定部(100)，其基于所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)各自的充电状态，判定是否需要进行所述选择出的副蓄电装置的切换；和连接切换部(110、120、130、140、200)，其构成为在由所述切换判定部(100)判定为需要进行所述选择出的副蓄电装置的切换的情况下，切换所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)与所述第二电压变换器(12B)之间的连接，所述切换判定部(100)，在接收到切换禁止指示(FLG)的情况下，不管所述选择出的副蓄电装置的所述充电状态如何，都判定为不需要进行所述选择出的副蓄电装置的切换。
5.根据权利要求4所述电动车辆，其中，所述电动车辆(1)还具备内燃机(4)，该内燃机构成为能够独立于所述电机(MG2)地产生所述车辆驱动功率，所述控制装置(30)还包括充放电控制部(52)，该充放电控制部基于所述电动车辆 (1)的整体要求功率，将所述电动车辆(1)的行驶模式设定为第一模式和第二模式的任一模式，并且根据设定的所述行驶模式控制所述主蓄电装置(BA)以及所述多个副蓄电装置 (BBU BB2)的充放电，所述第一模式是能够通过所述电机(MG2)来产生所述车辆驱动功率的模式，所述第二模式是能够通过所述电机(MG2)以及所述内燃机(4)来产生所述车辆驱动功率的模式，所述充放电控制部(52)，在所述行驶模式为所述第二模式的期间产生所述切换禁止指示(FLG)，另一方面，在所述行驶模式为所述第一模式的期间停止所述切换禁止指示(FLG) 的产生。
6.根据权利要求5所述电动车辆，其中，所述充放电控制部(52)，在所述第二模式下，控制所述变换器(22)以及所述内燃机 (4)，使得所述主蓄电装置(BA)以及所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)的整体的剩余容量保持为一定。
7.根据权利要求5所述电动车辆，其中，所述电动车辆(1)还具备行驶模式设定装置(40)，该行驶模式设定装置构成为具有分别与所述第一及第二模式对应的第一及第二状态、且能够手动地设定所述第一及第二状态中的任意一个状态，所述充放电控制部(52)基于所述行驶模式设定装置(40)中的所述一个状态，设定所述行驶模式。
8.一种电动车辆(1)的控制方法， 所述电动车辆⑴具备产生车辆驱动功率的电机(MG2)； 驱动控制所述电机(MG2)的变换器(22)； 对所述变换器(22)进行供电的供电线(PL2)； 主蓄电装置(BA)；第一电压变换器(12A)，其设置在所述供电线(PL2)与所述主蓄电装置(BA)之间，构成为进行双向的电压变换；相互并联地设置的多个副蓄电装置(BB1、BB2)；第二电压变换器(12B)，其设置在所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)与所述供电线(PL2) 之间，构成为在所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)之一与所述供电线(PL2)之间进行双向的电压变换；连接部(39B)，其设置在所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)与所述第二电压变换器(12B) 之间，构成为选择性地将所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的选择出的副蓄电装置与所述第二电压变换器(12B)连接；以及控制装置(30)，其至少控制所述连接部(39B)， 所述控制方法包括判定步骤(S100)，基于所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)各自的充电状态，判定是否需要进行所述选择出的副蓄电装置的切换；和切换步骤(S400)，在通过所述判定步骤(S100)判定为需要进行所述选择出的副蓄电装置的切换的情况下，切换所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)与所述第二电压变换器(12B) 之间的连接，所述判定步骤(S100)，在所述选择副蓄电装置的切换被禁止了的情况下，不管所述选择出的副蓄电装置的所述充电状态如何，都判定为不需要进行所述选择出的副蓄电装置的切换。
9.根据权利要求8所述电动车辆的控制方法，其中，所述电动车辆(1)还具备内燃机(4)，该内燃机构成为能够独立于所述电机(MG2)地产生所述车辆驱动功率，所述控制方法还包括设定步骤，将所述电动车辆(1)的行驶模式设定为第一模式和第二模式的任一模式， 所述第一模式是能够通过所述电机(MG2)来产生所述车辆驱动功率的模式，所述第二模式是能够通过所述电机(MG2)以及所述内燃机(4)来产生所述车辆驱动功率的模式；控制步骤(S21、S22)，根据设定的所述行驶模式控制所述主蓄电装置(BA)以及所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)的充放电；以及禁止步骤(Sll)，在通过所述设定步骤将所述行驶模式设定为所述第二模式的情况下， 禁止所述选择副蓄电装置的切换。
10.根据权利要求9所述电动车辆的控制方法，其中，所述控制步骤，在所述第二模式下，控制所述变换器(22)以及所述内燃机(4)，使得所述主蓄电装置(BA)以及所述多个副蓄电装置(BB1、BB2)的整体的剩余容量保持为一定。
全文摘要
电源系统包括主蓄电装置(BA)和多个副蓄电装置(BB1、BB2)。转换器(12B)与副蓄电装置(BB1、BB2)中的选择出的一方连接并在该选择副蓄电装置与供电线(PL2)之间进行双向的电压变换。在电动车辆(1)的行驶模式为EV模式的情况下，基于选择副蓄电装置的SOC来执行副蓄电装置的切换处理。另一方面，在电动车辆(1)的行驶模式为HV模式的情况下，执行将主蓄电装置(BA)和多个副蓄电装置(BB1、BB2)的整体的SOC维持为一定的控制，并且禁止选择副蓄电装置的切换。
文档编号B60W10/26GK102196941SQ20088013173
公开日2011年9月21日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者佐藤春树, 加藤纪彦, 山本雅哉 申请人:丰田自动车株式会社