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CN108206644B - 电动汽车用的电源系统 - Google Patents

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CN108206644B
CN108206644B CN201711364093.6A CN201711364093A CN108206644B CN 108206644 B CN108206644 B CN 108206644B CN 201711364093 A CN201711364093 A CN 201711364093A CN 108206644 B CN108206644 B CN 108206644B
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Abstract

一种电动汽车用的电源系统，具备：电池；变换器，其向行驶用的马达供给交流电力；第一电压转换器，其连接在所述电池和所述变换器之间；第二电压转换器，其与所述第一电压转换器并联地连接；温度取得部，其取得所述第一电压转换器的温度；电流取得部，其取得在所述第二电压转换器中流动的电流的大小；以及控制器。所述第一电压转换器和所述第二电压转换器分别具备两个开关元件、两个二极管以及电抗器。

Description

电动汽车用的电源系统
技术领域
本公开涉及向电动汽车的行驶用的马达供给电力的电源系统。本说明书中的“电动汽车”包括具备马达和发动机这两方的混合动力车。
背景技术
电动汽车具备电源系统，所述电源系统包括电池和将所述电池的直流电力变换成马达驱动用的交流电力的变换器。在上述那样的电源系统中存在在电池与变换器之间具备电压转换器的电源系统(日本特开2009-159748、日本特开2016-100936)。在多数的电动汽车中，在制动时利用车辆的惯性能量来通过马达进行发电，变换器将该电力(再生电力)变换成直流并对电池进行充电。因此，电源系统的电压转换器需要具备对电池的电压进行升压并将其向变换器输出的升压功能和对从变换器供给的再生电力的电压进行降压并将其向电池输出的降压功能这两方的功能。上述那样的电压转换器被称为双向DC-DC转换器。
典型的双向DC-DC转换器具备两个开关元件、两个二极管以及电抗器。两个开关元件串联地连接在变换器侧的正极端与负极端之间。各个二极管反向并联地连接在各个开关元件。电抗器连接在电池侧的正极端与两个开关元件的串联连接的中点之间。控制器控制各个开关元件。以下为了便于进行说明，有时将串联地连接的两个开关元件中的正极端侧的开关元件称为上臂元件，将负极端侧的开关元件称为下臂元件。
在日本特开2009-159748、日本特开2016-100936中公开的电源系统的电压转换器也具备上述的电路构成。控制器对各个开关元件供给驱动信号。驱动信号典型地是预定的占空比的PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)信号。日本特开2009-159748的电源系统的电压转换器在电抗器的温度变高时，限制下臂元件的导通(ON)断开(OFF)动作，抑制在电抗器中流动的电流。另外，在日本特开2016-100936的电源系统中，为了抑制电压转换器的部件的负载，将两个电压转换器并联地连接。此外，在日本特开2016-100936中，描述有将上臂元件固定为导通并且将下臂元件固定为断开的情况。在该情况下，电压转换器将电池的电压原样地向变换器侧输出。以下为了便于进行说明，将使上臂元件固定为导通、并且使下臂元件固定为断开的控制称为上臂导通固定控制。
发明内容
在将两个电压转换器并联地连接在电池与变换器之间的电源系统的情况下，由于电压转换器的个体差异等，有时一方的电压转换器的温度会比另一方的电压转换器的温度高。作为电压转换器的个体差异的例子，存在电压转换器所带有的冷却器的性能差异、额定电流的差异等。本说明书提供如下技术：在采用了两个电压转换器的并联连接的电源系统中，在执行将上臂元件固定为导通、并且将下臂元件固定为断开的控制(上臂导通固定控制)时，在一方的电压转换器的温度变得过高的情况下，尽可能不降低向变换器(马达)的供给功率地更加抑制所述电压转换器的温度上升。
在本公开的技术方案中，电动汽车用的电源系统具备电池、变换器、第一电压转换器、第二电压转换器以及控制器。变换器向产生电动汽车的驱动力的马达供给交流电力。第一电压转换器配置在电池与变换器之间，连接于所述电池和变换器。第二电压转换器与第一电压转换器并联地连接。第一电压转换器和第二电压转换器分别具备一对的第一开关元件和第二开关元件、两个二极管以及电抗器。一对的第一开关元件和第二开关元件配置在变换器侧的正极端与负极端之间，串联地连接于正极端和负极端。第一开关元件连接于变换器的正极端，第二开关元件连接于所述变换器的负极端。两个二极管各自与各个开关元件反向并联地连接。电抗器连接在一对的第一开关元件和第二开关元件的串联连接的中点与电池侧的正极端之间。如前所述，一对的第一开关元件和第二开关元件中的正极端侧的第一开关元件相当于上臂元件、负极端侧的第二开关元件相当于下臂元件。
在本公开的技术方案中，电动汽车用的电源系统还具备取得第一电压转换器的温度的温度取得部和取得在第二电压转换器中流动的电流的大小的电流取得部。控制器在执行所述上臂导通固定控制时监视第一电压转换器的温度和在第二电压转换器中流动的电流，并且能够执行以下的(1)和(2)的控制。(1)在第一电压转换器的温度变为比温度阈值高、且在第二电压转换器中流动的电流比电流阈值高的情况下，控制器对第一电压转换器及第二电压转换器继续进行上臂导通固定控制，并且降低电池的输出。(2)在第一电压转换器的温度变为比温度阈值高、且在第二电压转换器中流动的电流比电流阈值低的情况下，控制器解除对第一电压转换器的上臂导通固定控制。并且，控制器开始第一开关控制，所述第一开关控制为使第一电压转换器的第二开关元件按照第一占空比进行开关、并且使第一电压转换器的第一开关元件以成为第一电压转换器的第二开关元件的导通断开动作的反转动作的方式进行开关的控制。对于第二电压转换器，控制器继续进行上臂导通固定控制、或者解除上臂导通固定控制并开始下面的第二开关控制。第二开关控制为使第二电压转换器的第二开关元件按照比第一占空比小的第二占空比进行开关、并且使第二电压转换器的第一开关元件以成为第二电压转换器的第二开关元件的导通断开动作的反转动作的方式进行开关的控制。此外，通过使第一开关元件以成为第二开关元件的导通断开动作的反转动作的方式进行开关，从而在生成再生电力时，电压转换器能够对从变换器供给的再生电力的电压进行降压并将其向电池输出。第一占空比可以在除0以外的范围内任意地选定。第二占空比比第一占空比小即可，可以任意地选定。
通过(2)的处理，在第一电压转换器中流动的电流减少，与其相应地，在第二电压转换器中流动的电流增加。因为在第一电压转换器中流动的电流减少，所以能够更加抑制第一电压转换器的温度上升。另一方面，因为第一电压转换器的输出功率的减少量由第二电压转换器补充，所以向变换器(马达)供给的电力不下降，汽车的行驶性能不下降。此外，可以将在第二电压转换器中流动的电流与电流阈值相等的情况任意地归于(1)与(2)中的其中一方。
之所以通过(2)的处理使得在第一电压转换器中流动的电流减少是基于以下的理由。当解除上臂导通固定控制并且对第一电压转换器开始进行所述第一开关控制时，通过开关，电流的方向发生变化而成为交流电流，结果，由于电抗器的自感而电流减少。另外，之所以监视第二电压转换器的电流而不是监视第二电压转换器的温度是为了防止在第二电压转换器中瞬间有过电流流动、和为了知道第二电压转换器的负载。并且，也是因为，如果第二电压转换器的负载还有余裕(即，如果在第二电压转换器中流动的电流比电流阈值小)，则由第二电压转换器补充第一电压转换器的输出减少量。
在第二电压转换器中流动的电流比电流阈值高的情况下(即，在第二电压转换器的负载较大的情况下)，无法由第二电压转换器补充因第一电压转换器而减小的输出功率，因此在该情况下，执行(1)的处理，适当地抑制在第一电压转换器和第二电压转换器中流动的电流。在该情况下，允许向变换器(马达)供给的电力的减少。所述电源系统在第一电压转换器过热的情况下，减少在第一电压转换器中流动的电流，并且如果可能，由第二电压转换器补充第一电压转换器的输出功率的减少量，从而保持两个电压转换器的总输出。
在本公开的技术方案的电源系统中，也可以是，第一电压转换器具备取得多个部件的各自的温度的部件温度取得部，控制器在多个部件中的任一部件的温度变为比与所述部件对应的所述温度阈值高的情况下，将所述部件的温度设定为第一电压转换器的温度。根据这样的构成，能够保护第一电压转换器的多个部件而使其不过热。
在本公开的技术方案的电源系统中，可以是，第一电压转换器的温度有比第二电压转换器的温度高的倾向。例如，有时由于电压转换器所带有的冷却器的性能差异、额定电流的差异等，第一电压转换器的温度容易比第二电压转换器的温度高。
本公开的详细内容和进一步的改良在以下的“具体实施方式”中进行说明。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义，在附图中相同的附图标记表示同样的要素，并且其中：
图1是包括实施例的电源系统的电动汽车的电力系统的框图。
图2是在第一电压转换器的电抗器的温度超过温度阈值时的第一电压转换器和第二电压转换器的动作的时间图。
图3是在第一电压转换器的电抗器的温度超过温度阈值时的第一电压转换器和第二电压转换器的动作的时间图(变形例)。
图4是变形例的电压转换器的框图。
具体实施方式
参照附图来说明实施例的电源系统100。在图1中示出包括电源系统100的电动汽车的电力系统的框图。在图1中，除去行驶用的马达30以外的系统是电源系统100。实施例的电源系统100具备电池11、系统主继电器13、两个电压转换器10a、10b及变换器20。电动汽车利用电池11的电力驱动马达30来行驶。变换器20将电池11的直流电力变换成交流电力并将其向马达30供给。
在电池11与变换器20之间连接有第一电压转换器10a。在电池11与变换器20之间与第一电压转换器10a并联地连接有第二电压转换器10b。在第一电压转换器10a和第二电压转换器10b与电池11之间连接有系统主继电器13。系统主继电器13、第一电压转换器10a和第二电压转换器10b、变换器20由控制器19控制。此外，虽然在图1中以一个矩形来描绘控制器19，但控制器19的功能可以通过多个处理器的协作来实现。另外，在图1中，箭头虚线表示信号线，但省略了控制器19与系统主继电器13之间的信号线、和控制器19与变换器20之间的信号线的图示。控制器19在未图示的车辆主开关被接通时闭合系统主继电器13。控制器19在车辆的主开关被切断时断开系统主继电器13。
在电池11的输出端具备限流器12。限流器12根据来自控制器19的指令将电池11的输出电流限制在预定的值以下。控制器19通常不使限流器12动作，电池11能够输出到它的最大输出电流为止。在后面对使用限流器12的情况进行描述。
第一电压转换器10a与第二电压转换器10b并联地连接，将所述第一电压转换器10a和所述第二电压转换器10b的电池侧的端子称为低电压端17，将变换器侧的端子称为高电压端18。换言之，低电压端17和高电压端18在两个电压转换器10a、10b中是共用的。此外，低电压端17的负极端17b与高电压端18的负极端18b直接连接。
在低电压端17的正极端17a与负极端17b之间连接有滤波电容器14，在高电压端18的正极端18a与负极端18b之间连接有平滑电容器15。
对第一电压转换器10a的电路进行说明。在高电压端18的正极端18a与负极端18b之间串联地连接有两个晶体管4a、5a。在晶体管4a、5a分别各反向并联地连接有一个二极管，合计反向并联地连接有两个二极管6a、7a。在两个晶体管4a、5a的串联连接的中点与低电压端17的正极端17a之间连接有电抗器3a。晶体管4a、5a例如是IGBT(Insulated GateBipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)。以下，有时将串联地连接的两个晶体管4a、5a中的正极端18a侧的晶体管4a称为上臂晶体管4a、将负极端18b侧的晶体管5a称为下臂晶体管5a。
第一电压转换器10a是具有对施加于低电压端17的电力的电压进行升压并将其向高电压端18输出的升压功能、和对施加于高电压端18的电力的电压进行降压并将其向低电压端17输出的降压功能这两方的双向DC-DC转换器。通过上臂晶体管4a的导通断开来实现降压动作，通过下臂晶体管5a的导通断开来实现升压动作。高电压端18的电压相对于低电压端17的电压的电压比根据施加于晶体管4a、5a的驱动信号的占空比来决定。晶体管4a、5a由控制器19控制。控制器19基于高电压端18的电压相对于低电压端17的电压的目标电压比，使下臂晶体管5a按照预定的占空比进行导通断开动作。此时，控制器19以使得在下臂晶体管5a导通时上臂晶体管4a断开，并且在下臂晶体管5a断开时上臂晶体管4a导通的方式开关晶体管4a、5a。换言之，控制器19使下臂晶体管5a按照预定的占空比进行开关，并且使上臂晶体管4a以成为下臂晶体管5a的导通断开动作的反转动作的方式进行开关。如前所述，在电动汽车中，有时马达30利用车辆的减速能量进行发电。控制器19以使得在一方的晶体管导通(断开)时另一方的晶体管断开(导通)的方式对两个晶体管4a、5a进行开关控制。根据上述内容，在没有再生电力的情况下对电池11的电力的电压进行升压并将其向变换器20供给，当产生再生电力时，对从变换器20供给的再生电力进行降压并使其向电池11流动。通过使上臂晶体管4a进行下臂晶体管5a的动作的反转动作，使得根据有无再生电力而被动地切换升压和降压。在上述内容中，在控制器19能够不区分动力运行与再生地控制电压转换器这一点上是优秀的。此外，“动力运行”是指利用电池的电力来驱动马达的状态，“再生”是指从车轮侧反驱动马达来发电的状态。
在第一电压转换器10a中具备温度传感器9a和电流传感器8a。温度传感器9a计测电抗器3a的温度。电流传感器8a计测在电抗器3a中流动的电流的大小、即计测在第一电压转换器10a中流动的电流的大小。
第二电压转换器10b具备与第一电压转换器10a相同的电路构成。在高电压端18的正极端18a与负极端18b之间串联地连接有两个晶体管4b、5b。在两个晶体管4b、5b分别各反向并联地连接有一个二极管，合计反向并联地连接有两个二极管6b、7b。在两个晶体管4b、5b的串联连接的中点与低电压端17的正极端17a之间连接有电抗器3b。晶体管4b、5b例如是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)。另外，有时将串联地连接的两个晶体管4b、5b中的正极端18a侧的晶体管4b称为上臂晶体管4b，将负极端18b侧的晶体管5b称为下臂晶体管5b。在第二电压转换器10b中具备温度传感器9b和电流传感器8b。温度传感器9b计测电抗器3b的温度。电流传感器8b计测在电抗器3b中流动的电流的大小、即计测在第二电压转换器10b中流动的电流的大小。
控制器19对第二电压转换器10b的上臂晶体管4b和下臂晶体管5b也与第一电压转换器10a同样地，以使得在一方导通(断开)时另一方断开(导通)的方式进行开关控制。
通常，控制器19使第一电压转换器10a的下臂晶体管5a和第二电压转换器10b的下臂晶体管5b按照相同的占空比进行开关。如上所述，占空比基于高电压端18的电压相对于低电压端17的电压的目标电压比来决定。因为以使得上臂晶体管以成为下臂晶体管的反转动作的方式控制所述上臂晶体管，所以第一电压转换器10a的上臂晶体管4a和第二电压转换器10b的上臂晶体管4b也在相同的定时进行开关。
控制器19根据加速器开度和车速来决定马达30的目标输出，根据所述目标输出来决定第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的目标电压比。进而，控制器19基于目标电压比来决定第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的下臂晶体管5a、5b的占空比。目标电压比越大，则下臂晶体管5a、5b的占空比越大。
在图1中，标号A1表示对第一电压转换器10a的上臂晶体管4a的驱动信号，标号A2表示对第一电压转换器10a的下臂晶体管5a的驱动信号。标号B1表示对第二电压转换器10b的上臂晶体管4b的驱动信号，标号B2表示对第二电压转换器10b的下臂晶体管5b的驱动信号。
通常，第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的下臂晶体管5a、5b被以相同的占空比进行开关控制。此外，第一电压转换器10a与第二电压转换器10b是相同的规格，如果目标电压比相同，则第一电压转换器10a和第二电压转换器10b被以相同的占空比驱动。在后面详细地进行描述，但是有时在一方的电压转换器的温度变得过高的情况下，两个电压转换器10a、10b被以不同的占空比进行开关控制。
控制器19有时在加速器开度相对较小的情况等马达30的目标输出相对较小的情况下，以使得目标电压比＝1的方式驱动第一电压转换器10a和第二电压转换器10b。目标电压比＝1是指将上臂晶体管4a(4b)固定为导通、并且将下臂晶体管5a(5b)固定为断开。以下，将控制器19将上臂晶体管4a(4b)固定为导通、并且将下臂晶体管5a(5b)固定为断开的控制称为上臂导通固定控制。控制器19在马达30的目标输出相对较小的情况下分别对第一电压转换器10a和第二电压转换器10b执行上臂导通固定控制。
第一电压转换器10a的温度有相比于第二电压转换器10b的温度容易变高的倾向。例如，由于各个转换器所带有的冷却器的性能、额定电流的不同等，第一电压转换器10a的温度有相比于第二电压转换器10b的温度容易变高的倾向。在实施例的电压转换器的情况下，相比于其他的部件，电抗器的热条件较严格，电抗器的温度代表电压转换器的温度。因此，第一电压转换器10a具备计测电抗器3a的温度的温度传感器9a，第二电压转换器10b具备计测电抗器3b的温度的温度传感器9b。温度传感器9a、9b的计测值被发送至控制器19。现在，设想第一电压转换器10a的温度(电抗器3a的温度)比第二电压转换器10b的温度(电抗器3b的温度)高的状况。控制器19在第一电压转换器10a的电抗器3a的温度比预定的温度阈值高的情况下进一步减小在电抗器3a中流动的电流，从而更加抑制电抗器3a的温度上升。此时，控制器19尽可能地通过第二电压转换器10b来补充在电抗器3a中流动的电流的减少量(第一电压转换器10a所输出的电力的减少量)。通过第二电压转换器10b补充第一电压转换器10a的输出的减少量，从而避免行驶性能的降低。
控制器19在分别对第一电压转换器10a和第二电压转换器10b实施所述上臂导通固定控制时，在第一电压转换器10a的电抗器3a的温度比预定的温度阈值高的情况下，执行下面的(1)和(2)中的其中一方的处理。(1)在第一电压转换器10a的温度(电抗器3a的温度)比温度阈值高、且在第二电压转换器10b中流动的电流比电流阈值高的情况下，对第一电压转换器10a及第二电压转换器10b继续进行上臂导通固定控制，并且降低电池11的输出。(2)在第一电压转换器10a的温度(电抗器3a的温度)比温度阈值高、且在第二电压转换器10b中流动的电流比电流阈值低的情况下，解除对第一电压转换器10a的上臂导通固定控制，开始开关控制(第一开关控制)，该开关控制(第一开关控制)为使第一电压转换器10a的下臂晶体管5a按照第一占空比进行开关、并且使第一电压转换器10a的上臂晶体管4a以成为下臂晶体管5a的导通断开动作的反转动作的方式进行开关的控制。此时，控制器19对第二电压转换器10b继续进行上臂导通固定控制。此外，在第二电压转换器10b中流动的电流由电流传感器8b(参照图1)进行计测。另外，电池11的输出被限流器12(参照图1)限制。
在所述(1)的处理中，电池11的输出被适当地抑制，所以向第一电压转换器10a、第二电压转换器10b供给的电力也均被适当地抑制。结果，更加抑制了第一电压转换器10a的温度上升。但是，在该情况下，第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的合计的输出降低，所以不得不允许向变换器20的供给功率、即马达30的输出的降低。
另一方面，在所述(2)的处理中，在第一电压转换器10a中流动的电流被适当地抑制，并且与所述抑制相应地，在第二电压转换器10b中流动的电力增加。结果，保持了第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的合计的输出，也保持了马达30的输出。
在所述(2)的处理中，之所以当开始第一电压转换器10a的开关动作时在电抗器3a中流动的电流会减少是基于以下的理由。即，当解除上臂导通固定控制并且对第一电压转换器10a开始第一开关控制时，通过开关，电流的方向发生变化而成为交流电流。结果，由于电抗器的自感而电流减少。针对下臂晶体管5a的第一占空比可以是任意的占空比。
在所述(2)的处理中，之所以监视第二电压转换器10b的电流IL2而不是监视第二电压转换器10b的温度(电抗器3b的温度)是为了防止在第二电压转换器10b中瞬间有过电流流动的情况、和为了知道第二电压转换器10b的负载。并且，也是因为，如果第二电压转换器10b的负载还有余裕(即，如果在第二电压转换器10b中流动的电流比电流阈值小)，则由第二电压转换器10b补充第一电压转换器10a的输出减少量。
此外，可以是，控制器19在所述(2)中，不对第二电压转换器10b继续进行上臂导通固定控制，而是作为替代，解除上臂导通固定控制，并且开始开关控制(第二开关控制)，该开关控制(第二开关控制)为使第二电压转换器10b的下臂晶体管5b按照比第一占空比小的第二占空比进行开关、并且使第二电压转换器10b的上臂晶体管4b以成为下臂晶体管5b的导通断开动作的反转动作的方式进行开关。在后面对这一点进行描述。
参照图2，使用具体例来说明所述(2)的动作。图2是在第一电压转换器10a的电抗器3a的温度超过温度阈值时的第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的动作的时间图。图2中的从上起的第一个图表示第一电压转换器10a的上臂晶体管4a的动作的时间图。图2中的从上起的第二个图表示第一电压转换器10a的下臂晶体管5a的动作的时间图。此外，第二电压转换器10b继续进行上臂导通固定控制，因此省略了时间图。
图2中的从上起的第三个图表示第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的高电压端18(参照图1)的电压VH的变化。图2中的从上起的第四个图表示在第一电压转换器10a的电抗器3a中流动的电流IL1随时间的变化。图2中的从下起的第三个图表示第一电压转换器10a的电抗器3a的温度T1随时间的变化。图2中的从下起的第二个图表示在第二电压转换器10b的电抗器3b中流动的电流IL2随时间的变化。图2中的从下起的第一个图表示负载(马达)的功率随时间的变化。横轴是时间。
图2中的从下起的第一个图中的粗线的图像Gf表示负载功率(马达30的输出)。到时刻t1为止，负载功率较小，因此控制器19对第一电压转换器10a和第二电压转换器10b执行上臂导通固定控制。现在，在时刻t1，负载功率上升。因为负载功率上升，所以在第一电压转换器10a的电抗器3a中流动的电流IL1和在第二电压转换器10b的电抗器3b中流动的电流IL2一同上升(参照图2中的从上起的第四个图和图2中的从下起的第二个图)。图2中的从下起的第一个图中的图像Ge表示第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的合计的输出功率，图像Gd表示第一电压转换器10a的输出功率。即，图像Ge与图像Gd的差表示第二电压转换器10b的输出功率。第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的合计的输出(图像Ge)伴随有一定的时间延迟和过冲(overshoot)而跟随负载功率。第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的合计的输出(图像Ge)与负载功率(图像Gf)的差量利用充入平滑电容器15(参照图1)的电力来调整。之所以两个电压转换器10a、10b的高电压端18的电压VH(图2中的从上起的第三个图)暂时下降是因为：平滑电容器15进行放电以补充第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的合计的输出(图像Ge)相对于负载功率的不足量。随着平滑电容器15的电荷的恢复，电压VH也回到原来的大小。
负载功率增加，在第一电压转换器10a的电抗器3a中流动的电流IL1增加(图2中的从上起的第四个图)，所以电抗器3a的温度T1上升(图2中的从下起的第三个图)。在时刻tx，电抗器3a的温度T1超过温度阈值Th。此时，在第二电压转换器10b中流动的电流没有超过电流阈值Ih。控制器19执行所述(2)的处理，即执行在第一电压转换器10a的温度(电抗器3a的温度T1)比温度阈值Th高、并且在第二电压转换器10b中流动的电流(在电抗器3b中流动的电流IL2)比电流阈值Ih低的情况下的处理。此时，控制器19对第二电压转换器10b继续进行上臂导通固定控制，并且解除对第一电压转换器10a的上臂导通固定控制。然后，控制器19开始开关控制(第一开关控制)，该开关控制(第一开关控制)为使第一电压转换器10a的下臂晶体管5a按照第一占空比进行开关、并且使第一电压转换器10a的上臂晶体管4a以成为下臂晶体管5a的导通断开动作的反转动作的方式进行开关的控制。控制器19在时刻t2开始第一开关控制。图2中的时间间隔tp表示对晶体管4a、5a的驱动信号(PWM信号)的控制周期，时间间隔td表示下臂晶体管5a的导通时间。td/tp相当于第一占空比。
在时刻t2到时刻t3的期间，第一电压转换器10a的下臂晶体管5a导通，在该期间，在第一电压转换器10a的电抗器3a中流动的电流减少，并且电抗器3a的温度T1也降低。在该期间，与电抗器3a的电流减少相应地，在第二电压转换器10b的电抗器3b中流动的电流IL2增加，第二电压转换器10b补充第一电压转换器10a的输出降低量。以后，从时刻t4到时刻t5的期间、时刻t6到时刻t7的期间也同样。结果，第一电压转换器10a的电抗器3a的温度T1降低到低于温度阈值Th。这样，通过进行所述(2)的处理，能够维持向负载(马达30)供给的电力，并且更加抑制第一电压转换器10a的电抗器3a的温度上升。
此外，在图2中，图像Ga表示不开始第一开关控制，对第一电压转换器10a继续进行上臂导通固定控制时的电抗器3a的电流IL1随时间的变化。另外，图像Gb表示此时的电抗器3b的电流IL2。图像Gc表示此时的第一电压转换器10a的输出功率。正如将粗线图像与图像Ga、Gb、Gc对比地进行理解那样，通过实施所述(2)的控制(第一开关控制)，在第一电压转换器10a中流动的电流减少，与其相应地，在第二电压转换器10b中流动的电流增加。
如前所述，在所述(2)中，也可以是，控制器19不对第二电压转换器10b继续进行上臂导通固定控制，作为替代而执行下面的第二开关控制。在第二开关控制中，控制器19对第二电压转换器10b解除上臂导通固定控制，使下臂晶体管5b按照比第一占空比小的第二占空比进行开关、并且使上臂晶体管4b以成为下臂晶体管5b的导通断开动作的反转动作的方式进行开关。此外，第一占空比是对第一电压转换器10a的开关控制(第一开关控制)中的下臂晶体管5a的占空比。在图3中示出此时的晶体管4a、5a、4b、5b的时间图。
图3中的从上起的第一个图是第一电压转换器10a的上臂晶体管4a的动作的时间图。图3中的从上起的第二个图是第一电压转换器10a的下臂晶体管5a的动作的时间图。图3中的从下起的第二个图是第二电压转换器10b的上臂晶体管4b的动作的时间图。图3中的从下起的第一个图是第二电压转换器10b的下臂晶体管5b的动作的时间图。横轴均是时间。到时刻t1为止，第一电压转换器10a的电抗器3a的温度低于温度阈值。在时刻t1，电抗器3a的温度高于温度阈值。到时刻t1为止，控制器19分别对第一电压转换器10a和第二电压转换器10b执行上臂导通固定控制。即，到时刻t1为止，控制器19将第一电压转换器10a和第二电压转换器10b的各自的上臂晶体管4a、4b固定为导通、并且将下臂晶体管5a、5b固定为断开。在时刻t1检测出第一电压转换器10a的电抗器3a的温度超过了温度阈值这一情况。此时，检测出在第二电压转换器10b的电抗器3b中流动的电流没有超过电流阈值这一情况。即，在时刻t1，检测出第一电压转换器10a的温度(电抗器3a的温度)比温度阈值高、并且在第二电压转换器10b中流动的电流比电流阈值低这一情况。因此，控制器19解除对第一电压转换器10a的上臂导通固定控制，开始如下控制(第一开关控制)，该控制(第一开关控制)为使第一电压转换器10a的下臂晶体管5a按照第一占空比进行开关、并且使上臂晶体管4a以成为下臂晶体管5a的导通断开动作的反转动作的方式进行开关的控制。在图3中，时间W表示晶体管的PWM控制的周期。时间D1是下臂晶体管5a的导通的时间。第一占空比为D1/W。控制器19对第二电压转换器10b解除上臂导通固定控制，开始下面的第二开关控制。即，控制器19使下臂晶体管5b按照比第一占空比小的第二占空比进行开关、并且使上臂晶体管4b以成为下臂晶体管5b的导通断开动作的反转动作的方式进行开关。在图3中，时间W表示晶体管的PWM控制的周期。时间D2是下臂晶体管5b的导通的时间。第二占空比为D2/W。因为D1>D2，所以显然第二占空比<第一占空比。如果满足前述的占空比的关系，则在第一电压转换器10a的电抗器3a中流动的电流降低为比第一开关控制、第二开关控制开始前低，更加抑制电抗器3a的温度上升。而且，第二电压转换器10b补充第一电压转换器10a的输出的降低量。结果，向马达30供给的电力能够维持第一开关控制、第二开关控制开始前的状态。
虽然控制器19也可以不对第二电压转换器10b维持上臂导通固定控制，而是作为替代解除上臂导通固定控制并开始第二开关控制。但是，对第二电压转换器10b维持上臂导通固定控制对于更加抑制第一电压转换器10a的电抗器3a的温度上升来说最有效果。
参照图4说明电压转换器的变形例。图4是第一电压转换器110a和第二电压转换器110b的电路图。比低电压端17靠电池侧的部分和比高电压端18靠变换器侧的部分与图1相同，因此省略了图示。所述变形例的第一电压转换器110a具备三个温度传感器9a、109a、119a。温度传感器9a计测电抗器3a的温度。温度传感器109a计测上臂晶体管4a的温度。温度传感器119a计测下臂晶体管5a的温度。三个温度传感器9a、109a、119a的计测结果被发送至控制器219。在控制器219中存储有与电抗器3a对应的第一温度阈值、与上臂晶体管4a对应的第二温度阈值以及与下臂晶体管5a对应的第三温度阈值。控制器219在三个温度传感器9a、109a、119a中的任一方的计测值超过对应的温度阈值时，将所述计测值作为第一电压转换器10a的温度，执行前述的(1)和(2)的处理中的某一方。变形例的具备电压转换器110a、110b和控制器219的电源系统能够进一步防止与第一电压转换器110a的多个部件相关的过热。
第二电压转换器110b也具备三个温度传感器9b、109b、119b。温度传感器9b计测电抗器3b的温度。温度传感器109b计测上臂晶体管4b的温度。温度传感器119b计测下臂晶体管5b的温度。三个温度传感器9b、109b、119b的计测结果被发送至控制器219。控制器219也对第二电压转换器110b执行对所述第一电压转换器110a的温度管理的处理。此外，在图4中，中途省略了从三个温度传感器9b、109b、119b到控制器219的信号线。
对与在实施例中说明的技术相关的注意点进行描述。实施例的温度传感器9a、109a、119a是温度取得部的一例。温度取得部典型地是热敏电阻。温度取得部也可以是根据冷却第一电压转换器10a的制冷剂的温度来推定第一电压转换器10a的温度的装置。实施例的电流传感器8a是电流取得部的一例。实施例的上臂晶体管4a、4b是上臂元件的一例。下臂晶体管5a、5b是下臂元件的一例。
以上，对本发明的具体例子进行了详细说明，但这些只不过是例示，并非限定权利要求书。在权利要求书所记载的技术中，包含对以上所例示的具体例子进行各种变形、变更而得到的实施方式。本说明书或附图中说明的技术要素通过单个要素或者各种要素的组合来发挥技术的有用性，并非限定于申请时权利要求所记载的组合。另外，本说明书或附图所例示的技术可以同时达成多个目的，达成其中的一个目的这本身就具有技术的有用性。

Claims (3)

1.一种电动汽车用的电源系统，其特征在于，具备：
电池；
变换器，其向产生所述电动汽车的驱动力的马达供给交流电力；
第一电压转换器，其配置在所述电池与所述变换器之间，连接于所述电池和所述变换器；
第二电压转换器，其配置在所述电池与所述变换器之间，连接于所述电池和所述变换器，所述第二电压转换器与所述第一电压转换器并联地连接；
温度取得部，其取得所述第一电压转换器的温度；
电流取得部(8b)，其取得在所述第二电压转换器中流动的电流的大小；以及
控制器，
所述第一电压转换器和所述第二电压转换器分别具备：一对的第一开关元件和第二开关元件，其串联地连接在所述变换器侧的正极端与负极端之间，所述第一开关元件连接于所述变换器的正极端，所述第二开关元件连接于所述变换器的负极端；两个二极管，其各自与一对的所述第一开关元件和所述第二开关元件分别反向并联地连接；以及电抗器，其连接在所述电池侧的正极端与一对的所述第一开关元件和所述第二开关元件的串联连接的中点之间，
所述控制器，
在对所述第一电压转换器和所述第二电压转换器中的各电压转换器执行将正极端侧的所述第一开关元件固定为导通、并且将负极端侧的所述第二开关元件固定为断开的上臂导通固定控制时，
(1)在所述第一电压转换器的温度变为比温度阈值高、且在所述第二电压转换器中流动的电流比电流阈值高的情况下，对所述第一电压转换器以及所述第二电压转换器继续进行所述上臂导通固定控制，并且降低所述电池的输出，
(2)在所述第一电压转换器的温度变为比所述温度阈值高、且在所述第二电压转换器中流动的电流比所述电流阈值低的情况下，解除对所述第一电压转换器的所述上臂导通固定控制并开始第一开关控制，所述第一开关控制为使所述第一电压转换器的所述第二开关元件按照第一占空比进行开关、并且使所述第一电压转换器的所述第一开关元件以成为所述第一电压转换器的所述第二开关元件的导通断开动作的反转动作的方式进行开关的控制，对于所述第二电压转换器继续进行所述上臂导通固定控制、或者解除所述上臂导通固定控制并开始第二开关控制，所述第二开关控制为使所述第二电压转换器的所述第二开关元件按照比所述第一占空比小的第二占空比进行开关、并且使所述第二电压转换器的所述第一开关元件以成为所述第二电压转换器的所述第二开关元件的导通断开动作的反转动作的方式进行开关的控制。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，
所述第一电压转换器具备部件温度取得部，所述部件温度取得部取得多个部件各自的温度，
所述控制器在所述多个部件中的任一部件的温度变为比与所述部件对应的所述温度阈值高的情况下，将所述部件的温度设定为所述第一电压转换器的温度。
3.根据权利要求1或2所述的电源系统，其特征在于，
所述第一电压转换器的温度有比所述第二电压转换器的温度高的倾向。
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