专利名称：电气系统的控制装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及电气系统的控制装置及控制方法，特别涉及根据蓄电机构的电压来控 制变压器的技术。
背景技术：
以往以来，已知利用电动电机的驱动力来行驶的混合动力车、电动汽 车等。在这些 车辆上搭载有存储向作为驱动源的电动电机供给的电力的电池等蓄电机构。为了延长利用 电动电机行驶的距离，考虑通过增加搭载于车辆的蓄电机构的数量来增大容量。在增加了 串联连接的蓄电机构的数量的情况下，输出电压相应地变大。在该情况下，需要使用额定电 压大的电缆等。因此，成本可能增大。于是，考虑并联连接多个蓄电机构。日本专利第3655277号公报公开了如下的电源控制系统，该电源控制系统具备 至少一个变换器(inverter，逆变器)，其向电动牵引电机提供已调整的电力；多个电源级， 其分别具有电池和升压/降压直流直流转换器且被并联地布线，向至少一个变换器提供直 流电力；控制器，其控制多个电源级，使得多个电源级的电池均等地充放电，使多个电源级 维持向至少一个变换器输出的输出电压。如日本专利第3655277号公报所记载的那样，在设有多个蓄电机构(电池)的系 统中，为了对各蓄电机构均等地进行充电，有时需要经由连接于各蓄电机构的变压器(转 换器)使电力从任一个蓄电机构流向其他的蓄电机构。但是，在使电力经由变压器流动时， 可能在变压器中发生电力损失。然而，在日本专利第3655277号公报中没有任何关于这样 的课题的记载。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够减小电力损失的电气系统的控制装置及控制方法。某种方式的电气系统的控制装置，具备改变电压的第一变压器；第二变压器，其 与第一变压器并联地连接来改变电压；第一蓄电机构，其被连接于第一变压器来存储电力； 第二蓄电机构，其被连接于第二变压器来存储电力；第一电压传感器，其检测第一蓄电机构 的电压；第二电压传感器，其检测第二蓄电机构的电压；以及控制单元，其基于第一蓄电机 构的电压和第二蓄电机构的电压中的较高一方的电压，控制第一变压器和第二变压器。根据该结构，第一变压器和第二变压器并联连接。在第一变压器上连接有第一蓄 电机构。在第二变压器上连接有第二蓄电机构。基于第一蓄电机构的电压和第二蓄电机构 的电压中的较高一方的电压，控制第一变压器和第二变压器。例如，控制第一变压器和第二 变压器，使得第一变压器与第二变压器之间的区间的电压变为比第一蓄电机构的电压和第 二蓄电机构的电压中较高一方的电压高出预先确定的值的电压。此外，控制所述第一变压 器和第二变压器，使得第一变压器与第二变压器之间的区间的电压变得与第一蓄电机构的 电压和第二蓄电机构的电压中较高一方的电压相同。由此，能够将为了使电力从电压高的蓄电机构流向电压低的蓄电机构变压器提高电压的量为最小限或者零。因此，能够减小变 压器中的电力损失。其结果，能够减小电力损失。优选的是，控制单元，控制第一变压器和第二变压器，使得第一变压器与第二变压 器之间的区间的电压变为比第一蓄电机构的电压和第二蓄电机构的电压中的较高一方的 电压高出预先确定的值的电压。根据该结构，控制第一变压器和第二变压器，使得第一变压器与第二变压器之间 的区间的电压变为比第一蓄电机构的电压和第二蓄电机构的电压中较高一方的电压高出 预先确定的值的电压。由此，能够将为了使电力从电压高的蓄电机构流向电压低的蓄电机 构变压器提高电压的量为最小限。因此，能够减小变压器中的电力损失。更优选的是，控制单元，控制第一变压器和第二变压器，使得第一变压器与第二变 压器之间的区间的电压变得与第一蓄电机构的电压和第二蓄电机构的电压中的较高一方 的电压相同。根据该结构，控制第一变压器和第二变压器，使得第一变压器与第二变压器之间 的区间的电压变得与第一蓄电机构的电压和第二蓄电机构的电压中的较高一方的电压相 同。由此，能够将为了使电力从电压高的蓄电机构流向电压低的蓄电机构变压器提高电压 的量设为零。因此，能够减小变压器中的电力损失。更优选的是，控制单元，在第一蓄电机构的电压与第二蓄电机构的电压的差小于 阈值的情况下，控制第一变压器和第二变压器，使得第一变压器与第二变压器之间的区间 的电压变得比第一蓄电机构的电压和第二蓄电机构的电压中的较高一方的电压高出预先 确定的值；在第一蓄电机构的电压与第二蓄电机构的电压的差大于阈值的情况下，控制第 一变压器和第二变压器，使得第一变压器与第二变压器之间的区间的电压变得与第一蓄电 机构的电压和第二蓄电机构的电压中的较高一方的电压相同。根据该结构，当第一蓄电机构的电压与第二蓄电机构的电压的差小于阈值时，控制第一变压器和第二变压器，使得第一变压器与第二变压器之间的区间的电压变得比第一 蓄电机构的电压和第二蓄电机构的电压中的较高一方的电压高出预先确定的值。当第一蓄 电机构的电压与第二蓄电机构的电压的差大于阈值时，控制第一变压器和第二变压器，使 得第一变压器与第二变压器之间的区间的电压变得与第一蓄电机构的电压和第二蓄电机 构的电压中的较高一方的电压相同。由此，能够将为了使电力从电压高的蓄电机构流向电 压低的蓄电机构变压器提高电压的量设为最小限或者零。因此，能够减小变压器中的电力 损失。
图1是表示混合动力车的概略构成图。图2是E⑶的功能框图。图3是表示第一电池组的电压值V(I)和第二电池组的电压值V(2)的图。图4是表示E⑶执行的程序的控制结构的图。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对相同的部件标记相同的符号。它们的名称和功能也相同。因此，不重复关于它们的详细说明。参照图1，对搭载有本实施方式的电气系统的控制装置的混合动力车进行说明。 在该混合动力车上搭载有发动机100、MG(Motor Generator,电动发电机)200、变换器 300、第一转换器410、第二转换器420、第一电池组510、第二电池组520、充电器600、以及 ECU (Electronic ControlUnit，电子控制单元)1000。ECU1000 可以分割为多个 ECU。电气系统包括MG200、变换器300、第一转换器410、第二转换器420、第一电池组 510、第二电池组520、以及充电器600。混合动力车利用来自发动机100和MG200的至少任 一方的驱动力来行驶。
MG200是三相交流电机。MG200，利用存储于第一电池组510和第二电池组520的 电力来驱动。向MG200供给由变换器300从直流变换为交流的电力。MG200的驱动力被传递至车轮。由此，MG200辅助发动机100，或者利用来自MG200 的驱动力使车辆行驶。另一方面，在混合动力车再生制动时，由车轮驱动MG200，由此MG200 作为发电机进行工作。由此，MG200作为将制动能量变换为电力的再生制动器进行工作。由 MG200发电产生的电力，在由变换器300从交流变换为直流后，被存储到第一电池组510和 第二电池组520。第一电池组510和第二电池组520，是将使多个电池单元一体化得到的电池模块 进而串联连接多个而构成的组电池。从第一电池组510放电的放电电压和向第一电池组 510充电的充电电压由第一转换器410来调整。从第二电池组520放电的放电电压和向第 二电池组520充电的充电电压由第二转换器420来调整。第一转换器410和第二转换器420被并联连接。在第一转换器410上连接有第一 电池组510。在第二转换器420上连接有第二电池组520。因此，第一电池组510和第二电 池组520经由第一转换器410和第二转换器420而并联连接。变换器300被连接在第一转 换器410和第二转换器420之间。在第一电池组510的正极端子和负极端子上连接有充电器600。因此，第一电 池组510和第二电池组520相对于充电器600并联连接。可以使用电容器(capacitor， condenser)来代替电池。充电器600，在对第一电池组510和第二电池组520进行充电时，从混合动力车的 外部向第一电池组510和第二电池组520供给电力。可以将充电器600设置在混合动力车 的外部。发电机100、变换器300、第一转换器410、第二转换器420以及充电器600，由 E⑶100来控制。从电压传感器1011 1013以及电流传感器1021 1023向E⑶1000输入信号。电压传感器1011检测第一电池组510的电压值V(l)。电压传感器1012检测第二 电池组520的电压值V (2)。电压传感器1013检测系统电压值(第一转换器410与第二转 换器420之间的区间的电压值)V (S)。电流传感器1021检测从第一电池组510放电的电流值或向第一电池组510充电 的电流值。电流传感器1022检测从第二电池组520放电的电流值或向第二电池组520充 电的电流值。电流传感器1023检测从充电器600向第一电池组510和第二电池组520供 给的电流值。
E⑶1000，基于从这些传感器输入的电压值和电流值等，算出第一电池组510和第 二电池组520的剩余容量(SOC :State Of Charge)。剩余容量的算出方法，利用周知的一 般技术即可，所以在此不重复其详细说明。参照图2，对E⑶1000的功能进行说明。以下说明的E⑶1000的功能，可以通过软 件来实现，也可以通过硬件来实现。E⑶1000包括第一电压检测部1101、第二电压检测部1102、第一控制部1111、和第 二控制部1112。第一电压检测部1101，基于从电压传感器1011发送来的信号，检测第一电池组 510的电压值V(l)。第二电压检测部1102，基于从电压传感器1012发送来的信号，检测第 二电池组520的电压值V (2)。第一控制部1111，在第一电池组510的电压值V(I)与第二电池组520的电压值 V(2)的差小于阈值的情况下，控制第一转换器410和第二转换器420，使得系统电压值V(S) 变得比第一电池组510的电压值V(I)和第二电池组520的电压值V(2)中的较高一方的电 压值高出预先确定的值。例如，如图3所示，当第一电池组510的电压值V(I)比第二电池组520的电压值 V(2)高时，控制第一转换器410，使得系统电压稍稍上升至对第一电池组510的电压值V(I) 加上预先确定的值得到的电压VH。此时，第二转换器420，仅进行通电，以不会使电压上升 或下降的方式来控制。反过来，例如，当第二电池组520的电压值V(2)比第一电池组510的电压值V(I) 高时，控制第二转换器420，使得系统电压稍稍上升至对第二电池组520的电压值V(2)加上 预先确定的值得到的电压VH。此时，第一转换器410，仅进行通电，以不会使电压上升或下 降的方式来控制。第二控制部1112，在第一电池组510的电压值V(I)与第二电池组520的电压值 V(2)的差为阈值以上的情况下，控制第一转换器410和第二转换器420，使得系统电压值 V(S)变得与第一电池组510的电压值V(I)和第二电池组520的电压值V(2)中的较高一方 的电压值相同。也就是说，在第一电池组510的电压值V(I)与第二电池组520的电压值V (2)的 差为阈值以上的情况下，第一转换器410和第二转换器420，仅进行通电，以不会使电压上 升或下降的方式来控制。参照图4，对E⑶1000执行的程序的控制结构进行说明。可以将由E⑶1000执行的 程序存储于CD (Compact Disc)、DVD (Digital VersatileDisc)等存储介质来在市场上进行流通。在步骤(以下，将步骤简称为S) 100中，E⑶1000判断第一电池组510和第二电池组520是否正在进行充电。例如，当正在从充电器600输出电力时，判断为第一电池组510 和第二电池组520正在进行充电。当第一电池组510和第二电池组520正在进行充电时(S100中“是”)，处理移向 Slioo如果不是这样(S100中“否)，该处理结束。在SllO中，E⑶1000基于从电压传感器1011发送来的信号，检测第一电池组510 的电压值V(I)。在S120中，E⑶1000基于从电压传感器1012发送来的信号，检测第二电池组520的电压值V (2)。在S130中，E⑶1000判断第一电池组510的电压值V(I)与第二电池组520的电 压值V(2)的差是否小于阈值。当第一电池组510的电压值V(I)与第二电池组520的电压 值V(2)的差小于阈值时(S130中“是”)，处理移向S140。如果不是这样(S130中“否)，处 理移向S150。在S140中，E⑶1000控制第一转换器410和第二转换器420，使得 系统电压值V (S) 变得比第一电池组510的电压值V(I)和第二电池组520的电压值V(2)中的较高一方的电 压值高出预先确定的值。在S150中，E⑶1000控制第一转换器410和第二转换器420，使得系统电压值V (S) 变得与第一电池组510的电压值V(I)和第二电池组520的电压值V(2)中的较高一方的电 压值相同。对基于以上那样的结构和流程图的、实施方式的控制装置的ECU1000的动作进行 说明。在对第一电池组510和第二电池组520进行充电时，希望对第一电池组510和第 二电池组520进行充电使得剩余容量变得相同。为了使剩余容量均等，需要使电力从剩余 容量大的电池组流向小的电池组、即从电压高的电池组流向低的电池组。于是，当第一电池组510和第二电池组520正在进行充电时(S100中“是”)，检测 第一电池组510的电压值V(I) (SllO)。然后，检测第二电池组520的电压值V(2) (S120)。当第一电池组510的电压值V(I)与第二电池组520的电压值V (2)的差小于阈值 时(S130中“是”)，控制第一转换器410和第二转换器420，使得系统电压值V(S)变得比第 一电池组510的电压值V(I)和第二电池组520的电压值V(2)中的较高一方的电压值高出 预先确定的值(S140)。另一方面，当第一电池组510的电压值V(I)与第二电池组520的电压值V (2)的 差为阈值以上时(S130中“否”)，控制第一转换器410和第二转换器420，使得系统电压值 V(S)变为与第一电池组510的电压值V(I)和第二电池组520的电压值V(2)中的较高一方 的电压值相同的电压值(S150)。由此，能够将为了使电力从电压高的电池组流向低的电池组、第一转换器410或 第二转换器420提高电压的量设为最小限或零。因此，能够减小第一转换器410和第二转 换器420中的电力损失。如上所述，根据本实施方式的电气系统的控制装置，当第一电池组510的电压值 V(I)与第二电池组520的电压值V(2)的差小于阈值时，控制第一转换器410和第二转换器 420，使得系统电压值V(S)变得比第一电池组的电压值V(I)和第二电池组的电压值V(2) 中的较高一方的电压值高出预先确定的值。另一方面，当第一电池组510的电压值V(I)与 第二电池组520的电压值V (2)的差为阈值以上时，控制第一转换器410和第二转换器420， 使得系统电压值V(S)变为与第一电池组的电压值V(I)和第二电池组的电压值V(2)中的 较高一方的电压值相同的电压值。由此，能够将为了使电力从电压高的电池组流向低的电 池组、第一转换器或第二转换器提高电压的量设为最小限或零。因此，能够减小第一转换器 410和第二转换器420中的电力损失。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
一种电气系统的控制装置，具备改变电压的第一变压器(410)；第二变压器(420)，其与所述第一变压器(410)并联地连接，改变电压；第一蓄电机构(510)，其被连接于所述第一变压器(410)，存储电力；第二蓄电机构(520)，其被连接于所述第二变压器(420)，存储电力；第一电压传感器(1011)，其检测所述第一蓄电机构(510)的电压；第二电压传感器(1012)，其检测所述第二蓄电机构(520)的电压；以及控制单元(1000)，其基于所述第一蓄电机构(510)的电压和所述第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方的电压，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)。
2.根据权利要求1所述的电气系统的控制装置，其中，所述控制单元(1000)，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)，使得所 述第一变压器(410)与所述第二变压器(420)之间的区间的电压变为比所述第一蓄电机构 (510)的电压和所述第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方的电压高出预先确定的值的 电压。
3.根据权利要求1所述的电气系统的控制装置，其中，所述控制单元(1000)，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)，使得所 述第一变压器(410)与所述第二变压器(420)之间的区间的电压变得与所述第一蓄电机构 (510)的电压和所述第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方的电压相同。
4.根据权利要求1所述的电气系统的控制装置，其中， 所述控制单元(1000)，在所述第一蓄电机构(510)的电压与所述第二蓄电机构(520)的电压的差小于阈值的 情况下，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)，使得所述第一变压器(410) 与所述第二变压器(420)之间的区间的电压变得比所述第一蓄电机构(510)的电压和所述 第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方的电压高出预先确定的值，在所述第一蓄电机构(510)的电压与所述第二蓄电机构(520)的电压的差大于所述 阈值的情况下，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)，使得所述第一变压器 (410)与所述第二变压器(420)之间的区间的电压变得与所述第一蓄电机构(510)的电压 和所述第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方的电压相同。
5.一种电气系统的控制方法，所述电气系统具备改变电压的第一变压器(410)；第二 变压器(420)，其与所述第一变压器(410)并联地连接，改变电压；第一蓄电机构(510)，其 被连接于所述第一变压器(410)，存储电力；以及第二蓄电机构(520)，其被连接于所述第 二变压器(420)，存储电力，该控制方法包括检测所述第一蓄电机构(510)的电压的步骤； 检测所述第二蓄电机构(520)的电压的步骤；以及基于所述第一蓄电机构(510)的电压和所述第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方 的电压，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)的步骤。
6.根据权利要求5所述的电气系统的控制方法，其中，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)的步骤包括如下步骤控制所述 第一变压器(410)和所述第二变压器(420)，使得所述第一变压器(410)与所述第二变压器(420)之间的区间的电压变为比所述第一蓄电机构(510)的电压和所述第二蓄电机构 (520)的电压中的较高一方的电压高出预先确定的值的电压。
7.根据权利要求5所述的电气系统的控制方法，其中，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)的步骤包括如下步骤控制所述 第一变压器(410)和所述第二变压器(420)，使得所述第一变压器(410)与所述第二变压 器(420)之间的区间的电压变得与所述第一蓄电机构(510)的电压和所述第二蓄电机构 (520)的电压中的较高一方的电压相同。
8.根据权利要求5所述的电气系统的控制方法，其中， 控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)的步骤包括如下步骤 在所述第一蓄电机构(510)的电压与所述第二蓄电机构(520)的电压的差小于阈值的 情况下，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)，使得所述第一变压器(410) 与所述第二变压器(420)之间的区间的电压变得比所述第一蓄电机构(510)的电压和所述 第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方的电压高出预先确定的值的步骤；以及在所述第一蓄电机构(510)的电压与所述第二蓄电机构(520)的电压的差大于所述 阈值的情况下，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)，使得所述第一变压器 (410)与所述第二变压器(420)之间的区间的电压变得与所述第一蓄电机构(510)的电压 和所述第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方的电压相同的步骤。
9.一种电气系统的控制装置，具备 改变电压的第一变压器(410)；第二变压器(420)，其与所述第一变压器(410)并联地连接，改变电压； 第一蓄电机构(510)，其被连接于所述第一变压器(410)，存储电力； 第二蓄电机构(520)，其被连接于所述第二变压器(420)，存储电力； 用于检测所述第一蓄电机构(510)的电压的单元(1011)； 用于检测所述第二蓄电机构(520)的电压的单元(1012)；以及 控制单元(1000)，其用于基于所述第一蓄电机构(510)的电压和所述第二蓄电机构 (520)的电压中的较高一方的电压，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)。
10.根据权利要求9所述的电气系统的控制装置，其中，所述控制单元(1000)包括如下单元，该单元用于控制所述第一变压器(410)和所述第 二变压器(420)，使得所述第一变压器(410)与所述第二变压器(420)之间的区间的电压变 为比所述第一蓄电机构(510)的电压和所述第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方的电 压高出预先确定的值的电压。
11.根据权利要求9所述的电气系统的控制装置，其中，所述控制单元(1000)包括如下单元，该单元用于控制所述第一变压器(410)和所述第 二变压器(420)，使得所述第一变压器(410)与所述第二变压器(420)之间的区间的电压变 得与所述第一蓄电机构(510)的电压和所述第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方的电 压相同。
12.根据权利要求9所述的电气系统的控制装置，其中， 所述控制单元(1000)包括如下单元用于在所述第一蓄电机构(510)的电压与所述第二蓄电机构(520)的电压的差小于阈值的情况下，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)，使得所述第一变压器 (410)与所述第二变压器(420)之间的区间的电压变得比所述第一蓄电机构(510)的电压 和所述第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方的电压高出预先确定的值的单元；和用于在所述第一蓄电机构(510)的电压与所述第二蓄电机构(520)的电压的差大于所述阈值的情况下，控制所述第一变压器(410)和所述第二变压器(420)，使得所述第一变压 器(410)与所述第二变压器(420)之间的区间的电压变得与所述第一蓄电机构(510)的电 压和所述第二蓄电机构(520)的电压中的较高一方的电压相同的单元。
全文摘要
在包括并联连接的第一转换器和第二转换器的电气系统中，执行如下程序，该程序包括步骤(S140)，当连接于第一转换器的第一电池组的电压值V(1)与连接于第二转换器的第二电池组的电压值V(2)的差小于阈值时，以使得第一转换器与第二转换器之间的区间的电压值变得比电压值V(1)和电压值V(2)中的较高一方的电压值高出预先确定的值的方式进行控制；和步骤(S150)，当电压值V(1)与电压值V(2)的差为阈值以上时，以使得第一转换器与第二转换器之间的区间的电压值变为与电压值V(1)和电压值V(2)中的较高一方的电压值相同的电压值的方式进行控制。
文档编号H02M3/00GK101828315SQ20088010024
公开日2010年9月8日 申请日期2008年6月10日 优先权日2007年7月25日
发明者饭田隆英 申请人:丰田自动车株式会社