CN108233758B - 电力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供电力系统，在抑制对于热负载的耐性的恶化的同时将多个转换器的状态从第一状态向第二状态切换。电力系统(30)具备：第一控制装置(37)，生成第一指令信号(C1*)及第二指令信号(C2*)，基于第一指令信号来控制第一转换器(33)，并将第二指令信号向第二控制装置(38)发送；第二控制装置(38)，基于接收到的第二指令信号来控制第二转换器(34)，第一控制装置在将第一及第二转换器的双方的状态从第一状态向第二状态切换的情况下，生成第一及第二指令信号，以使得：第二转换器的状态向上臂及下臂固定为断开的第三状态切换，然后第一转换器的状态从第一状态向第二状态切换，然后第二转换器的状态从第三状态向第二状态切换。

Description

电力系统
技术领域
本发明涉及例如具备多个转换器和分别控制该多个转换器的多个控制装置的电力系统的技术领域。
背景技术
在专利文献1及2中分别记载了具备电源、负载、并联地电连接在电源与负载之间的多个转换器、及分别控制多个转换器的多个控制装置(在专利文献1中相当于控制部，在专利文献2中相当于驱动电路)的电力系统。多个转换器分别具备分别称为上臂及下臂的多个开关元件。多个转换器分别通过对上臂及下臂互补地进行开关(即，交替地进行通断)，来将从电源输出的电压升压而向负载输出。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-114918号公报
专利文献2：日本特开2012-210138号公报
发明内容
发明要解决的课题
当对上臂及下臂进行开关时，会产生开关损失。为了减少该开关损失，转换器的状态有时被切换成将上臂固定为接通且将下臂固定为断开的上臂接通状态。这种情况下，经由固定为接通的上臂来确保电源与负载之间的电导通，并且由于不对上臂及下臂进行开关，因而能减少开关损失。但是，在转换器的状态为上臂接通状态的情况下，转换器无法将从电源输出的电压升压。因此，在需要将从电源输出的电压升压的状况下，转换器的状态被切换成对上臂及下臂互补地进行开关的升压状态，在不需要将从电源输出的电压升压的状况下，转换器的状态被切换成上臂接通状态。
在专利文献1及2中，多个控制装置分别生成用于分别控制多个转换器的多个指令信号。即，多个控制装置中的第一控制装置生成用于控制多个转换器中的第一转换器的第一指令信号，多个控制装置中的第二控制装置生成用于控制多个转换器中的第二转换器的第二指令信号。另一方面，本申请的发明人研究了第一控制装置一并生成第一及第二指令信号的双方的技术的采用。这种情况下，第一控制装置基于生成的第一指令信号来控制第一转换器，并将生成的第二指令信号经由通信线路向第二控制装置发送。第二控制装置接收第二指令信号，并基于接收到的第二指令信号来控制第二转换器。
这种情况下，从第一控制装置生成第二指令信号起到第二控制装置基于该生成的第二指令信号开始控制第二转换器为止所需的时间长于从第一控制装置生成第一指令信号起到第一控制装置基于该生成的第一指令信号开始控制第一转换器为止所需的时间。其原因是，在第二控制装置基于第二指令信号来控制第二转换器的情况下，与第一控制装置基于第一指令信号来控制第一转换器的情况相比，会产生第一控制装置对第二控制装置发送第一控制装置生成的第二指令信号，第二控制装置接收发送出的第二指令信号且基于接收到的第二指令信号而第二控制装置实际开始第二转换器的控制所需的延迟时间。在产生该延迟时间的情况下，在将第一及第二转换器的双方的状态从上臂接通状态向升压状态切换或者从升压状态向上臂接通状态切换时，会产生意外的大电流有可能从第一转换器向第二转换器流动或者从第二转换器向第一转换器流动这一技术问题。
具体而言，以将第一及第二转换器的双方的状态从上臂接通状态向升压状态切换的状况为例进行说明。这种情况下，第一控制装置生成用于将第一及第二转换器的双方的状态从上臂接通状态向升压状态同时切换的第一及第二指令信号。然而，由于上述的延迟时间的影响，基于第二指令信号将第二转换器的状态从上臂接通状态向升压状态切换的定时相对于基于第一指令信号将第一转换器的状态从上臂接通状态向升压状态切换的定时会发生延迟。其结果是，会产生第一转换器的状态成为升压状态而第二转换器的状态成为上臂接通状态的期间。在该期间中，虽然第一转换器要将从电源输出的电压升压并向负载输出，但第二转换器不将从电源输出的电压升压地向负载输出，因而结果是向负载输出的电压不被升压。在这样的状况下，由于第一转换器继续进行用于将向负载输出的电压升压的动作，因而第一转换器要流过相对大的电流而将向负载输出的电压升压。然而，该相对大的电流会从第一转换器向第二转换器流动。其结果是，相对大的电流会向第一及第二转换器的双方流动。因此，第一及第二转换器的对于热负载的耐性可能会恶化。
需要说明的是，在负载能够再生(例如，负载为发电机)的情况下，多个转换器通过对上臂及下臂互补地进行通断，能够将负载生成的电力的电压降压并向电源输出(即，对电源进行充电)。即，处于升压状态的转换器不仅能够将从电源输出的电压升压并向负载输出，而且能够将从负载输出的电压降压并向电源输出。因此，不仅在转换器将从电源输出的电压升压并向负载输出的情况下，在转换器将从负载输出的电压降压并向电源输出的情况下，也会产生上述的技术问题。
在本发明要解决的课题中，如上所述的问题作为一例而举出。本发明的课题在于提供一种能够在抑制多个转换器的对于热负载的耐性的恶化的同时适当地将多个转换器的双方的状态从对上臂及下臂互补地进行通断的第一状态向将上臂固定为接通且将下臂固定为断开的第二状态切换或者从第二状态向第一状态切换的电力系统。
用于解决课题的方案
<1>
本发明的电力系统的一方式具备：第一转换器，能够将从电源及负载中的任一方输出的电压升压或降压并向所述电源及所述负载中的另一方输出，且具备上臂及下臂；第二转换器，能够将从所述电源及所述负载中的任一方输出的电压升压或降压并向所述电源及所述负载中的另一方输出，且具备上臂及下臂；第一控制装置，生成第一及第二指令信号，基于所述第一指令信号来控制所述第一转换器的所述上臂及所述下臂，且经由通信线路将所述第二指令信号向第二控制装置发送；所述第二控制装置，接收所述第一控制装置发送的所述第二指令信号，并基于接收到的所述第二指令信号来控制所述第二转换器的所述上臂及所述下臂，在产生了将处于第一状态的所述第一及第二转换器的双方的状态向第二状态切换的要求的情况下或者产生了将处于所述第二状态的所述第一及第二转换器的双方的状态向所述第一状态切换的要求的情况下，所述第一控制装置生成所述第一及第二指令信号，以使得：(i)所述第二转换器的状态从所述第一或第二状态向第三状态切换，(ii)在所述第二转换器的状态向所述第三状态切换之后，所述第一转换器的状态从所述第一状态向所述第二状态切换或者从所述第二状态向所述第一状态切换，(iii)在所述第一转换器的状态从所述第一状态向所述第二状态切换或者从所述第二状态向所述第一状态切换之后，所述第二转换器的状态从所述第三状态向所述第二或第一状态切换，所述第一状态是所述上臂及所述下臂互补且交替地进行通断的状态，所述第二状态是将所述上臂固定为接通且所述下臂固定为断开的状态，所述第三状态是所述上臂及所述下臂的双方固定为断开的状态。
根据本发明的电力系统的一方式，在第一及第二转换器中的任一方的状态处于第二状态的状况下，第一及第二转换器的另一方的状态不会成为第一状态。因此，在切换第一及第二转换器的状态时，不会出现相对大的电流从第一及第二转换器中的任一方向第一及第二转换器中的另一方流动的情况。因此，本发明的电力系统的一形态能够在抑制多个转换器的对于热负载的耐性的恶化的同时，适当地将多个转换器的双方的状态从第一状态向第二状态切换或者从第二状态向第一状态切换。
<2>
在上述的本发明的电力系统的另一方式中，所述第一控制装置，(i)在从生成要求所述第二转换器的状态开始向所述第三状态切换的所述第二指令信号起经过第一规定时间以前，生成要求将所述第一转换器的状态维持所述第一或第二状态的所述第一指令信号，(ii)在从生成要求所述第二转换器的状态开始向所述第三状态切换的所述第二指令信号起经过了所述第一规定时间之后，生成要求将所述第一转换器的状态从所述第一状态向所述第二状态切换或者从所述第二状态向所述第一状态切换的所述第一指令信号，所述第一规定时间为从所述第一控制装置生成所述第二指令信号起到所述第二控制装置基于该生成的第二指令信号开始所述第二转换器的控制为止所需的延迟时间以上。
根据该方式，第一控制装置能够在第二转换器的状态从第一或第二状态向第三状态切换之后，适当地生成能够将第一转换器的状态从第一状态向第二状态切换或者从第二状态向第一状态切换的第一指令信号。
<3>
在上述的本发明的电力系统的另一方式中，所述第一控制装置在从生成要求所述第二转换器的状态开始向所述第三状态切换的所述第二指令信号起经过了比所述第一规定时间与所述延迟时间之差长的第二规定时间之后，生成要求将所述第二转换器的状态从所述第三状态向所述第二或第一状态切换的所述第二指令信号。
根据该方式，第一控制装置能够在第一转换器的状态从第一状态向第二状态切换或者从第二状态向第一状态切换之后，适当地生成能够将第二转换器的状态从第三状态向第一或第二状态切换的第二指令信号。
本发明的这样的作用及其他的优点通过以下说明的实施方式而更为明确。
附图说明
图1是表示本实施方式的车辆的整体结构的框图。
图2是表示控制第一及第二转换器的动作的整体的流程的流程图。
图3是表示将第一及第二转换器的状态从升压状态向上臂接通状态切换的动作的流程的流程图。
图4是表示将第一及第二转换器的状态从上臂接通状态向升压状态切换的动作的流程的流程图。
图5是表示比较例的电力系统将第一及第二转换器的状态从升压状态向上臂接通状态切换时的比较例的电力系统的状态的时间推移的时间图。
图6是表示比较例的电力系统将第一及第二转换器的状态从上臂接通状态向升压状态切换时的比较例的电力系统的状态的时间推移的时间图。
图7是表示本实施方式的电力系统将第一及第二转换器的状态从升压状态向上臂接通状态切换时的本实施方式的电力系统的状态的时间推移的时间图。
图8是表示本实施方式的电力系统将第一及第二转换器的状态从上臂接通状态向升压状态切换时的本实施方式的电力系统的状态的时间推移的时间图。
图9是本实施方式的电力系统将第一及第二转换器的状态从上臂接通状态向升压状态切换时的本实施方式的电力系统的状态的时间推移的时间图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的电力系统的实施方式。需要说明的是，以下，针对应用了本发明的电力系统的实施方式的车辆1来进行说明。但是，本发明的电力系统及其实施方式也能够应用于与车辆1不同的任意的设备。
(1)车辆1的结构
参照图1的框图来说明本实施方式的车辆1的结构。如图1所示，车辆1具备作为“负载”的一具体例的电动发电机10和电力系统30。需要说明的是，图1例示出具备单一的电动发电机10的车辆1。然而，车辆1也可以具备两个以上的电动发电机10。而且，车辆1也可以除了电动发电机10之外还具备发动机。
在动力运行时，电动发电机10通过使用从电力系统30输出的电力进行驱动，而作为供给车辆1的行驶所需的驱动力的电动机发挥功能。在再生时，电动发电机10作为用于对电力系统30具备的电源31进行充电的发电机发挥功能。
在动力运行时，电力系统30对电动发电机10输出电动发电机10作为电动机发挥功能所需的电力。在再生时，从电动发电机10向电力系统30输入作为发电机发挥功能的电动发电机10发电的电力。
电力系统30具备电源31、第一转换器33、第二转换器34、平滑电容器35、变换器36、第一控制装置37及第二控制装置38。
电源31是能够进行电力的输入及输出(即，充电及放电)的装置。电源31可以具有包括铅蓄电池、锂离子电池、镍氢电池及燃料电池等中的至少一个的电池。电源31也可以具有包括锂离子电容器及双电层电容器等中的至少一个的电容器。
第一转换器33能够在第一控制装置37的控制下将从电源31输出的直流电力的电压升压，并将升压后的电力经由变换器36向电动发电机10输出。第一转换器33还能够在第一控制装置37的控制下将从电动发电机10经由变换器36输出的直流电力的电压降压并向电源31输出。第二转换器34能够在第二控制装置38的控制下将从电源31输出的直流电力的电压升压，并将升压后的电力经由变换器36向电动发电机10输出。第二转换器33还能够在第二控制装置38的控制下将从电动发电机10经由变换器36输出的直流电力的电压降压并向电源31输出。第一转换器33及第二转换器34并联地电连接在电源31与电动发电机之间。
为了将电压升压及降压(即，进行变换)，第一转换器33具备作为“上臂”的一具体例的上臂元件331、作为“下臂”的一具体例的下臂元件332、电抗器333、二极管334及二极管335。上臂元件331及下臂元件332分别是晶体管等开关元件。上臂元件331及下臂元件332分别能够根据从第一控制装置37输出的指令信号C1*进行开关。即，上臂元件331及下臂元件332分别能够根据指令信号C1*而从接通向断开或者从断开向接通切换。或者，上臂元件331及下臂元件332分别能够根据指令信号C1*而固定为接通或断开。上臂元件331及下臂元件332串联地电连接在电源线PL与接地线GL之间。电抗器333电连接在电源31的正极端子与上臂元件331及下臂元件332之间的中间节点N1之间。二极管334及335相对于上臂元件331及下臂元件332分别以具有电并联且反并联的关系的朝向连接。
为了进行电力变换，第二转换器34具备作为“上臂”的一具体例的上臂元件341、作为“下臂”的一具体例的下臂元件342、电抗器343、二极管344及二极管345。需要说明的是，第二转换器34的结构与第一转换器33的结构相同，因此省略其详细的说明。
平滑电容器35对电源线PL与接地线GL之间的电压的变动进行平滑化。在以下的说明中，将电源线PL与接地线GL之间的电压称为系统电压VH。需要说明的是，电源线PL及接地线GL分别将第一转换器33及第二转换器34各自与变换器36连接。
在动力运行时，变换器36将从第一转换器33及第二转换器34输出的直流电力变换成交流电力。在再生时，变换器36将电动发电机10发电产生的交流电力变换成直流电力。
第一控制装置37生成用于控制第一转换器33的指令信号C1*及用于控制第二转换器34的指令信号C2*的双方。第一控制装置37基于第一控制装置37自身生成的指令信号C1*来控制第一转换器33(尤其是上臂元件331及下臂元件332)。第一控制装置37将第一控制装置37自身生成的指令信号C2*经由将第一控制装置37和第二控制装置38连接的有线或无线的通信线路39向第二控制装置38发送。
第二控制装置38接收第一控制装置37发送的指令信号C2*。第二控制装置38基于接收到的指令信号C2*来控制第二转换器34(尤其是上臂元件341及下臂元件342)。
在本实施方式中，第一控制装置37以使第一转换器33的状态在作为“第一状态”的一具体例的升压状态与作为“第二状态”的一具体例的上臂接通状态之间切换的方式控制第一转换器33。第二控制装置38也以使第二转换器34的状态在升压状态与上臂接通状态之间切换的方式控制第二转换器34，。
升压状态是指上臂元件331及下臂元件332互补且交替地进行开关(即，进行通断)的状态、以及臂元件341及下臂元件342互补且交替地进行开关的状态的各个状态。处于升压状态的第一转换器33及第二转换器34分别能够将从电源31输出的电力的电压升压且能够将从电动发电机10输出的电力的电压降压。
上臂接通状态是指上臂元件331固定为接通且下臂元件332固定为断开的状态、及上臂元件341固定为接通且下臂元件342固定为断开的状态的各个状态。在处于上臂接通状态的第一转换器33中，由于上臂元件331及下臂元件332分别不会进行开关，因此能够减少开关损失。另一方面，处于上臂接通状态的第一转换器33虽然无法将电压升压或降压，但经由上臂元件331确保了电源31与电动发电机10之间的电导通本身。关于处于上臂接通状态的第二转换器34也是同样。
(2)控制第一转换器33及第二转换器34的动作的流程
在本实施方式中，原则上，以使第一转换器33的状态与第二转换器34的状态一致的方式控制第一转换器33及第二转换器34。即，原则上，以在第一转换器33的状态为升压状态的情况下第二转换器34的状态也成为升压状态，且在第一转换器33的状态为上臂接通状态的情况下第二转换器34的状态也成为上臂接通状态的方式，控制第一转换器33及第二转换器34。但是，在第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从升压状态向上臂接通状态或者从上臂接通状态向升压状态切换的情况下，作为例外，以使第一转换器33的状态与第二转换器34的状态暂时不同的方式控制第一转换器33及第二转换器34。以下，参照图2至图4来具体说明控制第一转换器33及第二转换器34的动作。
(2-1)控制第一转换器33及第二转换器34的动作的整体的流程
首先，参照图2的流程图来说明控制第一转换器33及第二转换器34的动作的整体的流程。
如图2所示，第一控制装置37算出系统电压VH的要求值(步骤S101)。例如，第一控制装置37基于使用者对加速器踏板的操作量、制动器踏板的操作量、车速等来算出电动发电机10的要求转矩，并算出电动发电机10输出所算出的要求转矩所需的系统电压VH的值作为要求值。需要说明的是，典型的是，在车辆1正在进行动力运行的情况下，要求转矩成为正的转矩(即，使车辆1行驶的转矩)，在车辆1正在进行再生的情况下，要求转矩成为负的转矩(即，使车辆1减速的转矩)。
然后，第一控制装置37判定第一转换器33及第二转换器34的双方的状态是否为升压状态(步骤S102)。
在步骤S102的判定的结果是判定为第一转换器33及第二转换器34的双方的状态为升压状态的情况下(步骤S102：是)，第一控制装置37基于在步骤S101中算出的系统电压VH的要求值来判定是否需要将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从升压状态向上臂接通状态切换(步骤S103)。具体而言，在系统电压VH的要求值比电源31输出的电压(以后，称为“电源电压VL”)大的情况下，第一控制装置37判定为不需要将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从升压状态向上臂接通状态切换。另一方面，在系统电压VH的要求值与电源电压VL一致的情况下，第一控制装置37判定为需要将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从升压状态向上臂接通状态切换。
在步骤S103的判定的结果是判定为不需要将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从升压状态向上臂接通状态切换的情况下(步骤S103：否)，第一控制装置37生成用于使第一转换器33成为升压状态(即，将第一转换器33的状态维持为升压状态)的指令信号C1*(步骤S105)。此外，第一控制装置37生成用于使第二转换器34成为升压状态(即，将第二转换器34的状态维持为升压状态)的指令信号C2*(步骤S105)。
然后，第一控制装置37基于在步骤S105中生成的指令信号C1*来控制第一转换器33(步骤S107)。此外，第一控制装置37将在步骤S105中生成的指令信号C2*向第二控制装置38发送(步骤S107)。第二控制装置38接收第一控制装置37发送出的指令信号C2*，并基于接收到的指令信号C2*来控制第二转换器34(步骤S201)。其结果是，第一转换器33及第二转换器34的双方的状态维持为升压状态，以使系统电压VH与该系统电压VH的目标值VH*(以后，称为“目标电压VH*”)一致。需要说明的是，目标电压VH*由第一控制装置37以与系统电压VH的要求值一致的方式设定。
另一方面，在步骤S103的判定的结果是判定为需要将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从升压状态向上臂接通状态切换的情况下(步骤S103：是)，第一控制装置37及第二控制装置38通过进行后述的图3所示的动作来将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从升压状态向上臂接通状态切换。
另一方面，在步骤S102的判定的结果是判定为第一转换器33及第二转换器34的双方的状态不是升压状态的情况下(步骤S102：否)，推定为第一转换器33及第二转换器34的双方的状态是上臂接通状态。这种情况下，第一控制装置37基于在步骤S101中算出的系统电压VH的要求值来判定是否需要将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从上臂接通状态向升压状态切换(步骤S104)。具体而言，在系统电压VH的要求值与电源电压VL一致的情况下，第一控制装置37判定为不需要将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从上臂接通状态向升压状态切换。另一方面，在系统电压VH的要求值比电源电压VL大的情况下，第一控制装置37判定为需要将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从上臂接通状态向升压状态切换。
在步骤S104的判定的结果是判定为不需要将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从上臂接通状态向升压状态切换的情况下(步骤S104：否)，第一控制装置37生成用于将第一转换器33的状态维持为上臂接通状态的指令信号C1*及用于将第二转换器34的状态维持为上臂接通状态的指令信号C2*(步骤S106)。
然后，第一控制装置37基于在步骤S106中生成的指令信号C1*来控制第一转换器33(步骤S107)。此外，第二控制装置38基于从第一控制装置37接收到的指令信号C2*来控制第二转换器34(步骤S201)。其结果是，第一转换器33及第二转换器34的双方的状态维持为上臂接通状态，以使系统电压VH与目标电压VH*(在这种情况下是与系统电压VH的要求值一致的电源电压VL)一致。
另一方面，在步骤S104的判定的结果是判定为需要将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从上臂接通状态向升压状态切换的情况下(步骤S104：是)，第一控制装置37及第二控制装置38通过进行后述的图4所示的动作来将第一转换器33及第二转换器34的双方的状态从上臂接通状态向升压状态切换。
(2-2)将第一转换器33及第二转换器34的状态从升压状态向上臂接通状态切换的动作的流程
接下来，参照图3的流程图来说明将第一转换器33及第二转换器34的状态从升压状态向上臂接通状态切换的动作的流程。
在本实施方式中，第一控制装置37取代生成用于将第一转换器33及第二转换器34的状态同时切换为上臂接通状态的指令信号C1*及C2*的动作而进行图3所示的动作。其理由如下。首先，由于指令信号C2*从第一控制装置37向第二控制装置38发送，因而相对于基于在某个定时第一控制装置37生成的指令信号C1*而第一控制装置37开始控制第一转换器33的定时，基于在相同的定时第一控制装置37生成的指令信号C2*而第二控制装置38开始控制第二转换器33的定时延迟。其原因是，在第二控制装置38基于指令信号C2*来控制第二转换器34时，会产生第一控制装置37对第二控制装置38发送第一控制装置37生成的指令信号C2*，第二控制装置38接收所发送的指令信号C2*且基于接收到的指令信号C2*而第二控制装置38实际开始第二转换器34的控制所需的延迟时间ΔT。因此，在假设不考虑延迟时间ΔT而生成了用于将第一转换器33及第二转换器34的状态同时切换为上臂接通状态的指令信号C1*及C2*的情况下，相对于第一转换器33切换为上臂接通状态的定时，第二转换器34切换为上臂接通状态的定时会以延迟时间ΔT发生延迟。这种情况下，可能会有意外的大电流从处于升压状态的第二转换器34向处于上臂接通状态的第一转换器33流动。因此，在本实施方式中，为了防止这样的意外的大电流的流动而进行图3所示的动作。
具体而言，如图3所示，第一控制装置37首先生成用于将第一转换器33的状态维持为升压状态的指令信号C1*(步骤S111)。而且，第一控制装置37生成用于将第二转换器34的状态从升压状态切换为上下臂断开状态，然后将第二转换器34的状态维持为上下臂断开状态的指令信号C2*(步骤S111)。上下臂断开状态是指上臂元件341及下臂342的双方固定为断开(即，第二转换器34关闭)的状态。需要说明的是，上下臂断开状态是“第三状态”的一具体例。
然后，第一控制装置37基于在步骤S111中生成的指令信号C1*来控制第一转换器33(步骤S112)。其结果是，第一转换器33的状态维持为升压状态。而且，第二控制装置38基于从第一控制装置37接收到的指令信号C2*来控制第二转换器34(步骤S211)。其结果是，第二转换器34的状态从升压状态向上下臂断开状态切换，然后维持为上下臂断开状态。
在基于在步骤S111中生成的指令信号C1*及C2*而控制第一转换器33及第二转换器34的期间，第一控制装置37判定从基于在步骤S111中生成的指令信号C1*及C2*的控制开始起是否经过了作为“第一规定时间”的一具体例的规定时间T1以上(步骤S113)。即，第一控制装置37判定从生成用于使第二转换器34开始向上下臂断开状态切换的指令信号C2*起是否经过了规定时间T1(步骤S113)。需要说明的是，对规定时间T1设定延迟时间ΔT以上的任意的时间。
在步骤S113的判定的结果是判定为未经过规定时间T1的情况下(步骤S113：否)，推定为第二转换器34的状态还未切换为上下臂断开状态(即，仍为升压状态)。其原因是，以延迟时间ΔT的存在为起因，用于使第二转换器34的状态开始向上下臂断开状态切换的指令信号C2*有可能还未由第二控制装置38为了控制第二转换器34而使用(例如，还未接收)。这种情况下，第一控制装置37一边基于在步骤S111中生成的指令信号C1*及C2*来控制第一转换器33及第二转换器34，一边继续判定是否经过了规定时间T1。
另一方面，在步骤S113的判定的结果是判定为经过了规定时间T1的情况下(步骤S113：是)，推定为第二转换器34的状态已切换为上下臂断开状态。这种情况下，第一控制装置37生成用于将第一转换器33的状态从升压状态切换为上臂接通状态，然后将第一转换器33的状态维持为上臂接通状态的指令信号C1*(步骤S121)。而且，第一控制装置37生成用于将第二转换器34的状态维持为上下臂断开状态的指令信号C2*(步骤S121)。
然后，第一控制装置37基于在步骤S121中生成的指令信号C1*来控制第一转换器33(步骤S122)。其结果是，第一转换器33的状态从升压状态向上臂接通状态切换，然后维持为上臂接通状态。而且，第二控制装置38基于从第一控制装置37接收到的指令信号C2*来控制第二转换器34(步骤S221)。其结果是，第二转换器34的状态维持为上下臂断开状态。
在第一转换器33的状态向上臂接通状态切换之后，第一控制装置37生成用于将第一转换器33的状态维持为上臂接通状态的指令信号C1*(步骤S131)。而且，第一控制装置37生成用于将第二转换器34的状态从上下臂断开状态切换为上臂接通状态，然后将第二转换器33的状态维持为上臂接通状态的指令信号C2*(步骤S131)。
然后，第一控制装置37基于在步骤S131中生成的指令信号C1*来控制第一转换器33(步骤S132)。其结果是，第一转换器33的状态维持为上臂接通状态。而且，第二控制装置38基于从第一控制装置37接收到的指令信号C2*来控制第二转换器34(步骤S231)。其结果是，第二转换器34的状态从上下臂断开状态切换为上臂接通状态，然后维持为上臂接通状态。
(2-3)将第一转换器33及第二转换器34的状态从上臂接通状态向升压状态切换的动作的流程
接下来，参照图4的流程图来说明将第一转换器33及第二转换器34的状态从上臂接通状态向升压状态切换的动作的流程。
在本实施方式中，第一控制装置37取代生成用于将第一转换器33及第二转换器34的状态同时切换为升压状态的指令信号C1*及C2*的动作而进行图4所示的动作。其理由在于，如已经说明那样，相对于第一转换器33切换为升压状态的定时，第二转换器34切换为升压状态的定时会以延迟时间ΔT发生延迟，因而要防止意外的大电流从处于升压状态的第一转换器33向处于上臂接通状态的第二转换器34流动。
具体而言，如图4所示，第一控制装置37首先生成用于将第一转换器33的状态维持为上臂接通状态的指令信号C1*(步骤S141)。而且，第一控制装置37生成用于将第二转换器34的状态从上臂接通状态切换为上下臂断开状态，然后将第二转换器34的状态维持为上下臂断开状态的指令信号C2*(步骤S141)。然后，第一控制装置37基于在步骤S141中生成的指令信号C1*来控制第一转换器33(步骤S142)。其结果是，第一转换器33的状态维持为上臂接通状态。此外，第二控制装置38基于从第一控制装置37接收到的指令信号C2*来控制第二转换器34(步骤S241)。其结果是，第二转换器34的状态从上臂接通状态向上下臂断开状态切换，然后维持为上下臂断开状态。
在基于在步骤S141中生成的指令信号C1*及C2*来控制第一转换器33及第二转换器34的期间，第一控制装置37判定从基于在步骤S141中生成的指令信号C1*及C2*的控制开始起是否经过了规定时间T1以上(步骤S143)。即，第一控制装置37判定从生成用于使第二转换器34开始向上下臂断开状态切换的指令信号C2*起是否经过经过了规定时间T1(步骤S143)。
在步骤S143的判定的结果是判定为未经过规定时间T1的情况下(步骤S143：否)，推定为第二转换器34的状态还未切换为上下臂断开状态(即，仍为上臂接通状态)。这种情况下，第一控制装置37一边基于在步骤S141中生成的指令信号C1*及C2*来控制第一转换器33及第二转换器34，一边继续判定是否经过了规定时间T1。
另一方面，在步骤S143的判定的结果是判定为经过了规定时间T1的情况下(步骤S143：是)，推定为第二转换器34的状态已切换为上下臂断开状态。这种情况下，第一控制装置37生成用于将第一转换器33的状态从上臂接通状态切换为升压状态，然后将第一转换器33的状态维持为升压状态的指令信号C1*(步骤S151)。而且，第一控制装置37生成用于将第二转换器34的状态维持为上下臂断开状态的指令信号C2*(步骤S151)。然后，第一控制装置37基于在步骤S151中生成的指令信号C1*来控制第一转换器33(步骤S152)。其结果是，第一转换器33的状态从上臂接通状态向升压状态切换，然后维持为升压状态。而且，第二控制装置38基于从第一控制装置37接收到的指令信号C2*来控制第二转换器34(步骤S251)。其结果是，第二转换器34的状态维持为上下臂断开状态。
在第一转换器33的状态向升压状态切换之后，第一控制装置37生成用于将第一转换器33的状态维持为升压状态的指令信号C1*(步骤S161)。而且，第一控制装置37生成用于将第二转换器34的状态从上下臂断开状态切换为升压状态，然后将第二转换器33的状态维持为升压状态的指令信号C2*(步骤S161)。然后，第一控制装置37基于在步骤S161中生成的指令信号C1*来控制第一转换器33(步骤S162)。其结果是，第一转换器33的状态维持为升压状态。而且，第二控制装置38基于从第一控制装置37接收到的指令信号C2*来控制第二转换器34(步骤S261)。其结果是，第二转换器34的状态从上下臂断开状态切换为升压状态，然后维持为升压状态。
(3)技术效果的说明
接下来，说明本实施方式的电力系统30的技术效果。以下，首先参照图5及图6来说明在生成用于将第一转换器33及第二转换器34的状态同时切换为上臂接通状态或升压状态的指令信号C1*及C2*的比较例的电力系统产生的技术课题，然后参照图7及图8来说明本实施方式的电力系统30的技术效果。需要说明的是，在图5至图8中，为了便于说明，假设处于升压状态的第一转换器33及第二转换器34分别将从电源31输出的电压升压。
(3-1)在比较例的电力系统产生的技术课题
首先，图5是表示比较例的电力系统将第一转换器33及第二转换器34的状态从升压状态向上臂接通状态切换时的比较例的电力系统的状态的时间推移的时间图。电力系统的状态包括系统电压VH的要求值、指令信号C1*及C2*、第一转换器33及第二转换器34的状态、目标电压VH*、系统电压VH、以及在第一转换器33中流动的转换器电流IL1及在第二转换器34中流动的转换器电流IL2。
如图5的第一排的坐标图所示，在时刻t51之前比电源电压VL大的系统电压VH的要求值在时刻t51下降至与电源电压VL一致。这种情况下，如图5的第二排及第三排的坐标图所示，在时刻t51生成用于将第一转换器33的状态从升压状态向上臂接通状态切换的指令信号C1*及用于将第二转换器34的状态从升压状态向上臂接通状态切换的指令信号C2*。其结果是，如图5的第五排的坐标图所示，第一转换器33的状态在时刻t51从升压状态向上臂接通状态切换。另一方面，由于会产生上述的延迟时间ΔT，因而如图5的第四排的坐标图所示，在时刻t51生成的指令信号C2*在从时刻t51经过了延迟时间ΔT后的时刻t52由第二控制装置38接收。其结果是，如图5的第六排的坐标图所示，第二转换器34的状态在时刻t52从升压状态向上臂接通状态切换。因此，在从时刻t51到时刻t52的第一期间，第一转换器33处于上臂接通状态而第二转换器34处于升压状态。因此，如图5的第七排的坐标图所示，在第一期间中，虽然电源电压VL被设定为目标电压VH*，但第二转换器34按照以前的目标电压VH*(即，比电源电压VL高的目标电压VH*)继续将从电源31输出的电压升压。另一方面，在第一期间中，由于第一转换器33处于上臂接通状态，因而如图5的第八排的坐标图所示，系统电压VH下降至与电源电压VL一致。因此，如图5的第十排的坐标图所示，在第一期间中，第二转换器34流过相对大的转换器电流IL2而要将向电动发电机10输出的电压升压。然而，如图5的第九排的坐标图所示，该转换器电流IL2的至少一部分会向由于未将从电源31输出的电压升压因而未流过相对大的转换器电流IL1的第一转换器33回流。其结果是，会向第一转换器33及第二转换器34的双方流动相对大的电流(具体而言，大到会使第一转换器33及第二转换器34的热负载的耐性恶化的程度的电流)。
接下来，图6是表示比较例的电力系统将第一转换器33及第二转换器34的状态从上臂接通状态向升压状态切换时的比较例的电力系统的状态的时间推移的时间图。如图6的第一排的坐标图所示，在时刻t61之前与电源电压VL一致的系统电压VH的要求值在时刻t61变得比电源电压VL大。这种情况下，如图6的第二排及第三排的坐标图所示，在时刻t61生成用于将第一转换器33的状态从上臂接通状态向升压状态切换的指令信号C1*及用于将第二转换器34的状态从上臂接通状态向升压状态切换的指令信号C2*。其结果是，如图6的第五排的坐标图所示，第一转换器33的状态在时刻t61从上臂接通状态向升压状态切换。另一方面，由于会产生上述的延迟时间ΔT，因而如图6的第六排的坐标图所示，第二转换器34的状态在从时刻t61经过了延迟时间ΔT后的时刻t62从上臂接通状态向升压状态切换。因此，在从时刻t61到时刻t62的第二期间，第一转换器33处于升压状态而第二转换器34处于上臂接通状态。因此，如图6的第七排的坐标图所示，在第二期间中，虽然比电源电压VL高的系统电压VH的要求值被设定为目标电压VH*，但由于第二转换器34处于上臂接通状态，因而如图6的第八排的坐标图所示，系统电压VH仍与电源电压VL一致而不增加。因此，如图6的第九排的坐标图所示，在第二期间中，第一转换器33流过相对大的转换器电流IL1而要将向电动发电机10输出的电压升压。然而，如图6的第十排的坐标图所示，该转换器电流IL1的至少一部分会向由于未将从电源31输出的电压升压因而未流过相对大的转换器电流IL2的第二转换器34回流。其结果是，会向第一转换器33及第二转换器34的双方流动相对大的电流。
(3-2)本实施方式的电力系统30的技术效果
接下来，图7是表示本实施方式的电力系统30将第一转换器33及第二转换器34的状态从升压状态向上臂接通状态切换时的本实施方式的电力系统30的状态的时间推移的时间图。如图7的第一排的坐标图所示，在时刻t71之前比电源电压VL大的系统电压VH的要求值在时刻t71下降至与电源电压VL一致。这种情况下，如图7的第二排及第三排的坐标图所示，在时刻t71生成用于将第一转换器33的状态维持为升压状态的指令信号C1*及用于将第二转换器34的状态从升压状态向上下臂断开状态切换的指令信号C2*。其结果是，如图7的第五排的坐标图所示，第一转换器33的状态在时刻t71以后也维持为升压状态。此外，如图7的第六排的坐标图所示，在从时刻t71经过了延迟时间ΔT后的时刻t72，第二转换器34的状态从升压状态向上下臂断开状态切换。其结果是，如图7的第十排的坐标图所示，在时刻t72以后，转换器电流IL2为0。然后，在时刻t73判定为从生成用于将第二转换器34的状态向上下臂断开状态切换的指令信号C2*的时刻t71起经过了规定时间T1。因此，如图7的第二排的坐标图所示，在时刻t73生成用于将第一转换器33的状态从升压状态向上臂接通状态切换的指令信号C1*。此外，如图7的第七排的坐标图所示，在时刻t73以后，被设定为比电源电压VL大的值的目标电压VH*被设定成下降至电源电压VL。其结果是，如图7的第五排的坐标图所示，在时刻t73，第一转换器33的状态从升压状态向上臂接通状态切换。其结果是，如图7的第八排的坐标图所示，在时刻t73以后，比电源电压VL大的系统电压VH下降至电源电压VL。然后，在时刻t73之后的时刻t74，生成用于将第二转换器34的状态从上下臂断开状态向上臂接通状态切换的指令信号C2*。其结果是，如图7的第六段的坐标图所示，在从时刻t74经过了延迟时间ΔT后的时刻t75，第二转换器34的状态从上下臂断开状态向上臂接通状态切换。因此，在本实施方式的电力系统30中，不会产生第一转换器33处于上臂接通状态而第二转换器34处于升压状态的第一期间。
接下来，图8是表示本实施方式的电力系统30将第一转换器33及第二转换器34的状态从上臂接通状态向升压状态切换时的本实施方式的电力系统30的状态的时间推移的时间图。如图8的第一排的坐标图所示，在时刻t81之前与电源电压VL一致的系统电压VH的要求值在时刻t81变得比电源电压VL大。这种情况下，如图8的第二排及第三排的坐标图所示，在时刻t81生成用于将第一转换器33的状态维持为上臂接通状态的指令信号C1*及用于将第二转换器34的状态从上臂接通状态向上下臂断开状态切换的指令信号C2*。其结果是，如图8的第五排的坐标图所示，第一转换器33的状态在时刻t81以后也维持为上臂接通状态。此外，如图8的第六排的坐标图所示，在从时刻t81经过了延迟时间ΔT的时刻t82，第二转换器34的状态从上臂接通状态向上下臂断开状态切换。其结果是，如图8的第十排的坐标图所示，时刻t82以后，转换器电流IL2为0。然后，在时刻t83判定为从生成用于将第二转换器34的状态向上下臂断开状态切换的指令信号C2*的时刻t81起经过了规定时间T1。因此，如图8的第二排的坐标图所示，在时刻t83生成用于将第一转换器33的状态从上臂接通状态向升压状态切换的指令信号C1*。此外，如图8的第七排的坐标图所示，在时刻t83以后，与电源电压VL一致的目标电压VH*被设定成增加至系统电压VH的要求值。其结果是，如图8的第五排的坐标图所示，在时刻t83，第一转换器33的状态从上臂接通状态向升压状态切换。其结果是，如图8的第八排的坐标图所示，在时刻t83以后，与电源电压VL一致的系统电压VH增加至系统电压VH的要求值。然后，在时刻t83之后的时刻t84，生成用于将第二转换器34的状态从上下臂断开状态向升压状态切换的指令信号C2*。其结果是，如图8的第六排的坐标图所示，在从时刻t84经过了延迟时间ΔT的时刻t85，第二转换器34的状态从上下臂断开状态向升压状态切换。因此，在本实施方式的电力系统30中，不会产生第一转换器33处于升压状态而第二转换器34处于上臂接通状态的第二期间。
这样，在本实施方式的电力系统30中，在第一转换器33及第二转换器34中的任一方的状态处于升压状态的状况下，第一转换器33及第二转换器34的另一方的状态不会处于上臂接通状态。因此，在将第一转换器33及第二转换器34的状态从升压状态向上臂接通状态切换或者从上臂接通状态向升压状态切换时，不会出现相对大的转换器电流IL1及IL2分别向第一转换器33及第二转换器34流动的情况。因此，能够适当地抑制第一转换器33及第二转换器34的相对于热负载的耐性的恶化。
(4)变形例
在上述的说明中，如图7及图8所示，第一控制装置37生成了用于将第一转换器33的状态从升压状态向上臂接通状态切换或者从上臂接通状态向升压状态切换的指令信号C1*之后，生成用于将第二转换器34的状态从上下臂断开状态向上臂接通状态或升压状态切换的指令信号C2*。然而，也可以如图9所示那样，第一控制装置37在生成用于将第一转换器33的状态从升压状态向上臂接通状态切换或者从上臂接通状态向升压状态切换的指令信号C1*之前(在图9所示的例子中是时刻t94之前的时刻t93)，生成用于将第二转换器34的状态从上下臂断开状态向上臂接通状态或升压状态切换的指令信号C2*。即使在这种情况下，只要是在第一转换器33的状态从升压状态向上臂接通状态切换或者从上臂接通状态向升压状态切换之后，第二转换器34的状态从上下臂断开状态向上臂接通状态或升压状态切换，就能够享有上述的技术效果。
具体而言，第一控制装置37在从生成用于使第二转换器34开始向上下臂断开状态切换的指令信号C2*起经过了作为“第二规定时间”的一具体例的规定时间T2之后(在图9所示的例子中是从时刻t91经过了规定时间T2后的时刻t93)，生成用于将第二转换器34的状态从上下臂断开状态向上臂接通状态或升压状态切换的指令信号C2*。这种情况下，对规定时间T2设定比规定时间T1与延迟时间ΔT的差(即，规定时间T1-延迟时间ΔT)长的任意的时间。如果这样设定规定时间T2，则会在第一转换器33的状态从升压状态向上臂接通状态切换或者从上臂接通状态向升压状态切换之后，第二转换器34的状态从上下臂断开状态向上臂接通状态或升压状态切换。在图9所示的例子中，在从时刻t93经过了延迟时间ΔT后的时刻t95，第二转换器34的状态从上下臂断开状态向上臂接通状态切换。这种情况下，时刻t95是第一转换器33的状态从升压状态向上臂接通状态切换的时刻t94之后的时刻。其原因是，从时刻t91到时刻t95的时间(＝T2+ΔT>T1-ΔT+ΔT＝T1)比从时刻t91到时刻t94的时间(＝T1)长。
需要说明的是，本发明能够在不违反从权利要求书及说明书整体能够读取的发明的主旨或思想的范围内进行适当变更，伴随着这样的变更的电力系统也包含于本发明的技术思想。
标号说明
1 车辆
10 电动发电机
30 电力系统
31 电源
33 第一转换器
34 第二转换器
37 第一控制装置
38 第二控制装置

Claims (3)

1.一种电力系统，其特征在于，具备：
第一转换器，能够将从电源及负载中的任一方输出的电压升压或降压并向所述电源及所述负载中的另一方输出，且具备上臂及下臂；
第二转换器，能够将从所述电源及所述负载中的任一方输出的电压升压或降压并向所述电源及所述负载中的另一方输出，且具备上臂及下臂；
第一控制装置，生成第一及第二指令信号，基于所述第一指令信号来控制所述第一转换器的所述上臂及所述下臂，且经由通信线路将所述第二指令信号向第二控制装置发送；
所述第二控制装置，接收所述第一控制装置发送的所述第二指令信号，并基于接收到的所述第二指令信号来控制所述第二转换器的所述上臂及所述下臂，
在产生了将处于第一状态的所述第一及第二转换器的双方的状态向第二状态切换的要求的情况下或者产生了将处于所述第二状态的所述第一及第二转换器的双方的状态向所述第一状态切换的要求的情况下，所述第一控制装置生成所述第一及第二指令信号，以使得：(i)所述第二转换器的状态从所述第一或第二状态向第三状态切换，(ii)在所述第二转换器的状态向所述第三状态切换之后，所述第一转换器的状态从所述第一状态向所述第二状态切换或者从所述第二状态向所述第一状态切换，(iii)在所述第一转换器的状态从所述第一状态向所述第二状态切换或者从所述第二状态向所述第一状态切换之后，所述第二转换器的状态从所述第三状态向所述第二或第一状态切换，
所述第一状态是所述上臂及所述下臂互补且交替地进行通断的状态，所述第二状态是所述上臂固定为接通且所述下臂固定为断开的状态，所述第三状态是所述上臂及所述下臂的双方固定为断开的状态。
2.根据权利要求1所述的电力系统，其特征在于，
所述第一控制装置，(i)在从生成要求所述第二转换器的状态开始向所述第三状态切换的所述第二指令信号起经过第一规定时间以前，生成要求将所述第一转换器的状态维持为所述第一或第二状态的所述第一指令信号，(ii)在从生成要求所述第二转换器的状态开始向所述第三状态切换的所述第二指令信号起经过了所述第一规定时间之后，生成要求将所述第一转换器的状态从所述第一状态向所述第二状态切换或者从所述第二状态向所述第一状态切换的所述第一指令信号，
所述第一规定时间为从所述第一控制装置生成所述第二指令信号起到所述第二控制装置基于该生成的第二指令信号开始所述第二转换器的控制为止所需的延迟时间以上。
3.根据权利要求2所述的电力系统，其特征在于，
所述第一控制装置在从生成要求所述第二转换器的状态开始向所述第三状态切换的所述第二指令信号起经过了比所述第一规定时间与所述延迟时间之差长的第二规定时间之后，生成要求将所述第二转换器的状态从所述第三状态向所述第二或第一状态切换的所述第二指令信号。
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