專利名稱：電壓變換裝置以及具備該電壓變換裝置的車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓變換裝置以及具備該電壓變換裝置的車輛，尤其涉及
包括并聯(lián)連接的多個變換器(converter)的電壓變換裝置以及具備該電壓 變換裝置的車輛。
背景技術(shù)：
在日本特開2003-199203號公報中，公開了在直流電源和轉(zhuǎn)換器 (inverter)之間通過DC/DC變換器而連接有能量儲存單元的電路。該電 路，具備驅(qū)動電機負(fù)載的轉(zhuǎn)換器、抑制轉(zhuǎn)換器的直流輸入電壓的瞬間波 動的平滑電容、對轉(zhuǎn)換器供給直流電壓的直流電源、與直流電源并聯(lián)連接 的DC/DC變換器、和與DC/DC變換器連接的再生能量儲存單元。
在該電路中，檢測轉(zhuǎn)換器的直流輸入電壓，如果該檢測出的電壓超過 設(shè)定水平，則使DC/DC變換器的導(dǎo)通比(conduction ratio)變化使得向 再生能量儲存單元的充電電流增加。由此，保護轉(zhuǎn)換器、DC/DC變換器以 及再生能量儲存單元。
在該公報所公開的電路中，直流電源以及DC/DC變換器并聯(lián)連接， DC/DC變換器連接有再生能量儲存單元。即，對于轉(zhuǎn)換器的直流輸入并聯(lián) 連接2個直流電源。
但是，在上述公報中，只不過是公開了在來自電機負(fù)載的再生能量過 多時的電路保護技術(shù)，并沒有假定并用并聯(lián)連接的2個直流電源對轉(zhuǎn)換器 供電的情況。即，在上述公報所公開的電路中，在直流電源斷絕時、或者 其電壓降低時，代替直流電源而使用再生能量儲存單元。
另一方面，在并用并聯(lián)連接的多個直流電源對轉(zhuǎn)換器供電的情況下，為了供給穩(wěn)定的電壓，需要與各直流電源相對應(yīng)地設(shè)置變換器。但是，在 并設(shè)多個變換器的情況下，各變換器的控制相互干涉，存在轉(zhuǎn)換器輸入電 壓變動的可能性。
于是，想出了例如對一方變換器(設(shè)為第一變換器)進行電壓控制， 對另一方的變換器(設(shè)為第二變換器)進行電流控制的方法。但是，例如 在要使第一變換器停止僅使第二變換器工作的情況下，需要在將被電流控 制的第二變換器切換至電壓控制后使第一變換器停止，在這樣的控制切換 時難以避免轉(zhuǎn)換器輸入電壓的變動。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠容易地改變并聯(lián)連接的多個 變換器的負(fù)載分配、并能夠抑制輸出電壓的變動的電壓變換裝置。
還有，本發(fā)明的其他的目的在于，提供一種具備能夠容易地改變并聯(lián) 連接的多個變換器的負(fù)載分配、并能夠抑制輸出電壓的變動的電壓變換裝 置的車輛。
根據(jù)本發(fā)明，電壓變換裝置，具備多個變換器和對多個變換器進行 控制的控制裝置。多個變換器，相互并聯(lián)地連接于電負(fù)載，各變換器變換 來自對應(yīng)的蓄電裝置的電壓并向電負(fù)載輸出。控制裝置，包括電壓控制 部、分配部和多個電流控制部。電壓控制部，生成用于將電負(fù)載的輸入電 壓控制為目標(biāo)電壓的第一電流指令。分配部，按照預(yù)定的分配比，將第一 電流指令分配為對多個變換器的多個第二電流指令。多個電流控制部，與 多個變換器對應(yīng)設(shè)置，各電流控制部，將對應(yīng)的變換器所分擔(dān)的電流按對 應(yīng)的第二電流指令控制。
優(yōu)選，預(yù)定的分配比，基于電負(fù)載的要求電力而決定。 還有，優(yōu)選，以使得多個蓄電裝置的損失合計最小的方式?jīng)Q定預(yù)定的 分配比。
優(yōu)選，控制裝置還包括停止控制部，該停止控制部對于被給予零作為 第二電流指令的變換器，指示停止開關(guān)工作。還有，根據(jù)本發(fā)明，車輛，具備上述任意一種電壓變換裝置、從電 壓變換裝置接受電壓的驅(qū)動裝置、通過驅(qū)動裝置驅(qū)動的電動機、和旋轉(zhuǎn)軸 連接于電動機的輸出軸的車輪。
在本發(fā)明中，多個變換器相互并聯(lián)地連接于電負(fù)載，電壓控制部生成 用于將電負(fù)載的輸入電壓控制為目標(biāo)電壓的第一電流指令。并且，分配部， 按照預(yù)定的分配比將第一電流指令分配成多個第二電流指令，各電流控制 部，將對應(yīng)的變換器所分擔(dān)的電流按對應(yīng)的第二電流指令進行控制，所以 既能夠確保用于將電負(fù)載的輸入電壓控制為目標(biāo)電壓的合計的電流量，又 能夠通過改變分配比任意改變各變換器的分擔(dān)。換言之，即便基于分配比 改變各變換器的分擔(dān)，也可確保用于將電負(fù)載的輸入電壓控制為目標(biāo)電壓 的合計的電流量。
因此，根據(jù)該發(fā)明，能夠容易地改變并聯(lián)連接的多個變換器的負(fù)載分 配，并能夠抑制與多個變換器連接的電負(fù)載的輸入電壓的變動。


圖1是作為本發(fā)明所涉及的車輛的一例所示出的混合動力車輛的整體 框圖。
圖2是示出圖1所示的變換器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖3是圖1所示的ECU的功能框圖。
圖4是圖3所示的變換器控制部的功能框圖。
圖5是圖4所示電壓控制部的功能框圖。
圖6是圖4所示電流控制部的功能框圖。
圖7是實施方式2中的變換器控制部的功能框圖。
圖8是具備三臺變換器的混合動力車輛的整體框圖。
圖9是圖8所示的混合動力車輛中的變換器控制部的功能框圖。
具體實施例方式
以下，關(guān)于本發(fā)明的實施方式，參照附圖詳細(xì)說明。還有，對于圖中
6相同或相當(dāng)?shù)牟糠謽?biāo)注相同的附圖標(biāo)記并不重復(fù)說明。 (實施方式1 )
圖1是作為本發(fā)明所涉及的車輛的一例所示出的混合動力車輛的整體
框圖。參照圖1,該混合動力車輛100，具備發(fā)動機2、電動發(fā)動機MG1、 MG2、動力分配機構(gòu)4和車輪6。還有，混合動力車輛100，還具備蓄 電裝置B1、 B2;變換器IO、 12;電容器C;轉(zhuǎn)換器(inverter) 20、 22; ECU ( Electronic Control Unit,電子控制單元)30;電壓傳感器42、 44、 46;和電流傳感器52、 54。
該混合動力車輛100，以發(fā)動機2以及電動發(fā)電機MG2為動力源行駛。 動力分配機構(gòu)4,與發(fā)動機2和電動發(fā)電機MG1、 MG2結(jié)合，在它們之 間分配動力。動力分配機構(gòu)4,例如由具有太陽齒輪、行星齒輪架以及齒 圈(ring gear)的三個旋轉(zhuǎn)軸的行星齒輪機構(gòu)構(gòu)成，這三個旋轉(zhuǎn)軸分別連 接于發(fā)動機4以及電動發(fā)電機MG1、 MG2的旋轉(zhuǎn)軸。還有，能夠通過將 電動發(fā)電機MG1的轉(zhuǎn)子成為中空、使發(fā)動機2的曲軸通過其中心，將發(fā) 動機2以及電動發(fā)電機MG1、 MG2機械連接于動力分配機構(gòu)4。還有， 電動發(fā)電機MG2的旋轉(zhuǎn)軸通過沒有圖示的減速齒輪、差動齒輪結(jié)合于車 輪6。
并且，電動發(fā)電機MG1，作為通過發(fā)動機2驅(qū)動的發(fā)電機工作，且作 為能夠進行發(fā)動機2的起動的電動機進行工作，這樣被組裝入混合動力車 輛100，電動發(fā)電機MG2作為驅(qū)動車輛6的電動機被組裝入混合動力車輛 亂
蓄電裝置B1、 B2，是可充放電的直流電源，例如由鎳氫、鋰離子等的 二次電池構(gòu)成。蓄電裝置Bl,向變換器10供電，并在電力再生時通過變 換器10充電。蓄電裝置B2，對變換器12供電，并在電力再生時通過變換 器12充電。
還有，蓄電裝置B1，能夠使用相比蓄電裝置B2可輸出最大電力大的 二次電池，蓄電裝置B2，能夠使用相比蓄電裝置B1蓄電容量大的二次電 池。由此，能夠使用兩個蓄電裝置Bl、 B2構(gòu)成高電力且大容量的直流電源。還有，作為蓄電裝置B1、 B2，可以使用大容量的電容器。
變換器10，基于來自ECU30的信號PWC1對來自蓄電裝置Bl的電 壓進行升壓，向電源線PL3輸出該升壓后的電壓。還有，變換器IO，基于 信號PWC1將從轉(zhuǎn)換器20、 22通過電源線PL3供給的再生電力降壓至蓄 電裝置B1的電壓級別，對蓄電裝置B1進行充電。而且，當(dāng)變換器10從 ECU30接收了關(guān)閉(shutdown)信號SD1時，停止開關(guān)工作。
變換器12，與變換器10并聯(lián)地連接于電源線PL3以及接地線GL。 而且，變換器12，基于來自ECU30的信號PWC2對來自蓄電裝置B2的 電壓進行升壓，向電源線PL3輸出該升壓后的電壓。還有，變換器12，基 于信號PWC2將通過電源線PL3從轉(zhuǎn)換器20、 22供給的再生電力降壓為 蓄電裝置B2的電壓級別，對蓄電裝置B2充電。而且，當(dāng)變換器12從ECU30 接收了關(guān)閉信號SD2時，停止開關(guān)工作。
電容器C，被連接在電源線PL3和接地線GL之間，使電源線PL3和 接地線GL之間的電壓變化平滑化。
轉(zhuǎn)換器20，基于來自ECU30的信號PWI1將來自電源線PL3的直流 電壓變換為三相交流電壓，將該變換后的三相交流電壓向電動發(fā)電機MG1 輸出。還有，轉(zhuǎn)換器20,基于信號PWI1將電動發(fā)電機MG1使用發(fā)動機 2的動力發(fā)電所得的三相交流電壓變換為直流電壓，將該變換后的直流電 壓向電源線PL3輸出。
轉(zhuǎn)換器22，基于來自ECU30的信號PWI2將來自電源線PL3的直流 電壓變換為三相交流電壓，向電動發(fā)電機MG2輸出該變換后的三相交流 電壓。還有，轉(zhuǎn)換器22,在車輛的再生制動時，基于信號PWI2將接收來 自車輪6的旋轉(zhuǎn)力由電動發(fā)電機MG2發(fā)電所得的三相交流電壓變換為直 流電壓，將該變換后的直流電壓向電源線PL3輸出。
電動發(fā)電機MG1、 MG2，分別是三相交流旋轉(zhuǎn)電機，例如由三相交 流同步電動發(fā)電機構(gòu)成。電動發(fā)電機MGl,通過轉(zhuǎn)換器20再生驅(qū)動，向 轉(zhuǎn)換器20輸出使用發(fā)動機2的動力發(fā)電所得的三相交流電壓。還有，電動 發(fā)電機MG1，在發(fā)動機2的起動時通過轉(zhuǎn)換器20動力驅(qū)動，使發(fā)動機2起轉(zhuǎn)。電動發(fā)電機MG2，通過轉(zhuǎn)換器22動力驅(qū)動，產(chǎn)生用于驅(qū)動車輪6 的驅(qū)動力。還有，電動發(fā)電機MG2，在車輛的再生制動時，通過轉(zhuǎn)換器 22再生驅(qū)動，向轉(zhuǎn)換器22輸出使用從車輪6接收的旋轉(zhuǎn)力發(fā)電所得的三 相交流電壓。
電壓傳感器42，檢測蓄電裝置B1的電壓VL1并向ECU30輸出。電 流傳感器52，檢測從蓄電裝置Bl向變換器10輸出的電流II并向ECU30 輸出。電壓傳感器44，檢測蓄電裝置B2的電壓VL2并向ECU30輸出。 電流傳感器54，檢測從蓄電裝置B2向變換器12輸出的電流12并向ECU30 輸出。電壓傳感器46，檢測電容器C的端子間電壓、即電源線PL3相對 于接地線GL的電壓VH,向ECU30輸出該檢測出的電壓VH。
ECU30，生成用于分別驅(qū)動變換器10、 12的信號PWC1、 PWC2，分 別向變換器IO、 12輸出該生成的信號PWC1、 PWC2。還有，ECU30,生 成用于分別驅(qū)動轉(zhuǎn)換器20、 22的信號PWI1、 PWI2，分別向轉(zhuǎn)換器20、 22輸出該生成的信號PWIl、 PWI2。
圖2是示出圖l所示的變換器10、 12的結(jié)構(gòu)的電路圖。參照圖2，變 換器10(12)包括npn型晶體管Ql、 Q2、 二極管Dl、 D2和電抗器L。 npn型晶體管Ql、 Q2，串聯(lián)連接在電源線PL3和接地線GL之間。二極 管D1、 D2，分別與npn型晶體管Ql、 Q2反并聯(lián)連接。電抗器L的一端 連接于npn型晶體管Ql 、 Q2的連接節(jié)點，另 一端連接于電源線PLl( PL2 )。 還有，作為上述的叩n型晶體管，能夠使用例如IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極晶體管)。
該變換器10(12)，由斬波電路構(gòu)成。該變換器10(12),基于來自 ECU30(沒有圖示)的信號PWC1 (PWC2)使用電抗器L對電源線PL1 (PL2)的電壓進行升壓，向電源線PL3輸出該升壓后的電壓。
具體而言，變換器10(12)，通過將叩n型晶體管Q2的導(dǎo)通時流過 的電流作為磁能儲存在電抗器L中，對電源線PL1 (PL2)的電壓進行升 壓。然后，變換器10(12)，與npn型晶體管Q2被截止的定時同步地通 過二極管Dl向電源線PL3輸出該升壓后的電壓。圖3是圖1所示的ECU30的功能框圖。參照圖3, ECU30包括變換 器控制部32和轉(zhuǎn)換器控制部34、 36。
變換器控制部32，接收轉(zhuǎn)換器輸出電壓指令VR、來自電壓傳感器46 的電壓VH、來自電流傳感器52、 54的電流I1、 12以及來自電壓傳感器 42、 44的電壓VL1、 VL2。而且，變換器控制部32，基于上述的各信號， 生成用于導(dǎo)通/截止變換器10的npn型晶體管Ql、 Q2的信號PWC1以及 用于導(dǎo)通/截止變換器12的npn型晶體管Ql、 Q2的信號PWC2，分別向 變換器10、 12輸出該生成的信號PWC1 、 PWC2。還有，關(guān)于變換器控 制部32的結(jié)構(gòu)，在下文中詳細(xì)說明。
轉(zhuǎn)換器控制部34，接收電動發(fā)電機MG1的轉(zhuǎn)矩指令TR1、電機電流 MCRT1和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角91、以及電壓VH。而且，轉(zhuǎn)換器控制部34，基于 上述的各信號，生成用于導(dǎo)通/截止轉(zhuǎn)換器20中所包括的功率晶體管的信 號PWIl，向轉(zhuǎn)換器20輸出該生成的信號PWIl。
轉(zhuǎn)換器控制部36，接收電動發(fā)電機MG2的轉(zhuǎn)矩指令TR2、電機電流 MCRT2和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角02、以及電壓VH。而且，轉(zhuǎn)換器控制部36，基于 上述的各信號，生成用于導(dǎo)通/截止轉(zhuǎn)換器22中所包括的功率晶體管的信 號PWI2,向轉(zhuǎn)換器22輸出該生成的信號PWI2。
還有，轉(zhuǎn)換器輸入電壓指令VR，例如基于電動發(fā)電機MG1、 MG2 的要求電力通過外部ECU (沒有圖示，以下相同)算出。轉(zhuǎn)矩指令TR1、 TR2，例如基于加速踏板開度、制動器踩踏量、車輛速度等通過外部ECU 算出。電機電流MCRT1、 MCRT2以及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角91、 02,分別通過沒 有圖示的傳感器檢測。
圖4是圖3所示的變換器控制部32的功能框圖。參照圖4，變換器控 制部32，包括電壓控制部102、分配部104、分配比設(shè)定部106、電流控 制部108、 112和PWM信號生成部110、 114。
電壓控制部102，基于轉(zhuǎn)換器輸入電壓指令VR以及來自電壓傳感器 46的電壓VH,算出用于將電壓VH控制為轉(zhuǎn)換器輸入電壓指令VR的電 流指令I(lǐng)R，向分配部104輸出該算出的電流指令I(lǐng)R。分配部104，按照通過分配比設(shè)定部106設(shè)定的分配比RT，將來自電 壓控制部102的電流指令I(lǐng)R分配為針對變換器10的電流指令I(lǐng)R1以及針 對變換器12的電流指令I(lǐng)R2，分別向電流控制部108、 112輸出該分配的 電流指令I(lǐng)R1、 IR2。
分配比設(shè)定部106,決定用于將電流指令I(lǐng)R分配成電流指令I(lǐng)R1、 IR2 的分配比RT (O^RT^l)，向分配部104輸出該決定的分配比RT。分配 比RT，例如能夠基于電動發(fā)電機MG1、 MG2的要求電力來決定。具體而 言，當(dāng)要求電力大于基準(zhǔn)值時，將分配比RT設(shè)定為0或1以外的值，并 行運行變換器IO、 12，當(dāng)要求電力小于基準(zhǔn)值時，將分配比設(shè)定為O或l, 進行由變換器IO、 12中的任意一方進行的單方運行。
還有，如上所述，在蓄電裝置B1、 B2的特性不同的情況下，即蓄電 裝置Bl使用可輸出最大電力大的二次電池，蓄電裝置B2使用蓄電容量大 的二次電池的情況下，也可以以要求電力越大、電流指令I(lǐng)R1的分配比越 大的方式?jīng)Q定分配比RT。換言之，也可以以要求電力越小、電流指令I(lǐng)R2 的分配比越大的方式?jīng)Q定分配比RT。由此，當(dāng)要求電力大時，能夠提高 可輸出最大電力大的蓄電裝置Bl的利用率，當(dāng)要求電力小時，能夠提高 蓄電容量大的蓄電裝置B2的利用率，所以能夠?qū)崿F(xiàn)與蓄電裝置Bl、 B2 的特性相對應(yīng)的適當(dāng)?shù)倪\用。
電流控制部108，基于來自分配部104的電流指令I(lǐng)R1以及來自電流 傳感器52的電流I1、以及來自電壓傳感器42、 46的電壓VL1、 VH,生 成用于將電流II控制為電流指令I(lǐng)R1的調(diào)制波Ml，向PWM信號變換部 110輸出該生成的調(diào)制波M1。
PWM信號變換部IIO，基于來自電流控制部108的調(diào)制波M1以及預(yù) 定的載波，生成用于導(dǎo)通/截止變換器10的npn型晶體管Ql、 Q2的PWM (Pulse Width Modulation,脈沖寬度調(diào)制)信號，將該生成的PWM信號 作為信號PWC1向變換器10的npn型晶體管Ql、 Q2輸出。
電流控制部112，基于來自分配部104的電流指令I(lǐng)R2、來自電流傳 感器54的電流I2、以及電壓VL1、 VH，生成用于將電流I2控制為電流指令I(lǐng)R2的調(diào)制波M2, 向PWM信號變換部114輸出該生成的調(diào)制波 M2。
PWM信號變換部114，基于來自電流控制部112的調(diào)制波M2以及預(yù) 定的栽波，生成用于導(dǎo)通/截止變換器12的npii型晶體管Ql、 Q2的PWM 信號，將該生成的PWM信號作為信號PWC2向變換器12的npn型晶體 管Q1、 Q2輸出。
圖5是圖4所示的電壓控制部102的功能框圖。參照圖5，電壓控制 部102包括減法運算部202和PI控制部204。減法運算部202，從轉(zhuǎn)換器 輸入電壓指令VR減去來自電壓傳感器46的電壓VH,向PI控制部204
輸出其運算結(jié)果。
PI控制部204,從減法運算部202接收轉(zhuǎn)換器輸入電壓指令VR與電 壓VH的偏差，將該偏差作為輸入進行比例積分運算，將該運算結(jié)果作為 電流指令I(lǐng)R輸出。
圖6是圖4所示的電流控制部108、 112的功能框圖。參照圖6，電流 控制部108(112 )，包括減法運算部212、 PI控制部214和加法運算部216。 減法運算部212，從電流指令I(lǐng)R1 (IR2 )減去來自電流傳感器51 ( 54)的 電流Il (12)，向PI控制部214輸出該運算結(jié)果。
PI控制部214，從減法運算部212接收電流指令I(lǐng)Rl (IR2)與電流 U(I2)的偏差，將該偏差作為輸入進行比例積分運算，向加法運算部216 輸出該運算結(jié)果。
加法運算部216，將PI控制部214的運算結(jié)果與前饋補償量VL1/VH (VL2/VH)相加，將該運算結(jié)果作為調(diào)制波M1 (M2)輸出。
再次參照圖4,在該變換器控制部32中，通過電壓控制部102生成用 于將電壓VH控制為轉(zhuǎn)換器輸入電壓指令VR的電流指令I(lǐng)R，按照來自分 配比設(shè)定部106的分配比RT通過分配部104將電流指令I(lǐng)R分配為電流指 令I(lǐng)R1、 IR2。接著，通過電流控制部108生成用于將變換器10的電流I1 控制為電流指令I(lǐng)R1的調(diào)制波Ml，通過電流控制部112生成用于將變換 器12的電流I2控制為電流指令I(lǐng)R2的調(diào)制波M2。即，在該實施方式l中，由變換器IO、 12分擔(dān)電壓VH的電壓控制所 需的電流(相當(dāng)于電流指令I(lǐng)R)。這里，雖然變換器IO、 12的電流I1、 12分別能夠按照分配比RT變化，但電流Il、 12的合計一直被控制為電流 指令I(lǐng)R，所以即便使變換器10、 12的分擔(dān)比例變化，也能將電壓VH維 持在轉(zhuǎn)換器輸入電壓指令VR。
因此，能夠不伴隨有電壓VH的變動，實現(xiàn)從變換器IO、 12的并行運 行向變換器10或12的單獨運行(分配比RT相當(dāng)于0或1)的轉(zhuǎn)換，或 者從變換器10或12的單獨運行向變換器10、 12的并行運行的轉(zhuǎn)換。
如上所述，在該實施方式l中，用于將電壓VH控制為目標(biāo)電壓的電 流指令I(lǐng)R，通過分配部104被分配為電流指令I(lǐng)R1、 IR2。接著，通過電 流控制部108、 112分別將變換器10、12的電流II、12控制為電流指令I(lǐng)R1、 IR2，所以既能夠確保用于將電壓VH控制為目標(biāo)電壓的合計電流量，又 能夠通過改變分配比RT任意改變變換器IO、 12的分擔(dān)。換言之，即便基 于分配比RT改變變換器IO、 12的分擔(dān)，也能確保用于將電壓VH控制為 目標(biāo)電壓的合計電流量。
因此，根據(jù)該實施方式l，能夠容易改變變換器IO、 12的負(fù)載分配， 而且能夠抑制與變換器10、 12相連接的電源線PL3的電壓變動。
還有，能夠不對通過轉(zhuǎn)換器20、 22所進行的電動發(fā)電機MG1、 MG2 的控制產(chǎn)生影響，容易地實現(xiàn)變換器IO、 12的并行運行以及單方運行的轉(zhuǎn) 換。而且，提高了蓄電裝置B1、 B2的運用自由度，所以能夠有助于蓄電 裝置B1、 B2的長壽命化。還有，而且在如上所述蓄電裝置Bl、 B2的特 性不同的情況下，能夠根據(jù)要求電力，實現(xiàn)與蓄電裝置B1、 B2的特性相 應(yīng)的適當(dāng)運用。
(實施方式l的變形例)
在上文中，分配比設(shè)定部106，基于電動發(fā)電機MG1、 MG2的要求 電力決定分配比RT,但也可以以使得蓄電裝置B1、 B2的合計損失最小的 方式來決定分配比RT。下面，對于該變形例的分配比的決定方法進行說 明。從蓄電裝置Bl向變換器10流過與電流指令I(lǐng)R1相當(dāng)?shù)碾娏鲿r的蓄電 裝置Bl中的損失Plossl,以及從蓄電裝置B2向變換器12流過與電流指 令I(lǐng)R2相當(dāng)?shù)碾娏鲿r的蓄電裝置B2中的損失Ploss2，由下面的式子表示。
Plossl=Rl (Tl, SOC1) xIRl2 ……(1)
Ploss2=R2 (T2， SOC2) xlR22 ……(2)
這里，Rl、 Tl、 S0C1分別表示蓄電裝置Bl的內(nèi)部電阻、溫度以及 充電狀態(tài)，Rl (Tl, SOC1)表示內(nèi)部電阻Rl是溫度Tl以及充電狀態(tài) SOCl的函數(shù)。還有，R2、 T2、 SOC2分別表示蓄電裝置B2的內(nèi)部電阻、 溫度以及充電狀態(tài)，R2(T2， SOC2)表示內(nèi)部電阻R2是溫度T2以及充 電狀態(tài)SOC2的函數(shù)。溫度T1、 T2由沒有圖示的溫度傳感器檢測，充電 狀態(tài)SOCl、 SOC2通過沒有圖示的外部ECU算出。
另一方面，電流指令I(lǐng)R1、 IR2，使用電流指令I(lǐng)R以及分配比RT， 通過下面的式子表示。
IRl=IRxRT ……(3)
IR2=IRx (l-RT ) ……(4 )
將(3) 、 (4)式代入(1) 、 (2)式，則損失Plossl、 Ploss2由下
面的式子表示。
Plossl=Rl (Tl， SOC1) xIR2xRT2 ……(5)
Ploss2=R2 (T2, SOC2) xIR2x (l-RT ) 2……(6) 因此，蓄電裝置B1、 B2的合計損失Ploss ( = Plossl+PIoss2)，成為
分配比RT的二次函數(shù)，能夠決定使合計損失Ploss變得最小的分配比RT。
還有，內(nèi)部電阻R1 (Tl, SOC1) 、 R2 (T2， SOC2),能夠使用事先設(shè)
定的映射或函數(shù)式求出。
如上所述，根據(jù)該實施方式1的變形例，能夠使蓄電裝置B1、 B2的
合計損失最小。
(實施方式2)
在實施方式2中，當(dāng)電流指令I(lǐng)R1、 IR2中的任意一方大致為0時， 使對應(yīng)的變換器的開關(guān)工作停止(即關(guān)閉)。由此，降低變換器的開關(guān)損失。
圖7是實施方式2中的變換器控制部的功能框圖。參照圖7，該變換 器控制部32A,除了圖4所示的實施方式1中的變換器控制部32的結(jié)構(gòu)， 還包括停止控制部116、 118。
停止控制部116，從分配部104接收電流指令I(lǐng)R1，當(dāng)電流指令I(lǐng)R1 低于表示電流指令I(lǐng)R1為0的閾值時，生成用于關(guān)閉變換器10的關(guān)閉信 號SD1并向變換器10輸出。
停止控制部118,從分配部104接收電流指令I(lǐng)R2，當(dāng)電流指令I(lǐng)R2 低于表示電流指令I(lǐng)R2為0的闊值時，生成用于關(guān)閉變換器12的關(guān)閉信 號SD2并向變換器12輸出。
在該變換器控制部32A中，除了實施方式1中的變換器控制部32的 功能之外，當(dāng)電流指令I(lǐng)R1為0時向變換器IO輸出關(guān)閉信號SD1，當(dāng)電 流指令I(lǐng)R2為0時向變換器12輸出關(guān)閉信號SD2。由此，電流指令為0 的變換器的開關(guān)工作停止。
如上所述，才艮據(jù)該實施方式2，關(guān)閉被給予O作為電流指令的變換器， 所以能夠相應(yīng)地降低變換器的開關(guān)損失。
還有，在上述的實施方式l、 2中，在電源線PL3以及接地線GL并 聯(lián)連接2個變換器10、 12，但也可以容易地將變換器的臺數(shù)擴大為3臺以 上。
圖8是具備三臺變換器的混合動力車輛的整體框圖。參照圖8，混合 動力車輛IOOA，除了圖1所示的混合動力車輛100的結(jié)構(gòu)，還包括蓄電裝 置B3、變換器14、電壓傳感器48和電流傳感器56。還有，在該圖8中， 關(guān)于ECU30、發(fā)動機2、電動發(fā)電機MG1、 MG2、動力分配機構(gòu)4以及 車輛6，省略圖示。
變換器14，與變換器IO、 12的結(jié)構(gòu)相同，與變換器IO、 12并聯(lián)地連 接于電源線PL3以及接地線GL。蓄電裝置B3，向變換器14供電，并在 電力再生時，通過變換器14進行充電。電壓傳感器48,檢測蓄電裝置B3 的電壓VL3并向ECU30輸出。電流傳感器56，檢測從蓄電裝置B3向變換器14輸出的電流I3并向ECU30輸出。
圖9是圖8所示的混合動力車輛IOOA中的變換器控制部的功能框圖。 參照圖9，變換器控制部32B，除了圖4所示的變換器控制部32的結(jié)構(gòu)， 還包括電流控制部120和PWM信號變換部122,并包括分配部104A代替 分配部104。
分配部104A，按照通過分配比i殳定部106設(shè)定的分配比RT,將來自 電壓控制部102的電流指令I(lǐng)R分配為電流指令I(lǐng)R1 ~ IR3。電流控制部120， 與電流控制部108、 112結(jié)構(gòu)相同，基于來自分配部104A的電流指令I(lǐng)R3 和來自電流傳感器56的電流13、以及來自電壓傳感器48、 46的電壓VH3、 VH,生成調(diào)制波M3并向PWM信號變換部122輸出。PWM信號變換部 122，基于調(diào)制波M3，生成用于驅(qū)動變換器14的信號PWC3，向變換器 14輸出該生成的4言號PWC3。
通過這樣的構(gòu)成，雖然電流I1 I3分別能夠按照分配比RT變化，但 電流II ~ 13的合計一直被控制為電流指令I(lǐng)R，所以電壓VH不會對應(yīng)分 配比的變4七而變動。
還有，在上述的各實施方式中，電壓控制部102以及電流控制部108、 112、 120進行PI控制，但也可以應(yīng)用其他的控制方法。
還有，在上文中，說明了使用動力分配機構(gòu)4將發(fā)動機2的動力分配 給電動發(fā)電機MG1和車輪6的、所謂串行/并行型的混合動力車輛，但是 本發(fā)明也能夠應(yīng)用于將發(fā)動機2的動力僅用于電動發(fā)電機MG1的發(fā)電、 僅使用電動發(fā)電4幾MG2產(chǎn)生車輛的驅(qū)動力的、所謂串行型的混合動力車 輛。
還有，本發(fā)明，也適用于不具備發(fā)動機2僅以電力行駛的電動車、作 為電源還具備燃料電池的燃料電池車。
還有，在上文中，變換器IO、 12、 14，與本發(fā)明中的"多個變換器"相 對應(yīng)，ECU30與本發(fā)明中的"控制裝置"相對應(yīng)。轉(zhuǎn)換器20、 22，形成本 發(fā)明中的"驅(qū)動裝置"，電動發(fā)電機MG1、 MG2與本發(fā)明的"電動機"相對 應(yīng)。
16應(yīng)該認(rèn)識到本次公開的實施方式在所有的方面都是例示而非限制性 的。本發(fā)明的范圍，并不由上述的實施方式的說明表示而由權(quán)利要求的范
圍表示，包括與;(5L利要求等同的意思以及范圍內(nèi)的所有改變。
權(quán)利要求
1. 一種電壓變換裝置，具備與多個蓄電裝置對應(yīng)設(shè)置、相互并聯(lián)地連接于電負(fù)載的多個變換器；和控制所述多個變換器的控制裝置，所述多個變換器分別構(gòu)成為，能夠?qū)碜詫?yīng)的蓄電裝置的電壓進行變換并向所述電負(fù)載輸出，所述控制裝置，包括電壓控制部，該電壓控制部生成用于將所述電負(fù)載的輸入電壓控制為目標(biāo)電壓的第一電流指令；分配部，該分配部按照預(yù)定的分配比，將所述第一電流指令分配成對所述多個變換器的多個第二電流指令；和多個電流控制部，該多個電流控制部與所述多個變換器對應(yīng)設(shè)置，用于對各變換器所分擔(dān)的電流按對應(yīng)的第二電流指令進行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所記載的電壓變換裝置，其中， 所述預(yù)定的分配比基于所述電負(fù)載的要求電力決定。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所記載的電壓變換裝置，其中， 以使得多個所述蓄電裝置的損失合計最小的方式?jīng)Q定所述預(yù)定的分配比。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所記載的電壓變換裝置，其中，所述控制裝置還包括停止控制部，該停止控制部對于^L給予零作為所 述第二電流指令的變換器，指示停止開關(guān)工作。
5. —種車輛，具備多個蓄電裝置；電壓變換裝置；從所述電壓變換裝置接受電壓的驅(qū)動裝置； 通過所述驅(qū)動裝置驅(qū)動的電動機；和 旋轉(zhuǎn)軸連接于所述電動機的輸出軸的車輪，所述電壓變換裝置，包括與所述多個蓄電裝置對應(yīng)設(shè)置、相互并聯(lián)地連接于所述驅(qū)動裝置的多 個變換器；和控制所述多個變換器的控制裝置，所述多個變換器分別構(gòu)成為，能夠?qū)碜詫?yīng)的蓄電裝置的電壓進行 變換并向所述驅(qū)動裝置輸出， 所述控制裝置，具有電壓控制部，該電壓控制部生成用于將所述驅(qū)動裝置的輸入電壓控制 為目標(biāo)電壓的笫一電流指令；分配部，該分配部按照預(yù)定的分配比，將所述第一電流指令分配成對所述多個變換器的多個第二電流指令；和多個電流控制部，該多個電流控制部與所述多個變換器對應(yīng)設(shè)置，用 于對各變換器所分擔(dān)的電流按對應(yīng)的笫二電流指令進行控制。
全文摘要
電壓控制部(102)，生成用于將電壓(VH)控制為轉(zhuǎn)換器輸入電壓指令(VR)的電流指令(IR)。分配部(104)，按照來自分配比設(shè)定部(106)的分配比(RT)將電流指令(IR)分配成第一以及第二電流指令(IR1、IR2)。第一電流控制部(108)，生成用于將第一變換器(10)的電流(I1)控制為第一電流指令(IR1)的調(diào)制波(M1)。第二電流控制部(112)，生成用于將第二變換器(12)的電流(I2)控制為第二電流指令(IR2)的調(diào)制波(M2)。
文檔編號H02M3/155GK101485072SQ20078002513
公開日2009年7月15日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者吉田寬史, 澤田博樹, 洪遠(yuǎn)齡 申請人:豐田自動車株式會社