CN105934359A - 车辆的电源设备 - Google Patents

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Abstract

一种车辆的电源设备包括：诸如空调(240)的辅机，其电连接在电池(150)和转换器(200)之间并且通过从电池(150)供应的电力来被驱动；以及控制装置(500)，其基于包括电池(150)的要求充放电量的要求车辆功率来控制逆变器(210,220)等。控制装置(500)具有转换器(200)连续地操作的连续电压升压模式以及转换器(200)间歇地操作的间歇电压升压模式。在连续电压升压模式下，控制装置(500)基于从电池(150)供应的电力来计算要求充放电量。在间歇电压升压模式下，控制装置(500)将计算要求充放电量的方法改变为基于通过转换器(200)的电力来计算要求充放电量的方法并且使该要求充放电量小于连续电压升压模式下的要求充放电量。

Description

车辆的电源设备
技术领域
本发明涉及一种车辆的电源设备。
背景技术
包括用于对电池的输出电压进行升压的转换器的混合动力车辆是已知的。通过转换器升压的电压被逆变器进一步转换为AC电压并且被施加到电动发电机。当混合动力车辆被再生制动时，通过电动发电机生成的电力的电压也可通过转换器下降至适合于对电池进行充电的电压。需要这种转换器以降低由于切换引起的电力损失。
例如，日本专利公布No.2010-283932(PTL 1)中所公开的负荷驱动系统的控制装置在负荷电力的绝对值小于预定值时校正命令值以使得命令值与转换器的输出电压之差的绝对值减小。该控制装置使得即使在转换器被停止时，转换器的输出电压也能够保持平稳。因此，在没有必要改变输出电压的情况下，转换器可被停止。因此，转换器的电力损失可减小。
引用列表
专利文献
[PTL 1]日本专利公开No.2010-283932
[PTL 2]日本专利公开No.2009-210478
发明内容
技术问题
在混合动力车辆中，可执行对电池的充放电量校正控制。充放电量校正控制是校正发动机等的命令值以使得实际对电池进行充电的电力/实际从电池放电的电力(以下也称作实际电力)等于要求充放电量Pchg的控制。通常，实际电力基于电池的电压VB(以下也称作电池电压)和输入至电池/从电池输出的电流IB(以下也称作电池电流)来测量。
在电动发电机的电流消耗较小的情况下，可通过间歇地操作和停止转换器来执行间歇电压升压控制，从而减少由于转换器的切换引起的电力损失。本申请的发明人已对这样的控制进行了研究：在转换器可被停止的时段内，要求充放电量Pchg被设定为零以便使得流过转换器的电流(以下也称作升压电流)接近零。执行充放电量校正控制以使得实际电力等于要求充放电量Pchg。因此，当要求充放电量Pchg被设定为零时，实际电力也变为零。因此，可使电池电流IB为零。
然而，在电池与转换器之间可连接诸如空调的辅机。那么，与辅机所消耗的电流量对应地，在流过转换器的电流与电池电流IB之间出现差异。因此，如果在基于电池电流IB执行充放电量校正控制的情况下，要求充放电量Pchg被设定为零，则在使电池电流IB为零的同时无法获得为零的升压电流。即，由于升压电流流过，仍发生转换器的电力损失。
本发明已被作出以解决上述问题，本发明的目的在于提供一种车辆的电源设备，其能够确保通过间歇电压升压控制减少损失的效果并且能够减少转换器的电力损失。
问题的解决方案
根据本发明的一方面的车辆的电源设备包括：蓄电装置；电压升压转换器，其使所述蓄电装置的电压升压并且将升压的电压供应给负荷；辅机，其电连接在所述蓄电装置和所述电压升压转换器之间并且通过从所述蓄电装置供应的电力来被驱动；以及控制装置，其基于包括所述蓄电装置的要求充放电量的要求车辆功率来控制所述负荷。所述控制装置具有连续电压升压模式和间歇电压升压模式。在所述连续电压升压模式下，所述电压升压转换器连续地操作。在所述间歇电压升压模式下，所述电压升压转换器间歇地操作。在所述连续电压升压模式下，所述控制装置基于从所述蓄电装置供应的电力来计算所述要求充放电量。在所述间歇电压升压模式下，所述控制装置将计算所述要求充放电量的方法改变为基于通过所述电压升压转换器的电力来计算所述要求充放电量的方法，并且使所述要求充放电量小于所述连续电压升压模式下的所述要求充放电量。
在辅机被设置在蓄电装置与电压升压转换器之间的情况下，由于辅机所消耗的电力，在从蓄电装置供应的电力与供应给电压升压转换器的电力之间出现差异。根据上述特征，监测供应给电压升压转换器的电力，并且相应地在间歇电压升压模式下控制负荷。因此，与监测从蓄电装置供应的电力并且相应地控制负荷的情况相比，可高精度地控制在电压升压转换器中流过的电流。因此，在间歇电压升压模式下，电压升压转换器的电力损失可减少。
优选地，所述控制装置基于行驶必需的功率来计算基本要求量。在所述连续电压升压模式下，所述控制装置计算通过校正所述基本要求量以使得从所述蓄电装置供应的电力与所述基本要求量之差减小而确定的校正值，作为所述要求充放电量。在所述间歇电压升压模式下，所述控制装置计算通过校正所述基本要求量以使得通过所述电压升压转换器的电力与所述基本要求量之差减小而确定的校正值，作为所述要求充放电量。
根据上述特征，控制装置在间歇电压升压模式下计算要求充放电量以使得供应给电压升压转换器的电力与要求充放电量之间的差异减小。由于在监测供应给电压升压转换器的电力的同时执行此控制，所以在要求充放电量减小的情况下在电压升压转换器中流过的电流更小(例如，使之更接近零)。因此，电压升压转换器的电力损失可减小。此外，在连续电压升压模式下，控制装置计算要求充放电量以使得从蓄电装置供应的电力与要求充放电量之间的差异减小。由于在监测从蓄电装置供应的电力的同时执行此控制，所以与间歇电压升压模式相比，可高精度地管理蓄电装置的SOC(充电状态)。
优选地，在所述行驶必需的功率落在预定范围内的情况下，所述控制装置将所述基本要求量设定为零。所述间歇电压升压模式下的所述预定范围比所述连续电压升压模式下的所述预定范围宽。
根据上述特征，与连续电压升压模式相比，对于上述范围在间歇电压升压模式下电压升压转换器的电力损失可更大程度地减小。
本发明的有益效果
根据本发明，可确保通过间歇电压升压控制减小损失的效果并且可减小转换器的电力损失。
附图说明
图1是用于示出作为根据本发明的第一实施方式的电动车辆的典型示例示出的混合动力车辆的示例配置的框图。
图2是示出图1所示的混合动力车辆的电气系统的示例配置的电路图。
图3是示出通过转换器200的电压升压控制的过程的流程图。
图4是用于示出在连续电压升压模式和间歇电压升压模式下的操作的波形图。
图5是示出预先定义行驶功率与要求充放电量Pchg之间的关系的映射的示图。
图6是示出标志、基本要求量Pchg0、电池电流IB和电抗器电流IL之间的关系的示图。
图7是示出本发明的第一实施方式中的行驶控制的过程的流程图。
图8是示出本发明的第一实施方式中的行驶控制的概念图。
图9是示出本发明的第二实施方式中的行驶控制的过程的流程图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明的实施方式。在附图中，相同或对应的部分由相同的标号指代，其描述将不再重复。
<第一实施方式>
图1是用于示出作为根据本发明的第一实施方式的电动车辆的典型示例示出的混合动力车辆的示例配置的框图。参照图1，混合动力车辆包括发动机100、第一MG(电动发电机)110、第二MG 120、动力分割装置130、减速齿轮140、电池150、驱动轮160和控制装置500。控制装置500被配置为包括PM(电源管理)-ECU(电子控制单元)170和MG-ECU 172。
通过来自发动机100和第二MG 120中的至少一个的驱动力来使得混合动力车辆行驶。发动机100、第一MG 110和第二MG 120通过动力分割装置130彼此耦合。
动力分割装置130通常被配置为行星齿轮机构。动力分割装置130包括：太阳齿轮131，其是外齿齿轮；环形齿轮132，其是与太阳齿轮131同心地布置的内齿齿轮；多个小齿轮133，其与太阳齿轮131和环形齿轮132啮合；以及行星齿轮架134。行星齿轮架134被配置为保持多个小齿轮133以使得它们可在相应的轴线上旋转并且还公转。
动力分割装置130将通过发动机100生成的动力分割成两条路径。一条是通过减速齿轮140驱动驱动轮160的路径。另一条是通过驱动第一MG 110来生成电力的路径。
第一MG 110和第二MG 120各自通常是以永磁电动机的形式配置的三相AC旋转电机。
第一MG 110主要作为“发电机”操作并且能够从发动机100供应并且由动力分割装置130分割的驱动力生成电力。由第一MG 110生成的电力根据车辆正在行驶的状况以及电池150的SOC(充电状态)的状况不同地使用。关于该电力，其电压随后由转换器(将在本文中稍后描述)调节并被存储在电池150中。在例如当发动机被启动时发动机100被发动的情况下，作为转矩控制的结果，第一MG 110也可作为电动机来操作。
第二MG 120主要作为“电动机”操作，并且利用存储在电池150中的电力和通过第一MG 110生成的电力中的至少一个来驱动。由第二MG 120生成的动力被传递给驱动轴135并且通过减速齿轮140被进一步传递给驱动轮160。因此，第二MG 120辅助发动机100或者通过来自第二MG 120的驱动力使得车辆行驶。
当混合动力车辆被再生制动时，第二MG 120通过减速齿轮140由驱动轮160驱动。在这种情况下，第二MG 120作为发电机操作。因此，第二MG 120用作将制动能转换为电力的再生制动器。由第二MG 120生成的电力被存储在电池150中。
电池150是由串联连接的多个电池模块构成的电池组，电池模块各自由集成到电池模块中的多个电池单元构成。电池150的电压大约为例如200V。电池150可利用由第一MG110或第二MG 120生成的电力来充电。通过电池传感器152来检测电池150的温度、电压和电流。温度传感器、电压传感器和电流传感器在本文中统称为电池传感器152。
PM-ECU 170和MG-ECU 172各自被配置为具有并入其中的CPU(中央处理单元)和存储器(未示出)并且被配置为根据存储在存储器中的映射和程序通过软件处理基于分别由传感器检测的值来执行操作。另选地，PM-ECU 170和MG-ECU 172的至少一部分可被配置为通过专用电子电路等经由硬件处理执行预定的数学运算和/或预定的逻辑运算。
根据来自PM-ECU 170的操作命令值来控制发动机100。第一MG 110、第二MG 120、转换器200和逆变器210、220由MG-ECU 172控制。PM-ECU 170和MG-ECU 172彼此连接以使得它们可彼此双向通信。
尽管在本实施方式中PM-ECU 170和MG-ECU 172被配置为分离的ECU，可设置包括这些ECU的相应功能的单个ECU。
图2是示出图1所示的混合动力车辆的电气系统的示例配置的电路图。参照图2，混合动力车辆的电气系统包括转换器200(电压升压转换器)、与第一MG 110关联的逆变器210、与第二MG 120关联的逆变器220、SMR(系统主继电器)230和电容器C1、C2。
转换器200包括串联连接的两个功率半导体切换元件Q1、Q2(以下也简称作“切换元件”)、分别与切换元件Q1、Q2关联地设置的二极管D1、D2以及电抗器L。
切换元件Q1、Q2串联连接在正极线PL2和接地线GL(连接至电池150的负极)之间。切换元件Q1的集电极连接至正极线PL2，切换元件Q2的发射极连接至接地线GL。二极管D1、D2分别与切换元件Q1、Q2反并联连接。切换元件Q1和二极管D1构成转换器200的上臂，切换元件Q2和二极管D2构成转换器200的下臂。
作为功率半导体切换元件Q1、Q2，可适当地使用IGBT(绝缘栅双极晶体管)、功率MOS(金属氧化物半导体)晶体管、功率双极晶体管等中的任一个。切换元件Q1、Q2中的每一个的接通/断开通过来自MG-ECU 172的开关控制信号来控制。
电抗器L的一端连接至正极线PL1，正极线PL1连接至电池150的正极，电抗器L的另一端连接至切换元件Q1、Q2的连接节点，即，切换元件Q1的发射极与切换元件Q2的集电极之间的连接点。
电容器C2连接在正极线PL2和接地线GL之间。电容器C2使正极线PL2和接地线GL之间的电压变化的AC分量平滑。电容器C1连接在正极线PL1和接地线GL之间。电容器C1使正极线PL1和接地线GL之间的电压变化的AC分量平滑。
另外，空调(A/C)240连接在正极线PL1和接地线GL之间。尽管未示出，空调240以外的辅机也可连接在正极线PL1和接地线GL之间。供应给空调240的电流和供应给辅机的电流被统称为辅机电流Idc。应该注意的是，空调240和其它辅机全部对应于“辅机”。
通过电流传感器SEIL来检测在电抗器L中流过的电流IL(以下也称作电抗器电流)。相对于接地线GL的电压的电抗器L的电压VL(以下也称作电抗器电压)在本实施方式中与电池电压VB相同，因此通过电池传感器152来检测。应该注意的是，可单独地设置用于检测电抗器电压VL的传感器。
电压传感器180检测作为转换器200的输出电压的、跨电容器C2的端子的电压，即，检测正极线PL2和接地线GL之间的电压VH(系统电压)，并且将所检测的值输出给MG-ECU172。
转换器200、逆变器210和逆变器220通过正极线PL2和接地线GL彼此电连接。
在电压升压操作中，转换器200使从电池150供应的DC电压VB(跨电容器C1的相对端子的电压)升压，并且将通过电压升压生成的系统电压VH供应给逆变器210、220。更具体地讲，响应于来自MG-ECU 172的开关控制信号，切换元件Q1的接通时段和切换元件Q2的接通时段交替，并且电压升压比根据这些接通时段之比来确定。
在电压降压操作中，转换器200使通过电容器C2从逆变器210、220供应的系统电压VH降压以利用该电压对电池150进行充电。更具体地讲，响应于来自MG-ECU 172的开关控制信号，仅切换元件Q1接通的时段和切换元件Q1、Q2均断开的时段交替，并且电压降压比根据接通时段的占空比来确定。
当转换器200的电压升压/降压操作停止时，切换元件Q1被固定在接通状态，切换元件Q2被固定在断开状态。
逆变器210按照公共三相逆变器的形式配置，并且包括U相臂15、V相臂16和W相臂17。臂15至17包括切换元件Q3至Q8以及反并联的二极管D3至D8。
当车辆正在行驶时，逆变器210控制第一MG 110的各相线圈的电流或电压，以使得第一MG 110根据为了生成车辆行驶要求的驱动力(车辆驱动转矩、发电转矩等)而设定的操作命令值(通常为转矩命令值)来操作。即，逆变器210执行正极线PL2和第一MG 110之间的双向DC/AC电力转换。
类似逆变器210，逆变器220按照公共三相逆变器的形式配置。当车辆正在行驶时，逆变器220控制第二MG 120的各相线圈的电流或电压，以使得第二MG 120根据为了生成车辆行驶要求的驱动力(车辆驱动转矩、再生制动转矩等)而设定的操作命令值(通常为转矩命令值)来操作。即，逆变器220执行正极线PL2和第二MG 120之间的双向DC/AC电力转换。
PM-ECU 170基于加速踏板位置Acc以及混合动力车辆的速度V来计算第一MG 110的转矩命令值TR1和第二MG 120的转矩命令值TR2。
MG-ECU 172基于由PM-ECU 170计算的第一MG 110的转矩命令值TR1和第二MG 120的转矩命令值TR2以及第一MG 110的电机旋转速度MRN1和第二MG 120的电机旋转速度MRN2来计算转换器200的输出电压(系统电压)VH的最佳值(目标值)(即，命令电压VH*)。MG-ECU172基于由电压传感器180检测的转换器200的输出电压VH以及命令电压VH*来计算用于控制输出电压VH的占空比以使得电压VH等于命令电压VH*，并且相应地控制转换器200。应该注意的是，逆变器210、220、第一MG 110和第二MG 120对应于“负荷”。
MG-ECU 172通过将转换器设定在连续电压升压模式和间歇电压升压模式中的一个模式下来控制转换器200。连续电压升压模式是转换器200在不停止的情况下执行电压升压操作的模式。间歇电压升压模式是转换器200间歇地重复电压升压操作和电压升压操作的停止的模式。当转换器200执行电压升压操作时，切换元件Q1、Q2在接通状态与断开状态之间切换。当转换器200停止电压升压操作时，切换元件Q1被固定在接通状态，切换元件Q2被固定在断开状态。
就以下方面而言，在连续电压升压模式下转换器200没有使电压升压与在间歇电压升压模式下转换器200停止电压升压彼此不同。
在连续电压升压模式下，电池150的电压通过转换器200被供应给逆变器210、220。因此，在连续电压升压模式下转换器200没有使电压升压的情况下，电池150的电压在没有被升压的情况下按原样通过转换器200(占空比为1)被供应给逆变器210、220。
相比之下，当在间歇电压升压模式下转换器200停止电压升压时，电池150的电压没有通过转换器200被供应给逆变器210、220。
图3是示出通过转换器200的电压升压控制的过程的流程图。图4是示出连续电压升压模式和间歇电压升压模式下的操作的波形图。
图4(a)是示出在连续电压升压模式和间歇电压升压模式下转换器200的输出电压(系统电压)VH的图表。图4(b)是示出在连续电压升压模式和间歇电压升压模式下的电抗器电流IL的图表。尽管实际上通过转换器200的切换使得电抗器电流IL变化，但是图4(b)示出由于切换而导致的变化分量被平滑的电抗器电流。图4(c)是示出在连续电压升压模式和间歇电压升压模式下由于切换导致的电压升压电力损失LP的图表。
参照图2和图3，在步骤ST10中，控制装置500将转换器200设定在连续电压升压模式。转换器200在不停止电压升压操作的情况下执行电压升压操作。
随后，当在步骤ST20中在过去的预定时段内电抗器电流IL的平均值ILM小于阈值TH1时，控制装置500使得处理前进至步骤ST30。
在步骤ST30中，控制装置500将转换器200设定在间歇电压升压模式下。在转换器被设定在间歇电压升压模式下的情况下，控制装置500首先使得转换器200的电压升压操作停止(例如参见图4中的时间(1))。
当转换器200的电压升压操作停止时，不从电池150输出电流。因此，电抗器电流IL为零，并且电压升压电力损失LP为零。在转换器200的电压升压操作停止的同时，利用存储在电容器C2中的电力来驱动第一MG 110和/或第二MG 120。随着从电容器C2对电荷进行放电，系统电压VH减小。
随后，当在步骤ST40中系统电压VH与命令电压VH*之间的偏差|VH*-VH|等于或大于极限值dVH时，控制装置500使得处理前进至步骤ST50。在步骤ST50中，控制装置500使得转换器200重新开始电压升压操作(例如参见图4中的时间(2))。
当通过转换器200的电压升压操作重新开始时，电池150在对电容器C2进行充电的同时供应驱动第一MG 110和/或第二MG 120必需的电流(恢复电流)。因此，电抗器电流IL增大，电压升压电力损失LP增大。
随后，当在步骤ST60中系统电压VH等于命令电压VH*时，控制装置500使得处理前进至步骤ST70。在步骤ST70中，控制装置500使得通过转换器200的电压升压操作停止(例如参见图4中的时间(3))。在步骤ST70之后，再次从步骤ST40开始执行处理。
相比之下，当在步骤ST60中系统电压VH不等于命令电压VH*时，控制装置500使得处理前进至步骤ST80。当在步骤ST80中在过去的预定时段内电抗器电流IL的平均值ILM大于阈值TH2时，控制装置500使得处理前进至步骤ST90以将转换器200设定在连续电压升压模式下。转换器200在不停止的情况下执行电压升压操作(例如参见图4中的时间(4))。在图4中的时间(4)，示出了命令电压VH*增大，并且电抗器电流IL开始增大。在执行步骤ST90之后，处理步骤序列结束。
图4(c)示出在间歇电压升压模式下在停止电压升压的一个时段以及执行电压升压的一个后续时段的集合中电压升压电力损失LP减小了多少。被表示参考电力损失BS的线和表示电压升压电力损失LP的线包围并且位于参考电力损失BS的线之上的区域的面积P3是大于连续电压升压模式下的电压升压电力损失的电压升压电力损失LP之和。被表示参考电力损失BS的线和表示电压升压电力损失LP的线包围并且位于参考电力损失BS的线之下的区域的面积P0是小于连续电压升压模式下的电压升压电力损失的电压升压电力损失LP之和。通过从P0减去P2(＝P3)而确定的值P1是在停止电压升压的一个时段以及执行电压升压的一个后续时段的集合中，通过间歇电压升压模式下的操作实现的相对于连续电压升压模式下的电压升压电力损失的电压升压电力损失减小之和。
如图4(c)所示，转换器200可被设定在间歇电压升压模式下，从而减小电压升压电力损失。停止电压升压的时段越长所生成的减小损失的效果越大。
接下来，将描述如何计算要求充放电量Pchg。通常，PM-ECU 170基于例如行驶功率、要求驱动力或转矩来确定电池150的要求充放电量Pchg。另外，PM-ECU 170计算包括该要求充放电量Pchg的要求车辆功率Pe。发动机100、第一MG 110和第二MG 120基于要求车辆功率Pe来控制。
相比之下，本实施方式中的PM-ECU 170首先确定电池150的基本要求量Pchg0，而非要求充放电量Pchg。然后，PM-ECU 170通过校正基本要求量Pchg0来确定要求充放电量Pchg。下面，将描述基于行驶功率Tp*来计算基本要求量Pchg0的情况。
图5是示出预先定义行驶功率Tp*与基本要求量Pchg0之间的关系的映射的示图。图5(a)是示出第一映射的示例的图表。当需要放电时，基本要求量Pchg0为正。当需要充电时，基本要求量Pchg0为负。
在第一映射中，关于控制中心CO，行驶功率Tp*越大，基本要求量Pchg0(要求放电量)越大。另外，关于控制中心CO，行驶功率Tp*越小，基本要求量Pchg0越小(要求充电量越大)。基本要求量Pchg0相对于行驶功率Tp*的改变量是恒定值K。
图5(b)是示出第二映射的示例的图表。在第二映射中，在包括控制中心CO的行驶功率Tp*的特定范围R1内基本要求量Pchg0为零。在行驶功率Tp*大于特定范围R1的范围内，行驶功率Tp*越大，基本要求量Pchg0(要求放电量)越大。在行驶功率Tp*小于特定范围R1的范围内，行驶功率Tp*越小，基本要求量Pchg0越小(要求充电量越大)。在包括控制中心CO的特定范围R2内基本要求量Pchg0相对于行驶功率Tp*的改变量小于第一映射中的特定值K。应该注意的是，R2是包括R1的范围，在R1中基本要求量Pchg0相对于行驶功率Tp*的改变量为零。
因此，在行驶功率Tp*落在“预定范围”内的情况下，控制装置500将基本要求量Pchg0设定为零。图5(b)所示的特定范围R1对应于“预定范围”。相比之下，图5(a)示出基本要求量Pchg0在控制中心CO的“值”处而非“范围”内为零。然而，本文中的“预定范围”包括这样的“值”。
MG-ECU 172向PM-ECU 170发送标志以便于PM-ECU 170选择第一映射和第二映射中的一个。在标志为ON的情况下，PM-ECU 170选择第二映射。在标志为OFF的情况下，PM-ECU170选择第一映射。
在混合动力车辆的当前状态为间歇电压升压模式并且停止电压升压的时段与最近的预定时段(例如，从几秒之前到现在)的长度之比为预定值Tc或更大的情况下，假设转换器200被停止的时段之比在未来也将较高。因此，在这种情况下，期望的是使基本要求量Pchg0较小。这是出于以下原因。如果在这种状态下基本要求量Pchg0较大，则转换器200重新开始电压升压并且相应地间歇电压升压控制的电力损失无法减小的可能性较高。因此，MG-ECU 172将要发送给PM-ECU 170的标志设定为ON。因此，选择第二映射。
相比之下，在混合动力车辆的当前状态为连续电压升压模式的情况下，或者在混合动力车辆的当前状态为间歇电压升压模式并且停止电压升压的时段与最近的预定时段的长度之比小于预定值Tc的情况下，MG-ECU 172将要发送给PM-ECU 170的标志设定为OFF。因此，选择第一映射。
因此，控制装置500使用基于车辆行驶要求的功率确定的基本要求量Pchg0作为校正之前的要求充放电量Pchg。在间歇电压升压模式下(参见图5(b))，与连续电压升压模式(参见图5(a))相比，控制装置500在车辆行驶要求的更宽范围的功率上将基本要求量Pchg0设定为零。
图6是示出由MG-ECU 172发送的标志、基本要求量Pchg0、电池电流IB和电抗器电流IL之间的关系的示图。图6(a)示出标志，图6(b)示出基本要求量Pchg0，图6(c)示出电池电流IB，图6(d)示出电抗器电流IL。尽管实际上通过转换器200的切换来使得电抗器电流IL变化，图6(d)示出由于切换导致的变化分量被平滑的电抗器电流。
如图6(a)所示，在标志为OFF的情况下，PM-ECU 170根据第一映射来确定与行驶功率Tp*对应的基本要求量Pchg0。相比之下，在标志为ON的情况下，PM-ECU 170根据第二映射来确定与行驶功率Tp*对应的基本要求量Pchg0。
如果第二映射中的行驶功率Tp*在R1的范围内，则基本要求量Pchg0为零，如图6(b)所示。在基本要求量Pchg0为零的情况下，没有从电池150输出电流，并且没有电流被输入至电池150。电池电流IB因此为零(参见图6(c))。如果在电池电流IB为零的情况下电抗器电流IL也为零，则转换器200的电力损失可显著减小。这是因为电抗器电流IL的绝对值越小，在电压升压时段中切换元件Q1、Q2可为断开的时段越长。
这一情况的更具体的描述如下。在切换元件Q1、Q2为接通的同时，例如大约几安培的电抗器电流IL可流过。因此，如果通过转换器200使电压升压的程度大，则电力损失大到不可忽略的程度。相比之下，在电抗器电流IL为零的情况下，在电抗器电流IL为零的同时切换元件Q1、Q2可保持断开，因此，转换器200的电力损失可显著减小。
然而，在本实施方式中，诸如空调240的辅机连接在电池150和转换器200之间(参见图2)。这些辅机通过消耗辅机电流Idc来被驱动。电池电流IB、电抗器电流IL和辅机电流Idc之间保持关系：IB＝IL+Idc。因此，即使在电池电流IB为零的情况下，只要辅机消耗电力，电抗器电流IL就将永不为零(参见图6(d))。
下面将详细描述本发明的实施方式中的电动车辆的行驶控制。
图7是示出本发明的第一实施方式中的行驶控制的过程的流程图。图8是用于示出本发明的第一实施方式中的行驶控制的概念图。遵循图7所示的流程图的控制处理由PM-ECU 170和MG-ECU 172针对每一个预定控制循环或者例如当满足预定条件时执行。
参照图7和图8，在步骤ST101中，PM-ECU 170在存储器中存储有映射M0，该映射M0预先定义了加速踏板位置Acc和混合动力车辆的车速V与行驶功率Tp*的关系。响应于加速踏板位置Acc和车速V的检测，PM-ECU 170参考映射M0从而确定行驶功率Tp*。
在步骤ST102中标志为ON的情况下(步骤ST102中为“是”)，PM-ECU 170使得处理前进至步骤ST103。即，在混合动力车辆当前状态为间歇电压升压模式并且停止电压升压的时段与最近的预定时段的长度之比为预定值Tc或更大的情况下，使得处理前进至步骤ST103。
在步骤ST103中，PM-ECU 170基于在步骤ST101中确定的行驶功率Tp*根据第二映射M2(参见图5(b))来确定基本要求量Pchg0。接下来，在步骤ST104中，PM-ECU 170将实际电力设定为供应给转换器200的电力(即，电抗器电压VL和电抗器电流IL的乘积)。随后，PM-ECU 170使得处理前进至步骤ST107。
相比之下，在步骤ST102中标志为OFF的情况下(步骤ST102中为“否”)，PM-ECU 170使得处理前进至步骤ST105。即，在例如混合动力车辆的当前状态为连续电压升压模式的情况下，使得处理前进至步骤ST105。
在步骤ST105中，PM-ECU 170基于在步骤ST101中确定的行驶功率Tp*根据第一映射M1(参见图5(a))确定基本要求量Pchg0。接下来，在步骤ST106中，PM-ECU 170将实际电力设定为从电池150供应的电力(即，电池电压VB和电池电流IB的乘积)。随后，PM-ECU 170使得处理前进至步骤ST107。
在步骤ST107中，PM-ECU 170计算基本要求量Pchg0与实际电力之差(参见图8中的OP1)。随后，PM-ECU 170使得处理前进至步骤ST108。
在步骤ST108中，PM-ECU 170确定在步骤ST107中计算的差的绝对值是否等于或大于预定值(例如0.5kW)。在绝对值小于预定值的情况下(步骤ST108中为“否”)，PM-ECU 170使得处理前进至步骤ST111。相比之下，在绝对值等于或大于预定值的情况下(步骤ST108中为“是”)，PM-ECU 170使得处理前进至步骤ST109。
在步骤ST109中，PM-ECU 170校正基本要求量Pchg0以使得基本要求量Pchg0等于实际电力，并且将该校正的基本要求量Pchg0定义为要求充放电量Pchg(参见图8中的OP2)。因此，在执行步骤ST104的情况下，要求充放电量Pchg等于供应给转换器200的电力(＝IL×VL)。相比之下，在执行步骤ST106的情况下，要求充放电量Pchg等于从电池150供应的电力(＝IB×VB)。
换言之，在连续电压升压模式下，PM-ECU 170基于从电池150供应的电力来计算要求充放电量Pchg。在间歇电压升压模式下，PM-ECU 170将计算要求充放电量Pchg的方法改变为这样的方法：基于通过转换器200的电力来计算要求充放电量Pchg，并且使要求充放电量Pchg小于连续电压升压模式下的要求充放电量。更优选地，在连续电压升压模式下，PM-ECU 170计算通过校正基本要求量Pchg0以使得从电池150供应的电力与基本要求量Pchg0之差减小而确定的校正值，作为要求充放电量Pchg。相比之下，在间歇电压升压模式下，PM-ECU 170计算通过校正基本要求量Pchg0以使得通过转换器200的电力与基本要求量Pchg0之差减小而确定的校正值，作为要求充放电量Pchg。
在步骤ST110中，PM-ECU 170对在步骤ST109中计算的校正的基本要求量Pchg0(即，要求充放电量Pchg)强加特定限制。这是出于以下原因。在原始基本要求量Pchg0和校正的基本要求量Pchg0彼此极大地不同的情况下，该校正可伴随着混合动力车辆的状态的突然改变。例如，用于发动机100的命令值可显著增大以使得发动机100的转速突然增大。在这种情况下，用户可能感觉这不正常。因此，当计算要求充放电量Pchg时，期望的是强加限制以使得原始基本要求量Pchg0与校正的基本要求量Pchg0之差不超过特定范围。因此，可抑制混合动力车辆的状态的突然改变。
在步骤ST111中，PM-ECU 170通过将行驶功率Tp*和要求充放电量Pchg相加在一起来计算要求车辆功率Pe(参见图8中的OP3)。根据要求车辆功率Pe，PM-ECU 170确定功率的份额以使得车辆整体的能量效率是最大效率。因此，确定将分别由发动机100、第一MG 110和第二MG 120承担的输出份额。随后，针对每一个预定控制循环或者当满足预定条件时重复图7所示的处理步骤序列。
提供步骤ST108的原因如下。基本要求量Pchg0与实际电力之差可在某种程度上变化。因此，如果基本要求量Pchg0被校正以使得该差一直为零，则发动机100、第一MG 110和/或第二MG 120被驱动的状态可能频繁地变化。因此，为了定义用作所谓的死区的范围，确定预定值。仅在上述差的绝对值为所述预定值或更大的情况下，才可校正基本要求量Pchg0，从而防止发动机100等被驱动的状态频繁地变化。
可从上文看出，在间歇电压升压模式下，电压升压时段(例如图4中的(2)和(3)之间的时段)和电压升压停止时段(例如图4中的(1)和(2)之间的时段)重复地交替。在电压升压停止时段中，期望的是将在切换元件Q1、Q2中流过的电流(即，电抗器电流IL)设定为零，以便减小切换元件Q1、Q2的电力损失。然而，如果空调240等连接在电池150和转换器200之间，则无法通过执行以使得电池电流IB为零的控制来将电抗器电流IL设定为零。
根据本实施方式，在间歇电压升压模式下，基于电抗器电流IL计算实际电力(参见步骤ST104)。即，基于通过转换器200的电力来确定要求充放电量Pchg。因此，当在电压升压停止时段中要求充放电量Pchg为零时，可使通过转换器200的电流(电抗器电流IL)为零。因此，转换器200的电力损失可减小。
相比之下，在连续电压升压模式下，基于电池电流IB计算实际电力(参见步骤ST106)。即，基于从电池150供应的电力来确定要求充放电量Pchg。在连续电压升压模式下，不存在与间歇电压升压模式下的电压升压停止时段对应的时段，因此，没有必要使通过转换器200的电流为零。相反，期望的是基于电池电流IB来计算实际电力，因为这使得能够精确管理电池150的SOC。
尽管PM-ECU 170在步骤ST103、ST105中基于行驶功率Tp*来确定基本要求量Pchg0，所确定的基本要求量Pchg0可基于电池150的SOC来校正。例如，当电池150的SOC已达到预定下限时，PM-ECU 170可使基本要求量Pchg0减小，当电池150的SOC已达到预定上限时，PM-ECU 170可使基本要求量Pchg0增大。
另外，尽管在模式为间歇电压升压模式并且通过转换器的电压升压被停止的时段与最近的预定时段之比高的情况下，本实施方式使基本要求量Pchg0小(参见图5(b))，实施方式不限于此。在间歇电压升压模式下，可使基本要求量Pchg0小于连续电压升压模式下的基本要求量，而不依赖于其它条件。
<第二实施方式>
在第二实施方式中，校正连续电压升压模式下的要求充放电量Pchg。第二实施方式中的混合动力车辆和电气系统具有分别与第一实施方式中的配置(参见图1和图2)相同的配置。因此，其描述将不再重复。
图9是示出本发明的第二实施方式中的行驶控制的过程的流程图。参照图9，该流程图与图7所示的流程图的不同之处在于，前者在步骤ST105和步骤ST106之间包括步骤ST201。
在步骤ST201中，PM-ECU 170在连续电压升压模式下将诸如空调240的辅机的电力消耗估计量与在步骤ST105中确定的基本要求量Pchg0相加。该估计量可按照针对各种条件的映射(未示出)的形式预先存储在存储器中。
在连续电压升压模式下，如上所述将从电池150供应的电力设定为实际电力(参见步骤ST106)。由于从电池150供应的电力的一部分被诸如空调240的辅机消耗，所以实际电力包括被空调240等消耗的电力以及供应给转换器200的电力。
在第二实施方式中，将空调240等的电力消耗估计量与基本要求量Pchg0相加。这样，考虑空调240等的电力消耗来确定基本要求量Pchg0，因此，实际电力和基本要求量Pchg0二者均包括空调240等的电力消耗。因此，当计算基本要求量Pchg0与实际电力之差时(参见步骤ST107)，空调240等的电力消耗对基本要求量Pchg0以及对实际电力的影响基本上彼此抵消。因此，即使在空调240等消耗较大电力的情况下，也可高精度地执行步骤ST108至ST111。
另外，由于在步骤ST107中基本要求量Pchg0与实际电力之间的偏差较小，所以校正基本要求量Pchg0以使得基本要求量Pchg0等于实际电力的反馈处理(参见步骤S109和图8中的OP2)更快速地地完成。
图9所示的流程图中的其它处理步骤与图7所示的流程图中的对应处理步骤相同。因此，其描述将不再重复。
最后，再参照图2，将概述第一实施方式和第二实施方式。车辆的电源设备包括：电池150；转换器200，其使电池150的电压升压并且将升压的电压供应给逆变器210、220、第一MG 110和第二MG 120(负荷)；诸如空调240的辅机，其电连接在电池150和转换器200之间并且通过从电池150供应的电力来驱动；以及控制装置500，其基于包括电池150的要求充放电量Pchg的要求车辆功率Pe来控制逆变器210、220、第一MG 110和第二MG 120。控制装置500具有连续电压升压模式和间歇电压升压模式。在连续电压升压模式下，转换器200连续地操作。在间歇电压升压模式下，转换器200间歇地操作。在连续电压升压模式下，控制装置500基于从电池150供应的电力来计算要求充放电量Pchg(例如基本要求量Pchg0)。在间歇电压升压模式下，控制装置500将计算要求充放电量Pchg的方法改变为这样的方法：基于通过转换器200的电力来计算要求充放电量Pchg，并且使该要求充放电量小于连续电压升压模式下的要求充放电量。
优选地，控制装置500基于行驶功率Tp*来计算基本要求量Pchg0。在连续电压升压模式下，控制装置500计算通过校正基本要求量Pchg0以使得从电池150供应的电力与基本要求量Pchg0之差减小而确定的校正值，作为要求充放电量Pchg。在间歇电压升压模式下，控制装置500计算通过校正基本要求量Pchg0以使得通过转换器200的电力与基本要求量Pchg0之差减小而确定的校正值，作为要求充放电量Pchg。
优选地，在行驶功率Tp*落在预定范围内的情况下，控制装置500将基本要求量Pchg0设定为零。间歇电压升压模式下的所述预定范围(参见图5(b)中的特定范围R1)比连续电压升压模式下的所述预定范围(参见图5(a)中的控制中心CO)宽。
尽管本发明的实施方式提供连续电压升压模式和间歇电压升压模式，但是可提供连续电压降压模式和间歇电压降压模式。即，MG-ECU 172将转换器200设定在连续电压降压模式和间歇电压降压模式中的一个模式下。在连续电压降压模式下，转换器200在不停止的情况下执行电压降压操作。在间歇电压降压模式下，转换器200间歇地重复电压降压操作和电压降压操作的停止。当转换器200执行电压降压操作时，仅切换元件Q1为接通的时段与切换元件Q1、Q2均为断开的时段交替。当转换器200停止电压降压操作时，切换元件Q1被固定在接通状态，切换元件Q2被固定在断开状态。在连续电压降压模式下，基于输入至电池150的电力来计算要求充放电量Pchg。
应该理解，本文所公开的实施方式在所有方面均通过例示来给出，而非限制。本发明的范围旨在由权利要求限定，而非由以上描述限定，并且涵盖含义和范围与权利要求等同的所有修改和变化。
标号列表
100发动机；110第一MG；120第二MG；112、122中性点；130动力分割装置；131太阳齿轮；132环形齿轮；133小齿轮；134行星齿轮架；135环形齿轮轴(驱动轴)；140减速齿轮；150电池；152电池传感器；160驱动轮；170 PM-ECU；172 MG-ECU；180电压传感器；200转换器；210、220逆变器；230SMR；240空调；500控制装置；PL1、PL2正极线；GL接地线；Q1-Q8切换元件；D1-D8二极管；C1、C2电容器；L电抗器。

Claims (3)

1.一种车辆的电源设备，包括：
蓄电装置；
电压升压转换器，所述电压升压转换器使所述蓄电装置的电压升压并且将升压的电压供应给负荷；
辅机，所述辅机电连接在所述蓄电装置和所述电压升压转换器之间并且通过消耗从所述蓄电装置供应的电力来被驱动；以及
控制装置，所述控制装置基于包括所述蓄电装置的要求充放电量的要求车辆功率来控制所述负荷，
所述控制装置具有连续电压升压模式和间歇电压升压模式，在所述连续电压升压模式下，所述电压升压转换器连续地操作，在所述间歇电压升压模式下，所述电压升压转换器间歇地操作，
在所述连续电压升压模式下，所述控制装置基于从所述蓄电装置供应的电力来计算所述要求充放电量，并且
在所述间歇电压升压模式下，所述控制装置将计算所述要求充放电量的方法改变为基于通过所述电压升压转换器的电力来计算所述要求充放电量的方法，并且使所述要求充放电量小于所述连续电压升压模式下的所述要求充放电量。
2.根据权利要求1所述的车辆的电源设备，其中
所述控制装置基于行驶必需的功率来计算基本要求量，
在所述连续电压升压模式下，所述控制装置计算通过校正所述基本要求量以使得从所述蓄电装置供应的电力与所述基本要求量之差减小而确定的校正值，作为所述要求充放电量，并且
在所述间歇电压升压模式下，所述控制装置计算通过校正所述基本要求量以使得通过所述电压升压转换器的电力与所述基本要求量之差减小而确定的校正值，作为所述要求充放电量。
3.根据权利要求2所述的车辆的电源设备，其中
在所述行驶必需的功率落在预定范围内的情况下，所述控制装置将所述基本要求量设定为零，并且
所述间歇电压升压模式下的所述预定范围比所述连续电压升压模式下的所述预定范围宽。
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