CN105098868A - 双电源系统以及电动车 - Google Patents

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Abstract

提供一种抑制内部电阻较高的子电池的性能变差的双电源系统以及电动车。子电池(22)仅进行放电，当加速时向驱动电机(25)进行输出，当减速时，即使在驱动电机(25)产生再生电流也由二极管D2阻断，并将再生电流以及子电池(22)的输出都充电到内部电阻较低的主电池(21)中。因此，防止了由于子电池(22)反复进行过渡状态(充放电)而导致的电力损耗的产生，并且降低了由于频繁地反复进行放电的开始与停止而导致的电阻上升，因此，抑制(防止)了子电池(22)的温度上升以及性能变差。

Description

双电源系统以及电动车
技术领域
本发明涉及一种具有向负载供电的第一蓄电器及第二蓄电器的双电源系统、以及将所述负载作为驱动电机的搭载有所述双电源系统的电动车。
背景技术
近年来，随着绿色环保运动的提倡，从降低CO2排放等的观点来考虑，环境性能优异的电动车引人注目。
在此，在电动车中，除了以动力源为驱动电机，并至少以蓄电器为动力资源的EV(电动汽车)之外，还包括HEV(混合动力汽车)、PHEV(插电式混合动力汽车)以及FCV(燃料电池汽车)等。
在专利文献1中提出了由具有第一蓄电器以及第二蓄电器的双电源系统构成的电动汽车用电池的方案。
专利文献1所记载的电动汽车用电池是如下所述构成的，即：将高输出密度型二次电池(锂离子电池)与高能密度型二次电池(锂离子电池或锂聚合物电池)并联连接，将这些并联连接的二次电池的直流充电电力转换成交流电提供给驱动电机，并且，将作为所述驱动电机的交流发电电力的再生电力转换成直流电，对所述并联连接二次电池进行充电(专利文献1的[0013])。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平11-332023号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
但是，在所述专利文献1中公开的电动汽车用电池中，由于频繁地反复进行电动车的驱动电机的作功动作与再生动作，因此，特别是与高输出密度型二次电池相比，内部电阻较高的高能密度型二次电池的发热次数较多，由于温度上升而导致性能变差加速，使电池寿命变短，进而存在双电源系统的电动汽车用电池的寿命变短的这一技术课题。
本发明就是考虑到这一技术课题而实现的，其目的是提供一种能够抑制构成双电源系统的内部电阻较高的蓄电器(在本发明中称为第二蓄电器)的性能变差的双电源系统以及电动车。
解决技术课题的手段
本发明涉及的双电源系统具有：负载；向所述负载供电的第一蓄电器；向所述负载供电并且内部电阻比所述第一蓄电器高的第二蓄电器；以及至少控制所述第二蓄电器的放电的电力控制器，所述电力控制器控制为当所述负载正在动作时不进行向所述第二蓄电器的充电。
根据本发明，由于当负载正在动作时不进行向内部电阻较高的第二蓄电器的充电，因此，会防止出现所述第二蓄电器被过渡充电的情况，因此，会抑制所述第二蓄电器的温度上升，其结果是，能够抑制所述第二蓄电器的性能变差。
在这种情况下，优选所述电力控制器，当满足放电开始条件时开始所述第二蓄电器的放电，并且继续所述第二蓄电器的放电直到满足放电结束条件为止。
如上所述，一旦第二蓄电器开始放电，则在放电期间内以及例如从负载向第一蓄电器再生电力的期间内，第二蓄电器都是到满足放电结束条件为止能够继续放电。其结果是，能够减少在放电初期内部电阻变高且温度容易变高的第二蓄电器的放电初始状态的产生次数，因此，能够防止第二蓄电器的温度上升。
另外，放电开始条件与放电结束条件既可以设定成与低于上限温度时(放电开始条件)、高于上限温度时(放电结束条件)相同的条件，也可以设定成不同的条件。另外，在设定为相同条件的情况下，为了防止振荡而可以设置滞后。
作为不同的条件，所述放电开始条件包括所述第二蓄电器的温度成为低于上限温度的温度的情况，所述放电结束条件也可以设为所述第二蓄电器的剩余容量成为零值之时。由此，能够抑制内部电阻较高的第二蓄电器的性能变差，并能够将第一以及第二蓄电器的容量用尽，因此，能够延长使用双电源系统的装置的动作时间。
另外，优选所述电力控制器控制为：使来自所述第二蓄电器的放电电流成为恒定电流值。这样一来，由于控制内部电阻较高的所述第二蓄电器的放电以恒定的电流值进行的放电电流，因此，能够抑制电流值的变化，所以，第二蓄电器的温度上升得到了抑制，其结果是，能够抑制第二蓄电器的性能变差。
而且，所述电力控制器也可以进行以下控制，即：当放电到所述第一蓄电器的充电时内部电阻成为规定值以下时，设为满足所述放电开始条件，从而开始所述第二蓄电器的放电，并接受所述放电电流作为所述第一蓄电器的充电电流。这样一来，在所述第一蓄电器接受所述第二蓄电器的放电电流作为充电电流之前，使所述第一蓄电器一直放电到其充电时内部电阻成为规定值以下为止，然后，从所述第二蓄电器接受所述充电电流，因此，由充电电流引起的第一蓄电器的充电损耗(充电时内部电阻×充电电流)变小，能够提高作为双电源系统的综合效率的系统效率。
另外，所述电力控制器还可以进行以下控制，即：当放电到所述第一蓄电器的剩余容量成为规定值以下时，设为满足所述放电开始条件，从而开始所述第二蓄电器的放电，并接受所述放电电流作为所述第一蓄电器的充电电流。这样一来，在所述第一蓄电器接受所述第二蓄电器的放电电流作为充电电流之前，使所述第一蓄电器一直放电到其剩余容量成为规定值以下为止(是与所述充电时内部电阻成为规定值以下为止等价的条件)，然后，从所述第二蓄电器接受所述充电电流，因此，在这种情况下，由充电电流引起的第一蓄电器的电力损耗(充电时内部电阻×充电电流)也会变小，能够提高作为双电源系统的综合效率的系统效率。
另外，优选将所述负载设为在所述动作中进行作功动作或再生动作的驱动电机，并且所述电力控制器仅使所述第一蓄电器接受伴随所述驱动电机的再生动作而产生的再生电流作为充电电流。即，由于构成为仅使内部电阻较低的第一蓄电器接受伴随驱动电机的再生动作产生的再生电流作为充电电流，因此，能够避免内部电阻较高的第二蓄电器的温度上升以及性能变差。除此之外，也能够提高作为系统的再生效率。
本发明还包括搭载有所述双电源系统的电动车，其中，沿着该电动车的前后方向，顺序地配置了所述驱动电机、所述第一蓄电器以及所述第二蓄电器。
如上所述，将向驱动电机供电的内部电阻较低的第一蓄电器配置在距离所述驱动电机较近的一侧(将内部电阻较高的第二蓄电器配置在距离所述驱动电机较远的一侧)，因此，能够缩短将驱动电机与所述第一蓄电器电连接的线路，能够降低所述驱动电机的作功时的所述线路上的损耗，另外，当所述驱动电机处于动作中时，仅将所述驱动电机的再生电力充电给所述第一蓄电器，因此，当所述驱动电机的再生时也能够减小所述线路上的损耗，并能够缩短充放电电流频繁流动的所述线路，因此，也能够减小来自所述线路的不必要的辐射。
发明效果
根据本发明，由于当负载正在动作中时不对内部电阻较高的第二蓄电器进行充电，因此，防止了所述第二蓄电器的过渡充电状态的发生，从而抑制了所述第二蓄电器的温度上升，其结果是，能够抑制所述第二蓄电器的性能变差。
附图说明
图1是提供了本实施方式所涉及的双电源系统的电动车的概要电路框图。
图2是所述电动车的示意性结构图。
图3是转换器作为降压转换器而在降压模式下动作时的电动车的概要电路框图。
图4是降压模式时的动作概要表的说明图。
图5A是主电池的剩余容量比规定值较低时的作功动作时的双电源系统的概要动作说明图；图5B是主电池的剩余容量比规定值较低时的再生动作时的双电源系统的概要动作说明图；图5C是主电池的剩余容量比规定值高时的作功动作时的双电源系统的概要动作说明图；图5D是主电池的剩余容量比规定值高时的再生动作时的双电源系统的概要动作说明图。
图6是转换器作为升压转换器而在升压模式下动作时的电动车的概要电路框图。
图7是升压模式时的动作概要表的说明图。
图8是表示针对主电池的剩余容量的放电时内部电阻的变化特性与充电时内部电阻的变化特性的特性图。
图9是用于说明子电池电压比主电池电压高时的子电池的降压时的动作的流程图。
图10是用于说明子电池电压比主电池电压高时的子电池的降压时的动作的时序图。
图11是用于说明子电池电压比主电池电压较低时的子电池的升压时的动作的流程图。
图12是用于说明子电池电压比主电池电压较低时的子电池的升压时的动作的时序图。
图13是实施方式的动作概要说明图。
图中：
10…双电源系统
12…电动车
14…前部座位
15…方向盘
16…后部座位
21…主电池
22、22a～22d…子电池
23、24、53～56…线路
25…驱动电机
27…转换器
28…插头
30～32…ECU
36…通信线
38…逆变器
40…车载充电器
60、62…动作概要表
具体实施方式
以下，关于涉及本发明的双电源系统，举出优选的实施方式，并参照附图进行详细说明。
图1是使用了涉及该实施方式的双电源系统10的电动车12的概要电路框图。
图2是具有前部座位14与后部座位16的两人乘坐的所述电动车12的示意性结构图。在该电动车12中，坐在前部座位14的司机在行驶时操作方向盘15等。
在图2中，在电动车12中的前部座位14的座位下的车底部配置了作为相对高输出·高价且内部电阻较低的第一蓄电器的主电池(主BAT)21，并在后部座位16的下方后轮WR的上方的底盘上配置了作为相对地内部电阻高且廉价的第二蓄电器的子电池(子BAT)22。子电池22是将四块子电池22a、22b、22c和22d并联连接来使用的，在充电的情况下，不仅车载充电器40，也能够利用从电动车12卸下的未图示的外部充电器在家中等场所进行充电。
在电动车12中，在前车盖下配置驱动前轮WF的驱动电机25，在后轮WR的轮舱附近的底盘上配置直流电压转换用的转换器27，在电动车12的后侧部分配置外部充电用的插头28。
如上所述，在电动车12中，沿着电动车12的前后方向按顺序配置了驱动电机25、主电池21、转换器27以及子电池22。通过这样进行配置，能够分别使作为驱动电机25与主电池21之间的电力线的线路23、24(参照图1)的布线(线路)长度和作为从主电池21经由转换器27到子电池22之间的电力线的线路(电力线)55、56、53、54(参照图1)的布线(线路)长度成为最短。
另外，在为了驱动后轮WR而将驱动电机25配置在后轮WR的附近的情况下，如果沿着电动车12的前后方向从后侧向前侧，同样按顺序配置驱动电机25、主电池21、转换器27以及子电池22，则同样能够使布线(线路)长度成为最短。
另外，还能够形成将转换器27、电流传感器46以及子电池ECU32与子电池22组成一体而制作的子电池集合(子电池组装体)，在这种情况下，能够将电动车12的系统结构更紧凑地形成简易的结构。
如图1所示，双电源系统10基本上具有：作为负载(作功负载、再生负载)的驱动电机25、能够向驱动电机25提供(放电)相对大电力并且用来自驱动电机25的再生电力充电的主电池21、能够向驱动电机25提供(放电)相对小电力并且能够向主电池21提供充电用的电力的子电池22、在子电池22与主电池21之间，状态被切换控制为直接连结状态、升压状态或降压状态的电压转换器，并且也作为电力控制器发挥功能的转换器27、以及各种ECU(ElectronicControlUnit：电子控制单元)30～32。
ECU30～32与共通的通信线36连接，除了通过通信线36共享相互之间的各种数据之外，也能够进行指令信号以及确认信号的发送接收等的通信。另外，在所述各种数据中也包括来自后面要提到的各种传感器的数据。
转换器27的二次侧2S、2S′经由作为电力线的线路55、56以及线路23、24，通过作为直流交流转换器的逆变器(INV)38而与驱动电机25连接，并且，与转换器27的二次侧2S、2S′经由线路55、56连接的主电池21经由线路23、24并通过所述转换器而与驱动电机25连接。
在线路23与24之间配置了车载充电器40。车载充电器40与外部充电用的插头28连接。
车载充电器40以及逆变器38由车辆ECU30进行控制。
逆变器38由例如三相全桥型电路构成，当加速时以及定速行驶时(作功时)，将由主电池21等在二次侧2S、2S′生成的直流电压转换成交流电压并施加给驱动电机25，并且，在减速等情况下(再生动作时)，将由驱动电机25生成的再生电力(交流电压)转换成直流电压的再生电力并提供给主电池21。
在主电池21中，将兼作启动开关(电源开关)的接触器42与电流传感器44串联连接，主电池21以及接触器42由主电池ECU31进行控制管理。由电流传感器44检测出的针对主电池21的充放电电流值被作为主电池电流值Imain而被主电池ECU31获取。
另外，主电池21的端子间电压值(主电池电压值、主电池电压)Vmain或温度值(主电池温度值、主电池温度)Tmain也通过未图示的电压传感器以及温度传感器而被主电池ECU31获取。因此，主电池ECU31能够计算并控制作为主电池21的剩余容量的SOC(SOCm或者称为主电池剩余容量SOCm)。
另一方面，与转换器27的一次侧1S、1S′之间连接的子电池22，串联连接了电流传感器46，子电池22由子电池ECU32进行控制管理。由电流传感器46检测出的来自子电池22的放电电流值作为子电池电流值Isub而被子电池ECU32获取。
另外，子电池22的端子间电压值(子电池电压值、子电池电压)Vsub以及温度值(子电池温度值、子电池温度)Tsub通过未图示的电压传感器以及温度传感器而被子电池ECU32获取。因此，子电池ECU32能够计算出并控制作为子电池22的剩余容量的SOC(SOCs或者称为子电池剩余容量SOCs)。
转换器27是众所周知的H型升降压转换器，包括：根据来自子电池ECU32的栅极驱动信号Sg1、Sg2、Sg3、Sg4的电位来进行接通/断开驱动的MOSFET或IGBT等开关元件的晶体管Q1、Q2、Q3、Q4；与这些晶体管Q1～Q4分别逆向连接的二极管D1、D2、D3、D4；以及电抗器50。另外，在该实施方式中，如图1的元件符号所示，使用MOSFET。
由晶体管Q1和二极管D1构成一次侧1S、1S′的上臂元件U1；由晶体管Q2和二极管D2构成二次侧2S、2S′的上臂元件U2。另外，由晶体管Q3和二极管D3构成二次侧2S、2S′的下臂元件U3；由晶体管Q4和二极管D4构成一次侧1S、1S′的下臂元件U4。
从子电池ECU32向各晶体管Q1～Q4提供与转换器27的动作模式(后面要提到的升压模式、降压模式以及直接连结模式)对应的栅极驱动信号Sg1～Sg4。
电抗器50被连接在一次侧1S、1S′的上臂元件U1和下臂元件U4的中点与二次侧2S、2S′的上臂元件U2和下臂元件U3的中点之间。
在一次侧1S、1S′之间以及二次侧2S、2S′之间分别连接了平滑用的蓄电器51、52。
上述车辆ECU30、主电池ECU31以及子电池ECU32分别是包括微型计算机的计算机，除了CPU(中央处理器)、作为存储器的ROM(也包括EEPROM)、RAM(随机存取存储器)之外，还具有A/D转换器、D/A转换器等的输入输出装置以及作为计时部的计时器等，CPU通过读取并执行记录在ROM中的程序，从而发挥各种功能实现部(功能实现单元)、例如控制器、计算部以及处理部等功能。
另外，在本实施方式中，构成双电源系统10的主电池ECU31与车辆ECU30是一体形成的部件，另外，也能够将构成双电源系统10的子电池ECU32与转换器27一体形成。
在此，关于转换器27的动作模式，按照A.降压模式以及B.升压模式的顺序而对电路动作进行说明。
A.转换器27的降压模式
在这种情况下，将子电池电压Vsub设定得比主电池电压Vmain更高(Vsub＞Vmain)。具体而言，通过调整构成主电池或子电池的单元个数来实现这种电压关系。
关于转换器27以子电池电压Vsub为基准来发挥降压转换器的功能的动作模式(降压模式)的动作，参照图3的表示转换器27的降压转换器的布线状态的概要电路框图(基本上，构成下臂元件U3、U4的晶体管Q3、Q4都为OFF状态)以及图4的存储在子电池ECU32的ROM中的降压模式时的动作概要表60进行说明。
在行驶时的作功状态(降压放电、直接连结放电)下，当子电池电压Vsub与主电池电压Vmain(Vsub＞Vmain)接近时，子电池ECU32使晶体管Q1、Q2成为Q1、Q2＝ON(直接连结状态：直接连结模式)，将来自子电池22的放电电流(直接连结放电电流)通过晶体管Q1、电抗器50以及二极管D2提供给二次侧2S、2S′侧。在使子电池22进行降压放电的情况下，即使Vsub＞Vmain并且Q2＝ON，电流也不会出现逆流。通过将转换器27设置为直接连结状态，能够使转换器27的开关损耗成为零值。
在行驶时的作功状态(降压放电、电流控制)下，在将子电池电压Vsub降压并控制由子电池22流出的放电电流的情况下，将晶体管Q1控制为Q1＝PWM(脉冲宽度调制)，使晶体管Q2成为Q2＝OFF。另外，晶体管Q2是MOSFET，因此，通过进行控制而使放电时Q2＝ON、且仅在再生时Q2＝OFF，从而能够减少二极管D2导致的通电损耗(正向电力损耗)，从而能够提高子电池22的电力利用效率。
在对晶体管Q1进行PWM控制时，当该晶体管Q1导通时，子电池22的放电电流通过晶体管Q1、电抗器50以及晶体管Q2(二极管D2)而被提供给二次侧2S、2S′，当该晶体管Q1截止时，积蓄在电抗器50中的电能通过二极管D4、电抗器50以及晶体管Q2(二极管D2)而被提供给二次侧2S、2S′。
另外，当对晶体管Q1进行PWM控制时，当晶体管Q1截止、导通时，相应地进行使晶体管Q4成为接通、断开的相辅PWM控制，由此，能够有效地将积蓄在电抗器50中的电能提供给二次侧2S、2S′。
接下来，在行驶时的再生状态(继续放电)下，进行以下控制，即：使晶体管Q2成为Q2＝OFF，将由驱动电机25通过逆变器38提供的再生电力由二极管D2阻断(截断)，将再生电力仅充电给主电池21，并且，为了不使子电池22成为断开状态(能够继续放电状态)，将晶体管Q1设为PWM控制状态或导通状态，使子电池22的放电电流通过晶体管Q1以及二极管D2而被充电到主电池21中。
如上所述，在行驶时的作功状态下，如图5A所示，进行以下控制，即：在主电池21的主电池剩余容量SOCm低于阈值剩余容量SOCmth(后面要提到)(SOCm＜SOCmth)的情况下，或在主电池21与子电池22的电压差比阈值大(如后面要提到的那样，Vsub-Vmain＞ΔVstartth1)的情况下，由主电池21向驱动电机25提供电流，并由子电池22提供额定电流以下的恒定电流Id1(后面会提到)
在行驶时的再生状态下，如图5B所示，进行以下控制，即：再生电流都充电给主电池并且不停止子电池22的放电地将所述恒定电流Id1提供给主电池21.
通过进行这种控制，子电池22连续地流出比额定电流少的恒定电流Id1，使反复进行子电池22的放电开始与放电停止的频度变少，并且子电池22的放电量的变化也小，因此，不会产生放电开始时以及放电量变化时的电阻上升，能够抑制子电池22的发热。
另外，在行驶时的作功状态下，如图5C所示，进行以下控制，即：在主电池21的主电池剩余容量SOCm超过阈值剩余容量SOCmth(SOCm＞SOCmth)的情况下，或在主电池21与子电池22的电压差比阈值小(如后面要提到的那样，Vmain-Vsub＜ΔVstartth2)的情况下，由主电池21向驱动电机25提供电流，而不从子电池22提供电流(将子电池22设为非动作状态)。
在行驶时的再生状态下，如图5D所示，进行以下控制，即：将所有的再生电流充电给主电池21，并且不从子电池22提供电流(将子电池22设为非动作状态)。通过进行这种控制，作为双电源系统10，变成仅用低电阻的主电池21进行充放电，能够减少发热，并且，由于子电池22不动作，因此，能够提高作为双电源系统10的综合效率的系统效率。
接下来，当利用停车时的车载充电器40来对主电池21进行充电时，由外部电力产生的充电电流通过插头28以及车载充电器40而被提供给主电池21，并且，也会考虑主电池21的SOCm而提供给子电池22。
当停车时电动车处于放置时，接触器42处于打开状态，并且，晶体管Q1、Q2处于Q1、Q2＝OFF状态，主电池21以及子电池22都处于断开状态，这就形成了双电源系统10的电池保护状态。
以上是转换器27的A.降压模式的电路动作的说明。
B.转换器27的升压模式
接下来，关于转换器27发挥升压转换器功能的动作模式(升压模式)的动作，参照图6的概要电路框图(基本上，构成下臂元件U4的晶体管Q4成为Q4＝OFF)以及图7的动作概要表进行说明。在这种情况下，将子电池电压Vsub设定得比主电池电压Vmain低。具体而言，通过调整构成主电池21或子电池22的单元个数来实现这种电压的关系。
在行驶时的作功状态(升压放电、直接连结放电)下，在子电池电压Vsub比主电池电压Vmain低Vsub＜Vmain)的情况下，不能够采用直接连结状态，因此，将Q1～Q3设成Q1～Q3＝OFF。
在行驶时的作功状态(升压放电)下，在将子电池电压Vsub升压到主电池电压Vmain来控制从子电池22流出的放电电流的情况下，使晶体管Q1成为Q1＝ON，使晶体管Q2成为Q2＝OFF(由于晶体管Q2是MOSFET，因此，与降压模式相同，也可以设成当放电时Q2＝ON，且仅当再生时设成Q2＝OFF)，并对晶体管Q3进行PWM控制，由此，当Q1＝ON、Q3＝ON时，利用子电池22的放电电流在电抗器50中积蓄能量，当Q1＝ON，Q3＝OFF时，积蓄在电抗器50中的能量通过二极管D4、电抗器50以及二极管D2被提供给转换器27的二次侧2S、2S′。
另外，在这种情况下，也与晶体管Q3的截止、导通时相应地进行使晶体管Q2成为导通、截止的相辅PWM控制，由此，能够有效地将积蓄在电抗器50中的电能提供给二次侧2S、2S′。
在行驶时的再生状态下并且不会从子电池22中流出放电电流的情况下，使晶体管Q2、Q3成为Q2、Q3＝OFF，将由驱动电机25通过逆变器38提供的再生电力用二极管D2阻断(截断)，仅充电给主电池21。在此，针对在Q2中使用MOSFET的情况，通过进行当放电时使Q2＝ON、且仅在再生时使Q2＝OFF的控制，能够消除二极管D2导致的通电损耗，从而能够提高电力利用效率。
另一方面，在行驶时的再生状态下并且从子电池22继续流出放电电流的情况下，进行以下控制，即：为了使子电池22不会成为断开状态，使晶体管Q1成为ON状态，将晶体管Q3控制为Q3＝PWM状态并继续升压，使子电池22的放电电流通过晶体管Q1以及二极管D2而被充电到主电池21。
当用停车时的车载充电器40对主电池21充电时，由外部电力产生的充电电流通过插头28以及车载充电器40而被提供给主电池21，并且也会考虑主电池21的SOCm而提供给子电池22。
当停车时电动车12处于放置时，接触器42处于打开状态，并且，晶体管Q1、Q2、Q3处于Q1、Q2、Q3＝OFF状态，主电池21以及子电池22都处于断开状态，这就形成了双电源系统10的电池保护状态。
以上是转换器27的B.升压模式的电路动作的说明。
作为示例，图8示出表示当主电池21的电池温度Tmain为常温(Tmain＝25[℃])时的相对于主电池21的主电池剩余容量SOCm[％]的变化而言的直流电阻的内部电阻Rdc(充电时内部电阻Rcd与放电时内部电阻Rddc)的变化的代表性特性71、72。
在主电池剩余容量SOCm为35～70[％](主电池电压Vmain是Vmainstop～Vmainstart)的范围内，用实线所示的充电时内部电阻Rcdc以及用虚线所示的放电时内部电阻Rddc都是内部电阻Rdc最小，成为充分小的基准电阻值(基准值)Rr。
放电时内部电阻Rddc，即使在主电池剩余容量SOCm提高到90[％]左右(主电池电压Vmain是Vmain＝Vmainmax左右)也不会从基准电阻值Rr发生变化，但是，充电时内部电阻Rcdc要留意内部电阻Rdc增加到基准电阻值Rr的大约1.2倍的内部电阻1.2Rr的这点。另外，在主电池剩余容量SOCm是35[％]以下的情况下，要留意充电时内部电阻Rcdc以及放电时内部电阻Rddc也从基准电阻值Rr开始增加的这点。另外，在本实施方式中，在主电池21的SOCm为35[％](Vmain＝Vmainstop)～90[％](Vmain＝Vainmax)左右的范围内使用子电池22。
在此，将Vmain＝Vmainstop的电压称为主电池21的使用下限电压Vmainstop。另外，在本实施方式中，将子电池22的使用下限电压设为Vsub＝Vsubstop(后面要提到)。本实施方式中的各电压的大小关系为：Vmainstop＜Vsubstop＜Vmainstart＜Vmainmax的大小关系。
接下来，关于使用了基本上如上所述构成并动作的涉及本实施方式的双电源系统10的电动车12的子电池22的放电动作的详细情况，基于C.子电池22的降压时(使转换器27作为降压转换器动作时)的动作流程图与时序图、以及D.子电池22的升压时(使转换器27作为升压转换器动作时)的动作流程图与时序图，进行更加详细的说明。另外，由于关于转换器27的降压转换器以及升压转换器和直接连结的各动作本身已经进行了说明，因此，省略或者进行简单说明。
C.子电池22的降压时的详细动作
关于当子电池电压Vsub比主电池电压Vmain高(Vsub＞Vmain)时的子电池22的降压时的动作，基于图9的流程图以及图10的时序图进行说明。另外，涉及图9的流程图的程序的执行主体是子电池ECU32。另外，从图9的流程图的步骤S1的判断处理开始到返回到该步骤S1的判断处理为止的处理周期是以不会对电动车12的行驶产生影响的极短的时间间隔反复执行的。
在步骤S1中，当使与切换作为电动车12的驱动源的驱动电机25的动作停止的点火开关对应的驱动开关(启动SW、未图示)成为接通(ON)状态时，例如在行驶中，在步骤S2以极短的时间间隔，子电池ECU32检测出子电池22的子电池电压值Vsub、子电池温度值Tsub以及子电池电流值Isub。
另一方面，在该步骤S2中，主电池ECU31检测出主电池21的主电池电压值Vmain、主电池温度值Tmain以及主电池电流值Imain，并且，子电池ECU32通过通信线36获取主电池电压值Vmain以及主电池温度值Tmain。在该步骤S2的各种传感器进行的电压或温度的检测处理是在启动SW成为接通(ON)状态的期间内以极短的所述时间间隔执行的。
在以后的说明中，关于通过通信线36进行的数据的发送与接收以及指令的发送与接收，为了避免复杂而基本上省略。
接下来，在步骤S3中判断主电池21的剩余容量SOCm是否低于内部电阻Rdc降低到基准电阻值Rr为止的阈值剩余能量容量SOCmth。在不低于(步骤S3：否)的情况下，返回到步骤S2；在低于(步骤S3：是)的情况下，在步骤S4中，子电池ECU32计算出主电池电压Vmain与子电池电压Vsub的电压差ΔV(ΔV＝Vsub-Vmain)，并判断计算出的电压差ΔV是否成为超过子电池22的放电开始电压差阈值ΔVstartth1的值。
在此，子电池22的放电开始电压差阈值ΔVstartth1是这样决定的，即：例如电压差ΔV的下限值是以能够可靠地实施所希望的放电控制的这一理由而加入电压检测误差以及实际使用时的电压的急剧的变动范围等因素而决定的；电压差ΔV的上限值是以子电池22成为短周期的间断运行、并且不会发生电阻值的上升的方式，加入主电池21的电压降低预测等因素而决定的。
另外，在将升压与降压组合地从子电池22进行放电的情况下，能够与主电池电压Vmain毫无关系地进行放电，因此，无需计算出电压差ΔV。
在步骤S4的判断为否定(步骤S4：否)的情况下，返回到步骤S2；在步骤S4的判断为肯定(步骤S4：是)的情况下，子电池ECU32判断子电池温度Tsub是否成为低于上限温度Tc的温度(Tsub＜Tc)。该上限温度Tc被事先设定成一旦子电池温度Tsub超过该上限温度Tc则会加剧子电池22的性能变差的温度。
在子电池温度Tsub不是低于上限温度Tc的温度(步骤S5：否)的情况下，返回到步骤S2；当判断子电池温度Tsub是低于所述上限温度Tc的温度(步骤S5：是)时，在步骤S6中，从子电池22以额定电流以下的恒定电流Id1开始放电(时刻t1)。
接下来，在步骤S7中进行如下判断，即：是否由于放电，子电池电压Vsub降低，从而使电压差ΔV成为低于放电休止(停止)阈值差电压ΔVstopth1的值；或者，是否由于放电，子电池温度Tsub上升，从而成为超过上限温度Tc的值；或者，启动SW是否成为断开，当所述任意一个判断都是否定(步骤S7：否)时，继续在步骤S6开始的来自子电池22的放电；当任意一个判断都是肯定(步骤S7：是)时，停止来自子电池22的放电。例如，电压差ΔV成为低于放电休止阈值电压差ΔVstopth1的值，休止(停止)来自子电池22的放电(时刻t2)。
在此，例如由于存在在转换器27的电压下降而导致不能放电的电压差区域中会反复进行微小的放电与充电的可能性的这一理由，而确实需要停止放电，因此，子电池22的放电休止阈值差电压ΔVstopth1是通过加入电压检测误差以及实际使用时的电压的急剧的变动范围等因素而决定的。
之后，在时刻t3，步骤S3、S4和S5成为肯定；在时刻t4，虽然未反映在流程图中，但子电池电压Vsub成为子电池停止电压Vsubstop，因此，停止了放电。在时刻t5，主电池电压Vmain成为主电池停止电压Vmainstop，因此，停止了放电。
以上是C.子电池22的降压时的详细动作的说明。
D.子电池22的升压时的详细动作
接下来，关于子电池电压Vsub比主电池电压Vmain低时的子电池2的升压时的动作，基于图11的由子电池ECU32执行的流程图以及图12的时序图进行说明。该图11的流程图的各处理与图9的流程图的各处理相比，在步骤S4与S7的处理被步骤S4′、S7′的处理代替这一点上不同，因此，关于其他步骤的处理，省略或者进行简单说明。
在图11的步骤S1中，当电动车12的启动SW成为接通状态时，在步骤S2中，除了子电池电压值Vsub、子电池温度值Tsub以及子电池电流值Isub之外，还检测出主电池电压值Vmain、主电池温度值Tmain以及主电池电流值Imain。
接下来，在步骤S3，判断主电池21的剩余容量SOCm是否低于内部电阻Rdc降低到基准电阻值Rr的阈值剩余容量SOCmth。在不低于(步骤S3：否)的情况下，返回到步骤S2；在低于(步骤S3：是)的情况下，在步骤S4′，子电池ECU32计算出主电池电压Vmain与子电池电压Vsub的电压差ΔVi(ΔVi＝Vmain-Vsub)，并判断计算出的电压差ΔVi是否成为低于子电池22的放电开始电压差阈值ΔVstartth2的值。
在此，子电池22的放电开始电压差阈值ΔVstartth1是这样决定的，即：例如电压差ΔV的下限值是以能够可靠地实施所希望的放电控制的这一理由而加入电压检测误差以及实际使用时的电压的急剧的变动范围等因素而决定的；电压差ΔV的上限值是以子电池22成为短周期的间断运行、并且不会发生电阻值的上升的方式，加入主电池21的电压降低预测等因素而决定的。
在步骤S4′的判断为否定(步骤S4′：否)的情况下，返回到步骤S2；在步骤S4′的判断为肯定(步骤S4′：是)的情况下，子电池ECU32判断子电池温度Tsub是否成为低于上限温度Tc的温度(Tsub＜Tc)。
在子电池温度Tsub没有成为低于上限温度Tc的温度的情况下，返回到步骤S2，当判断子电池温度Tsub是低于上限温度Tc的温度(步骤S5：YES)时，在步骤S6，从子电池22开始以恒定电流Id1进行的放电(时刻t11)。
接下来，在步骤S7′中进行如下判断，即：是否由于放电而使子电池电压Vsub降低，从而电压差ΔVi成为高于放电休止(停止)阈值差电压ΔVstopth2的值；或者，是否由于放电而使子电池温度Tsub上升，从而成为超过上限温度Tc的值；或者，子电池22的剩余容量是否成为零(SOCs＝0)，或者，启动SW是否成为断开，当任意一个判断都是否定(步骤S7′：否)时，继续在步骤S6开始的来自子电池22的放电；当任意一个判断都是肯定(步骤S7′：是)时，停止来自子电池22的放电。例如，图12表示了由于放电而导致子电池电压Vsub降低，从而电压差ΔVi成为高于放电停止阈值差电压ΔVstopth2的值的情况(时刻t12)。
在此，子电池22的放电休止阈值差电压ΔVstopth2是例如通过考虑转换器27的电压转换损耗而决定的。
以下，在时刻t13，步骤S4′、S5成为肯定；在时刻t14，虽然未反映在流程图中，但子电池电压Vsub成为子电池停止电压Vsubstop，因此，停止了放电。在时刻t15，主电池电压Vmain成为主电池停止电压Vmainstop，因此，停止了放电。
[实施方式的总结]
如上所说明的那样，在所述电动车12中使用的涉及该实施方式的双电源系统10具有：作为负载的驱动电机25、作为向该驱动电机25供电的第一蓄电器的主电池21、作为向驱动电机25供电，并且内部电阻比所述主电池21高的第二蓄电器的子电池22、以及作为至少控制所述子电池22的放电的电力控制器的子电池ECU32。
另外，由子电池ECU32控制的转换器27从配置了子电池22的一次侧1S、1S′向配置了主电池21的二次侧2S、2S′，被控制为降压模式(发挥降压转换器功能的模式)、升压模式(发挥升压转换器功能的模式以及直接连结模式。在二次侧2S、2S′侧，经由作为直流/交流的电能转换器的逆变器38配置了驱动电机25。
在该实施方式中，电力控制器由子电池ECU32以及转换器27构成，但也可以是电池ECU32或转换器27。
子电池ECU32，当所述驱动电机25正在进行再生动作时，使构成转换器27的晶体管Q2成为Q2＝OFF，由发挥电流断路器功能的二极管D2将从驱动电机25通过逆变器38提供给二次侧2S、2S′的再生电流阻断，以使不对子电池22进行充电，所以，能够抑制内部电阻较高的子电池22的充电电流导致的焦耳热的生成，因此，会抑制子电池22的温度上升，其结果是，能够抑制子电池22的性能变差。另外，与主电池21相比内部电阻较高的子电池22，特别是在充电开始初期阶段会使内部电阻变高，因此，能够有效地抑制(防止)性能变差。
另外，在子电池22正处于放电的例如时刻t1～t2(时刻t11～t12)的期间内、以及时刻t3～t4(时刻t13～t14)的期间内，即使产生再生电流，也由于利用二极管D2阻断了再生电流，从而使再生电流都充电到内部电阻低的主电池21中，因此，能够将子电池22反复过渡状态(充电)而造成的电力损耗的产生防患于未然，并且，会抑制子电池22的温度上升，因此，将会抑制(防止)性能变差。
在此，子电池ECU32优选当满足放电开始条件(步骤S3、S4′、S5)时，开始子电池22的放电；直到满足放电结束条件(步骤S7、S7′)为止，继续子电池22的放电。
如上所述，一旦子电池22开始放电，则不但在放电中，而且在从作为负载的驱动电机25向主电池21再生了电力的期间中也能够直到满足放电结束条件(步骤S7、S7′)为止继续放电(步骤S6)。由此，在放电初期，虽然内部电阻变高，子电池22的温度Tsub容易变高，但由于能够减少放电初期状态的产生次数，因此，能够防止子电池22的温度上升。
另外，放电开始条件与放电结束条件既可以设定成与例如温度低于上限温度Tc{阈值温度(设定温度)、或额定温度}时(放电开始条件)、超过上限温度Tc时(放电结束条件)相同的条件，也可以设定成不同的条件。另外，在设定成相同条件的情况下，为了防止振荡，优选设置滞后。
作为不同的条件，所述放电开始条件包括子电池22的温度(子电池温度Tsub)成为低于上限温度Tc的温度的情况，所述放电结束条件可以是子电池22的剩余容量SOCs成为零值时。由此，能够抑制内部电阻较高的子电池22的性能变差，并能够用尽主及子电池21、22的容量，因此，能够延长使用了双电源系统10的装置、在此为电动车12的持续行驶距离等以延长动作时间。
子电池ECU32优选以来自子电池22的放电电流Idsub成为恒定电流值Id1的方式进行控制。这样一来，来自内部电阻较高的子电池22的放电，通过将放电电流Idsub控制为以恒定电流值Id1进行，从而能够抑制电流值的变化，因此，会抑制子电池22的温度上升，其结果是，能够抑制子电池22的性能变差。放电优选尽可能为连续的放电，并控制为使变动幅度减小。
在此，子电池ECU32将主电池21的充电时内部电阻Rcdc变低，并且使主电池21的充电损耗变成较低(充电效率较高)的状态时(例如，当剩余容量SOCm低于阈值剩余容量SOCmth时、或子电池温度Tsub低于上限温度Tc时、或主电池电压Vmain降低到与阈值剩余容量SOCmth对应的充电开始电压Vmainstart时)作为满足放电开始条件的标志，开始来自子电池22的放电，另一方面，当成为所述充电损耗较高(充电效率较低)的状态时(例如，当剩余容量SOCm超过阈值剩余容量SOCmth时，或当子电池22的剩余容量SOCs成为零值时，或当主电池电压Vmain超过与阈值剩余容量SOCmth对应的充电开始电压Vmainstart时)，结束来自子电池22的放电，由此，来自子电池22的放电是当成为主电池21的充电损耗较低(充电效率较高)的状态时进行的，因此，能够避免在子电池22向主电池21的电力传输效率较低的状态下进行放电，换句话说，能够抑制子电池22向主电池21放电的电力传输损耗。
另外，在子电池22开始放电之后，当主电池21的充电效率成为较低的状态时，结束放电，因此，能够避免在从子电池22向主电池21传输电力的效率较低的状态下进行子电池22的放电(主电池21的充电)。
在此，子电池ECU32通过以来自子电池22的放电电流Idsub成为电流阈值Idth以下的电流(在图10和图12中为电流值Id1)的方式进行控制，由此，会抑制子电池22的温度上升，其结果是，能够抑制子电池22的性能变差。电流阈值Idth被设定为比额定电流值低的值。
另外，子电池ECU32将主电池21的所述充电损耗成为低状态之时设为：主电池21的充电时内部电阻Rcdc成为规定值、例如最小基准电阻值Rr(Rcdc≤Rr)之时。实际上，Rcdc难以高精确度地进行测定，因此，通过读入由SOC与主电池温度Tmain制成的图来进行控制。例如，根据主电池温度Tmain来引用阈值剩余容量SOCmth的值，判断充电时内部电阻Rcdc成为了基准电阻值Rr。
如上所述，在主电池21从子电池22接收充电电流之前，直到主电池21的充电时内部电阻Rcdc成为规定值以下为止，使主电池21放电，然后，从子电池22接收所述充电电流，通过设为这种结构，从而使充电电流导致的主电池21的电力损耗(充电时内部电阻值Rcdc×充电电流)变小，能够提高作为双电源系统10的综合效率的系统效率。
另外，主电池ECU31也可以将主电池21的所述充电损耗成为低(充电效率较高)状态之时设为：主电池21的剩余容量SOCm成为例如50[％]以上阈值剩余容量SOCmth以下、例如65[％]以下之时。
另外，将向驱动电机25供电的内部电阻低的主电池21配置在距离所述驱动电机25较近的一侧(将不进行充电的子电池22配置在距离驱动电机25较远的一侧)，能够使将驱动电机25与主电池21电连接的线路23、24变短，并能够降低驱动电机25的作功时的线路23、24的损耗，另外，当驱动电机25在动作中时，在驱动电机25的再生电力通过所述线路23、24而仅充电给主电池21时也能够减小在所述线路23、24的损耗。如上所述，由于能够缩短频繁流过充放电电流并且电流值较大的驱动电机25与主电池21之间的线路23、24，因此，能够减小来自线路23、24的不必要的辐射。除此之外，对应于大电流的布线粗并且重，因此，能够削减布线重量或费用。
根据上述实施方式，如图13以及图5A～5D所示，当作为负载的驱动电机25正处于通常的运行(电力输入输出)动作中时，在主电池21的剩余容量SOCm比阈值剩余容量SOCmth小(SOCm＜SOCmth)的情况下，或者在主电池21与子电池22的电压差ΔV＝Vsub-Vmain比放电开始电压差阈值ΔVstartth1大(ΔV＞ΔVstartth1)的情况下，针对驱动电机25利用主电池21以及子电池22进行作功动作(主电池21以及子电池22的放电)(图5A)，并且仅对主电池21进行伴随着再生动作的再生电力的充电(图5B)。另外，当SOCm＜SOCmth的情况下的作功动作时以及再生动作时，将来自子电池22的放电电流设成比额定电流小的恒定电流Id1，因此，能够防止如现有技术那样由针对子电池22的充放电电流的频繁的增减引起的子电池22的温度上升。
另外，当作为负载的驱动电机25正处于通常的运行(电力输入输出)动作中时，在主电池21的剩余容量SOCm比阈值剩余容量SOCmth大(SOCm＞SOCmth)的情况下，或者在主电池21与子电池22的电压差ΔVi＝Vmain-Vsub比放电开始电压差阈值ΔVstartth2小(ΔVi＜ΔVstartth2)的情况下，针对驱动电机25仅利用主电池21进行作功动作(只是主电池21的放电)(图5C)，并且仅对主电池21进行伴随着再生动作的再生电能的充电(图5D)。当SOCm＞SOCmth的情况下的作功动作时以及再生动作时，将针对子电池22的充放电电流值设为零值。
在任何一种情况(SOCm＜SOCmth或SOCm＞SOCmth)下，主电池21都是以较低的内部电阻动作，因此，会抑制温度上升。
在SOCm＜SOCmth的情况下，转换器27使从子电池22到二次侧2S、2S′的放电电流以比子电池22的额定电流低的恒定电流Id1进行放电，因此，能够抑制主电池21以及子电池22的温度上升。子电池22以额定电流以下进行放电电流的输出，且以恒定电流进行放电，因此，过渡状态的产生变少，能够避免伴随着过渡状态的产生而导致的内部电阻的增加。
由于在任何一种情况(SOCm＜SOCmth或SOCm＞SOCmth)下都不对子电池22提供再生电力，因此，能够抑制子电池22的过渡状态的产生本身。其结果是，能够抑制(防止)子电池22的性能变差。
如上所述，根据所述实施方式，子电池22仅进行额定电流以下、优选比额定电流少的恒定电流(放电电流)Id1的放电，当电动车12的加速时以及定速行驶时，向驱动电机25输出该恒定电流的放电电流Id1(参照图5A)；当电动车12减速时，即使从驱动电机25生成再生电流，也会由构成转换器27的二极管D2阻断再生电流，再生电流以及子电池22的放电电流Id1的输出全部都充电给内部电阻较低的主电池21(参照图5B)。并且，当电动车12停止时，子电池22的放电电流Id1的输出充电给主电池21。因此，能够将子电池22反复过渡状态(充放电)而导致的电力损耗的发生防患于未然，并且，会降低由于频繁地反复进行放电的开始与停止而导致的电阻上升，因此，会抑制子电池22的温度上升，从而抑制(防止)了性能变差。
另外，本发明不局限于上述实施方式，能够基于本说明书的记载内容采用各种构成，这一点是不言而喻的。

Claims (8)

1.一种双电源系统，具有：
负载；
向所述负载供电的第一蓄电器；
向所述负载供电并且内部电阻比所述第一蓄电器高的第二蓄电器；以及
至少控制所述第二蓄电器的放电的电力控制器，
所述电力控制器，当所述负载正在动作中时不进行向所述第二蓄电器的充电。
2.根据权利要求1所述的双电源系统，其特征为，
所述电力控制器，当满足放电开始条件时开始所述第二蓄电器的放电，并且继续所述第二蓄电器的放电直到满足放电结束条件为止。
3.根据权利要求2所述的双电源系统，其特征为，
所述放电开始条件包括所述第二蓄电器的温度成为低于上限温度的温度的情况，
所述放电结束条件设为所述第二蓄电器的剩余容量成为零值之时。
4.根据权利要求2或3所述的双电源系统，其特征为，
所述电力控制器控制为：使来自所述第二蓄电器的放电电流成为恒定电流值。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的双电源系统，其特征为，
所述电力控制器，当放电到所述第一蓄电器的充电时内部电阻成为规定值以下时，设为满足所述放电开始条件，使所述第一蓄电器接受来自所述第二蓄电器的放电电流作为充电电流。
6.根据权利要求2～4中任一项所述的双电源系统，其特征为，
所述电力控制器，当放电到所述第一蓄电器的剩余容量成为规定值以下时，设为满足所述放电开始条件，使所述第一蓄电器接受来自所述第二蓄电器的放电电流作为充电电流。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的双电源系统，其特征为，
所述负载是在所述动作中进行作功动作或再生动作的驱动电机，
所述电力控制器仅使所述第一蓄电器接受伴随所述驱动电机的再生动作而产生的再生电流作为充电电流。
8.一种电动车，搭载有权利要求7所述的双电源系统，其特征为，
沿着该电动车的前后方向，顺序地配置了所述驱动电机、所述第一蓄电器以及所述第二蓄电器。
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