CN105196885B - 车辆控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆控制装置。转换器能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于第一侧上的两个电源的连接来使用该两个电源。在特定条件下，诸如所检测到的大气压低于预定值时，在转换器中以串联连接使用两个电源的频率被降低。由此可以防止由电力转换器产生过电压。

Description

车辆控制装置

优先权信息

本申请要求2014年6月20日提交的日本专利申请No.2014-127726的优先权，其全部内容在此引入以供参考。

技术领域

本发明涉及车辆的控制装置，包括电力转换器，其在第一侧和第二侧之间执行电力传输并且通过在串联连接和并联连接之间切换两个电源的连接，能使用位于第一侧上的两个电源。

背景技术

电驱动车辆，诸如混合动力车辆或电动车通常采用将来自电池的直流电在逆变器中转换成交流电，并且使用所转换的交流电来驱动电动机或电动发电机的系统。此外，通常使用升压转换器(变压器)升高电池的电压并且供应到电动机。

已经提出了一种电源系统，其使用以下装置：该装置用于不同地改变升压转换器中的四个切换元件的开/关操作模式，以便在串联连接和并联连接之间，切换在低电压侧上提供的多个电池的连接，使得该系统能在各种操作模式中操作，诸如使用串联连接的同时升压的模式以及使用并联连接的同时升压的模式(例如，参见JP 2012-70514 A)。

在这种电源系统中，当在宽范围改变输出电压时，通过根据来自电动发电机的输出，改变逆变器输入电压，能实现电动发电机的有效操作。

其中，必须防止对逆变器中的切换元件施加高于耐受电压的电压，并且还防止以过热的方式操作。特别是在如JP 2012-70514中所述的电源系统中，当输出可能具有高电压时，有必要可靠地保护切换元件等等。

发明内容

本发明提供一种车辆的控制装置，包括：电力转换器，其在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于第一侧上的两个电源的连接，使用该两个电源，其中，当大气压低电压预定值时，与当大气压在预定值以上时相比，在电力转换器中使用串联连接的操作的频率被降低。

本发明还提供一种车辆的控制装置，包括：电力转换器，其在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于第一侧上的两个电源的连接来使用该两个电源，其中，当大气压不能被检测时，与当大气压能被检测时相比，在电力转换器使用串联连接的操作的频率被降低。

本发明还提供一种车辆的控制装置，包括(i)电力转换器，其在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于第一侧上的两个电源的连接来使用该两个电源，以及(ii)连接到电力转换器的第二侧的逆变器，其中，当逆变器的温度高于预定值时，与当逆变器的温度低于预定值时相比，在电力转换器中使用串联连接的操作的频率被降低。

本发明还提供一种车辆的控制装置，包括(i)电力转换器，其在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于第一侧上的两个电源的连接来使用该两个电源，以及(ii)连接到电力转换器的第二侧的逆变器，其中，当逆变器的温度不能被检测时，与当逆变器的温度能被检测时相比，降低在电力转换器中使用串联连接的操作的频率。

本发明还提供一种车辆的控制装置，包括(i)电力转换器，其在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于第一侧上的两个电源的连接来使用该两个电源，以及(ii)连接到电力转换器的第二侧的电动机，其中，当电动机的锁止状态被检测到时，与当电动机不处于锁止状态时相比，在电力转换器中使用串联连接的操作的频率被降低。

本发明还提供一种车辆的控制装置，包括(i)电力转换器，其在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于第一侧上的两个电源的连接来使用该两个电源，以及(ii)连接到电力转换器的第二侧的电动机，其中，当电动机是否处于锁止状态不能被检测时，与当电动机是否处于锁止状态能被检测时相比，在电力转换器中使用串联连接的操作的频率被降低。

根据本发明的方面，当降低在电力转换器中使用串联连接的操作的频率时，电力转换器仅使用两个电源中的一个。

根据本发明的另一方面，当降低在电力转换器中使用串联连接的操作的频率时，安装在车辆上的发动机被驱动以从发动机获得用于车辆的驱动力。

根据本发明，可以在各种状态改变下，防止电力转换器产生过电压，并且由此有效地保护切换元件、电动发电机等等。

附图说明

将基于下述图，详细地描述本发明的优选实施例，其中：

图1是示出根据本发明的实施例的包括用于车辆的控制装置的系统的构造的图；

图2A是示出转换器操作状态(串联连接，无升压)的图；

图2B是示出转换器操作状态(串联连接，无升压)的图；

图3A是示出转换器操作状态(串联连接，升压)的图；

图3B是示出转换器操作状态(串联连接，升压)的图；

图3C是示出转换器操作状态(串联连接，升压)的图；

图3D是示出转换器操作状态(串联连接，升压)的图；

图4A是示出转换器操作状态(并联连接，升压)的图；

图4B是示出转换器操作状态(并联连接，升压)的图；

图4C是示出转换器操作状态(并联连接，升压)的图；

图4D是示出转换器操作状态(并联连接，升压)的图；

图5A是示出转换器操作状态(单一，使用B2)的图；

图5B是示出转换器操作状态(单一，使用B2)的图；

图5C是示出转换器操作状态(单一，使用B1)的图；

图5D是示出转换器操作状态(单一，使用B1)的图；

图6是示出根据气压执行的示例性过程的流程图；

图7是示出根据气压执行的另一示例性过程的流程图；

图8是示出根据气压执行的又一示例性过程的流程图；

图9是示出气压和上限电压之间的关系的图；

图10是示出根据逆变器温度执行的示例性过程的流程图；

图11是示出根据逆变器温度执行的另一示例性过程的流程图；

图12是示出根据逆变器温度的又一示例性过程的流程图；

图13是示出逆变器温度与上限电压之间的关系的图；

图14是示出与电动机锁止有关执行的示例性过程的流程图；

图15是示出电动机电流与上限电压之间的关系的图；

图16是示出在串联连接限制下执行的示例性过程的流程图；以及

图17是示出为进入单一模式而执行的另一示例性实施例的流程图。

具体实施方式

在下文中，参考附图，描述本发明的实施例。应注意到本发明不限于在此所述的实施例。

配备有电压转换器的车辆的系统构造

图1示出根据本发明的实施例的车辆的控制装置的系统构造。两个电池B1、B2分别连接到用作电力转换器的转换器10。转换器10升高从位于第一侧(低电压侧)的电池B1、B2供应的直流电的电压VL1、VL2，并且从位于第二侧(高电压侧)的正负输出端子输出升高的电压V。转换器10的正负输出端子分别经正极线和负极线连接到逆变器20。高电压侧电容器CH布置在逆变器20的输入侧上的正负极线中，并且平滑供应到逆变器20的输入电压。保持在该电容器CH中的电压用作高电压侧电压。

逆变器20包括并联设置的两个三相逆变器。电动发电机MG1、MG2分别连接到两个逆变器中的一个。因此，通过控制逆变器20中的两个逆变器中的切换元件中的每一个的各自的开/关状态，预定的三相电流被供应到电动发电机MG1、MG2中的每一个，由此，驱动电动发电机MG1、MG2。

提供控制单元30。该控制单元30控制转换器10和逆变器20中的切换元件的开/关状态，由此控制由转换器10执行的电力转换和由逆变器20实施的电动发电机MG1、MG2的驱动。还提供用于检测电池B1的电压VL1的电压表V1、用于检测电池B2的电压VL2的电压表V2，以及用于检测高电压侧电压VH的电压表V3。将电压表的检测结果供应到控制单元30。

电动发电机MG1、MG2的输出轴连接到动力分配器40，动力分配器40可以由行星齿轮机构构成。发动机(E/G)42的输出轴和用于将动力传递给车轮的驱动轴46也连接到该动力分配器40，并且由动力分配器40执行各种动力传输。例如，动力分配器40使驱动轴46由来自发动机42的输出驱动、使电动发电机MG2由来自发动机的输出驱动使得在其中发电、使车轮44由来自电动发电机MG2的输出驱动、使用电动发电机MG2执行再生制动等等。动力分配器40还能从电动发电机MG1输出驱动力、使用电动发电机MG2执行再生制动等等。

本实施例的转换器10具有串联连接的四个切换元件S1-S4。这些切换元件S1-S4分别由功率元件，诸如IGBT构造，并且在它们各自的集电极位于上游侧的情况下顺序地串联连接。最上游切换元件S1的集电极连接到转换器10的高电压侧上的正输出端子，并且连接到高电压侧的正极线。

切换元件S1的发射极连接到切换元件S2的集电极。切换元件S2的发射极连接到切换元件S3的集电极。切换元件S3的发射极连接到切换元件S4的集电极。切换元件S4的集电极连接到负极线。负极线连接到地。

切换元件S1-S4中的每一个并联连接到二极管D1-D4的相应的一个，使得电流从发射极流向集电极。通过二极管D1-D4中的每一个的电流在与通过切换元件S1-S4的电流的流动相反的方向中流动。

第一低电压侧电路50连接在转换器10的切换元件S2与切换元件S3连接的连接点(节点N2)与地之间。此外，在连接切换元件S1与切换元件S2的连接点(节点N1)和连接切换元件S3与切换元件S4的连接点(节点N3)之间，连接第二低电压侧电路52。

第一低电压侧电路50包括电抗器L1和电容器CL1，并且经系统主继电器SMR1连接到用作第一DC电源的电池B1。

系统主继电器SMR1由分别具有连接到电池B1的负端子的第一端的继电器SMR1-1和SMR1-2，以及具有连接到电池B1的正端子的第一端的继电器SMR1-3构成。用于限流的电阻器R串联连接到SMR1-1。SMR1-1与电阻器R1的串联连接并联连接到SMR1-2，并且它们各自的第二端连接到地。

SMR1-3的第二端经电抗器L1连接到节点N2。电容器CL1连接在连接SMR1-3的第二端与电抗器L1的连接点与地之间。

电阻器R是用于防止涌流进入电容器CL1的电阻器。当接通SMR1-3和SMR1-1时，由电阻器R限制的电流流入电容器CL1。当电容器CL1和电池B1之间的电压差低于预定值，使得不再有涌流风险时，断开SMR1-1并且接通SMR1-2，在电池B1和电容器CL1之间产生并联连接。

第二低电压侧电路52基本上具有与第一低电压侧电路50相同的构造。电池B2的正负端子经系统主继电器SMR2并联连接到电容器CL2。电容器CL2和电池B2的正极侧经电抗器L2连接到节点N1，而电容器CL2和电池B2的负极侧连接到节点N3。

控制单元30被供应有各种信号，诸如车轴、制动等等的操纵信号，以及表示电池B1、B2的充电状态(SOC)、车速等等的信号。基于各种供应的信号，诸如操纵信号，控制单元30执行诸如逆变器20和转换器10中的切换元件的开/关控制的控制和发动机42的驱动控制，使得控制车辆的行驶等等。因为这些控制是常规控制，在此不详述它们。

控制单元30从气压传感器32接收有关车辆周围的环境空气的气压的信号。当气压低时，在电动发电机MG1、MG2中易于产生电击穿。因此，当气压低时，在电动发电机MG1、MG2中，由于放电的绝缘老化易于发生。为此，当气压低时，控制单元30控制转换器10的操作模式，使得高电压侧电压VH不会变得过高。

此外，控制单元30从温度传感器34接收有关逆变器20的冷却水的温度的信号，作为逆变器温度信号。更具体地说，冷却器22耦接到逆变器20，并且冷却剂箱24中的冷却剂，诸如冷却水等等，经泵26在冷却器22中循环。优选地通过在散热器等等中循环冷却该冷却水。通常，冷却器22包括用于在其上安装具有逆变器20的切换元件的基板的金属散热片，以及在该散热片内的冷却剂循环通道。温度传感器34能具有任何形式，只要能检测逆变器20的切换元件的温度，并且可以附接到切换元件或切换元件的基板。

在逆变器20的切换元件中，当温度上升时，耐受电压下降。为此，当冷却水温高时，控制单元30控制转换器10的操作模式，使得高电压侧电压VH变得不会太大。

此外，控制单元30基于逆变器20的操作状态，检测电动发电机MG1和MG2，尤其是为驱动目的设置的电动发电机MG2的锁止状态。更具体地说，当电动发电机MG2不能旋转并且被锁止时，诸如由于存在施加到车轮44的旋转负荷或诸如此类原因，在逆变器的一个单相中重复电流流动。因此，重复电流流动的切换元件的温度增加，并且其耐受电压下降。因此，控制单元30由逆变器20的控制状态，检测电动发电机MG1、MG2的锁止，并且当电动发电机MG1或MG2处于锁止状态时，控制单元30执行控制，使得高电压侧电压VH不会变得过高。

操作模式

本实施例的转换器10能通过使切换元件S1-S4处于特定切换状态，由此使电池B1、B2相互处于串联连接或并联连接，来实现各种操作模式。通过这些操作模式，能宽范围地控制转换器10的输出侧上的高电压侧电压VH，由此，能实现电动发电机MG1、MG2的有效控制。现在描述各种操作模式。在下述描述中，供电实例表示将电力从转换器20输出到电动发电机MG1、MG2的状态。再生实例表示将电力从逆变器20输出到转换器10的状态，并且包括发电的实例。

串联连接模式：无升压

图2A和2B示出简单串联连接两个电池B1、B2的模式。在以下参考的图中，粗实线绘制的切换元件表示切换元件固定到接通状态，以及粗虚线绘制的切换元件表示切换元件固定到断开状态。此外，以细实线绘制的切换元件表示该切换元件在开/关操作的过程中瞬时处于接通状态，而细虚线绘制的切换元件表示该切换元件在开/关操作的过程中瞬时处于断开状态。

(供电实例)

图2A示出电池B1、B2的串联连接的电压(＝(电容器CL1的电压VL1)+电容器CL2的电压VL2)高于高电压侧的电压VH(即，在电容器CH中充电的电压)。电流从电池B1、B2流向电容器CH(或逆变器20)。

在这种情况下，切换元件S2固定到断开，切换元件S3固定到接通，并且切换元件S4固定到断开。切换元件S1可以接通或断开。

(再生实例)

图2B示出电池B1、B2的串联连接的电压高于在电容器CH中充电的电压的情形，其可以是再生制动期间的状态。电流从VH侧流向电池B1、B2的串联连接。

在这种情况下，切换元件S2固定到断开，切换元件S3固定到接通，并且切换元件S4固定到断开。此外，接通切换元件S1。

通过使切换元件S1保持在接通状态，电流的方向变为由高电压侧电压VH和低电压侧电压VL1+VL2之间的关系确定。在正常条件下，在VL1+VL2>VH成立的状态下驱动电动发电机MG2。在再生制动期间或在由电动发电机MG1发电期间，VL1+VL2<VH成立，并且执行电池B1和B2的充电。

串联连接模式：升压

图3A和3B与在串联连接电池B1、B2的同时将执行升压的模式有关，并且表示在供电实例期间的状态。图3C和3D表示再生实例期间的状态。如所示，在使切换元件S3固定到接通时，执行切换元件S1、S2和S4的操作。

(供电实例)

在图3A中，断开切换元件S1，并且接通切换元件S2、S3和S4。在这种状态下，来自电池B1的电流流过电抗器L1和切换元件S3、S4，并且来自电池B2的电流流过电抗器L2和切换元件S2、S3。因此，能量累积在电抗器L1、L2中。

从图3A所示的状态，接通切换元件S1，并且断开切换元件S2、S4。因此，如图3B所示，由于累积在电抗器L1中的能量和累积在电抗器L2中的能量，电流流向高电压侧。更具体地说，在高电压侧的负极线和正极线之间，形成连接电池B1、电抗器L1、切换元件S3、电池B2、电抗器L2和二极管D1的电路，并且来自电抗器L1、L2的电流流向高电压侧。

通过重复地交替图3A和3B所示的状态，电池B1、B2的串联连接的电压能被升高，并且输出到高电压侧。

(再生实例)

在图3C中，接通切换元件S1、S3，并且断开切换元件S2、S4。在这种状态下，来自高电压侧的电流流过切换元件S1、电抗器L2、电池B2、二极管D3、电抗器L1和电池B1，再流向地。因此，来自高电压侧的电流流入并且充电低电压侧上的电池B1、B2，并且还使能量累积在电抗器L1、L2中。

从图3C所示的状态，断开切换元件S1，并且接通切换元件S2、S4。因此，如图3D所示，由于累积在电抗器L1中的能量，电流从电池B1的负端子侧流过二极管D4、D3和电抗器L1，并且流向电池B1的正端子侧。此外，由于在电抗器L2中累积的能量，电流从电池B2的负端子侧流过二极管D3、D2和电抗器L2，并且流向电池B2的正端子侧。

在再生制动等等期间，电流从高电压侧流向低电压侧，并且以这种方式执行电池B1、B2充电。

在图3A-3D的模式中，切换元件S1的占空比等于(VL1+VL2)/VH，并且切换元件S2、S4的占空比等于1-(VL+VL2)/VH。

并联连接模式：升压

图4A和4B与并联连接电池B1、B2的同时执行升压的模式有关，并且表示在供电实例期间的状态。此外，图4C和4D表示在再生实例期间的状态。

在该模式中，基本上，当切换元件S2、S4固定到接通的同时，执行切换元件S1、S3的开/关操作。

(供电实例)

在图4A中，断开切换元件S1，并且接通切换元件S2、S3、S4。在这种状态下，来自电池B1的电流流过电抗器L1和切换元件S3、S4，并且来自电池B2的电流流过电抗器L2和切换元件S2、S3。因此，能量累积在电抗器L1、L2中。

从图4A所示的状态，断开切换元件S3。因此，如图4B所示，由于累积在电抗器L1中的能量，来自电抗器L1的电流经二极管D1、D2流向高电压侧。此外，由于累积在电抗器L2中的能量，来自电抗器L2的电流经二极管D1流向高电压侧。

以这种方式，在并联连接电池B1、B2的同时执行升压。其中，在图4B所示的状态中，可以交替地断开切换元件S1、S4。

(再生实例)

在图4C中，接通切换元件S1、S2、S4，并且断开切换元件S3。在这种状态下，来自高电压侧的电流流过切换元件S1、电抗器L2、电池B2和切换元件S4并且流向地，并且还流过切换元件S1、S2、电抗器L1和电池B1，并且流向地。

从图4C所示的状态，断开切换元件S1，并且接通切换元件S3。因此，如图4D所示，由于累积在电抗器L1中的能量，来自电抗器L1的电流从电池B1的正端子侧流向负端子侧，并且来自地的电流流过二极管D4、D3并且流向电抗器L1。此外，由于累积在电抗器L2中的能量，来自电抗器L2的电流从电池B2的正端子侧流向负端子侧，并且流过二极管D3、D2，流向电抗器L2。

以这种方式，电池B1、B2在并联连接的同时变为被充电。

单一连接模式：升压

还可以仅使用电池B1、B2中的一个。

图5A和5B示例仅使用电池B2并且将升高电池B2的输出电压的情形。在图5A中，断开切换元件S1、S4，同时接通切换元件S2、S3，并且来自电池B2的电流流入电抗器L2。从该状态，如图5B所示，接通切换元件S1、S4，并且断开切换元件S2、S3。因此，由于累积在电抗器L2中的能量，来自地侧的电流流过二极管D4、电池B2、电抗器L2和二极管D1，并且流向高电压侧。

能通过切换元件S2、S3的开/关操作，执行升压。因此，在图5B所示的状态中，可以交替地断开切换元件S1、S4。然而，鉴于再生实例，执行切换元件S1、S4的开/关操作。

在再生实例期间，在图5B所示的状态中，电流在与所示相反的方向中流动。当电路随后处于图5A所示的状态中时，电流在与所示相反的方向中流动。

图5C和5D示例仅使用电池B1并且升高电池B1的输出电压的情形。

如能看出，基本上通过执行切换元件S3、S4的开/关操作，执行升压。还通过执行切换元件S1、S2的开/关操作，确保在再生实例期间在相反方向中的电流。

用于切换操作模式的控制

如上所述，在本实施例中，当操作转换器10时，可以使低电压侧上的两个电池B1、B2构造为串联连接或并联连接，或构造为仅使用一个电池。因此，根据来自电动发电机MG1、MG2的输出、逆变器20中的切换元件的温度等等，选择适当的操作模式。

同时，在串联连接电池B1、B2的操作模式中，转换器的输出侧的最小电压基本上等于通过使两个电池B1、B2的电压相加获得的值。为此，取决于电动发电机MG1、MG2和逆变器20的条件，存在施加到这些元件的电压变得太高的情形。

根据本实施例，防止在控制单元30中出现这种情形。

气压

在本实施例中，气压传感器32检测车辆停放(或行驶)的周围环境的气压，并且将所检测的气压值供应到控制单元30。随后，执行如图6所示的控制过程。

首先，基于所检测的气压，控制单元30确定气压小于(小于或等于，或者简单地小于)预定值(S11)。当确定为否时，结束该过程，因为确定不存在问题。另一方面，当在S11中确定为是时，控制单元30禁止电池B1、B2的串联连接(S12)。

如上所述，当气压为低时，能易于通过大气放电电力，使得在电动发电机MG1、MG2等等中，在具有负电势的部分和具有正电势的部分之间，更易于产生放电。为此，基于电动发电机MG1、MG2的规格和其他因素，确定上限施加电压，并且当电池B1、B2的串联连接的常见电压超出该上限施加电压时，禁止串联连接，上限施加电压是在该电压以上易于产生由于放电的绝缘老化的电压。因此，能防止在电动发电机MG1、MG2中产生故障。换句话说，当由于任何原因，例如车辆正在高海拔行驶，气压相对低时，完全禁止串联连接模式，而不考虑那时的电池B1、B2的电压。

其中，不一定通过在车辆上提供的气压表检测气压值，而是可以替代地经通信从外部信息中心等等获取。此外，由于气压的大的变化通常由海拔的变化产生，可以由使用GPS等等获得的当前位置数据，估算气压值。还可以将当前位置传送到信息中心，继而获得海拔数据和有关气压的数据。

图7是示出在将实际检测电池B1、B2的电压的情形下执行的过程。首先，从气压传感器S32获得气压(S21)。接着，基于所获得的气压，使用表示对应于气压值的可施加上限电压值的映射等等，计算对应于所检测的气压的电动发电机MG1、MG2的上限电压(S22)。换句话说，计算在其以上变得易于在电动发电机MG1、MG2中发生由于放电的绝缘老化的电压(上限电压)。

接着，确定作为通过串联连接获得的电压(电池B1、B2的总电压)的串联连接电压是否超出(或高于或等于)对应于所检测的气压的上限电压(S23)。当确定为否时，在该点处结束该过程；当为是时，禁止串联连接模式的操作(S24)。以这种方式，可以防止通过超出上限电压的高电压侧电压VH的操作。

即使当电池B1、B2不串联连接时，如果高电压侧电压VH超出施加到电动发电机MG1、MG2的上限电压，也是不期望的。因此，在其他操作模式中，也优选控制转换器10，使得高电压侧电压VH不超出上限电压。

尽管情形取决于如何设定上限电压而有所不同，但存在只要高电压侧电压VH超出上限电压期间的时间保持足够短，则将不产生问题的情形。在这些情况下，如上所述，通过简单地禁止串联连接模式，可以减少高电压侧电压VH超出上限电压的实例的频率。

此外，代替禁止电池B1、B2的串联连接模式，通过构造成在有关操作模式转变的判断过程期间，不容易允许转变到串联连接模式，也可以减少转变到串联连接模式的频率。此外，在不禁止串联连接模式本身的情况下，可以通过对转变到该模式时的持续时间设置限制，将串联连接模式的持续时间限定到更短时间。

图8示出另一例子。在该例子中，判定气压传感器32是否出故障(S31)。当判定结果为是时，禁止电池B1、B2的串联连接(S32)。使用各种诊断功能，能判定气压传感器32是否故障。例如，能通过改变施加到气压传感器的感测部的电压，然后，观察输出的变化或简单地检查输出是否有任何变化，判断故障的存在。

根据上述过程，可以防止通过过高的高电压侧电压VH操作。

图9示出大气压和高电压侧电压VH的上限电压值之间的关系。如所示，当大气压减小时，上限电压也减小。在本实施例中，在当前大气压达到或低于上限电压低于电池B1、B2的串联连接的电压VL1+VL2的阈值时，禁止串联连接模式。通过该布置，即使当不执行升压时，也可以防止高电压侧电压VH超出对应于当前大气压的上限电压。

此外，在当前大气压为使得上限电压低于电池B1、B2中的较高电压时(在这种情况下，为VL2)，断开对应电池B1或B2的系统主继电器SMR(在这种情况下，为SMR2)。此外，在当前大气压为上限电压为使得还低于电池B1、B2中的较低电压时，系统主继电器SMR1、SMR2均被断开。通过该布置，可以防止高电压侧电压VH超出对应于当前大气压的上限电压。

其中，对高电压侧电压VH，设定预定容许电压值，该容许电压值用作用于由转换器10执行的升压的上限。当在串联连接模式中时，从电压VL1+VL2到容许电压执行升压。另一方面，当在并联连接模式中时，升压范围是从电池B1、B2的电压VL1、VL2中的较高电压到容许电压的范围。当目标VH为高时，优选使用串联连接模式，而当目标VH相对低时，优选使用并联连接模式。

逆变器温度

在本实施例中，将由温度传感器34检测的逆变器温度(逆变器冷却水温度)供应到控制单元30。该逆变器温度对应于逆变器20的切换元件的温度。接着，控制单元30执行如图10所示的控制过程。

首先，基于所检测的冷却水温度，控制单元30确定逆变器温度是否超出(大于或等于)预定温度(S41)。当判定为否时，结束该过程，因为确定问题不存在。另一方面，当S41的判定为是时，控制单元30禁止串联连接电池B1、B2(S42)。

当逆变器的切换元件的温度增加时，这些切换元件的耐受电压减小。通过当串联连接的一般电压超出耐受电压时，通过禁止电池B1、B2串联连接，可以防止施加到逆变器20的切换元件的电压超出耐受电压。

图11示出在将实际检测电池B1、B2的电压的情况下执行的过程。首先，从温度传感器34获取逆变器冷却水温度(逆变器温度)(S51)。接着，基于所获得的逆变器温度值，使用表示对应于逆变器冷却水温(逆变器温度)值的切换元件的上限电压(耐受电压)值的映射等等，计算逆变器20的切换元件的上限电压(耐受电压)(S52)。

接着，确定作为通过串联连接获得的电压(电池B1、B2的总电压)的串联连接电压是否超出(或大于或等于)耐受电压(S53)。当为否时，在该点处，结束该过程。当为是时，禁止串联连接模式的操作(S54)。以这种方式，可以防止高电压侧电压VH超出切换元件的耐受电压。

即使当不采用串联连接时，高电压侧电压VH超出可施加到逆变器20的切换元件的上限电压也是不期望的。在其他操作模式中，优选控制转换器10，使得高电压侧电压VH不超出耐受电压。

虽然情形可能取决于如何设定耐受电压而不同，存在只要高电压侧电压VH超出耐受电压期间的时间足够短，则不发送问题的情形。在这些情况下，如上所述，通过简单地禁止串联连接模式，可以减少高电压侧电压VH超出耐受电压的实例的频率。

此外，如上所述，代替禁止电池B1、B2的串联连接模式，通过构造成使得在有关操作模式转变的判断过程期间，不容易允许转变到串联连接模式，可以减少转变到串联连接模式的频率。此外，在不禁止串联连接模式本身的情况下，可以通过对转变到该模式时的持续时间设置限制，将串联连接模式的持续时间限定到短时间。

图12示出另一例子。在该例子中，判断温度传感器34是否故障(S61)。当判定结果为是时，禁止串联连接电池B1、B2(S62)。如在气压传感器32的情形中，能使用各种诊断功能做出有关温度传感器34是否故障的判断。

根据上述过程，可以防止通过太高的高电压侧电压VH操作。

图13示出冷却水温和切换元件温度(元件温度)之间的关系，以及冷却水温和上限电压(耐受电压)值之间的关系。在冷却水温值和元件温度值之间，存在一对一的对应关系。此外，当冷却水温变得越高时，上限电压(耐受电压)变得越低。在本实施例中，在当前冷却水温增加到上限电压(耐受电压)低于电池B1、B2的串联连接的电压VL1+VL2的值时，禁止串联连接模式。通过该布置，即使当不执行升压时，也可以防止高电压侧电压VH超出对应于当前冷却水温的上限电压(耐受电压)。

此外，在当前冷却水温增加到上限电压(耐受电压)低于电池B1、B2的电压中的较高电压(在这种情况下，VL2)时，断开对应电池B1或B2的系统主继电器SMR(在这种情况下，SMR2)。此外，在当前冷却水温增加到上限电压(耐受电压)还低于电池B1、B2中的较低电压的值时，系统主继电器SMR1、SMR2均被断开。通过该布置，可以防止高电压侧电压VH超出对应于当前冷却水温的上限电压(耐受电压)。

电动机锁止

在本实施例中，控制单元30执行与电动发电机(MG1、MG2)的锁止有关的控制过程(电动机锁止)，如图14所示。

首先，控制单元30判断电动发电机MG1、MG2的电动机锁止的检测是否可能(S71)。

如上所述，当由于诸如存在施加到车轮44的旋转负荷的原因，电动发电机MG2不能旋转并且锁止时，电流流动在逆变器的同一相中重复。因此，控制单元30由逆变器20的控制状态(即，有关在一个相同相中电流流动重复的状态)，检测电动发电机MG1、MG2的锁止。附加或替代地，还优选检测电动发电机MG1、MG2的输出状态。换句话说，除别的之外，基于在一个相同相中重复电流流动的事实，结合即使大的电力供应到电动发电机MG1、MG2，输出轴的旋转频率仍然低的事实，或即使大转矩施加到输出轴，旋转频率也不增加的事实，检测电动机锁止。

在S71，控制单元30判断上述电动机锁止的检测是否可能。例如，基于不能获得表示电流流动的状态的检测信号，或不能获得表示输出轴的旋转频率的信号，判断不可能检测电动机锁止。

当S71的判断为是时，控制单元30确定电动发电机MG1、MG2是否处于锁止状态(S72)。当在S72中确定为否时(即，不处于锁止状态)，结束该过程，因为确定问题不存在。

另一方面，当S71的判断结果为否，表示有关锁止状态的存在与否的确定不可能时，或当S72的确定为是(即处于锁止状态)，控制单元30禁止串联连接电池B1、B2(S73)。

当在电动发电机MG1、MG2中发生电动机锁止时，如上所述，大电流在逆变器的一个相同相中流动，使得该相的切换元件的温度增加，并且其耐受电压变得更低。在这种状态下，通过禁止进入串联连接模式，可以防止高电压侧电压VH超出切换元件的耐受电压。此外，当有关锁止状态的存在与否的确定不可能时，禁止进入串联连接模式。

图15示出电动发电机MG1、MG2的电流(电动机电流)与上限电压值之间的关系。基本上由电动机电流和所施加的电压(电动机电流×电压＝输出功率)，确定电动发电机MG1、MG2的上限电压。如图15所示，随着当产生电动机锁止时，流过电动机的电流变得更大，切换元件的温度增加并且切换元件的上限电压(耐受电压)变得更低。如图15所示，当电动机电流达到某一阈值时，切换元件的上限电压(耐受电压)变得等于电池B1、B2的串联连接电压VL1+VL2。如果流过电动机的电流进一步增加，电池B1、B2的串联连接的电压VL1+VL2将超出切换元件的上限电压(耐受电压)。为此，当流过电动机的电流超出阈值时，如图15所示，禁止或限制串联连接模式。通过这种布置，即使当不执行升压时，也可以防止施加到切换元件的电压超出在产生电动机锁止期间保持的切换元件的上限电压(耐受电压)。此外，在电动机锁止产生期间的电动机电流增加到上限电压(耐受电压)低于电池B1、B2的电压中的较高电压(在这种情况下，VL2)的值时，断开对应的电池B1或B2的系统主继电器SMR(在这种情况下，SMR2)。此外，当电动机电流增加到上限电压(耐受电压)还低于电池B1、B2中的较低电压的值时，系统主继电器SMR1、SMR2均被断开。通过这种布置，可以防止施加到切换元件的电压超出在产生电动机锁止期间保持的切换元件的上限电压(耐受电压)。

当禁止串联连接时

如上所述，在本实施例中，基于电动发电机MG1、MG2和逆变器20的切换元件的耐受电压，禁止或限制串联连接模式。

同时，本实施例的系统进一步具有并联连接电池B1、B2的并联连接模式和单一模式。当禁止串联连接模式时，优选的是将可用操作模式限定到并联连接模式和单一模式。

因此，控制单元30可以执行如图16所示的控制过程。

首先，通过考虑诸如气压、逆变器温度和电动机锁止状态的因素，计算施加到逆变器20和电动发电机MG1、MG2的高电压侧电压VH的上限电压值(S81)。将电池B1、B2的串联连接电压VL1+VL2与上限电压值比较以便确定电压VL1+VL2是否超出上限电压(S82)。

当S82的确定结果为否时，在该点处结束该过程，因为不存在问题。另一方面，当S82的确定为是时，将可用操作模式限定到并联连接模式和单一模式(S83)。通过该布置，可以防止转换器10的输出电压(即高电压侧电压VH)超出上限电压。替代地，可以将操作模式限定到单一模式。在那种情况下，优选的是断开与电池B1、B2中的不使用的电池对应的系统主继电器SMR，以便断开电池B1、B2的不使用的电池的电路。

接着，起动发动机42(S84)。因此，发动机42的驱动力能用于行驶。通过该布置，即使当高电压侧电压VH低并且来自电动发电机MG1、MG2的输出不足时，也能确保车辆的适当行驶。

使用系统主继电器SMR

在本实施例的系统中，在低电压侧提供两个电池B1、B2，并且能单独地控制它们各自的电压。因此，存在电池B1、B2中的一个的电压高并且电池B1、B2中的另一个的电压低的状态。例如，通过构造使得使一个电池放电并且使另一个电池充电，能易于产生这种状态。例如，可以构造成当电动发电机MG2的输出转矩大时，使用具有较高输出电压的电池，而当输出小时，使用具有较低输出电压的电池。

在上述状态中，可能发生电池B1、B2中的一个的输出电压超出高电压侧电压VH的目标值的情形。例如，由于与气压、逆变器温度、电动机锁止等等有关的原因，对于用作施加到逆变器20和电动发电机MG1、MG2的电压，电池B1、B2中的一个的电池电压可能变得过高。

在这种情况下，即，当电池B1、B2的电池电压VL1、VL2中的一个超出上限电压时，通过断开对应的系统主继电器SMR，使具有较高电压的电池B1或B2从转换器10断开。因此，仅将电池B1、B2中的一个用作动力源，驱动逆变器20和电动发电机MG1、MG2。

这种过程不仅仅能用在如在本实施例中，可串联连接或并联连接电池B1、B2的系统中，也可以用在包括两个电池和它们对应的转换器(电力转换器)并且连接来自两个电力转换器的输出以提供高电压侧电压VH的系统中。

图17示出示例由控制单元30执行的过程的流程图。

首先，如在图16的S81中，计算高电压侧电压VH的上限电压值(S91)。接着，电池B1、B2的各自的电压VL1和VL2分别与上限电压比较，以便确定电压VL1和VL2的任一个是否超出上限电压(S92)。应注意到，设计该系统，使得基本上不会发生电压VL1和VL2两者均超出上限电压的情形。

当S92确定的结果为否时，在该点处结束该过程，因为不存在问题。另一方面，当S92的确定为是时，断开与具有超出上限电压的电压的电池B1、B2中的一个对应的SMR(S93)。

此外，当断开与具有超出上限电压的电压的电池B1或B2对应的SMR1和SMR2中的一个时，接着起动发动机42(S94)。

根据本实施例，可以防止转换器10的输出电压(即高电压侧电压VH)超出上限电压，还能通过起动发动机，确保车辆的适当行驶。

本实施例实现的效果

根据本实施例，在由于诸如低气压、高逆变器温度和产生电动机锁止，高电压侧电压VH的上限电压值已经变低的情况下，通过限制在低电压侧提供的电池B1、B2的串联连接，能可靠地保护连接到高电压侧的装置。此外，通过断开具有高电压的电池B1或B2，能可靠地保护连接到高电压侧的装置。

参考符号的列表

10 转换器

20 逆变器

22 冷却器

24 冷却液箱

26 泵

30 控制单元

32 气压传感器

34 温度传感器

40 动力分配器

42 发动机

44 车轮

46 驱动轴

50 第一低电压侧电路

52 第二低电压侧电路

B1、B2 电池

CH、CL1、CL2 电容器

D1-D4 二极管

L1、L2 电抗器

MG1、MG2(MG) 电动发电机

N1、N2,N3 节点

R 电阻器

S1-S4 切换元件

SMR1、SMR2(SMR) 系统主继电器

V1、V2、V3 电压表

Claims (9)

1.一种车辆的控制装置，包括

电力转换器，所述电力转换器在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于所述第一侧上的两个电源的连接来使用所述两个电源，其中

当大气压低于预定值时，与当大气压高于或等于所述预定值时相比，由所述电力转换器以串联连接使用所述两个电源的频率被降低。

2.一种车辆的控制装置，包括

电力转换器，所述电力转换器在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于所述第一侧上的两个电源的连接来使用所述两个电源，其中

当大气压不能被检测时，与当大气压能被检测时相比，由所述电力转换器以串联连接使用所述两个电源的频率被降低。

3.一种车辆的控制装置，包括：

电力转换器，所述电力转换器在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于所述第一侧上的两个电源的连接来使用所述两个电源；以及

逆变器，所述逆变器连接到所述电力转换器的所述第二侧，其中

当所述逆变器的温度高于预定值时，与当所述逆变器的温度低于所述预定值时相比，由所述电力转换器以串联连接使用所述两个电源的频率被降低。

4.一种车辆的控制装置，包括：

电力转换器，所述电力转换器在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于所述第一侧上的两个电源的连接来使用所述两个电源；以及

逆变器，所述逆变器连接到所述电力转换器的所述第二侧，其中

当所述逆变器的温度不能被检测时，与当所述逆变器的温度能被检测时相比，由所述电力转换器以串联连接使用所述两个电源的频率被降低。

5.一种车辆的控制装置，包括：

电力转换器，所述电力转换器在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于所述第一侧上的两个电源的连接来使用所述两个电源；以及

电动机，所述电动机连接到所述电力转换器的所述第二侧，其中

当所述电动机的锁止状态被检测到时，与当所述电动机不处于锁止状态时相比，由所述电力转换器以串联连接使用所述两个电源的频率被降低。

6.一种车辆的控制装置，包括：

电力转换器，所述电力转换器在第一侧和第二侧之间执行电力传输，并且能够通过在串联连接和并联连接之间切换位于所述第一侧上的两个电源的连接来使用所述两个电源；以及

电动机，所述电动机连接到所述电力转换器的所述第二侧，其中

当所述电动机是否处于锁止状态不能被检测时，与当所述电动机是否处于锁止状态能被检测时相比，由所述电力转换器以串联连接使用所述两个电源的频率被降低。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的车辆的控制装置，其中

当降低由所述电力转换器以串联连接使用所述两个电源的频率时，仅所述两个电源中的一个被所述电力转换器使用。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的车辆的控制装置，其中

当降低由所述电力转换器以串联连接使用所述两个电源的频率时，安装在所述车辆上的发动机被驱动以从所述发动机获得用于所述车辆的驱动力。

9.根据权利要求7所述的车辆的控制装置，其中，

当降低由所述电力转换器以串联连接使用所述两个电源的频率时，安装在所述车辆上的发动机被驱动以从所述发动机获得用于所述车辆的驱动力。