CN107276141B

CN107276141B - 电源系统

Info

Publication number: CN107276141B
Application number: CN201710191761.3A
Authority: CN
Inventors: 铃木浩太; 大庭智子
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2019-11-08
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: JP2017184515A; JP6341222B2; CN107276141A; US9998057B2; US20170288593A1

Abstract

本发明提供一种电源系统，在转换器(30)中，由一个芯片构成开关元件(Q1、Q2)和二极管(D1、D2)。电子控制装置(100)根据转换器(30)的控制状态来算出开关元件(Q1、Q2)的温度推定值，在温度传感器(32)的检测值比开关元件(Q1、Q2)的温度推定值高且温度传感器(32)的检测值超过二极管(D1、D2)的保护温度的情况下，限制蓄电池(10)的充电电力或放电电力的控制上限值，在温度传感器(32)的检测值比开关元件(Q1、Q2)的温度推定值低且温度传感器(32)的检测值超过开关元件(Q1、Q2)的保护温度的情况下，限制蓄电池(32)的充电电力或放电电力的控制上限值。

Description

电源系统

技术领域

本发明涉及对搭载于电源系统的转换器的过热进行抑制的技术。

背景技术

日本特开2009-60726公开了一种向搭载于车辆的逆变器(负载)供给电力的电源系统。该电源系统具备蓄电池、与蓄电池的正极连接的第一正极线、与逆变器的正极端子连接的第二正极线、将逆变器的负极端子与蓄电池的负极连接的负极线、在蓄电池与逆变器之间进行电压转换的转换器。转换器具备：在第二正极线与负极线之间串联地连接的上支路及下支路；与上支路、下支路及第一正极线连接的连接节点；及设置在第一正极线上的电抗器。上支路及下支路分别具备IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)元件和与IGBT元件反向并联地连接的二极管。

在日本特开2009-60726公开的电源系统中，当伴随着蓄电池的充放电而电流流向转换器内的各部(各IGBT元件及各二极管)时，在各部产生热量。各部的发热量根据转换器的控制状态(通电量、升压比、开关频率等)而不同。因此，为了适当地抑制各部的过热，希望通过温度传感器来检测各部的温度，并以避免各部的温度超过各自的容许温度的方式限制蓄电池的充放电。

然而，在转换器的上支路采用将IGBT元件与二极管进行一体化而由1个芯片构成的反向导通型IGBT(Reverse-Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor，以下也称为“RCIGBT”)的情况下，即便通过温度传感器检测出上支路的温度，也难以区分温度传感器的检测值受到IGBT元件及二极管中的哪个发热的影响更多。因此，无法判定是应进行用于抑制IGBT元件的发热的控制，还是应进行用于抑制二极管的发热的控制，可能无法适当地抑制上支路的过热。在转换器的下支路采用RCIGBT的情况下也会产生同样的问题。

发明内容

本发明在转换器的上支路及下支路采用由1个芯片构成开关元件(IGBT元件)和二极管的RCIGBT的情况下，能够适当地抑制RCIGBT的过热。

本发明的电源系统是向负载供给电力的电源系统，具备：蓄电池；第一正极线，与蓄电池的正极连接；第二正极线，与负载的正极端子连接；负极线，连接在负载的负极端子与蓄电池的负极之间；转换器，在蓄电池与负载之间进行电压转换。转换器具备：第一开关元件及第二开关元件，在从第二正极线至负极线之间依次串联地连接；第一二极管及第二二极管，分别与第一开关元件及第二开关元件反向并联地连接；连接节点，与第一开关元件、第二开关元件及第一正极线连接；电抗器，设置在第一正极线上，或者设置在第二开关元件与蓄电池的负极之间的负极线上。第一开关元件及第一二极管由一个芯片构成。电源系统还具备检测所述芯片的温度的温度传感器及电子控制装置。所述电子控制装置根据转换器的控制状态来算出第一开关元件的温度推定值。在温度传感器的检测值比第一开关元件的温度推定值高且温度传感器的检测值超过第一二极管的保护温度的情况下，所述电子控制装置限制蓄电池的放电电力的控制上限值。在温度传感器的检测值比第一开关元件的温度推定值低且温度传感器的检测值超过第一开关元件的保护温度的情况下，所述电子控制装置限制蓄电池的充电电力的控制上限值。

根据上述结构，转换器的上支路包含的第一开关元件及第一二极管由一个芯片构成。在检测芯片的温度的温度传感器的检测值比第一开关元件的温度推定值高的情况下，认为第一二极管的发热量比第一开关元件的发热量高且温度传感器的检测值表示接近第一二极管的温度的值，因此在温度传感器的检测值超过第一二极管的保护温度的情况下，控制装置限制蓄电池的放电电力的控制上限值。由此，降低第一二极管的通电量，因此能抑制第一二极管的发热。

另一方面，在温度传感器的检测值比第一开关元件的温度推定值低的情况下，认为第一开关元件的发热量比第一二极管的发热量高且温度传感器的检测值表示接近第一开关元件的温度的值，因此在温度传感器的检测值超过第一开关元件的保护温度的情况下，控制装置限制蓄电池的充电电力的控制上限值。由此，降低第一开关元件的通电量，因此能抑制第一开关元件的发热。

其结果是，在转换器的上支路采用RCIGBT的情况下，能适当地抑制RCIGBT的过热。

本发明的另一方面的电源系统是向负载供给电力的电源系统，具备：蓄电池；第一正极线，与蓄电池的正极连接；第二正极线，与负载的正极端子连接；负极线，连接在负载的负极端子与蓄电池的负极之间；转换器，在蓄电池与负载之间进行电压转换。转换器具备：第一开关元件及第二开关元件，在从第二正极线至负极线之间依次串联地连接；第一二极管及第二二极管，分别与第一开关元件及第二开关元件反向并联地连接；连接节点，与第一开关元件、第二开关元件及第一正极线连接；电抗器，设置在第一正极线上，或者设置在第二开关元件与蓄电池的负极之间的负极线上。第二开关元件及第二二极管由一个芯片构成。电源系统还具备检测所述芯片的温度的温度传感器及电子控制装置。所述电子控制装置根据转换器的控制状态来算出第二开关元件的温度推定值。在温度传感器的检测值比第二开关元件的温度推定值高且温度传感器的检测值超过第二二极管的保护温度的情况下，所述电子控制装置限制蓄电池的充电电力的控制上限值。在温度传感器的检测值比第二开关元件的温度推定值低且温度传感器的检测值超过第二开关元件的保护温度的情况下，所述电子控制装置限制蓄电池的放电电力的控制上限值。

根据上述结构，转换器的下支路包含的第二开关元件及第二二极管由一个芯片构成。在检测芯片的温度的温度传感器的检测值比第二开关元件的温度推定值高的情况下，认为第二二极管的发热量比第二开关元件的发热量高且温度传感器的检测值表示接近第二二极管的温度的值，因此在温度传感器的检测值超过第二二极管的保护温度的情况下，控制装置限制蓄电池的充电电力的控制上限值。由此，降低第二二极管的通电量，因此能抑制第二二极管的发热。

另一方面，在温度传感器的检测值为第二开关元件的温度推定值以下的情况下，认为第二开关元件的发热量比第二二极管的发热量高且温度传感器的检测值表示接近第二开关元件的温度的值，因此在温度传感器的检测值超过第二开关元件的保护温度的情况下，控制装置限制蓄电池的放电电力的控制上限值。由此，降低第二开关元件的通电量，因此能抑制第二开关元件的发热。

其结果是，在转换器的下支路采用RCIGBT的情况下，能够适当地抑制RCIGBT的过热。

本发明的又一方面的电源系统是向负载供给电力的电源系统，所述电源系统具备：蓄电池；转换器，在所述蓄电池与所述负载之间进行电压转换，所述转换器具备：开关元件；二极管，与开关元件反向并联地连接，所述开关元件及所述二极管由一个芯片构成；温度传感器，检测所述芯片的温度；及电子控制装置。所述电子控制装置构成为，i)根据所述转换器的控制状态来算出所述开关元件的温度推定值，ii)在所述温度传感器的检测值比所述开关元件的温度推定值高且所述温度传感器的检测值超过所述二极管的保护温度的情况下，限制所述蓄电池的充电电力或放电电力的控制上限值，iii)在所述温度传感器的检测值比所述开关元件的温度推定值低且所述温度传感器的检测值超过所述开关元件的保护温度的情况下，限制所述蓄电池的充电电力或放电电力的控制上限值。

通过上述结构，能抑制二极管及开关元件的发热。其结果是，在转换器采用RCIGBT的情况下，能够适当地抑制RCIGBT的过热。

附图说明

前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1是概略性地表示具备电源系统的车辆的整体结构的图。

图2是示意性地表示电动发电机的动力运转时(蓄电池的放电时)的转换器的开关动作和电流的流动的图。

图3是示意性地表示电动发电机的再生时(蓄电池的充电时)的转换器的开关动作和电流的流动的图。

图4是表示ECU的处理次序的一例的流程图(其1)。

图5是示意性地表示在上支路的IGBT元件流动的电流与IGBT元件的温度上升量的对应关系的一例的图。

图6是示意性地表示在下支路的IGBT元件流动的电流与IGBT元件的温度上升量的对应关系的一例的图。

图7是表示ECU的处理次序的一例的流程图(其2)。

图8是表示ECU的处理次序的一例的流程图(其3)。

具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式，参照附图进行详细说明。另外，对于图中相同或相当部分，标注同一附图标记而不重复其说明。

图1是概略性地表示具备本实施方式的电源系统的车辆1的整体结构的图。车辆1具备电动发电机MG、用于驱动电动发电机MG的逆变器40(负载)、用于向逆变器40供给直流电力的电源系统。

电源系统具备蓄电池10、系统主继电器(SMR)12、转换器30、正极线PL1、PL2、负极线NL、电容器C1、C2、电压传感器231、232、电子控制单元(ECU)100。

正极线PL1连接在蓄电池10的正极与转换器30之间。正极线PL2连接在逆变器40的正极端子41与转换器30之间。负极线NL连接在逆变器40的负极端子42与蓄电池10的负极之间。

蓄电池10是构成为能够再充电的二次电池。蓄电池10蓄积用于驱动电动发电机MG的电力。在蓄电池10设有监控单元11。监控单元11分别检测蓄电池10的电压(蓄电池电压)VB、在蓄电池10流动的电流(蓄电池电流)IB、蓄电池10的温度(蓄电池温度)TB，并将检测结果向ECU100输出。

SMR12设置在蓄电池10与转换器30之间，根据来自ECU100的控制信号，来切换蓄电池10与转换器30的连接及切断。SMR12包括将正极线PL1切断的正极继电器、将转换器30与蓄电池10之间的负极线NL切断的负极继电器。

电容器C1连接在正极线PL1与负极线NL之间，对正极线PL1与负极线NL之间的电压VL进行平滑化。电压传感器231检测电容器C1的两端的电压、即电压VL。

电容器C2连接在正极线PL2与负极线NL之间，对正极线PL2与负极线NL之间的电压VH进行平滑化。电压传感器232检测电容器C2的两端的电压、即电压VH。

转换器30包括上支路31、下支路33、电抗器L1。上支路31及下支路33依次串联地连接在从正极线PL2至负极线NL之间。电抗器L1设置在将上支路31及下支路33之间的连接节点与蓄电池10的正极连结的正极线PL1上。另外，也可以将电抗器L1不设置在正极线PL1上，而设置在下支路33与蓄电池10的负极之间的负极线NL上。

上支路31包括作为开关元件的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)元件Q1、反向并联地连接在IGBT元件Q1的集电极-发射极之间的二极管(续流二极管)D1。下支路33包括IGBT元件Q2和反向并联地连接在IGBT元件Q2的集电极-发射极之间的二极管(续流二极管)D2。

上支路31是将IGBT元件Q1与二极管D1一体化而由1个芯片构成的RCIGBT。下支路33是将IGBT元件Q2与二极管D2一体化而由1个芯片构成的RCIGBT。

在上支路31及下支路33分别设有温度传感器32、34。温度传感器32检测上支路31的芯片内的温度(以下也称为“上支路温度CTP”)。温度传感器34检测下支路33的芯片内的温度(以下也称为“下支路温度CTN”)。各温度传感器32、34将检测结果分别向ECU100输出。

以下，将由温度传感器32检测出的上支路温度CTP也简称为“CTP检测值”，将由温度传感器34检测出的下支路温度CTN也简称为“CTN检测值”。

转换器30进行与来自ECU100的控制信号SCNV对应的开关动作，由此能够使电压VH成为电压VL以上的值。

电动发电机MG是永久磁铁式的三相交流同步电动机。电动发电机MG由从逆变器40供给的电流驱动。车辆1通过将电动发电机MG的动力向未图示的驱动轮传递而行驶。另外，车辆1可以是除了电动发电机之外还具备发动机作为驱动源的混合动力车辆。

逆变器40是所谓三相逆变器。逆变器40通过进行与来自ECU100的控制信号SINV对应的开关动作，而在电动发电机MG与转换器30之间进行电力转换。

车辆1还包括散热器90、水泵91、通水路93、水温传感器94作为用于对转换器30的内部进行冷却的结构。转换器30的内部、散热器90、水泵91由通水路93串联地连接成环状。水泵91当根据来自ECU100的控制信号而工作时，使冷却水向图1所示的箭头α的方向循环。散热器90从通水路93接受对转换器30内的各元件进行了冷却后的冷却水，通过从通水路93接受到的冷却水与空气的热交换而对冷却水进行冷却。水温传感器94检测在通水路93流动的冷却水的温度(以下也称为“冷却水温TW”)，并将检测结果向ECU100输出。

ECU100内置有未图示的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)及存储器，基于各传感器的检测结果、存储于存储器的信息等来控制车辆1的各设备。

例如，ECU100基于蓄电池10的SOC(State Of Charge：充电状态)及蓄电池温度TB等来设定蓄电池10的充电电力的控制上限值(以下也称为“充电电力上限值WIN”)。ECU100以避免向蓄电池10输入的充电电力超过充电电力上限值WIN的方式控制转换器30及逆变器40。同样，ECU100基于蓄电池10的SOC及蓄电池温度TB等来设定蓄电池10的放电电力的控制上限值(以下也称为“放电电力上限值WOUT”)。ECU100以避免从蓄电池10输出的放电电力超过放电电力上限值WOUT的方式控制转换器30及逆变器40。

图2是示意性地表示电动发电机MG的动力运转时(蓄电池10的放电时)的转换器30的开关动作和电流的流动的图。图2的上图所示的状态是使IGBT元件Q1、Q2分别成为断开状态(非导通状态)、接通状态(导通状态)的状态。图2的下图所示的状态是使IGBT元件Q1、Q2分别成为接通状态、断开状态的状态。

在图2的上图所示的状态下，形成包含蓄电池10、电抗器L1及IGBT元件Q2的闭回路，蓄电池10的放电电流在电抗器L1及IGBT元件Q2流动。通过该电流而在电抗器L1中蓄积能量。

当从图2的上图所示的状态切换成图2的下图所示的状态时，将以图2的上图的状态形成的闭回路切断而电流不再从蓄电池10输出，但是电抗器L1通过自感应作用而维持放电方向的电流，将蓄积的能量放出。由此，电流从电抗器L1通过二极管D1流向正极线PL2。通过该电流来驱动电动发电机MG。

ECU100在电动发电机MG的动力运转时(蓄电池10的放电时)，使转换器30以与预定的开关频率对应的周期来切换图2的上图所示的状态与图2的下图所示的状态。另外，在ECU100对转换器30进行PWM(Pulse Width Modulation：脉宽调制)控制的情况下，该开关频率相当于载波频率。

如上述的图2的上图、图2的下图所示，在电动发电机MG的动力运转时(蓄电池10的放电时)，电流流向上支路的二极管D1和下支路的IGBT元件Q2。因此，为了抑制上支路的二极管D1的发热及下支路的IGBT元件Q2的发热，抑制蓄电池10的放电电流的情况有效。

图3是示意性地表示电动发电机MG的再生时(蓄电池10的充电时)的转换器30的开关动作和电流的流动的图。图3的上图所示的状态是使IGBT元件Q1、Q2分别成为接通状态、断开状态的状态。图3的下图所示的状态是使IGBT元件Q1、Q2分别成为断开状态、接通状态的状态。

在图3的上图所示的状态下，电动发电机MG的再生电流从正极线PL2通过IGBT元件Q1向电抗器L1流入。通过该电流而向电抗器L1蓄积能量。

当从图3的上图所示的状态切换成图3的下图所示的状态时，从正极线PL2向电抗器L1的电流的流动被二极管D2切断，但是电抗器L1通过自感应作用而维持再生方向的电流，将蓄积的能量放出。由此，电流在包含蓄电池10、电抗器L1及二极管D2的闭回路流动。通过该电流对蓄电池10进行充电。

ECU100在电动发电机MG的再生时(蓄电池10的充电时)，以与预定的开关频率对应的周期来切换图3的上图所示的状态与图3的下图所示的状态。另外，在ECU100对转换器30进行PWM(Pulse Width Modulation)控制的情况下，开关频率相当于载波频率。

如上述的图3的上图、图3的下图所示，在电动发电机MG的再生时(蓄电池10的充电时)，电流流向上支路的IGBT元件Q1和下支路的二极管D2。因此，为了抑制上支路的IGBT元件Q1的发热及下支路的二极管D2的发热，抑制蓄电池10的充电电流的情况有效。

在具有以上那样的结构的车辆1中，当伴随着蓄电池10的充放电而电流流向转换器30内的各部(IGBT元件Q1、Q2及二极管D1、D2)时，在各部产生热量。各部的发热量根据转换器30的通电量、升压比(VL/VH)、开关频率(每单位时间的开关次数)以及动作状态(是动力运转时的动作还是再生时的动作)等而不同。因此，为了适当地抑制转换器30内的各部的过热，希望由温度传感器检测各部的温度，以避免各部的温度超过各自的容许温度的方式限制蓄电池10的充放电。

尤其是在进行上支路31的过热保护时，在抑制IGBT元件Q1的发热的情况和抑制二极管D1的发热的情况下，抑制的电流的方向相反。即，如上所述，为了抑制IGBT元件Q1的发热而抑制蓄电池10的充电电流的情况有效，相对于此，为了抑制二极管D1的发热而抑制蓄电池10的放电电流的情况有效。因此，为了适当地进行上支路31的过热保护，希望判定应抑制IGBT元件Q1及二极管D1中的哪个的发热，并根据该判定结果来决定要抑制的电流的方向。

然而，在本实施方式中，如上所述，上支路31是RCIGBT，IGBT元件Q1与二极管D1由1个芯片构成。因此，温度传感器32受到来自IGBT元件Q1的热量和来自二极管D1的热量这两方的影响。因此，仅是CTP检测值(由温度传感器32检测出的上支路温度CTP)的话，难以区分CTP检测值受到IGBT元件Q1及二极管D1中的哪个的发热的影响更多，无法决定要抑制的电流的方向。

同样，在进行下支路33的过热保护时，在抑制IGBT元件Q2的发热的情况和抑制二极管D2的发热的情况下，抑制的电流的方向相反。即，如上所述，为了抑制IGBT元件Q2的发热而抑制蓄电池10的放电电流的情况有效，相对于此，为了抑制二极管D2的发热而抑制蓄电池10的充电电流的情况有效。因此，为了适当地进行下支路33的过热保护，希望判定应抑制IGBT元件Q2及二极管D2中的哪个的发热，并根据其判定结果来决定要抑制的电流的方向。

然而，在本实施方式中，如上所述，下支路33为RCIGBT，IGBT元件Q2和二极管D2由1个芯片构成。因此，仅是CTN检测值(由温度传感器34检测出的下支路温度CTN)的话，难以区分CTN检测值受到IGBT元件Q2及二极管D2中的哪个的发热的影响更多，无法决定要抑制的电流的方向。

鉴于以上的点，本实施方式的ECU100在进行上支路31的过热保护的情况下，使用转换器30的控制状态及冷却水温TW来算出IGBT元件Q1的推定温度(以下，也简称为“Q1推定温度”)，通过将CTP检测值与Q1推定温度进行比较来判定IGBT元件Q1的发热量和二极管D1的发热量中的哪个大。并且，ECU100根据其判定结果来选择是限制蓄电池10的充电还是限制蓄电池10的放电。由此，能适当地抑制上支路31的过热。

ECU100对于下支路33也进行与上支路31同样的过热保护。即，ECU100在进行下支路33的过热保护的情况下，使用转换器30的控制状态及冷却水温TW来算出IGBT元件Q2的推定温度(以下，也简称为“Q2推定温度”)，通过将CTN检测值与Q2推定温度进行比较来判定IGBT元件Q2的发热量和二极管D2的发热量中的哪个大。并且，ECU100根据其判定结果来选择是限制蓄电池10的放电还是限制蓄电池10的充电。由此，能适当地抑制下支路33的过热。

图4是表示ECU100算出Q1推定温度及Q2推定温度时的处理次序的一例的流程图。该流程图以预定周期反复执行。

在步骤(以下，将步骤简称为“S”)10中，ECU100取得表示转换器30的控制状态的信息。具体而言，ECU100取得表示是电动发电机MG的动力运转时(蓄电池放电时，参照图2)还是再生时(蓄电池充电时，参照图3)的信息、在转换器30流动的电流(蓄电池电流IB)、升压比(电压VL与电压VH的比)、开关频率(每单位时间的开关次数)。

另外，在S10中取得的信息是对IGBT元件Q1、Q2的发热量造成影响的参数。在IGBT元件Q1、Q2中，存在通电产生的热损失(焦耳热损失)、升压比产生的热损失、开关产生的热损失。

图5是示意性地表示在IGBT元件Q1流动的电流与IGBT元件Q1的发热量的对应关系的一例的图。图6是示意性地表示在IGBT元件Q2流动的电流与IGBT元件Q2的发热量的对应关系的一例的图。如图5、6所示，电流越大，则通电产生的热损失(焦耳热损失)越变大，各发热量越变大，但即便是相同的电流，根据升压比、开关频率等其他的控制状态，各发热量也成为不同的值。ECU100将通过实验等求出的图5、6所示的对应关系预先存储于存储器。

在S11中，ECU100使用S10取得的信息，算出IGBT元件Q1的温度与冷却水温TW的温度差ΔTQ1。ECU100从存储器读出图5所示的对应关系，参照该映射，算出与S10取得的信息对应的IGBT元件Q1的发热量。并且，ECU100考虑IGBT元件Q1的发热量的履历及时间经过的影响等来算出温度差ΔTQ1。即，IGBT元件Q1由冷却水冷却，但是冷却水的热容量远小于IGBT元件Q1的热容量，IGBT元件Q1的温度以预定的时间常数收敛于冷却水温TW。考虑这一点，ECU100算出温度差ΔTQ1。

在S12中，ECU100使用S10取得的信息，算出IGBT元件Q2的温度与冷却水温TW的温度差ΔTQ2。ECU100从存储器读出图6所示的对应关系，参照该映射，算出与S10取得的信息对应的IGBT元件Q2的发热量。并且，ECU100考虑IGBT元件Q2的发热量的履历及时间经过的影响等而算出温度差ΔTQ2。即，IGBT元件Q2的温度也与IGBT元件Q1的温度同样地以预定的时间常数收敛于冷却水温TW。考虑这一点，ECU100算出温度差ΔTQ2。

在S13中，ECU100将由水温传感器94检测出的冷却水温TW、在S11及S12中算出的温度差ΔTQ1、ΔTQ2代入到下述的式(1)、(2)，由此算出Q1推定温度及Q2推定温度，并将算出结果存储于存储器。

Q1推定温度＝冷却水温TW+温度差ΔTQ1…(1)

Q2推定温度＝冷却水温TW+温度差ΔTQ2…(2)

图7是表示ECU100进行转换器30的上支路31的过热保护时的处理次序的流程图。该流程图以预定周期反复执行。

在S20中，ECU100从存储器读出在上述的图4的S13中算出及存储的Q1推定温度。在S21中，ECU100从温度传感器32取得CTP检测值。

在S22中，ECU100判定CTP检测值是否大于Q1推定温度。另外，在本实施方式中，考虑Q1推定温度的误差等，ECU100判定CTP检测值是否大于向Q1推定温度加入了预定容限ΔT1的值。

在CTP检测值大于向Q1推定温度加入了预定容限ΔT1的值的情况下(S22为“是”)，认为CTP检测值受到比IGBT元件Q1的温度高的二极管D1的温度的影响更多，因此ECU300在S23中，判定为二极管D1的发热量大于IGBT元件Q1的发热量。在这种情况下，认为CTP检测值表示接近二极管D1的温度的值。

因此，ECU100在S24中，判定CTP检测值是否为二极管D1的保护温度TD1以上。在CTP检测值小于二极管D1的保护温度TD1的情况下(S24为“否”)，ECU100结束处理。

在CTP检测值为二极管D1的保护温度TD1以上的情况下(S24为“是”)，ECU100在S25中，将放电电力上限值WOUT限制成比当前值低出预定值的值。由此，抑制蓄电池10的放电电流，降低二极管D1的通电量(发热量)，因此能抑制二极管D1的过热。

另一方面，在CTP检测值为向Q1推定温度加上预定容限ΔT1的值以下的情况下(S22为“否”)，认为CTP检测值受到比二极管D1的温度高的IGBT元件Q1的温度的影响更多，因此ECU100在S26中，判定为IGBT元件Q1的发热量大于二极管D1的发热量。在这种情况下，认为CTP检测值表示接近IGBT元件Q1的温度的值。

因此，ECU100在S27中，判定CTP检测值是否为IGBT元件Q1的保护温度TQ1以上。在CTP检测值小于IGBT元件Q1的保护温度TQ1的情况下(S27为“否”)，ECU100结束处理。

在CTP检测值为IGBT元件Q1的保护温度TQ1以上的情况下(S27为“是”)，ECU100在S28中，将充电电力上限值WIN限制成比当前值低出预定值的值。由此，抑制蓄电池10的充电电流，降低IGBT元件Q1的通电量(发热量)，因此能抑制IGBT元件Q1的过热。

图8是表示ECU100进行转换器30的下支路33的过热保护时的处理次序的流程图。该流程图以预定周期反复执行。

在S30中，ECU100从存储器读出在上述的图4的S13中算出及存储的Q2推定温度。在S31中，ECU100从温度传感器34取得CTN检测值。

在S32中，ECU100判定CTN检测值是否大于Q2推定温度。另外，在本实施方式中，考虑Q2推定温度的误差等，ECU100判定CTN检测值是否大于向Q2推定温度加上预定容限ΔT2的值。

在CTN检测值大于向Q2推定温度加上预定容限ΔT2的值的情况下(S32为“是”)，认为CTN检测值受到比IGBT元件Q2的温度高的二极管D2的温度的影响更多，因此ECU300在S33中，判定为二极管D2的发热量大于IGBT元件Q2的发热量。在这种情况下，认为CTN检测值表示接近二极管D2的温度的值。

因此，ECU100在S34中，判定CTN检测值是否为二极管D2的保护温度TD2以上。在CTN检测值小于二极管D2的保护温度TD2的情况下(S34为“否”)，ECU100结束处理。

在CTN检测值为二极管D2的保护温度TD2以上的情况下(S34为“是”)，ECU100在S35中，将充电电力上限值WIN限制成比当前值低出预定值的值。由此，抑制蓄电池10的充电电流，降低二极管D2的通电量(发热量)，因此能抑制二极管D2的过热。

另一方面，在CTN检测值小于向Q2推定温度加上预定容限ΔT2的值的情况下(S32为“否”)，认为CTN检测值受到比二极管D2的温度高的IGBT元件Q2的温度的影响更多，因此ECU100在S36中，判定为IGBT元件Q2的发热量大于二极管D2的发热量。在这种情况下，认为CTN检测值表示接近IGBT元件Q2的温度的值。

因此，ECU100在S37中，判定CTN检测值是否为IGBT元件Q2的保护温度TQ2以上。在CTN检测值小于IGBT元件Q2的保护温度TQ2的情况下(S37为“否”)，ECU100结束处理。

在CTN检测值为IGBT元件Q2的保护温度TQ2以上的情况下(S37为“是”)，ECU100在S38中，将放电电力上限值WOUT限制成比当前值低出预定值的值。由此，抑制蓄电池10的放电电流，降低IGBT元件Q2的通电量(发热量)，因此能抑制IGBT元件Q2的过热。

如以上所述，本实施方式的ECU100在进行上支路31的过热保护的情况下，根据转换器30的控制状态等来算出Q1推定温度，通过将CTP检测值与Q1推定温度进行比较来判定IGBT元件Q1的发热量和二极管D1的发热量中的哪个大。并且，ECU100根据其判定结果来选择是限制蓄电池10的充电还是限制蓄电池10的放电。由此，能适当地抑制上支路31的IGBT元件Q1的过热及二极管D1的过热。ECU100对于下支路33也进行与上支路31同样的过热保护。其结果是，在转换器30的上支路31及下支路33采用RCIGBT的情况下，能够适当地抑制上支路31及下支路33的过热。

另外，通过适当地抑制IGBT元件Q1、Q2的过热及二极管D1、D2的过热，也能够减少IGBT元件Q1、Q2及二极管D1、D2的尺寸，进而能够减少转换器30整体的尺寸。

另外，在本实施方式中，每当进行转换器30的过热保护时，不是仅使各IGBT元件Q1、Q2停止，因此能够抑制所需的方向的电流并能够继续流动。

在上述的实施方式中，在图8的S38中，通过限制放电电力上限值WOUT来抑制IGBT元件Q2的过热。然而，在图8的S38中，也可以取代限制放电电力上限值WOUT的情况，而进行转换器30的上支路接通控制(使上支路的IGBT元件Q1始终为接通状态并使下支路的IGBT元件Q2始终为断开状态的控制)。通过进行上支路接通控制，在下支路中，电流在二极管D2流动，而不在IGBT元件Q2流动，因此能够更有效地抑制IGBT元件Q2的过热。

应考虑的是本次公开的实施方式在全部的点上为例示而不受限制。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书公开，并包括与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。

Claims

1.一种电源系统，向负载供给电力，所述电源系统的特征在于，包括：

蓄电池；

第一正极线，与所述蓄电池的正极连接；

第二正极线，与所述负载的正极端子连接；

负极线，连接在所述负载的负极端子与所述蓄电池的负极之间；

转换器，在所述蓄电池与所述负载之间进行电压转换；

温度传感器；及

电子控制装置，

所述转换器包括：

第一开关元件及第二开关元件，在从所述第二正极线至所述负极线之间依次串联地连接；

第一二极管及第二二极管，分别与所述第一开关元件及所述第二开关元件反向并联地连接；

连接节点，与所述第一开关元件、所述第二开关元件及所述第一正极线连接；及

电抗器，设置在所述第一正极线上，或者设置在所述第二开关元件与所述蓄电池的负极之间的所述负极线上，

所述第一开关元件及所述第一二极管由一个芯片构成，

所述温度传感器构成为检测所述芯片的温度，

所述电子控制装置构成为，

i)根据所述转换器的控制状态来算出所述第一开关元件的温度推定值，

ii)在所述温度传感器的检测值比所述第一开关元件的温度推定值高且所述温度传感器的检测值超过所述第一二极管的保护温度的情况下，限制所述蓄电池的放电电力的控制上限值，

iii)在所述温度传感器的检测值比所述第一开关元件的温度推定值低且所述温度传感器的检测值超过所述第一开关元件的保护温度的情况下，限制所述蓄电池的充电电力的控制上限值。

2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，

所述电源系统设于车辆，所述车辆包括：

电动机；

散热器；

水泵；

通水路，将所述转换器的内部、所述散热器、所述水泵串联地连接成环状；及

水温传感器，构成为检测在所述通水路流动的冷却水的温度，

所述电子控制装置构成为，

i)基于表示所述电动机处于动力运转时还是所述电动机处于再生时的信息、在所述转换器流动的通电流、所述转换器的升压比、开关频率中的至少一个来算出所述第一开关元件的温度与由所述水温传感器检测出的所述冷却水的温度之间的推定温度差，

ii)向由所述水温传感器检测出的所述冷却水的温度加上所述推定温度差来算出所述第一开关元件的温度推定值。

3.一种电源系统，向负载供给电力，所述电源系统的特征在于，包括：

蓄电池；

第一正极线，与所述蓄电池的正极连接；

第二正极线，与所述负载的正极端子连接；

转换器，在所述蓄电池与所述负载之间进行电压转换；

温度传感器；及

电子控制装置，

所述转换器包括：

所述第二开关元件及所述第二二极管由一个芯片构成，

所述温度传感器构成为检测所述芯片的温度，

所述电子控制装置构成为，

i)根据所述转换器的控制状态来算出所述第二开关元件的温度推定值，

ii)在所述温度传感器的检测值比所述第二开关元件的温度推定值高且所述温度传感器的检测值超过所述第二二极管的保护温度的情况下，限制所述蓄电池的充电电力的控制上限值，

iii)在所述温度传感器的检测值比所述第二开关元件的温度推定值低且所述温度传感器的检测值超过所述第二开关元件的保护温度的情况下，限制所述蓄电池的放电电力的控制上限值。

4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，

所述电源系统设于车辆，所述车辆包括：

电动机；

散热器；

水泵；

所述电子控制装置构成为，

i)基于表示所述电动机处于动力运转时还是所述电动机处于再生时的信息、在所述转换器流动的通电流、所述转换器的升压比、开关频率中的至少一个来算出所述第二开关元件的温度与由所述水温传感器检测出的所述冷却水的温度之间的推定温度差，

ii)向由所述水温传感器检测出的所述冷却水的温度加上所述推定温度差来算出所述第二开关元件的温度推定值。

5.一种电源系统，向负载供给电力，所述电源系统的特征在于，包括：

蓄电池；

转换器，在所述蓄电池与所述负载之间进行电压转换；

温度传感器；及

电子控制装置，

所述转换器包括：

开关元件；及

二极管，与开关元件反向并联地连接，

所述开关元件及所述二极管由一个芯片构成，

所述温度传感器构成为检测所述芯片的温度，

所述电子控制装置构成为，

i)根据所述转换器的控制状态来算出所述开关元件的温度推定值，

ii)在所述温度传感器的检测值比所述开关元件的温度推定值高且所述温度传感器的检测值超过所述二极管的保护温度的情况下，限制所述蓄电池的充电电力或放电电力的控制上限值，

iii)在所述温度传感器的检测值比所述开关元件的温度推定值低且所述温度传感器的检测值超过所述开关元件的保护温度的情况下，限制所述蓄电池的充电电力或放电电力的控制上限值。

6.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于，

所述电源系统设于车辆，所述车辆包括：

电动机；

散热器；

水泵；

所述电子控制装置构成为，

i)基于表示所述电动机处于动力运转时还是所述电动机处于再生时的信息、在所述转换器流动的通电流、所述转换器的升压比、开关频率中的至少一个来算出所述开关元件的温度与由所述水温传感器检测出的所述冷却水的温度之间的推定温度差，

ii)向由所述水温传感器检测出的所述冷却水的温度加上所述推定温度差来算出所述开关元件的温度推定值。