电源系统以及具备该电源系统的车辆、蓄电装置的升温控制方法、以及记录有用于使计算...的制作方法

专利名称：电源系统以及具备该电源系统的车辆、蓄电装置的升温控制方法、以及记录有用于使计算 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于使电源系统所包括的蓄电装置升温的控制技术。
背景技术：
近年来，以环境问题为背景，混合动力汽车(Hybrid Vehicle )、电动 汽车(Electric Vehicle)等受到瞩目，这些车辆作为动力源搭载电动机； 并作为其电力源搭载二次电池、电容器等蓄电装置。
一般，二次电池、电容器等蓄电装置，若温度下降，则容量也下降， 其结果充放电特性下降。因此，在上述的车辆中，在车辆系统起动之后、 在蓄电装置的温度较低的情况下，需要迅速地使蓄电装置升温。
日本专利特开2005-332777号/>才艮公开了在低温时控制电池的充放电 而通过电池的内部发热来预热电池的预热控制装置。该预热控制装置具备 充放电模式设定单元、限幅值设定单元和预热控制单元。充放电模式设定 单元基于电池状态可变设定充放电模式，在充放电模式中脉冲状地交替反 复进行电池的充电和放电。限幅值设定单元根据电池温度，可变设定对充 放电模式的最大振幅进行限制的限幅值。预热控制单元在电池温度不足规 定温度时，在由限幅值设定单元设定的限幅值的范围内，执行按照由充放
电模式设定单元设定的充放电模式的电池的充放电。
根据该预热控制装置，在低温时，能够根据电池的状态高效地控制充 放电而促进由内部发热产生的温度上升，从而能够使在低温时所下降的电 池容量提早恢复。然而，在上述的日本专利特开2005-332777号^^艮中，对于具备变换 器(converter)和蓄电部(电容器等)的电源系统中的升温控制没有特别 进刊-公开，其中该变换器被配设在电池与逆变器(inverter)之间，能够在 电池以及逆变器之间进行电压变换，该蓄电部与变换器并联连接在逆变器 上。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够利用变换器和蓄电部而使蓄电 装置升温的电源系统以及具备该电源系统的车辆，其中该变换器能够在蓄 电装置以及负载装置之间进行电压变换，该蓄电部与变换器并联连接在负 载装置上。
另外，本发明的其它的目的在于提供一种用于利用能够在蓄电装置以 及负载装置之间进行电压变换的变换器和与变换器并联连接在负载装置上 的蓄电部而使蓄电装置升温的升温控制方法。
进而，本发明的其它的目的在于提供一种记录有用于使计算机执行升 温控制的程序的计算机能够读取的记录介质，在该升温控制中利用能够在 蓄电装置以及负载装置之间进行电压变换的变换器和与变换器并联连接在 负载装置上的蓄电部而使蓄电装置升温。
根据本发明，电源系统能够向负载装置供给电力，具备能够充放电 的蓄电装置、电力线、变换器、蓄电部、控制装置和电压传感器。电力线 被构成为能够在电源系统与负载装置之间进行电力的授受。变换器被设置 在蓄电装置与电力线之间，在蓄电装置与电力线之间进行电压变换。蓄电 部能够充放电，被连接在电力线上。控制装置设定预定的目标值而控制变 换器。电压传感器检测电力线的电压。控制装置，在将蓄电装置以及蓄电 部中的至少一方升温的升温控制时，若来自电压传感器的检测电压达到下 限值，则以变换器使电力从蓄电装置经由电力线流向蓄电部的方式设定目 标值，若检测电压达到上限值，则以变换器使电力从蓄电部经由电力线流优选的是，上下限值根据蓄电装置的状态而被设定。
更优选的是，蓄电装置的温度越低，将上下限值设定为越大的值。
另外，更优选的是，表示蓄电装置的充电状态的状态量越小，将上下
限值设定为越大的值。
优选的是，在不超过电力线的电压上限值的范围内，将上下限值设定
在电压上限值附近。
另外，优选的是，在优先将蓄电部升温时，在不低于蓄电装置的电压
的范围内，将上下限值设定在蓄电装置的电压附近。
优选的是，控制装置，以电力线的电压变为目标电压的方式控制变换
器。而且，控制装置，在升温控制时，若检测电压达到下限值，则将目标
电压设定为比下限值高的第1电压值，若检测电压达到上限值，则将目标
电压设定为比上限值低的第2电压值。
更优选的是，第1电压值是上限值，第2电压值是下限值。 另外，优选的是，控制装置，以蓄电装置的充放电电流变为目标电流 的方式控制变换器。而且，控制装置，在升温控制时，若检测电压达到下 限值，则以蓄电装置放电的方式将目标电流设定为第1电流值，若检测电 压达到上限值，则以蓄电装置充电的方式将目标电流设定为第2电流值。 更优选的是，第2电流值是将第1电流值的符号取反后的值。 优选的是，蓄电装置包括二次电池，蓄电部包括电容器。 优选的是，蓄电部是降低电力线的电力变动成分的平滑电容器。 另外，才艮据本发明，车辆具有上述任意一项所述的电源系统；和从 电源系统接受电力的供给而产生车辆的驱动力的驱动力产生部。
另外，根据本发明，升温控制方法，是能够向负载装置供给电力的电 源系统中的蓄电装置的升温控制方法。电源系统具备能够充放电的蓄电 装置、电力线、变换器、蓄电部和电压传感器。电力线被构成为能够在该 电源系统与负载装置之间进行电力的授受。变换器被设置在蓄电装置与电 力线之间，在蓄电装置与电力线之间进行电压变换。蓄电部能够充^t电， 被连接在电力线上。电压传感器检测电力线的电压。而且，升温控制方法包括笫1步骤，设定预定的目标值而控制变换器；第2步骤，判定来自 电压传感器的检测电压是否达到了下限值；第3步骤，在判定为检测电压 达到了下P艮值时，以变换器使电力从蓄电装置经由电力线流向蓄电部的方 式设定目标值；第4步骤，判定检测电压是否达到了上限值；和第5步骤， 在判定为检测电压达到了上限值时，以变换器使电力从蓄电部经由电力线 流向蓄电装置的方式设定目标值。
另外，根据本发明，记录介质是计算机能够读取的记录介质，该计算 机能够读取的记录介质记录有用于使计算机执行能够向负载装置供给电力 的电源系统中的蓄电装置的升温控制的程序。电源系统具备能够充放电 的蓄电装置、电力线、变换器、蓄电部和电压传感器。电力线被构成为能 够在该电源系统与负载装置之间进行电力的授受。变换器被设置在蓄电装 置与电力线之间，在蓄电装置与电力线之间进行电压变换。蓄电部能够充 放电，被连接在电力线上。电压传感器检测电力线的电压。而且，记录介 质记录用于使计算机执行下述步骤的程序第1步骤，设定预定的目标值 而控制变换器；第2步骤，判定来自电压传感器的检测电压是否达到了下 限值；笫3步骤，在判定为检测电压达到了下限值时，以变换器使电力从 蓄电装置经由电力线流向蓄电部的方式设定目标值；第4步骤，判定检测 电压是否达到了上限值；和第5步骤，在判定为检测电压达到了上限值时， 以变换器使电力从蓄电部经由电力线流向蓄电装置的方式设定目标值。
在本发明中，在蓄电装置与电力线之间设有变换器，在电力线上连接 有蓄电部。而且，在将蓄电装置以及蓄电部中的至少一方升温的升温控制 时，若来自电压传感器的检测电压达到下限值，则以变换器使电力从蓄电 装置经由电力线流向蓄电部的方式设定变换器的目标值，若来自电压传感 器的检测电压达到上限值，则以变换器使电力从蓄电部经由电力线流向蓄 电装置的方式设定变换器的目标值，所以能够不在电源系统与负栽装置之 间进行电力的授受，并且能够将电力线的电压控制为上下限值内，同时在 蓄电装置与蓄电部之间进行电力的授受。
因此，根据本发明，能够在电源系统开始与负载装置进行电力的授受 之前，使蓄电装置升温。其结果，即使在低温下，也能够从车辆的行驶开
9始时充分确保蓄电装置的充放电特性。
另外，根据本发明，能够防止电力线的电压变为过电压。其结果，能 够保护被连接在电力线上的各设备被过电压破坏。


图l是本发明的第一实施方式中的车辆的整体框图。
图2是图l所示的变换器的概略结构图。
图3是图1所示的变换器ECU的功能框图。
图4是图3所示的升温控制部的详细的功能框图。
图5是由图4所示的升温控制部进行的升温控制的流程图。
图6是升温控制时的电压以及电流的波形图。
图7是表示用于实现高效的升温控制的电压设定和此时的电压波形的图。
图8是表示优先进行蓄电部的升温时的电压设定和此时的电压波形的图。
图9是第二实施方式中的升温控制部的详细的功能框图。 图IO是由图9所示的升温控制部进行的升温控制的流程图。 图ll是升温控制时的电压以及电流的波形图。
图12是表示用于实现高效的升温控制的电压设定和此时的电压以及 电流的波形的图。
图13是表示优先进行蓄电部的升温的情况下的电压设定和此时的电 压以及电流的波形的图。
具体实施例方式
下面， 一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。另外，在图 中对于相同或者相当的部分赋予相同符号，不重复进行说明。 [第一实施方式
图1是本发明的第一实施方式中的车辆的整体框图。参照图1，该车辆100具备电源系统1和驱动力产生部3。驱动力产生部3包括逆变器 30-1、 30-2，电动发电才几34-l、 34-2，动力传递4几构36，驱动轴38,和驱 动ECU ( Electronic Control Unit) 32。
逆变器30-1、 30-2被并联连接在主正母线MPL以及主负母线MNL 上。从而，逆变器30-l、 30-2将从电源系统1所供给的驱动电力(直流电 力)转换成交流电力而分别向电动发电机34-l、 34-2输出。另外，逆变器 30-1、 30-2将分别由电动发电才几34-1、 34-2产生的交流电力转换成直流电 力而作为再生电力向电源系统l输出。
另外，各逆变器30-1、 30-2，例如由包括三相开关元件的桥式电路构 成。而且，逆变器30-1 、30-2分别才艮据来自驱动ECU32的驱动信号PWM1、 PWM2进行开关动作，以此驱动对应的电动发电机。
电动发电机34-l、 34-2接受分别从逆变器30-1、 30-2供给的交流电力 而产生旋转驱动力。另外，电动发电机34-l、 34-2接受来自外部的旋转力 而产生交流电力。例如，电动发电机34-l、 34-2由具备埋设有永久磁铁的 转子的三相交流;旋转电才几构成。而且，电动发电机34-l、 34-2与动力传递
机构36连结，经由进而与动力传递机构36连结的驱动轴38，将旋转驱动 力向车轮(未图示)传递。
另外，在将驱动力产生部3应用在混合动力车辆上的情况下，电动发 电机34-l、 34-2，经由动力传递机构36或者驱动轴38，进而与发动机(未 图示)连结。而且，通过驱动ECU32执行控制，使得发动机所产生的驱 动力与电动发电机34-l、 34-2所产生的驱动力变为最优的比例。在应用于 这样的混合动力车辆的情况下，也可以使电动发电机34-l、 34-2中的任意 一方专门作为电动机而起作用，使另 一方的电动发电机专门作为发电机而 起作用。
驱动ECU32基于从未图示的各传感器发送过来的信号、行驶状况以 及油门开度等，计算电动发电机34-l、 34-2的转矩目标值TR1、 TR2以及 转速目标值MRN1、 MRN2。然后，驱动ECU32以电动发电机34-1的产 生扭矩以及转速分别成为转矩目标值TR1以及转速目标值MRN1的方式生成驱动信号PWM1，并控制逆变器30-1;以电动发电才几34-2的产生扭 矩以及转速分别成为转矩目标值TR2以及转速目标值MRN2的方式生成 驱动信号PWM2，并控制逆变器30-2。另外，驱动ECU32将所计算出的 转矩目标值TR1 、 TR2以及转速目标值MRN1 、 MRN2向电源系统1的变 换器ECU2 (后述)输出。
另一方面，电源系统l包括蓄电装置6、蓄电部7、变换器8、平滑 电容器C、变换器ECU2、电池ECU4、电流传感器IO、电压传感器12、 18和温度传感器14-1、 14-2。
蓄电装置6是能够充放电的直流电源，例如由镍氢电池、锂离子电池 等二次电池构成。蓄电装置6经由正极线PL以及负极线NL而被连接在 变换器8上。蓄电部7也是能够充放电的直流电源，例如由双电层电容器 构成。蓄电部7被连接在主正母线MPL以及主负母线MNL上。另外，蓄 电装置6也可以由电容器构成，蓄电部7也可以由二次电池构成。
变换器8被设置在蓄电装置6与主正母线MPL以及主负母线MNL之 间，基于来自变换器ECU2的驱动信号PWC，在蓄电装置6与主正母线 MPL以及主负母线MNL之间进行电压变换。
平滑电容器C被连接在主正母线MPL与主负母线MNL之间，降低 包含在主正母线MPL以及主负母线MNL中的电力变动成分。电压传感器 18检测主正母线MPL以及主负母线MNL之间的电压值Vh，将其检测结 果向变换器ECU2输出。
电流传感器10检测对于蓄电装置6输入输出的电流值Ib,将其检测 结果向变换器ECU2以及电池ECU4输出。另外，电流传感器10将从蓄 电装置6输出的电流(放电电流)作为正值来检测，将向蓄电装置6输入 的电流(充电电流)作为负值来检测。另外，在图中，显示了电流传感器 10检测正极线PL的电流值的情况，但电流传感器10也可以检测负极线 NL的电流。
电压传感器12检测蓄电装置6的电压值Vb,将其检测结果向变换器 ECU2以及电池ECU4输出。温度传感器14-1、 14-2分别检测蓄电装置6
12内部的温度Tb 1以及蓄电部7内部的温度Tb2 ，将其检测结果向电池ECU4 输出。
电池ECU4基于来自电流传感器10的电流值Ib、来自电压传感器12 的电压值Vb以及来自温度传感器14-1的温度Tbl,计算表示蓄电装置6 的充电状态(State Of Charge: SOC)的状态量SOC,将所计算出的状态 量SOC与温度Tbl、 Tb2 —起向变换器ECU2输出。另外，对于状态量 SOC的计算方法，可以使用各种众所周知的方法。
变换器ECU2基于来自电流传感器10以及电压传感器12、 18的各检 测值，来自电池ECXJ4的温度Tbl、 Tb2以及状态量SOC，以及来自驱动 ECU32的转矩目标值TR1、 TR2以及转速目标值MRN1、 MRN2,生成 用于驱动变换器8的驱动信号PWC。然后，变换器ECU2将所生成的驱 动信号PWC向变换器8输出，控制变换器8。另外，对于变换器ECU2 的结构，在后面进行详细说明。
图2是图l所示的变换器8的概略结构图。参照图2，变换器8包括 斩波电路40、正母线LNA以及负母线LNC、配线LNB和平滑电容器Cl。 斩波电路40包括晶体管QA、 QB、 二极管DA、 DB和电感器L。
正母线LNA的一端连接在晶体管QB的集电极上，另一端连接在主正 母线MPL上。负母线LNC的一端连接在负极线NL上，另一端连接在主 负母线MNL上。
晶体管QA、 QB串联连接在负母线LNC与正母线LNA之间。具体 而言，晶体管QA的发射极连接在负母线LNC上，晶体管QB的集电极连 接在正母线LNA上。二极管DA、 DB分别反并联连接在晶体管QA、 QB 上。电感器L连接在晶体管QA与晶体管QB的连接点上。
配线LNB的一端连接在正极线PL上，另一端连接在电感器L上。平 滑电容器Cl连接在配线LNB与负母线LNC之间，降低包含在配线LNB 以及负母线LNC之间的直流电压中的交流成分。
另夕卜，斩波电路40根据来自变换器ECU2(未图示)的驱动信号PWC， 在蓄电装置6的放电时，将从正极线PL以及负极线NL接受的直流电力(驱动电力)升压，在蓄电装置6的充电时，将从主正母线MPL以及主 负母线MNL接受的直流电力(再生电力)降压。
下面，对于变换器8的电压变换动作(升压动作以及降压动作)进行 说明。在升压动作时，变换器ECU2将晶体管QB维持在截止状态，并且 使晶体管QA以预定的占空比导通/截止。在晶体管QA的导通期间，放电 电流从蓄电装置6依次经由配线LNB、电感器L、 二极管DB以及正母线 LNA流向主正母线MPL。同时，泵电流从蓄电装置6依次经由配线LNB、 电感器L、晶体管QA以及负母线LNC流过。电感器L通过该泵电流而 积蓄电磁能量。然后，在晶体管QA从导通状态迁移到截止状态时，电感 器L将所积蓄的电磁能量叠加到放电电流上。其结果，从变换器8向主正 母线MPL以及主负母线MNL供给的直流电力的平均电压，与占空比相对 应地被升压与蓄积在电感器L中的电磁能量相当的电压。
另一方面，在降压动作时，变换器ECU2使晶体管QB以预定的占空 比导通/截止，并且将晶体管QA维持在截止状态。在晶体管QB的导通期 间，充电电流从主正母线MPL依次经由正母线LNA、晶体管QB、电感 器L以及配线LNB流向蓄电装置6。然后，在晶体管QB从导通状态迁移 到截止状态时，电感器L产生妨碍电流变化的磁通量，所以充电电流依次 经由二极管DA、电感器L以及配线LNB而继续流动。另一方面，若从电 能量方面考虑，从主正母线MPL以及主负母线MNL供给直流电力的期间 仅为晶体管QB的导通期间，所以若将充电电流保持为一定(若将电感器 L的电感设为充分大)，则从变换器8向蓄电装置6供给的直流电力的平 均电压变为在主正母线MPL以及主负母线MNL之间的直流电压上乘上占 空比的值。
为了控制这样的变换器8的电压变换动作，变换器ECU2生成由用于 控制晶体管QA的导通/截止的驱动信号PWCA以及用于控制晶体管QB 的导通/截止的驱动信号PWCB构成的驱动信号PWC。
图3是图1所示的变换器ECU2的功能框图。参照图3，变换器ECU2 包括行马史时控制部42和升温控制部44。行驶时控制部42从驱动ECU32接收电动发电机34-1、 34-2的转矩目 标值TR1、 TR2以及转速目标值MRN1、 MRN2。另夕卜，行驶时控制部42 从电压传感器18接收电压值Vh，从电流传感器10接收电流值Ib。
而且，行马史时控制部42在来自升温控制部44的控制信号CTL未被激 活时，即在未执行由升温控制部44进行的升温控制时，基于这些信号，生 成用于驱动变换器8的驱动信号PWC，将所生成的驱动信号PWC向变换 器8输出。另一方面，行驶时控制部42在控制信号CTL被激活时，即在 由升温控制部44进行的升温控制的执行过程中，中止驱动信号PWC的生 成。
升温控制部44从电池ECU4接收温度Tbl、 Tb2以及状态量SOC。 另外，升温控制部44从电压传感器12接收电压值Vb,从电压传感器18 接收电压值Vh。而且，升温控制部44在温度Tbl、 Tb2中的任意一方比 预定值低时，经由变换器8、主正母线MPL与主负母线MNL在蓄电装置 6与蓄电部7之间进行电力的授受，由此进行使蓄电装置6以及蓄电部7 升温的升温控制。
具体而言，升温控制部44在温度Tbl、 Tb2中的任意一方比预定值低 时，基于上述各信号通过后述的方法生成驱动信号PWC。然后，升温控制 部44将所生成后的驱动信号PWC向变换器8输出，并且激活向行驶时控 制部42输出的控制信号CTL。
图4是图3所示的升温控制部44的详细的功能框图。参照图4，升温 控制部44包括目标值设定部50，减法部52、 56， PI控制部54,和调制 部58。
目标值设定部50基于温度Tbl、 Tb2,判定是否执行蓄电装置6以及 蓄电部7的升温控制，在执行升温控制时，激活图3所示的向行驶时控制 部42输出的控制信号CTL。然后，目标值设定部50在升温控制时，基于 电压值Vh通过后述的方法生成变换器8的目标电压VR，将所生成的目标 电压VR向减法部52输出。
减法部52从目标值设定部50输出的目标电压VR减去电压值Vh，将
15其运算结果向PI控制部54输出。PI控制部54将目标电压VR与电压值 Vh的偏差作为输入而进行比例积分运算，并将其运算结果向减法部56输 出。减法部56从通过电压值Vb/目标电压VR表示的变换器8的理论升压 比的倒数减去PI控制部54的输出，将其运算结果作为占空指令Ton向调 制部58输出。另夕卜，该减法部56的输入项(电压值Vb/目标电压VR)是 基于变换器8的理论升压比的前馈补偿项。
调制部58基于占空指令Ton与由未图示的振荡部生成的载波(carrier wave )，生成用于驱动变换器8的PWM ( Pulse Width Modulation:脉沖 宽度调制)信号，将所生成的PWM信号作为驱动信号PWC向变换器8 的晶体管QA、 QB输出。
图5是由图4所示的升温控制部44进行的升温控制的流程图。另外， 该流程图所示的处理，每隔一定时间或者在预定的条件成立时(例如系统 起动时)从主程序调用而执行。
参照图4以及图5，目标值设定部50判定来自温度传感器14-1的温度 Tbl或者来自温度传感器14-2的温度Tb2是否比预先设定的阈值温度Tth (例如-l(TC )低(步骤S10 )。目标值设定部50,若判定为温度Tbl、 Tb2 都是阈值温度Tth以上(在步骤SIO中为"否，，)，则使处理进入到步骤 S90，并且不激活向行驶时控制部42 (图3 )输出的控制信号CTL。
在步骤S10中，若判定为温度Tbl或者温度Tb2比阈值温度Tth低(在 步骤S10中为"是")，则目标值设定部50激活向行驶时控制部42输出 的控制信号CTL。然后，目标值设定部50判定是否设定了变换器8的目 标电压VR (步骤S20 )。目标值设定部50若判定为未设定目标电压VR (在步骤S20中为"否")，则使处理进入到后述的步骤S80。
在步骤S20中，若判定为设定了目标电压VR(在步骤S20中为"是")， 则目标值设定部50判定目标电压VR是第1电压值VhH还是第2电压值 VhL ( <VhH )(步骤S30)。
在步骤S30中，若判定为目标电压VR是第1电压值VhH，目标值设 定部50判定电压值Vh是否为第1电压值VhH以上(步骤S40 )。目标值设定部50，若判定为电压值Vh为第1电压值VhH以上(在步骤S40 中为"是")，则将目标电压VR设定为第2电压值VhL (<VhH)(步 骤S50)。另一方面；目标值设定部50，若判定为电压值Vh比第1电压 值VhH低(在步骤S40中为"否")，则不执行步骤S50而使处理进入 到步骤S60。
即，在目标电压VR为第1电压值VhH时，若电压值Vh为第1电压 值VhH以上，则目标值设定部50将目标电压VR变更为比笫1电压值VhH 低的第2电压值VhL。
然后，升温控制部44基于目标电压VR生成驱动信号PWC而驱动变 换器8，实际执行升温控制(步骤S60 )。
另一方面，在步骤S30中，若判定为目标电压VR为第2电压值VhL, 则目标值设定部50判定电压值Vh是否为第2电压值VhL以下(步骤S70 )。 目标值设定部50，若判定为电压值Vh为第2电压值VhLH以下(在步骤 S70中为"是")，则将目标电压VR设定为第1电压值VhH(〉VhL)(步 骤S80)。另一方面，目标值设定部50，若判定为电压值Vh比第2电压 值VhL高(在步骤S70中为"否")，则不执行步骤S80而使处理进入到 步骤S60。
即，在目标电压VR为第2电压值VhL时，若电压值Vh为第2电压 值VhL以下，则目标值i殳定部50将目标电压VR变更为比第2电压值VhL 高的第1电压值VhH。
图6是升温控制时的电压以及电流的波形图。参照图6，在时刻tl之 前，目标电压VR被i殳定为第2电压值VhL。然后，在时刻tl，若电压值 Vh达到第2电压值VhL，则目标电压VR寻皮设定为第1电压值VhH。即， 目标电压VR从笫2电压值VhL变更为比第2电压值VhL高的第1电压 值VhH。
于是，电压值Vh向第1电压值VhH上升。此时，变换器8以使电流 从蓄电装置6流向主正母线MPL以及主负母线MNL (电流值Ib为正值) 的方式工作。即，使电力从蓄电装置6依次经由变换器8、主正母线MPL以及主负母线MNL流向蓄电部7，其结果，蓄电装置6以及蓄电部7的内 部发热，因而蓄电装置6以及蓄电部7的温度上升。
在时刻t2，若电压值Vh达到第1电压值VhH,目标电压VR被*没定 为第2电压值VhL。即，目标电压VR从第1电压值VhH变更为比第1 电压值VhH低的第2电压值VhL。
于是，电压值Vh向第2电压值VhL下降。此时，变换器8以使电流 从主正母线MPL以及主负母线MNL流向蓄电装置6 (电流值Ib为负值) 的方式工作。即，使电力从蓄电部7依次经由主正母线MPL以及主负母 线MNL、变换器8流向蓄电装置6，其结果，蓄电装置6以及蓄电部7的 温度上升。
然后，在时刻t3以后同样对目标电压VR进行变更，直到温度Tbl、 Tb2超过规定温度为止，通过在蓄电装置6以及蓄电部7之间进行电力的 授受而执行升温控制。
另外，作为电压值Vh的控制范围的第1以及第2电压值VhH、 VhL
装置6的电压的范围内，可以任意地设定，可以设为根据蓄电装置6以及 蓄电部7的状态而可变。
例如，在极低温度时，蓄电装置6的容量较大地下降，所以需要尽可 能高效地执行升温控制。另外，在蓄电装置6的SOC较低时，也同样需要 尽可能高效地执行升温控制。
图7是表示用于实现高效的升温控制的电压设定和此时的电压波形的 图。参照图7，蓄电装置6的温度越低，或者蓄电装置6的SOC越低，第 l以及第2电压值VhH、 VhL被设定成越大的值。例如，如图所示，在蓄 电装置6为极低温度或者较低SOC的情况下，第1以及第2电压值VhHl、 VhLl被设定在主正母线MPL以及主负母线MNL的电压上限值Vh一max 的附近。
通过这样的电压设定，主正母线MPL以及主负母线MNL的电压值 Vh在其能够控制范围(Vb<Vh<Vh max)内被控制成相对较高的值。因此，在蓄电装置6的充放电电流设为一定的情况下，被连接在主正母线 MPL以及主负母线MNL上的蓄电部7的充放电电流变小，所以能够抑制 蓄电部7的损失(由内部电阻引起的损失)。
另一方面，还存在想优先进行蓄电部7的升温的情况。
图8是表示优先进行蓄电部7的升温情况下的电压设定和此时的电压 波形的图。参照图8，在优先进行蓄电部7的升温的情况下，第1以及第2 电压值VhH2、 VhL2被设定为较小的值。例如，如图所示，第1以及第2 电压值VhH2、 VhL2被设定在蓄电装置6的电压值Vb的附近。
通过这样的电压i殳定，主正母线MPL以及主负母线MNL的电压值 Vh在其能够控制范围(Vb < Vh < Vh—max )内净皮控制成相对较低的值。 因此，在蓄电装置6的充放电电流设为一定的情况下，蓄电部7的充放电 电流变大，所以蓄电部7的损失(由内部电阻引起的损失)变大。其结果， 促进了蓄电部7的升温。
另夕卜，在上面，将目标电压VR设定为第1电压值VhH或者第2电压 值VhL， 一f旦目标电压VR也可以比第1电压值VhH高或者比第2电压值 VhL低。而且，也可以在将目标电压VR设定为比第1电压值VhH高 的值的情况下，若电压值Vh达到第1电压值VhH,则将目标电压VR变 更为比第2电压值VhL更低的值；在将目标电压VR设定为比第2电压值 VhL低的值的情况下，若电压值Vh达到第2电压值VhL,则将目标电压 VR变更为比第1电压值VhH更高的值。
如上所述，在该第一实施方式中，将变换器8设置在蓄电装置6与主 正母线MPL以及主负母线MNL之间，将蓄电部7连接在主正母线MPL 以及主负母线MNL上。从而，在升温控制时，变换器ECU2 (升温控制 部44),若电压值Vh达到下限值(第2电压值VhL),则以变换器8使 电流从蓄电装置6经由主正母线MPL以及主负母线MNL流向蓄电部7 的方式设定目标电压VR;若电压值Vh达到上限值(第1电压值VhH)， 则以变换器8使电流从蓄电部7经由主正母线MPL以及主负母线MNL流 向蓄电装置6的方式设定目标电压VR,所以在电源系统1与驱动力产生部3之间不进行电力授受，并且能够将电压值Vh控制成由第1以及第2 电压值VhHl、 VhLl^L定的范围内，同时在蓄电装置6与蓄电部7之间进 行电力授受。
因此，根据本第一实施方式，能够在电源系统1开始与驱动力产生部 3进行电力的授受之前，使蓄电装置6以及蓄电部7升温。其结果，即使 在低温下，也能够从车辆100的行驶开始时便充分确保蓄电装置6以及蓄 电部7的充放电特性。
另外，根据本第一实施方式，能够防止主正母线MPL以及主负母线 MNL之间的电压变为过电压。其结果，能够保护被连接在主正母线MPL 以及主负母线MNL上的各设备(平滑电容器C、逆变器30-l、 30-2等) -故过电压;皮坏。
[第二实施方式
在第一实施方式中，升温控制部44由电压控制系统构成，但在第二实 施方式中，升温控制部由电流控制系统构成。
第二实施方式中的车辆以及变换器ECU的整体结构与图1以及图3 分别所示的车辆100以及变换器ECU2相同。
图9是第二实施方式中的升温控制部的详细的功能框图。参照图9, 升温控制部44A包括目标值设定部50A、减法部60、 64、 PI控制部62 和调制部58。
目标值设定部50A在升温控制时，基于电压值Vh通过后述的方法生 成变换器8的目标电流IR,将所生成的目标电流IR向减法部60输出。另 外，目标值设定部50A的其他的功能与第一实施方式中的目标值设定部50 相同。
减法部60从目标值i史定部50A输出的目标电流IR减去电流值Ib,将 其运算结果向PI控制部62输出。PI控制部62将目标电流IR与电流值Ib 的偏差作为输入而进行比例积分运算，将其运算结果向减法部64输出。减 法部64从通过电压值Vb/目标电压VR来表示的变换器8的理论升压比的 倒数减去PI控制部62的输出，将其运算结果作为占空指令Ton向调制部58输出。另外，关于调制部58，如第一实施方式中所说明那样。
图10是由图9所示的升温控制部44A进行的升温控制的流程图。另 外，该流程图所示的处理也每隔一定时间或者在预定的条件成立时(例如 系统起动时)从主例程中调用而执行。
参照图9以及图10，目标值设定部50A判定温度Tbl或者Tb2是否 比预先设定的阈值温度Tth (例如-10°C )低(步骤S110 )。目标值设定 部50A,若判定为温度Tbl、 Tb2都是阈值温度Tth以上(在步骤S110 中为"否")，则使处理进入到步骤S1卯，并且不激活向行驶时控制部42 (图3)输出的控制信号CTL。
在步骤S110中，若判定为温度Tbl或者温度Tb2比阈值温度Tth低 (在步骤S110中为"是")，目标值设定部50A激活向行驶时控制部42 输出的控制信号CTL。然后，目标值设定部50A判定是否设定有变换器8 的目标电流IR (步骤S120)。目标值设定部50A,若判定为没有设定目 标电流IR(在步骤S120中为"否")，则使处理进入到后述的步骤S180。
在步骤S120中，若判定为设定有目标电流IR(在步骤S120中为"是")， 则目标值设定部50A判定目标电流IR是第1电流值I* (1*是正值)还是 第2电流值(-1*)(步骤S130)。
在步骤S130中，若判定为目标电流IR是笫1电流值1*，则目标值设 定部50A判定电压值Vh是否为第1电压值VhH以上(步骤S140 )。目 标值设定部50A，若判定为电压值Vh为第1电压值VhH以上(在步骤 S140中为"是")，则将目标电流IR设定为第2流值(-FO(步骤SISO)。 另一方面，目标值设定部50A,若判定为电压值Vh比第1电压值VhH低 (在步骤S140中为"否")，则不执行步骤S150而使处理进入到步骤S160。
即，在目标电流IR是第1电流值1*时，若电压值Vh为第l电压值 VhH以上，则目标值i殳定部50A将目标电流IR变更为第2电流值(-I* )。
然后，升温控制部44A基于目标电流IR生成驱动信号PWC而驱动 变换器8，实际执行升温控制(步骤S160)。
另一方面，在步骤S130中，若判定为目标电流IR是第2电流值(-I* )，则目标值设定部50A判定电压值Vh是否为第2电压值VhL( <VhH ) 以下(步骤S170 )。目标值设定部50A，若判定为电压值Vh为第2电压 值VhL以下(在步骤S170中为"是")，则将目标电流IR设定为第1 电流值1* (步骤S180)。另一方面，目标值设定部50A,若判定为电压值 Vh比第2电压值VhL高(在步骤S170中为"否，，)，则不执行步骤S180 而使处理进入到步骤S160。
即，在目标电流IR是第2电流值(时，若电压值Vh为第2电 压值VhL以下，则目标值设定部50A将目标电流IR变更为第1电流值1*。
图11是升温控制时的电压以及电流的波形图。参照图11,在时刻tl 之前，目标电流IR净皮设定为第2电流值(-1*)。然后，在时刻tl，若电 压值Vh达到第2电压值VhL，则目标电流IR被设定为第1电流值1*。 即，目标电流IR从第2电流值(-1*)变更为第1电流值1*。
于是，电压值Vh向第1电压值VhH上升。此时，变换器8以使与第 1电流值1*相当的电流从蓄电装置6流向主正母线MPL以及主负母线 MNL的方式工作。即，使电力从蓄电装置6依次经由变换器8、主正母线 MPL以及主负母线MNL流向蓄电部7，其结果，由于蓄电装置6以及蓄 电部7的内部发热，蓄电装置6以及蓄电部7的温度上升。
在时刻t2，若电压值Vh达到第1电压值VhH，则目标电流IR祐>设 定为第2电流值(-1*)。即，目标电流IR从第1电流值1*变更为第2 电流值(-1*)。
于是，电压值Vh向第2电压值VhL下降。此时，变换器8以使与第 2电流值(-I* )相当的电流从主正母线MPL以及主负母线MNL流向蓄 电装置6的方式工作。即，使电力从蓄电部7依次经由主正母线MPL以 及主负母线MNL、变换器8流向蓄电装置6，其结果，蓄电装置6以及蓄 电部7的温度上升。
然后，在时刻t3以后同样对目标电流IR进行变更，直到温度Tbl、 Tb2超过规定温度为止，通过在蓄电装置6以及蓄电部7之间进行电力的 授受而执行升温控制。
22另夕卜，在该笫二实施方式中也一样，第1以及第2电压值VhH、 VhL，
装置6的电压的范围内，可以任意地设定，可以设为根据蓄电装置6以及 蓄电部7的状态而可变。
图12是表示用于实现高效的升温控制的电压设定和此时的电压波形 的图。参照图12，蓄电装置6的温度越低，或者蓄电装置6的SOC越低， 笫1以及第2电压值VhH、 VhL就被设定为越大的值。例如，如图所示， 在蓄电装置6为极低温度或者低SOC的情况下，第1以及第2电压值 VhHl、 VhLl被i殳定在主正母线MPL以及主负母线MNL的电压上限值 Vh—max的附近。
图13是表示优先进行蓄电部7的升温情况下的电压设定和此时的电压 以及电流波形的图。参照图13，在优先进行蓄电部7的升温的情况下，第 1以及第2电压值VhH2、 VhL2被设定为较小的值。例如，如图所示，第 1以及第2电压值VhH2、VhL2被设定在蓄电装置6的电压值Vb的附近。
另外，在上述中，第2电流值(被设为将第1电流值1*的符号 取反的值，但笫2电流值(负值)的大小(绝对值)并不一定要与第1电 流值(正值)相同。
如上所述，在该第二实施方式中，升温控制部44A由电流控制系统构 成，所以在升温控制时能够设定对于蓄电装置6输入输出的电流值(电力 值)。因此，才艮据该第二实施方式，升温控制时的蓄电装置6的SOC的管 理变得容易。另外，也可以根据目标电流的大小控制升温速度。
另外，在上述的各实施方式中，设为在升温控制时在蓄电装置6与蓄 电部7之间进行电力的授受，但也可以代替蓄电部7而使用平滑电容C， 通过在蓄电装置6与平滑电容C之间进行电力的授受来使蓄电装置升温。
另外，在上述中，设为电源系统1包括蓄电装置6以及蓄电部7，但 也可以具备更多的被并联连接在蓄电部7上的蓄电部。此时，可以通过在 蓄电装置6与多个蓄电部之间进行电力的授受来实现升温控制。
另外，在上述的各实施方式中，图4以及图9所示的升温控制部44、44A可以由具有与各模块相当的功能的电路构成，也可以通过变换器ECU2 根据预先设定的程序执行处理而实现。在后者的情况下，上述的升温控制 部44、 44A的控制通过CPU( Central Processing Unit )进行，CPU从ROM (Read Only Memory )读取用于执行上述的功能模块以及流程图所示的处 理的程序，执行所读取的程序，从而按照上述的功能模块以及流程图执行 处理。因此，ROM相当于记录有用于执行上述的功能模块以及流程图所 示的处理的程序的计算机(CPU)能够读取的记录介质。
另外，在上面，蓄电装置6对应于本发明中的"蓄电装置，，，蓄电部 7对应于本发明中的"蓄电部，，。另外，主正母线MPL以及主负母线MNL 对应于本发明中的"电力线，，，变换器ECU2对应于本发明中的"控制装 置"。进而，电压传感器18对应于本发明中的"电压传感器"，逆变器 30-1、 30-2以及电动发电机34-1、 34-2形成本发明中的"驱动力产生部，，。
限制性的。本发明的范围不是由上述的实施方式的说明而是由权利要求的 范围所示，其含义包括与权利要求均等的意思以及范围内的所有的变更。
权利要求
1.一种电源系统，该电源系统能够向负载装置供给电力，具备蓄电装置，其能够充放电；电力线，其被构成为能够在所述电源系统与所述负载装置之间进行电力的授受；变换器，其被设置在所述蓄电装置与所述电力线之间，在所述蓄电装置与所述电力线之间进行电压变换；蓄电部，其被连接在所述电力线上，并能够充放电；控制装置，其设定预定的目标值而控制所述变换器；和电压传感器，其检测所述电力线的电压，其中，所述控制装置，在将所述蓄电装置以及所述蓄电部中的至少一方升温的升温控制时，若来自所述电压传感器的检测电压达到下限值，则以所述变换器使电力从所述蓄电装置经由所述电力线流向所述蓄电部的方式设定所述目标值，若所述检测电压达到上限值，则以所述变换器使电力从所述蓄电部经由所述电力线流向所述蓄电装置的方式设定所述目标值。
2. 如权利要求l所述的电源系统，其中，所述上下限值根据所述蓄 电装置的状态而被设定。
3. 如权利要求2所述的电源系统，其中，所述蓄电装置的温度越低， 将所述上下限值设定为越大的值。
4. 如权利要求2所述的电源系统，其中，表示所述蓄电装置的充电 状态的状态量越小，将所述上下限值设定为越大的值。
5. 如权利要求l所述的电源系统，其中，在不超过所述电力线的电 压上限值的范围内，将所述上下限值设定在所述电压上限值附近。
6. 如权利要求l所述的电源系统，其中，在优先将所述蓄电部升温 时，在不低于所述蓄电装置的电压的范围内，将所述上下限值设定在所述 蓄电装置的电压附近。
7. 如权利要求l所述的电源系统，其中，所述控制装置，以所述电 力线的电压变为目标电压的方式控制所述变换器，在所述升温控制时，若所述检测电压达到所述下限值，则将所述目标电压设定为比所述下限值高 的第1电压值，若所述检测电压达到所述上限值，则将所述目标电压设定为比所述上限值低的第2电压值。
8. 如权利要求7所述的电源系统，其中， 所述第1电压值是所述上限值；所述第2电压值是所述下限值。
9. 如权利要求l所述的电源系统，其中，所述控制装置，以所述蓄 电装置的充放电电流变为目标电流的方式控制所述变换器，在所述升温控 制时，若所述检测电压达到所述下限值，则以所述蓄电装置放电的方式将 所述目标电流设定为第1电流值，若所述检测电压达到所述上限值，则以 所述蓄电装置充电的方式将所述目标电流设定为第2电流值。
10. 如权利要求9所述的电源系统，其中，所述第2电流值是将所述 第1电流值的符号取反后的值。
11. 如权利要求l所述的电源系统，其中， 所述蓄电装置包括二次电池； 所述蓄电部包括电容器。
12. 如权利要求l所述的电源系统，其中，所述蓄电部是降低所述电 力线的电力变动成分的平滑电容器。
13. —种车辆，具有 如权利要求1所述的电源系统；和从所述电源系统接受电力的供给而产生车辆的驱动力的驱动力产生部。
14. 一种蓄电装置的升温控制方法，是能够向负载装置供给电力的电 源系统中的蓄电装置的升温控制方法，所述电源系统具备 蓄电装置，其能够充放电；电力线，其被构成为能够在所述电源系统与所述负载装置之间进行电 力的授受；变换器，其被设置在所述蓄电装置与所述电力线之间，在所述蓄电装置与所述电力线之间进行电压变换；蓄电部，其被连接在所述电力线上，并能够充放电；和 电压传感器，其检测所述电力线的电压； 所述升温控制方法包括笫1步骤，设定预定的目标值而控制所述变换器；笫2步骤，判定来自所述电压传感器的检测电压是否达到了下P艮值；第3步骤，在判定为所述检测电压达到了所述下限值时，以所述变换器使电力从所述蓄电装置经由所述电力线流向所述蓄电部的方式设定所述目标值；第4步骤，判定所述检测电压是否达到了上限值；和第5步骤，在判定为所述检测电压达到了所述上限值时，以所述变换器使电力从所述蓄电部经由所述电力线流向所述蓄电装置的方式设定所述目标值。
15. —种计算机能够读取的记录介质，该计算机能够读取的记录介质 记录有用于使计算机执行能够向负载装置供给电力的电源系统中的蓄电装 置的升温控制的程序，所述电源系统具有蓄电装置，其能够充;^文电；电力线，其被构成为能够在所述电源系统与所述负载装置之间进行电 力的授受；变换器，其被设置在所述蓄电装置与所述电力线之间，在所述蓄电装置与所述电力线之间进行电压变换；蓄电部，其神皮连接在所述电力线上，并能够充;^文电；和电压传感器，其检测所述电力线的电压；所述记录介质记录用于使计算机执行下述步骤的程序，第1步骤，设定预定的目标值而控制所述变换器；第2步骤，判定来自所述电压传感器的检测电压是否达到了下限值；第3步骤，在判定为所述检测电压达到了所述下P艮值时，以所述变换器使电力从所述蓄电装置经由所述电力线流向所述蓄电部的方式设定所述目标值；笫4步骤，判定所述检测电压是否达到了上限值；和第5步骤，在判定为所述检测电压达到了所述上限值时，以所述变换器使电力从所述蓄电部经由所述电力线流向所述蓄电装置的方式设定所述目标值。
全文摘要
在蓄电装置(6)的升温控制时，变换器ECU(2)以经由主正母线(MPL)以及主负母线(MNL)而在蓄电装置(6)以及蓄电部(7)之间进行电力的授受的方式控制变换器(8)。具体而言，变换器ECU(2)，若电压值(Vh)达到第1电压值，则将变换器(8)的目标电压设定为比第1电压值低的第2电压值；若电压值(Vh)达到第2电压值，则将变换器(8)的目标电压设定为第1电压值。
文档编号H02J7/00GK101496252SQ20078002839
公开日2009年7月29日 申请日期2007年6月14日 优先权日2006年7月25日
发明者市川真士, 石川哲浩 申请人:丰田自动车株式会社