CN104661853B - 电力供给系统以及用在其中的车辆和管理装置 - Google Patents

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Abstract

电力供给系统(10)将电力从多个车辆(100，100A，和100B)供给到外部的电气设备(500)。当供给电力时，多个车辆能选择发动机(160)被驱动的发电电力供给模式和发动机未被驱动的充电电力供给模式中的一者。该电力供给系统包括控制单元(410)，该控制单元控制要从多个车辆供给的电力，并且当向电气设备供给电力时执行控制以使得对于作为电力供给源的多个车辆中的至少一个车辆选择充电电力供给模式。

Description

电力供给系统以及用在其中的车辆和管理装置
技术领域
本发明涉及电力供给系统以及用在该电力供给系统中的车辆和管理装置，并且更具体地涉及对能够向外部的电气设备供给电力的混合动力车辆的控制。
背景技术
近来，开发了用于使用电动车辆或混合动力车辆作为电力供给源来向外部的电气设备或家庭供给储存在车辆中或由车辆产生的电力的技术。
国际公报No.WO2006/059763公开了一种电力供给系统，其中能够利用内燃发动机的输出来产生电力的多个车辆作为电力供给源与电气负载并联连接。在国际公报No.WO2006/059763中记载的电力供给系统中，基于电气负载的负荷量和从燃料余量计算出的能从各车辆供给的电力量来分配车辆的电力供给量。
当使用具有蓄电装置和内燃发动机两者的混合动力车辆作为电力供给源时，在一些情况下可选择以下两种模式下的一种模式。在一种模式下，在内燃发动机停止的情况下供给储存在蓄电装置中的电力(在下文中还称为“充电电力供给模式”)；在另一种模式下，供给利用内燃发动机的输出产生的电力(在下文中还称为“发电电力供给模式”)。
在这种车辆中，在一些情况下根据蓄电装置的充电状态(在下文中还称为SOC)来选择上述电力供给模式中的一种模式。例如，当SOC高于预定值时，选择充电电力供给模式。当SOC变得低于该预定值时，选择发电电力供给模式，这种情况下电力供给被控制成使得在向外部的电气负载供给电力的同时对蓄电装置充电。
当多个混合动力车辆以此方式与电气负载连接时，有必要适当地确定从各车辆供给的电力量的分配和各车辆的电力供给模式。特别地，无法适当地选择车辆的电力供给模式会导致许多车辆选择发电电力供给模式，有时产生与内燃发动机的运转相关的噪音和振动，并且增加了排气的排放。
发明内容
本发明解决了上述问题。对于在多个混合动力车辆能向电气负载供给电力的电力供给系统中的应用，本发明的一个目的是防止多个车辆全都由内燃发动机驱动以避免噪音和排气的影响。
本发明的第一方面中的电力供给系统包括控制装置并且能向外部的电气设备供给电力。所述电力供给系统允许连接多个车辆。所述多个车辆中的每个车辆都包括蓄电装置和内燃发动机，其中当向所述电气设备供给电力时，所述车辆能够选择第一模式和第二模式中的一者，在所述第一模式下所述内燃发动机被驱动以发电，在所述第二模式下所述内燃发动机未被驱动。当向所述电气设备供给电力时，所述控制装置将所述多个车辆中的至少一个车辆控制成在所述第二模式下操作。
所述控制装置可基于装设在所述多个车辆上的各所述蓄电装置的充电状态来将所述车辆从所述第二模式切换到所述第一模式。
当装设在所述多个车辆之中储存较多电力的车辆上的所述蓄电装置的充电状态变得小于预定的阈值时，所述控制装置可将其余车辆中的至少一个车辆切换到所述第一模式。
所述控制装置可将所述多个车辆之中蓄电装置充电状态变得小于表示下限的基准值的一个车辆切换到所述第一模式，并且同时将其余车辆中正在所述第一模式下操作且蓄电装置充电状态大于所述阈值的车辆从所述第一模式切换到所述第二模式。
所述控制装置可将所述多个车辆之中蓄电装置充电状态变得小于表示下限的基准值的一个车辆切换到所述第一模式，并且如果其余车辆正在所述第一模式下操作且所述车辆的蓄电装置充电状态小于所述阈值，则将全部所述多个车辆控制成在所述第一模式下操作。
所述控制装置可在所述多个车辆的蓄电装置充电状态之和变得小于预定的阈值时将所述多个车辆中的至少一个车辆切换到所述第一模式。
所述阈值可以是表示允许所述电气设备在预定的负荷状态下连续操作预定时间的电力量的值。
所述控制装置可使所述多个车辆中在所述第一模式下操作的车辆利用由该车辆产生的电力的至少一部分对所述蓄电装置充电。
如果所述多个车辆中存在在所述第一模式下操作的车辆并且所述电气设备的负荷增加率高于预定值，则所述控制装置可控制在所述第二模式下操作的车辆以供给与所述电气设备的增加的负荷对应的电力。
所述车辆可包括具有Y型连接的三相线圈的旋转电机。来自所述车辆的电力经由所述三相线圈的中性点供给到所述电气设备。
所述控制装置可装设在所述多个车辆中的一个车辆上。
本发明的第二方面中的管理装置管理从各自包括内燃发动机和蓄电装置的多个车辆供给到位于所述车辆外部的电气设备的电力。所述管理装置包括控制装置，所述控制装置控制来自所述多个车辆的电力供给。当向所述电气设备供给电力时，所述多个车辆中的每个车辆都选择第一模式和第二模式中的一者，在第一模式下所述内燃发动机被驱动以发电，在所述第二模式下所述内燃发动机未被驱动。当向所述电气设备供给电力时，所述控制装置将所述多个车辆中的至少一个车辆控制成在所述第二模式下操作。
本发明的第三方面中的车辆包括内燃发动机、利用所述内燃发动机的驱动力发电的旋转电机、蓄电装置和控制对电气设备的电力供给的控制装置。当向所述电气设备供给电力时，所述车辆选择第一模式和第二模式中的一者，在所述第一模式下所述内燃发动机被驱动以发电，在所述第二模式下所述内燃发动机未被驱动。当电力还从其它车辆(100A，100B)供给到所述电气设备时，所述控制装置将包括所述车辆和所述其它车辆的多个车辆中的至少一个车辆控制成在所述第二模式下操作。
根据上述方面中的各方面，能够将电力从多个混合动力车辆供给到电气负载的电力供给系统能抑制多个车辆的内燃发动机全都被驱动的状态。该系统因此能降低电力供给时噪音和排气的影响。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是示出了示例性实施例中的电力供给系统的概略图；
图2是示出了图1所示的车辆和能量管理装置的细节的图；
图3是示出了车辆的电气回路的细节的图；
图4A至图4D-2是示出了使用两个车辆时第一示例性实施例中的充电/放电控制的概要的图；
图5A至图5D-2是示出了使用三个车辆时第一示例性实施例中的充电/放电控制的概要的图；
图6A和6B是示出了第一示例性实施例中的充电/放电控制处理的流程图；
图7是示出了第二示例性实施例中的充电/放电控制的概要的第一图；
图8是示出了第二示例性实施例中的充电/放电控制的概要的第二图；
图9是示出了第二示例性实施例中的充电/放电控制的概要的第三图；
图10是示出了使用第二示例性实施例中的充电/放电控制时的负荷变动和电力分配的图；以及
图11是示出了第二示例性实施例中的充电/放电控制处理的流程图。
具体实施方式
下面参考附图详细说明本发明的示例性实施例。在附图中，对具有相同或相当的功能的构件给出相同的附图标记并且不会进行重复的说明。
(电力供给系统的基本构型)图1是示出了示例性实施例中的电力供给系统10的概略图。参照图1，电力供给系统10包括能与多个混合动力车辆100、100A和100B连接的能量管理装置400。这些混合动力车辆上各自装设了蓄电装置(电池)和发动机，该发动机为内燃发动机。各车辆经由能量管理装置400向电气设备500供给储存在蓄电装置中的或利用发动机的输出产生的电力。
能量管理装置400——一种设置在家庭中诸如家用能量管理系统(HEMS)的设备——控制要从多个车辆中的各车辆输出的电力的分配。能量管理装置400确定在哪种模式下供给电力，要么是在车辆的发动机停止的情况下供给储存在蓄电装置中的电力的充电电力供给模式，要么是供给利用发动机的输出而产生的电力的发电电力供给模式。
在图1中的示例中，尽管能量管理装置400是独立于车辆的设备，但是当车辆间通信可用时，也可由车辆中包括的控制装置执行类似的控制。
在图1中的示例中，尽管三个车辆作为电力供给源连接，但该示例性实施例可适用于两个或更多个车辆被连接时。
图2是示出了图1所示的车辆100和能量管理装置400的细节的图。由于车辆的构型相似，所以图2仅示出了有代表性的车辆即车辆100的构型，但未示出车辆100A和100B的详细构型。在以下说明中，使用车辆100作为车辆的示例并且不重复对车辆100A和100B的详细说明。
参照图2，车辆100包括蓄电装置110、系统主继电器(在下文中还称为SMR)115、作为驱动装置工作的电力控制单元(PCU)120、电动发电机130和135、动力传递机构140、驱动轮150、发动机160以及控制装置(在下文中还称为电子控制单元(ECU))300。
蓄电装置110是可充电/放电的蓄电元件。蓄电装置110包括诸如锂离子电池、镍金属氢化物电池或铅酸电池之类的二次电池，或诸如电气双层电容器之类的蓄电元件单元。
蓄电装置110经由SMR 115与驱动电动发电机130和135的PCU 120连接。蓄电装置110向PCU 120供给产生车辆100的驱动力的电力。此外，蓄电装置110蓄积由电动发电机130产生的电力。蓄电装置110的输出为例如200V。
电压传感器170检测蓄电装置110的电压并且向ECU 300输出检测值VB。电流传感器175检测输入蓄电装置110和从蓄电装置110输出的电流，并且向ECU 300输出检测值IB。
SMR 115包括两个继电器：一个是连接在蓄电装置110的正极与电力线PL1之间的继电器，而另一个是连接在蓄电装置110的负极与电力线NL1之间的继电器。由来自ECU 300的控制信号SE1控制的SMR 115切换蓄电装置110与PCU 120之间的电力的供给和切断。
PCU 120包括变换器121、逆变器122和126以及电容器C1和C2。
变换器121基于从ECU 300接收的控制信号PWC来变换电力线PL1和NL1与电力线PL2和NL1之间的电压。
逆变器122和126与电力线PL2和NL1并联连接。逆变器122和126基于从ECU 300接收的控制信号PWI1和PWI2来将从变换器121供给的直流电变换为交流电以用于驱动电动发电机130和135。
电容器C1设置在电力线PL1和NL1之间以减少电力线PL1和NL1之间的电压变动。电容器C2设置在电力线PL2和NL1之间以减少电力线PL2和NL1之间的电压变动。
电动发电机130和135是交流旋转电机，例如，包含埋设有永磁体的转子的永磁同步电机。
电动发电机130和135的输出转矩经由由减速齿轮和动力分割机构构成的动力传递机构140传递到驱动轮150和发动机160以使车辆100行驶。在车辆100的再生制动操作期间，电动发电机130能通过驱动轮150的旋转力而发电。PCU 120将该发电电力变换为蓄电装置110的充电电力。
发动机160由从ECU 300接收的控制信号DRV控制。在一个示例中，还可以将该构型设置成使得电动发电机130仅作为通过发动机160的运转来发电的发电机工作并且电动发电机135仅作为驱动驱动轮150以使车辆100行驶的电动机工作。
如在图3中将详细描述的，各电动发电机130和135的中性点在该示例性实施例中利用连接器可分离的电力电缆450与能量管理装置400连接。中性点经由能量管理装置400中包括的继电器RY10与电气设备500电连接。此构型允许在发动机160使电动发电机130和135工作时产生的发电电力和/或储存在蓄电装置110中的电力经由能量管理装置400传递到电气设备500。
在其中在发动机160停止的情况下供给储存在蓄电装置110中的电力的充电电力供给模式下，蓄电装置110的直流电由PCU 120变换为交流电并且如图2中的箭头AR1所示向电气设备500供给。另一方面，在其中供给由发动机160产生的电力的发电电力供给模式下，如图2中的箭头AR2所示向电气设备500供给通过发电产生的交流电。这种情况下，通过发电产生的交流电的一部分如图2中的箭头AR3所示由PCU 120变换为直流电以用作用于对蓄电装置110充电的电力。
包括中央处理单元(CPU)、存储装置和/或I/O缓冲器——这些在图2中全都未示出——的ECU 300接收来自各传感器的信号并且将控制信号发送到各设备以用于控制车辆100和各设备。该控制不仅可通过软件处理，而且可通过专用硬件(电子回路)处理。
ECU 300接收分别由电压传感器170和电流传感器175检测的蓄电装置110的电压VB和电流IB。基于电压VB和电流IB，ECU 300计算蓄电装置110的充电状态(SOC)。
ECU 300构造成使得能使用能量管理装置400中包括的控制单元410来执行无线或有线通信。ECU 300将蓄电装置110的SOC发送到能量管理装置400的控制单元410。
ECU 300从控制单元410接收控制信号CTR，其包括与要从各车辆输出的电力的分配有关的信息和与要由各车辆使用的电力供给模式有关的信息。ECU 300基于所接收的信息来控制PCU 120和发动机160。
能量管理装置400包括控制单元410以及继电器RY10、RY10A和RY10B。如上所述，继电器RY10、RY10A和RY10B分别设置在从车辆100、100A和100B到电气设备500的动力传递路径上。分别由从控制单元410接收的控制信号SE10、SE10A和SE10B控制的继电器RY10、RY10A和RY10B切换从各车辆到电气设备500的电力的供给和切断。
能量管理装置400基于从电气设备500接收的要求电力来控制要从各车辆输出的电力的分配。能量管理装置400基于车辆的蓄电装置的SOC来确定各车辆的电力供给模式。
尽管在图2中未示出，但能量管理装置400还可包括用于将从车辆供给的电压变换为期望的电压的电压变换器。
图3是示出了车辆100的电气回路的细节的图。不重复对图3中的在图2中也包括的元件的说明。
参照图3，变换器121包括开关元件Q1和Q2、二极管D1和D2以及电抗器L1。
开关元件Q1和Q2以从电力线PL2到电力线NL1的方向作为顺向串联连接在电力线PL2和NL1之间。尽管在该示例性实施例中使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为开关元件的示例，但可使用电力用金属氧化物半导体(MOS)晶体管或电力用双极晶体管代替IGBT。
反向并联的二极管D1和D2分别与开关元件Q1和Q2连接。电抗器L1的一端与开关元件Q1和Q2之间的连接节点连接，而另一端与电力线PL1连接。亦即，变换器121形成斩波器电路。
基于从ECU 300接收的控制信号PWC而被控制的开关元件Q1和Q2执行电力线PL1和NL1与电力线PL2和NL1之间的电压变换操作。
基本上，变换器121被控制成使得，在各开关周期内，开关元件Q1和Q2互补和交替地打开和关闭。在升压操作期间，变换器121使从蓄电装置110接收的直流电压升压。通过经由开关元件Q1和反向并联二极管D1向电力线PL2供给在开关元件Q2的打开期间蓄积在电抗器L1中的电磁能量来执行该升压操作。
在降压操作期间，变换器121使从逆变器122和126接收的直流电压降压。通过经由开关元件Q2和反向并联二极管D2向电力线NL1供给在开关元件Q1的打开期间蓄积在电抗器L1中的电磁能量来执行该降压操作。
升压操作与降压操作的电压变换比由在上述开关周期中开关元件Q1和Q2的打开期间比(占空比)控制。当不需要升压操作和降压操作时，可通过将控制信号PWC设定成使得开关元件Q1和Q2被永久设定为打开或关闭来将电压变换比设定为1.0(占空比＝100％)。
逆变器122包括形成三相桥接电路的三个臂，即U相臂123、V相臂124和W相臂125。U相臂123、V相臂124和W相臂125并联连接在电力线PL2与电力线NL1之间。
U相臂123包括串联连接在电力线PL2与电力线NL1之间的开关元件Q3和Q4以及分别与开关元件Q3和Q4并联连接的二极管D3和D4。二极管D3的阴极与开关元件Q3的集电极连接，且二极管D3的阳极与开关元件Q3的发射极连接。二极管D4的阴极与开关元件Q4的集电极连接，且二极管D4的阳极与开关元件Q4的发射极连接。
V相臂124包括串联连接在电力线PL2与电力线NL1之间的开关元件Q5和Q6以及分别与开关元件Q5和Q6并联连接的二极管D5和D6。二极管D5的阴极与开关元件Q5的集电极连接，且二极管D5的阳极与开关元件Q5的发射极连接。二极管D6的阴极与开关元件Q6的集电极连接，且二极管D6的阳极与开关元件Q6的发射极连接。
W相臂125包括串联连接在电力线PL2与电力线NL1之间的开关元件Q7和Q8以及分别与开关元件Q7和Q8并联连接的二极管D7和D8。二极管D7的阴极与开关元件Q7的集电极连接，且二极管D7的阳极与开关件Q7的发射极连接。二极管D8的阴极与开关元件Q8的集电极连接，且二极管D8的阳极与开关元件Q8的发射极连接。
电动发电机130例如是三相交流电动发电机，其包括埋设有永磁体的转子和具有在中性点Y型连接的三相线圈的定子。三个线圈，即U相、V相和W相线圈，各自具有共同与中性点连接的一端。U相线圈具有与开关元件Q3和Q4之间的连接节点连接的另一端。V相线圈具有与开关元件Q5和Q6之间的连接节点连接的另一端。W相线圈具有与开关元件Q7和Q8之间的连接节点连接的另一端。
逆变器126和电动发电机135具有分别与逆变器122和电动发电机130基本上相同的构型。因此，不重复逆变器126和电动发电机135的构型的详细说明。
在这种构型中，通过逆变器122和126以及电动发电机130和135的U相线圈、V相线圈和W相线圈的电抗器构件，蓄电装置110的直流电能变换为单相交流电并从中性点输出。此外，能经由中性点向电气设备500供给通过经由发动机160驱动电动发电机130和135而产生的交流电，并且通过用逆变器122和126整流，能将所述交流电变换为蓄电装置110的充电电力。
电动发电机130和135的中性点经由继电器RY1与入口(未示出)连接，电力电缆与该入口连接。继电器RY1由从ECU 300接收的控制信号SE2控制成在从车辆100到外部的电气设备500的电力的供给和切断之间切换。
[第一实施例]当在诸如上述的混合动力车辆中选择发电电力供给模式时发动机被驱动，产生振动、噪音和排气。因此，考虑到对环境的影响，希望使用不涉及发动机的运转的充电电力供给模式。
此外，发电电力供给模式对负荷变动的响应不及充电电力供给模式。这意味着，如果负载的要求电力的增加率大，则可能无法充分获得供给电力。因而，当考虑负载的要求电力的急增时，希望作为电力供给源的混合动力车辆将SOC(充电量)维持在等于或高于预定水平的水平。
然而，为了对蓄电装置充电或持续满足负载的电力要求，必须根据情况来选择发电电力供给模式。
为了解决该问题，第一示例性实施例提供了一种电力供给系统，在该电力供给系统中使用多个混合动力车辆作为电力供给源，其中执行充电/放电控制以使得蓄电装置能维持SOC高到足以满足负载的急增的要求电力，而同时最大限度地减少选择了发电电力供给模式的车辆数。
图4A至图4D-2是示出了使用两个混合动力车辆时第一示例性实施例中的充电/放电控制的概要的图。图4A至图4D-2中的各曲线图中的纵轴表示在特定状态下两个车辆的蓄电装置BAT1和BAT2的充电电力量。尽管在图4A至图4D-2中为了说明起见两个车辆的蓄电装置具有相同容量，但各车辆的蓄电装置无需具有相同容量。
参照图4A至图4D-2，各曲线图的纵轴上的S1至S3的含义如下：S1表示蓄电装置的下限充电量，S2表示电气设备能用以在最大负荷状态下连续运转预定时间(例如，一小时)的充电量，且S3表示指示充满电状态的充电量。当充电量已下降到S1时，发动机被驱动以将车辆置于蓄电装置被充电的发电电力供给模式下。当充电量已增加到S3时，蓄电装置的充电停止并且模式切换到充电电力供给模式。
注意，S1和S3的值取决于蓄电装置的容量。在图4A至图4D-2中表示充电量的纵轴还可表示SOC(充电状态)。当纵轴表示SOC时，注意对应于S2的阈值根据蓄电装置的容量变化。
图4A示出蓄电装置BAT1和BAT2具有充足的充电量(＞S2)。当在此状态下开始向负载供给电力时，根据预定的分配比率来从两个蓄电装置供给电力。亦即，在两个车辆上都选择充电电力供给模式。
此后，电力供给继续并且蓄电装置BAT1和BAT2的充电量逐渐下降。当具有较大的剩余电量的一个车辆的蓄电装置(BAT2)的充电量已下降到S2时，即使另一个车辆的充电量尚未下降到S1，该车辆的电力供给模式也强制切换到发电电力供给模式。该模式切换使得由装设有蓄电装置(BAT1)的车辆产生的电力供给到电气设备并同时开始对蓄电装置(BAT1)充电。以此方式对蓄电装置充电，以允许一个蓄电装置具有足以使负载在最大负荷状态下工作预定时间的足够大的充电量。
如果在具有较大的剩余电量的一个车辆的蓄电装置的充电量已下降到S2之前另一个车辆的蓄电装置的充电量已下降到S1，则另一个车辆可在充电量达到S1时切换到发电电力供给模式。或者，如果只能由具有较大的剩余电量的车辆的蓄电装置供给电力，则也可以停止另一个车辆的电力供给，直至具有较大剩余电量的车辆的蓄电装置的充电量下降到S2，并且当充电量达到S2时将另一个车辆切换为发电电力供给模式。
此后，如果继续供给电力，则蓄电装置BAT2的充电量进一步下降；另一方面，蓄电装置BAT1通过发动机的运转而被充电并且其充电量逐渐增加。当蓄电装置BAT2的充电量已下降到下限S1时，具有蓄电装置BAT2的车辆切换到发电电力供给模式，并且同时，即使蓄电装置BAT1未充满电，具有蓄电装置BAT1的车辆也切换到充电电力供给模式(图4C)。
此后，当处于充电电力供给模式的车辆的蓄电装置BAT1的充电量已下降到S1时，具有蓄电装置BAT1的车辆切换到发电电力供给模式，并且同时具有蓄电装置BAT2的车辆切换到充电电力供给模式(图4D-1)。
在图4C和图4D-1所示的情况下，在处于充电电力供给模式下的一个车辆的蓄电装置的充电量下降到S1之前，另一个车辆(亦即，处于发电电力供给模式下的车辆)的蓄电装置的充电量有时达到S3(充满电)。这种情况下，该另一个车辆在充电量达到S3时从发电电力供给模式切换到充电电力供给模式。
图4C和图4D-1所示的状态是这样的状态：当一个车辆的蓄电装置的充电量已下降到S1时，另一个车辆的蓄电装置的充电量大于S2。然而，在一些情况下，当一个车辆的蓄电装置的充电量已下降到S1时，另一个车辆的蓄电装置的充电量尚未恢复到S2。这种情况下，为了确保总充电量足够大以满足要求电力，如图4D-2所示两个车辆都被置于发电电力供给模式下以对蓄电装置BAT1和BAT2充电。当两个车辆以此方式被置于发电电力供给模式下时，各车辆的充电继续，直至蓄电装置的充电量达到作为满充电阈值的S3。这种情况下，由于两个车辆都在发电电力供给模式下工作，所以可能产生不能响应于诸如上述的负荷的急增/急减而适当地供给电力的状态。考虑到该状态，当两个车辆都被设定在发电电力供给模式下时，可对负荷实行附加限制。
如上所述，考虑蓄电装置的充电状态来切换两个混合动力车辆的电力供给模式。以此方式切换电力供给模式能尽可能避免两个车辆的发动机同时被驱动的状况，而同时确保足够大以对负荷变动作出响应的充电量。
尽管在图4A至图4D-2中使用两个混合动力车辆作为电力供给源，但该示例性实施例在使用两个以上的车辆时也适用。图5A至图5D-2是示出了使用三个混合动力车辆作为电力供给源的示例的图。
参照图5A至图5D-2说明在使用三个混合动力车辆时执行的充电/放电控制。图5A示出了所有蓄电装置(在本例中，三个车辆的BAT1、BAT2和BAT3)与图4A中一样全都充分充电的状态。这种情况下，车辆全都被设定在充电电力供给模式下。
当三个车辆的具有最大充电量的蓄电装置(BAT3)的充电量已下降到S2时，蓄电装置(BAT1)的充电量最小的车辆切换到蓄电装置BAT1被充电的发电电力供给模式(图5B)。
而且，当处于充电电力供给模式下的一个车辆的蓄电装置(BAT2)的充电量已下降到下限充电量S1时，该车辆切换到蓄电装置BAT2被充电的发电电力供给模式(图5C)。
此后，电力供给继续，并且当蓄电装置BAT3的充电量已下降到S1时，具有蓄电装置BAT3的车辆切换到发电电力供给模式，并且同时蓄电装置(BAT1)的充电量最大的车辆切换到充电电力供给模式(图5D-1)。
此后，当处于充电电力供给模式的车辆的充电量已下降到S1时，蓄电装置的充电量最大的车辆从发电电力供给模式切换到充电电力供给模式。
以此方式执行控制能尽可能避免所有车辆的发动机同时被驱动的状况，而同时确保大到足以满足要求电力的总充电量。
当如图5D-2所示已在充电电力供给模式下工作的仅一个蓄电装置(BAT3)的充电量已下降到S1并且结果电力供给模式从充电电力供给模式切换到发电电力供给模式时，可能的是在发电电力供给模式下工作的其它车辆之中具有最大充电量的蓄电装置(BAT1)的充电量尚未恢复到S2。换言之，可能的是所有车辆的充电量都小于S2。这种情况下，所有车辆都被设定在发电电力供给模式下以确保大到足以满足要求电力的总充电量。这种情况下，各车辆中的充电继续，直至车辆的蓄电装置的充电量变成充满电状态S3。
如上所述，与对两个车辆执行的控制相似的控制在使用三个混合动力车辆作为电力供给源时也适用。
图6A和6B是示出了第一示例性实施例中的充电/放电控制处理的流程图。如上所述，该充电/放电控制处理可由图2所示的能量管理装置400的控制单元410执行，或在车辆间通信可用时由一个车辆的ECU 300执行。主例程呼出/调用提前存储在控制单元410或ECU300中的程序，并且当预定周期经过或满足预定条件时所呼出的程序执行图6A、6B和后述图11中的流程图中的各步骤。也可通过构建专用硬件(电子电路)来实现一些步骤的处理。
下面说明由能量管理装置400的控制单元410执行各步骤的示例。在以下说明中，充电电力供给模式的状态也称为“电池放电模式”。
参照图2、图6A和6B，当开始向负载(电气设备500)供给电力时，控制单元410在步骤100(在下文中将“步骤”缩写为S)中判定所有车辆的蓄电装置的充电量是否大于阈值S2，该阈值S2是大到足以使电气设备500在最大负荷状态下连续工作预定时间的充电量。
如果所有车辆的充电量都大于S2(在S100中为“是”)，则处理进行到S110，在S110中控制单元410将所有车辆都设定在充电电力供给模式(电池放电模式)下。另一方面，如果至少一个车辆的充电量等于或小于S2(在S100中为“否”)，则跳过S110并且处理进行到S120。
在S120中，控制单元410判定所有车辆中具有最大充电量的蓄电装置的充电量是否等于或小于S2。如果最大充电量等于或小于S2(在S120中为“是”)，则处理进行到S130。在S130中，控制单元410将蓄电装置的充电量最小的车辆的电力供给模式从充电电力供给模式切换到发电电力供给模式。该模式切换使车辆的发动机起动以对蓄电装置充电。
另一方面，如果最大充电量大于S2(在S120中为“否”)，则跳过S130。控制单元410将所有车辆保持在充电电力供给模式下。此后，处理进行到S140。
在S140中，控制单元410判定蓄电装置的充电量最小的车辆的充电量是否等于或小于表示下限的阈值S1。
如果最小充电量大于S1(在S140中为“否”)，则处理返回S140。控制单元410保持各车辆的电力供给模式，直至最小充电量变得等于或小于S1。
如果最小充电量变得等于或小于S1(在S140中为“是”)，则处理进行到S150。在S150中，控制单元410将具有最小充电量的车辆从充电电力供给模式切换到发电电力供给模式并开始对该车辆的蓄电装置充电。此后，控制单元410在S160中判定此时被设定在发动机正在运转的发电电力供给模式下的车辆的充电量是否已恢复到高于阈值S2的水平。
如果发动机正在运转的车辆的充电量大于S2(在S160中为“是”)，则处理进行到S165。在S165中，控制单元410停止充电量已恢复到S2的车辆的发动机并且然后将电力供给模式从发电电力供给模式切换到充电电力供给模式。此后，处理返回S140。
另一方面，如果发动机正在运转的车辆的充电量仍等于或小于S2(在S160中为“否”)，则控制单元410在S170中判定所有车辆是否全都被设定在发电电力供给模式下。
如果所有车辆未全都处于发电电力供给模式下而是至少一个车辆仍保持在充电电力供给模式下(在S170中为“否”)，则处理返回S140。控制单元410重复从S140至S170的处理。
另一方面，如果所有车辆全都处于发电电力供给模式下(在S170中为“是”)，则处理进行到S180。在S180中，控制单元410判定至少一个车辆的充电量是否已恢复到大于S2的水平。
如果所有车辆的充电量都尚未恢复到S2(在S180中为“否”)，则处理返回到S180。控制单元410在所有车辆都被设定在发电电力供给模式下的情况下继续对蓄电装置充电。
如果至少一个车辆的充电量已恢复到S2(在S180中为“是”)，则处理进行到S190。在S190中，控制单元410将充电量已恢复的车辆从发电电力供给模式切换到充电电力供给模式。此后，控制单元410在步骤S200中判定所有车辆是否全都已切换到充电电力供给模式。
如果至少一个车辆仍保持在发电电力供给模式下(在S200中为“否”)，则处理进行到S180。控制单元410继续对该车辆的蓄电装置充电，直至充电量恢复到S2。
另一方面，如果所有车辆全都切换到充电电力供给模式(在S200中为“是”)，则处理返回主例程并且从第一步骤(S100)开始执行处理。
尽管在图6A和6B中的流程图中未示出，但如果蓄电装置在发电电力供给模式下被充电时变成充满电，则车辆此刻从发电电力供给模式切换到充电电力供给模式。
包括各自能够在充电电力供给模式和发电电力供给模式下向外部设备供给电力的多个混合动力车辆的电力供给系统根据上述处理执行控制。该电力供给系统能尽可能避免发动机起动的状况，而同时确保对负荷的突然变化作出响应的充电量。这能降低发动机的运转可能导致的对环境的影响，同时确保负载的稳定工作。
在以上说明中，将各蓄电装置的充电量与阈值S2进行比较以判定蓄电装置是否具有足够大以对负荷变动作出响应的充电量。代替该比较，还可以将多个蓄电装置的充电量的合计值与阈值S2进行比较以用于判断。
[第二示例性实施例]在第一示例性实施例中，已说明了由两个混合动力车辆供给电力的构型的示例。在此构型中，如果一个车辆的充电量已下降到下限S1并且该车辆切换到发电电力供给模式，且此时另一车辆的充电量低于阈值S2，则将两个车辆都设定在发电电力供给模式下(图4D-2)。
然而，如上所述，发电电力供给模式对负荷变动的响应性不及充电电力供给模式。这意味着，当所有车辆全都被设定在发电电力供给模式下时，存在这样的可能性，即当负荷变动时，无法适当地供给电力或必须对负荷加以限制。
为了解决该问题，第二示例性实施例构造成使得至少一个车辆具有足够大以对急剧的负荷变动作出响应的充电量并且保留在充电电力供给模式下。
图7至图9是示出了第二示例性实施例中的充电/放电控制的概要的图。尽管图7至图9示出了为了说明起见使用两个混合动力车辆作为电力供给源的示例，但是第二示例性实施例在使用多于两个的混合动力车辆时也适用。
在图7中，假设车辆100和100A的最大电力供给能力为10kW并且电气设备500的要求电力为5kW。当两个车辆100和100A具有充足的充电量(＞S2)时，在充电电力供给模式下仅从一个车辆(例如，车辆100)向电气设备500供给电力，另一个车辆(车辆100A)被设定在待机状态下。
此后，当车辆100的充电量(SOC)已下降到下限阈值S1时，车辆100从充电电力供给模式切换到发电电力供给模式。在充电电力供给模式下，利用发电电力向电气设备500供给电力，发电电力的一部分被供给到蓄电装置以用于充电(图8)。同时，车辆100A被设定在准备好对负荷变动作出即时响应的状态下。
此时，车辆100A在以下两种状态中的一种状态下工作。在一种状态下，车辆100A向电气设备500供给最低输出功率(例如，1kW)；在另一种状态下，当逆变器可即时起动时，车辆100A不向电气设备500供给电力。换言之，当车辆100A供给最低输出功率(1kW)时，车辆100向电气设备500供给剩余电力(4kW)。另一方面，当车辆100A不供给电力时，车辆100向电气设备500供给5kW的电力。
此后，当负荷急增至10kW(图9)时，在负荷变动率高的时间域内发电电力供给模式无法适当地作出响应。在这种过渡时间域内，处于充电电力供给模式下的车辆100A输出电气设备500另外要求的电力(+5kW)。亦即，当在图8中车辆100A已经输出最低输出(1kW)时，车辆100A向电气设备500供给共计6kW的电力。车辆100如图8中所示将发电电力(5kW)中的4kW电力供给至电气设备500，1kW电力用来对蓄电装置充电。
此后，当过渡时间域结束并且负荷变成稳定在10kW时，车辆100向电气设备500供给9kW的电力并且车辆100A向电气设备500供给剩余1kW的电力。
图10是就负荷的时间变化示出了上述第二示例性实施例中的充电/放电控制的图。在图10中，纵轴表示负荷(要求电力)，而横轴表示时间。
参照图10，在时刻t1之前负荷几乎是恒定的。在该状态下，车辆100如图7和图8所示向负载供给电力。当在时刻t1负荷急增并且此时车辆100的电力供给模式为充电电力供给模式(图7)时，车辆100在负荷增加的过渡期(图10中时刻t1与时刻t2之间的阴影线部分)供给另外要求的电力。另一方面，当车辆100的电力供给模式为发电电力供给模式(图8)时，车辆100A——其为处于充电电力供给模式下的另一个车辆——在过渡期供给另外要求的电力(图9)。
当负荷变成稳定在负荷增加后的状态下并且车辆100变成准备好供给电力时(时刻t2)，增量负荷也由车辆100供给。当负荷减少时，供给电力不会变得不足且因此车辆100A不供给电力。
当负荷在如图10中的时间段t3至t4那样的短时间内增减时，车辆100A在负荷减少的过渡期也供给电力。
图11是示出了第二示例性实施例中的充电/放电控制处理的流程图。
在图11中，当开始向电气设备供给电力时，控制单元410在S300中判定除被指定为如上所述的待机车辆的车辆外的所有车辆是否全都被设定在发电电力供给模式下。
如果除该指定车辆外的所有车辆不是全都设定在发电电力供给模式下，亦即，如果至少一个车辆被设定在充电电力供给模式下(在S300中为“否”)，则处理返回S300。
如果除该指定车辆外的所有车辆全都被设定在发电电力供给模式下(在S300中为“是”)，则处理进行到S310，在S310中控制单元410起动处于充电电力供给模式下的指定车辆。这种情况下，该指定车辆可供给最低输出的电力，或如果能响应性地供给电力，则可保留在电力停止状态下。
在S320中，控制单元410判定电气设备的负荷增加率是否已增加至高于预定阈值α1的值。基于处于发电电力供给模式下的车辆能作出响应的电力变化率来确定该阈值α1。
如果负荷增加率等于或低于阈值α1(在S320中为“否”)，则处理返回S320并且控制单元410将电力分配确定为使得电气设备的要求电力由来自处于发电电力供给模式下的车辆的电力供给。
如果负荷增加率高于阈值α1(在S320中为“是”)，则发动机的发电电力无法适当地满足要求电力量。因此，控制单元410使控制转入S330以将电力分配确定为使得急增的要求电力量由来自指定车辆的蓄电装置的电力满足。
此后，控制单元410在S340中判定负荷变动是否变得稳定并且负荷增加率是否变成低于阈值α2(＜α1)。
如果负荷增加率等于或高于阈值α2(在S340中为“否”)，则处理返回S330并且控制单元410继续通过从指定车辆供给的电力来满足增量电力。
如果负荷增加率低于阈值α2且负荷变动变得稳定(在S340中为“是”)，则处理进行到S350并且控制单元410将电力分配确定为使得已从指定车辆供给的电力由处于发电电力供给模式的车辆供给。
通过对上述第一示例性实施例中的基本构型应用第二示例性实施例以执行根据上述处理的控制，即使当负荷量急增时也能更适当地分配电力。第二示例性实施例的问题在于，如果未发生负荷急增，则能够始终在充电电力供给模式下供给电力的一个车辆被设定在待机状态下，其结果是，待机车辆中储存的电力未被使用。这意味着可能由待机车辆供给的电力量由发动机产生，引起发动机运转次数增加和发动机运转时间更长。因此，应考虑被用作电力供给源的车辆数和最大额定负荷来确定是否使用该控制。
示例性实施例中的“发电电力供给模式”和“充电电力供给模式”分别是本发明中的“第一模式”和“第二模式”。
本文公开的实施例应该被视为只是说明性的而不在任何方面加以限制。本发明的范围并非由前文的描述而是由所附权利要求限定，并且预期本发明的范围包括落入等同于所附权利要求的含义和范围内的所有改型。

Claims (13)

1.一种用于向外部的电气设备(500)供给电力的电力供给系统，其中所述电力供给系统包括：控制装置(400)，所述控制装置控制要供给到所述电气设备的电力；和多个车辆(100，100A，100B)，每个车辆都具有蓄电装置(110)和内燃发动机(160)，其中
当向所述电气设备供给电力时，所述电力供给系统允许并联地电连接所述多个车辆(100，100A，100B)，所述多个车辆(100，100A，100B)中的每个车辆都能够选择第一模式和第二模式中的一者，所述第一模式是所述内燃发动机(160)被驱动以发电的模式，所述第二模式是在所述内燃发动机(160)停止的状态下供给储存在所述蓄电装置(110)中的电力的模式，并且
当从所述多个连接的车辆(100，100A，100B)向所述电气设备供给电力时，所述控制装置(400)将所述多个车辆(100，100A，100B)中的至少一个车辆控制成在所述第二模式下操作，其中
所述控制装置(400)基于装设在所述多个车辆(100，100A，100B)上的各所述蓄电装置(110)的充电状态来将所述车辆(100，100A，100B)从所述第二模式切换到所述第一模式，并且
当装设在所述多个车辆(100，100A，100B)之中储存较多电力的车辆上的所述蓄电装置(110)的充电状态变得小于预定的阈值时，所述控制装置(400)将其余车辆中的至少一个车辆切换到所述第一模式。
2.根据权利要求1所述的电力供给系统，其中
所述控制装置(400)将所述多个车辆(100，100A，100B)之中蓄电装置充电状态变得小于表示下限的基准值的一个车辆切换到所述第一模式，并且同时将其余车辆(100，100A，100B)中正在所述第一模式下操作且蓄电装置充电状态大于所述阈值的车辆从所述第一模式切换到所述第二模式。
3.根据权利要求1或2所述的电力供给系统，其中
所述阈值是表示允许所述电气设备在预定的负荷状态下连续操作预定时间的电力量的值。
4.根据权利要求1所述的电力供给系统，其中
所述控制装置(400)使所述多个车辆(100，100A，100B)中在所述第一模式下操作的车辆利用由该车辆产生的电力的至少一部分对所述蓄电装置(110)充电。
5.根据权利要求1所述的电力供给系统，其中
所述车辆包括具有Y型连接的三相线圈的旋转电机，并且来自所述车辆的电力经由所述三相线圈的中性点供给到所述电气设备。
6.根据权利要求1所述的电力供给系统，其中
所述控制装置装设在所述多个车辆中的一个车辆上。
7.根据权利要求1所述的电力供给系统，其中
当所有车辆(100，100A，100B)都已处于所述第二模式且一个车辆的蓄电装置(110)的充电状态低于表示下限的基准值时，所述控制装置(400)将该车辆控制成在所述第一模式下操作，并且所述控制装置(400)将另一车辆控制成在所述第二模式下操作。
8.一种用于向外部的电气设备(500)供给电力的电力供给系统，其中所述电力供给系统包括：控制装置(400)，所述控制装置控制要供给到所述电气设备的电力；和多个车辆(100，100A，100B)，每个车辆都具有蓄电装置(110)和内燃发动机(160)，其中
当向所述电气设备供给电力时，所述电力供给系统允许并联地电连接所述多个车辆(100，100A，100B)，所述多个车辆(100，100A，100B)中的每个车辆都能够选择第一模式和第二模式中的一者，所述第一模式是所述内燃发动机(160)被驱动以发电的模式，所述第二模式是在所述内燃发动机(160)停止的状态下供给储存在所述蓄电装置(110)中的电力的模式，并且
当从所述多个连接的车辆(100，100A，100B)向所述电气设备供给电力时，所述控制装置(400)将所述多个车辆(100，100A，100B)中的至少一个车辆控制成在所述第二模式下操作，其中
如果所述多个车辆(100，100A，100B)中存在在所述第一模式下操作的车辆并且所述电气设备的负荷增加率高于第一预定值，则所述控制装置(400)控制在所述第二模式下操作的车辆以供给与所述电气设备的增加的负荷量对应的电力。
9.根据权利要求8所述的电力供给系统，其中
如果所述电气设备的负荷增加率降至低于比所述第一预定值小的第二预定值，则所述控制装置(400)执行使在所述第一模式下操作的车辆供给与所述电气设备的增加的负荷量对应的电力的控制。
10.根据权利要求8所述的电力供给系统，其中
所述车辆包括具有Y型连接的三相线圈的旋转电机，并且来自所述车辆的电力经由所述三相线圈的中性点供给到所述电气设备。
11.根据权利要求8所述的电力供给系统，其中
所述控制装置装设在所述多个车辆中的一个车辆上。
12.根据权利要求8所述的电力供给系统，其中
当所有车辆(100，100A，100B)都已处于所述第二模式且一个车辆的蓄电装置(110)的充电状态低于阈值时，所述控制装置(400)将该车辆控制成在所述第一模式下操作，并且所述控制装置(400)将另一车辆控制成在所述第二模式下操作。
13.根据权利要求8所述的电力供给系统，其中
所述控制装置(400)使所述多个车辆(100，100A，100B)中在所述第一模式下操作的车辆利用由该车辆产生的电力的至少一部分对所述蓄电装置(110)充电。
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