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CN102126444A - 电源系统和包括该电源系统的车辆 - Google Patents

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CN102126444A CN2011100277561A CN201110027756A CN102126444A CN 102126444 A CN102126444 A CN 102126444A CN 2011100277561 A CN2011100277561 A CN 2011100277561A CN 201110027756 A CN201110027756 A CN 201110027756A CN 102126444 A CN102126444 A CN 102126444A
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Abstract

本发明涉及电源系统和包括该电源系统的车辆。一种变压器ECU(2)，其获得包括放电容许电力(Wout1、Wout2)的放电容许电力合计值(∑wout)和充电容许电力(Win1、Win2)的充电容许电力合计值∑Win中至少一者的容许电力合计值。然后，变压器ECU(2)判定容许电力合计值与实际电力值中何者更大，如果实际电力值小于容许电力合计值，则变压器ECU(2)控制变压器(8-1)使得输入/输出电压值(Vh)达到规定目标电压值，并且同时控制变压器(8-2)使得蓄电池电流值(Ib2)达到规定目标电流值。

Description

电源系统和包括该电源系统的车辆
本申请是基于申请日为2007年2月16日、申请号为200780012060.3、发明名称为“电源系统和包括该电源系统的车辆”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及具有多个蓄电单元的电源系统和包括该电源系统的车辆，具体而言，本发明涉及用于根据向/从所连接的负载装置供应/接收的电力来以高精度实现在各个蓄电单元中的电力管理的技术。此外，具体而言，本发明涉及用于实现对蓄电单元的温度管理、同时对向/从所连接的负载装置供应/接收的电力的影响进行抑制的技术。
背景技术
近年来，考虑到环境因素，已经着力于发展采用电动机作为驱动动力源的车辆，例如电动车辆、混合动力车辆以及燃料电池车辆。上述车辆具有蓄电单元，其例如由用于向电动机供应电力的可充电蓄电池或双电层电容器来实现，并且其在再生制动期间将动能转换为电能，并存储这种电力。
在采用电动机作为驱动动力源的上述车辆中，为了提高加速性能及行驶性能(例如可行驶距离)，期望具有更大充放电容量的蓄电单元。目前，已经提出了安装多个蓄电单元的构造作为提高蓄电单元充放电容量的方法。
例如，美国专利No.6,608,396揭示了一种电力控制系统，其可提供高压车辆牵引系统所需的理想高DC电压电平。该电力控制系统包括：多个功率级(power stage)和控制器，多个功率级用于向至少一个逆变器提供DC电力，每个功率级具有蓄电池和升/降压DC-DC变压器，多个功率极并联连接，控制器通过使多个功率级的蓄电池均一地充/放电来对多个功率级进行控制以维持向至少一个逆变器输出的电压。
同时，在蓄电单元通过电化学反应存储电能时，其充/放电特性易受温度的影响。当温度降低时，一般的蓄电单元的充/放电性能也随之降低。因此，在蓄电单元中，为了维持规定的充/放电性能，温度管理(特别是对温度升高的控制)尤为重要。
例如，日本专利早期公开No.2003-272712揭示了一种蓄电池控制装置，能够通过在避免额外部件导致损害的同时有效地升高蓄电池的温度，来防止能够对蓄电池输入/输出的电力因温度降低而减小。根据该蓄电池控制装置，如果蓄电池的温度不高于规定值，则根据蓄电池的充电状态来重复对蓄电池的充/放电。
取决于制造差异或劣化程度，即使是相同类型的蓄电单元，在各个蓄电单元之间也会存在实际满充电容量的差异。因此，如在美国专利No.6,608,396中揭示的电力控制系统中，即使根据各个蓄电池的SOC进行了均一的充/放电，实际供应的电荷量(充电电力)仍会存在差异。因此，蓄电池的容许电力也会产生差异。但是，美国专利No.6,608,396中揭示的电力控制系统并未考虑各个蓄电池的容许电力。因此，不能满足负载装置(例如电动机)的电力要求。
此外，因为美国专利No.6,608,396中揭示的电力控制系统以根据设计使蓄电池具有相同的满充电容量作为前提条件，所以尚不允许将满充电容量不同的多个蓄电池进行组合。
此外，在日本专利早期公开No.2003-272712所揭示的蓄电池控制装置中，为了提高蓄电池的温度，根据蓄电池的充电状态，禁止发电机的再生充电或驱动。因此，通过执行用于升高蓄电池温度的控制，车辆的行驶性能会受到限制。
发明内容
完成了本发明以解决上述问题。本发明的第一个目的在于提供一种电源系统，其能够在满足负载装置的电力要求的同时以高精度在各个蓄电单元中进行电力管理。此外，本发明的第二个目的在于提供一种电源系统，其能够提高蓄电单元的温度，同时抑制对向/从负载装置供应/接收的电力造成的影响。
根据本发明的一个方面，本发明针对一种电源系统，其包括每个被配置为能够充/放电的多个蓄电单元。根据本发明的电源系统包括：电线，其被配置为允许在负载装置与所述电源系统之间电力的供应/接收；和多个电压变换单元，其设置在所述多个蓄电单元与所述电线之间，并且每个所述电压变换单元在相应的所述蓄电单元与所述电线之间进行电压变换操作。所述多个电压变换单元中的每个被设定为电压控制模式和电流控制模式中的任一者以进行所述电压变换操作，在所述电压控制模式下，所述电线的电压值被控制以达到电压目标值，在所述电流控制模式下，相应的所述蓄电单元的电流值被控制以达到电流目标值。根据本发明的电源系统还包括：实际电力值获取装置，其用于在所述电线上获取向/从所述负载装置供应/接收的实际电力值；第一判定装置，其用于对表示所述多个蓄电单元的容许电力的合计值的容许电力合计值与由所述实际电力值获取装置获取的所述实际电力值中的何者更大进行判定；以及第一电压变换单元控制装置，其用于如果所述第一判定装置判定所述实际电力值小于所述容许电力合计值，则将所述多个电压变换单元中的一个设定为所述电压控制模式并将其余电压变换单元设定为所述电流控制模式。
根据本发明的一个方面，当向/从负载装置供应/接收的实际电力值小于蓄电单元的容许电力的合计值时，一个电压变换单元被控制使得电线的电压值达到规定电压目标值(电压控制模式)，而其余电压变化单元被控制使得蓄电单元的电流值分别达到规定电流目标值(电流控制模式)。因此，与在电流控制模式下被控制的电压变换单元相对应的蓄电电源的电流值(即，充/放电电力)可以受到高精度的管理。此外，在电压控制模式下被控制的电压变换单元趋于将电线的电压值维持在电压目标值。因此，即使向/从负载装置供应/接收的电力发生波动，连接至电压变换单元的蓄电单元的充/放电电力也可以根据电力的波动而调节。因此，波动的负载装置的电力要求也可以得到满足。这样，可以在满足负载装置的电力要求的同时实现对蓄电单元的电力管理。
优选地，电源系统还包括：电力波动估计装置，其用于估计向/从所述负载装置供应/接收的电力的波动；以及第二电压变换单元控制装置，其用于即使所述第一判定装置判定所述实际电力值小于所述容许电力合计值，当所述电力波动估计装置估计电力波动小于规定值时，将由所述第一电压变换单元控制装置设定为所述电压控制模式的所述电压变换单元切换为所述电流控制模式。
优选地，电源系统还包括：第二判定装置，其用于基于所述多个蓄电单元的所述容许电力来判定充/放电限制是否必要；以及第三电压变换单元控制装置，其用于如果所述第二判定装置判定充/放电限制为必要，则将所述多个电压变换单元设定为所述电流控制模式。
优选地，电源系统还包括：第四电压变换单元控制装置，其用于如果所述第一判定装置判定所述实际电力值等于或大于所述容许电力合计值，则将所述多个电压变换单元设定为所述电流控制模式。
优选地，对于所述多个电压变换单元中的每个，根据所述蓄电单元的电压值来设定在所述电流控制模式下的所述电流目标值，使得所述电流目标值不会超过所述容许电力。
优选地，所述电源系统还包括：第三判定装置，其用于判定所述容许电力合计值对于所述实际电力值的电力余量；以及第五电压变换单元控制装置，其用于如果所述第三判定装置在所述第一电压变换单元控制装置的控制工作中判定所述电力余量大于所述多个蓄电单元中至少一个蓄电单元的所述容许电力，则使与所述至少一个蓄电单元相应的所述电压变换单元中的所述电压变换操作停止。
根据本发明的另一方面，本发明针对一种电源系统，其包括每个被配置为能够充/放电的多个蓄电单元。根据本发明的电源系统包括：电线，其被配置为允许在负载装置与所述电源系统之间电力的供应/接收；以及多个电压变换单元，其设置在所述多个蓄电单元与所述电线之间，并且每个所述电压变换单元在相应的所述蓄电单元与所述电线之间进行电压变换操作。所述多个电压变换单元中的每个被设定为电压控制模式和电流控制模式中的任一者以进行所述电压变换操作，在所述电压控制模式下，所述电线的电压值被控制以达到电压目标值，在所述电流控制模式下，相应的所述蓄电单元的电流值被控制以达到电流目标值。根据本发明的电源系统还包括：蓄电单元温度获取装置，其用于获取所述多个蓄电单元的温度；温度判定装置，其用于判定由所述蓄电单元温度获取装置获取的所述多个蓄电单元的温度的每一者是否低于相应的温度下限值；以及模式设定装置，其用于将与已经被所述温度判定装置判定为其温度低于所述温度下限值的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元和其余的所述电压变换单元这两者中的一者设定为所述电流控制模式，并将另一者设定为所述电压控制模式。
根据本发明的另一方面，与已经被、判定为其温度低于温度下限值的蓄电单元相应的电压变换单元和其余的电压变换单元这两者以彼此不同的控制模式执行电压变换操作。因此，在电流控制模式下操作的电压变换单元确保了用于升高蓄电单元的温度的规定充/放电电流，而在电压控制模式下操作的电压变换单元使得允许向/从负载装置供应/接收电力的电线的电压稳定。此外，在电压控制模式下操作的电压变换单元补偿了向/从负债装置供应/接收的电力中引起的波动。其温度低于温度下限值的蓄电单元的温度可以因此升高，同时抑制了向/从负载装置供应/接收的电力受到的影响。
优选地，所述模式设定装置将与其温度已经被所述温度判定装置判定为低于所述温度下限值的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电流控制模式，并将其余的所述电压变换单元设定为所述电压控制模式。
优选地，如果判定全部所述多个蓄电单元的温度均低于相应的所述温度下限值，则所述模式设定装置仅将与具有较高优先级的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电流控制模式。
优选地，对于所述多个电压变换单元中的每个，根据获得的所述蓄电单元的温度来设定在所述电流控制模式下的所述电流目标值。
还优选地，根据所述蓄电单元的所述温度、基于表示所述蓄电单元的电流值与电压值之间对应关系的预定充/放电特性来确定所述电流目标值，使得所述蓄电单元的所述电压值不低于规定电压下限值。
或者，优选地，所述模式设定装置将与其温度已经被所述温度判定装置判定为低于所述温度下限值的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电压控制模式，并将其余的所述电压变换单元设定为所述电流控制模式。
根据本发明的又一方面，本发明针对一种控制上述任一种电源系统的方法。
根据本发明的又一方面，本发明针对一种车辆，其包括上述任一种电源系统以及通过接收从电源系统供应的电力来产生驱动力的驱动力产生单元。
根据本发明的又一方面，本发明针对一种控制上述任一种车辆的方法。
根据本发明，可以实现一种电源系统和包括该电源系统的车辆，其能够在根据向/从负载装置供应/接收的电力满足负载装置的电力要求的同时以高精度进行各个蓄电单元中的电力管理。此外，根据本发明，可以提供一种电源系统和包括该电源系统的车辆，其能够升高蓄电单元的温度，同时抑制向/从负载装置接供应/接收的电力受到的影响。
结合附图，通过以下对本发明的详细描述，本发明的上述及其他目的、特征、方面及优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的包括电源系统的车辆的主要部分的示意性构造图。
图2是根据本发明第一实施例的变压器的示意性构造图。
图3是示出根据本发明第一实施例、用于在变压器ECU中实现开关指令的生成(升压操作)的控制构造的流程图。
图4是根据本发明第一实施例、用于在变压器ECU中实现开关指令的生成(升压操作)的框图。
图5A及图5B示出了当根据本发明第一实施例的变压器分别以电压控制模式及电流控制模式操作时的电力分担。
图6A及图6B示出了当根据本发明第一实施例的变压器均以电流控制模式工作时的电力分担。
图7示出了当根据本发明第一实施例的变压器中的一者停止电压变换操作时的电力分担。
图8是示出根据本发明第一实施例的改变示例的包括电源系统的车辆的主要部分的示意性构造视图。
图9是示出根据本发明第一实施例的改变示例、用于在变压器ECU中实现开关指令的生成(升压工作)的控制构造的流程图。
图10是根据本发明第一实施例的改变示例、用于在变压器ECU中实现开关指令的生成(升压工作)的框图。
图11是示出根据本发明第二实施例的包括电源系统的车辆的主要部分的示意性构造视图。
图12示出当蓄电单元的温度升高时变压器之间的电力分担。
图13是根据本发明第二实施例、用于实现变压器中开关指令的生成的框图。
图14是示出蓄电单元的充/放电特性的一个示例的示意图。
图15是示出根据本发明第二实施例、用于在蓄电单元中实现温度升高的控制的控制构造的流程图。
图16示出了根据本发明第二实施例的第一改变示例、当一个蓄电单元的温度升高时在变压器之间的电力分担。
图17是示出根据本发明第二实施例的第二改变示例的包括电源系统的车辆的主要部分的示意性构造视图。
图18是根据本发明第二实施例的第二改变示例、用于在变压器ECU中实现开关指令的生成的框图。
图19是示出根据本发明第二实施例的第二改变示例、用于在蓄电单元中实现温度升高的控制的控制构造的流程图。
具体实施方式
将参考附图详细描述本发明的实施例。图中相同或相应的元件以相同的附图标记来表示，因此将不再重复对其的详细描述。
[第一实施例]
图1示出了第一实施例，其中产生车辆100的驱动力的驱动力产生单元3起负载装置的作用。车辆100通过向驱动轮(未示出)传递由从电源系统1向驱动力产生单元3供应的电力产生的驱动力来实现行驶。此外，在再生期间，车辆100使驱动力产生单元3由动能产生电力，并将电力回收在电源系统1中。
在第一实施例中，所描述的电源系统1具有作为多个蓄电单元的示例的两个蓄电单元。电源系统1通过主正总线MPL和主负总线MNL向/从驱动力产生单元3供应/接收DC电力。在以下描述中，从电源系统1向驱动力产生单元3供应的电力也被称为“驱动电力”，而从驱动力产生单元3向电源系统1供应的电力也被称为“再生电力”。
驱动力产生单元3包括第一逆变器(INV1)30-1、第二逆变器(INV2)30-2、第一电动发电机(MG1)34-1、第二电动发电机(MG2)34-2、以及驱动ECU(电子控制单元)32。
逆变器30-1、30-2与主正总线MPL和主负总线MNL并联连接，并向/从电源系统1供应/接收电力。换言之，逆变器30-1、30-2将通过主正总线MPL和主负总线MNL接收到的驱动电力(DC电力)变换为AC电力，并将该AC电力分别供应至电动发电机34-1、34-2，而逆变器30-1、30-2将由电动发电机34-1、34-2产生的AC电力变换为DC电力，并将得到的DC电力作为再生电力供应至电源系统1。例如，逆变器30-1、30-2由具有三相的开关元件的桥接电路构成，并通过响应于从驱动ECU 32接收到的开关指令PWM1、PWM2来执行开关(电路开/闭)操作，从而产生三相AC电力。
电动发电机34-1、34-2被构造为能够通过分别接收从逆变器30-1、30-2供应的AC电力来产生旋转驱动力，并能够通过接收外部旋转驱动力来产生AC电力。例如，通过具有嵌入永磁体的转子的三相AC旋转电机来实现电动发电机34-1、34-2。电动发电机34-1、34-2连接至动力分配装置36，由此将产生的驱动力经由驱动轴38传递至车轮(未示出)。
如果将驱动力产生单元3应用至混合动力车辆，则还将电动发电机34-1、34-2通过动力分配装置36或驱动轴38连接至发动机(未示出)。然后，驱动ECU 32控制驱动力产生单元3，使得实现由发动机产生的驱动力与由电动发电机34-1、34-2产生的驱动力之间的优化比率。如果将驱动力产生单元3应用至混合动力车辆，则电动发电机34-1主要起电动机的作用，而电动发电机34-2则主要起发电机的作用。
驱动ECU 32执行预先存储的程序，由此根据从各个传感器(未示出)发出的信号、行驶状态、加速器踏板位置的变化、所存储的映射图等，来计算电动发电机34-1、34-2的转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2。然后，驱动ECU 32产生开关指令PWM1、PWM2并控制逆变器30-1、30-2，使得产生的电动发电机34-1、34-2的转矩和速度分别达到转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2。此外，驱动ECU 32向电源系统1输出计算得到的转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2。注意，如果在电动发电机34-1、34-2产生旋转驱动力的情况下转矩目标值TR1、TR2是正值，则转矩目标值TR1、TR2在再生制动的情况下是负值。
另外，电源系统1包括平滑电容器C、输入/输出电流检测单元16、输入/输出电压检测单元18、第一变压器(CONV1)8-1、第二变压器(CONV2)8-2、第一蓄电单元6-1、第二蓄电单元6-2、充/放电电流检测单元10-1、10-2、充/放电电压检测单元12-1、12-2、温度检测单元14-1、14-2、变压器ECU 2、以及蓄电池ECU 4。
平滑电容器C连接在主正总线MPL与主负总线MNL之间，并减小从变压器8-1、8-2输出的驱动电力和从驱动力产生单元3供应的再生电力中所包含的波动分量。
输入/输出电流检测单元16被串联地插入主正总线MPL，检测向/从驱动力产生单元3供应/接收的驱动电力和再生电力的输入/输出电流值Ih，并向变压器ECU 2输出检测结果。
输入/输出电压检测单元18连接在主正总线MPL与主负总线MNL之间，检测向/从驱动力产生单元3供应/接收的驱动电力和再生电力的输入/输出电压值Vh，并向变压器ECU 2输出检测结果。
变压器8-1、8-2设置在主正总线MPL、主负总线MNL与各个蓄电单元6-1、6-2之间，并执行各个蓄电单元6-1、6-2与主正总线MPL、主负总线MNL之间的电力变换操作。具体而言，变压器8-1、8-2将来自蓄电单元6-1、6-2的放电电力升压至规定电压，并将得到的电力作为驱动电力进行供应，而变压器8-1、8-2将从驱动力产生单元3供应的再生电力降压至规定电压，并对蓄电单元6-1、6-2进行充电。例如，变压器8-1、8-2由升/降斩波电路来实现。
蓄电单元6-1、6-2与主正总线MPL和主负总线MNL并联连接，变压器8-1、8-2分别置于两者之间。例如，通过被构造为能够充/放电的可充电蓄电池(例如，镍金属氢化物蓄电池或锂离子蓄电池)或者通过双电层电容器来实现蓄电单元6-1、6-2。
充/放电电流检测单元10-1、10-2分别被插入到将蓄电单元6-1、6-2连接至变压器8-1、8-2的电线中，检测分别由蓄电单元6-1、6-2的充/放电引起的充/放电电流值Ib1、Ib2，并向蓄电池ECU 4输出检测结果。
充/放电压检测单元12-1、12-2分别连接在将蓄电单元6-1、6-2连接至变压器8-1、8-2的电线之间，分别检测蓄电单元6-1、6-2的充/放电电压值Vb1、Vb2，并向蓄电池ECU 4输出检测结果。
温度检测单元14-1、14-2分别布置在构成蓄电单元6-1、6-2的单位蓄电池(battery cell)等的附近，检测表示蓄电单元6-1、6-2的内部温度的蓄电单元温度Tb1、Tb2，并向蓄电池ECU 4输出检测结果。注意，温度检测单元14-1、14-2可被构造为基于分别与构成蓄电单元6-1、6-2的多个单位蓄电池对应设置的多个检测元件的检测结果，来输出例如通过平均处理获得的示值。
基于从充/放电电流检测单元10-1、10-2接收到的充/放电电流值Ib1、Ib2、从充/放电电压检测单元12-1、12-2接收到的充/放电电压值Vb1、Vb2、以及从温度检测单元14-1、14-2接收到的蓄电单元温度Tb1、Tb2，蓄电池ECU 4计算在各个蓄电单元6-1、6-2中的SOC1、SOC2(充电状态，以下简称为“SOC”)。可以采用各种公知的技术来计算蓄电单元6-1、6-2的SOC。例如，蓄电池ECU 4通过将从开路电压值计算得到的临时SOC与从充/放电电流值的累计值计算得到的校正SOC相加来获得SOC。具体而言，蓄电池ECU 4根据各个时间点的充/放电电流值Ib1、Ib2以及充/放电电压值Vb1、Vb2来计算蓄电单元6-1、6-2的开路电压值，并将该开路电压值应用至表示开路电压值与处于蓄电单元6-1、6-2的基准状态的SOC(预先通过实验获得)之间关系的基准充/放电特性，由此计算蓄电单元6-1、6-2的临时SOC。然后，蓄电池ECU 4通过对充/放电电流值Ib1、Ib2累计来计算校正SOC，并将该校正SOC与临时SOC相加，由此得到SOC。
此外，蓄电池ECU 4根据获得的蓄电单元6-1、6-2的各自的SOC1、SOC2而得到容许电力(充电容许电力Win1、Win2和放电容许电力Wout1、Wout2)。充电容许电力Win1、Win2和放电容许电力Wout1、Wout2表示在各个时间点的短时段的充电电力和放电电力的限制值，其由化学反应的限制所界定。
因此，蓄电池ECU 4存储通过实验预先获得的容许电力的映射图(在该映射图中将SOC和蓄电单元温度Tb定义为参数)，并根据计算得到的SOC1、SOC2和蓄电单元温度Tb1、Tb2得到各个时间点的容许电力。注意，确定容许电力的映射图可包括除了SOC和蓄电单元温度之外的其他参数，例如蓄电单元的劣化程度。
然后，蓄电池ECU 4向变压器ECU 2输出获得的蓄电单元6-1、6-2的充电容许电力Win1、Win2和放电容许电力Wout1、Wout2。
基于从输入/输出电流检测单元16接收到的输入/输出电流值Ih、从输入/输出电压检测单元18接收到的输入/输出电压值Vh、从充/放电电流检测单元10-1、10-2接收到的充/放电电流值Ib1、Ib2、从充/放电电压检测单元12-1、12-2接收到的充/放电压值Vb1、Vb2、从蓄电池ECU 4接收到的Win1、Win2、Wout1、Wout2、以及从驱动ECU 32接收到的转矩目标值TR1、TR2和转速目标值MRN1、MRN2，变压器ECU 2根据下述的控制构造来产生开关指令PWC1、PWC2，并控制变压器8-1、8-2。
具体而言，变压器ECU 2获得容许电力合计值，该容许电力合计值包括放电容许电力Wout1、Wout2的放电容许电力合计值∑wout和充电容许电力Win1、Win2的充电容许电力合计值∑Win中的至少一者。此外，变压器ECU 2基于输入/输出电流值Ih与输入/输出电压值Vh的乘积而获得向/从驱动力产生单元3供应/接收的实际电力值(驱动电力或再生电力)。然后，变压器ECU 2判定容许电力合计值(放电容许电力合计值∑wout或充电容许电力合计值∑Win)和实际电力值中何者更大。如果判定为实际电力值小于容许电力合计值，则变压器ECU 2产生开关指令PWC1，并控制变压器8-1使得输入/输出电压值Vh达到规定电压值(以下也称为“电压控制模式”)。同时，变压器ECU 2产生开关指令PWC2，并控制变压器8-2，使得充/放电电流值Ib2达到规定电流值(以下也称为“电流控制模式”)。
此外，变压器ECU 2根据转矩目标值TR1、TR2和转速目标值MRN1、MRN2随时间的变化来估计向/从驱动力产生单元3供应/接收的电力(驱动电力或再生电力)的波动。尽管已经判定实际电力值小于容许电力合计值，但如果估计电力的波动小于规定值，则变压器ECU 2产生开关指令PWC1并还控制变压器8-1，使得充/放电电流值Ib1达到规定电流目标值(电流控制模式)。换言之，变压器ECU 2将第一变压器8-1的模式从电压控制模式切换为电流控制模式。
此外，变压器ECU 2基于容许电力合计值(放电容许电力合计值∑wout或充电容许电力合计值∑Win)来判定充/放电限制是否必要。具体而言，如果放电容许电力合计值∑Wout小于放电阈值，则变压器ECU 2判定需要放电限制。如果充电容许电力合计值∑Win小于充电阈值，则变压器ECU 2判定需要充电限制。如果判定需要充/放电限制，则变压器ECU 2产生开关指令PWC1、PWC2并控制变压器8-1、8-2，使得充/放电电流值Ib1、Ib2分别达到规定电流目标值(电流控制模式)。
此外，变压器ECU 2判定容许电力合计值对于实际值(放电容许电力合计值∑wout或充电容许电力合计值∑Win)的电力余量(margin)。如果判定电力余量超出蓄电单元6-2的放电容许电力Wout2或充电容许电力Win2，则变压器ECU 2将开关指令PWC2变为零，并使变压器8-2中的电压变换工作停止(以下也称“控制停止模式”)。
如上所述，变压器ECU 2根据蓄电单元6-1、6-2的充电状态以及向/从驱动力产生单元3供应/接收的电力的实际值来优化控制变压器8-1、8-2。
在第一实施例中，驱动力产生单元3与“负载装置”对应，主正总线MPL和主负总线MNL与“电线”对应，变压器8-1、8-2与“多个电压变换单元”对应。此外，变压器ECU 2实现“实际电力值获取装置”，“第一判定装置”，“第二判定装置”，“第三判定装置”，“第一电压变换单元控制装置”，“第二电压变换单元控制装置”，“第三电压变换单元控制装置”，“第四电压变换单元控制装置”，“第五电压变换单元控制装置”，以及“电力波动估计装置”。此外，变压器ECU 2对应于“控制装置”。
参考图2，变压器8-1由斩波电路40-1和平滑电容器C1构成。
在放电期间，斩波电路40-1响应于来自变压器ECU 2(图1)的开关指令PWC1，使从蓄电单元6-1接收到的DC电力(驱动电力)升压，而在充电期间，斩波电路40-1使通过主正总线MPL和主负总线MNL接收到的DC电力(再生电力)降压。此外，斩波电路40-1包括正总线LN1A、负总线LN1C、线LN1B、代表开关元件的晶体管Q1A、Q1B、二极管D1A、D1B、以及电感器L1。
正总线LN1A的一端连接至晶体管Q1B的集电极，而另一端连接至主正总线MPL。此外，负总线LN1C的一端连接至蓄电单元6-1的负侧，而另一端连接至主负总线MNL。
晶体管Q1A、Q1B串联连接在负总线LN1C与正总线LN1A之间。晶体管Q1A具有连接至负总线LN1C的发射极并且晶体管Q1B具有连接至正总线LN1A的集电极。此外，允许电流从发射极一侧流向集电极一侧的二极管D1A、D1B分别连接在晶体管Q1A、Q1B的集电极与发射极之间。此外，电感器L1连接至晶体管Q1A与晶体管Q1B的接点。
线LN1B的一端连接至蓄电单元6-1的正侧，而另一端连接至电感器L1。
平滑电容器C1连接在线LN1B与负总线LN1C之间，并使包含在线LN1B与负总线LN1C之间的DC电压中的AC分量减小。
以下将描述变压器8-1的电压变换操作(升压操作和降压操作)。在升压操作中，变压器ECU 2(图1)将晶体管Q1B维持在接通状态，并且以规定占空比接通/关断晶体管Q1A。在晶体管Q1A的接通状态期间，放电电流从蓄电单元6-1依次通过线LN1B、电感器L1、晶体管Q1B和正总线LN1A到达主正总线MPL。同时，泵浦电流(pump current)从蓄电单元6-1依次流经线LN1B、电感器L1、晶体管Q1A以及负总线LN1C。电感器L1通过泵浦电流蓄积电磁能。随后，当晶体管Q1A从接通状态转变至关断状态时，电感器L1将蓄积的电磁能叠加在充电电流上。由此，从变压器8-1供应至主正总线MPL和主负总线MNL的DC电力的平均电压通过与根据占空比在电感器L1中蓄积的电磁能对应的电压而升压。
另一方面，在降压工作中，变压器ECU 2以规定占空比接通/关断晶体管Q1B，并将晶体管Q1A维持在关断状态。在晶体管Q1B的接通状态期间，充电电流从主正总线MPL依次经过正总线LN1A、晶体管Q1B、电感器L1以及线LN1B到达蓄电单元6-1。随后，当晶体管Q1B从接通状态转变至关断状态时，电感器L1产生防止电流变化的磁通。因此，充电电流继续依次流经二极管D1A、电感器L1以及线LN1B。同时，着眼于电能，仅在晶体管Q1B的接通时段期间，DC电力才供应通过主正总线MPL和主负总线MNL。因此，如果充电电流维持恒定(如果电感器L1的电感足够大)，则从变压器8-1供应至蓄电单元6-1的DC电力的平均电压被设定为通过将主正总线MPL与主负总线MNL之间的DC电压乘以占空比而获得的值。
为了控制变压器8-1的上述电压变换操作，变压器ECU 2产生由控制晶体管Q1A的接通/关断的开关指令PWC1A和控制晶体管Q1B的接通/关断的开关指令PWC1B构成的开关指令PWC1。
因为变压器8-2的构造和操作也与上述变压器8-1类似，因此将不再重复其详细描述。
以下将更详细地描述变压器ECU 2的控制构造。尽管变压器ECU 2对驱动电力和再生电力的任一者均执行类似的控制，但为了便于理解，将在第一实施例中示例性地描述用于驱动电力的控制构造。
参考图3，变压器ECU 2从蓄电池ECU 4获得放电容许电力Wout1、Wout2(步骤S 102)。然后，变压器ECU 2判定放电容许电力合计值∑Wout是否小于阈值(步骤S104)。换言之，变压器ECU 2判定对蓄电单元6-1、6-2进行放电限制是否必要。
如果放电容许电力合计值∑Wout不小于阈值(步骤S 104为“否”)，则变压器ECU 2基于输入/输出电流值Ih与输入/输出电压值Vh的乘积而获得实际电力值(驱动电力)(步骤S106)。然后，变压器ECU 2判定实际电力值是否小于放电容许电力合计值∑Wout(步骤S108)。
如果实际电力值小于放电容许电力合计值∑Wout(步骤S108为“是”)，则变压器ECU 2判定是否估计到驱动电力的波动(步骤S110)。例如，变压器ECU 2判定转矩目标值TR1、TR2和转速目标值MRN1、MRN2随时间的改变量是否等于或大于阈值。如果估计到驱动电力的波动(步骤S110为“是”)，则变压器ECU 2以电压控制模式控制变压器8-1并以电流控制模式控制变压器8-2(步骤S112)。此外，变压器ECU 2判定放电容许电力合计值∑Wout对于实际电力值的电力余量是否大于蓄电单元6-2的放电容许电力Wout2(步骤S114)。换言之，变压器ECU 2判定实际电力值是否小于蓄电单元6-1的放电容许电力Wout1，以及蓄电单元6-1单独是否可以满足电力要求。
如果放电容许电力合计值∑Wout对于实际电力值的电力余量大于蓄电单元6-2的放电容许电力Wout2(步骤S114为“是”)，则变压器ECU 2将变压器8-2设定为控制停止模式(步骤S116)。然后，变压器ECU 2返回至初始处理。
另一方面，如果放电容许电力合计值∑Wout对于实际电力值的电力余量不大于蓄电单元6-2的放电容许电力Wout2(步骤S114为“否”)，则变压器ECU 2返回至初始处理。
如果放电容许电力合计值∑Wout小于阈值(步骤S104为“是”)，如果实际电力值不小于放电容许电力合计值∑Wout(步骤S108为“否”)，并且如果未预期到驱动电力的波动(步骤S110为“否”)，则变压器ECU 2以电流控制模式控制变压器8-1、8-2两者(步骤S118)。然后，变压器ECU 2返回至初始处理。
如上所述，变压器ECU 2根据驱动电力以及放电容许电力Wout1、Wout2来切换对于变压器8-1、8-2的控制模式。
参考图4，变压器ECU 2包括模式/目标值确定单元50、减法单元52、56、60-1、60-2、64-1、64-2、比例控制单元(PI)54、62-1、62-2、除法单元58-1、58-2、选择单元66-1、66-2、以及调制单元(MOD)68-1、68-2。
模式/目标值确定单元50基于放电容许电力Wout1、Wout2、转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2来确定变压器8-1中的控制模式(电压控制模式或电流控制模式)以及变压器8-2中的控制模式(电流控制模式或控制停止模式)。然后，模式/目标值确定单元50根据各个已确定的模式向选择单元66-1、66-2输出模式选择指令SEL1、SEL2。
此外，模式/目标值确定单元50根据各个已确定的模式来确定电压目标值和/或电力目标值。具体而言，如果对变压器8-1确定电压控制模式，则模式/目标值确定单元50基于转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2来计算驱动力产生单元3(图1)的要求电压，并确定电压目标值Vh*。如果为变压器8-1确定了电流控制模式，则模式/目标值确定单元50在不超出放电容许电力Wout1的范围内确定在实际电力值中将由变压器8-1分担的电力目标值P1*。此外，在变压器8-1被设定为电流控制模式期间，模式/目标值确定单元50将变压器8-2的电力目标值P2*确定为与通过从实际电力值减去变压器8-1的电力目标值P1*而获得的电力值对应。另一方面，在变压器8-1被设定为电压控制模式期间，模式/目标值确定单元50在不超出放电容许电力Wout2的范围内确定在实际电力值中将由变压器8-2分担的电力目标值P2*。
注意，可以任意地确定在实际电力值中分别由变压器8-1、8-2分担的电力目标值P1*、P2*，只要电力目标值分布处于不超出Wout1、Wout2的范围内即可。
由模式/目标值确定单元50这样确定的电压目标值Vh*及电力目标值P1*，P2*被分别输出至减法单元52及除法单元58-1、58-2。
减法单元52基于电压目标值Vh*与输入/输出电压值Vh之间的差异来执行电压偏差计算，并将结果输出至比例控制单元(PI)54。比例控制单元54至少包括比例元件(P)和积分元件(I)，并向减法单元56输出根据输入电压偏差的指令信号。
减法单元56将从比例控制单元54输出的指令信号的符号逆转，将其与蓄电单元6-1的充/放电电压值Vb1/电压目标值Vh*(变压器8-1中理论升压比的倒数)相加，并输出占空指令(电压控制模式)#Ton1A。占空指令(电压控制模式)#Ton1A是在电压控制模式下界定变压器8-1的晶体管Q1A(图3)的接通占空的控制指令。
同时，除法单元58-1将电力目标值P1*除以蓄电单元6-1的充/放电压值Vb1，由此运算蓄电单元6-1的电流目标值Ib1*，并向减法单元60-1输出结果。
减法单元60-1根据电流目标值Ib1*与充/放电电流值Ib1之间的偏差来运算电流偏差，并向比例控制单元(PI)62-1输出结果。比例控制单元62-1至少包括与上述比例控制单元54的情况类似的比例元件以及积分元件，并根据输入的电流偏差而向减法单元64-1输出指令信号。
减法单元64-1将从比例控制单元(PI)62-1输出的指令信号的符号逆转，将其与蓄电单元6-1的充/放电压值Vb1/电压目标值Vh*(变压器8-1中理论升压比的倒数)相加，并输出占空指令(电流控制模式)％Ton1A。占空指令(电流控制模式)％Ton1A是在电流模式下界定变压器8-1的晶体管Q1A(图3)的接通占空的控制指令。
此外，通过接收占空指令(电压控制模式)#Ton1A以及占空指令(电流控制模式)％Ton1A，选择单元66-1基于来自模式/目标值确定单元50的模式选择指令SEL1来选择两者中的任一者，并向调制单元68-1输出所选择的一者作为占空指令Ton1A。
调制单元68-1将由未示出振荡单元产生的载波与占空指令Ton1A进行比较，生成切换指令PWC1A，并控制变压器8-1。
此外，除法单元58-2将电力目标值P2*除以蓄电单元6-2的充/放电电压值Vb2，由此运算蓄电单元6-2的电流目标值Ib2*，并向减法单元60-2输出结果。
减法单元60-2基于电流目标值Ib2*与充/放电电流值Ib2之间的偏差来运算电流偏差，并向比例控制单元(PI)62-2输出结果。比例控制单元62-2至少包括与上述比例控制单元54的情况类似的比例元件以及积分元件，并根据输入电流偏差而向减法单元64-2输出指令信号。
减法单元64-2将从比例控制单元62-2输出的指令信号的符号逆转，将蓄电单元6-2的充/放电电压值Vb2/电压目标值Vh*(变压器8-2中理论升压比的倒数)与该指令信号相加，并输出占空指令(电流控制模式)％Ton2A。占空指令(电流控制模式)％Ton2A是电流控制模式下界定变压器8-2的晶体管Q2A(图3)的接通占空的控制指令。
此外，通过接收占空指令(电流控制模式)％Ton1A和值“0”，选择单元66-2基于来自模式/目标值确定单元50的模式选择指令SEL2来选择两者中的任一者，并向调制单元68-2输出所选择的一者作为占空指令Ton2A。注意，当选择了控制停止模式时，利用值“0”来将占空指令Ton2A保持为零，换言之，保持变压器8-2的晶体管Q2A的关断状态。
调制单元68-2将由未示出的振荡单元产生的载波与占空指令Ton2A进行比较，生成开关指令PWC2A，并控制变压器8-2。
如上所述，对于变压器8-1，变压器ECU 2选择用于输入/输出电压值Vh的电压控制回路以及用于充/放电电流值Ib1的电流控制回路中的任一者，并产生用于控制升压操作的开关指令PWC1A，同时，对于变压器8-2，变压器ECU 2选择用于充/放电电流值Ib2的电流控制回路以及“0”(控制停止)中的任一者，并产生用于控制升压操作的开关指令PWC2A。
注意，尽管可以将变压器ECU 2配置为包括与各个框对应的电路，但在很多情况下，根据预先已经设定的程序，通过变压器ECU 2执行处理例程来实现图4中所示的框图中的功能。
除了使用充电容许电力Win1、Win2以及充电容许电力合计值∑win来替代放电容许电力Wout1、Wout2以及放电容许电力合计值∑Wout而之外，用于再生电力的控制设置及框图与图3所示的流程图及图4所示的框图类似。
此后将描述每个控制模式下的电力供应/恢复。
图5A示出了其中驱动力产生单元3消耗大体恒定驱动动力PL的示例。
图5B示出了其中驱动力产生单元3的驱动电力变化(ΔPL)的示例。
参考图5A，在驱动力产生单元3消耗规定驱动电力PL(PL＜Wout1+Wout2)的情况下，驱动电力P1、P2被分别分配给变压器8-1、8-2。这里，变压器8-2被控制使得充/放电电流值Ib1达到如上所述电流目标值Ib1*(图4)(电流控制模式)。因此，所供应的驱动电力P2被设定为上述电力目标值P2*(图4)。同时，变压器8-1被控制使得输入/输出电压Vh达到上述目标电压Vh*(图4)(电压控制模式)。这里，如果由驱动力产生单元3消耗的驱动电力PL大体恒定，则可以通过控制用于变压器8-2的由变压器8-1供应的驱动电力P1来同时控制由驱动力产生单元3消耗的驱动电力PL。即，当满足关系式P1＝驱动电力PL-驱动电力P2时，通过根据各个时间点的驱动电力PL来适当地设定电力目标值P2*(电流目标值Ib1*)，能够以较高精度不仅实现对变压器8-2的电力管理，还可实现对变压器8-1的电力管理。
参考图5B，如果由驱动力产生单元3消耗的驱动电力波动成为PL+ΔPL，则与该波动对应的驱动电力由变压器8-1分担，因此波动不会影响变压器8-2的电力管理。此外，当变压器8-1被控制以维持输入/输出电压值Vh至电压目标值Vh*时，也可保持输入/输出电压值Vh恒定，而无论由驱动力产生单元3消耗的电力是否改变。
如果驱动电力的偏差ΔPL为负(驱动电力降低)并且其绝对值大于变压器8-1的驱动电力P1(P2＞PL+ΔPL)，则变压器8-1操作使得与从变压器8-2供应的驱动电力P2与由驱动力产生单元3消耗的电力(PL+ΔPL)之间的差值相当的电力被恢复并被存储在变压器8-1中(降压操作)。
图6A示出了其中驱动力产生单元3消耗大致恒定驱动电力PL的示例。
图6B示出了其中驱动力产生单元3的驱动电力变化(ΔPL)的示例。
参考图6A，如果驱动力产生单元3消耗大于放电容许电力合计值∑Wout(＝Wout1+Wout2)的驱动电力PL，或者如果判定放电因放电容许电力合计值∑Wout低于放电阈值而被限制，则处于由放电容许电力Wout1、Wout2限制的范围内的驱动电力P1、P2分别由变压器8-1、8-2分担。即，变压器8-1、8-2被控制使得充/放电电流值Ib1、Ib2被设定为基于(处于分别由放电容许电力Wout1、Wout2限制的范围内的)电力目标值P1*，P2*(图4)而确定的电流目标值IbI*，Ib2*(图4)(电流控制模式)。
参考图6B，如果驱动力产生单元3中的驱动电力波动成为PL+ΔPL，则来自蓄电单元6-1、6-2的驱动电力被限制在分别由放电容许电力Wout1、Wout2限制的范围内，因此，可以抑制对蓄电单元6-1、6-2的过度放电。由此可避免蓄电单元6-1、6-2的过度劣化等。
当在由变压器8-1、8-2供应的电力与在驱动力产生单元3中需要的驱动电力之间产生电力不平衡时，输入/输出电压值Vh可降低至(Vh-ΔVh)。在此情况下，驱动ECU 32(图1)等限制所产生的驱动力，来抑制驱动电力的过度消耗。
参考图7，如果在图5所示的情况下在驱动力产生单元3中需要的驱动电力PL低于蓄电单元6-1的放电容许电力Wout1，则变压器ECU 2使变压器8-2的电力变换操作停止(控制停止模式)。然后，来自蓄电单元6-2的驱动电力P2被设定为零，并且可抑制诸如变压器8-2中的开关损耗之类的变换损耗。同时，蓄电单元6-1以及变压器8-1应当供应驱动力产生单元3中所需的全部驱动电力PL。
因此，变压器8-1可将输入/输出电压值Vh保持至电压目标值Vh*(图4)，并且能够通过抑制因变压器8-2的电力变换操作的停止而导致的变换损耗，来从整体上提高能量效率。
根据本发明的第一实施例，如果向/从驱动力产生单元供应/接收的实际电力值低于蓄电单元的容许电力合计值，则在电压控制模式下控制第一变压器使得输入/输出电压值达到规定电压目标值，而在电流控制模式下控制第二变压器使得第二蓄电单元的充/放电电流值达到规定电流目标值。因此，能够以较高精度管理连接至第二变压器的第二蓄电单元的电流值(即第二蓄电单元的充/放电电力)。此外，第一变压器试图将输入/输出电压值维持至电压目标值。因此，即使向/从驱动力产生单元供应/接收的电力产生波动，也可根据电力的波动来调节连接至第一变压器的第一蓄电单元的充/放电电力。因此，也可满足波动的驱动力产生单元的电力要求。由此可以实现根据驱动力产生单元的电力要求进行的电力供应/恢复和第二蓄电单元的电力管理两者。因此，可以实现能够根据向/从驱动力产生单元供应/接收的电力来以较高精度在蓄电单元中进行电力管理的电源系统。
此外，根据本发明的第一实施例，基于来自驱动ECU的转速目标值和转矩目标值的随时间改变量来估计向/从驱动力产生单元供应/接收的电力(驱动电力或再生电力)的波动。然后，如果确定电力波动较小，则在电流控制模式下控制第一及第二变压器。因此，如果估计第一及第二蓄电单元的充/放电电力的波动较小，则可以较高精度实现对第一及第二蓄电单元每一者的电力管理。
此外，根据本发明的第一实施例，基于蓄电单元的容许电力合计值来判定充/放电限制是否必要。如果判定充/放电限制必要，则在电流控制模式下控制第一及第二变压器。因此，如果可能发生第一及第二蓄电单元的过度充电或过度放电，则通过限制充/放电电流来执行各个蓄电单元的电力管理，由此可靠地避免过度充电或过度放电。
此外，根据本发明的第一实施例，确定蓄电单元相对于容许电力合计值的实际电力值的电力余量。如果确定电力余量大于第二蓄电单元的容许电力，则使第二变压器的电压变换操作停止。因此，可以抑制第二变压器中诸如开关损耗之类的变换损耗，并且可以从整体上提高效率。
(改变示例)
除了上述具有两个蓄电单元的电源系统之外，本发明还可应用至具有三个或更多蓄电单元的电源系统。
参考图8，因为车辆100#包括替代图1所示车辆100中的电源系统1而设置的电源系统1#，故将不再重复对驱动力产生单元3的详细描述。在第一实施例的改变示例中，将描述包括N个蓄电单元的电源系统1#。
电源系统1#包括替代变压器8-1、8-2，蓄电单元6-1、6-2，充/放电电流检测单元10-1、10-2，充/放电电压检测单元12-1、12-2，以及温度检测单元14-1、14-2而设置的变压器8-1至8-N、蓄电单元6-1至6-N、充/放电电流检测单元10-1至10-N、充/放电电压检测单元12-1至12-N、以及温度检测单元14-1至14-N，还包括替代图1所示的电源系统1中的变压器ECU 2及蓄电池ECU 4而设置的变压器ECU 2#及蓄电池ECU 4#。
蓄电单元6-1至6-N并联连接至主正总线MPL及主负总线MNL，使得变压器8-1至8-N分别置于在蓄电单元6-1至6-N与主正总线MPL及主负总线MNL之间。充/放电电流检测单元10-1至10-N、充/放电电压检测单元12-1至12-N、以及温度检测单元14-1至14-N分别对应于蓄电单元6-1至6-N设置。
蓄电池ECU 4#基于从充/放电电流检测单元10-1至10-N接收到的充/放电电流值Ib1至IbN、从充/放电电压检测单元12-1至12-N接收到的充/放电电压值Vb1至VbN、以及从温度检测单元14-1至14-N接收到的蓄电单元温度Tb1至TbN来计算各个蓄电单元6-1至6-N中的充电状态SOC1至SOCN。然后，蓄电池ECU 4#基于获得的各个蓄电单元6-1至6-N的各个充电状态SOC1至SOCN来获得容许电力(充电容许电力Win1至WinN及放电容许电力Wout1至WoutN)。此外，蓄电池ECU 4#向变压器ECU2#输出蓄电单元6-1至6-N的充电状态SOC1至SOCN、充电容许电力Win1至WinN以及放电容许电力Wout1至WoutN。
变压器ECU 2#分别基于输入/输出电流值Ih、输入/输出电压值Vh、充/放电电流值Ib1至IbN、充/放电电压值Vb1至VbN、放电容许电力Wout1至WoutN、充电容许电力Win1至WinN以及转矩目标值TR1、TR2和转速目标值MRN1、MRN2，来产生开关指令PWC1至PWCN，并控制变压器8-1至8-N。
具体而言，变压器ECU 2#获得包括放电容许电力Wout1至WoutN的放电容许电力合计值∑Wout以及充电容许电力Win1至WinN的充电容许电力合计值∑win在内的容许电力合计值。此外，变压器ECU 2#基于输入/输出电流值Ih与输入/输出电压值Vh的乘积而获得向/从驱动力产生单元3供应/接收的实际电力值(驱动电力或再生电力)。然后，变压器ECU 2#判定容许电力合计值(放电容许电力合计值∑wout或充电容许电力合计值∑Win)与实际电力值何者更大。如果判定实际电力值小于容许电力合计值，则变压器ECU 2#产生开关指令PWC1，并控制变压器8-1使得输入/输出电压值Vh达到规定电压值(电压控制模式)。同时，变压器ECU 2#产生开关指令PWC2至PWCN，并控制变压器8-2至8-N，使得充/放电电流值Ib2至IbN分别达到规定电流值(电流控制模式)。
此外，变压器ECU 2#根据转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2随时间的变化来估计向/从驱动力产生单元3供应/接收的电力(驱动电力或再生电力)的波动。如果判定实际电力值小于容许电力合计值(放电容许电力合计值∑Wout或充电容许电力合计值∑Win)并且估计电力的波动小于规定值，则除了变压器8-2至8-N之外，变压器ECU 2#还产生开关指令PWC1并还控制变压器8-1，使得充/放电电流值Ib1达到规定电流目标值(电流控制模式)。换言之，变压器ECU 2#将第一变压器8-1的模式从电压控制模式切换为电流控制模式。
此外，变压器ECU 2#基于容许电力合计值(放电容许电力合计值∑Wout以及充电容许电力合计值∑Win)来判定充/放电限制是否必要。如果判定需要充/放电限制，则变压器ECU 2#产生开关指令PWC1至PWCN并控制变压器8-1至8-N，使得充/放电电流值Ib1至IbN分别达到规定电流目标值(电流控制模式)。
此外，变压器ECU 2#判定容许电力合计值(放电容许电力合计值∑Wout或充电容许电力合计值∑Win)相对于实际电力值的电力余量。如果确定电力余量超出蓄电单元6-2至6-N的放电容许电力Wout2至WoutN或充电容许电力Win2至WinN中的至少一者，则变压器ECU 2#将连接至与该容许电力对应的蓄电单元的变压器的开关指令改变为零，并使该变压器中的电压变换操作停止(控制停止模式)。
因为在其他方面改变示例与上述第一实施例相同，故不再重复进行详细描述。
在本发明的第一实施例的改变示例中，驱动力产生单元3与“负载装置”对应，主正总线MPL及主负总线MNL与“电线”对应，而变压器8-1至8-N与“多个电压变换单元”对应。此外，变压器ECU 2#实现“实际电力值获取装置”，“容许电力获取装置”，“第一判定装置”，“第二判定装置”，“第三判定装置”，“第一电压变换单元控制装置”，“第二电压变换单元控制装置”，“第三电压变换单元控制装置”，“第四电压变换单元控制装置”，以及“电力波动估计装置”。此外，变压器ECU2#对应于“控制装置”。
以下将更详细地描述变压器ECU 2#的控制构造。尽管变压器ECU 2#对驱动电力和再生电力中的任一者均执行类似的控制，但与第一实施例类似，将示例性地描述用于驱动电力的控制构造。
参考图9，变压器ECU 2#从蓄电池ECU 4#获取放电容许电力Wout1至WoutN(步骤S202)。然后，变压器ECU 2#判定放电容许电力合计值∑Wout是否小于阈值(步骤S204)。换言之，变压器ECU 2#判定对蓄电单元6-1至6-N进行放电限制是否必要。
如果放电容许电力合计值∑Wout不小于阈值(步骤S204为“否”)，则变压器ECU 2#基于输入/输出电流值Ih与输入/输出电压值Vh的乘积而获得实际电力值(驱动电力)(步骤S206)。然后，变压器ECU 2#判定实际电力值是否小于放电容许电力合计值∑Wout(步骤S208)。
如果实际电力值小于放电容许电力合计值∑Wout(步骤S208为“是”)，则变压器ECU 2#判定是否预期到驱动电力的波动(步骤S210)。如果预期到驱动电力的波动(步骤S210为“是”)，则变压器ECU 2#在电压控制模式下控制变压器8-1并在电流控制模式下控制变压器8-2至8-N(步骤S212)。此外，变压器ECU 2#判定放电容许电力合计值∑Wout对于实际电力值的电力余量是否大于蓄电单元6-2至6-N中的至少一者的放电容许电力Wout(步骤S214)。换言之，如果蓄电单元6-2至6-N中至少一个蓄电单元被排除，则变压器ECU 2#判定其余蓄电单元是否可以满足电力要求。
如果放电容许电力合计值∑Wout对于实际电力值的电力余量大于蓄电单元6-2至6-N中至少一者的放电容许电力Wout(步骤S214为“是”)，则变压器ECU 2#将连接至上述至少一个蓄电单元的变压器设定为控制停止模式(步骤S216)。然后，变压器ECU 2#返回至初始处理步骤。
另一方面，如果放电容许电力合计值∑Wout对于实际电力值的电力余量不大于蓄电单元6-2至6-N中至少一者的放电容许电力Wout(步骤S214为“否”)，则变压器ECU 2#返回至初始处理步骤。
如果放电容许电力合计值∑Wout小于阈值(步骤S204为“是”)，如果实际电力值不小于放电容许电力合计值∑Wout(步骤S208为“否”)，并且如果未预期到驱动电力的波动(步骤S210为“否”)，则变压器ECU 2#在电流控制模式下控制全部变压器8-1至8-N(步骤S218)。然后，变压器ECU 2#返回至初始处理步骤。
如上所述，变压器ECU 2#根据驱动电力以及放电容许电力Wout1至WoutN来为变压器8-1至8-N切换控制模式。注意，各种选择变压器(如上所述为其需在步骤S214中设定控制停止模式)的方法均可行。例如，可以优选地停止对于放电容许电力Wout具有较小绝对值的变压器。通过上述方法，因为可以使更大数量的变压器停止，故可进一步抑制开关损耗。
参考图10，在变压器ECU 2#的框图中，替代除法单元58-2，减法单元60-2，比例控制单元62-2，减法单元64-2，选择单元66-2，以及调制单元68-2，设置了除法单元58-2至58-N，减法单元60-2至60-N，比例控制单元62-2至62-N，减法单元64-2至64-N，选择单元66-2至66-N，以及调制单元68-2至68-N，此外还替代图4所示的框图中的模式/目标值确定单元50设置了模式/目标值确定单元50#。
模式/目标值确定单元50#基于放电容许电力Wout1至WoutN、转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2来确定变压器8-1中的控制模式(电压控制模式或电流控制模式)以及变压器8-2至8-N中的控制模式(电流控制模式或控制停止模式)。然后，模式/目标值确定单元50#根据各个确定的模式向选择单元66-1至66-N输出模式选择指令SEL1至SELN。
此外，模式/目标值确定单元50#根据各个确定的模式来确定电压目标值和/或电流目标值。具体而言，如果对变压器8-1确定了电压控制模式，则模式/目标值确定单元50#基于转矩目标值TR1、TR2以及转速目标值MRN1、MRN2来计算驱动力产生单元3(图1)的要求电压，并确定电压目标值Vh*。如果为变压器8-1确定了电流控制模式，则模式/目标值确定单元50#在不超出放电容许电力Wout1的范围内确定在实际电力值中将由变压器8-1分担的电力目标值PI*。此外，模式/目标值确定单元50#在不超出放电容许电力Wout1至WoutN的范围内确定分别要由变压器8-2至8-N分担的电力目标值P2*至PN*。
由模式/目标值确定单元50#如此确定的电压目标值Vh*以及电力目标值P1*至PN*被分别输出至减法单元52以及除法单元58-1至58-N。
如上所述，对于变压器8-1，变压器ECU 2#选择用于输入/输出电压值Vh的电压控制回路以及用于充/放电电流值Ib1的电流控制回路中的任一者，并产生用于控制升压操作的开关指令PWC1A。同时，对于变压器8-2至8-N，变压器ECU 2选择用于充/放电电流值Ib2至IbN的电流控制回路以及“0”(控制停止)中的任一者，并产生用于控制升压操作的开关指令PWC2A至PWCNA。
因为改变示例在其他方面与结合图4在第一实施例中描述的相同，故不再重复其详细描述。
除了替代放电容许电力Wout1至WoutN以及放电容许电力合计值∑Wout而使用了充电容许电力Win1至WinN以及充电容许电力合计值∑Win之外，用于再生电力的控制结构及框图与图9所示的流程图及图10所示的框图类似。
根据本发明的第一实施例的改变示例，即使具有三个或更多变压器和蓄电单元，也可实现与上述本发明的第一实施例中类似的效果。因此，取决于负载装置的要求电力，可以相对自由地设计变压器及蓄电单元的数量。因此，可以实现能够向/从各种尺寸和类型的负载装置供应/接收电力的电源系统。
此外，在本发明的第一实施例及其改变示例中，仅示出了从蓄电单元向负载装置供应电力(放电)的结构，但是，本发明可应用至从蓄电单元向负载装置供应电力(放电)的结构、用于从负载装置向蓄电单元供应电力(充电)的结构、以及适于前述两者的结构中的任何一种结构。
此外，在本发明的第一实施例及其改变示例中，已经示出了其中仅特定一个变压器(第一变压器8-1)可在电压控制模式下控制的结构，但是，无需使被配置为可在上述电压控制模式下控制的变压器固定不变。例如，可连续选择具有更接近控制中值的SOC以及具有对电力波动的最大余量的蓄电单元，并且可优选地选择连接至这样选择的蓄电单元的变压器用于电压控制模式。
[第二实施例]
在上述第一实施例中，已经描述了在满足驱动力产生单元3的电力要求的同时能够以较高精度在各个蓄电单元中进行电力管理的电源系统。此外，在下述第二实施例中，将描述能够提高蓄电单元的温度、同时抑制向/从负载装置供应/接收的电力的波动的电源系统。
参考图11，车辆系统100A包括电源系统1A以及驱动力产生单元3。电源系统1A等同于下述系统，其中替代根据图1所示的第一实施例的电源系统1中的变压器ECU 2及蓄电池ECU 4而设置了变压器ECU 2A及蓄电池ECU 4A。因为已经在之前描述了电源系统1A及驱动力产生单元3，故将不再重复详细描述。
蓄电池ECU 4A基于分别从温度检测单元14-1、14-2接收到的蓄电单元温度Tb1、Tb2来判定蓄电单元6-1、6-2的温度升高控制是否必要。具体而言，蓄电池ECU 4A判定是否各个蓄电单元温度Tb1、Tb2均低于相应温度下限值(例如，-10℃)，并向变压器ECU 2A输出对其温度低于相应温度下限值的蓄电单元的温度升高要求(温度升高要求DMN1或温度升高要求DMN2)。
同时，根据蓄电单元温度Tb1、Tb2，基于蓄电单元的充/放电特性(即，基于充/放电电流与充/放电电压之间的关系(Ib-Vb特性))，蓄电池ECU 4A确定电流控制模式下的电流目标值(电流目标值Ib1*或电流目标值Ib2*)，并将电流目标值与温度升高要求一起向变压器ECU 2A输出。
此外，如果蓄电单元温度Tb1、Tb2两者均低于相应温度下限值，则蓄电池ECU 4A为蓄电单元6-1、6-2中具有较高优先级的一个蓄电单元输出温度升高要求。这里，基于蓄电单元的满充电容量、蓄电单元的SOC、以及蓄电单元温度与规定工作温度范围的偏差量等来确定优先级。
在根据第二实施例的电源系统1A中，除了其中设置了具有相同特性值(例如，满充电容量以及电压值等)的两个蓄电单元的结构之外，其中设置具有彼此不同特性值的两个蓄电单元的结构也是可行的。此外，即使两个蓄电单元在特性值方面相同，其中用途不同的实施例(例如，一个持续地执行充电/放电，而另一个仅在加速及减速期间执行充电/放电)也是可行的。此外，其中两个蓄电单元在彼此不同的物理位置被设置在车辆中的结构(例如，车辆内部及外部)也是可行的。
如上所述，确定蓄电单元温度的因素并不相同，并且并不总是在不同蓄电单元之间蓄电单元温度低于相应温度下限的时段会发生重叠。因此，与根据第二实施例的电源系统1A类似，即使在用于升高蓄电单元6-1、6-2中任一者的温度的结构下，实际也不会产生问题。
此外，分别基于从输入/输出电压检测单元18接收到的输入/输出电压值Vh、从充/放电流检测单元10-1、10-2接收到的充/放电电流值Ib1、Ib2、从充/放电压检测单元12-1、12-2接收到的充/放电压值Vb1、Vb2、以及从蓄电池ECU 4A接收到的温度升高要求DMN1、DMN2和电流目标值Ib1*、Ib2*，变压器ECU 2A根据下述控制结构而产生开关指令PWC1、PWC2，并控制变压器8-1、8-2。具体而言，通过从蓄电池ECU4A接收温度升高要求DMN1或DMN2，变压器ECU 2A将相应变压器设定为电流控制模式，而变压器ECU 2A将其余变压器设定为电压控制模式。此外，变压器ECU 2A执行电流控制，使得设定至电流控制模式的变压器的充/放电电流值与从蓄电池ECU 4A接收到的电流目标值匹配。
变压器ECU 2A向设定至电压控制模式的变压器提供开关指令，使得输入/输出电压值Vh达到规定电压目标值。因此，可以使在电源系统1A与驱动力产生单元3之间供应/接收的电力的电压稳定，而不会受到设定至电流控制模式的变压器(即，与其温度应当被升高的蓄电单元对应的变压器)中电压变换操作的状态的影响。
这里，根据在电源系统1A与驱动力产生单元3之间电力的供应/接收的平衡，输入/输出电压值Vh经历扰动。即，如果在整个车辆系统100A中供应的电力量相对于电力消耗总量较小，则输入/输出电压值Vh变得较低。此外，如果在整个车辆系统100A中供应的电力量相对于电力消耗总量较大，则输入/输出电压值Vh变得较高。换言之，使得输入/输出电压值Vh达到规定电压目标值的控制表示根据在驱动力产生单元3中的电力消耗(或再生电力)波动而对从设定至电压控制模式的变压器供应的电力的间接控制。因此，电源系统1A可升高已经要求提高温度的蓄电单元的温度，同时抑制对于向/从驱动力产生单元3供应/接收的电力的影响。
电源系统1A在其他方面与根据上述第一实施例的电源系统1相同，将不再重复详细描述。
在第二实施例中，驱动力产生单元3与“负载装置”对应，主正总线MPL及主负总线MNL与“电线”对应，而变压器8-1、8-2与“多个电压变换单元”对应。此外，蓄电池ECU 4A实现“蓄电单元温度获取装置”以及“温度判定装置”，并且变压器ECU 2A实现“温度判定装置”以及“模式设定装置”。此外，变压器ECU 2A对应于“控制装置”。
注意，在以下描述中，变压器8-1、8-2，蓄电单元6-1、6-2，充/放电电流值Ib1、Ib2，充/放电电压值Vb1、Vb2，以及蓄电单元温度Tb1、Tb2也分别被总称为变压器8、蓄电单元6、充/放电电流值Ib、充/放电电压值Vb、以及蓄电单元温度Tb。
参考图12，将描述其中蓄电单元6-2的蓄电单元温度Tb2低于温度下限值的示例。当蓄电池ECU 4A向变压器ECU 2A输出用于蓄电单元6-2的温度升高要求DMN2时，变压器ECU 2A将连接至蓄电单元6-2的变压器8-2设定为电流控制模式，并将其余变压器8-1设定为电压控制模式。然后，变压器ECU 2A产生开关指令PWC2并控制变压器8-2，使得蓄电单元6-2的充/放电电流值Ib2与从蓄电池ECU 4A接收到的电流目标值Ib2*匹配。此外，变压器ECU 2A产生开关指令PWC1并控制变压器8-1，使得输入/输出电压值Vh与电压目标值Vh*匹配。
因此，蓄电单元6-2的充/放电电流值Ib2被维持在适于蓄电单元6-2中的温度升高的电流目标值Ib2*。这里，如果假定驱动力产生单元3中要求的电力作为驱动电力PL被消耗，则变压器8-2(即，蓄电单元6-2)负责与充/放电电流值Ib2对应的驱动电力P2。此外，如上所述，变压器8-1执行用于间接保持电力平衡的控制。因此，由变压器8-1(即，蓄电单元6-2)分担的驱动电力P1满足关系式：驱动电力P1＝驱动电力PL-驱动电力P2。
自然，如果驱动力产生单元3的驱动电力PL因某些因素而产生波动，则变压器8-1的驱动电力P1朝向放电一侧和充电一侧中的任一侧改变。此外，因为变压器8-2的驱动电力P2的充/放电电流值Ib2被控制使得其与电流目标值Ib2*匹配，故变压器8-2的驱动电力P2随时间经过而大致保持恒定。因此，变压器8-1补偿了驱动力产生单元3的驱动电力PL的波动成份。
尽管上述图12示出了其中要提高蓄电单元6-2的温度的示例，但在其中要提高蓄电单元6-1的温度的示例中也类似地执行电力分担。
参考图13，变压器ECU 2A包括模式/目标值确定单元50A、减法单元52-1、52-2、56-1、56-2、60-1、60-2、64-1、64-2、比例控制单元(PI)54-1、54-2、62-1、62-2、选择单元66-1、66-2、以及调制单元(MOD)68-1、68-2。
减法单元52-1、56-1以及比例控制单元54-1构成用于在变压器8-1中实现电压控制模式的控制模块，并向选择单元66-1输出用于变压器8-1的占空指令(电压控制模式)#Ton1A。减法单元60-1、64-1以及比例控制单元62-1构成用于在变压器8-1中实现电流控制模式的控制模块，并向选择单元66-1输出用于变压器8-1的占空指令(电流控制模式)％Ton1A。
类似的，减法单元52-2、56-2以及比例控制单元54-2构成用于在变压器8-2中实现电压控制模式的控制模块，并向选择单元66-2输出用于变压器8-2的占空指令(电压控制模式)#Ton2A。减法单元60-2、64-2以及比例控制单元62-2构成用于在变压器8-2中实现电流控制模式的控制模块，并向选择单元66-2输出用于变压器8-2的占空指令(电流控制模式)％Ton2A。
模式/目标值确定单元50A基于温度升高要求DMN1、DMN2来确定变压器8-1中的控制模式(电压控制模式或电流控制模式)以及变压器8-2中的控制模式(电流控制模式或控制停止模式)。然后，模式/目标值确定单元50A根据各个确定的模式向选择单元66-1、66-2输出模式选择指令SEL1、SEL2。
选择单元66-1基于模式选择指令SEL1选择占空指令(电压控制模式)#Ton1A以及占空指令(电流控制模式)％Ton1A中的任一者，并且向调制单元68-1输出所选择的一个占空指令作为占空指令Ton1A。此外，选择单元66-2基于模式选择指令SEL2选择占空指令(电压控制模式)#Ton2A以及占空指令(电流控制模式)％Ton2A中的任一者，并且向调制单元68-2输出所选择的一个占空指令作为占空指令Ton2A。
此外，为了在电流控制模式下设定电流目标值，模式/目标值确定单元50A分别向减法单元60-1、60-2输出与温度升高要求DMN1、DMN2一同提供的电流目标值Ib1*、Ib2*。此外，为了在电压控制模式下设定电压目标值，模式/目标值确定单元50A向减法单元52-1、52-2输出规定的电压目标值Vh*。注意，电压目标值Vh*可以是预先已经设定的固定值，或者是与其温度应该提高的蓄电单元的充/放电电压相对应改变的可变值。
由此分别根据来自蓄电池ECU 4A的温度升高要求DMN1、DMN2来设定变压器8-1、8-2中的控制模式，并且执行控制。
因为以上结合图4描述了各个框中的内容，将不再重复其描述。
此外，为了增大使蓄电单元6的温度升高的速率，希望尽可能大地供应充/放电电流Ib。另一方面，随着充/放电电流Ib增大，蓄电单元6的充/放电电压Vb显著降低。充/放电电压Vb的上述显著降低会变为使蓄电单元6劣化的因素。
参考图14，可看到充/放电电压Vb随着蓄电单元6的充/放电电流Ib的增大而降低。这是因为在蓄电单元6中因蓄电单元6中极化反应产生的内阻而产生电压降低。此外，上述极化反应在很大程度上取决于温度，并且内阻随着蓄电单元6的温度降低而增大。因此，如图14所示，当蓄电单元6的温度较低时，即使充/放电电流Ib较小，充/放电电压Vb也显著降低。
因此，蓄电池ECU 4A预先存储图14所示的充/放电特性例如作为映射图，并根据当前蓄电单元温度Tb，基于蓄电单元6的充/放电特性来确定充/放电电流，使得蓄电单元6的充/放电电压Vb不低于规定电压下限值V1。例如，如图14所示，当蓄电单元6的蓄电单元温度Tb被设定为T1时，根据蓄电单元温度T1，基于电压下限值V1与充/放电特性的交点来确定电流目标值Ib(T1)。此外，如果蓄电单元6的蓄电单元温度被设定为T2(T1＜T2)，则根据蓄电单元温度T2，基于电压下限值V1与充/放电特性的交点来确定电流目标值Ib(T2)。
注意，已经预先通过实验获得与蓄电单元6的蓄电单元温度Tb相关的上述充/放电特性。
参考图15，蓄电池ECU 4A从温度检测单元14-1、14-2获得蓄电单元6-1、6-2的蓄电单元温度Tb1、Tb2(步骤S300)。然后，蓄电池ECU 4A判定获得的各个蓄电单元温度Tb1、Tb2是否低于相应温度下限值(步骤S302)。
如果蓄电单元温度Tb1、Tb2中的任何一者低于相应温度下限值(步骤S302中为“是”)，则蓄电池ECU 4A向变压器ECU 2A输出用于其温度低于相应温度下限值的蓄电单元的温度升高要求DMN1或DMN2。如果蓄电单元温度Tb1、Tb2两者均低于相应温度下限值，则蓄电池ECU 4A仅为具有较高优先级的一个蓄电单元输出温度升高要求。此外，蓄电池ECU 4A根据蓄电单元温度，基于充/放电特性来确定电流目标值Ib*，使得与温度升高要求对应的蓄电单元的充/放电电压Vb不低于规定电压下限值V1，并向变压器ECU 2A输出电流目标值(步骤S306)。
如果蓄电单元温度Tb1、Tb2均不低于相应温度下限值(步骤S302中为“否”)，则蓄电池ECU 4A不向变压器ECU 2A输出温度升高要求(步骤S308)。
此外，变压器ECU 2A判定是否从蓄电池ECU 4A输出温度升高要求DMN1或DMN2(步骤S310)。
如果从蓄电池ECU 4A输出了温度升高要求DMN1或DMN2(步骤S310中为“是”)，则变压器ECU 2A将与输出温度升高要求对应的变压器设定为电流控制模式，并将其余变压器设定为电压控制模式(步骤S312)。此外，变压器ECU 2A将电流控制模式下的电流目标值设定为从蓄电池ECU 4A接收到的电流目标值Ib*(步骤S314)，并将电压控制模式下的电压目标值设定为规定值(步骤316)。然后，变压器ECU 2A执行电流控制模式下和电压控制模式下的控制(步骤S318)。
随后，变压器ECU 2A再次判定是否从蓄电池ECU 4A输出了温度升高要求DMN1或DMN2(步骤S310)。
如果没有从蓄电池ECU 4A输出温度升高要求DMN1和DMN2中的任一者(在步骤S310中为“否”)，则变压器ECU 2A进入常规控制模式(步骤S320)。然后，变压器ECU 2A返回至初始处理步骤。
注意，在这里“常规控制模式”并不限于具体控制模式，但是，例如，在电压控制模式下控制任何变压器的结构或在电流控制模式下控制任何变压器的结构等是优选的。此外，上述如图3所示，结构可以是使得进一步执行根据本发明第一实施例的控制结构。
根据本发明的第二实施例，与两个蓄电单元中其温度已经被判定为低于温度下限值的那个蓄电单元对应的变压器在电流控制模式下执行电压变换操作，并且其余变压器在电压控制模式下执行电压变换工作。因此，可以确保用于升高蓄电单元的温度的充/放电电流，并且可以使向/从驱动力产生单元供应/接收的电力的电压稳定。此外，在电压控制模式下执行电压变换操作的变压器对在向/从驱动力产生单元供应/接收的电力中产生的波动进行补偿。因此，可以使蓄电单元的低于温度下限值的温度升高，同时抑制向/从驱动力产生单元供应/接收的电力的波动。
此外，根据本发明的第二实施例，根据其温度低于温度下限值的蓄电单元的当前蓄电单元温度，基于充/放电特性来确定用于使该蓄电单元的温度升高的充/放电电流，使得蓄电单元的充/放电电压不低于规定电压下限值。因此，可以避免因涉及温度升高的充/放电电流而导致的蓄电单元的劣化，并且可以优化蓄电单元的温度升高的速率。
(第一改变示例)
在本发明中，使得与其温度已经被判定为低于温度下限值的蓄电单元对应的变压器在电压控制模式下执行电压变换操作，并且其余变压器可在电流控制模式下执行电压变换操作。
参考图16，例如，将描述其中蓄电单元6-2的蓄电单元温度Tb2低于温度下限值的示例。驱动力产生单元3所需的驱动电力PL由变压器8-1和8-2分担。因此，如果假定变压器8-1的驱动电力为P1(假定放电一侧为+)，则变压器8-2的驱动电力P2满足关系式：驱动电力P2＝驱动电力PL-驱动电力P1。同时，由变压器8-2分担的驱动电力P2可与蓄电单元6-2的充/放电电流值Ib2以及蓄电单元6-2的充/放电电压值Vb2的乘积相当。
因此，通过基于驱动电力PL以及蓄电单元6-2的充/放电电压值Vb2来适当地设定变压器8-1的驱动电力P1，可以对从蓄电单元6-2通过变压器8-2放电的充/放电电流值Ib2进行间接的控制。
更具体而言，变压器8-1在电流控制模式下执行电压变换操作，通过基于驱动电力PL以及蓄电单元6-2的充/放电电压值Vb2而确定的驱动电力P1，来计算电流目标值Ib1*。然后，控制变压器8-2使得其充/放电电流值Ib1与电流目标值Ib1*匹配。
因为在电流控制模式及电压控制模式下的控制结构与在图13中所示的本发明的第二实施例中的相同，故将不再重复详细描述。
根据本发明的第二实施例的第一改变示例，即使与其温度已经被判定为低于温度下限值的蓄电单元对应的变压器被设定为电压控制模式而其余变压器被设定为电流控制模式，也可以实现与上述本发明的第二实施例相同的效果。
(第二改变示例)
除了上述具有两个蓄电单元的电源系统之外，本发明还可应用于具有三个或更多蓄电单元的电源系统。
参考图17，车辆系统100A#包括电源系统1A#以及驱动力产生单元3。电源系统1A#等同于下述系统，其中替代根据图8所示的第一实施例的改变示例的电源系统1#中的变压器ECU 2#以及蓄电池ECU 4#而设置了变压器ECU 2A#以及蓄电池ECU 4A#。因为以上已经描述了电源系统1A#以及驱动力产生单元3的其他部分，故将不再重复详细描述。
蓄电池ECU 4A#基于分别从温度检测单元14-1至14-N接收到的蓄电单元温度Tb1至TbN来判定对蓄电单元6-1至6-N的温度升高控制是否必要。具体而言，蓄电池ECU 4A#判定各个蓄电单元温度Tb1至TbN是否低于相应温度下限值，并且向变压器ECU 2A#输出对于其温度低于相应温度下限值的蓄电单元6-1至6-N的温度升高要求DMN1至DMNN。
同时，根据当前蓄电单元温度Tb1至TbN，基于蓄电单元的充/放电特性(即，基于充/放电电流与充/放电电压之间的关系(Ib-Vb特性))，蓄电池ECU 4A#确定分别用于蓄电单元6-1至6-N的电流目标值Ib1*至IbN*，并将电流目标值与温度升高要求DMN1至DMNN一起向变压器ECU 2A#输出。
这里，在根据第二实施例的第二改变示例的电源系统1A#中，应当将变压器8-1至8-N中至少一个变压器设定为电压控制模式。因此，如果全部蓄电单元温度Tb1至TbN均低于相应温度下限值，则蓄电池ECU 4A#对于至少一个具有较低优先级的蓄电单元不输出温度升高要求。这里，基于蓄电单元温度与规定工作温度范围的偏差量以及蓄电单元的SOC等来确定优先级。
此外，分别基于从输入/输出电压检测单元18接收到的输入/输出电压值Vh、从充/放电电流检测单元10-1至10-N接收到的充/放电电流值Ib1至IbN、从充/放电电压检测单元12-1至12-N接收到的充/放电压值Vb1至VbN、以及从蓄电池ECU 4A#接收到的温度升高要求DMN1至DMNN和电流目标值Ib 1*至IbN*，变压器ECU 2A#根据下述控制结构而产生开关指令PWC1至PWCN并控制变压器8-1至8-N。具体而言，通过从蓄电池ECU 4A#接收温度升高要求DMN1至DMNN中的任一者，变压器ECU2A#将相应变压器设定为电流控制模式，而变压器ECU 2A#将其余变压器设定为电压控制模式。此外，变压器ECU 2A#执行电流控制模式使得设定至电流控制模式的变压器的充/放电电流值与从蓄电池ECU 4A#接收到的电流目标值匹配。
此外，变压器ECU 2A#向设定至电压控制模式的变压器提供开关指令，使得输入/输出电压值Vh达到规定电压目标值。因此，可以使在电源系统1A#与驱动力产生单元3之间供应/接收的电力的电压稳定，而不会受到设定至电流控制模式的变压器(即，连接至其温度应当被提高的蓄电单元的变压器)的充/放电电流的影响。
因为电源系统1A#在其他方面与上述根据上述第一实施例的改变示例的电源系统1#或根据第二实施例的电源系统1A相同，故将不再重复详细描述。
在第二实施例的第二改变示例中，驱动力产生单元3与“负载装置”对应，主正总线MPL及主负总线MNL与“电线”对应，而变压器8-1至8-N与“多个电压变换单元”对应。此外，蓄电池ECU 4A#实现“蓄电单元温度获取装置”以及“温度判定装置”，并且变压器ECU 2A#实现“温度判定装置”以及“模式设定装置”。此外，变压器ECU 2A#对应于“控制装置”。
参考图18，变压器ECU 2A#的控制框通过扩展图13所示的控制框来实现，并包括模式/目标值确定单元50A#、减法单元52-1至52-N、56-1至56-N、60-1至60-N、64-1至64-N、比例控制单元(PI)54-1至54-N、62-1至62-N、选择单元66-1至66-N、以及调制单元(MOD)68-1至68-N。
如上所述，减法单元52-1、56-1以及比例控制单元54-1构成用于在变压器8-1中实现电压控制模式的控制模块，并向选择单元66-1输出用于变压器8-1的占空指令(电压控制模式)#Ton1A。此外，减法单元60-1、64-1以及比例控制单元62-1构成用于在变压器8-1中实现电流控制模式的控制模块，并向选择单元66-1输出用于变压器8-1的占空指令(电流控制模式)％Ton1A。
类似的，为各个变压器8-2至8-N设置用于实现电压控制模式的控制框以及用于实现电流控制模式的控制框。
模式/目标值确定单元50A#基于温度升高要求DMN1至DMNN来确定各个变压器8-1至8-N中的控制模式(电压控制模式或电流控制模式)。然后，模式/目标值确定单元50A#根据各个确定的模式分别向选择单元66-1至66-N输出模式选择指令SEL1至SELN。
选择单元66-1基于模式选择指令SEL1选择占空指令(电压控制模式)#Ton1A和占空指令(电流控制模式)％Ton1A中的任一者，并且向调制单元68-1输出所选择的占空指令作为占空指令Ton1A。
类似的，选择单元66-2至66-N分别根据模式选择指令SEL2至SELN选择占空指令，并且向调制单元68-2至68-N输出所选择的占空指令。
此外，通过向减法单元60-1至60-N提供从蓄电池ECU 4A#输出的电流目标值Ib1*至IbN*，模式/目标值确定单元50A#设定电流控制模式下的电流目标值。
因为第二改变示例在其他方面与上述第二实施例相同，故将不再重复详细描述。
参考图19，蓄电池ECU 4A#从温度检测单元14-1至14-N获得蓄电单元6-1至6-N的蓄电单元温度Tb1至TbN(步骤S400)。然后，蓄电池ECU 4A#判定获得的各个蓄电单元温度Tb1至TbN是否低于相应温度下限值(步骤S402)。
如果蓄电单元温度Tb1至TbN中的任何一者低于相应温度下限值(步骤S402中为“是”)，则蓄电池ECU 4A#向变压器ECU 2A#输出对于其温度低于相应温度下限值的蓄电单元的温度升高要求(步骤S404)。如果蓄电单元温度Tb1至TbN全部低于相应温度下限值，则蓄电池ECU 4A#对于至少一个具有较低优先级的蓄电单元不输出温度升高要求。此外，蓄电池ECU 4A#根据蓄电单元温度，基于充/放电特性来为各个变压器确定电流目标值Ib*，使得与温度升高要求对应的蓄电单元的充/放电电压Vb不低于规定电压下限值V1，并向变压器ECU 2A#输出电流目标值(步骤S406)。
如果蓄电单元温度Tb1至TbN全部均不低于相应温度下限值(步骤S402中为“否”)，则蓄电池ECU 4A#不向变压器ECU 2A#输出温度升高要求(步骤S408)。
此外，变压器ECU 2A#判定是否从蓄电池ECU 4A#输出温度升高要求DMN1至DMNN中的任一者(步骤S410)。
如果从蓄电池ECU 4A#输出了温度升高要求DMN1至DMNN中的任一者(步骤S410中为“是”)，则变压器ECU 2A#将与输出温度升高要求对应的变压器设定为电流控制模式，并将其余变压器设定为电压控制模式(步骤S412)。此外，变压器ECU 2A#将电流控制模式下的电流目标值设定为从蓄电池ECU 4A#接收到的各个电流目标值Ib*(步骤S414)，并将电压控制模式下的电压目标值设定为规定值(步骤416)。然后，变压器ECU 2A#开始电流控制模式下和电压控制模式下的控制(步骤S418)。
随后，变压器ECU 2A#再次判定是否从蓄电池ECU 4A#输出了温度升高要求DMN1至DMNN中的任一者(步骤S410)。
如果没有从蓄电池ECU 4A#输出温度升高要求DMN1至DMNN中的任一者(在步骤S410中为“否”)，则变压器ECU 2A#进入常规控制模式(步骤S420)。然后，变压器ECU 2A#返回至初始处理步骤。
注意，在这里“常规控制模式”并不限于具体控制模式，但是，例如，在电压控制模式下控制全部变压器的结构或在电流控制模式下控制全部变压器的结构等是优选的。此外，上述如图9所示，结构可以是使得进一步执行根据本发明的第一实施例的改变示例的控制结构。
根据本发明的第二实施例的改变示例，即使包括三个或更多变压器及蓄电单元，也可实现与上述本发明的第二实施例中相同的效果。即，在构成电源系统的多个蓄电单元中，可以最多同时使得比蓄电单元总数少一的数量的蓄电单元的温度升高。因此，解决了涉及蓄电单元的温度升高的控制的问题，并且可实现以较高自由度进行对蓄电单元的温度升高控制。
在本发明的第一和第二实施例及各个改变示例中，已经将采用具有两个电动发电机的驱动力产生单元的结构描述为负载装置的示例。但是，电动发电机的数量并不限于此。此外，负载装置并不限于产生车辆的驱动力的驱动力产生单元，并且负载装置包括消耗电力的负载或任何产生电力的发电机。
应当理解，这里揭示的实施例在各个方面均为示例而非限制。本发明的范围由各项权利要求，而非以上描述界定，并意在包含落入与各项权利要求等同的范围及含义内的任何改变。

Claims (13)

1.一种电源系统，包括每个被配置为能够充/放电的多个蓄电单元，所述电源系统包括：
电线，其被配置为允许在负载装置与所述电源系统之间电力的供应/接收；
多个电压变换单元，其设置在所述多个蓄电单元与所述电线之间，并且每个所述电压变换单元在相应的所述蓄电单元与所述电线之间进行电压变换操作，所述多个电压变换单元中的每个被设定为电压控制模式和电流控制模式中的任一者以进行所述电压变换操作，在所述电压控制模式下，所述电线的电压值被控制以达到电压目标值，在所述电流控制模式下，相应的所述蓄电单元的电流值被控制以达到电流目标值；
蓄电单元温度获取装置，其用于获取所述多个蓄电单元的温度；
温度判定装置，其用于判定由所述蓄电单元温度获取装置获取的所述多个蓄电单元的温度的每一者是否低于相应的温度下限值；
第一模式设定装置，其用于将与已经被所述温度判定装置判定为其温度低于所述温度下限值的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电流控制模式，并将其余的所述电压变换单元设定为所述电压控制模式；以及
第二模式设定装置，其用于如果判定不存在其温度低于所述温度下限值的所述蓄电单元，则将所述多个电压变换单元设定为所述电流控制模式或所述电压控制模式的任一者。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其中，
如果判定全部所述多个蓄电单元的温度均低于相应的所述温度下限值，则所述第一模式设定装置仅将与具有较高优先级的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电流控制模式。
3.根据权利要求1所述的电源系统，其中，
对于所述多个电压变换单元中的每个，根据获得的所述蓄电单元的温度来设定在所述电流控制模式下的所述电流目标值。
4.根据权利要求3所述的电源系统，其中，
根据所述蓄电单元的所述温度、基于表示所述蓄电单元的电流值与电压值之间对应关系的预定充/放电特性来确定所述电流目标值，使得所述蓄电单元的所述电压值不低于规定电压下限值。
5.一种电源系统，包括每个被配置为能够充/放电的两个蓄电单元，所述电源系统包括：
电线，其被配置为允许在负载装置与所述电源系统之间电力的供应/接收；
两个电压变换单元，其设置在所述两个蓄电单元与所述电线之间，并且每个所述电压变换单元在相应的所述蓄电单元与所述电线之间进行电压变换操作，所述两个电压变换单元中的每个被设定为电压控制模式和电流控制模式中的任一者以进行所述电压变换操作，在所述电压控制模式下，所述电线的电压值被控制以达到电压目标值，在所述电流控制模式下，相应的所述蓄电单元的电流值被控制以达到电流目标值；
蓄电单元温度获取装置，其用于获取所述两个蓄电单元的温度；
温度判定装置，其用于判定由所述蓄电单元温度获取装置获取的所述两个蓄电单元的温度的每一者是否低于相应的温度下限值；
第一模式设定装置，其用于将与已经被所述温度判定装置判定为其温度低于所述温度下限值的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电压控制模式，并将另一个所述电压变换单元设定为所述电流控制模式；以及
第二模式设定装置，其用于如果判定不存在其温度低于所述温度下限值的所述蓄电单元，则将所述两个电压变换单元设定为所述电流控制模式或所述电压控制模式的任一者。
6.一种电源系统，包括每个被配置为能够充/放电的多个蓄电单元，所述电源系统包括：
电线，其被配置为允许在负载装置与所述电源系统之间电力的供应/接收；
多个电压变换单元，其设置在所述多个蓄电单元与所述电线之间，并且每个所述电压变换单元在相应的所述蓄电单元与所述电线之间进行电压变换操作；以及
控制装置；其中
所述多个电压变换单元中的每个被设定为电压控制模式和电流控制模式中的任一者以进行所述电压变换操作，在所述电压控制模式下，所述电线的电压值被控制以达到电压目标值，在所述电流控制模式下，相应的所述蓄电单元的电流值被控制以达到电流目标值，并且
所述控制装置获取所述多个蓄电单元的温度，判定获取的所述多个蓄电单元的温度的每一者是否低于相应的温度下限值，将与其温度已经被判定为低于所述温度下限值的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电流控制模式，并将其余的所述电压变换单元设定为所述电压控制模式，并且如果判定不存在其温度低于所述温度下限值的所述蓄电单元，则将所述多个电压变换单元设定为所述电流控制模式或所述电压控制模式的任一者。
7.一种控制电源系统的方法，所述电源系统包括每个被配置为能够充/放电的多个蓄电单元；电线，其被配置为允许在负载装置与所述电源系统之间电力的供应/接收；以及多个电压变换单元，其设置在所述多个蓄电单元与所述电线之间，并且每个所述电压变换单元在相应的所述蓄电单元与所述电线之间进行电压变换操作，所述多个电压变换单元中的每个被设定为电压控制模式和电流控制模式中的任一者以进行所述电压变换操作，在所述电压控制模式下，所述电线的电压值被控制以达到电压目标值，在所述电流控制模式下，相应的所述蓄电单元的电流值被控制以达到电流目标值，所述方法包括以下步骤：
获取所述多个蓄电单元的温度；
判定获取的所述多个蓄电单元的温度的每一者是否低于相应的温度下限值；
将与其温度已经被判定为低于所述温度下限值的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电流控制模式，并将其余的所述电压变换单元设定为所述电压控制模式；以及
如果判定不存在其温度低于所述温度下限值的所述蓄电单元，则将所述多个电压变换单元设定为所述电流控制模式或所述电压控制模式的任一者。
8.一种车辆，包括：
电源系统，其具有每个被配置为能够充/放电的多个蓄电单元；以及
驱动力产生单元，其通过接收从所述电源系统供应的电力来产生驱动力；并且
所述电源系统包括
电线，其被配置为允许在所述驱动力产生单元与所述电源系统之间电力的供应/接收，
多个电压变换单元，其设置在所述多个蓄电单元与所述电线之间，并且每个所述电压变换单元在相应的所述蓄电单元与所述电线之间进行电压变换操作，所述多个电压变换单元中的每个被设定为电压控制模式和电流控制模式中的任一者以进行所述电压变换操作，在所述电压控制模式下，所述电线的电压值被控制以达到电压目标值，在所述电流控制模式下，相应的所述蓄电单元的电流值被控制以达到电流目标值，
蓄电单元温度获取装置，其用于获取所述多个蓄电单元的温度，
温度判定装置，其用于判定由所述蓄电单元温度获取装置获取的所述多个蓄电单元的温度的每一者是否低于相应的温度下限值，以及
第一模式设定装置，其用于将与已经被所述温度判定装置判定为其温度低于所述温度下限值的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电流控制模式，并将其余的所述电压变换单元设定为所述电压控制模式；以及
第二模式设定装置，其用于如果判定不存在其温度低于所述温度下限值的所述蓄电单元，则将所述多个电压变换单元设定为所述电流控制模式或所述电压控制模式的任一者。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中，
如果判定全部所述多个蓄电单元的温度均低于相应的所述温度下限值，则所述第一模式设定装置仅将与具有较高优先级的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电流控制模式。
10.根据权利要求8所述的车辆，其中，
对于所述多个电压变换单元中的每个，根据获得的所述蓄电单元的温度来设定在所述电流控制模式下的所述电流目标值。
11.根据权利要求10所述的车辆，其中：
根据所述蓄电单元的所述温度、基于表示所述蓄电单元的电流值与电压值之间对应关系的预定充/放电特性来确定所述电流目标值，使得所述蓄电单元的所述电压值不低于规定电压下限值。
12.一种车辆，包括：
电源系统，其具有每个被配置为能够充/放电的多个蓄电单元；以及
驱动力产生单元，其通过接收从所述电源系统供应的电力来产生驱动力；其中
所述电源系统包括
电线，其被配置为允许在所述驱动力产生单元与所述电源系统之间电力的供应/接收，
多个电压变换单元，其设置在所述多个蓄电单元与所述电线之间，并且每个所述电压变换单元在相应的所述蓄电单元与所述电线之间进行电压变换操作，以及
控制装置，
所述多个电压变换单元中的每个被设定为电压控制模式和电流控制模式中的任一者以进行所述电压变换操作，在所述电压控制模式下，所述电线的电压值被控制以达到电压目标值，在所述电流控制模式下，相应的所述蓄电单元的电流值被控制以达到电流目标值，并且
所述控制装置获取所述多个蓄电单元的温度，判定获取的所述多个蓄电单元的温度的每一者是否低于相应的温度下限值，将与其温度已经被判定为低于所述温度下限值的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电流控制模式，并将其余的所述电压变换单元设定为所述电压控制模式，并且如果判定不存在其温度低于所述温度下限值的所述蓄电单元，则将所述多个电压变换单元设定为所述电流控制模式或所述电压控制模式的任一者。
13.一种控制车辆的方法，所述车辆包括：电源系统，其具有每个被配置为能够充/放电的多个蓄电单元；以及驱动力产生单元，其通过接收从所述电源系统供应的电力来产生驱动力，所述电源系统包括：电线，其被配置为允许在所述驱动力产生单元与所述电源系统之间电力的供应/接收；以及多个电压变换单元，其设置在所述多个蓄电单元与所述电线之间，并且每个所述电压变换单元在相应的所述蓄电单元与所述电线之间进行电压变换操作，所述多个电压变换单元中的每个被设定为电压控制模式和电流控制模式中的任一者以进行所述电压变换操作，在所述电压控制模式下，所述电线的电压值被控制以达到电压目标值，在所述电流控制模式下，相应的所述蓄电单元的电流值被控制以达到电流目标值，所述方法包括以下步骤：
获取所述多个蓄电单元的温度；
判定获取的所述多个蓄电单元的温度的每一者是否低于相应的温度下限值；
将与其温度已经被判定为低于所述温度下限值的所述蓄电单元相应的所述电压变换单元设定为所述电流控制模式，并将其余的所述电压变换单元设定为所述电压控制模式；以及
如果判定不存在其温度低于所述温度下限值的所述蓄电单元，则将所述多个电压变换单元设定为所述电流控制模式或所述电压控制模式的任一者。
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