CN106660455B - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电动车辆(200)，所述电动车辆(200)包括：电池(20、23)；电压转换器(10)，所述电压转换器(10)包括被配置成执行电力输出路径(26)与电池(20、23)之间的电压转换并且在串联连接与并联连接之间切换所述第一电池(20)和所述第二电池(23)的连接的多个切换元件(31至34)；电动发电机(50)；以及控制设备(100)，所述控制设备(100)被配置成使所述切换元件(31至34)接通和断开，其中所述控制设备(100)基于切换元件温度以及所述电动发电机(50)的操作点来将连接切换到所述电力输出路径(26)与所述第一电池(20)和所述第二电池(23)两者之间的连接以及所述第一电池(20)与所述第二电池(23)之间的连接中的任何一个。

Description

电动车辆
技术领域
本发明涉及电动车辆，具体地涉及一种安装有电压转换器的电动车辆。
背景技术
近年来，已经使用了诸如混合动力车辆和电动车(electric vehicle) 的许多电动车辆(motor-driven vehicle)。在许多情况下，这种电动车辆使用逆变器将电池的直流电力转换成交流电力并且电动机或电动发电机被用经转换的交流电力驱动的系统。近来，一直存在通过使用升压转换器(电压转换器)来使电池的电压升压、向电动机供应升压的电压并且因此增加电动机的旋转速度和操作转矩的范围来改进电动车辆的驾驶性能(速度和加速度性能)的许多尝试。近来，还一直存在并联连接的多个电池被安装使得电池的容量增加了并且电动车辆只用电动机行驶的使用中的电动车辆；换句话说，具有长EV驾驶范围的电动车辆。近年来，已经提出了一种能够在串联连接与并联连接之间切换多个电池的连接并且通过以各种方式改变四个切换元件的接通/断开操作模式来使得能实现诸如串联升压和并联升压的各种操作模式的电源系统(例如，参考专利文献1)。
升压转换器(电压转换器)采用被配置成通过使诸如IGBT的切换元件接通和断开并且因此将电力存储在电抗器中或者从电抗器放出电力来使输入电压升压的升压斩波电路。在许多情况下，因为切换元件的温度由于通过切换元件的电流而增加，所以冷却器被设置在升压转换器(电压转换器)中，使得能够防止元件的过热。然而，切换元件可能取决于诸如升压转换器(电压转换器)的操作模式、通过电流等的条件而过热。经由切换元件流动的电流的量的减少是需要的，使得能够防止切换元件的过热，并且因此电池的输入/输出电力在元件过热时被限制(例如，参考专利文献2)。然而，如果电池的输入/输出电力被限制，则供应给电动机的电力被限制，从而导致电动车辆的动力性能或驾驶性能的劣化，这是有问题的。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP-A-2012-70514
专利文献2：JP-A-2012-51515
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是为了在不限制电池的输入/输出电力并且削弱安装有电压转换器的电动车辆的动力性能或驾驶性能的情况下防止每个切换元件的温度增加超过预定操作温度范围。
问题的解决方案
根据本发明的一个方面，提供了一种电动车辆，所述电动车辆包括：第一电池；第二电池；电压转换器，所述电压转换器包括被配置成在所述第一电池和所述第二电池中的任何一个或两者与电力输出路径之间执行双向电压转换并且在串联连接与并联连接之间切换所述第一电池和所述第二电池到所述电力输出路径的连接的多个切换元件；车辆驱动电动机，所述车辆驱动电动机连接到所述电力输出路径；以及控制设备，所述控制设备被配置成使所述切换元件接通和断开。所述电力输出路径包括第一电路径以及具有比该第一电路径的电位低的电位的第二电路径。所述多个切换元件被配置为从所述第一电路径朝向所述第二电路径串联设置的第一至第四切换元件。所述第一电池并联连接到所述第三切换元件和所述第四切换元件。所述第二电池并联连接到所述第二切换元件和所述第三切换元件。所述控制设备基于来自所述多个切换元件的、温度超过预定阈值的切换元件以及所述电动机的操作点，来将连接切换到所述电力输出路径与所述第一电池之间的连接、所述电力输出路径与所述第二电池之间的连接以及所述第一电池与所述第二电池之间的连接中的至少一个。
因此，能够通过基于其温度超过预定温度的切换元件的位置以及所述电动机的操作点来切换所述电池的连接，在不降低所述电动车辆的动力性能或驾驶性能的情况下防止所述切换元件中的每一个的温度的增加。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，所述第二电池的电压优选地低于或者等于所述第一电池的电压。当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第一区域中时，并且当所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备优选地执行连接的切换，使得电力在所述电力输出路径与仅并联连接到所述第二切换元件和所述第四切换元件中的、温度超过所述预定阈值的一个的所述电池之间被发送和接收，所述第一区域由限定当所述电动机的功率输出在所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第一等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第一极限旋转速度线围绕。
因此，当所述电动机的操作点被定位在所述第一区域中并且所述第二切换元件或所述第四切换元件的温度超过预定阈值时，所述电动机通过使所述第二切换元件或所述第四切换元件断开并且将所述第一电池和所述第二电池中的任何一个直接连接到所述电力输出路径来驱动，并且因此能够在不限制所述第一电池或所述第二电池的输入/输出电力的情况下防止所述第二切换元件或所述第四切换元件的温度增加超过预定操作温度范围。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，所述第二电池的电压优选地低于或者等于所述第一电池的电压。当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第二区域中时，并且当所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备串联连接所述第一电池和所述第二电池，并且执行连接的切换，使得电力在两个电池与所述电力输出路径之间被发送和接收，所述第二区域由限定当所述电动机的功率输出在串联连接的所述第一电池和所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第二等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第一电池和所述第二电池的总电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第二极限旋转速度线围绕。
因此，当所述电动机的操作点被定位在所述第二区域中并且所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，所述第二切换元件和所述第四切换元件被断开，所述第一切换元件和所述第三切换元件被接通，并且所述第一电池和所述第二电池直接串联连接到所述电力输出路径。因此，能够在不限制所述第一电池和所述第二电池的输入/输出电力的情况下防止所述第二切换元件或所述第四切换元件的温度增加超过所述预定操作温度范围。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的最大区域中时，并且当所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备并联连接所述第一电池和所述第二电池，并且执行连接的切换，使得电力在两个电池与所述电力输出路径之间被发送和接收，所述最大区域由限定当所述电动机的功率输出变成恒定最大功率输出时相对于旋转速度的转矩的最大等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及限定所述电动机的极限旋转速度的最大极限旋转速度线围绕。
因此，当所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过预定温度时，所述第一电池和所述第二电池并联连接，并且因此能够抵消经由所述第二切换元件和所述第四切换元件流动的电流。结果，能够减少经由所述第二切换元件和所述第四切换元件通过的电流，并且能够在不限制所述第一电池或所述第二电池的输入/输出电力的情况下防止所述第二切换元件和所述第四切换元件的温度的增加。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，所述第二电池的电压优选地低于或者等于所述第一电池的电压。当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第一区域中时，并且当所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备优选地执行连接的切换，使得电力在所述第一电池和所述第二电池中的任何一个之间与所述电力输出路径被发送和接收，所述第一区域由限定当所述电动机的功率输出在所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第一等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第一极限旋转速度线围绕。
因此，当所述电动机的操作点被定位在所述第一区域中并且所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，所述电动机通过使所述第三切换元件断开并且将所述第二电池和所述第一电池中的任何一个直接连接到所述电力输出路径来驱动，并且因此能够在不限制所述第一电池或所述第二电池的输入/输出电力的情况下防止所述第三切换元件的温度增加超过预定操作温度范围。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的最大区域中时，并且当所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备并联连接所述第一电池和所述第二电池，并且执行连接的切换，使得电力在两个电池与所述电力输出路径之间被发送和接收，所述最大区域由限定当所述电动机的功率输出变成恒定最大功率输出时相对于旋转速度的转矩的最大等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及限定所述电动机的极限旋转速度的最大极限旋转速度线围绕。
因此，当所述第三切换元件的温度超过预定温度时，所述第一电池和所述第二电池并联连接，并且因此能够消除所述第三切换元件的切换操作，并且能够防止所述第三切换元件的温度的增加。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，当所述第一电池的电压基本上等于所述第二电池的电压时，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第三区域中时，并且当所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备使所述第三切换元件断开，并且使其它切换元件接通，所述第三区域由限定当所述电动机的功率输出变成恒定最大功率输出时相对于旋转速度的转矩的最大等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第三极限旋转速度线围绕。
因此，当所述电动机的操作点被定位在所述第三区域中、所述第三切换元件的温度高于所述预定阈值并且所述第一电池的电压基本上等于所述第二电池的电压时，所述第三切换元件被断开，其它切换元件被接通，并且所述第一电池和所述第二电池直接并联连接到负载。因此，能够在不限制所述第一电池或所述第二电池的输入/输出电力的情况下防止所述第三切换元件的温度增加超过所述预定操作温度范围。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，所述第二电池的电压优选地低于或者等于所述第一电池的电压。当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第一区域中时，并且当所述第二切换元件和所述第三切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备使所述第一切换元件接通，使所述第二切换元件和所述第三切换元件断开，并且使第四切换元件接通，并且因此所述电动机被用所述第二电池驱动，所述第一区域由限定当所述电动机的功率输出在所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第一等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第一极限旋转速度线围绕。
因此，当所述电动机的操作点被定位在所述第三区域中并且所述第二切换元件和所述第三切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，所述第二切换元件和所述第三切换元件被断开，所述第一切换元件和所述第四切换元件被接通，并且所述第二电池直接连接到所述电力输出路径。因此，能够在不限制所述第二电池的输入/输出电力的情况下防止所述第二切换元件和所述第三切换元件的温度增加超过所述预定操作温度范围。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，所述第二电池的电压优选地低于或者等于所述第一电池的电压。当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第一区域中时，并且当所述第三切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备使所述第一切换元件和所述第二切换元件接通，并且使所述第三切换元件和所述第四切换元件断开，并且因此所述电动机被用所述第一电池驱动，所述第一区域由限定当所述电动机的功率输出在所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第一等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第一极限旋转速度线围绕。
因此，当所述电动机的操作点被定位在所述第一区域中并且所述第三切换元件和所述第四切换元件中的任何一个的温度超过所述预定阈值时，所述第三切换元件和所述第四切换元件被断开，所述第一切换元件和所述第二切换元件被接通，并且所述第一电池直接连接到所述电力输出路径。因此，能够在不限制所述第一电池的输入/输出电力的情况下防止所述第三切换元件和所述第四切换元件的温度增加超过所述预定操作温度范围。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，当所述电动机的操作点被定位在所述第一区域中并且所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备使所述第一切换元件接通，使所述第三切换元件断开，使所述第二切换元件和所述第四切换元件中的、温度超过所述预定阈值的一个断开，并且使另一个切换元件接通。
因此，当所述电动机的操作点被定位在所述第一区域中并且所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个的温度超过所述预定阈值时，所述第一切换元件被接通，所述第三切换元件被断开，仅所述第二切换元件和所述第四切换元件中的、温度不超过所述预定阈值的一个被接通，并且所述第一电池和所述第二电池中的任何一个直接连接到所述电力输出路径。因此，能够在不限制所述第一电池或所述第二电池的输入/输出电力的情况下防止所述第二切换元件或所述第四切换元件的温度增加超过所述预定操作温度范围。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，当所述电动机的操作点被定位在所述第二区域中并且所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备使所述第二切换元件和所述第四切换元件断开，并且使所述第一切换元件和所述第三切换元件接通。
因此，当所述电动机的操作点被定位在所述第二区域中并且所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，所述第二切换元件和所述第四切换元件被断开，所述第一切换元件和所述第三切换元件被接通，并且所述第一电池和所述第二电池直接串联连接到所述电力输出路径。因此，能够在不限制所述第一电池和所述第二电池的输入/输出电力的情况下防止所述第二切换元件或所述第四切换元件的温度增加超过所述预定操作温度范围。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，当所述电动机的操作点被定位在所述最大区域中并且所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备使所述第三切换元件接通，以使得以小占空比操作的切换元件的接通时间包括以大占空比操作的切换元件的断开时间的方式、以预定占空比使所述第二切换元件和所述第四切换元件中的每一个接通和断开，在所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个被断开的同时使所述第一切换元件接通，并且在所述第二切换元件和所述第四切换元件两者被接通或者断开的同时使所述第一切换元件断开。
因此，当所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定温度时，所述第一电池和所述第二电池并联连接，并且因此经由所述第二切换元件和所述第四切换元件流动的电流被抵消。结果，能够减少经由所述第二切换元件和所述第四切换元件通过的电流，并且能够在不限制所述第一电池或所述第二电池的输入/输出电力的情况下防止所述第二切换元件和所述第四切换元件的温度的增加。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，当所述电动机的操作点被定位在所述第一区域中并且所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备使所述第一切换元件接通，使所述第三切换元件断开，使所述第二切换元件和所述第四切换元件中的一个接通，并且使另一个切换元件断开。
因此，当所述电动机的操作点被定位在所述第一区域中并且所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，所述第一切换元件被接通，所述第三切换元件被断开，所述第二切换元件和所述第四切换元件中的一个被接通，所述第二切换元件和所述第四切换元件中的另一个被断开，并且所述第一电池或所述第二电池直接连接到所述电力输出路径。因此，能够在不限制所述第一电池或所述第二电池的输入/输出电力的情况下防止所述第三切换元件的温度增加超过所述预定操作温度范围。
在根据本发明的所述方面的电动车辆中，当所述电动机的操作点被定位在所述最大区域中并且所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备使所述第三切换元件接通，以使得以小占空比操作的切换元件的接通时间包括以大占空比操作的切换元件的断开时间的方式、以预定占空比使所述第二切换元件和所述第四切换元件中的每一个接通和断开，在所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个被断开的同时使所述第一切换元件接通，并且在所述第二切换元件和所述第四切换元件两者被接通或者断开的同时使所述第一切换元件断开。
因此，当所述第三切换元件的温度超过所述预定温度时，所述第一电池和所述第二电池并联连接，并且因此能够消除所述第三切换元件的切换操作，并且能够防止所述第三切换元件的温度的增加。
根据本发明的另一方面，提供了电动车辆，所述电动车辆包括：第一电池；第二电池；电压转换器，所述电压转换器包括被配置成执行所述第一电池和所述第二电池中的任何一个或两者与电力输出路径之间的双向电压转换并且在串联连接与并联连接之间切换所述第一电池和所述第二电池到所述电力输出路径的连接的多个切换元件；车辆驱动电动机，所述车辆驱动电动机连接到所述电力输出路径；以及控制设备，所述控制设备被配置成使所述切换元件接通和断开。所述电力输出路径包括第一电路径以及具有比该第一电路径的电位低的电位的第二电路径。所述多个切换元件被配置为被设置在所述第一电路径与所述第二电路径之间的切换元件(1A)、切换元件(2A)、切换元件(3A)、切换元件(4A)以及切换元件(5A)。所述切换元件(1A)、所述切换元件(5A)以及所述切换元件(3A)被从所述第一电路径朝向所述第二电路径串联设置。所述切换元件(2A)并联连接到所述切换元件(5A)和所述切换元件(3A)。所述切换元件(4A)并联连接到所述切换元件(1A)和所述切换元件(5A)。所述第一电池并联连接到所述切换元件(2A)。所述第二电池并联连接到所述切换元件(4A)。所述控制设备基于来自所述多个切换元件的、温度超过预定阈值的切换元件以及所述电动机的操作点来将连接切换到所述电力输出路径与所述第一电池之间的连接、所述电力输出路径与所述第二电池之间的连接以及所述第一电池与所述第二电池之间的连接中的至少一个。
在根据本发明的另一方面的电动车辆中，所述第二电池的电压优选地低于或者等于所述第一电池的电压。当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第一区域中时，并且当所述切换元件(2A)、所述切换元件(4A)和所述切换元件(5A) 中的至少一个的温度超过预定阈值时，所述控制设备优选地执行连接的切换，使得电力在所述第一电池和所述第二电池中的仅一个与所述电力输出路径之间被发送和接收，所述第一区域由限定当所述电动机的功率输出在所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第一等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第一极限旋转速度线围绕。此外，在根据本发明的另一方面的电动车辆中，所述第二电池的电压优选地低于或者等于所述第一电池的电压。当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第二区域中时，并且当所述切换元件(1A)至所述切换元件(4A)中的至少一个的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备串联连接所述第一电池和所述第二电池，并且执行连接的切换，使得电力在两个电池与所述电力输出路径之间被发送和接收，所述第二区域由限定当所述电动机的功率输出在串联连接的所述第一电池和所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第二等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第一电池和所述第二电池的总电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第二极限旋转速度线围绕。此外，在根据本发明的另一方面的电动车辆中，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的最大区域中时，并且当所述切换元件(1A)和所述切换元件(3A)中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值或者所述切换元件(2A)和所述切换元件(4A)中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备并联连接所述第一电池和所述第二电池，并且执行连接的切换，使得电力在两个电池与所述电力输出路径之间被发送和接收，所述最大区域由限定当所述电动机的功率输出变成恒定最大功率输出时相对于旋转速度的转矩的最大等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及限定所述电动机的极限旋转速度的最大极限旋转速度线围绕。此外，在根据本发明的另一方面的电动车辆中，当所述第一电池的电压基本上等于所述第二电池的电压时，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第三区域中时，并且当所述切换元件(2A)、所述切换元件(4A)和所述切换元件(5A) 中的至少一个的温度超过所述预定阈值时，优选地，所述控制设备使所述切换元件(1A)和所述切换元件(3A)接通，并且使所述切换元件(2A)、所述切换元件(4A)以及所述切换元件(5A)断开，所述第三区域由限定当所述电动机的功率输出变成恒定最大功率输出时相对于旋转速度的转矩的最大等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第三极限旋转速度线围绕。
因此，能够通过基于其温度超过预定温度的切换元件的位置以及所述电动机的操作点来切换所述电池的连接，在不降低所述电动车辆的动力性能或驾驶性能的情况下防止所述切换元件中的每一个的温度的增加。
发明的有益效果
根据本发明，能够在不限制电池的输入/输出电力并且削弱安装有电压转换器的电动车辆的动力性能或驾驶性能的情况下防止每个切换元件的温度增加超过预定操作温度范围。
附图说明
图1是图示本发明的实施例中的安装有第一电压转换器的电动车辆的配置的系统图。
图2是图示在被安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的基本操作中当电抗器被分别用第一电池和第二电池充电时的电流的流动的图。
图3是图示在被安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的基本操作中当第一电池和第二电池的电力在第一电池和第二电池串联连接的情况下被输出时的电流的流动的图。
图4是图示在被安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的基本操作中当电抗器被分别用第一电池和第二电池充电时的电流的流动的图。
图5是图示在被安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的基本操作中当第一电池和第二电池的电力在第一电池和第二电池并联连接的情况下被输出时的电流的流动的图。
图6是图示电动机在相对于被安装在本发明的电动车辆中的电动机的旋转速度的转矩特性图上的操作区域的曲线图。
图7是图示当安装有第一电压转换器的本发明的电动车辆的控制设备的第二或第四切换元件的温度超过预定阈值时到单电池直接连接操作模式的转变的流程图。
图8是图示当安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的第二或第四切换元件的温度超过预定阈值时在使用第二电池的单电池直接连接操作模式下的电流的流动的图。
图9是图示当安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的第二或第四切换元件的温度超过预定阈值时在使用第一电池的单电池直接连接操作模式下的电流的流动的图。
图10是图示当安装有第一电压转换器的本发明的电动车辆的控制设备的第二或第四切换元件的温度超过预定阈值时到串联直接连接操作模式的转变的流程图。
图11是图示当安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的第二或第四切换元件的温度超过预定阈值时在串联直接连接操作模式下的电流的流动的图。
图12是图示当安装有第一电压转换器的本发明的电动车辆的控制设备的第二或第四切换元件的温度超过预定阈值时到并联升压操作模式的转变的流程图。
图13是图示当安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的第二或第四切换元件的温度超过预定阈值时在并联升压操作模式下的电流的流动的图(1)。
图14是图示当安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的第二或第四切换元件的温度超过预定阈值时在并联升压操作模式下的电流的流动的图(2)。
图15是图示当安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的第二或第四切换元件的温度超过预定阈值时在并联升压操作模式下的电流的流动的图(3)。
图16是图示当安装有第一电压转换器的本发明的电动车辆的控制设备的第三切换元件的温度超过预定阈值时到单电池直接连接操作模式的转变的流程图。
图17是图示当安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的第三切换元件的温度超过预定阈值时在使用第二电池的单电池直接连接操作模式下的电流的流动的图。
图18是图示当安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的第三切换元件的温度超过预定阈值时在使用第一电池的单电池直接连接操作模式下的电流的流动的图。
图19是图示当安装有第一电压转换器的本发明的电动车辆的控制设备的第三切换元件的温度超过预定阈值时到并联直接连接操作模式的转变的流程图。
图20是图示当安装在本发明的电动车辆中的第一电压转换器的第三切换元件的温度超过预定阈值时在并联直接连接操作模式下的电流的流动的图。
图21是图示当安装有第一电压转换器的本发明的电动车辆的控制设备的第三切换元件的温度超过预定阈值时到并联升压操作模式的转变的流程图。
图22是图示当安装有第一电压转换器的本发明的电动车辆的控制设备的第二或第三切换元件的温度超过预定阈值时到使用第二电池的单电池直接连接操作模式的转变的流程图。
图23是图示当安装有第一电压转换器的本发明的电动车辆的控制设备的第三或第四切换元件的温度超过预定阈值时到使用第一电池的单电池直接连接操作模式的转变的流程图。
图24是图示当安装有第一电压转换器的本发明的电动车辆的控制设备的第二切换元件的温度超过预定阈值时到每个操作模式的转变的流程图。
图25是图示当安装有第一电压转换器的本发明的电动车辆的控制设备的第三切换元件的温度超过预定阈值时到每个操作模式的转变的流程图(1)。
图26是图示当安装有第一电压转换器的本发明的电动车辆的控制设备的第三切换元件的温度超过预定阈值时到每个操作模式的转变的流程图(2)。
图27是图示本发明的另一实施例中的安装有第二电压转换器的电动车辆的配置的系统图。
图28是图示在被安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的基本操作中当电抗器被充电并且第一电池和第二电池的电力在第一电池和第二电池串联连接的情况下被输出时的电流的流动的图。
图29是图示在被安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的基本操作中当第一电抗器被充电并且第一电池和第二电池的电力在第一电池和第二电池并联连接的情况下被输出时的电流的流动的图。
图30是图示在被安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的基本操作中当第二电抗器被充电并且第一电池和第二电池的电力在第一电池和第二电池并联连接的情况下被输出时的电流的流动的图。
图31是图示安装有第二电压转换器的本发明的电动车辆中的控制设备到单电池直接连接操作模式的转变的流程图。
图32是图示在安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的单电池直接连接操作模式(使用第二电池的操作模式)下的电流的流动的图。
图33是图示在安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的单电池直接连接操作模式(使用第一电池的操作模式)下的电流的流动的图。
图34是图示安装有第二电压转换器的本发明的电动车辆中的控制设备到串联直接连接操作模式的转变的流程图。
图35是图示在安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的串联直接连接操作模式下的电流的流动的图。
图36是图示安装有第二电压转换器的本发明的电动车辆中的控制设备到并联直接连接操作模式的转变的流程图。
图37是图示在安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的并联直接连接操作模式下的电流的流动的图。
图38是图示安装有第二电压转换器的本发明的电动车辆中的控制设备到并联升压操作模式的转变的流程图。
图39是图示在安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的并联升压操作模式下的电流的流动的图(1)。
图40是图示在安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的并联升压操作模式下的电流的流动的图(2)。
图41是图示在安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的并联升压操作模式下的电流的流动的图(3)。
图42是图示在安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的另一并联升压操作模式下的电流的流动的图(1)。
图43是图示在安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的另一并联升压操作模式下的电流的流动的图(2)。
图44是图示在安装在本发明的电动车辆中的第二电压转换器的另一并联升压操作模式下的电流的流动的图(3)。
具体实施方式
<安装有第一电压转换器的电动车辆的系统配置>
在下文中，参考附图对本发明的实施例进行描述。如图1中所图示，实施例的电动车辆200包括：第一电池20；第二电池23；第一电压转换器10，其包括多个切换元件31至34、第一电抗器22、第二电抗器25、第一电容器21和第二电容器24；第一电压转换器10的电力输出路径26；平滑电容器41，其连接到电力输出路径26；逆变器40；电动发电机50，其连接到逆变器40并且驱动电动车辆200；以及控制设备100，其使第一电压转换器10的切换元件31至34中的每一个接通和断开。图1中的交替长短虚线表示信号线。在该实施例的示例中，电动车辆200被用电动发电机50驱动；然而，本发明也能够被应用于被用内燃机和电动发电机驱动的所谓的混合动力车辆。
第一电压转换器10的电力输出路径26包括：高电压电路径12，其是通过经由第一电压转换器10升压而获得的高电压被输出到的第一电路径；以及参考电路径11，其连接到电池20和30中的每一个的负极，并且是具有比第一电路径的电位低的电位的第二电路径。所述多个切换元件31至34从高电压路径12朝向参考电路径11串联连接，并且二极管35至38分别反并联连接到切换元件31至34。第一电压转换器10具有电路径(I)13和电路径(II)14。电路径(I)13将参考电路径11连接到切换元件32与切换元件33之间的第二连接点17，并且电路径(II)14将切换元件31与切换元件32之间的第一连接点16 连接到切换元件33与切换元件34之间的第三连接点18。第一电池20 和第一电抗器22被串联布置在电路径(I)13上，并且第二电池23和第二电抗器25被串联布置在电路径(II)14。第一电容器21并联连接到第一电池20，并且第二电容器24并联连接到第二电池23。平滑电容器41连接到高电压电路径12和参考电路径11同时被布置在其之间。因此，第一电池20并联连接到切换元件33和34，并且第二电池23并联连接到切换元件32和33。
第一电压转换器10的切换元件31是当存储在第一电抗器22中 (充电到其中)的电力被输出到电力输出路径26时或者当存储在第二电抗器25中(充电到其中)的电力被输出到电力输出路径26时被接通的第一切换元件。切换元件32是当第二电池23的电力被存储在第二电抗器25中(被充电到其中)时或者当存储在第一电抗器22中(充电到其中)的电力被输出到电力输出路径26时被接通的第二切换元件。切换元件33是当第二电池20的电力被存储在第一电抗器22中(被充电到其中)时或者当第二电池23的电力被存储在第二电抗器23中(被充电到其中)时被接通的第三切换元件。切换元件34是当第一电池20 的电力被存储在第一电抗器22中(被充电到其中)时或者当存储在第二电抗器25中(充电到其中)的电力被输出到电力输出路径26时被接通的第四切换元件。
用于检测温度TS1至TS4的温度传感器81至84分别附接到切换元件31至34。用于检测电压VB1的电压传感器61以及用于检测温度 TB1的温度传感器62附接到第一电池20，并且用于检测电压VB2的电压传感器71以及用于检测温度TB2的温度传感器72附接到第二电池23。用于检测温度TC1的温度传感器63以及用于检测温度TC2的温度传感器73分别附接到第一电容器21和第二电容器24。用于检测温度TL1的温度传感器66以及用于检测温度TL2的温度传感器76分别附接到第一电抗器22和第二电抗器25。用于检测电路径13的电流 IL1的电流传感器65以及用于检测电路径14的电流IL2的电流传感器 75分别附接到电路径(I)13和电路径(II)14。用于检测第一电容器 21的两端之间的电压VL1的电压传感器64附接在电路径(I)13与参考电路径11之间，用于检测第二电容器24的两端之间的电压VL2的电压传感器74附接到电路径(II)14，并且用于检测平滑电容器41的两端之间的电压VH的电压传感器91附接到高电压电路径12和参考电路径11同时被布置在高电压电路径12和参考电路径11之间。
逆变器40在其中包括多个切换元件(未图示)，并且通过使切换元件接通和断开将来自第一电压转换器10的电力输出路径26(由参考电路径11和高电压电路径12构成)的直流电力转换成三相：U相交流电力、V相交流电力和W相交流电力，并且将经转换的三相：U相交流电力、V相交流电力和W相交流电力分别输出到U相电力输出线 43、V相电力输出线44以及W相电力输出线45。U相电力输出线43、 V相电力输出线44以及W相电力输出线45连接到电动发电机50，并且用于检测V相电流的电流传感器92以及用于检测W相电流的电流传感器93分别附接到V相电力输出线44和W相电力输出线45。用于检测转子的旋转速度和旋转角度的解算器94附接到电动发电机50。电动发电机50的动力输出轴51连接到齿轮装置52，轴杆53连接到齿轮装置52，并且车轮54附接到轴杆53。速度传感器95附接到轴杆53，使得能够基于轴杆53的旋转速度来检测车辆速度。加速器踏板55、制动踏板56以及启动器开关57附接到电动车辆200的乘客舱。加速器踏板位置传感器96附接到加速器踏板55使得能够检测加速器踏板55 的压下的量，并且制动踏板位置传感器97附接到制动踏板56使得能够检测制动踏板56的压下的量。
控制设备100是包括以下各项的计算机：CPU 101，其被配置成执行计算和信息处理；存储单元102，其被配置成存储切换程序107(待稍后描述)以及控制程序105和控制数据106；以及设备/传感器接口103，其连接到设备和传感器，并且在该计算机中，CPU 101、存储单元102以及设备/传感器接口103经由数据总线104彼此连接。第一电压转换器10的切换元件31至34以及逆变器40的切换元件经由设备/ 传感器接口103连接到控制设备100，并且依照来自CPU 101的命令被接通和断开。控制设备100经由设备/传感器接口103连接到以下传感器：电压传感器61、64、71、74和91；电流传感器65、75、92和93；温度传感器62、63、66、72、73、76以及81至84；解算器94；速度传感器95；加速器踏板位置传感器96；制动踏板位置传感器97；以及启动器开关57，并且由这些传感器中的每一个检测到的数据被输入到控制设备100。
<第一电压转换器10的基本操作>
第一电压转换器10能够通过切换四个切换元件31至34的接通/ 断开操作模式来执行第一电池20和第二电池23中的任何一个或两者与电力输出路径26之间的双向电压转换，使得第一电池20或第二电池23的电压被升压并且经升压的电压被输出到电力输出路径26，或者电力输出路径26的电压被降压并且第一电池20或第二电池23被用经降压的电压充电，并且第一电压转换器10能够在串联连接与并联连接之间切换第一电池20和第二电池23到电力输出线26的连接。在本文中，参考图2至图5简要地描述第一电压转换器10的基本操作。在以下描述中，S1(31)、S2(32)、S3(33)和S4(34)分别表示第一切换元件31至第四切换元件34。D1(35)至D4(38)分别表示反并联连接到切换元件31至34的二极管35至38。类似地，B1(20)和 B2(23)分别表示第一电池20和第二电池23，C1(21)和C2(24) 分别表示第一电容器21和第二电容器24，并且L1(22)和L2(25) 分别表示第一电抗器22和第二电抗器25。切换元件31至34中的每一个被配置为诸如IGBT的半导体元件，其允许电流仅在图1中的箭头的方向上流过，并且在被接通时不允许电流在与箭头相反的方向上流过。在图2至图5以及图8至图20中，切换元件31至34中的每一个被说明性地简化为简单的接通/断开开关，使得能够显示S1(31)至S4(34) 的接通/断开状态。
<当B1(20)和B2(23)串联连接时的升压/降压操作>
参考图2和图3描述当B1(20)和B2(23)串联连接时的升压/ 降压操作。如图2中所图示，控制设备100使S3(33)固定在接通状态下，并且使S1(31)、S2(32)和S4(34)接通和断开。如图2中所图示，当S1(31)被断开并且S2(32)和S4(34)被接通时，电流流动[从B1(20)到L1(22)、S3(33)、S4(34)和B1(20)]的回路R1被形成，并且电流流动[从B2(23)到L2(25)、S2(32)、 S3(33)和B2(23)]的回路R2被形成。来自B1(20)的电力在回路 R1中流动，然后L1(22)被用这个电力充电，并且来自B2(23)的电力在回路R2中流动，然后L2(25)被用这个电力充电。
随后，如图3中所图示，当S1(31)被接通并且S2(32)和S4 (34)被断开时，电流流动[从B1(20)到L1(22)、S3(33)、B2 (23)、L2(25)、D1(35)、高电压电路径12、参考电路径11和B1(20)]的回路R3被形成，并且被充电到L1(22)和L2(25)中的每一个中的电力经由回路R3(由实线图示)被输出到高电压电路径12。当再生电力在S1(31)被接通的同时由电动发电机50产生时，如图3 中所图示，B2(23)和B1(20)经由电流流动[从高电压电路径12到 S1(31)、L2(25)、B2(23)、D3(37)、L1(22)、B1(20)、参考电路径11以及高电压电路径12]的回路R4(由虚线图示)被用该再生电力充电。
如上所述，控制设备100使S3(33)固定在接通状态下，并且使S1(31)、S2(32)和S3(33)接通或断开，使得B1(20)和B2(23) 的电压被升压，B1(20)和B2(23)串联连接，经升压的电压被输出到电力输出路径26(高电压电路径12和参考电路径11)，并且B1(20) 和B2(23)被用电力输出路径26的再生电力充电。
<当B1(20)和B2(23)并联连接时的升压/降压操作>
参考图4和图5描述当B1(20)和B2(23)并联连接时的升压/ 降压操作。在这种情况下，如图4和图5中所图示，控制设备100使 S1(31)至S4(34)接通和断开。如图4中所图示，当S1(31)被断开并且S2(32)至S4(34)被接通时，与参考图2所给出的描述类似，来自B1(20)的电力在回路R1中流动，然后L1(22)被用这个电力充电，并且来自B2(23)的电力在回路R2中流动，然后L2(25)被用这个电力充电。随后，如图5中所图示，当S3(33)被断开并且S1 (31)、S2(32)和S4(34)被接通时，电流流动[从B1(20)到L1 (22)、D2(36)、D1(35)、高电压电路径12、参考电路径11和 B1(20)]的回路R5(由实线图示)被形成，并且电流流动[从B2(23) 到L2(25)、D1(35)、高电压电路径12、参考电路径11、D4(38) 和B2(23)]的回路R6(由实线图示)被形成。被充电到L1(22)中的电力经由回路R5被输出，并且被充电到L2(25)中的电力经由回路R6被输出到高电压电路径12。当再生电力由电动发电机50在那时产生时，如图5中所图示，B1(20)经由电流流动[从高电压电路径12 到S1(31)、S2(32)、L1(22)、B1(20)、参考电路径11以及高电压电路径12]的回路R7(由虚线图示)被用该再生电力充电，并且B2(23)经由电流流动[从高电压电路径12到S1(31)、L2(25)、 B2(23)、S4(34)、参考电路径11以及高电压电路径12]的回路R8 (由虚线图示)被用该再生电力充电。
如上所述，控制设备100使S1(31)至S4(34)接通或断开，使得B1(20)和B2(23)的电压被升压，B1(20)和B2(23)并联连接，经升压的电压被输出到电力输出路径26(高电压电路径12和参考电路径11)，并且B1(20)和B2(23)被用电力输出路径26的再生电力充电。
<电动发电机50在转矩-旋转速度图上的操作范围>
随后，参考图6描述电动发电机50在转矩-旋转速度图上的操作范围和功率输出区域。电动发电机50在转矩-旋转速度图上的操作范围和功率输出范围通过供应给电动发电机50的电压、电流或电力的幅度来限定。在该实施例中，描述是基于B2(23)的电压VB2低于或者等于B1(20)的电压VB1的假定而给出的。
当能够向电动发电机50供应额定电压、额定电流或额定电力时，例如，当第一电压转换器10能够将B1(20)的电压VB1以及B2(23) 的电压VB2升压至预定额定电压、并联连接B1(20)和B2(23)并且将B1(20)和B2(23)的总电流供应给电动发电机50时，电动发电机50的最大功率输出(＝旋转速度x转矩)由定子和转子的大小以及电动发电机50的容许电流、容许电压、强度等来确定。当电动发电机50被以恒定最大功率输出操作时的转矩与旋转速度之间的关系通过图6中所图示的转矩-旋转速度图上的最大等功率输出线b来限定。因此，当能够将额定电压、额定电流或额定电力供应给电动发电机50 时，电动发电机50的旋转速度和转矩的范围限于在最大等功率输出线 b左侧的区域。可从电动发电机50输出的最大转矩由转子、轴等的强度来确定，并且由图6中所图示的最大转矩线a来限定。因此，电动发电机50的操作点的范围限于图6中所图示的最大转矩线a下方的区域。此外，电动发电机50的旋转速度的最大值由转子、轴等的强度来确定，并且由图6中所图示的最大极限旋转速度线c来限定。因此，当能够将额定电压、额定电流或额定电力供应给电动发电机50时，电动发电机50的操作点的范围被限定为由最大转矩线a、最大等功率输出线b以及最大极限旋转速度线c所围绕的内部范围；即，如图6中所图示，由将最大转矩线a上的零旋转速度点P1、最大转矩线a与最大等功率输出线b之间的相交点P2、最大等功率输出线b与最大极限旋转速度线c之间的相交点P3、最大极限旋转速度线c上的零转矩点 P4以及原点O连接在一起的线所围绕的范围。这个范围是电动发电机 50的操作点的最大区域。如上所述，因为电动发电机50的功率输出由旋转速度和转矩来确定(功率输出＝旋转速度x转矩)，所以操作点的最大区域是电动发电机50的最大功率输出区域。
当供应给电动发电机50的电压和电流低于额定电压、额定电流或额定电力时，电动发电机50的操作范围变得比与所供应的电压、所供应的电流或所供应的电力相对应的最大范围小。例如，当B1(20)和 B2(23)通过第一电压转换器10串联连接到电力输出路径26并且直流电力在未被升压的情况下被供应给电力输出路径26时，供应给电动发电机50的电压、电流和电力分别低于额定电压、额定电流和额定电力，并且因此电动发电机50的功率输出(旋转速度x转矩)变成第二功率输出，其极限值比最大功率输出的极限值小。因此，在这种情况下，电动发电机50的操作范围限于在电动发电机50的功率输出在比最大功率输出小的第二功率输出下恒定的第二等功率输出线h(由图 6中带星号的线图示)左侧的区域。当供应给电动发电机50的电压低于额定电压时，极限旋转速度减小。因此，当供应给电动发电机的电压低于额定电压时，相对于转矩的极限旋转速度由比图6中所图示的最大极限旋转速度线c更向左偏离(旋转速度是更有限的)的第二极限旋转速度线j(由图6中带星号的线图示)来限定。因此，当B1(20) 和B2(23)通过第一电压转换器10串联连接到电力输出路径26并且直流电力在未被升压的情况下被供应给电力输出路径26时，电动发电机50的操作范围被限定为由最大转矩线a、第二等功率输出线h以及第二极限旋转速度线j所围绕的内部范围；即，如图6中所图示，由将最大转矩线a上的零旋转速度点P1、最大转矩线a与第二等功率输出线h之间的相交点P12、第二等功率输出线h与第二极限旋转速度线j 之间的相交点P13、第二极限旋转速度线j上的零转矩点P14以及原点 O连接在一起的线所围绕的范围。在下文中，这个操作范围被称为第二区域。
当仅B1(20)通过第一电压转换器10直接连接到电力输出路径 26并且直流电力在未被升压的情况下被供应给电力输出路径26时，供应给电动发电机50的电压是B1(20)的电压VB1，并且所供应的电压以及电流和电力低于当B1(20)和B2(23)串联连接到电力输出路径26时的那些电压、电流和电力，并且因此，电动发电机50的功率输出(＝旋转速度x转矩)是其最大值比第二功率输出(比最大功率输出小)的最大值小的功率输出。因此，在这种情况下，电动发电机 50的操作范围限于在比第二等功率输出线h(由图6中带星号的线图示)更向左偏离的B1的等功率输出线f(由图6中的交替长短虚线图示)左侧的区域。因为供应给电动发电机50的电压低于当B1(20)和 B2(23)串联连接到电力输出路径26时的电压，所以相对于转矩的极限旋转速度由比图6中所图示的第二极限旋转速度线j(由图6中带星号的线图示)更向左偏离的B1的极限旋转速度线g(由图6中的交替一长两短虚线图示)来限定。因此，当仅B1(20)通过第一电压转换器10直接连接到电力输出路径26并且直流电力在未被升压的情况下被供应给电力输出路径26时，电动发电机50的操作范围被限定为由最大转矩线a、B1的等功率输出线f以及B1的极限旋转速度线g所围绕的内部范围；即，如图6中所图示，由将最大转矩线a上的零旋转速度点P1、最大转矩线a与B1的等功率输出线f之间的相交点P8、 B1的等功率输出线f与B1的极限旋转速度线g之间的相交点P9、B1 的极限旋转速度线g上的零转矩点P10以及原点O连接在一起的线所围绕的范围。在下文中，这个操作范围被称为区域B1。
类似地，当仅具有低于B1(20)的电压的电压的B2(23)通过第一电压转换器10直接连接到电力输出路径26并且直流电力在未被升压的情况下被供应给电力输出路径26时，供应给电动发电机50的电压是低于B1(20)的电压VB1的B2(23)的电压VB2，并且所供应的电压以及电流和电力低于当仅B1(20)直接连接到电力输出路径 26时的那些电压、电流和电力，并且因此电动发电机50的功率输出(＝旋转速度x转矩)是其最大值比当B1(20)直接连接到电力输出路径26时的功率输出的最大值小的功率输出。因此，电动发电机50的操作范围限于在比B1的等功率输出线f(由图6中的交替长短线图示) 更向左偏离的B2的等功率输出线d(由图6中的虚线图示)左侧的区域。因为供应给电动发电机50的电压是B2(23)的电压VB2并且低于B1(20)的电压VB1，如图6中所图示，所以相对于转矩的极限旋转速度由比图6中所图示的B1的极限旋转速度线g(由图6中的交替一长两短虚线图示)更向左偏离(旋转速度是更有限的)的B2的极限旋转速度线e(由图6中的虚线图示)来限定。因此，当仅B2(23) 通过第一电压转换器10直接连接到电力输出路径26并且直流电力在未被升压的情况下被供应给电力输出路径26时，电动发电机50的操作范围被限定为由最大转矩线a、B2的等功率输出线d以及B2的极限旋转速度线e所围绕的内部范围；即，如图6中所图示，由将最大转矩线a上的零旋转速度点P1、最大转矩线a与B2的等功率输出线d 之间的相交点P5、B2的等功率输出线d与B2的极限旋转速度线e之间的相交点P6、B2的极限旋转速度线e上的零转矩点P7以及原点O 连接在一起的线所围绕的范围。在下文中，这个操作范围被称为区域 B2。
如上所述，当B2(23)的电压VB2低于B1(20)的电压VB1时；换句话说，当B1(20)的电压VB1高于B2(23)的电压VB1时，如图6中所图示，区域B1比区域B2大，并且是包括区域B2的区域。当电动发电机50的操作点被定位在区域B2中时，能够通过将电池B1 (20)和B2(23)中的任何一个直接连接到电动发电机50来驱动电动发电机50。相比之下，在电动发电机50的操作点被定位在区域B2外部并且在区域B1中的情况下，当B1(20)被用作电源时，能够通过将该电池直接连接到电动发电机50来驱动电动发电机50，而当B2(23) 被用作电源时，可能不能够驱动电动发电机50。在下文中，在本说明书中，第一区域是指当B2(23)的电压VB2低于或者等于B1(20) 的电压VB1时的区域B2。
当B1(20)的电压VB1基本上等于B2(23)的电压VB2时(在下文中，该实施例在两个电压等于VB1的假定下被描述)，第一电压转换器10直接将B1(20)和B2(23)并联连接到电力输出路径26，并且能够向电动发电机50供应直流电力。在这种情况下，供应给电动发电机50的电流是B1(20)和B2(23)的总输出电流。电压低于当升压被执行时的电压；然而，电流是B1(20)和B2(23)的总电流，并且基本上等于当升压被执行时的电流。由于这个原因，在这种情况下，电动发电机50的可实行的功率输出(＝旋转速度x转矩)由最大等功率输出线b来限定。相比之下，因为电压是低于当升压被执行时的电压的VB1，所以相对于转矩的极限旋转速度由图6中所图示的 B1的极限旋转速度线g(由图6中的交替一长两短虚线图示)来限定。因此，当B1(20)和B2(23)通过第一电压转换器10直接并联连接到电力输出路径26并且直流电力被供应给电力输出路径26时，电动发电机50的操作范围通过由最大转矩线a、最大等功率输出线b以及 B1的极限旋转速度线g所围绕的内部范围，即，如图6中所图示，由将最大转矩线a上的零旋转速度点P1、最大转矩线a与最大等功率输出线b之间的相交点P2、最大等功率输出线b与B1的极限旋转速度线g之间的相交点P11、B1的极限旋转速度线g上的零转矩点P10以及原点O连接在一起的线所围绕的范围来限定。在下文中，这个操作范围被称为第三区域。
参考图7至图26描述在安装有具有前述配置的第一电压转换器 10的电动车辆200中当S1(31)至S4(34)中的每一个的温度超过预定阈值时的操作模式切换控制。这里参考的预定阈值的温度是低于切换元件31至34中的每一个的预定操作温度范围中的最大温度的温度，并且是由切换元件31至34中的每一个的特性所确定的温度。温度阈值可以是约100℃等。
<当S2(32)或S4(34)的温度超过预定阈值时到单电池直接连接操作模式的转变>
如图7中的步骤S101中所图示，控制设备100使用图1中所图示的相应的温度传感器81至84来检测S1(31)至S4(34)的相应的温度TS1至TS4。随后，如图7中的步骤S102中所图示，控制设备100 确定S2(32)和S4(34)的相应的温度TS2和TS4中的任何一个是否超过预定阈值，并且当在图7中的步骤S102中控制设备100确定S2 (32)的温度TS2以及S4(34)的温度中的任何一个超过预定阈值(在图7中的步骤S102中是)时，过程进行到图7中的步骤S103，并且图 1中所图示的解算器94检测电动发电机(MG)50的旋转速度和转子的旋转角度，并且图1中所图示的电流传感器92和93分别检测V相电流和W相电流。如图7中的步骤S104中所图示，控制设备100基于所检测到的转子的旋转角度以及所检测到的电流来计算电动发电机(MG)50的转矩。随后，如图7中的步骤S105中所图示，控制设备 100基于所检测到的旋转速度以及所计算出的转矩来计算电动发电机 50的操作点在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的位置，并且过程进行到图7中的步骤S106。
如图7中的步骤S106中所图示，控制设备100确定电动发电机 50的操作点是否被定位在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的第一区域(由图6中所图示的最大转矩线a、B2的等功率输出线d以及 B2的极限旋转速度线e所围绕的内部区域；即，图8(b)和图9(b)中所图示的阴影区域)中。当控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在第一区域中时，控制设备100确定能够通过将电池B1(20) 和B2(23)中的任何一个直接连接到电动发电机50来驱动电动发电机 50，并且过程进行到图7中的步骤S107。相比之下，当控制设备100确定电动发电机50的操作点未被定位在第一区域中(被定位在第一区域外部)时，控制设备100确定可能不能够在电池B1(20)和B2(23) 中的任何一个直接连接到电动发电机50时驱动电动发电机50，并且控制设备100在不允许第一电压转换器10做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
在过程进行到图7中的步骤S107之后，控制设备100确定S2(32) 的温度TS2是否超过预定阈值。当S2(32)的温度TS2超过预定阈值时，过程进行到图7中的步骤S108，并且控制设备100允许第一电压转换器10做出到像图8(a)中所图示的那样：B2(23)被使用、S1 (31)和S4(34)被接通并且S2(32)和S3(33)被断开的单电池直接连接操作模式的转变。
如图8(a)中所图示，在B2(23)被使用的单电池直接连接操作模式下，B2(23)的电力经由电流流动[从B2(23)到L2(25)、D1 (35)、高电压电路径12、参考电路径11、D4(38)和B2(23)]的回路R6(由图8(a)中的实线图示)被输出到电力输出路径26，并且 B2(23)经由电流流动[从高电压电路径12到S1(31)、L2(25)、 B2(23)、S4(34)、参考电路径11以及高电压电路径12]的回路R8 (由图8(a)中的虚线图示)被用电动发电机50的再生电力充电。因为电动车辆200的电动发电机50在电动车辆200能够用B2(23)的电压VB2和可输出电流行驶的第一区域(图8(b)中的阴影区域)中操作，所以即使S2(32)的温度超过预定阈值，也能够通过将操作模式切换到单电池直接连接操作模式来在不限制B2(23)的输入/输出电力并且削弱驾驶性能的情况下将到S2(32)的电流的流动限制为零，并且因此，能够防止S2(32)的温度增加超过预定操作温度范围。
相比之下，当在图7中的步骤S107中S2(32)的温度TS2不超过预定阈值时，控制设备100确定S4(34)的温度TS4超过预定阈值，过程进行到图7中的步骤S109，并且控制设备100允许第一电压转换器10做出到像图9(a)中所图示的那样：B1(20)被使用、S1(31) 和S2(32)被接通并且S3(33)和S4(34)被断开的单电池直接连接操作模式的转变。
如图9(a)中所图示，在B1(20)被使用的单电池直接连接操作模式下，B1(20)的电力经由电流流动[从B1(20)到L1(22)、D2 (36)、D1(35)、高电压电路径12、参考电路径11和B1(20)] 的回路R5(由图9(a)中的实线图示)被输出到电力输出路径26，并且B1(20)经由电流流动[从高电压电路径12到S1(31)、S2(32)、 L1(22)、B1(20)、参考电路径11以及高电压电路径12]的回路R7 (由图9(a)中的虚线图示)被用电动发电机50的再生电力充电。因为电动车辆200的电动发电机50在比区域B1小的第一区域(包括在区域2中的区域，以及图9(b)中的阴影区域)中操作，所以即使S4 (34)的温度超过预定阈值，也能够通过将操作模式切换到单电池直接连接操作模式来在不限制B1(20)的输入/输出电力并且削弱驾驶性能的情况下将到S4(34)的电流的流动限制为零，并且因此，能够防止S4(34)的温度增加超过预定操作温度范围。
当在图7中的步骤S102中S2(32)和S4(34)的相应的温度TS2 和TS4中的任何一个不超过预定阈值时，控制设备100在不允许第一电压转换器10做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
在图7中的步骤S107中，控制设备100可以确定B2(23)的温度TB2是否在正常的操作范围(温度不在高或低警报水平下的温度范围)中，C2(24)和L2(25)的相应的温度TC2和TL2中的每一个低于或者等于预定上限温度，并且能够行驶预定距离所需要的B2(23) 的充电状态(SOC)是预定值或更大值，并且此后，控制设备100可以允许第一电压转换器10做出到B2(23)被使用的单电池直接连接操作模式的转变，以及当不满足前述条件时，控制设备100可以在不允许第一电压转换器10做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。类似地，在图7中的步骤S107中，控制设备100可以确定 B1(20)的温度TB1是否在正常的操作范围(温度不在高或低警报水平下的温度范围)中，C1(21)和L1(22)的相应的温度TC1和TL1 中的每一个低于或者等于预定上限温度，并且B1(20)的充电状态 (SOC)是行驶预定距离所需要的预定值或更大值，并且此后，控制设备100可以允许第一电压转换器10做出到B1(20)被使用的单电池直接连接操作模式的转变，以及当不满足前述条件时，控制设备100可以在不允许第一电压转换器10做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
<当第二或第四切换元件的温度超过预定阈值时到串联直接连接操作模式的转变>
如图10中的步骤S201中所图示，控制设备100使用图1中所图示的相应的温度传感器81至84来检测S1(31)至S4(34)的相应的温度TS1至TS4。随后，如图10中的步骤S202中所图示，控制设备 100确定S2(32)和S4(34)的相应的温度TS2和TS4中的任何一个或两者是否超过预定阈值，并且当在图10的步骤S202中控制设备100 确定S2(32)和S4(34)的相应的温度TS2和TS4中的任何一个或两者超过预定阈值(在图10的步骤S202中是)时，过程进行到图10中的步骤S203，并且与参考图7所给出的描述类似，控制设备100检测电动发电机(MG)50的旋转速度和转子的旋转角度以及V相电流和 W相电流，并且像图10中的步骤S204中所图示的那样计算电动发电机(MG)50的转矩，以及像图10中的步骤S205中所图示的那样计算电动发电机50的操作点在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的位置，并且过程进行到图10中的步骤S206。
如图10中的步骤S206中所图示，控制设备100确定电动发电机 50的操作点是否被定位在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的第二区域(由图6中所图示的最大转矩线a、第二等功率输出线h以及第二极限旋转速度线j所围绕的区域；即，图11(b)中所图示的阴影区域)中。当控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在第二区域中时，控制设备100确定能够通过将B1(20)和B2(23)直接串联连接到电动发电机50来驱动电动发电机50，过程进行到图10中的步骤S207，并且如图11(a)中所图示，控制设备100允许第一电压转换器10做出到S1(32)和S3(33)被接通并且S2(32)和S4(34) 被断开的串联直接连接操作模式的转变。相比之下，当控制设备100 确定电动发电机50的操作点未被定位在第二区域中(被定位在第二区域外部)时，控制设备100确定可能不能够甚至在电池B1(20)和B2 (23)直接串联连接到电动发电机50的情况下驱动电动发电机50，并且控制设备100在不允许第一电压转换器10做出到串联直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
如图11(a)中所图示，在串联直接连接操作模式下，B1(20) 和B2(23)的电力经由电流流动[从B1(20)到L1(22)、S3(33)、 B2(23)、L2(25)、D1(35)、高电压电路径12、参考电路径11 和B1(20)]的回路R3(由图11(a)中的实线图示)被输出到电力输出路径26，并且B1(20)和B2(23)经由电流流动[从高电压电路径 12到S1(31)、L2(25)、B2(23)、D3(37)、L1(22)、B1(20)、参考电路径11以及高电压电路径12]的回路R4(由图11(a)中的虚线图示)被用电动发电机50的再生电力充电。因为电动车辆200的电动发电机50在电动车辆200能够用B1(20)和B2(23)的总电压(VB1 +VB2)以及B1(20)或B2(23)的可输出电流行驶的第二区域(图 11(b)中的阴影区域)中操作，所以即使S2(32)或S4(34)的温度超过预定阈值，也能够通过将操作模式切换到串联直接连接操作模式来在不限制B1(20)和B2(23)的输入/输出电力并且削弱驾驶性能的情况下将到S2(32)和S4(34)(具有超过预定阈值的温度)的电流的流动限制为零，并且因此能够防止S2(32)和S4(34)的温度增加超过预定操作温度范围。
<当第二或第四切换元件的温度超过预定阈值时到并联升压操作模式的转变>
如图12中的步骤S301中所图示，控制设备100使用图1中所图示的相应的温度传感器81至84来检测S1(31)至S4(34)的相应的温度TS1至TS4。随后，如图12中的步骤S302中所图示，控制设备 100确定S2(32)和S4(34)的相应的温度TS2和TS4中的任何一个是否超过预定阈值，并且当在图12的步骤S302中控制设备100确定 S2(32)和S4(34)的相应的温度TS2和TS4中的任何一个超过预定阈值(在图12的步骤S302中是)时，过程进行到图12中的步骤S303，并且与参考图7所给出的描述类似，控制设备100检测电动发电机(MG)50的旋转速度和转子的旋转角度以及V相电流和W相电流，并且像图12中的步骤S304中所图示的那样计算电动发电机(MG)50 的转矩，以及像图12中的步骤S305中所图示的那样计算电动发电机 50的操作点在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的位置，并且过程进行到图12中的步骤S306。
如图12中的步骤S306中所图示，控制设备100确定电动发电机50的操作点是否被定位在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的最大区域(由图6中所图示的最大转矩线a、最大等功率输出线b以及极限旋转速度线c所围绕的区域；即，图13(b)和图14(b)中所图示的阴影区域)中。当控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在最大区域中时，控制设备100确定能够通过并联连接B1(20)和B2 (23)并且使B1(20)和B2(23)的电压升压来驱动电动发电机50，并且过程进行到图12中的步骤S307，以及如图13(a)和图14(a) 中所图示，控制设备100允许第一电压转换器10做出到S3(33)被接通并且S1(31)、S2(32)和S4(34)被接通和断开的并联升压操作模式的转变。
当在图12中的步骤S302中控制设备100确定S2(32)和S4(34) 的相应的温度TS2和TS4中的任何一个不超过预定阈值时，或者当在图12中的步骤S306中控制设备100确定电动发电机50的操作点未被定位在最大区域中时，控制设备100确定可能不能够甚至在并联升压操作模式下驱动电动发电机50，并且在不允许第一电压转换器10做出到并联升压操作模式的转变的情况下结束程序。
如图15(a)和图15(b)中所图示，在并联升压操作模式下，控制设备100使S1(31)、S2(32)和S4(34)接通和断开，使得用于用B1(20)对L1(22)充电的时间段(时间t3至t5的时段以及时间 t6至t8的时段)从用于用B2(23)对L2(25)充电的时间段(时间 t1至t3的时段以及时间t4至t6的时段)偏移，并且用于从B1(20) 输出电力的时间段(时间t2至t3的时段以及时间t5和t6的时段)从用于从B2(23)输出电力的时间段(时间t3至t4的时段以及时间t6 至t7的时段)偏移。这时，S3(33)被固定在接通状态下(参考图15 (c)至图15(f))。因为电池20和23的相应的电压被升压至相同的高电压VH，并且B2(23)的电压VB2低于B1(20)的电压VB1，所以使B2(23)的电压VB2升压至高电压VH所需要的S2(32)的接通占空比比使B1(20)的电压VB1升压至高电压VH所需要的S4 (34)的接通占空比大。如图15(d)中所图示，S2(32)的占空比是具有ΔT4的接通时间以及ΔT2的断开时间的(ΔT4/(ΔT4+ΔT2))，并且如图15(f)中所图示，S4(34)的占空比是具有ΔT1的接通时间以及ΔT3的断开时间的(ΔT1/(ΔT1+ΔT3))。在参考图4和图5 所描述的并联连接中，ΔT4是使B1(20)的电压VB1升压至高电压 VH所需要的S2(32)的接通时间，并且ΔT1是使B2(23)的电压 VB2升压至高电压VH所需要的S4(34)的接通时间。因为接通时间ΔT4和断开时间ΔT2的总数等于接通时间ΔT1和断开时间ΔT3的总数 ((ΔT4+ΔT2)＝(ΔT1+ΔT3))，所以S2(32)的接通时间ΔT4 比S4(34)的接通时间ΔT1长(ΔT4>ΔT1)，并且S4(34)的断开时间ΔT3比S2(32)的断开时间ΔT2长。在图15(a)和图15(b) 中所图示的时间t3，当S2(32)和S4(34)被操作使得用于从B1(20) 的电力的输出切换到L1(22)的充电的定时与用于开始B2(23)的电力的输出的定时一致，如图15(d)和图15(f)中所图示，ΔT1比ΔT2 长，并且ΔT4比ΔT3长，以小占空比操作的S4(34)的接通时间ΔT1 包括以大占空比操作的S2(32)的断开时间ΔT2，并且相比之下，以大占空比操作的S2(32)的接通时间ΔT4包括以小占空比操作的S4 (34)的断开时间ΔT3。
当S2(32)和S4(34)被以前述占空比和定时接通和断开时第一电压转换器10中的电流的流动如下。当在图15中的时间t2至t3的时段以及时间t5至t6的时段期间S2(32)被接通并且S4(34)被断开时，如图13(a)中所图示，电流流动[从B2(23)到L2(25)、S2 (32)、S3(33)和B2(23)]的回路R2(由图13(a)中的实线图示) 被形成，并且电流流动[从B1(20)到L1(22)、D2(36)、D1(35)、高电压电路径12、参考电路径11和B1(20)]的回路R5(由图13(a) 中的实线图示)被形成。来自B2(23)的电力在回路R2中流动，然后L2(25)被用这个电力充电，并且来自B1(20)的电力在回路R5 中流动，然后被输出到高电压电路径12。如图13(c)中所图示，在第一连接点16与位于S2(32)与D2(36)之间的高电压侧连接点16b 之间的电路径Z1上，并且在第二连接点17与位于S2(32)与D2(36) 之间的低电压侧连接点17a之间的电路径Z2上，在回路R5中流动的电流的方向与在回路R2中流动的电流的方向相反。由于这个原因，电流在图13(c)中所图示的电路径Z1和Z2上彼此抵消，并且在第一连接点16与第二连接点17之间流动的电流减小了，并且因此经由S2(32) 流动的电流的幅度减小了。相比之下，因为在S2(32)被接通并且S4 (34)被断开的同时S3(33)被固定在接通状态下，如图13(a)中所图示，所以电流流动[从B1(20)到L1(22)、S3(33)、B2(23)、 L2(25)、D1(35)、高电压电路径12、参考电路径11和B1(20)] 的回路R3(由图13(a)中的交替长短虚线和实线图示)也同时被形成，并且因此来自高电压电路径12的电流主要经由回路R3流动。因此，在图15中的时间t2至t3的时段以及时间t5至t6的时段期间经由 S2(32)流动的电流低于在当B1(20)和B2(23)并联连接时参考图 4和图5所描述的第一电压转换器10的基本升压/降压操作中经由S2 (32)流动的电流。在这些时段期间，S4(34)被断开，并且因此电流不经由S4(34)流动。
当在图15中的时间t3至t4的时段以及时间t6至t7的时段期间S2(32)被断开并且S4(34)被接通时，如图14(a)中所图示，电流流动[从B1(20)到L1(22)、S3(33)、S4(34)和B1(20)] 的回路R1(由图14(a)中的实线图示)被形成，并且电流流动[从B2 (23)到L2(25)、D1(35)、高电压电路径12、参考电路径11、 D4(38)和B2(23)]的回路R6(由图14(a)中的实线图示)被形成。来自B1(20)的电力在回路R1中流动，并且L1(22)被用这个电力充电，以及来自B2(23)的电力在回路R6中流动，并且被输出到高电压电路径12。如图14(c)中所图示，在第三连接点18与位于 S4(34)与D4(38)之间的高电压侧连接点18b之间的电路径Z3上，并且在参考电路径11与位于S4(34)与D2(36)之间的低电压侧连接点19a之间的电路径Z4上，在回路R6中流动的电流的方向与在回路R1中流动的电流的方向相反。由于这个原因，电流在图14(c)中所图示的电路径Z3和Z4上彼此抵消，并且在第三连接点18与参考电路径11之间流动的电流减小了，并且因此经由S4(34)流动的电流的幅度减小了。相比之下，因为在S2(32)被断开并且S4(34)被接通的同时S3(33)被固定在接通状态下，如图14(a)中所图示，所以电流流动[从B1(20)到L1(22)、S3(33)、B2(23)、L2(25)、 D1(35)、高电压电路径12、参考电路径11和B1(20)]的回路R3 (由图14(a)中的交替长短虚线和实线图示)也同时被形成，并且因此来自高电压电路径12的电流主要经由回路R3流动。因此，在图15 中的时间t3至t4的时段以及时间t6至t7的时段期间经由S4(34)流动的电流低于在当B1(20)和B2(23)并联连接时参考图4和图5 所描述的第一电压转换器10的基本升压/降压操作中经由S4(34)流动的电流。在这个时段期间，S2(32)被断开，并且因此电流不经由 S2(32)流动。
如图15(d)和图15(f)中所图示，在时间t1至t2的时段、时间t4至t5的时段以及时间t7至t8的时段期间；也就是说，在S2(32) 和S4(34)被同时接通的时段(由图15(d)和图15(f)中的阴影所图示的时段)期间，参考图4所描述的回路R1和R2被形成，并且经由S2(32)和S4(34)流动的电流的幅度等于当L1(22)和L2(25) 在当B1(20)和B2(23)并联连接时第一电压转换器10的基本升压/ 降压操作模式下同时被用B1(20)和B2(23)的电力充电时的电流的幅度。因此，在这些时段期间，经由S2(32)和S4(34)流动的电流未被抵消，并且S2(32)和S4(34)被通过电流加热。
如上所述，在并联升压操作模式下，电流经由S2(32)流动并且 S2(32)被加热的时间是通过像图15(d)中所图示的那样将S2(32) 的接通时间ΔT4减去S4(34)的断开时间ΔT3而获得的时间(ΔT4- ΔT3)或通过将S4(34)的接通时间ΔT1减去S2(32)的断开时间ΔT2 而获得的时间(ΔT1-ΔT2)。如上所述，因为ΔT4和ΔT1分别等于在参考图4和图5所描述的并联连接中使B1(20)和B2(23)的相应的电压VB1和VB2升压至高电压VH所需要的S2(32)和S4(34)的接通时间，所以用于在并联升压操作模式下把S2(32)和S4(34)加热的时间分别比针对并联连接的基本升压/降压操作中的用于S2(32) 的加热的时间ΔT4以及用于S4(34)的加热的时间ΔT1短很多，并且结果，能够有效地防止S2(32)和S4(34)的温度的增加。
如图15(e)中所图示，因为S3(33)始终在接通状态下，并且 S3(33)的切换未被执行，所以在S3(33)中不存在切换损失，并且因此能够比在参考图4和图5所描述的针对并联连接的基本升压/降压操作模式下更减少S3(33)的温度的增加。
如图15(c)中所图示，因为当B1(20)和B2(23)中的任何一个的电力被输出到高电压电路径12时S1(31)被接通，并且当B1(20) 和B2(23)两者均未被输出到高电压电路径12时(在L1(22)和L2 (25)被分别用B1(20)和B2(23)的电力充电的同时)S1(31)被断开，如图15(c)中所图示，所以S1(31)在t2至t4的时段以及t5 至t7的时段期间被接通，并且在时间t1至t2的时段、t4至t5的时段以及t7至t8的时段期间被断开。如图13(a)中所图示，在再生电力由电动发电机50产生的情况下，当S2(32)被接通、S4(34)被断开时，B1(20)经由电流流动[从高电压电路径12到S1(31)、S2(32)、 L1(22)、B1(20)、参考电路径11以及高电压电路径12]的回路7 (由图13(a)中的虚线图示)被用这个再生电力充电，并且如图14 (a)中所图示，当S2(32)被断开并且S4(34)被接通时，B2(23) 经由电流流动[从高电压电路径12到S1(31)、L2(25)、B2(23)、 S4(34)、参考电路径11以及高电压电路径12]的回路R8(由图14 (a)中的虚线图示)被用这个再生电力充电。
如上所述，因为并联升压操作模式能够覆盖电动发电机(MG)50 的操作点在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的最大区域，所以即使S2(32)和S4(34)中的任何一个的温度超过预定阈值，也能够通过将操作模式切换到并联升压操作模式来在不限制B1(20)和B2 (23)的输入/输出电力并且削弱驾驶性能的情况下减少用于S2(32) 和S4(34)的加热的时间，并且因此，能够防止S2(32)和S4(34) 的温度增加超过预定操作温度范围。能够比在参考图4和图5所描述的针对并联连接的基本升压/降压操作模式下更减少S3(33)的温度的增加。
<当第三切换元件的温度超过预定阈值时到单电池直接连接操作模式的转变>
如图16中的步骤S401中所图示，控制设备100检测S1(31)至 S4(34)的相应的温度TS1至TS4，并且如图16中的步骤S402中所图示，控制设备100确定S3(33)的温度TS3是否超过预定阈值。当控制设备100确定S3(33)的温度超过预定阈值(在图16中的步骤 S402中是)时，与参考图7所给出的描述类似，在图16中的步骤S403 至S405中，控制设备100使用相应的传感器来检测电动发电机(MG) 50的旋转速度以及U相电流、V相电流和W相电流，并且计算电动发电机(MG)50的转矩以及电动发电机50的操作点在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的位置，并且过程进行到图16中的步骤S406。相比之下，当在图16中的步骤S402中S3(33)的温度TS3不超过预定阈值时，控制设备100在不允许第一电压转换器10做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
如图16中的步骤S406中所图示，控制设备100确定电动发电机50的操作点是否被定位在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的第一区域(图17(b)和18(b)中所图示的阴影区域)中。当控制设备 100确定电动发电机50的操作点被定位在第一区域中时，过程进行到图16中的步骤S407，并且控制设备100确定能够行驶预定距离所需要的B2(23)的充电状态(SOC)是否是预定值或更大值。相比之下，当在图16中的步骤S406中控制设备100确定电动发电机50的操作点未被定位在第一区域中(被定位在第一区域外部)时，控制设备100 确定可能不能够在电池B1(20)和B2(23)中的任何一个直接连接到电动发电机50时驱动电动发电机50，并且控制设备100在不允许第一电压转换器10做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
当控制设备100确定B2(23)的充电状态(SOC)充足时，过程进行到图16中的步骤S408，并且控制设备100允许第一电压转换器 10做出到B2(23)被使用、S1(31)和S4(34)被接通并且S2(32) 和S3(33)被断开的单电池直接连接操作模式的转变。
相比之下，当在图16中的步骤S407中控制设备100确定B2(23) 的充电状态(SOC)不充足时，控制设备100确定当控制设备100允许第一电压转换器10做出到B2(23)被使用的单电池直接连接操作模式的转变时电动车辆200不能够行驶充足距离，过程进行到图16中的步骤S409，并且控制设备100确定B1(20)的充电状态(SOC)是否充足。当控制设备100确定B1(20)的充电状态(SOC)充足时，过程进行到图16中的步骤S410，并且控制设备100允许第一电压转换器 10做出到B1(20)被使用、S1(31)和S2(32)被接通并且S3(33) 和S4(34)被断开的单电池直接连接操作模式的转变。相比之下，当控制设备100确定B1(20)的充电状态(SOC)不充足时，控制设备 100确定电动车辆200不能够在电池B1(20)和B2(23)中的任何一个被使用的单电池直接连接操作模式下行驶充足距离，并且控制设备 100在不允许第一电压转换器10做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
当S3(33)的温度TS3超过预定阈值时，图17(a)图示在B2 (23)被使用的单电池直接连接操作模式下的电流的流动，并且图18 (a)图示在B1(20)被使用的单电池直接连接操作模式下的电流的流动。电流在每种情况下的流动与在参考图8(a)和图9(a)所描述的当S2(32)和S4(34)的相应的温度TS2和TS4中的任何一个超过预定阈值时的单电池直接连接操作模式下的流动相同，并且在S2(32) 的温度TS2在图8(a)中超过预定阈值并且S4(34)的温度TS4在图 9(a)中超过预定阈值以及相比之下S3(33)的温度TS3在图17(a) 和图18(a)中超过预定阈值的这些点方面存在差异。因此，将省略描述。在这个操作模式下，即使S3(33)的温度超过预定阈值，也能够在不限制B1(20)和B2(23)的输入/输出电力并且削弱驾驶性能的情况下将到S3(33)的电流的流动限制为零，并且因此，能够防止S3 (33)的温度增加超越预定操作温度范围。
<当第三切换元件的温度超过预定阈值时到并联直接连接操作模式的转变>
如图19中的步骤S501中所图示，控制设备100检测S1(31)至 S4(34)的相应的温度TS1至TS4，并且如图19中的步骤S502中所图示，控制设备100确定S3(33)的温度TS3是否超过预定阈值。当控制设备100确定S3(33)的温度超过预定阈值(在图19中的步骤S502中是)时，与参考图7所给出的描述类似，在图19中的步骤S503 至S505中，控制设备100使用相应的传感器来检测电动发电机(MG) 50的旋转速度以及U相电流、V相电流和W相电流，并且计算电动发电机(MG)50的转矩以及电动发电机50的操作点在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的位置，并且过程进行到图19中的步骤S506。相比之下，当在图19中的步骤S502中S3(33)的温度TS3不超过预定阈值时，控制设备100在不允许第一电压转换器10做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下接收程序。
如图19中的步骤S506中所图示，控制设备100确定电动发电机 50的操作点是否被定位在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的第三区域(图20(b)中所图示的阴影区域)中。当控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在第三区域中时，过程进行到图19中的步骤S507。相比之下，当在图19中的步骤S506中控制设备100确定电动发电机50的操作点未被定位在第三区域中(被定位在第三区域外部)时，控制设备100确定可能不能够在B1(20)和B2(23)直接并联连接到电动发电机50时驱动电动发电机50，并且控制设备100在不允许第一电压转换器10做出到并联直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
在过程进行到图19中的步骤S507之后，控制设备100确定B1(20) 的电压VB1基本上等于B2(23)的电压VB2。当控制设备100确定 B1(20)的电压VB1基本上等于B2(23)的电压VB2时，过程进行到图19中的步骤S508，并且控制设备100允许第一电压转换器10做出到S1(31)、S2(32)和S4(34)被接通并且S3(33)被断开的并联直接连接操作模式的转变。相比之下，当控制设备100确定B1(20) 的电压VB1不基本上等于B2(23)的电压VB2时，控制设备100确定第一电压转换器10不能够做出到并联直接连接操作模式的转变，并且在不允许第一电压转换器10做出到并联直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
如图20(a)中所图示，在并联直接连接操作模式下，电流流动[从 B1(20)到L1(22)、D2(36)、D1(35)、高电压电路径12、参考电路径11和B1(20)]的回路R5(由图20(a)中的实线图示)以及电流流动[从B2(23)到L2(25)、D1(35)、高电压电路12、参考电路径11、D4(38)和B2(23)]的回路R6(由图20(a)中的实线图示)被形成。B1(20)和B2(23)的电力经由相应的回路R5和 R6被输出到电力输出路径26。B1(20)经由电流流动[从高电压电路径12到S1(31)、S2(32)、L1(22)、B1(20)、参考电路径11 和高电压电路径12]的回路R7(由图20(a)中的虚线图示)被用电动发电机50的再生电力充电。B2(23)经由电流流动[从高电压电路径12到S1(31)、L2(25)、B2(23)、S4(34)、参考电路径11以及高电压电路径12]的回路R8(由图20(a)中的虚线图示)被用电动发电机50的再生电力充电。因为电动车辆200的电动发电机50在电动车辆200能够用B1(20)的电压VB1(基本上等于B2(23)的电压VB2)以及B1(20)和B2(23)的可输出电流行驶的第三区域(电动发电机50的第三功率输出区域)中操作，所以即使S3(33)的温度超过预定阈值，也能够通过将操作模式切换到并联直接连接操作模式来在不限制B1(20)和B2(23)的输入/输出电力并且削弱驾驶性能的情况下将到S3(22)(具有超过预定阈值的温度)的电流的流动限制为零，并且因此，能够防止S3(33)的温度增加超过预定操作温度范围。
<当第三切换元件的温度超过预定阈值时到并联升压操作模式的转变>
如图21中的步骤S601中所图示，控制设备100使用图1中所图示的相应的温度传感器81至84来检测S1(31)至S4(34)的相应的温度TS1至TS4。随后，如图21中的步骤S602中所图示，控制设备 100确定S3(33)的温度TS3是否超过阈值，并且当在图21中的步骤 S602中控制设备100确定S3(33)的温度TS3超过预定阈值(在图 21中的步骤S602中是)时，与参考图7所给出的描述类似，在图21 中的步骤S603至S605中，控制设备100使用相应的传感器来检测电动发电机(MG)50的旋转速度以及V相电流和W相电流，并且计算电动发电机(MG)50的转矩以及电动发电机50的操作点的位置，并且过程进行到图21中的步骤S606。
如图21中的步骤S606中所图示，控制设备100确定电动发电机 50的操作点是否被定位在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的最大区域(由图6中所图示的最大转矩线a、最大等功率输出线b以及极限旋转速度线c所围绕的区域；即，图13(b)和图14(b)中所图示的阴影区域)中。当控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在最大区域中时，过程进行到图21中的步骤S607，并且如图13(a) 和图14(a)中所图示，控制设备100允许第一电压转换器10做出到 S3(33)被接通并且S1(31)、S2(32)和S4(34)被断开的并联升压操作模式的转变。如参考图15所描述的，因为不在这个操作模式下执行S3(33)的切换，所以能够比在参考图4和图5所描述的针对并联连接的基本升压/降压操作模式下更减少S3(33)的温度的增加。
当在图21中的步骤S602中S3(33)的温度TS3不超过预定阈值时，或者当在图21中的步骤S606中控制设备100确定电动发电机50 的操作点未被定位在最大区域中时，控制设备100在不允许第一电压转换器10做出到并联升压操作模式的转变的情况下结束程序。
<当第二或第三切换元件的温度超过预定阈值时到第二电池被使用的单电池直接连接操作模式的转变>
当S2(32)和S3(33)的相应的温度TS2和TS3中的任何一个或两者像图22中的步骤S702中所图示的那样超过预定阈值并且电动发电机50的操作点像图22中的步骤S706中所图示的那样被定位在第一区域中时，控制设备100允许第一电压转换器10做出到像图22中的步骤S707中所图示的那样B2(23)被使用、S1(31)和S4(34) 被接通并且S2(32)和S3(33)被断开的单电池直接连接操作模式的转变。在B2(23)被使用的单电池直接连接操作模式下的电流的流动与图8(a)和图17(a)中所图示的电流的流动相同。在这个操作模式下，到S2(32)和S3(33)的电流的流动被限制为零，并且因此能够防止S2(32)和S3(33)的温度增加超过预定操作温度范围。
<当第三或第四切换元件的温度超过预定阈值时到第一电池被使用的单电池直接连接操作模式的转变>
当S3(33)和S4(34)的相应的温度TS2和TS4中的任何一个或两者像图23中的步骤S802中所图示的那样超过预定阈值并且电动发电机50的操作点像图23中的步骤S806中所图示的那样被定位在第一区域中时，控制设备100允许第一电压转换器10做出到像图23中的步骤S807中所图示的那样B1(20)被使用、S1(31)和S2(32) 被接通并且S3(33)和S4(34)被断开的单电池直接连接操作模式的转变。在B1(20)被使用的单电池直接连接操作模式下的电流的流动与图9(a)和图18(a)中所图示的电流的流动相同。在这个操作模式下，到S3(33)和S4(34)的电流的流动被限制为零，并且因此能够防止S3(33)和S4(34)的温度增加超过预定操作温度范围。
<当第二切换元件的温度超过预定阈值时到每个操作模式的转变>
到目前为止已经描述了当S1(31)至S4(34)中的每一个的温度超过预定阈值时第一电压转换器10能够做出转变到的各种操作模式，并且在下文中，将描述当S2(32)的温度超过预定阈值时第一电压转换器10考虑到电动发电机50的操作点以及B1(20)和B2(23)的充电状态(SOC)来做出转变到的操作模式。
如图24中的步骤S901中所图示，控制设备100使用相应的温度传感器来检测S1(31)至S4(34)的相应的温度TS1至TS4，并且当S2(32)的温度像图24中的步骤S902中所图示的那样超过预定阈值时，过程进行到图24中的步骤S903，并且控制设备100计算电动发电机50的操作点。电动发电机50的操作点是以与在图7中的步骤S103 至S105中所描述的相同的方式计算出的。
当在图24中的步骤S904中控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在第一区域中时，过程进行到图24中的步骤S905，并且控制设备100确定B2(23)的充电状态(SOC)是否充足。当控制设备 100确定B2(23)的充电状态(SOC)充足时，过程进行到图24中的步骤S906，并且如参考图8所描述的，控制设备100允许第一电压转换器10做出到B2(23)被使用、S1(31)和S4(34)被接通并且S2 (32)和S3(33)被断开的单电池直接连接操作模式的转变。控制设备100在这种状态下操作电动车辆200，并且当控制设备100确定S2 (32)的温度像图24中的步骤S907中所图示的那样超过比前述阈值大的容许值(容许操作温度)时，过程进行到图24中的步骤S908，并且控制设备100限制B1(20)和B2(23)的输入/输出电力。
当在图24中的步骤S904中控制设备100确定电动发电机50的操作点未被定位在第一区域中(在图24中的步骤S904中否)时，或者当在图24中的步骤S905中控制设备100确定B2(23)的充电状态 (SOC)不充足(在图24中的步骤S905中否)时，过程进行到图24 中的步骤S909，并且控制设备100确定电动发电机50的操作点是否被定位在第二区域中。当控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在第二区域中(在图24中的步骤S909中是)时，过程进行到图24 中的步骤920，并且控制设备100确定B1(20)和B2(23)的充电状态(SOC)是否充足。当控制设备确定B1(20)和B2(23)的充电状态(SOC)充足(在图24中的步骤S920中是)时，过程进行到图24 中步骤S914，并且如参考图11所描述的，控制设备100允许第一电压转换器10做出到S1(31)和S3(33)被接通并且S2(32)和S4(34) 被断开的串联直接连接操作模式的转变。控制设备100在这种状态下操作电动车辆200，并且当控制设备100确定S2(32)的温度像图24 中的步骤S907中所图示的那样超过比前述阈值大的容许值(容许操作温度)时，过程进行到图24中的步骤S908，并且控制设备100限制 B1(20)和B2(23)的输入/输出电力。
当在图24中的步骤S909中控制设备100确定电动发电机50的操作点未被定位在第二区域内部(在图24中的步骤S909中否)时，或者当在图24中的步骤S920中控制设备100确定B1(20)和B2(23) 的充电状态(SOC)不充足(在图24中的步骤S920中否)时，过程进行到图24中的步骤S921，并且如参考图13至图15所描述的，控制设备100允许第一电压转换器10做出到S3(33)被接通并且S1(31)、 S2(32)和S4(34)被接通和断开使得经由S2(32)流动的电流被抵消的并联升压操作模式的转变。控制设备100在这种状态下操作电动车辆200，并且当控制设备100确定S2(32)的温度像图24中的步骤 S907中所图示的那样超过比前述阈值大的容许值(容许操作温度)时，过程进行到图24中的步骤S908，并且控制设备100限制B1(20)和 B2(23)的输入/输出电力。
当在图24中的步骤S902中控制设备100确定S2(32)的温度TS2 不超过预定阈值时，控制设备结束程序的执行。当在图24中的步骤S907 中控制设备100确定S2(32)的温度不超过容许值时，控制设备在不限制B1(20)和B2(23)的输入/输出电力的情况下结束程序的执行。
在前述示例中，在图24中的步骤S904中控制设备100确定电动发电机50的操作点是否被定位在第一区域中。在这种情况下，例如，在当电动发电机50的操作点被定位在B2的等功率输出线d附近或者在B2的极限旋转速度线e附近时加速器踏板55被压下的情况下，电动发电机50的操作点(输出)可能超过第一区域并且移动到第二区域中。当电动发电机50的操作点从第一区域移动到第二区域时，在B1 (20)被使用的单电池直接连接操作模式下，可能不能够处理需求负载，并且可能削弱驾驶性能。由于这个原因，当在图24中的步骤S903中计算出的电动发电机50的操作点被定位在第一区域附近时，控制设备100确定电动发电机50的操作点可能超过第一区域，并且控制设备 100可以确定图24中的步骤S904产生否结果，并且过程可以进行到图 24中的步骤S909。当操作点被定位在B2的等功率输出线d与其旋转速度和转矩比B2(23)的等功率输出线d的那些低了10％的功率输出线之间的范围中时，或者当操作点被定位在B2的极限旋转速度线e与其旋转速度和转矩比B2(23)的极限旋转速度线e的那些低了10％的旋转速度线之间的范围中时，操作点可以被确定为被定位在第一区域附近。类似地，同样当在图24中的步骤S909中确定电动发电机50的操作点是否被定位在第二区域中时，在电动发电机50的操作点被定位在第二区域附近时，控制设备100确定电动发电机50的操作点可能超过第二区域，并且控制设备100确定图24中的步骤S909产生否结果，并且过程进行到图24中的步骤S921。
<当第三切换元件的温度超过预定阈值时到每个操作模式的转变>
随后，将描述第一电压转换器10在S3(33)的温度超过预定阈值时考虑到电动发电机50的操作点以及B1(20)和B2(23)的充电状态(SOC)来做出转变到的操作模式。
如图25中的步骤S951中所图示，控制设备100使用相应的温度传感器来检测S1(31)至S4(34)的相应的温度TS1至TS4，并且当 S3(33)的温度像图25中的步骤S952中所图示的那样超过预定阈值时，过程进行到图25中的步骤S953，并且控制设备100计算电动发电机50的操作点。电动发电机50的操作点是以与在图7中的步骤S103 至S105中所描述的相同的方式计算出的。
当在图25中的步骤S954中控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在第一区域中时，过程进行到图25中的步骤S955，并且控制设备100确定B2(23)的充电状态(SOC)是否充足。当控制设备 100确定B2(23)的充电状态(SOC)充足时，过程进行到图25中的步骤S956，并且如参考图8所描述的，控制设备100允许第一电压转换器10做出到B2(23)被使用、S1(31)和S4(34)被接通并且S2 (32)和S3(33)被断开的单电池直接连接操作模式的转变。当在图 25中的步骤S955中控制设备100确定B2(23)的充电状态(SOC) 不充足(在图25中的步骤S955中否)时，过程进行到图25中的步骤 S959，并且控制设备100确定B1(20)的充电状态(SOC)是否充足。当控制设备100确定B1(20)的充电状态(SOC)充足时，过程进行到图25中的步骤S960，并且如参考图9所描述的，控制设备100允许第一电压转换器10做出到B1(20)被使用、S1(31)和S2(32)被接通并且S3(33)和S4(34)被断开的单电池直接连接操作模式的转变。
控制设备100在步骤S956和S960的状态下操作电动车辆200，并且当像图26中的步骤S957中所图示的那样控制设备100确定S3 (33)的温度超过比前述阈值大的容许值(容许操作温度)时，过程进行到图26中的步骤S958，并且控制设备100限制B1(20)和B2(23) 的输入/输出电力。
当在图25中的步骤S954中控制设备100确定电动发电机50的操作点未被定位在第一区域中(在图25中的步骤S954中否)时，或者当在图25中的步骤S959中控制设备100确定B1(20)的充电状态 (SOC)不充足(在图25中的步骤S959中否)时，过程进行到图25 中的步骤S961，并且控制设备100确定电动发电机50的操作点是否被定位在第三区域中。当控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在第三区域中(在图25中的步骤S961中是)时，过程进行到图25 中的步骤962，并且控制设备100确定B1(20)的电压VB1是否基本上等于B2(23)的电压。当控制设备100确定B1(20)的电压VB1 基本上等于B2(23)的电压VB2(在图25中的步骤S962中是)时，过程进行到图25中的步骤S963，并且，如参考图20所描述的，控制设备100允许第一电压转换器10做出到S3(33)被断开并且S1(31)、 S2(32)和S4(34)被接通的并联直接连接操作模式的转变。控制设备100在这种状态下操作电动车辆200，并且当像图26中的步骤S957 中所图示的那样控制设备100确定S2(32)的温度超过比前述阈值大的容许值(容许操作温度)时，过程进行到图26中的步骤S958，并且控制设备100限制B1(20)和B2(23)的输入/输出电力。
当在图25中的步骤S961中控制设备100确定电动发电机50的操作点超过第三区域(在图25中的步骤S961中否)时，或者当在图25 中的步骤S962中控制设备100确定B1(20)的电压VB1基本上等于B2(23)的电压VB2(在图25中的步骤S962中否)时，过程进行到图26中的步骤S964，并且，如参考图13至图15所描述的，控制设备 100允许第一电压转换器10做出到S3(33)被接通并且S1(31)、S2 (32)和S4(34)被接通和断开使得经由S2(32)流动的电流被抵消的并联升压操作模式的转变。控制设备100在这种状态下操作电动车辆200，并且当像图26中的步骤S957中所图示的那样控制设备100确定S3(33)的温度超过比前述阈值大的容许值(容许操作温度)时，过程进行到图26中的步骤S958，并且控制设备100限制B1(20)和B2(23)的输入/输出电力。
当在图25中的步骤S952中控制设备100确定S3(33)的温度TS3 不超过预定阈值时，控制设备100结束程序。当在图26中的步骤S957 中控制设备100确定S3(33)的温度不超过容许值时，控制设备100 在不限制B1(20)和B2(23)的输入/输出电力的情况下结束程序。
与参考图24所给出的描述类似，当在图25中的步骤S954中计算出的电动发电机50的操作点被定位在第一区域附近时，控制设备100 确定电动发电机50的操作点可能超过第一区域，并且确定图25中的步骤S954产生否结果，并且过程可以进行到图25中的步骤S961。类似地，同样当在图25中的步骤S961中确定电动发电机50的操作点是否被定位在第三区域中时，在电动发电机50的操作点被定位在第三区域附近时，控制设备100确定电动发电机50的操作点可能超过第三区域，并且确定图25中的步骤S961产生否结果，以及过程可以进行到图26中的步骤S964。
<安装有第二电压转换器的电动车辆的系统配置>
随后，参考图27至图44对本发明的另一实施例进行描述。相同的附图标记被指派给与前述实施例中的那些附图标记相同的部分，并且其重复描述被省略。图27中所图示的第二电压转换器110被安装在本实施例的电动车辆300中，并且切换元件(1A)131至切换元件(5A) 135的接通/断开操作模式与电动车辆200中的接通/断开操作模式不同。
如图27中所图示，本实施例的电动车辆300包括：第二电压转换器110，其包括第一电池120(在下文中，被称为B1(120))、第二电池123(在下文中，被称为B2(123))、多个切换元件131至134、 135a和135b、第一电抗器122(在下文中，被称为L1(122))、第二电抗器125(在下文中，被称为L2(125))、第一电容器121(在下文中，被称为C1(121))以及第二电容器124(在下文中，被称为 C2(124))；第二电压转换器110的电力输出路径126；平滑电容器41，其连接到电力输出路径126；逆变器40；电动机发动机50，其连接到逆变器40并且驱动电动车辆300；以及控制设备100，其使切换元件131至134、135a、135b中的每一个接通和断开。图27中的交替长短虚线表示信号线。
第二电压转换器110的电力输出路径126包括连接到B1(120) 和B2(123)中的每一个的负极的参考电路径111以及通过经由第二电压转换器110升压而获得的高电压被输出到的高电压电路径112。切换元件(1A)131和切换元件(2A)132从高电压电路径112朝向参考电路径111串联连接在到高电压电路径112的连接点115与到参考电路径111的连接点116d之间，并且切换元件134和切换元件133串联连接在到高电压电路径112的连接点116a与从高电压电路径112朝向参考电路径111到参考电路径111的连接点119之间。二极管136至139分别反并联连接到切换元件(1A)131至切换元件(4A)134。切换元件135a和135b被反并联布置在切换元件(1A)131与切换元件(2A) 132之间的第四连接点117用来连接到切换元件(4A)134与切换元件 (3A)133之间的第五连接点118的电路径(III)上，并且二极管135c 和135d分别串联连接到切换元件135a和135b。B1(120)和L1(122) 被串联布置在第四连接点117用来连接到参考电路径111的电路径 (IV)113上，并且B2(123)和L2(125)在第五连接点118用来连接到高电压电路径112的电路径(V)114上串联连接。C1(121)并联连接到B1(120)，并且C2(124)并联连接到B2(123)。平滑电容器41连接到高电压电路径112和参考电路径111同时被布置在其之间。
切换元件(1A)131和切换元件(4A)134中的每一个是当L2(125) 借助于B2(123)的电力被充电时或者当存储在L1(122)中(充电到其中)的电力被输出到电力输出路径126时被接通的切换元件。在下文中，SW1(131)表示切换元件(1A)131，并且SW4(134)表示切换元件(4A)134。切换元件(2A)132和切换元件(3A)133中的每一个是当L1(122)借助于B1(120)的电力被充电时或者当存储在 L2(125)中(充电到其中)的电力被输出到电力输出路径126时被接通的切换元件。在下文中，SW2(132)表示切换元件(2A)132，并且SW3(133)表示切换元件(3A)133。切换元件135a和135b以及二极管135c和135d被集成在一起，使得能够形成双向切换元件(5A) 135。SW5(135)表示双向切换元件(5A)135。根据这个指示，SW1 (131)、SW5(135)和SW3(133)按照如列举的顺序从高电压电路径112朝向参考电路径111串联连接，SW2(132)并联连接到SW5 (135)和SW3(133)，SW4(134)并联连接到SW1(131)和SW5 (135)，B1(120)并联连接到SW2(132)，并且B2(123)并联连接到SW4(134)。B1(120)并联连接到SW2(132)，并且B2(123) 并联连接到SW4(134)。
用于检测温度TS1至TS4、TS5a和TS5b的温度传感器181至184、 185a和185b分别附接到切换元件131至134、135a和135b。用于检测电压VB1的电压传感器161以及用于检测温度TB1的温度传感器162 附接到B1(120)，并且用于检测电压VB2的电压传感器171以及用于检测温度TB2的温度传感器172附接到B2(123)。用于检测温度 TC1的温度传感器163以及用于检测温度TC2的温度传感器173分别附接到C1(121)和C2(124)。用于检测温度TL1的温度传感器166 以及用于检测温度TL2的温度传感器176分别附接到L1(122)和L2 (125)。用于检测电路径(IV)113的电流IL1的电流传感器165以及用于检测电路径(V)114的电流IL2的电流传感器175分别附接到电路径(IV)113和电路径(V)114。用于检测C1(121)的两端之间的电压VL1的电压传感器164并联附接到C1(121)，用于检测C2(124) 的两端之间的电压VL2的电压传感器174并联附接到C2(124)，并且用于检测平滑电容器41的两端之间的电压VH的电压传感器91附接到高电压电路径112和参考电路径111同时被布置在其之间。
<第二电压转换器的基本操作>
第二电压转换器110能够通过切换SW1(131)至SW5(135)的接通/断开操作模式来执行电力输出路径126与B1(120)和B2(123) 中的任何一个或两者之间的双向电压转换，使得B1(120)或B2(123) 的电压被升压并且经升压的电压被输出到电力输出路径126，或者电力输出路径126的电压被降压，并且B1(120)或B2(123)被用这个降压的电压充电，以及第二电压转换器110能够在串联连接与并联连接之间切换B1(120)或B2(123)到电力输出路径126的连接。在下文中，参考图28至图30简要地描述第二电压转换器110的基本操作。当被接通时，切换元件131至134、135a和135b中的每一个被配置为诸如IGBT的半导体元件，其允许电流仅在图27中的箭头的方向上流过，并且不允许电流在与箭头相反的方向上流过。在下文中参考的附图中，切换元件131至134中的每一个被说明性地简化为简单的接通/ 断开开关，使得能够显示切换元件131至134的接通/断开状态。切换元件135a和135b被说明性地简化为作为一个双向开关SW5(135)的接通/断开开关。
<串联连接中的升压/降压操作>
如图28中所图示，当SW1(131)、SW3(133)和SW5(135) 被断开并且SW2(132)和SW4(134)被接通时，电流流动[从B1(120) 到L1(122)、SW2(132)和B1(120)]的回路R11(由图28中的交替长短虚线图示)被形成，电流流动[从B2(123)到L2(125)、 SW4(134)和B2(123)]的回路R12被形成，并且L1(122)和L2 (125)被分别用B1(120)和B2(123)的电力充电。当SW2(132) 和SW4(134)被断开并且SW5(135)被接通时，电流流动[从B1(120) 到L1(122)、SW5(135)、B2(123)、L2(125)、高电压电路径 112、参考电路径111和B1(120)]的回路R23(由图28中的实线图示)被形成，并且被充电到L1(122)和L2(125)中的电力被输出到电力输出路径126。B1(120)和B2(123)经由电流流动[从高电压电路径112到L2(125)、B2(123)、SW5(135)、L1(122)、B1 (120)、参考电路径111以及高电压电路径112]的回路R24(由图28 中的虚线图示)被用再生电力充电。
<并联连接中的升压/降压操作(1)>
如图29中所图示，与参考图28所描述的串联连接中的升压/降压操作类似，当SW1(131)、SW3(133)和SW5(135)被断开并且SW2(132)和SW4(134)被接通时，回路R11和R12(由图29中的交替长短虚线图示)被形成，并且L1(122)和L2(125)被用B1(120) 和B2(123)的电力充电。当SW1(131)和SW3(133)被接通并且 SW2(132)、SW4(134)和SW5(135)被断开时，电流流动[从B1 (120)到L1(122)、D1(136)、高电压电路径12、参考电路径111 和B1(120)]的回路R13(由图29中的实线图示)被形成，电流流动 [从B2(123)到L2(125)、高电压电路径112、参考电路径111、D3 (138)和B2(123)]的回路R14(由图29中的实线图示)被形成，并且被充电到L1(122)和L2(125)中的电力被输出到电力输出路径 126。B1(120)经由电流流动[从高电压电路径112到SW1(131)、 L1(122)、B1(120)、参考电路径111以及高电压电路径112]的回路R15(由图29中的虚线图示)被用再生电力充电，并且B2(123) 经由电流流动[从高电压电路径112到L2(125)、B2(123)、SW3 (133)、参考电路径111以及高电压电路径112]的回路R16(由图29 中的虚线图示)被用再生电力充电。
<并联连接中的升压/降压操作(2)>
如图30中所图示，当SW1(131)、SW3(133)和SW5(135) 被接通并且SW2(132)和SW4(134)被断开时，电流流动[从B1(120) 到L1(122)、SW5(135)、SW3(133)和B1(120)]的回路R17 (由图30中的交替长短虚线图示)被形成，电流流动[从B2(123)到 L2(125)、SW1(131)、SW5(135)和B2(123)]的回路R18被形成，并且L1(122)和L2(125)被分别用B1(120)和B2(123) 的电力充电。当SW5(135)保持接通、SW1(131)和SW3(133)被断开并且SW2(132)和SW4(134)被接通时，电流流动[从B1(120) 到L1(122)、SW5(135)、D4(139)、高电压电路径112、参考电路径111和B1(120)]的回路R19(由图30中的实线图示)被形成，电流流动[从B2(123)到L2(125)、高电压电路径112、参考电路径 111、D2(137)、SW5(135)和B2(123)]的回路R20(由图30中的实线图示)被形成，并且被充电到L1(122)和L2(125)中的电力被输出到电力输出路径126。B1(120)经由电流流动[从高电压电路径 112到SW4(134)、SW5(135)、L1(122)、B1(120)、参考电路径111以及高电压电路径112]的回路R21(由图30中的虚线图示) 被用再生电力充电，并且B2(123)经由电流流动[从高电压电路径112 到L2(125)、B2(123)、SW5(135)、SW2(132)、参考电路径 111以及高电压电路径112]的回路R22(由图30中的虚线图示)被用再生电力充电。
参考图31至图44描述在安装有具有前述配置的第二电压转换器 110的电动车辆300中当SW1(131)至SW5(135)中的每一个的温度超过预定阈值时的操作模式切换控制。这里参考的预定阈值的温度是低于切换元件SW1(131)至SW5(135)中的每一个的预定操作温度范围中的最大温度的温度，并且是由切换元件SW1(131)至SW5 (135)中的每一个的特性所确定的温度。温度阈值可以是约100℃等。关于SW5(135)的温度是否超过预定阈值的确定是基于由温度传感器185a和185b中的任何一个或两者所检测到的温度是否超过预定阈值而做出的。
<到单电池直接连接操作模式的转变>
如图31中的步骤S1001中所图示，控制设备100使用相应的温度传感器来检测SW1(131)至SW5(135)的相应的温度，并且在图31 中的步骤S1002中控制设备100像图示的那样确定SW2(132)、SW4 (134)和SW5(135)中的任何一个的温度是否超过预定阈值。当控制设备100确定SW2(132)、SW4(134)和SW5(135)中的任何一个的温度超过预定阈值(在图31中的步骤S1002中是)时，与参考图 7所给出的描述类似，在图31中的步骤S1003至S1005中，控制设备 100使用相应的传感器来检测电动发电机(MG)50的旋转速度以及U 相电流、V相电流和W相电流，并且计算电动发电机(MG)50的转矩以及电动发电机50的操作点在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的位置，并且过程进行到图31中的步骤S1006。相比之下，当在图31中的步骤S1002中SW2(132)、SW4(134)和SW5(135)中的任何一个的温度不超过预定阈值时，控制设备100在不允许第二电压转换器110做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
如图31中的步骤S1006中所图示，控制设备100确定电动发电机 50的操作点是否被定位在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的第一区域(图32(b)和33(b)中所图示的阴影区域)中。当控制设备 100确定电动发电机50的操作点被定位在第一区域中时，过程进行到图31中的步骤S1007，并且控制设备100确定能够行驶预定距离所需要的B2(123)的充电状态(SOC)是否是预定值或更大值。相比之下，当在图31中的步骤S1006中控制设备100确定电动发电机50的操作点未被定位在第一区域中(被定位在第一区域外部)时，控制设备100 确定可能不能够在电池B1(120)和B2(123)中的任何一个直接连接到电动发电机50时驱动电动发电机50，并且控制设备100在不允许第二电压转换器110做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
当控制设备100确定B2(123)的充电状态(SOC)充足时，过程进行到图31中的步骤S1008，并且控制设备100允许第二电压转换器110做出到B2(123)被使用、SW1(131)、SW2(132)、SW4 (134)和SW5(135)被断开并且S3(133)被接通的单电池直接连接操作模式的转变。
相比之下，当在图31中的步骤S1007中控制设备100确定B2(123) 的充电状态(SOC)不充足时，控制设备100确定当第二电压转换器 110做出到B2(123)被使用的单电池直接连接操作模式的转变时电动车辆300不能够行驶充足距离，过程进行到图31中的步骤S1009，并且控制设备100确定B1(120)的充电状态(SOC)是否充足。当控制设备100确定B1(120)的充电状态(SOC)充足时，过程进行到图 31中的步骤S1010，并且控制设备100允许第二电压转换器110做出到B1(120)被使用、SW1(131)被接通并且SW2(132)、SW3(133)、 SW4(134)和SW5(135)被断开的单电池直连接操作模式的转变。相比之下，当控制设备100确定B1(120)的充电状态(SOC)不充足时，控制设备100确定电动车辆300不能够在电池B1(120)和B2(123) 中的任何一个被使用的单电池直接连接操作模式下行驶充足距离，并且控制设备100在不允许第二电压转换器110做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
参考图32(a)描述当SW2(132)、SW4(134)和SW5(135) 中的每一个的温度超过预定温度时在B2(123)被使用的单电池直接连接操作模式下的电流的流动。参考图33(a)描述在B1(120)被使用的单电池直接连接操作模式下的电流的流动。
<B2(123)被使用的单电池直接连接操作模式>
B2(123)被使用的单电池直接连接操作模式是通过在第二电压转换器110中使SW2(132)、SW4(134)、SW5(135)和SW1(131) 固定在断开状态下并且使SW3(133)固定在接通状态下，B2(123) 直接连接到电力输出路径126并且B2(123)的电压被输出到电力输出路径126而未被升压的操作模式。如图32(a)中所图示，在这个操作模式下，B2(123)的电力经由电流流动[从B2(123)到L2(125)、高电压电路径112、参考电路径111、D3(138)和B2(123)]的回路 R14(由图32(a)中的实线图示)被输出到电力输出路径126，并且 B2(123)经由电流流动[从高电压电路径112到L2(125)、B2(123)、 SW3(133)、参考电路径111以及高电压电路径112]的回路R16(由图32(a)中的虚线图示)被用电动发电机50的再生电力充电。因为电动车辆300的电动发电机50在电动车辆300能够用B2(123)的电压VB2和可输出电流行驶的B2的第一区域(针对电动发电机50的 B2的第一功率输出区域)中操作，所以即使SW2(132)、SW4(134) 和SW5(135)中的任何一个或全部的温度超过预定阈值，也能够通过将操作模式切换到单电池直接连接操作模式来在不限制B2(123)的输入/输出电力并且削弱驾驶性能的情况下将到SW2(132)、SW4(134) 和SW5(135)中的任何一个或或全部的电流的流动限制为零，并且因此，能够防止SW2(132)、SW4(134)和SW5(135)的温度增加超过预定操作温度范围。
<B1(120)被使用的单电池直接连接操作模式>
B1(120)被使用的单电池直接连接操作模式是通过在第二电压转换器110中使SW2(132)、SW4(134)、SW5(135)和SW3(133) 固定在断开状态下并且使SW1(131)固定在接通状态下，B1(120) 直接连接到电力输出路径126并且B1(120)的电压被输出到电力输出路径126而未被升压的操作模式。如图33(a)中所图示，在这个操作模式下，B1(120)的电力经由电流流动[从B1(120)到L1(122)、 D1(136)、高电压电路径112、参考电路径111和B1(120)]的回路 R13(由图33(a)中的实线图示)被输出到电力输出路径126，并且 B1(120)经由电流流动[从高电压电路径112到SW1(131)、L1(122)、B1(120)、参考电路径111以及高电压电路径112]的回路R15(由图 33(a)中的虚线图示)被用电动发电机50的再生电力充电。因为电动车辆300的电动发电机50在电动车辆300能够用B1(120)的电压 VB1和可输出电流行驶的B1的第一区域(针对电动发电机50的B1 的第一功率输出区域)中操作，所以即使SW2(132)、SW4(134) 和SW5(135)中的任何一个或全部的温度超过预定阈值，也能够通过将操作模式切换到单电池直接连接操作模式来在不限制B1(120)的输入/输出电力并且削弱驾驶性能的情况下将到SW2(132)、SW4(134) 和SW5(135)中的任何一个或或全部的电流的流动限制为零，并且因此，能够防止SW2(132)、SW4(134)和SW5(135)的温度增加超过预定操作温度范围。
<到串联直接连接操作模式的转变>
如图34中的步骤S2001中所图示，控制设备100使用相应的温度传感器来检测SW1(131)至SW5(135)的相应的温度，并且像图34 中的步骤S2002中所图示的那样确定SW1(131)至SW4(134)的相应的温度中的任何一个是否超过预定阈值，以及当在图34中的步骤S2002中控制设备100确定SW1(131)至SW4(134)的相应的温度中的任何一个超过预定阈值(在图34中的步骤S2002中是时)，过程进行到图34中的步骤S2003，并且与参考图7所给出的描述类似，在图34中的步骤S2003至S2005中，控制设备100使用相应的传感器来检测电动发电机(MG)50的旋转速度以及U相电流、V相电流和W 相电流，并且计算电动发电机(MG)50的转矩以及电动发电机50的操作点的位置，并且过程进行到图34中的步骤S2006。
如图34中的步骤S2006中所图示，控制设备100确定电动发电机 50的操作点是否被定位在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的第二区域(由图6中所图示的最大转矩线a、第二等功率输出线h以及第二极限旋转速度线j所围绕的区域；即，图35(b)中所图示的阴影区域)中。当控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在第二区域中时，控制设备100确定能够通过将B1(120)和B2(123)直接串联连接到电动发电机50来驱动电动发电机50，并且过程进行到图34 中的步骤S2007，以及如图35(a)中所图示，控制设备100允许第二电压转换器110做出到SW1(131)至SW4(134)被断开并且SW5(135) 被接通的串联直接连接操作模式的转变。相比之下，当控制设备100 确定电动发电机50的操作点未被定位在第二区域中(被定位在第二区域外部)时，控制设备100确定可能不能够甚至在电池B1(120)和B2(123)直接串联连接到电动发电机50的情况下驱动电动发电机50，并且控制设备100在不允许第二电压转换器110做出到串联直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
<串联直接连接操作模式>
串联直接连接操作模式是通过在第二电压转换器110中使SW1 (131)至SW4(134)中的全部固定在断开状态下并且使SW5(135) 固定在接通状态下，B1(120)和B2(123)直接串联连接到电力输出路径126并且作为B1(120)的电压VB1以及B2(123)的电压VB2 的和的总电压(VB1+VB2)被输出到电力输出路径126的操作模式。如图35(a)中所图示，在这个操作模式下，B1(120)和B2(123) 的电力经由电流流动[从B1(120)到L1(122)、SW5(135)、B2(123)、L2(125)、高电压电路径112、参考电路径111和B1(120)] 的回路R23(由图35(a)中的实线图示)被输出到电力输出路径126，并且B1(120)和B2(123)经由电流流动[从高电压电路径112到L2 (125)、B2(123)、SW5(135)、L1(122)、B1(120)、参考电路径111以及高电压电路径112]的回路R24(由图35(a)中的虚线图示)被用电动发电机50的再生电力充电。因为电动车辆300的电动发电机50在电动车辆300能够用B1(120)和B2(123)的总电压(VB1 +VB2)以及B1(120)或B2(123)的可输出电流行驶的第二区域(电动发电机50的第二功率输出区域)中操作，所以即使SW1(131)至 SW4(134)中的任何一个或全部的温度超过预定阈值，也能够通过将操作模式切换到串联直接连接操作模式来在不限制B1(120)和B2 (123)的输入/输出电力并且削弱驾驶性能的情况下将到SW1(131) 至SW4(134)(具有超过预定阈值的温度)的电流的流动限制为零，并且因此，能够防止SW1(131)至SW4(134)的温度增加超过预定操作温度范围。
<到并联直接连接操作模式的转变>
如图36中的步骤S3001中所图示，控制设备100使用相应的温度传感器来检测SW1(131)至SW5(135)的相应的温度，并且像图36 中的步骤S3002中所图示的那样确定SW2(132)、SW4(134)和SW5 (135)的相应的温度中的任何一个是否超过预定阈值。当控制设备100 确定SW2(132)、SW4(134)和SW5(135)的相应的温度中的任何一个超过预定阈值(在图36中的步骤S3002中是)时，与参考图7所给出的描述类似，在图36中的步骤S3003至S3005中，控制设备100 使用相应的传感器来检测电动发电机(MG)50的旋转速度以及U相电流、V相电流和W相电流，并且计算电动发电机(MG)50的转矩以及电动发电机50的操作点的位置，并且过程进行到图36中的步骤 S3006。相比之下，在图36中的步骤S3002中，当SW2(132)、SW4 (134)和SW5(135)的相应的温度当中谁都不超过预定阈值时，控制设备100在不允许第二电压转换器110做出到单电池直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
如图36中的步骤S3006中所图示，控制设备100确定电动发电机 50的操作点是否被定位在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的第三区域(图37(b)中的阴影区域)中。当控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在第三区域中时，过程进行到图36中的步骤 S3007。相比之下，当在图36中的步骤S3006中控制设备100确定电动发电机50的操作点未被定位在第三区域中(被定位在第三区域外部) 时，控制设备100确定可能不能够甚至在B1(120)和B2(123)直接并联连接到电动发电机50的情况下驱动电动发电机50，并且控制设备 100在不允许第二电压转换器110做出到并联直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
在过程进行到图36中的步骤S3007之后，控制设备100确定B1 (120)的电压VB1是否基本上等于B2(123)的电压VB2。当控制设备100确定B1(120)的电压VB1基本上等于B2(123)的电压VB2 时，过程进行到图36中的步骤S3008，并且控制设备100允许第二电压转换器110做出到SW1(131)和SW3(133)被接通并且S2(132)、 SW4(133)和SW5(135)被断开的并联直接连接操作模式的转变。相比之下，当控制设备100确定B1(120)的电压VB1不基本上等于 B2(123)的电压VB2时，控制设备100确定第二电压转换器110不能够做出到并联直接连接操作模式的转变，并且在不允许第二电压转换器110做出到并联直接连接操作模式的转变的情况下结束程序。
<并联直接连接操作模式>
并联直接连接操作模式是通过在第二电压转换器110中使SW2 (132)、SW4(134)和SW5(135)固定在断开状态下并且使SW1 (131)和SW3(133)固定在接通状态下，B1(120)和B2(123)直接并联连接到电力输出路径126并且通过将B1(120)的电流加到B2 (123)的电流而获得的总电流被输出到电力输出路径126的操作模式。输出到电力输出路径126的电压VB1和VB2是基本上相等的。如图 37(a)中所图示，在这个操作模式下，电流流动[从B1(120)到L1 (122)、D1(136)、高电压电路112、参考电路径111和B1(120)] 的回路R13(由图37(a)中的实线图示)被形成，并且电流流动[从 B2(123)到L2(125)、高电压电路径112、参考电路径111、D3(138) 和B2(123)]的回路R14(由图37(a)中的实线图示)被形成，并且 B1(120)和B2(123)的电力分别经由回路R14和R14被输出到电力输出路径126。B1(120)经由电流流动[从高电压电路径112到SW1 (131)、L1(122)、B1(120)、参考电路径111以及高电压电路径 112]的回路R15(由图37(a)中的虚线图示)被用电动发电机50的再生电力充电，并且B2(123)经由电流流动[从高电压电路径112到L2(125)、B2(123)、SW3(133)、参考电路径111以及高电压电路径112]的回路R16(由图37(a)中的虚线图示)被用电动发电机 50的再生电力充电。因为电动车辆300的电动发电机50在电动车辆 300能够用B1(120)的电压VB1(基本上等于B2(123)的电压VB2) 以及B1(120)和B2(123)的可输出电流行驶的第三区域(电动发电机50的第三功率输出区域)中操作，所以即使SW2(132)、SW4(134) 和SW5(135)中的任何一个或全部的温度超过预定阈值，也能够通过将操作模式切换到并联直接连接操作模式来在不限制B1(120)和B2 (123)的输入/输出电力并且削弱驾驶性能的情况下将到SW2(132)、 SW4(134)和SW5(135)(具有超过预定阈值的温度)中的任何一个或全部的电流的流动限制为零，并且因此，能够防止SW2(132)、 SW4(134)和SW5(135)的温度增加超过预定操作温度范围。
<到并联升压操作模式的转变>
如图38中的步骤S4001中所图示，控制设备100使用相应的温度传感器来检测SW1(131)至SW5(135)的相应的温度，并且像图38 中的步骤S4002中所图示的那样控制设备100确定SW1和SW3中的任何一个或两者或者SW2和SW4中的任何一个或两者的温度是否超过预定阈值，并且当控制设备100确定图38中的步骤S4002产生是结果时，过程进行到图38中的步骤S4003，并且与参考图7所给出的描述类似，控制设备100使用相应的传感器来检测电动发电机(MG)50 的旋转速度和转子的旋转角度以及V相电流和W相电流，并且像图38 中的步骤S4004中所图示的那样计算电动发电机(MG)50的转矩，以及像图38中的步骤S4005中所图示的那样计算电动发电机50的操作点在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的位置，并且过程进行到图38中的步骤S4006。
如图38中的步骤S4006中所图示，控制设备100确定电动发电机 50的操作点是否被定位在图6中所图示的转矩-旋转速度特性图上的最大区域(由图6中所图示的最大转矩线a、最大等功率输出线b以及极限旋转速度线c所围绕的区域；即，图39(b)、图40(b)、图42(b)和图43(b)中所图示的阴影区域)中。当控制设备100确定电动发电机50的操作点被定位在最大区域中时，过程进行到图38中的步骤S4007，并且控制设备100允许第二电压转换器110做出到图39 至图41中所图示的并联升压操作模式(1)或图42至图44中所图示的并联升压操作模式(2)的转变。
当控制设备100确定图38中的步骤S4002产生否结果或者在图 38中的步骤S4006中确定电动发电机50的操作点未被定位在最大区域中时，控制设备100在不允许第二电压转换器110做出到并联升压操作模式的转变的情况下结束程序。
<并联升压操作模式(1)>
并联升压操作模式(1)是通过像图39至图41中所图示的那样使 SW2(132)和SW4(134)断开、使SW5(135)接通并且使SW1(131) 和SW3(133)接通和断开，使B1(120)和B2(123)的电压升压并且B1(120)和B2(123)的电力的输出交替地执行的操作模式。与参考图13至图15所描述的操作相同的部分被简要地描述。
如图41(a)和图41(b)中所图示，在第二电压转换器10的并联升压操作模式(1)下，控制设备100使SW1(131)和SW3(133) 接通和断开，使得用于用B1(120)对L1(122)充电的时间段(时间 t3至t5的时段以及时间t6至t8的时段)从用于用B2(123)对L2(125) 充电的时间段(时间t1至t3的时段以及时间t4至t6的时段)偏移，并且用于从B1(120)输出电力的时间段(时间t2至t3的时段以及时间t5至t6的时段)从用于从B2(123)输出电力的时间段(时间t3至 t4的时段以及时间t6至t7的时段)偏移。这时，SW5(135)被固定在接通状态下，并且SW2(132)和SW4(134)被固定在断开状态下 (参考图41(c)至图41(g))。在图41(a)和图41(b)中所图示的时间t3，与参考图15所描述的第一电压转换器10的并联升压操作模式类似，当SW1(131)和SW3(133)被操作使得用于从B1(120) 的电力的输出切换到L1(122)的充电的定时与用于开始B2(123)的电力的输出的定时一致，如图41(c)和图41(e)中所图示，ΔT1比ΔT2长，并且ΔT4比ΔT3长，以小占空比操作的SW3(133)的接通时间ΔT1包括以大占空比操作的SW1(131)的断开时间ΔT2，并且相比之下，以大占空比操作的SW1(131)的接通时间ΔT4包括以小占空比操作的SW3(133)的断开时间ΔT3。
当SW1(131)和SW3(133)被以前述占空比和定时接通和断开时的电流在第二电压转换器10中以以下方式的流动如下。当在图41 中的时间t2至t3的时段以及时间t5至t6的时段期间SW1(131)被接通并且SW3(133)被断开时，如图39(a)所示，电流流动[从B2(123)到L2(125)、SW1(131)和B2(123)]的回路R18(由图39(a) 中的实线图示)被形成，并且电流流动[从B1(120)到L1(122)、 D1(136)、高电压电路径112、参考电路径111和B1(120)]的回路 R13(由图39(a)中的实线图示)被形成。L2(125)经由回路R18 被用从B2(123)输出的电力充电，并且B1(120)的电力经由回路 R13被输出到高电压电路径112。如图39(c)中所图示，在到高电压电路径112的连接点115与位于SW1(131)与D1(136)之间的高电压侧连接点115b之间的电路径Z5上，并且在第四连接点117与位于 SW1(131)与D1(136)之间的低电压侧连接点117a之间的电路径 Z6上，在回路R13中流动的电流的方向与在回路R18中流动的电流的方向相反。由于这个原因，电流在图39(c)中所图示的电路径Z5和 Z6上彼此抵消，并且在到高电压电路径112的连接点115与第四连接点117之间流动的电流减小了，并且因此经由SW1(131)流动的电流的幅度减小了。因为在SW1(131)被接通并且SW2(132)、SW3(133)和SW4(134)被断开的同时SW5(135)被固定在接通状态下，如图 39(a)中所图示，所以电流流动[从B1(120)到L1(122)、SW5(135)、 B2(123)、L2(125)、高电压电路径112、参考电路径111和B1(120)] 的回路R23(由图39(a)中的交替长短虚线和实线图示)被形成，并且因此来自高电压电路径112的电流经由回路R23流动。如上所述，经由SW1(131)流动的电流在图41中的t2至t3的时段以及t5至t6 的时段期间由于被抵消而减小了。在这些时段期间，SW2(132)和SW4 (134)被断开，并且因此电流不经由SW2(132)和SW4(134)流动。
当在图41中的时间t3至t4的时段以及时间t6至t7的时段期间 SW1(131)被断开并且SW3(133)被接通时，如图40(a)中所图示，电流流动[从B1(120)到L1(122)、SW5(135)、SW3(133)和 B1(120)]的回路R17(由图40(a)中的实线图示)被形成，并且电流流动[从B2(123)到L2(125)、高电压电路径112、参考电路径 111、D3(138)和B2(123)]的回路R14(由图40(a)中的实线图示)被形成。L1(122)经由回路R17被用从B1(120)输出的电力充电，并且B2(123)的电力经由回路R14被输出到高电压电路径112；然而，与参考图39所给出的描述类似，经由图40(c)中所图示的电路径Z7和Z8以及SW1(131)流动的电流由于被抵消而减小了。在这些时段期间，SW2(132)和SW4(134)被断开，并且因此电流不经由SW2(132)和SW4(134)流动。
如图41(c)和图41(e)中所图示，在时间t1至t2的时段、时间t4至t5的时段以及时间t7至t8的时段期间；也就是说，在SW1(131) 和SW3(133)被同时接通的时段(由图41(c)和图41(e)中的阴影所图示的时段)期间，参考图30所描述的回路R18和R17(由图30 中的交替长短虚线图示)被形成，并且经由SW1(131)和SW3(133) 流动的电流的幅度等于当L1(122)和L2(125)在当B1(120)和 B2(123)并联连接时第二电压转换器110的基本升压/降压操作模式下同时被分别用B1(120)和B2(123)的电力充电时的电流的幅度。因此，在这些时段期间，经由SW1(131)和SW3(133)流动的电流彼此不抵消，并且SW1(131)和SW3(133)被通过电流加热。
如上所述，在并联升压操作模式(1)下，电流经由SW1(131) 流动并且SW1(131)被该电流加热期间的时间是通过像图41(c)中所图示的那样将SW1(131)的接通时间ΔT4减去SW3(133)的断开时间ΔT3而获得的时间(ΔT4-ΔT3)或通过将SW3(133)的接通时间ΔT1减去SW1(131)的断开时间ΔT2而获得的时间(ΔT1-ΔT2)。因为ΔT4和ΔT2分别等于在参考图30所描述的并联连接中使B1(120) 和B2(123)的相应的电压VB1和VB2升压至高电压VH所需要的SW1 (131)和SW3(133)的接通时间，所以用于在并联升压操作模式(1) 下把SW1(131)和SW3(133)加热的时间在针对并联连接的基本升压/降压操作中分别比用于SW1(131)的加热的时间ΔT4以及用于SW3 (133)的加热的时间ΔT1短很多，并且结果，能够有效地防止SW1 (131)和SW3(133)的温度的增加。
<并联升压操作模式(2)>
第二电压转换器110的并联升压操作模式(1)是当SW1(131) 和SW3(133)中的任何一个或两者的温度超过预定阈值并且SW5(135) 的温度是预定阈值或更小值时，通过使SW1(131)和SW3(133)接通和断开，使B1(120)和B2(123)的电压升压并且B1(120)和 B2(123)的电力的输出来交替地执行的操作模式。相比之下，并联升压操作模式(2)是当SW2(132)和SW4(135)中的任何一个或两者的温度超过预定阈值并且SW5(135)的温度是预定阈值或更小值时，通过像图44中所图示的那样使SW2(132)和SW4(134)接通和断开，使B1(120)和B2(123)的电压升压并且B1(120)和B2(132) 的电力的输出交替地执行的操作模式。如图44中所图示，当SW1(131) 和SW3(133)在图41中所图示的并联升压操作模式(1)下被接通和断开时SW2(132)和SW4(134)被同时接通和断开。与图41中所图示的并联升压操作模式(1)类似，SW5(135)被固定在接通状态下。在下文中，与参考图39至图41所描述的那些相同的部分被简要地描述。
在图42和图43中图示了当SW2(132)和SW4(134)被以前述定时接通和断开时的电流的流动。与参考图39至图41所给出的描述类似，如图42中所图示，在(在图44中的t2至t3的时段以及t5至t6 的时段期间)SW2(132)被断开并且SW4(134)被接通的同时，图 42中所图示的回路R12和R19被形成，并且经由图42(c)中所图示的电路径Z9和Z10流动的电流彼此抵消，并且因此经由SW4(134) 流动的电流由于被抵消而减小了。在(在图44中的t3至t4的时段以及t6至t7的时段期间)SW2(132)被接通并且SW4(134)被断开的同时，图43中所图示的回路R11和R20被形成，并且经由图43(c) 中所图示的电路径Z11和Z12流动的电流彼此抵消，并且因此经由SW2 (132)流动的电流由于被抵消而减小了。在图44中所图示的时间t1至t2的时段、时间t4至t5时段以及时间t7至t8的时段(由图44 (d) 和图44 (f)中的阴影所图示的时段)期间，与参考图39和图41所给出的描述类似，SW2(132)和SW4(134)被同时接通，经由SW2(132) 和SW4(134)流动的电流未被抵消，并且SW2(132)和SW4(134) 被通过电流加热。然而，与参考图39至图41所给出的描述类似，用于在并联升压操作模式(2)下把SW2(132)和SW4(134)加热的时间分别比在针对并联连接的基本升压/降压操作中用于SW2(132) 的加热的时间ΔT4以及用于SW4(134)的加热的时间ΔT1短很多，并且因此能够有效地防止SW2(132)和SW4(134)的温度的增加。
当SW1(131)和SW3(133)中的任何一个或两者的温度超过预定阈值、SW5(135)的温度是预定阈值或更小值并且SW2(132)和 SW4(134)的温度是预定阈值或更小值时，操作模式可以切换到SW1 (131)和SW3(133)被断开的并联升压操作模式(2)而不是切换到并联升压操作模式(1)，从而防止SW1(131)和SW3(133)的温度的增加。类似地，当SW2(132)和SW4(134)中的任何一个或两者的温度超过预定阈值、SW5(135)的温度是预定阈值或更小值并且 SW1(131)和SW3(133)的温度是预定阈值或更小值时，操作模式可以切换到SW2(132)和SW4(134)被断开的并联升压操作模式(1) 而不是切换到并联升压操作模式(2)，从而防止SW2(132)和SW4 (134)的温度的增加。
如上所述，在安装有第一电压转换器10的实施例的电动车辆200 以及安装有第二电压转换器110的另一个实施例的电动车辆300中，能够防止切换元件31至34、131至134、135a和135b中的每一个的温度增加超过预定操作温度范围，而不限制电池20、23、120和123的输入/输出电力并且削弱电动车辆200和300的动力性能或驾驶性能。
本发明不限于前述实施例，并且包括所有修改和修正，只要这些修改和修正不脱离由权利要求所指定的本发明的技术范围和性质即可。
附图标记列表
10、110：电压转换器
11、111：参考电路径
12、112：高电压电路径
13：电路径(I)
14：电路径(II)
16：第一连接点
16b、17a、18b、19a、115、115b、116b、116d、117a、119：连接点
17：第二连接点
18：第三连接点
20、23、120、123：电池
21、24、121、124：电容器
22、25、122、125：电抗器
26、126：电力输出路径
31至34、131至134、135a、135b：切换元件
35至38、136至139：二极管
40：逆变器
41：平滑电容器
43、44、45：电力输出线
50：电动发电机
51：输出轴
52：齿轮装置
53：轴杆
54：车轮
55：加速器踏板
56：制动踏板
57：启动器开关
61、64、71、74、91、161、171、164、174：电压传感器
62、63、66、72、73、76、81至84、181至184、185a、185b：温度传感器
65、75、92、93、165、175：电流传感器
94：解算器
95：速度传感器
96：加速器踏板位置传感器
97：制动踏板位置传感器
100：控制设备
101：CPU
102：存储单元
103：设备/传感器接口
104：数据总线
105：控制程序
106：控制数据
107：切换程序
113：电路径(IV)
114：电路径(V)
117：第四连接点
118：第五连接点
200、300：电动车辆
a：最大转矩线
b：最大等功率输出线
c：最大极限旋转速度线
d、f：第一等功率输出线
e、g：第一极限旋转速度线
h：第二等功率输出线
j：第二极限旋转速度线
t1至t6：时间
Z1至Z12：电路径
ΔT1、ΔT4：接通时间
ΔT2、ΔT3：断开时间
B1(20)、B1(120)：第一电池
B2(23)、B2(123)：第二电池
C1(21)、C1(121)：第一电容器
C2(24)、C2(124)：第二电容器
L1(22)、L1(122)：第一电抗器
L2(25)、L2(125)：第二电抗器
S1(31)、SW1(131)：第一切换元件
S2(32)、SW2(132)：第二切换元件
S3(33)、SW3(133)：第三切换元件
S4(34)、SW4(134)：第四切换元件
SW5(135)：第五切换元件
D1(35)、D1(136)、D2(36)、D2(137)、D3(37)、D3 (138)、D4(38)、D4(139)：二极管
VB1：第一电池的电压
VL1：第一电容器的两端之间的电压
IL1：电路径(I)和电路径(IV)的电流
TB1：第一电池的温度
TC1：第一电容器的温度
TL1：第一电抗器的温度
VB2：第二电池的电压
VL2：第二电容器的两端之间的电压
IL2：电路径(II)和电路径(V)的电流
TB2：第二电池的温度
TC2：第二电容器的温度
TL2：第二电抗器的温度
VH：平滑电容器的两端之间的电压

Claims (15)

1.一种电动车辆，所述电动车辆包括：
第一电池；
第二电池；
电压转换器，所述电压转换器包括多个切换元件，所述多个切换元件被配置成在所述第一电池和所述第二电池中的任何一个或两者与电力输出路径之间执行双向电压转换，并且在串联连接与并联连接之间切换所述第一电池和所述第二电池到所述电力输出路径的连接；
车辆驱动电动机，所述车辆驱动电动机连接到所述电力输出路径；以及
控制设备，所述控制设备被配置成使所述切换元件接通和断开，
其中，所述电力输出路径包括第一电路径以及具有比所述第一电路径的电位低的电位的第二电路径，
其中，所述多个切换元件被配置为从所述第一电路径朝向所述第二电路径串联设置的第一至第四切换元件，
其中，所述第一电池并联连接到所述第三切换元件和所述第四切换元件，
其中，所述第二电池并联连接到所述第二切换元件和所述第三切换元件，并且
其中，所述控制设备基于来自所述多个切换元件的、温度超过预定阈值的切换元件以及所述电动机的操作点来将连接切换到所述电力输出路径与所述第一电池之间的连接、所述电力输出路径与所述第二电池之间的连接以及所述第一电池与所述第二电池之间的连接中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，
其中，所述第二电池的电压低于或者等于所述第一电池的电压，并且
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第一区域中时，并且当所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备执行连接的切换，使得电力在所述电力输出路径与仅并联连接到所述第二切换元件和所述第四切换元件中的、温度超过所述预定阈值的一个的电池之间被发送和接收，所述第一区域由限定当所述电动机的功率输出在所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第一等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第一极限旋转速度线围绕。
3.根据权利要求1所述的电动车辆，
其中，所述第二电池的电压低于或者等于所述第一电池的电压，并且
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第二区域中时，并且当所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备串联连接所述第一电池和所述第二电池，并且执行连接的切换，使得电力在两个电池与所述电力输出路径之间被发送和接收，所述第二区域由限定当所述电动机的功率输出在串联连接的所述第一电池和所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第二等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第一电池和所述第二电池的总电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第二极限旋转速度线围绕。
4.根据权利要求1所述的电动车辆，
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的最大区域中时，并且当所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备并联连接所述第一电池和所述第二电池，并且执行连接的切换，使得电力在两个电池与所述电力输出路径之间被发送和接收，所述最大区域由限定当所述电动机的功率输出变成恒定最大功率输出时相对于旋转速度的转矩的最大等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及限定所述电动机的极限旋转速度的最大极限旋转速度线围绕。
5.根据权利要求1所述的电动车辆，
其中，所述第二电池的电压低于或者等于所述第一电池的电压，并且
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第一区域中时，并且当所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备执行连接的切换，使得电力在所述第一电池和所述第二电池中的任何一个与所述电力输出路径之间被发送和接收，所述第一区域由限定当所述电动机的功率输出在所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第一等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第一极限旋转速度线围绕。
6.根据权利要求1所述的电动车辆，
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的最大区域中时，并且当所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备并联连接所述第一电池和所述第二电池，并且执行连接的切换，使得电力在两个电池与所述电力输出路径之间被发送和接收，所述最大区域由限定当所述电动机的功率输出变成恒定最大功率输出时相对于旋转速度的转矩的最大等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及限定所述电动机的极限旋转速度的最大极限旋转速度线围绕。
7.根据权利要求1所述的电动车辆，
其中，当所述第一电池的电压基本上等于所述第二电池的电压时，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第三区域中时，并且当所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备使所述第三切换元件断开，并且使其它切换元件接通，所述第三区域由限定当所述电动机的功率输出变成恒定最大功率输出时相对于旋转速度的转矩的最大等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第三极限旋转速度线围绕。
8.根据权利要求1所述的电动车辆，
其中，所述第二电池的电压低于或者等于所述第一电池的电压，并且
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第一区域中时，并且当所述第二切换元件和所述第三切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备使所述第一切换元件接通，使所述第二切换元件和所述第三切换元件断开，并且使第四切换元件接通，并且因此所述电动机被用所述第二电池驱动，所述第一区域由限定当所述电动机的功率输出在所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第一等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第一极限旋转速度线围绕。
9.根据权利要求1所述的电动车辆，
其中，所述第二电池的电压低于或者等于所述第一电池的电压，并且
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述电动机的相对于旋转速度的转矩特性图上的第一区域中时，并且当所述第三切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备使所述第一切换元件和所述第二切换元件接通，并且使所述第三切换元件和所述第四切换元件断开，并且因此所述电动机被用所述第一电池驱动，所述第一区域由限定当所述电动机的功率输出在所述第二电池的最大电力输出下变得恒定时相对于旋转速度的转矩的第一等功率输出线、限定所述电动机的最大转矩的最大转矩线以及基于所述第二电池的电压来限定相对于转矩的极限旋转速度的第一极限旋转速度线围绕。
10.根据权利要求2所述的电动车辆，
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述第一区域中，并且所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备使所述第一切换元件接通，使所述第三切换元件断开，使所述第二切换元件和所述第四切换元件中的、温度超过所述预定阈值的一个断开并且使另一个切换元件接通。
11.根据权利要求3所述的电动车辆，
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述第二区域中，并且所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备使所述第二切换元件和所述第四切换元件断开，并且使所述第一切换元件和所述第三切换元件接通。
12.根据权利要求4所述的电动车辆，
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述最大区域中，并且所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个或两者的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备使所述第三切换元件接通，以使得以小占空比操作的切换元件的接通时间包括以大占空比操作的切换元件的断开时间的方式、以预定占空比使所述第二切换元件和所述第四切换元件中的每一个接通和断开，在所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个被断开的同时使所述第一切换元件接通，并且在所述第二切换元件和所述第四切换元件两者均被接通或者断开的同时使所述第一切换元件断开。
13.根据权利要求5所述的电动车辆，
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述第一区域中，并且所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备使所述第一切换元件接通，使所述第三切换元件断开，使所述第二切换元件和所述第四切换元件中的一个接通并且使另一个切换元件断开。
14.根据权利要求6所述的电动车辆，
其中，当所述电动机的操作点被定位在所述最大区域中，并且所述第三切换元件的温度超过所述预定阈值时，所述控制设备使所述第三切换元件接通，以使得以小占空比操作的切换元件的接通时间包括以大占空比操作的切换元件的断开时间的方式、以预定占空比使所述第二切换元件和所述第四切换元件中的每一个接通和断开，在所述第二切换元件和所述第四切换元件中的任何一个被断开的同时使所述第一切换元件接通，并且在所述第二切换元件和所述第四切换元件两者均被接通或者断开的同时使所述第一切换元件断开。
15.一种电动车辆，所述电动车辆包括：
第一电池；
第二电池；
电压转换器，所述电压转换器包括多个切换元件，所述多个切换元件被配置成在所述第一电池和所述第二电池中的任何一个或两者与电力输出路径之间执行双向电压转换，并且在串联连接与并联连接之间切换所述第一电池和所述第二电池到所述电力输出路径的连接；
车辆驱动电动机，所述车辆驱动电动机连接到所述电力输出路径；以及
控制设备，所述控制设备被配置成使所述切换元件接通和断开，
其中，所述电力输出路径包括第一电路径以及具有比所述第一电路径的电位低的电位的第二电路径，
其中，所述多个切换元件被配置为被设置在所述第一电路径与所述第二电路径之间的第一切换元件(1A)、第二切换元件(2A)、第三切换元件(3A)、第四切换元件(4A)以及第五切换元件(5A)，
其中，所述第一切换元件(1A)、所述第五切换元件(5A)以及所述第三切换元件(3A)被从所述第一电路径朝向所述第二电路径串联设置，
其中，所述第二切换元件(2A)并联连接到所述第五切换元件(5A)和所述第三切换元件(3A)，
其中，所述第四切换元件(4A)并联连接到所述第一切换元件(1A)和所述第五切换元件(5A)，
其中，所述第一电池并联连接到所述第二切换元件(2A)，
其中，所述第二电池并联连接到所述第四切换元件(4A)，并且
其中，所述控制设备基于来自所述多个切换元件的、温度超过预定阈值的切换元件以及所述电动机的操作点来将连接切换到所述电力输出路径与所述第一电池之间的连接、所述电力输出路径与所述第二电池之间的连接以及所述第一电池与所述第二电池之间的连接中的至少一个。
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