CN113459893A - 电源系统及电动车辆 - Google Patents

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加藤善久
小熊宏和
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Abstract

提供一种电源系统，具备容量型第一蓄电装置及输出型第二蓄电装置，且能够将储存于第一蓄电装置的电力用尽。所述电源系统具备：第一电力电路，其连接有容量型第一蓄电池及驱动马达；第二电力电路，其连接有输出型第二蓄电池；电压转换器，其在第一电力电路与第二电力电路之间转换电压；及，变流器ECU及管理ECU，其操作电压转换器，以控制电压转换器中的变流器通过电力。管理ECU，在作为第一蓄电池的充电率的第一SOC不足特定的灯点亮阈值，且作为第一蓄电池的输出上限的第一输出上限P1_lim大于特定的输出阈值Pe0时，使相当于对变流器通过电力的上限的变流器通过电力上限Pcnv_max为0，并禁止第二蓄电池的放电。

Description

电源系统及电动车辆
技术领域
本发明涉及一种电源系统及电动车辆。更详细来说，涉及一种具备两个蓄电装置的电源系统及搭载有此电源系统的电动车辆。
背景技术
近年来，具备驱动马达作为动力产生源的电动运输机器、或具备驱动马达及内燃机作为动力产生源的混合动力车辆等电动车辆的开发正在蓬勃发展。这种电动车辆还搭载有蓄电装置(蓄电池及电容器等)，以便向驱动马达供给电能。并且近年来，也在开发搭载有特性不同的多个蓄电装置的电动车辆。
例如在专利文献1中，示出一种电动车辆用的电源系统，其具备：容量型第一蓄电装置，其以高容量为主要目的；及，输出型第二蓄电装置，其以高输出为主要目的。在专利文献1所示的电源系统中，当容量型第一蓄电装置的剩余量不足特定的阈值时，算出该第一蓄电装置的输出上限；进一步，当该第一蓄电装置的输出上限低于驾驶员的要求输出时，由第二蓄电装置补充不足部分，由此，实现符合驾驶员的要求的行驶。
[先行技术文献]
(专利文献)
专利文献1：日本特开2017-99241号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
但是，在如上所述的利用两个蓄电装置的电力来行驶的电动车辆中，当第一蓄电装置的输出上限与第二蓄电装置的输出上限合并而得的系统输出上限不足特定的输出阈值时，剩余可行驶距离可能会为0。
此处，针对以下情况进行研究：当第一蓄电装置的剩余量不足阈值时，也就是第一蓄电装置的输出上限在上述输出阈值的附近时，如上述专利文献1所示，由第二蓄电装置补充对于驾驶员要求输出的不足部分。由于第二蓄电装置如上所述是以高输出为主要目的的输出型，因此，如果由第二蓄电装置输出较多电力，可能会导致第二蓄电装置的输出上限急剧降低。因此，在专利文献1的电源系统中，有时会在储存于第一蓄电装置的电力被用尽之前，剩余可行驶距离急剧降为0。
本发明的目的在于提供一种电源系统及搭载有此电源系统的电动车辆，所述电源系统具备容量型第一蓄电装置及输出型第二蓄电装置，且能够将储存于第一蓄电装置的电力用尽。
[解决问题的技术手段]
(1)、本发明的电源系统(例如后述的电源系统1)，其具备：第一电力电路(例如后述的第一电力电路2)，其连接有第一蓄电装置(例如后述的第一蓄电池B1)及电负载(例如后述的负载电路4)；第二电力电路(例如后述的第二电力电路3)，其连接有第二蓄电装置(例如后述的第二蓄电池B2)，所述第二蓄电装置相较于前述第一蓄电装置，其输出密度较高且能量密度较低；第一剩余量参数获取手段(例如后述的第一蓄电池传感器单元81、及第一蓄电池ECU(电子控制单元)74)，其获取根据前述第一蓄电装置的剩余量而增减的第一剩余量参数(例如后述的第一SOC(充电状态,State of Charge)、第一输出上限P1_lim)；第一输出上限获取手段(例如后述的第一蓄电池传感器单元81、及第一蓄电池ECU 74)，其获取作为前述第一蓄电装置的输出上限的第一输出上限(例如后述的第一输出上限P1_lim)；电压转换器(例如后述的电压转换器5)，其在前述第一电力电路与前述第二电力电路之间转换电压；及，控制装置(例如后述的电子控制单元群7)，其操作前述电压转换器，以控制前述第一电力电路与前述第二电力电路之间的电力(例如后述的变流器通过电力)的流动。本发明的电源系统的特征在于：前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足剩余量阈值(例如后述的灯点亮阈值)且前述第一输出上限大于输出阈值(例如后述的输出阈值Pe0)时，相较于前述第一剩余量参数大于前述剩余量阈值的情形，限制前述第二蓄电装置的放电。
(2)、此时较佳为，前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值且前述第一输出上限不足前述输出阈值时，相较于前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值且前述第一输出上限大于前述输出阈值的情形，容许前述第二蓄电装置的放电。
(3)、此时较佳为，前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值且前述第一输出上限不足前述输出阈值时，将前述输出阈值与前述第一输出上限的差，作为在前述电压转换器自前述第二电力电路侧通向前述第一电力电路侧的电力的上限。
(4)、此时较佳为，前述电源系统进一步具备第二剩余量参数获取手段(例如后述的第二蓄电池传感器单元82、及第二蓄电池ECU 75)，其获取根据前述第二蓄电装置的剩余量而增减的第二剩余量参数(例如后述的第二SOC)；前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值，前述第一输出上限大于前述输出阈值，且前述第二剩余量参数不足目标剩余量时，利用前述第一电力电路中的电力对前述第二蓄电装置充电。
(5)、本发明的电动车辆(例如后述的车辆V)，其特征在于，搭载有(1)至(4)中任一项所述的电源系统，并且，前述电负载具备：驱动马达(例如后述的驱动马达M)，其与驱动轮(例如后述的驱动轮W)机械性地连结；及，电力转换器(例如后述的电力转换器43)，其在前述第一电力电路与前述驱动马达之间转换电力。
(6)、此时较佳为，前述电动车辆进一步具备驾驶员能够目视确认的信息显示装置(例如后述的监视器92)，前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值时，将关于前述电源系统的状态的警告信息显示于前述信息显示装置。
(7)、此时较佳为，前述警告信息，包含向前述驱动马达的输出电力被限制的状态的主旨的信息、及关于对前述第一蓄电装置的充电需求的信息。
(发明的效果)
(1)、在本发明中，利用电压转换器将连接有容量型第一蓄电装置及电负载的第一电力电路、与连接有输出型第二蓄电装置的第二电力电路连接，并利用控制装置操作电压转换器，由此，控制这些第一电力电路与第二电力电路之间的电力的流动、即第二蓄电装置的充放电。此处，输出型第二蓄电装置的第二输出上限，较容量型第一蓄电装置的第一输出上限下降更快。因此，例如在当第一剩余量参数逐渐减少，并变为不足剩余量阈值时第一输出上限大于输出阈值的情况下，若不限制第二蓄电装置的放电而继续允许放电，在将储存于第一蓄电装置的电力用尽之前，作为第一输出上限与第二输出上限之和的系统输出上限可能会低于输出阈值。对此，在本发明中，控制装置，在第一蓄电装置的第一剩余量参数不足剩余量阈值且第一输出上限大于输出阈值时，相较于第一剩余量参数大于剩余量阈值的情形，限制第二蓄电装置的放电。由此，可以确保在第二蓄电装置的辅助电力直至第一蓄电装置的第一输出上限低于输出阈值。因此，根据本发明，在第一输出上限低于输出阈值后，可以利用来自第二蓄电装置的电力对电负载供给所需电力，因此，能够将储存于第一蓄电装置的电力用尽。
(2)、在本发明中，控制装置，在第一剩余量参数不足剩余量阈值且第一输出上限不足输出阈值时，相较于第一剩余量参数不足剩余量阈值且第一输出上限大于输出阈值的情形，容许第二蓄电装置的放电。由此，在第一输出上限不足输出阈值时，如上所述，在第一输出上限大于输出阈值期间利用确保于第二蓄电装置的电力补充该不足部分(输出阈值-第一输出上限)，因此，可以防止将第一蓄电装置及第二蓄电装置整合而成的整体的系统输出低于输出阈值，进一步能够将储存于第一蓄电装置的电力用尽。
(3)、在本发明中，控制装置在第一剩余量参数不足剩余量阈值且第一输出上限不足输出阈值时，将输出阈值与第一输出上限的差，作为在电压转换器自第二电力电路侧通向第一电力电路侧的电力的上限。由此，可以抑制第二蓄电装置的剩余量的急剧减少，因此，能够将储存于第一蓄电装置的电力用尽。
(4)、在本发明中，控制装置，在第一剩余量参数不足剩余量阈值，第一输出上限大于输出阈值，且第二剩余量参数不足目标剩余量时，利用第一电力电路中的电力对第二蓄电装置充电。由此，可以准备在第一蓄电装置的第一输出上限低于输出阈值后增加第二蓄电装置的剩余量。因此，根据本发明，可以确保在第一输出上限低于输出阈值后，能够由第二蓄电装置进行辅助的时间较长，因此，能够将储存于第一蓄电装置的电力用尽。
(5)、根据本发明的电动车辆，可以继续利用驱动马达所进行的行驶，直至将储存于第一蓄电装置的电力用尽。
(6)、在本发明中，在第一剩余量参数不足剩余量阈值且第一输出上限大于输出阈值时，相较于第一剩余量参数大于剩余量阈值的情形，限制第二蓄电装置的放电。因此，电动车辆无法将符合驾驶员的要求的电力供给至驱动马达，驾驶员可能会感到不适。对此，控制装置，在第一剩余量参数不足剩余量阈值时，将关于电源系统的状态的警告信息显示于信息显示装置。由此，可以减轻驾驶员的不适感。
(7)、在本发明中，控制装置，将向驱动马达的输出电力被限制的状态的主旨的信息、及关于对第一蓄电装置的充电需求的信息作为警告信息显示于信息显示装置。根据本发明，可以减轻在限制对驱动马达的输出时的驾驶员的不适感，并且可以提醒对第一蓄电装置充电。
附图说明
图1是绘示搭载有本发明的一实施方式的电源系统的车辆的结构的图。
图2是绘示电压转换器的电路结构的一例的图。
图3是绘示电力管理处理的具体顺序的流程图。
图4是绘示计算变流器通过电力上限的顺序的流程图。
图5是绘示计算逆变器通过电力上限的顺序的流程图。
图6是绘示当第一SOC降低至灯点亮阈值附近时的第一输出上限及系统输出的变化的图。
具体实施方式
以下，参照图式，对本发明的一实施方式进行说明。
图1是绘示搭载有本实施方式的电源系统1的电动车辆V(以下简称为“车辆”)的结构的图。
车辆V具备：驱动轮W；驱动马达M，其连结于此驱动轮W；及，电源系统1，其在该驱动马达M与后述的第一蓄电池B1和第二蓄电池B2之间进行电力的授受。再者，在本实施方式中，车辆V是以主要由驱动马达M产生的动力来加速减速的情况为例进行说明，但本发明并非限定于此。车辆V也可以是所谓的混合动力车辆，所述混合动力车辆搭载有驱动马达M与发动机来作为动力产生源。
驱动马达M经由未图示的动力传递机构而连结于驱动轮W。由电源系统1向驱动马达M供给三相交流电力，由此，驱动马达M所产生的转矩，经由未图示的动力传递机构而传递至驱动轮W，使驱动轮W旋转，而使车辆V行驶。并且，驱动马达M在车辆V减速时发挥发电机的功能，发出再生电力，并且向驱动轮W赋予与此再生电力的大小相应的再生制动转矩。由驱动马达M发电的再生电力，适当地对电源系统1的蓄电池B1,B2充电。
电源系统1具备：第一电力电路2，其连接有第一蓄电池B1；第二电力电路3，其连接第二蓄电池B2；电压转换器5，其将这些第一电力电路2与第二电力电路3连接；负载电路4，其具有包含驱动马达M的各种电负载；及，电子控制单元群7，其控制这些电力电路2,3,4及电压转换器5。电子控制单元群7，分别具备作为计算机的管理ECU 71、马达ECU 72、变流器ECU 73、第一蓄电池ECU 74、及第二蓄电池ECU 75。
第一蓄电池B1是二次电池，可以进行将化学能转换为电能的放电、及将电能转换为化学能的充电这两种。以下，针对使用锂离子在电极间移动而充放电的所谓锂离子蓄电池作为此第一蓄电池B1的情况进行说明，但本发明并非限定于此。
第一蓄电池B1上设置有第一蓄电池传感器单元81，所述第一蓄电池传感器单元81用以推测第一蓄电池B1的内部状态。第一蓄电池传感器单元81由多个传感器构成，所述多个传感器在第一蓄电池ECU 74中检测用于获取相当于第一蓄电池B1的剩余量的充电率(以百分率表示蓄电池的蓄电量)和温度等所需的物理量，并将与检测值相应的信号传递至第一蓄电池ECU 74。更具体来说，第一蓄电池传感器单元81，由检测第一蓄电池B1的端子电压的电压传感器、检测在第一蓄电池B1中流过的电流的电流传感器、及检测第一蓄电池B1的温度的温度传感器等构成。
第二蓄电池B2是二次电池，可以进行将化学能转换为电能的放电、及将电能转换为化学能的充电这两者。以下，针对使用以锂离子在电极间移动来充放电的所谓锂离子蓄电池作为此第二蓄电池B2的情形进行说明，但本发明并非限定于此。第二蓄电池B2也可以使用例如电容器。
第二蓄电池B2上设置有第二蓄电池传感器单元82，所述第二蓄电池传感器单元82用以推测第二蓄电池B2的内部状态。第二蓄电池传感器单元82由多个传感器构成，所述多个传感器在第二蓄电池ECU 75中检测用于获取第二蓄电池B2的充电率和温度等所需的物理量，并将与检测值相应的信号传递至第二蓄电池ECU 75。更具体来说，第二蓄电池传感器单元82由检测第二蓄电池B2的端子电压的电压传感器、检测在第二蓄电池B2中流过的电流的电流传感器、及检测第二蓄电池B2的温度的温度传感器等构成。
在此，将第一蓄电池B1的特性与第二蓄电池B2的特性进行比较。
第一蓄电池B1，较第二蓄电池B2输出重量密度低且能量重量密度高。并且第一蓄电池B1的容量大于第二蓄电池B2。也就是说，第一蓄电池B1在能量重量密度方面优于第二蓄电池B2。再者，能量重量密度是指每单位重量的电量[Wh/kg]，输出重量密度是指每单位重量的电力[W/kg]。因此，能量重量密度优异的第一蓄电池B1是以高容量为主要目的的容量型蓄电器，而输出重量密度优异的第二蓄电池B2是以高输出为主要目的的输出型蓄电器。因此，在电源系统1中，使用第一蓄电池B1作为主电源，并使用第二蓄电池B2作为辅助此第一蓄电池B1的副电源。
第一电力电路2具备：第一蓄电池B1；第一电力线21p,21n，其将此第一蓄电池B1的正负两极与电压转换器5的高压侧的正极端子及负极端子连接；及，正极接触器22p及负极接触器22n，其设置于这些第一电力线21p,21n上。
接触器22p,22n为常开型，其在未由外部输入指令信号的状态下断开以切断第一蓄电池B1的两电极与第一电力线21p,21n的导通；而在输入指令信号的状态下闭合以将第一蓄电池B1与第一电力线21p,21n连接。这些接触器22p,22n与由第一蓄电池ECU 74传递的指令信号相应地开闭。再者，正极接触器22p是具有预充电电阻的预充电接触器，所述预充电电阻用于缓和设置于第一电力电路2或负载电路4等上的多个平滑电容器的冲击电流。
第二电力电路3具备：第二蓄电池B2；第二电力线31p,31n，其将第二蓄电池B2的正负两极与电压转换器5的低压侧的正极端子及负极端子连接；正极接触器32p及负极接触器32n，其设置于这些第二电力线31p,31n；及，电流传感器33，其设置于第二电力线31p。
接触器32p,32n为常开型，其在未由外部输入指令信号的状态下断开以切断第二蓄电池B2的两电极与第二电力线31p,31n的导通；而在输入指令信号的状态下闭合以将第二蓄电池B2与第二电力线31p,31n连接。这些接触器32p,32n与由第二蓄电池ECU 75传递的指令信号相应地开闭。再者，正极接触器32p是具有预充电电阻的预充电接触器，所述预充电电阻用于缓和设置于第一电力电路2或负载电路4等上的多个平滑电容器的冲击电流。
电流传感器33将检测信号传递至变流器ECU 73，所述检测信号与在第二电力线31p中流过的电流、也就是作为在电压转换器5中流过的电流的通过电流相对应。再者，在本实施方式中，通过电流的流向是以从第二电力电路3侧朝向第一电力电路2侧为正，而以从第一电力电路2侧朝向第二电力电路3侧为负。
负载电路4具备：车辆辅机42；电力转换器43，其连接有驱动马达M；及，负载电力线41p,41n，其将这些车辆辅机42及电力转换器43与第一电力电路2连接。
车辆辅机42由蓄电池加热器、空气压缩机、DC-DC(直流-直流)变流器、及车载充电器等多个电负载构成。车辆辅机42利用负载电力线41p,41n连接于第一电力电路2的第一电力线21p,21n，藉由消耗第一电力线21p,21n中的电力来运转。关于构成车辆辅机42的各种电负载的运转状态的信息，发送至例如管理ECU 71。
电力转换器43利用负载电力线41p,41n，以与车辆辅机42并联的方式连接于第一电力线21p,21n。电力转换器43，在第一电力线21p,21n与驱动马达M之间转换电力。电力转换器43是例如具备将多个开关元件(例如IGBT,绝缘栅双极型晶体管)桥接而构成的电桥电路的利用脉宽调制的PWM逆变器，其具备转换直流电力与交流电力的功能。电力转换器43在其直流输入输出侧连接于第一电力线21p,21n，在其交流输入输出侧连接于驱动马达M的U相、V相、W相的各线圈。电力转换器43根据由马达ECU 72的未图示的闸极驱动电路在特定的时间生成的闸极驱动信号，对各相的开关元件进行打开/关闭驱动，由此，将第一电力线21p,21n中的直流电力转换为三相交流电力并供给至驱动马达M，或将由驱动马达M供给的三相交流电力转换为直流电力并供给至第一电力线21p,21n。
电压转换器5将第一电力电路2与第二电力电路3连接，在这些两电路2,3之间转换电压。此电压转换器5使用已知的升压电路。
图2是绘示电压转换器5的电路结构的一例的图。电压转换器5将连接有第一蓄电池B1的第一电力线21p,21n、及连接有第二蓄电池B2的第二电力线31p,31n连接，在这些第一电力线21p,21n及第二电力线31p,31n之间转换电压。电压转换器5是全桥型DC-DC变流器，是将第一电抗器L1、第二电抗器L2、第一高臂元件53H、第一低臂元件53L、第二高臂元件54H、第二低臂元件54L、负母线55、低压侧端子56p,56n、高压侧端子57p,57n、及未图示的平滑电容器组合而构成。
低压侧端子56p,56n连接于第二电力线31p,31n，高压侧端子57p,57n连接于第一电力线21p,21n。负母线55是将低压侧端子56n与高压侧端子57n连接的配线。
第一电抗器L1的一端侧连接于低压侧端子56p，另一端侧连接于第一高臂元件53H与第一低臂元件53L的连接节点53。第一高臂元件53H及第一低臂元件53L分别具备IGBT或MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)等已知的功率开关元件、及连接于该功率开关元件的回流二极管。这些高臂元件53H及低臂元件53L在高压侧端子57p与负母线55之间串联地依此顺序连接。
第一高臂元件53H的功率开关元件的集电极连接于高压侧端子57p，其发射极连接于第一低臂元件53L的集电极。第一低臂元件53L的功率开关元件的发射极连接于负母线55。设置于第一高臂元件53H的回流二极管的正向是自第一电抗器L1向高压侧端子57p的方向。又设置于第一低臂元件53L的回流二极管的正向是自负母线55向第一电抗器L1的方向。
第二电抗器L2的一端侧与低压侧端子56p连接，另一端侧与第二高臂元件54H与第二低臂元件54L的连接节点54连接。第二高臂元件54H及第二低臂元件54L分别具备IGBT或MOSFET等已知的功率开关元件、及与该功率开关元件连接的回流二极管。这些高臂元件54H及低臂元件54L在高压侧端子57p与负母线55之间串联地依此顺序连接。
第二高臂元件54H的功率开关元件的集电极与高压侧端子57p连接，其发射极与第二低臂元件54L的集电极连接。第二低臂元件54L的功率开关元件的发射极与负母线55连接。设置于第二高臂元件54H上的回流二极管的正向是从第二电抗器L2朝向高压侧端子57p的方向。并且设置于第二低臂元件54L上的回流二极管的正向是从负母线55朝向第二电抗器L2的方向。
电压转换器5根据由变流器ECU 73的未图示的闸极驱动电路在特定的时间生成的闸极驱动信号，对第一高臂元件53H及第二低臂元件54L、与第一低臂元件53L及第二高臂元件54H交替地进行打开/关闭驱动，由此，在第一电力线21p,21n与第二电力线31p,31n之间转换电压。
第二蓄电池B2的静态电压基本维持在低于第一蓄电池B1的静态电压。因此，第一电力线21p,21n的电压基本高于第二电力线31p,31n的电压。因此，当使用由第一蓄电池B1输出的电力与由第二蓄电池B2输出的电力两者来对驱动马达M进行驱动时，变流器ECU 73操作电压转换器5，以在电压转换器5中发挥升压功能。升压功能是指将连接于低压侧端子56p,56n的第二电力线31p,31n中的电力升压，并输出至连接于高压侧端子57p,57n的第一电力线21p,21n的功能，由此，正通过电流从第二电力线31p,31n侧朝向第一电力线21p,21n侧流动。并且当抑制第二蓄电池B2的放电，且仅利用由第一蓄电池B1输出的电力来对驱动马达M进行驱动时，变流器ECU 73关闭电压转换器5，使电流不会从第一电力线21p,21n朝向第二电力线31p,31n流动。
并且在减速时利用由驱动马达M输出至第一电力线21p,21n的再生电力来对第一蓄电池B1或第二蓄电池B2进行充电的情况下，变流器ECU 73操作电压转换器5，以在电压转换器5中发挥降压功能。降压功能是指将连接于高压侧端子57p,57n的第一电力线21p,21n中的电力进行降压，并输出至连接于低压侧端子56p,56n的第二电力线31p,31n的功能，由此，负通过电流从第一电力线21p,21n侧朝向第二电力线31p,31n侧流动。
回到图1，第一蓄电池ECU 74是主要负责第一蓄电池B1的状态监视及第一电力电路2的接触器22p,22n的开关操作的计算机。第一蓄电池ECU 74基于使用由第一蓄电池传感器单元81发送的检测值的已知的算法，计算表示第一蓄电池B1的内部状态的各种参数，更具体来说，计算第一蓄电池B1的温度、第一蓄电池B1的内部电阻、第一蓄电池B1的静态电压、第一蓄电池B1的闭路电压、相当于能够由第一蓄电池B1输出的电力的第一输出上限、及相当于第一蓄电池B1的充电率的第一SOC等。因此，在本实施方式中，第一剩余量参数获取手段及第一输出上限获取手段，由第一蓄电池传感器单元81及第一蓄电池ECU 74构成。在第一蓄电池ECU 74所获取的有关表示第一蓄电池B1的内部状态的参数的信息，例如发送至管理ECU 71。
第二蓄电池ECU 75是主要负责第二蓄电池B2的状态监视及第二电力电路3的接触器32p,32n的开关操作的计算机。第二蓄电池ECU 75基于使用由第二蓄电池传感器单元82发送的检测值的已知的算法，计算表示第二蓄电池B2的内部状态的各种参数，更具体来说，计算第二蓄电池B2的温度、第二蓄电池B2的内部电阻、第二蓄电池B2的静态电压、第二蓄电池B2的闭路电压、相当于能够由第二蓄电池B2输出的电力的第二输出上限、及相当于第二蓄电池B2的充电率的第二SOC等。因此，在本实施方式中，第二剩余量参数获取手段及第二输出上限获取手段，由第二蓄电池传感器单元82及第二蓄电池ECU 75构成。在第二蓄电池ECU 75所获取的有关表示第二蓄电池B2的内部状态的参数的信息，例如发送至管理ECU71。
管理ECU 71是主要管理整个电源系统1中的电力的流动的计算机。管理ECU 71实施后续参照图4所说明的电力管理处理，由此，生成相当于对驱动马达M所产生的转矩的指令的转矩指令信号、及相当于对作为通过电压转换器5的电力的变流器通过电力的指令的变流器通过电力指令信号。
并且在管理ECU 71上，连接有充电需求灯91、监视器92、及剩余行驶距离计量计93。这些充电需求灯91、监视器92、及剩余行驶距离计量计93分别设置于驾驶员能够目视确认的位置。
充电需求灯91是用以促使驾驶员对第一蓄电池B1充电的通知手段之一。控制ECU71在第一SOC大于特定的灯点亮阈值(例如参照后述的图6)时，熄灭充电需求灯91，而当第一SOC变为灯点亮阈值以下时，点亮充电需求灯91。由此，促使驾驶员对第一蓄电池B1充电。再者第一SOC与第一输出上限为大致成比例的关系，因此，管理ECU 71可以将第一输出上限与特定的阈值进行比较，由此，使充电需求灯91熄灭或点亮。
剩余行驶距离计量计93是通知驾驶员所能够行驶的距离即剩余可行驶距离的通知手段之一。管理ECU 71利用使用第一SOC、第二SOC、第一输出上限、及第二输出上限的已知的算法来计算剩余可行驶距离，并将该数值显示于剩余行驶距离计量计93。此时，当作为第一输出上限与第二输出上限的和的系统输出上限不足特定的输出阈值(例如参照后述的图6)时，管理ECU 71使剩余可行驶距离为0。
监视器92是一种信息显示装置，其利用文字或图形等显示关于电源系统1的状态的警告信息，由此，通知驾驶员电源系统1的状态。再者关于该警告信息的内容、及在监视器92中显示警告信息的时机，后续参照图4进行说明。
马达ECU 72是一种计算机，其主要操作电力转换器43，控制第一电力电路2与驱动马达M之间的电力的流动、即作为通过电力转换器43的电力的逆变器通过电力的流动。再者以下，当电力从第一电力电路2朝向驱动马达M流动时，即驱动马达M的功率运转时，逆变器通过电力为正。并且，当电力从驱动马达M朝向第一电力电路2流动时，即驱动马达M的再生运转时，逆变器通过电力为负。马达ECU 72基于在管理ECU 71中基于对逆变器通过电力的指令而算出的转矩指令信号，操作电力转换器43，以使与该指令对应的转矩在驱动马达M中产生。
变流器ECU 73是一种计算机，其主要操作电压转换器5，以控制第一电力电路2与第二电力电路3之间的电力的流动、即作为通过电压转换器5的电力的变流器通过电力的流动。再者，以下，当电力由第二电力电路3流向第一电力电路2时，即当由第二蓄电池B2放电，而将电力供给至第一电力电路2时，变流器通过电力为正。并且当电力由第一电力电路2流向第二电力电路3时，即当利用第一电力电路2中的电力对第二蓄电池B2充电时，变流器通过电力为负。变流器ECU 73根据由管理ECU 71传递的变流器通过电力指令信号，操作电压转换器5，以使与指令对应的变流器通过电力通过电压转换器5。更具体来说，变流器ECU 73基于变流器通过电力指令信号，算出针对电压转换器5中的通过电流的作为目标的目标电流，并且根据已知的反馈控制算法来操作电压转换器5，以使由电流传感器33所检测出的通过电流(以下也称为“实际通过电流”)成为目标电流。
图3是绘示电力管理处理的具体顺序的流程图。该电力管理处理在管理ECU 71中以特定的周期反复执行，直至剩余可行驶距离变为0，即系统输出上限为输出阈值以下。
首先在S1中，管理ECU 71算出车辆辅机42中所需的电力也就是要求辅机电力Paux,移至S2。管理ECU 71基于由车辆辅机42发送的关于各种电负载的运转状态的信息，算出要求辅机电力Paux。
在S2中，管理ECU 71算出相当于对在电力转换器43中的逆变器通过电力的要求的要求逆变器通过电力Pmot_d，移至S3。管理ECU 71基于驾驶员的加速踏板和制动踏板等踏板类P(参照图1)的操作量，算出驾驶员的要求驱动转矩，并将该要求驱动转矩换算为电力，由此，算出要求逆变器通过电力Pmot_d。
在S3中，管理ECU 71算出相当于对电压转换器5中的变流器通过电力的上限的变流器通过电力上限Pcnv_max，移至S4。再者，关于计算变流器通过电力上限Pcnv_max的具体顺序，后续参照图4详细地说明。
在S4中，管理ECU 71算出相当于对电力转换器43中的逆变器通过电力的上限的逆变器通过电力上限Pmot_max，移至S5。再者，关于计算逆变器通过电力上限Pmot_max的具体顺序，后续参照图5详细地说明。
在S5中，管理ECU 71判断要求逆变器通过电力Pmot_d是否为逆变器通过电力上限Pmot_max以下。
当S5中的判断结果为“是”时(当Pmot_d≦Pmot_max时)，管理ECU71将在S2中算出的要求逆变器通过电力Pmot_d作为相当于对电力转换器43中的逆变器通过电力的目标的目标逆变器通过电力Pmot_cmd(参照S6)，移至S8。
当S5中的判断结果为“否”时(当Pmot_d＞Pmot_max时)，管理ECU71将由S4的处理算出的逆变器通过电力上限Pmot_max作为目标逆变器通过电力Pmot_cmd(参照S7)，移至S8。
在S8中，管理ECU 71在算出相当于对电压转换器5中的变流器通过电力的目标的目标变流器通过电力Pcnv_cmd后，移至S9。更具体来说，管理ECU 71在变流器通过电力上限Pcnv_max以下的范围内，算出目标变流器通过电力Pcnv_cmd，以便由第一蓄电池B1及第二蓄电池B2以特定的比率充放电。
再者较佳为，管理ECU 71使变流器通过电力上限Pcnv_max小于第二蓄电池B2的第二输出上限，由此，在以第二输出上限限制第二蓄电池B2的放电期间(参照后述的图4的S27)且第二SOC不足特定的目标第二SOC时，积极地将目标变流器通过电力Pcnv_cmd设为不足0，并积极地利用第一电力电路2中的电力对第二蓄电池B2充电。
在S9中，管理ECU 71生成与在S8中算出的目标变流器通过电力Pcnv_cmd对应的变流器通过电力指令信号，并将其发送至变流器ECU 73，移至S10。由此，第二蓄电池B2进行符合目标变流器通过电力Pcnv_cmd的电力的充放电。
在S10中，管理ECU 71基于在S6或S7中算出的目标逆变器通过电力Pmot_cmd生成转矩指令信号，并将其发送至马达ECU 72，结束电力管理处理。更具体来说，管理ECU 71将目标逆变器通过电力Pmot_cmd转换为转矩来算出目标驱动转矩，并生成与该目标驱动转矩相应的转矩指令信号。马达ECU 72基于该转矩指令信号来操作电力转换器43。由此，在第一电力电路2与驱动马达M之间，流动符合目标逆变器通过电力Pmot_cmd的电力。
图4是绘示计算变流器通过电力上限Pcnv_max的顺序的流程图。
首先在S21中，管理ECU 71获取第二输出上限P2_lim，移至S22。在S22中，管理ECU71判断充电需求灯91是否为点亮中，即第一SOC是否为灯点亮阈值以下。
管理ECU 71在S22的判断结果为“否”时，即第一SOC大于灯点亮阈值时，移至S23，将第二输出上限P2_lim作为变流器通过电力上限Pcnv_max，移至图3的S4处理。
管理ECU 71在S22的判断结果为“是”时，即第一SOC为灯点亮阈值以下时，移至S24。
在S24中，管理ECU 71在监视器92上显示特定的警告信息，移至S25。如下所述，当第一SOC为灯点亮阈值以下时，由于第二蓄电池B2的输出受到限制，因此，可能会无法实现驾驶员的要求，而使驾驶员感到不适。因此，在S24中，管理ECU 71将目前限制对驱动马达M的输出电力的状态的主旨的信息、及提醒尽快对第一蓄电池B1充电的主要信息显示于监视器92。
在S25中，管理ECU 71获取第一输出上限P1_lim，移至S26。在S26中，管理ECU 71判断第一输出上限P1_lim是否为输出阈值Pe0以下。
管理ECU 71在S26的判断结果为“否”时，即在第一SOC为灯点亮阈值以下且第一输出上限P1_lim大于输出阈值Pe0时，移至S27。在S27中，管理ECU 71将变流器通过电力上限Pcnv_max设为0，即禁止第二蓄电池B2的放电，移至图3的S4的处理。
管理ECU 71在S26的判断结果为“是”时，即在第一SOC为灯点亮阈值以下且第一输出上限P1_lim为输出阈值Pe0以下时，移至S28。在S28中，管理ECU 71算出针对第二蓄电池B2的加强许可输出P2bst，移至S29。更具体来说，管理ECU 71从输出阈值Pe0中减去第一输出上限P1_lim，由此，算出加强许可输出P2bst(P2bst＝Pe0-P1_lim)。也就是将输出阈值Pe0与第一输出上限P1_lim的差，作为加强许可输出P2bst。
在S29中，管理ECU 71将加强许可输出P2bst作为变流器通过电力上限Pcnv_max，移至图3的S4的处理。即当第一SOC为灯点亮阈值以下且第一输出上限P1_lim为输出阈值Pe0以下时，管理ECU 71将变流器通过电力上限Pcnv_max设为大于0的值，而容许第二蓄电池B2的放电。即管理ECU 71在第一SOC为灯点亮阈值以下且第一输出上限P1_lim为输出阈值Pe0以下时，较第一SOC为灯点亮阈值以下且第一输出上限P1_lim大于输出阈值Pe0的情形，将变流器通过电力上限Pcnv_max设为更大值，容许第二蓄电池B2的放电。
图5是绘示计算逆变器通过电力上限Pmot_max的顺序的流程图。
首先在S31中，管理ECU 71获取第一输出上限P1_lim，移至S32。在S32中，管理ECU71判断第一输出上限P1_lim是否为输出阈值Pe0以下。
管理ECU 71在S32的判断结果为“否”时，即第一输出上限P1_lim大于输出阈值Pe0时，移至S33，从在S31中获取的第一输出上限P1_lim与利用图4的处理算出的变流器通过电力上限Pcnv_max的和中减去在图3的S1中获取的要求辅机电力Paux，由此，算出逆变器通过电力上限Pmot_max(Pmot_max＝P1_lim+Pcnv_max-Paux)，移至图3的S5的处理。
管理ECU 71在S32的判断结果为“是”时，即第一输出上限P1_lim为输出阈值Pe0以下时，移至S34，将在S31所获取的第一输出上限P1_lim作为逆变器通过电力上限Pmot_max(Pmot_max＝P1_lim)，移至图3的S5的处理。
图6是绘示当第一SOC降低至灯点亮阈值左右时的第一输出上限P1_lim(虚线)及系统输出Psys(实线)的变化的图。此处系统输出Psys是指由第一蓄电池B1输出的电力与由第二蓄电池B2输出的电力的和。再者在图6的例中，为了便于理解，示出以下情况，也就是使要求辅机电力Paux为0，且使要求逆变器通过电力Pmot_d始终为最大。
当第一SOC大于灯点亮阈值时，由第一蓄电池B1及第二蓄电池B2输出电力，由此，随着第一SOC降低，第一输出上限P1_lim也降低。因此，系统输出Psys随着第一输出上限P1_lim的降低，沿着路线C1缓缓降低。
此处，在第一SOC为灯点亮阈值以下的时刻，当第一蓄电池B1的第一输出上限P1_lim大于输出阈值Pe0时，管理ECU 71使变流器通过电力上限Pcnv_max为0，禁止第二蓄电池B2的放电(参照图4的S22、S24、S5、S26、S27)。因此，系统输出Psys沿着路线C2，降低至第一输出上限P1_lim。再者，此时，当禁止第二蓄电池B2的放电期间且第二SOC不足目标第二SOC时，第二蓄电池B2利用第一电力电路2中的电力积极地充电(参照图3的S8的参照)。
之后，在第一蓄电池B1的第一输出上限P1_lim降低至输出阈值Pe0后，管理ECU 71使第一输出上限P1_lim为逆变器通过电力上限Pmot_max，使由第一电力电路2向驱动马达M供给的电力限制为第一输出上限P1_lim以下(参照图5的S32、S34)。并且一旦第一输出上限P1_lim降低至输出阈值Pe0，则管理ECU 71容许第二蓄电池B2的放电，以补充第一蓄电池B1的不足部分(参照图4的S26、S28、S29)。因此，系统输出Psys沿着输出阈值Pe0上的路线C3。之后，一旦第一输出上限P1_lim降低，且作为第一输出上限P1_lim及第二输出上限P2_lim的和的系统输出上限不足输出阈值Pe0，则剩余可行驶距离变为0。由此，能够将储存于第一蓄电池B1的电力用尽，直至剩余可行驶距离变为0。
根据本实施方式的电源系统1及车辆V，发挥以下的效果。
(1)、在电源系统1中，利用电压转换器5将连接有容量型第一蓄电池B1及负载电路4的第一电力电路、及连接有输出型第二蓄电池B2的第二电力电路3连接，并利用变流器ECU73操作电压转换器5，由此，控制变流器通过电力即第二蓄电池B2的充放电。此处，输出型第二蓄电池B2的第二输出上限P2_lim较容量型第一蓄电池B1的第一输出上限P1_lim降低更快。因此，例如当第一SOC不足灯点亮阈值且第一输出上限P1_lim大于输出阈值Pe0时，如果容许第二蓄电池B2的放电，则在将储存于第一蓄电池B1的电力用尽之前，第一输出上限P1_lim与第二输出上限P2_lim的和也就是系统输出上限可能会低于输出阈值Pe0。对此，在电源系统1中，管理ECU 71，在第一蓄电池B1的第一SOC不足灯点亮阈值且第一输出上限P1_lim大于输出阈值Pe0时，禁止第二蓄电池B2的放电。由此，可以在第二蓄电池B2确保辅助电力，直至第一蓄电池B1的第一输出上限P1_lim低于输出阈值Pe0。因此，根据电源系统1，在第一输出上限P1_lim低于输出阈值Pe0后，可以利用来自第二蓄电池B2的电力向负载电路4供给所需的电力，因此，能够将储存于第一蓄电池B1的电力用尽。
(2)、在电源系统1中，管理ECU 71，在第一SOC不足灯点亮阈值且第一输出上限P1_lim不足输出阈值Pe0时，容许第二蓄电池B2的放电。由此，在第一输出上限P1_lim不足输出阈值Pe0时，如上所述，可以在第一输出上限P1_lim大于输出阈值Pe0期间，利用确保于第二蓄电池B2的电力补充该不足部分(输出阈值Pe0-第一输出上限P1_lim)，因此，可以防止将第一蓄电池B1与第二蓄电池B2整合而成的整体的系统输出低于输出阈值Pe0，进一步能够将储存于第一蓄电池B1的电力用尽。
(3)、在电源系统1中，管理ECU 71，在第一SOC不足灯点亮阈值且第一输出上限P1_lim不足输出阈值Pe0时，将由第一电力电路2向负载电路4供给的电力限制为输出阈值Pe0以下。由此，可以限制来自第二蓄电池B2的输出，因此，能够将储存于第一蓄电池B1的电力用尽。
(4)、在电源系统1中，管理ECU 71，在禁止第二蓄电池B2的放电且第二SOC不足目标第二SOC时，利用第一电力电路2中的电力对第二蓄电池B2充电。由此，可以准备在第一蓄电池B1的第一输出上限P1_lim低于输出阈值Pe0后增加第二蓄电池B2的剩余量。因此，根据电源系统1，可以确保在第一输出上限P1_lim低于输出阈值Pe0后，能够由第二蓄电池B2进行辅助的时间较长，因此，能够将储存于第一蓄电池B1的电力用尽。
(5)、根据搭载有电源系统1的车辆V，可以继续由驱动马达M进行的行驶，直至将储存于第一蓄电池B1的电力用尽。
(6)、在车辆V中，在第一SOC不足灯点亮阈值且第一输出上限P1_lim大于输出阈值Pe0时，禁止第二蓄电池B2的放电。因此，车辆V无法将符合驾驶员的要求的电力供给至驱动马达M，驾驶员可能会感到不适。对此，管理ECU 71在第一SOC不足灯点亮阈值时，将关于电源系统1的状态的警告信息显示于监视器92。由此，可以减轻驾驶员的不适感。
(7)、在车辆V中，管理ECU 71，将目前限制向驱动马达M的输出电力的状态的主旨的信息、及提醒尽快对第一蓄电池B1充电的主要信息显示于监视器92。根据车辆V，可以减轻在对驱动马达M的输出限制时的驾驶员的不适感，并且可以提醒对第一蓄电池B1充电。
以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明并非限定于此。在本发明的主旨的范围内，可以适当变更细节部分的结构。
例如在上述实施方式中，针对以下情况加以说明，即在第一SOC为灯点亮阈值以下且第一输出上限P1_lim大于输出阈值Pe0时，使变流器通过电力上限Pcnv_max为0，禁止第二蓄电池B2的放电(参照图4的S27)；但本发明并非限制于此。在第一SOC为灯点亮阈值以下且第一输出上限P1_lim大于输出阈值Pe0时，可以使变流器通过电力上限Pcnv_max为不足第二输出上限P2_lim，由此，将第二蓄电池B2的放电限制为不足第二输出上限P2_lim。
附图标记
V 车辆(电动车辆)
W 驱动轮
P 踏板
L1 第一电抗器
L2 第二电抗器
B1 第一蓄电池(第一蓄电装置)
B2 第二蓄电池(第二蓄电装置)
M 驱动马达
1 电源系统
2 第一电力电路
21p、21n 第一电力线
22p 正极接触器
22n 负极接触器
3 第二电力电路
31p、31n 第二电力线
32p 正极接触器
32n 负极接触器
33 电流传感器
4 负载电路(电负载)
41p、41n 负载电力线
42 车辆辅机
43 电力转换器
5 电压转换器
53 连接节点
53H 第一高臂元件
53L 第一低臂元件
54 连接节点
54H 第二高臂元件
54L 第二低臂元件
55 负母线
56p、56n 低压侧端子
57p、57n 高压侧端子
7 电子控制单元群(控制装置)
71 管理ECU
72 马达ECU
73 变流器ECU
74 第一蓄电池ECU(第一剩余量参数获取手段、第一输出上限获取手段)
75 第二蓄电池ECU(第二剩余量参数获取手段)
81 第一蓄电池传感器单元(第一剩余量参数获取手段、第一输出上限获取手段)
82 第二蓄电池传感器单元(第二剩余量参数获取手段)
91 充电需求灯
92 监视器(信息显示装置)
93 剩余行驶距离计量计

Claims (9)

1.一种电源系统，其特征在于，具备：
第一电力电路，其连接有第一蓄电装置及电负载；
第二电力电路，其连接有第二蓄电装置，所述第二蓄电装置相较于前述第一蓄电装置，其输出密度较高且能量密度较低；
第一剩余量参数获取手段，其获取根据前述第一蓄电装置的剩余量而增减的第一剩余量参数；
第一输出上限获取手段，其获取作为前述第一蓄电装置的输出上限的第一输出上限；
电压转换器，其在前述第一电力电路与前述第二电力电路之间转换电压；及，
控制装置，其操作前述电压转换器，以控制前述第一电力电路与前述第二电力电路之间的电力的流动；
并且，前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足剩余量阈值且前述第一输出上限大于输出阈值时，相较于前述第一剩余量参数大于前述剩余量阈值的情形，限制前述第二蓄电装置的放电。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其中，前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值且前述第一输出上限不足前述输出阈值时，相较于前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值且前述第一输出上限大于前述输出阈值的情形，容许前述第二蓄电装置的放电。
3.根据权利要求2所述的电源系统，其中，前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值且前述第一输出上限不足前述输出阈值时，将前述输出阈值与前述第一输出上限的差，作为在前述电压转换器自前述第二电力电路侧通向前述第一电力电路侧的电力的上限。
4.根据权利要求1所述的电源系统，其中，进一步具备第二剩余量参数获取手段，其获取根据前述第二蓄电装置的剩余量而增减的第二剩余量参数；
前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值，前述第一输出上限大于前述输出阈值，且前述第二剩余量参数不足目标剩余量时，利用前述第一电力电路中的电力对前述第二蓄电装置充电。
5.根据权利要求2所述的电源系统，其中，进一步具备第二剩余量参数获取手段，其获取根据前述第二蓄电装置的剩余量而增减的第二剩余量参数；
前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值，前述第一输出上限大于前述输出阈值，且前述第二剩余量参数不足目标剩余量时，利用前述第一电力电路中的电力对前述第二蓄电装置充电。
6.根据权利要求3所述的电源系统，其中，进一步具备第二剩余量参数获取手段，其获取根据前述第二蓄电装置的剩余量而增减的第二剩余量参数；
前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值，前述第一输出上限大于前述输出阈值，且前述第二剩余量参数不足目标剩余量时，利用前述第一电力电路中的电力对前述第二蓄电装置充电。
7.一种电动车辆，其特征在于，搭载有根据权利要求1至6中任一项所述的电源系统，
并且，前述电负载具备：
驱动马达，其与驱动轮机械性地连结；及，
电力转换器，其在前述第一电力电路与前述驱动马达之间转换电力。
8.根据权利要求7所述的电动车辆，其中，进一步具备驾驶员能够目视确认的信息显示装置，
前述控制装置，在前述第一剩余量参数不足前述剩余量阈值时，将关于前述电源系统的状态的警告信息显示于前述信息显示装置。
9.根据权利要求8所述的电动车辆，其中，前述警告信息，包含向前述驱动马达的输出电力被限制的状态的主旨的信息、及关于对前述第一蓄电装置的充电需求的信息。
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